KR19990044439A - 기판용 유리와 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치 - Google Patents

기판용 유리와 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치 Download PDF

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기시다 기요사쿠
니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치는 한 쌍의 기판용 유리, 상기 기판용 유리의 내측면에 설치된 방전용 전극, 및 상기 기판용 유리내에 배치되고, 상기 전극의 방전에 의해 발광하는 형광체를 구비하고 있다. 이 플라즈마 디스플레이 장치에 사용되는 기판용 유리는 중량백분율로, SiO250∼65%, Al2O32∼15%, MgO 0∼4%, CaO 0∼2.9%, SrO 2∼13%, BaO 0.5∼13%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2∼10%, K2O 2∼13%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21∼9%, TiO20∼5%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가진다. 이 기판용 유리는 570℃ 이상의 온도로 열처리하는 경우에도 열수축이 작고, 또한 75∼95×10-7/℃의 열팽창계수를 가지며, 또한 소다 석회 유리에 비해 체적 저항율이 높고, 화학적 내구성이 뛰어나다.

Description

기판용 유리와 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치
종래로부터 플라즈마 디스플레이 패널의 기판으로는 건축창용 소다 석회 유리판이 사용되고 있으며, 이 기판표면에 Al, Ni, Ag, ITO, 네사막 등으로 이루어진 전극이나 절연 페이스트를 500∼600℃의 온도에서 소성함으로써 회로가 형성된다. 그 후, 500∼600℃의 온도에서 프릿 시일함으로써 플라즈마 디스플레이 패널이 제작된다.
그러므로 이러한 종류의 기판용 유리에는, 일반적으로 다음과 같은 특성을 만족시킬 것이 요구된다:
① 500∼600℃, 특히 570℃ 이상의 온도로 열처리할 때의 열수축을 작게 하기 위해, 왜곡점이 570℃ 이상일 것.
② 열팽창계수가 절연 페이스트나 시일링 프릿의 열팽창계수와 정합됨으로 인해 뒤틀림이 발생하지 않을 것. 즉, 75∼95×10-7/℃의 열팽창계수를 가질 것.
③ 네사막 등의 박막전극과 유리중의 알칼리 성분이 반응하는 경우, 전극재료의 전기 저항값이 변화됨으로 인해, 유리의 체적 저항율이 150℃에서 1010·Ω㎝ 이상으로 높고, 알칼리 성분이 박막전극과 반응하지 않을 것.
건축창용 소다 석회 유리는 약 89×10-7/℃의 열팽창계수를 가지고 있으며, 이것을 플라즈마 디스플레이 패널의 기판으로서 사용해도 뒤틀림은 발생하지 않지만, 왜곡점이 500℃ 정도로 낮기 때문에, 570∼600℃의 온도로 열처리하는 경우의 열수축이 크다는 결점을 가지고 있다.
또한, 소다 석회 유리는 체적 저항율이 비교적 낮고, 게다가 화학적 내구성이 부족하기 때문에, 장기간의 보관, 사용함에 따라 표면에 버닝이 발생하고, 플라즈마 디스플레이 장치의 표시 화면이 보기 흉해진다고 하는 결점도 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 570℃ 이상의 온도로 열처리하는 경우에도 열수축이 작고, 또한 75∼95×10-7/℃의 열팽창계수를 가지며, 더욱이 소다 석회 유리에 비해 체적 저항율이 높고, 화학 내구성이 뛰어난 기판용 유리를 제공하는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 기판용 유리를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치를 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 하고 있다.
발명의 개시
본 발명의 기판용 유리는 중량백분율로, SiO250∼65%, Al2O32∼15%, MgO 0∼4%, CaO 0∼2.9%, SrO 2∼13%, BaO 0.5∼13%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2∼10%, K2O 2∼13%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21∼9%, TiO20∼5%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가짐을 특징으로 한다.
바람직하게는, 중량백분율로, SiO251∼64%, Al2O33∼14%, MgO 0∼3.5%, CaO 0∼2.8%, SrO 3∼12%, BaO 0.5∼12%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2.5∼9%, K2O 3∼12%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21.5∼8%, TiO20.1∼4%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치는 한 쌍의 기판용 유리, 상기 기판용 유리의 내측면에 설치된 방전용 전극, 및 상기 기판용 유리내에 배치되고, 상기 전극의 방전에 의해 발광하는 형광체를 구비한 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 상기 기판용 유리가 중량백분율로, SiO250∼65%, Al2O32∼15%, MgO 0∼4%, CaO 0∼2.9%, SrO 2∼13%, BaO 0.5∼13%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2∼10%, K2O 2∼13%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21∼9%, TiO20∼5%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가짐을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 상기 기판용 유리가 중량백분율로, SiO251∼64%, Al2O33∼14%, MgO 0∼3.5%, CaO 0∼2.8%, SrO 3∼12%, BaO 0.5∼12%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2.5∼9%, K2O 3∼12%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21.5∼8%, TiO20.1∼4%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가진다.
본 발명은 기판용 유리에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 기판재료로서 적합한 기판용 유리와 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 기판용 유리를 이용한 DC형 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 기판용 유리를 이용한 AC형 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, DC형 플라즈마 디스플레이 패널(3)은, 서로 미리 정해진 간격을 두고 대향하여 설치된 전면판 유리(5) 및 배면판 유리(7)을 구비하고 있다. 기판용 유리는 전면판 유리(5) 및 배면판 유리(7)에 해당한다.
전면판 유리(5)는, 내측면에 캐소드(cathod)(9)가 형성되어 있다. 한편, 배면판 유리(7)의 내측면에는, 애노드(anode)(11) 및 보조 애노드(11')가 형성되고, 절연체(13)를 통해서 형광체(15)를 구비한 리브(17)가 세워져 있다. 그리고, 전면판 유리(5) 및 배면판 유리(7)에 의해 둘러싸인 내부에는, He-Xe 가스(19)가 봉입되어 있다. 또한, 도면 중 부호 21은 저항이다.
한편, 도 2를 참조하면, AC형 플라즈마 디스플레이 패널(23)은, 서로 미리 정해진 간격을 두고 대향하여 설치된 전면판 유리(25) 및 배면판 유리(27)를 구비하고 있다. 기판용 유리는 전면판 유리(25) 및 배면판 유리(27)에 해당한다. 전면판 유리(25)는 내측면에 표시 전극(29)을 구비하고, 이 표시 전극(29)은 유전체층(31)에 의해 매설되어 있다. 유전체층(31)의 표면에는, MgO막(33)이 형성되어 있다. 배면판 유리(27)의 내측면에는, 어드레스 전극(35)이 형성되어 있다. 전면판 유리(25)의 내측면의 MgO막(33)과 배면판 유리(27)의 내측면 사이에는 배면판 유리(27)로부터 세워진 리브(39)가 형성되어 있다. 이 리브(39)는, 표면에 형광체(37)를 구비하고 있다. 전면판 유리(25) 및 배면판 유리(27)의 내부는, Ne-Xe 가스(41)에 의해 봉입되어 있다.
다음에, 본 발명의 기판용 유리의 각 성분을 상기와 같이 한정한 이유를 설명한다.
SiO2는 유리의 네트워크 형성제이며, 함유량은 50∼65%, 바람직하게는 51∼64%이다. 50% 보다 작으면 유리의 왜곡점이 낮아지기 때문에, 열수축이 커지고, 65% 보다 많으면 열팽창계수가 지나치게 작아진다.
Al2O3는 유리의 왜곡점을 높이기 위한 성분으로서, 함유량은 2∼15%, 바람직하게는 3∼14%이다. 2% 보다 작으면 상기 효과를 얻을 수 없고, 15% 보다 많으면 열팽창계수가 지나치게 작아진다.
MgO는 유리를 용이하게 용융시킴과 동시에 열팽창계수를 제어하기 위한 성분으로서, 함유량은 0∼4%, 바람직하게는 0∼3.5%이다. 4% 보다 많으면, 유리가 실투(失透)되기 쉬워, 성형이 곤란해진다. 즉, 유리가 실투되기 쉬우면, 실투물의 발생을 억제하기 위해 용융 온도를 높일 필요가 있지만, 용융 온도를 높게 하면, 성형시의 유리가 부드러워진다. 그 결과, 유리판의 표면에 웨이브가 발생하거나, 치수 정밀도가 저하되기 쉬워지고, 높은 표면 정밀도나 치수 정밀도가 요구되는 플라즈마 디스플레이 패널을 기판으로서 사용하는 것이 불가능해진다.
CaO, SrO 및 BaO는 모두 MgO와 동일한 작용을 갖는 성분으로서, CaO의 함유량은 0∼2.9%, 바람직하게는 0∼2.8%이다. 2.9% 보다 많으면, 유리가 실투되기 쉽고, 성형성이 저하된다.
또, SrO와 BaO의 함유량은 각각 2∼13%와 0.5∼13%, 바람직하게는 0.3∼12%와 0.5∼12%이다. SrO가 2% 보다 적고, BaO가 0.5% 보다 적으면, 왜곡점이 너무 낮아지고, 13% 보다 많으면, 유리가 실투되기 쉬워, 성형이 곤란해진다.
단, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 함량이 10% 보다 적으면, 열팽창계수가 작아지기 쉽고, 27%보다 많으면 유리가 실투되기 쉬워진다.
Li2O, Na2O 및 K2O는 모두 열팽창계수를 조절하기 위한 성분으로서, Li2O의 함유량은 0∼1%이다. Li2O가 1%보다 많으면 왜곡점이 너무 낮아진다.
또한, Na2O의 함유량은 2∼10%, 바람직하게는 2.5∼9%이다. 2%보다 적으면, 열팽창계수가 너무 작아지고, 10%보다 많으면 왜곡점이 너무 낮아진다.
K2O의 함유량은 2∼13%, 바람직하게는 3∼12%이다. 2%보다 적으면 열팽창계수가 너무 작아지고, 13%보다 많으면 왜곡점이 너무 낮아진다.
단, Li2O, Na2O 및 K2O의 함량이 7%보다 적으면, 열팽창계수가 작아지기 쉽고, 15% 보다 많으면 왜곡점이 낮아지기 쉬워진다.
ZrO2는 유리의 화학적 내구성을 향상시키는 효과가 있는 성분으로, 함유량은 1∼9%, 바람직하게는 1.5∼8%이다. 1%보다 적으면, 화학적 내구성을 향상시키는 효과가 결핍됨과 동시에 왜곡점이 너무 낮아지고, 9%보다 많으면, 열팽창계수가 너무 작아짐과 동시에, 유리의 용융시에 실투물이 생성되기 쉬워서 성형이 곤란해진다.
TiO2는 유리의 자외선에 의한 착색을 방지하는 성분으로, 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0.1∼4%이다. 플라즈마 디스플레이 장치의 경우, 방전시에 자외선이 발생하지만, 기판이 자외선에 의해 착색되면, 장기간 사용하고 있는 동안에 서서히 표시 화면이 보기 흉해진다. 따라서, 본 발명에서는, TiO2를 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, 5%보다 많으면 유리가 실투되기 쉬워, 성형이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.
Sb2O3와 As2O3는 모두 청징제로서 사용하는 성분으로서, 함유량은 각각 0∼1%이다. 1%보다 많으면, 유리가 실투되기 쉬워져, 성형이 곤란해진다.
실시예
이하, 본 발명의 기판용 유리를 예로서 상세하게 설명한다.
표 1은 본 발명의 기판용 유리(번호 1∼7)와, 비교예의 기판용 유리(시료번호 8, 9)를 나타내는 것이다. 덧붙여 말하자면, 시료 번호 9는 일반적인 건축창용 소다 석회 유리이다.
하기 표 1의 각 시료는 다음과 같이 해서 제조하였다.
먼저, 표 중의 각 유리 조성이 되도록 원료를 조합하고, 이것을 백금 도가니에 넣은 후, 전기로에서 1450∼1550℃의 온도에서 4시간 용융하고, 이 용융유리를 카본상에 흘려보내 판형상으로 성형하였다. 다음에, 이 유리판의 양면을 광학연마함으로써 유리 기판을 제조하였다.
이와 같이 해서 얻어진 각 시료에 대하여, 왜곡점, 액상 온도, 열팽창계수, 체적 저항율 및 자외선에 의한 착색의 정도를 조사하였다.
하기 표 1에서부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 번호 1∼7의 각 시료는, 왜곡점이 572℃ 이상이기 때문에, 열수축이 작고, 액상 온도가 1050℃ 이하이기 때문에 실투되기 어려운 것이 명백하다. 또한 이러한 시료들은, 열팽창계수가 80∼89×10-7/℃이며, 150℃에서의 체적 저항율이 1011.4이상으로 높고, 게다가 자외선에 의한 착색 정도가 작았다.
이와 대조적으로, 비교예인 번호 8의 시료는 액상 온도가 1200℃로 높기 때문에, 실투되기 쉽고, 성형되기 어려울 것으로 여겨진다. 또한, 번호 9의 시료는 왜곡점이 500℃로 낮고, 또한 체적 저항율이 낮기 때문에, 알칼리 성분이 박막 전극과 반응하기 쉬울 것으로 여겨지며, 더욱이 자외선에 의한 착색의 정도도 컸다.
(중량%)
시료번호조성 실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 5 6 7 8 9
SiO2 57.2 63.3 56.4 56.9 56.3 55.9 59.8 61.8 73.0
Al2O3 9.0 6.0 11.0 7.0 8.0 8.0 7.0 6.0 2.0
MgO 2.0 1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 2.0 2.0 4.0
CaO 2.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.5 2.0 4.0 7.0
SrO 7.0 9.0 4.0 7.0 6.5 5.5 9.0 6.0 -
BaO 9.0 6.0 10.0 8.5 9.0 8.5 1.5 6.0 -
Li2O - - 0.2 - - 0.5 - - -
Na2O 4.0 3.0 7.0 4.5 4.3 2.5 5.5 4.0 13.0
K2O 5.0 6.0 4.0 7.0 6.8 8.0 8.0 5.0 1.0
ZrO2 4.0 3.0 2.0 4.5 4.2 5.0 4.5 4.0 -
TiO2 0.5 1.5 2.0 0.7 0.5 0.2 0.5 1.0 -
Sb2O3 0.3 - 0.2 0.4 0.4 0.6 0.2 0.2 -
As2O3 - 0.2 0.2 - - 0.3 - - -
왜곡점(℃) 600 595 582 587 584 572 576 590 500
액상온도(℃) 1000 980 1050 1030 970 1050 1020 1200 940
열팽창계수(×10-7/℃)[30∼380℃] 81 83 88 82 80 89 82 83 89
체적 저항율(Ω·㎝)[log ρ150℃] 12.5 12.8 11.4 11.9 11.7 13.2 11.4 12.6 8.5
자외선에 의한 착색 정도(%)[ΔT400] 6 4 3 5 6 7 3 5 12
더욱이, 표 중의 왜곡점은, ASTM C336-71의 방법에 근거하여 측정하여, 액상 온도는 백금 보트에 297∼500㎛의 입자 직경을 갖는 유리 분말을 넣고, 온도 구배로에 48시간 유지시킨 후의 실투 관찰에 의해 구한 것이다.
또한, 열팽창계수는 팽창계에 의해 30∼380℃에 있어서의 평균 열팽창계수를 측정한 것으로서, 체적 저항율은 ASTM C657-78에 근거하여 150℃에 있어서의 값을 측정한 것이다.
더욱이, 자외선에 의한 착색의 정도는 각 유리기판을 400W의 수은 램프로 48시간 조사하고, 조사 전후의 파장 400nm에 있어서의 자외선 투과율을 측정하여, 그 투과율의 차를 나타낸 것이다. 이 값이 클수록, 자외선에 의해 착색되기 쉬워진다.
이상과 같이 본 발명의 기판용 유리는, 570℃ 이상의 온도에서 열처리하는 경우에도 열수축이 작고, 75∼95×10-7/℃의 열팽창계수를 가지며, 또한 체적 저항율이 높고, 게다가 화학적 내구성이 뛰어나며, 자외선에 의한 착색도 적기 때문에, 플라즈마 디스플레이 패널의 기판 재료로서 적합하다.
더욱이, 본 발명의 기판용 유리는, 실투되기 어렵기 때문에, 일반적으로 유리판의 성형방법으로서 알려져 있는 플로우트법, 퓨젼법, 롤 아웃법 등의 어떠한 방법에 의해서도 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 기판용 유리는 플라즈마 디스플레이 패널의 기판재료로서 적합하다.

Claims (4)

  1. 중량백분율로, SiO250∼65%, Al2O32∼15%, MgO 0∼4%, CaO 0∼2.9%, SrO 2∼13%, BaO 0.5∼13%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2∼10%, K2O 2∼13%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21∼9%, TiO20∼5%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가짐을 특징으로 하는 기판용 유리.
  2. 제 1항에 있어서, 중량백분율로, SiO251∼64%, Al2O33∼14%, MgO 0∼3.5%, CaO 0∼2.8%, SrO 3∼12%, BaO 0.5∼12%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2.5∼9%, K2O 3∼12%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21.5∼8%, TiO20.1∼4%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가짐을 특징으로 하는 기판용 유리.
  3. 한 쌍의 기판용 유리, 상기 기판용 유리의 내측면에 설치된 방전용 전극, 및 상기 기판용 유리내에 배치되고, 상기 전극의 방전에 의해 발광하는 형광체를 구비한 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 기판용 유리가 중량백분율로, SiO250∼65%, Al2O32∼15%, MgO 0∼4%, CaO 0∼2.9%, SrO 2∼13%, BaO 0.5∼13%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2∼10%, K2O 2∼13%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21∼9%, TiO20∼5%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가짐을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 기판용 유리가 중량백분율로, SiO251∼64%, Al2O33∼14%, MgO 0∼3.5%, CaO 0∼2.8%, SrO 3∼12%, BaO 0.5∼12%, MgO+CaO+SrO+BaO 10∼27%, Li2O 0∼1%, Na2O 2.5∼9%, K2O 3∼12%, Li2O+Na2O+K2O 7∼15%, ZrO21.5∼8%, TiO20.1∼4%, Sb2O30∼1%, As2O30∼1%의 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
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