KR19990040452A - Method of manufacturing glass substrate for plasma display panel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내열, 무알칼리, 저팽창 특성을 갖도록 그 조성을 변경하여 바이코 글래스(Vycor glass)로 구현한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조방법에 관한 것으로서,The present invention relates to a method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel in which the composition is changed to have heat resistance, alkali-free and low expansion characteristics and is implemented with a Vycor glass,
각 조성물에 대한 원료분말의 혼합을 수행하는 제1 과정과, 상기 제1 과정의 원료분말을 도가니(crucible)에서 1500℃의 온도로 용융을 수행하는 제2 과정과, 상기 제2 과정의 용융액을 이용하여 압출방식으로 판상의 유리기판을 성형한 후 소정의 크기로 절단하고 세정을 수행하는 제3 과정과, 열처리를 이용하여 판상의 유리기판 내에서 특정 이온을 분리하여 이온의 분상화를 수행하는 제4 과정과, 산용출을 수행하여 상기 제4 과정의 특정 이온을 제거함으로써 다공성 유리기판으로 만드는 제5 과정과, 재소결을 수행하여 기공을 제거함으로써 PDP용 유리기판을 완성하는 제6 과정으로 이루어진다. 이때, 상기 원료분말은 75 중량%의 SiO2, 20 중량%의 B2O3, 5 중량%의 Na2O의 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A first step of mixing the raw material powder for each composition, a second step of melting the raw material powder of the first step at a temperature of 1500 DEG C in a crucible, and a second step of mixing the melt of the second step A third step of forming a plate-shaped glass substrate by an extrusion method, cutting the plate-shaped glass substrate into a predetermined size and performing cleaning, and separating specific ions in the plate-shaped glass substrate using heat treatment to perform ionization of ions A fifth step of performing acid dissolution to remove the specific ions in the fourth step to form a porous glass substrate, and a sixth step of completing the glass substrate for a PDP by re-sintering to remove pores . At this time, the raw material powder is composed of 75% by weight of SiO 2 , 20% by weight of B 2 O 3 , and 5% by weight of Na 2 O.
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조방법에 관한 것으로서 특히, 내열, 무알칼리, 저팽창 특성을 갖도록 그 조성을 변경하여 바이코 글래스(Vycor glass)로 구현한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel, and more particularly to a method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel in which a composition thereof is changed to have heat resistance, alkali- .
최근, 차세대 디스플레이 소자로서 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP 라 한다.)이 각광받고 있는데, 상기 PDP는 He+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선이 형광체를 여기시킴으로서 발생하는 빛을 이용하여 문자 또는 그래픽을 표시하는 소자이다.Recently, a plasma display panel (hereinafter referred to as PDP) has been spotlighted as a next generation display device. In the PDP, a 147-nm ultraviolet ray generated upon discharge of He + Xe gas excites a phosphor, It is a device that displays graphics.
도 1은 일반적인 PDP의 제조공정을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a general PDP manufacturing process.
도 1을 참조하면, 배면 유리기판(110) 상에 스트라이프(stripe) 형태로 격벽(120) 및 어드레스(address) 전극을 형성하고, 상기 격벽(120)의 내부에는 형광체층(130)을 도포하여 PDP의 하부를 만든다. 이때, 상기 격벽(120)은 인접한 셀 간의 전기적 및 광학적 상호혼신(crosstalk)을 방지하는 기능을 수행한다.1, a barrier rib 120 and an address electrode are formed in a stripe form on a rear glass substrate 110 and a phosphor layer 130 is applied to the inside of the barrier rib 120 Create the bottom of the PDP. At this time, the barrier rib 120 functions to prevent electrical and optical crosstalk between adjacent cells.
또한, 전면 유리기판(140) 상에 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 이용하여 스트라이프 형태로 유지전극(150)을 형성하고, 그 전체 상면에 유전체층(dielectric layer)(160) 및 산화마그네슘(MgO)을 이용한 유전체 보호층(170)을 순차적으로 도포하여 적층시킴으로써 PDP의 상부를 만든다.A sustain electrode 150 is formed on the front glass substrate 140 in the form of a stripe using silver (Ag) or copper (Cu). A dielectric layer 160 and a magnesium oxide MgO) are successively applied to the upper surface of the PDP.
그후, 상기의 하부와 상부를 격벽(120)과 유지전극(150)이 소정의 공간 즉 방전거리를 사이에 두고 서로 직교하도록 상기 배면 유리기판(110)과 전면 유리기판(140)을 밀봉체(sealing glass frit)를 사용하여 융착시킴으로써 조립한다.The lower and upper portions of the rear glass substrate 110 and the front glass substrate 140 are sealed with a sealing member (not shown) so that the barrier rib 120 and the sustain electrode 150 are orthogonal to each other with a predetermined space, sealing glass frit.
상기와 같은 제조공정에서는 페이스트(paste)를 이용한 프린팅법과, 500 내지 600℃의 소성공정이 반드시 필요하기 때문에 유리기판의 조성에 따라 PDP의 성능이 결정된다.Since the printing process using paste and the firing process at 500 to 600 ° C are necessarily required in the above-described manufacturing process, the performance of the PDP depends on the composition of the glass substrate.
도 2는 종래 기술에 의한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart showing a manufacturing process of a glass substrate for a plasma display panel according to the prior art.
먼저, 종래 기술에 의한 PDP에서 사용되는 유리기판은 소다라임(soda-lime)계 유리기판으로서, 그의 조성물은 70 중량%의 SiO2, 15 중량%의 Na2O, 10 중량%의 CaO, 소량의 Al2O3, K2O, MgO 로 이루어진다.First, a glass substrate used in a conventional PDP is a soda-lime glass substrate, and its composition is composed of 70 wt% SiO 2 , 15 wt% Na 2 O, 10 wt% CaO, Of Al 2 O 3 , K 2 O, and MgO.
또한, 도 2를 참조하면, 종래 기술에 의한 PDP의 제조방법은 SiO2, Na2O, CaO, Al2O3, K2O, MgO 의 각 조성물에 대한 원료분말을 혼합하는 제1 과정(S110)과, 용융하는 제2 과정(S120)과, 판상으로 성형하는 제3 과정(S130)과, 소정의 크기로 절단하여 세정함으로써 PDP용 기판을 완성하는 제4 과정(S140,S150)으로 이루어진다.Referring to FIG. 2, a conventional PDP manufacturing method includes a first step of mixing raw material powders for respective compositions of SiO 2 , Na 2 O, CaO, Al 2 O 3 , K 2 O, and MgO A third step S130 of forming a plate into a plate, a fourth step S140 and S150 of completing the PDP substrate by cutting the substrate into a predetermined size and cleaning the substrate, .
상기와 같은 종래 기술에서 유리기판에 함유되는 알칼리 금속 즉, Na 및 K는 이온화 포텐셜(ionic potential)이 각각 0.95, 1.33으로서 산소와의 결합력이 매우 약하고, 최외각 전자가 1개이기 때문에 쉽게 이온화하여 고온소성시 이들 알칼리 이온이 비가교 산소를 증대시켜 유리구조를 개방적으로 만들게 된다. 상기 개방적 구조는 글래스 네트워크(glass network) 사이에서 알칼리 이온의 빠른 확산을 발생시키며, 알칼리 이온이 PDP 유지전극의 격자 내로 침투하면 격자의 주기성이 비틀려서 전자 스캐터링(scattering)이 발생하여 전기저항을 높이게 된다.In the above conventional art, alkali metals, namely, Na and K, contained in the glass substrate have ionization potentials of 0.95 and 1.33, respectively, so that their bonding force with oxygen is very weak and one outermost electron is easily ionized At high-temperature firing, these alkaline ions increase non-crosslinked oxygen and make the glass structure open. The open structure causes rapid diffusion of alkali ions between glass networks. When alkaline ions penetrate into the lattice of the PDP sustain electrode, the periodicity of the lattice is distorted, causing scattering of electrons, .
상기와 같은 현상에 의해 전극의 전기저항이 높아지면, PDP 소자의 소모전력이 증대되고, 응답성이 저하되는 문제점이 발생한다.If the electrical resistance of the electrode is increased due to the above-described phenomenon, the consumed power of the PDP device is increased and the responsiveness is lowered.
또한, 소다라임계 유리기판은 일반적으로 550℃ 정도의 낮은 서냉점을 갖고 있기 때문에 약 600℃에서 격벽과 유전체 및 형광체의 소성시 변형을 일으켜 PDP 소자의 변형 및 수명단축의 원인이 되는 문제점이 발생한다. 이때, 변형특성은 PDP 유리기판의 두께를 얇게하는데도 장애요인으로 작용한다.In addition, since the soda lime glass substrate generally has a low stand-by temperature of about 550 ° C, there is a problem that deformation occurs at the temperature of about 600 ° C during sintering of the barrier rib, the dielectric substance and the fluorescent substance, do. At this time, the deformation characteristic is an obstacle to thinning the thickness of the PDP glass substrate.
한편, 단일성분으로 된 석영유리(quartz glass)가 저팽창성(4.5×10-7/℃), 고내열성(1200℃), 내화학성, 내식성, 무알칼리 특성을 갖음으로써 PDP용 유리기판으로는 최적이라고 알려져 있으나, 석영유리의 제조는 높은 온도가 요구되기 때문에 생산성 및 가격측면에서 적용하기 어려운 문제점이 있다.On the other hand, quartz glass with single component has low expansion (4.5 × 10 -7 / ℃), high heat resistance (1200 ℃), chemical resistance, corrosion resistance and alkali-free properties, However, since the production of quartz glass requires a high temperature, it is difficult to apply it in terms of productivity and price.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 무알칼리 조성물을 이용하여 유리기판을 제조함으로써 PDP 소자의 성능향상 및 수명연장을 할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a glass substrate for a plasma display panel capable of improving performance and extending the lifetime of a PDP device, And a method of manufacturing the same.
도 1은 일반적인 PDP 제조공정을 나타내는 도면,1 is a view showing a general PDP manufacturing process,
도 2는 종래 기술에 의한 유리기판 제조공정을 나타내는 흐름도,2 is a flow chart showing a glass substrate manufacturing process according to the prior art,
도 3은 본 발명에 의한 유리기판 제조공정을 나타내는 흐름도.3 is a flow chart showing a glass substrate manufacturing process according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
110 : 배면 유리기판 120 : 격벽110: back glass substrate 120: barrier rib
130 : 형광체층 140 : 전면 유리기판130: phosphor layer 140: front glass substrate
150 : 유지전극 160 : 유전체층150: sustain electrode 160: dielectric layer
170 : 유전체 보호층170: dielectric protection layer
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 각 조성물에 대한 원료분말의 혼합을 수행하는 제1 과정과, 상기 제1 과정의 원료분말을 도가니(crucible)에서 1500℃의 온도로 용융을 수행하는 제2 과정과, 상기 제2 과정의 용융액을 이용하여 압출방식으로 판상의 유리기판을 성형한 후 소정의 크기로 절단하고 세정을 수행하는 제3 과정과, 열처리를 이용하여 판상의 유리기판 내에서 특정 이온을 분리하여 이온의 분상화를 수행하는 제4 과정과, 산용출을 수행하여 상기 제4 과정의 특정 이온을 제거함으로써 다공성 유리기판으로 만드는 제5 과정과, 재소결을 수행하여 기공을 제거함으로써 PDP용 유리기판을 완성하는 제6 과정으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a composite material, including: a first step of mixing raw material powders for each composition; a first step of mixing the raw material powder of the first step with a crucible at a temperature A third step of forming a plate-shaped glass substrate by an extrusion method using the melt of the second process, cutting the glass plate into a predetermined size, and performing cleaning; A fourth step of separating a specific ion in the glass substrate of the glass substrate to perform ionization of the ions, a fifth step of performing acid dissolution to remove specific ions in the fourth step, thereby forming a porous glass substrate, And removing the pores to complete the glass substrate for the PDP. The present invention also provides a method for manufacturing a glass substrate for a plasma display panel.
또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 제1 과정의 원료분말은 75 중량%의 SiO2, 20 중량%의 B2O3, 5 중량%의 Na2O의 조성으로 이루어진다.According to a second aspect of the present invention, the raw material powder of the first process is composed of 75 wt% SiO 2 , 20 wt% B 2 O 3 , and 5 wt% Na 2 O.
또한, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 제4 과정에서는 500 내지 600℃의 온도에서 1시간 동안 열처리를 수행하여 SiO2매트릭스 상에 Na2O-B2O3로 이루어지는 상을 구상으로 석출하고, 상기 제5 과정은 염산(HCl) 용액에 제4 과정의 결과물을 담가서 분상화된 특정 이온을 제거한다.According to a third aspect of the present invention, in the fourth step, a heat treatment is performed at a temperature of 500 to 600 ° C for 1 hour to precipitate an image of Na 2 OB 2 O 3 on the SiO 2 matrix in a spherical form, The fifth step is to immerse the resultant of the fourth step in a hydrochloric acid (HCl) solution to remove the specific ion that has been separated.
또한, 본 발명의 제4 특징에 따르면, 상기 제6 과정에서는 소성로를 이용하여 700 내지 1000℃의 온도에서 1시간 동안 재소결함으로써 기공을 제거하여 두께를 수축시키고, 완성된 유리기판은 96 내지 98 중량%의 SiO2로 이루어지도록 한다.According to a fourth aspect of the present invention, in the sixth step, the pores are removed by sintering at 700 to 1000 ° C for 1 hour using a firing furnace to shrink the thickness, By weight SiO 2 .
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel according to the present invention.
도 3을 참조하면, S210에서 각 조성물에 대한 원료분말의 혼합을 수행한다. 이때, 상기 원료분말은 75 중량%의 SiO2, 20 중량%의 B2O3, 5 중량%의 Na2O의 조성으로 이루어진다.Referring to FIG. 3, mixing of raw material powders for each composition is performed at S210. At this time, the raw material powder has a composition of 75 wt% SiO 2 , 20 wt% B 2 O 3 , and 5 wt% Na 2 O.
그후, S220에서 상기 원료분말을 도가니(crucible)에 넣어서 1500℃의 온도로 용융을 수행한다.Thereafter, in S220, the raw material powder is put into a crucible and melted at a temperature of 1500 ° C.
그후, S230에서 상기 용융액을 이용하여 압출방식으로 판상의 유리기판을 성형한 후 소정의 크기로 절단하고 세정을 수행한다.Thereafter, in S230, the plate-shaped glass substrate is formed by the extrusion method using the melt, and the glass substrate is cut into a predetermined size and cleaned.
그후, S240에서 열처리를 이용하여 판상의 유리기판 내에서 특정 이온을 분리하여 이온의 분상화를 수행한다. 이때, 열처리를 500 내지 600℃의 온도에서 1시간 동안 수행하여 SiO2매트릭스 상에 Na2O-B2O3로 이루어지는 상을 구상으로 석출한다.Thereafter, in S240, specific heat treatment is used to separate specific ions in the glass plate of the plate shape to perform atomization of ions. At this time, the heat treatment is performed at a temperature of 500 to 600 ° C for 1 hour to precipitate an image of Na 2 OB 2 O 3 on the SiO 2 matrix in a spherical form.
그후, S250 및 S260에서 염산(HCl) 용액에 분상화가 이루어진 유리기판을 담가서 산용출을 수행하여 상기 특정 이온을 제거함으로써 다공성 유리기판으로 만든다.Thereafter, in S250 and S260, acid leaching is carried out by immersing the glass substrate, which has been made into a hydrochloric acid (HCl) solution, into a porous glass substrate by removing the specific ions.
그후, S270 및 S280에서 재소결을 수행하여 기공을 제거함으로써 PDP용 유리기판을 완성한다. 이때, 상기 재소결 동작은 소성로를 이용하여 700 내지 1000℃의 온도에서 1시간 동안 수행하는데, 이 동작에 의해 기공이 제거되고 두께가 수축된다.Thereafter, the sintering is performed in S270 and S280 to remove the pores to complete the glass substrate for PDP. At this time, the re-sintering operation is carried out at a temperature of 700 to 1000 ° C for 1 hour by using a firing furnace, whereby pores are removed and the thickness is contracted.
또한, 상기의 동작에 의해 완성된 유리기판은 96 내지 98 중량%의 SiO2로 이루어지고, 열팽창 계수는 0 내지 300℃에서 8×10-7이며, 어닐링 포인트(annealing point)가 910℃가 된다.Further, the glass substrate completed by the above operation is made of 96 to 98% by weight of SiO 2 , the thermal expansion coefficient is 8 × 10 -7 at 0 to 300 ° C., and the annealing point is 910 ° C. .
결국, 본 발명은 조성을 변경하여 무알칼리 유리기판으로 만든 바이코 유리기판으로서, 석영 유리기판과 유사한 특성을 갖도록 한 것이다.As a result, the present invention is a bikos glass substrate made of an alkali-free glass substrate by changing its composition so as to have characteristics similar to those of a quartz glass substrate.
하기의 표는 석영 유리기판, 본 발명의 바이코 유리기판, 종래 기술의 소다라임계 유리기판의 특성을 비교하여 나타낸 것이다.The following table shows the characteristics of the quartz glass substrate, the bico glass substrate of the present invention, and the prior art soda lime glass substrate in comparison.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법은 바이코 글래스가 높은 기계적, 열적 특성을 가지고 있기 때문에 종래의 PDP용 유리기판 보다 얇게 만들 수 있어서 PDP 소자를 소형 경량화시킬 수 있다.The method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel according to the present invention as described above can make the bipolar glass thinner than a conventional glass substrate for a PDP because of its high mechanical and thermal properties, .
또한, 안정된 내열특성을 갖기 때문에 변형율을 낮아서 PDP 소자의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since it has stable heat resistance characteristics, it has an effect of improving the operation reliability of the PDP device by lowering the strain rate.
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