KR20020092804A - 플라즈마 디스플레이 패널용 장벽 리브 재료 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 장벽 리브 재료 Download PDF

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KR20020092804A
KR20020092804A KR1020020030518A KR20020030518A KR20020092804A KR 20020092804 A KR20020092804 A KR 20020092804A KR 1020020030518 A KR1020020030518 A KR 1020020030518A KR 20020030518 A KR20020030518 A KR 20020030518A KR 20020092804 A KR20020092804 A KR 20020092804A
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glass
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키요유키 오쿠나가
요시로우 키타무라
타츠야 고토우
마사히코 오지
카쯔오 하다노
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더를 함유하는 PDP 장벽 리브 재료에서, 상기 실리카-기반 충전재 파우더는 용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더를 함유한다. 실리카-기반 충전재 파우더의 적어도 일부분은 구면형 충전재 파우더이다. 실리카-기반 충전재 파우더의 나머지 부분은 비구면형 충전재 파우더가 될 수 있다. 이러한 경우에, 구면형 충전재 파우더와 비구면형 충전재 파우더의 비율은 30:70 내지 100:0의 질량비를 갖는다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 장벽 리브 재료{BARRIER RIBS MATERIAL FOR A PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하 "PDP"로 간단히 언급함)용 장벽 리브 재료(barrier rib material)에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이는 자체-발산 평면 디스플레이이며 경량, 감소된 두께, 및 넓은 관찰각(viewing angle)과 같은 뛰어난 특징을 갖는다. 플라즈마 디스플레이에서, 디스플레이 스크린은 쉽게 넓혀질 수 있다. 따라서, 플라즈마 디스플레이는 가장 유망한 디스플레이 장치중 하나로서 관심을 갖게 한다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 PDP의 통상적인 구조를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 PDP는 전방 유리 기판(1), 전방 유리 기판(1)에 마주하는 후방 유리 기판(2), 및 전방 유리 기판(1)과 후방 유리 기판(2) 사이의 공동(cavity)을 다수의 가스 방전 섹션으로 분할하기 위한 다수의 장벽 리브(3)를 포함한다. 도면에서는, 하나의 가스 방전 섹션만이 도시되어 있다. 전방 가스 기판(1)상에, 한 쌍의 투명 전극(4)이 형성되어 있다.
투명 전극(4)상에, 유전층(5)이 전방 유리 기판(1)의 전체 표면을 덮기 위해 형성되어 있다. 플라즈마를 안정적으로 생성하기 위하여, 유전층(5)이 MgO의 보호층(6)으로 덮혀 있다.
후방 유리 기판(2)상에, 데이터 전극(7)이 장벽 리브(3) 사이에 형성되어 있다. 인광물질(8)이 도포되어 데이터 전극(7)을 덮는다.
전압이 투명 전극(4) 사이에 인가될 때, 플라즈마가 가스 방전 섹션내에서 생성된다. 자외선 복사가 플라즈마에 의해 발생되고 인광물질(8)상에 조사(照射)된다. 인광물질(8)은 플라즈마에 의해 여기되어 광을 방출한다.
도 1에 도시된 PDP에서, 장벽 리브(3)는 후방 유리 기판(2)상에 형성되어 있다. 전방 유리 기판(1)은 장벽 리브(3)를 통해 후방 유리 기판(2)과 마주한다. 다음에, 전방 유리 기판(1)과 후방 유리 기판(2)은 상호 부착된다. 이러한 방식으로, PDP가 형성된다.
도 1에 도시된 PDP에서, 장벽 리브(3)는 후방 유리 기판(2)상에 직접 형성되어 있다. 다른 공지된 PDP에서, 전극 보호용 유전층이 데이터 전극(7)을 덮도록후방 유리 기판(2)상에 형성되어 있고 그 다음에 장벽 리브가 유전층상에 형성되어 있다.
장벽 리브(3)를 형성하기 위하여, 다층 인쇄 처리 또는 분사(噴沙) 처리가 사용될 수 있다. 다층 인쇄 처리에서, 스크린 인쇄가 장벽 리브가 형성될 위치에서 다수회 반복적으로 수행된다. 따라서, 다층 구조는 장벽 리브를 형성하도록 장벽 리브 재료를 반복적으로 도포하여 형성된다.
분사 처리는 하기 방식으로 수행된다. 후방 유리 기판의 전체 표면상에서, 직접 또는 유전층을 통해, 장벽 리브 재료의 페이스트(paste)가 스크린 인쇄에 의해 도포된 후 건조되거나, 또는 선택적으로, 장벽 리브 재료의 그린 시트(green sheet)가 놓여진다. 이와 같이, 사전결정된 두께의 장벽 리브 층이 형성된다. 장벽 리브 층상의 사전결정된 위치에서, 감광 레지스트(photosensitive resist)가 노광(露光) 및 현상(現像)을 통해 레지스트 막을 생성하도록 도포된다. 그 후에, 레지스트 막이 없는 영역은 사전결정된 위치에서 장벽 리브를 형성하기 위해 분사에 의해 제거된다.
일반적으로, 장벽 리브 재료는 유리 기판의 변형을 방지하고, 장벽 리브의 균열 또는 분리를 방지하기 위해 유리 기판의 열팽창 계수와 동일한 (60 내지 85) ×10-7/℃(30℃ 내지 300℃)의 열팽창 계수를 가지며, 및 장벽 리브를 형성하는데 사용되는 알카리 용액에 대하여 저항성을 갖기 위해 600℃이하의 온도에서 소성(燒成)될 수 있어야 한다.
상기 언급한 조건을 충족시키는 장벽 리브 재료로서, 일반적으로 유리 파우더와 충전재 파우더(filler powder)의 혼합물이 사용된다. 유리 파우더로서는, 저용융점 유리가 사용된다. 일반적으로, PbO-기반 유리가 널리 사용된다. 충전재 파우더로서는, 알루미나 파우더가 장벽 리브의 형상을 유지하고 충분한 강도를 얻기 위해 널리 사용된다.
한편, PDP는 인광물질이 발광을 위해 자외선에 의해 조사되기 때문에 전력 소모량이 높다는 단점을 갖는다. 상기 관점에서, 전력 소모량의 감소가 고려된다. 전력 소모량을 감소시키기 위하여, 장벽 리브의 유전율을 낮추는 것이 유효하다. 이를 위해서, 다공 구조의 장벽 리브를 형성하거나 또는 장벽 리브 재료로서 낮은 유전율을 갖는 충전재 파우더를 사용하는 것이 제안되었다.
그러나, 만약 장벽 리브가 다공 구조를 갖는다면, 장벽 리브를 통과하는 가스의 영향으로 밝기의 감소 또는 불완전한 발광을 유발할 수 있다. 더욱이, 장벽 리브의 강도는 장벽 리브가 파괴될 정도로 낮아질 수 있다.
낮은 유전율을 갖는 충전재 파우더로서, α- 석영 파우더(α-quartz powder) 또는 용융 실리카 파우더와 같은 실리카-기반 충전재가 공지되어 있다. 그러나, 이러한 재료는 알루미나보다 기계적 강도가 낮다. 따라서 충분한 강도를 갖는 장벽 리브를 형성하는 것은 곤란하다.
따라서 본 발명의 목적은 낮은 유전율과 높은 기계적 강도를 갖는 장벽 리브를 형성할 수 있는 PDP 장벽 리브 재료를 제공하는 것이다.
도 1은 PDP 구조를 도시한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 전방 유리 기판 2 : 후방 유리 기판
3 : 장벽 리브 4 : 투명 전극
5 : 유전층 6 : 보호층
7 : 데이터 전극 8 : 인광 물질
광범위한 연구 결과로서, 본 발명자는 상기 언급한 목적이 충전재 파우더로서 구면형(spherical) 실리카-기반 충전재를 사용하여 달성될 수 있음을 발견하였고 본 발명으로서 제출한다.
본 발명의 일 특징에 따라서, 유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더를 함유하는 PDP 장벽 리브 재료, 용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더를 함유하는 실리카-기반 충전재 파우더가 제공되며, 실리카-기반 충전재 파우더의 적어도 일 부분은 구면형 충전재 파우더이다.
실리카-기반 충전재 파우더의 나머지 부분은 비구면형(aspherical) 충전재 파우더가 될 수 있다.
구면형 충전재 파우더와 비구면형 충전재 파우더의 비율은 30:70 내지 100:0의 질량비가 될 수 있다.
비구면형 충전재 파우더는 0.5㎛ 내지 3㎛ 사이의 50% 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
구면형 충전재 파우더는 2㎛ 내지 8 ㎛ 사이의 50% 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
용융 실리카 파우더는 구면형이 될 수 있으며 구면형 충전재 파우더를 형성할 수 있다.
한편, α-석영 파우더는 비구면형이 될 수 있다.
용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더의 비율은 20:80 내지 90:10의 질량비가 될 수 있다.
유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더의 비율은 70:30 내지 95:5의 질량비가 될 수 있다.
구면형 용융 실리카 파우더와 비구면형 α-석영 파우더의 비율은 30:70 내지 90:10의 질량비가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 70:30 내지 95:5 질량비를 갖는 유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더를 함유하는 PDP 장벽 리브 재료, 2㎛ 내지 8㎛의 50% 평균 입자 크기를 갖는 구면형 용융 실리카 파우더와 0.5㎛ 내지 3㎛의 50% 평균 입자 크기를 갖는 비구면형 α-석영 파우더를 함유하는 실리카-기반 충전재 파우더가 제공되며, 용융된 실리카 파우더와 α-석영 파우더의 비율은 30:70 내지 90:10의 질량비를 갖는다.
상세한 설명과 청구범위에 걸쳐, "구면형" 형상은 실제 구체(球體)로 제한되지 않고 사전결정된 폭을 가지며 본 발명의 효과를 나타내는 물체로서 한정된다. 따라서, 구체와 유사한 임의의 형상이 또한 포함된다. 특히, "구면형" 형상은, ±25%의 편차, 바람직하게는 ±15%의 편차를 가질 수 있는, 무게 중심에서 사전결정된 균일한 거리로 편평한 면에 의해 형성된 3차원 물체로서 한정된다. 이러한 구면형 파우더는, 예컨대, 재료 파우더를 프레임으로 분무하여 얻어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 PDP 장벽 리브 재료는 유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더를 함유한다. 실리카-기반 충전재 파우더는 용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더를 함유한다. 실리카-기반 충전재 파우더의 일부분 또는 전체, 즉적어도 실리카-기반 충전재 파우더의 일부분은 구면형 충전재 파우더이다.
필요하다면, PDP 장벽 리브 재료는, 크리스토발라이트 파우더와 같은, 또 다른 실리카-기반 충전재 파우더를 추가로 함유할 수 있다.
각각의 용융 실리카와 α-석영은 알루미나의 유전율(유전율 10)보다 낮은 4.5의 유전율을 갖는다. 따라서, 전체로서 장벽 리브 재료의 유전율은 낮아질 수 있다.
구면형 충전재 파우더는 파우더 입자가 돌출부를 갖지 않기 때문에 응력 집중을 현저하게 완화시킬 수 있다. 따라서, 장벽 리브의 충분한 강도가, 알루미나와 같은, 높은 강도의 충전재를 추가로 사용하지 않고 얻어질 수 있다. 용융 실리카 파우더 또는 α-석영 파우더는 전체가 구면형이 될 필요는 없으며 부분적으로만 구면형이 될 수 있다.
비록 α-석영은 구면형 충전재로서 사용될 수 있지만, 용융 실리카를 사용하는 것이 용이하기 때문에 바람직하다.
실리카-기반 충전재 파우더내의 구면형 충전재 파우더의 비율은 바람직하게는 30% 이상, 특히 50% 이상의 질량비를 갖는다. 만약 구면형 충전재 파우더의 양이 작다면, 응력 집중은 장벽 리브의 강도가 낮아지도록 용이하게 발생한다. 만약 구면형 충전재 파우더가 30% 이상의 질량비로까지 포함된다면, 실제로 충분한 강도를 갖는 장벽 리브를 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
용융 실리카는 30℃ 내지 300℃ 범위내에서 5 ×10-7/℃의 열팽창 계수를 갖는다. α-석영은 30℃ 내지 300℃ 범위내에서 140 ×10-7/℃의 열팽창 계수를 갖는다. 용융 실리카와 α-석영의 함유량을 조정함으로써, 전체의 장벽 리브 재료의 열팽창 계수가 다른 팽창으로 인해 균열 또는 분리가 방지될 수 있도록 기판의 열팽창 계수((60 내지 85) ×10-7/℃)와 정합될 수 있다. 용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더의 혼합비는 바람직하게는 20:80 내지 90:10의 범위, 특히 30:70 내지 70:30 범위의 질량비를 갖는다. 만약 저팽창 용융 실리카 파우더의 비율이 상기 언급한 범위내에 포함된다면, 장벽 리브의 팽창은 기판의 팽창과 정합하는 (60 내지 85) ×10-7/℃의 범위로 조절될 수 있다.
구면형 용융 실리카 파우더가 사용되는 경우에, 용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더의 혼합 비율은, 장벽 리브의 기계적 강도와 팽창을 고려하여, 바람직하게는 30:70 내지 90:10내에, 특히 50:50 내지 70:30의 질량비이다.
구면형 충전재 파우더는 바람직하게 50% 평균 입자 크기(D50)에서 2㎛ 내지 8㎛(바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛)의 입자 크기를 갖는다. 만약 구면형 충전재 파우더가 2㎛ 이상의 D50을 갖는다면, 고유의 건조 막(dry film) 강도가 얻어지고 뛰어난 분사 성능이 얻어진다. 만약 D50가 8㎛이하라면, 높은 장벽 리브 강도가 소성물의 소결가능성 또는 구조적 결함을 낮추지 않고 얻어진다. 한편, 비구면형 충전재 파우더는 바람직하게 0.5㎛ 내지 3㎛(더욱 바람직하게는 1㎛ 내지 2.5㎛) 범위내의 입자 크기(D50)를 갖는다. 만약 비구면형 충전재 파우더의 D50가 0.5㎛ 이상이라면,고유 건조 막 강도가 얻어지고 뛰어난 분사 성능이 얻어진다. 게다가, 페이스트의 유동성에 영향을 미치지 않으면서 점성률을 조절하는 것이 용이하다. 만약 D50가 3㎛ 이상이라면, 응력 집중은 거의 발생하지 않는다.
유리 파우더는 (60 내지 90) ×10-7/℃(30℃ 내지 300℃)의 열팽창 계수, 25℃ 및 1MHz에서 12.0 이하의 유전율, 및 480℃ 내지 630℃의 연화점을 갖는 유리를 함유한다. 유리 파우더로서, PbO-B2O3-SiO2유리, BaO-ZnO-B2O3-SiO2유리, 및 ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2유리가 바람직하게 사용된다.
PbO-B2O3-SiO2유리로서, 질량 퍼센트가, 35-75%인 PbO, 0-50%인 B2O3, 8-30%인 SiO2, 0-10%인 Al2O3, 0-10%인 ZnO, 0-10%인 CaO+MgO+SrO+BaO, 및 0-6%인 SnO2+TiO2+ZrO2의 혼합물을 갖는 유리가 사용될 수 있다.
BaO-ZnO-B2O3-SiO2유리로서, 질량 퍼센트가 20-50%인 BaO, 25-50%인 ZnO, 10-35%인 B2O3, 및 0-10%인 SiO2의 혼합물을 갖는 유리가 사용될 수 있다.
ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2유리로서, 질량 퍼센트가, 25-45%인 ZnO, 15-40%인 Bi2O3, 10-30%인 B2O3, 0.5-10%인 SiO2, 및 0-24%인 CaO+MgO+SrO+BaO의 혼합물을 갖는 유리가 사용될 수 있다.
유리 파우더는 바람직하게 1 내지 7㎛의 50% 평균 입자 크기(D50)와 5㎛ 내지30㎛의 최대 입자 크기(grain size)(Dmax)를 갖는다. 만약 D50가 1㎛ 이상이거나 또는 Dmax가 5㎛ 이상이라면, 뛰어난 형상 유지가 용이하게 얻어진다. 만약 D50가 7㎛ 이하이거나 또는 Dmax가 30㎛ 이하라면, 소결가능성이 거의 감소되지 않는다.
실리카-기반 충전재 이외의 충전재 또는 다른 무기 성분이 첨가될 수 있다. 예컨대, 기계적인 강도를 더욱 개선하기 위하여, 5 질량% 이하의 알루미나 파우더가 첨가될 수 있다. 반사율을 변화시키기 위하여, 5 질량% 이하의 색소가 첨가될 수 있다.
상기 언급한 PDP 장벽 리브 재료에서, 유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더의 혼합비는 바람직하게 70:30 내지 95:5의 질량비를 갖는다. 만약 실리카-기반 충전재 파우더의 혼합비가 5% 이상이라면, 뛰어난 형상 유지가 얻어진다. 만약 실리카-기반 충전재 파우더의 혼합비가 30% 이하라면, 충분한 소결가능성이 소형 또는 밀집한 장벽 리브가 형성될 수 있도록 얻어진다.
다음에, 상기 설명한 PDP 장벽 리브 재료를 어떻게 사용하는지에 대하여 설명한다.
PDP 장벽 리브 재료는, 예컨대, 페이스트 또는 그린 시트의 형태로 사용될 수 있다.
만약 페이스트의 형태로 사용된다면, 열가소성 수지, 가소제, 및 용매가 유리 파우더 및 충전재 파우더와 함께 사용된다. 페이스트내의 유리 파우더와 충전재 파우더의 함유량은 일반적으로 30 내지 90 질량%에 속한다.
열가소성 수지는 건조된 후 막 강도를 개선시키고 가요성을 제공하는 성분이다. 함유량은 일반적으로 0.1 내지 20 질량%에 속한다. 열가소성 수지로서, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 및 에틸 셀룰로스가 사용될 수 있다. 이러한 물질은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
가소제는 건조 속도를 제어하고 건조 막에 가요성을 제공하는 성분이다. 함유량은 일반적으로 0 내지 10 질량%에 속한다. 가소제로서, 부티랄 벤질 프탈레이트, 디옥틸 프탈레이트, 디이소옥틸 프탈레이트, 디카프릴 프탈레이트, 및 디부틸 프탈레이트가 사용될 수 있다. 이러한 물질은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
용매는 재료로부터 페이스트를 형성하는데 사용된다. 함유량은 일반적으로 10 내지 30 질량%에 속한다. 용매로서, 테르피네올, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 및 2,2,4-트리메틸-1,3- 펜타디올 모노이소부티레이트가 사용될 수 있다. 이러한 물질은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
페이스트는 유리 파우더, 충전재 파우더, 열가소성 수지, 가소제, 용매 등을 준비하고 이러한 물질들을 반죽하여 생산할 수 있다.
예컨대, 페이스트를 사용하여 장벽 리브를 생산하는 방법에 대하여 설명한다. 우선, 페이스트는 사전결정된 두께를 갖는 도포층을 형성하기 위해 스크린 인쇄 또는 일괄 코팅에 의해 제공된다. 그 후에, 도포층은 건조 막으로 건조된다. 다음에, 레지스트 막은 건조 막상에 형성되고 노광 및 현상에 영향을 받는다. 불필요한 부분이 분사에 의해 제거된 후에, 건조 막은 사전결정된 형상의 장벽 리브를 얻도록 소성된다.
만약 PDP 장벽 리브 재료가 그린 시트의 형태로 사용된다면, 열가소성 수지 및 가소제는 유리 파우더 및 충전재 파우더와 함께 사용된다. 그린 시트내의 유리 파우더와 충전재 파우더의 함유량은 일반적으로 60 내지 80 질량%에 속한다.
열가소성 수지와 가소제로서, 페이스트를 준비하는데 사용된 것과 유사한 물질이 사용될 수 있다. 열가소성 수지의 혼합비는 일반적으로 5 내지 30 질량%에 속한다. 가소제의 혼합비는 일반적으로 0 내지 10 질량%에 속한다.
그린 시트를 생성하는 통상적인 방법에 대한 설명이 이루어진다. 유리 파우더, 충전재 파우더, 열가소성 수지, 가소제 등이 준비된다. 이러한 재료를 위하여, 톨루엔과 같은 주요 용매와 이소프로필 알콜과 같은 보조 용매가 슬러리(slurry)를 얻기 위해 첨가된다. 슬러리는 시트가 형성되도록 독터 블레이드 방법(doctor blade method)에 의해 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 막상에 제공된다. 시트로 형성된 슬러리는 용매를 제거하기 위해 건조된다. 이와 같이, 그린 시트가 얻어진다.
상기 언급에 따라서 얻어진 그린 시트는 유리층이 형성될 위치에서 열압축-접착된다. 그 후에, 그린 시트가 소성된다. 이와 같이, 유리층이 소성된다. 장벽 리브가 형성되는 경우에, 도포층이 열압축 접착에 의해 형성되고 다음에 페이스트와 유사한 방식으로 사전결정된 장벽 리브 형상이 구성된다.
페이스트 또는 그린 시트를 사용한 분사 처리에 대한 설명이 예를 이용하여이루어진다. 그러나, 본 발명은 이러한 방법에 제한되지 않으며 다층 인쇄 처리, 리프트-오프(lift-off) 처리, 감광 페이스트 처리, 감광 그린 시트 처리, 가압 성형 처리, 전사 처리, 및 다른 여러 형성 처리에 적용가능하다.
다음으로, 본 발명에 따라서 PDP 장벽 리브 재료의 실시예에 대한 설명이 이루어진다.
[유리 파우더]
표 1 내지 표3은 PDP 장벽 리브 재료에 사용되는 유리 파우더의 혼합물과 특성을 도시한다. 표 1,2,3은 각각 PbO-B2O3-SiO2유리, BaO-ZnO-B2O3-SiO2유리, 및 ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2유리이다.
표 1
A B C
혼합물(질량%)PbOB2O3SiO2Al2O3 40.045.010.05.0 55.030.010.05.0 63.010.027.0-
연화점(℃) 570 540 550
유전율(25℃, 1MHz) 6.5 8.0 11.0
열팽창 계수[30-300℃](×10-7/℃) 65 68 70
표 2
D E F
혼합물(질량%)BaOZnOB2O3SiO2 38.030.631.4- 33.742.916.86.6 26.642.324.17.0
연화점(℃) 602 592 615
유전율(25℃, 1MHz) 9.5 10.0 9.0
열팽창 계수[30-300℃](×10-7/℃) 85 71 67
표 3
G H I
혼합물(질량%)ZnOBi2O3B2O3SiO2CaO 32.026.027.02.013.0 33.026.021.05.015.0 27.039.019.07.08.0
연화점(℃) 565 576 568
유전율(25℃, 1MHz) 11.0 10.5 11.0
열팽창 계수[30-300℃](×10-7/℃) 85 83 85
우선, 유리 원료로서 여러 옥사이드가 표 1 내지 3에서 표본 A 내지 I로서 도시된 합성물을 얻도록 혼합된다. 그 후에, 혼합물은 균일한 유리 막을 얻기위해 백금 도가니에 놓여지고 2시간동안 1250℃에서 용융된다. 유리 막은 알루미나 볼(alumina ball)에 의해 분쇄되고 3㎛의 D50과 20㎛의 Dmax를 갖는 유리 파우더를 얻기 위해 분류된다.
이렇게 얻어진 유리 파우더에 대하여 연화점, 유전율, 및 열팽창 계수를 측정한다. 그 결과, 연화점은 540℃ 내지 615℃이다. 유전율은 6.5 내지 11.0이다.열팽창 계수는 (65 내지 85) ×10-7/℃ (30℃ 내지 300℃)이다.
유리 파우더의 입자 크기 분포는 시마쯔(Shimadzu)사에서 제조된 입자 크기 분석기 SALD-2000J를 사용하여 측정된다. D50이 측정되는 동안, 최대 입자 크기는 99.9%의 통계값으로 계산된다. 입자 크기 분포의 계산에 사용된 굴절률은 실제 부분과 가상 부분에 대하여 각각 1.9i 와 0.05i의 값을 갖는다.
[충전재 파우더]
표 4는 PDP 장벽 리브 재료에 사용되는 충전재 파우더를 도시한다.
표 4
a b c d e f g h
형상 구면형 구면형 구면형 비구면형 비구면형 구면형 구면형 비구면형
결정구조 용융실리카 용융실리카 용융실리카 α-석영 α-석영 알루미나 용융실리카 용융실리카
D50 3 4 11 1.7 1 3 1 3
충전재 파우더(표본 a-h)로서, 표 4에 도시된 형상과 입자 크기를 갖는 상업적으로 이용가능한 제품이 사용된다.
[장벽 리브 재료]
표 5와 표 6은 PDP 장벽 리브 재료의 실시예(표본 번호 1-11)와 비교예(표본 번호 12-15)를 도시한다.
표 5
예
1 2 3 4 5 6 7
유리파우더 형태함유량(질량%) A85 B70 C90 D85 E90 F85 G75
충전재 파우더 형태함유량 a8 b20 a6 a10 a8 a10 b20
d7 d10 d4 e5 e2 d5 e5
연화점(℃) 575 565 550 610 600 620 570
유전율(25℃,1MHz) 6.0 6.6 9.5 8.2 9.0 7.8 7.6
열팽창 계수[30-300℃](×10-7/℃) 69 60 69 76 65 65 74
균열 부하(g) 300 350 250 300 250 300 350
진동 저항 O O O O O O O
표 6
예 비교예
8 9 10 11 12 13 14 15
유리 파우더 형태함유량(질량%) H94 I80 B90 H90 A80 D80 G80 G80
충전재 파우더 형태함유량 b5 b15 c6 a4 a20 d20 h10 f15
d1 e5 d4 e6 -- -- d10 g5
연화점(℃) 580 575 545 580 575 610 575 575
유전율(25℃,1MHz) 9.5 8.6 7.2 9.3 5.6 7.6 8.6 10.5
열팽창 계수[30-300℃](×10-7/℃) 77 70 70 80 44 103 83 74
균열 부하(g) 250 300 200 200 200 150 150 250
진동 저항 O O O O O × × O
표 5와 표 6에 도시된 비율로, 표 1 내지 표 3의 유리 파우더와 표 4의 충전재 파우더는 PDP 장벽 리브 재료를 얻기 위해 혼합된다. 이렇게 얻어진 장벽 리브 재료에 대하여 연화점, 유전율, 열팽창 계수, 및 기계적 강도(균열 부하 및 진동 저항)를 산정한다.
그 결과, 표본 번호 1-11은 9.5 이하의 낮은 유전율과 200g이상의 높은 균열 부하를 갖는다. 따라서, 표본 번호 1-11는 실제로 충분한 기계적 강도를 갖는다.열팽창 계수는 유리 기판의 열팽창 계수와 유사한 (60 내지 80) ×10-7/℃ 의 범위내에 있다. 특히, 2㎛ 내지 8㎛ 범위내의 D50을 갖는 구면형 충전재 파우더를 50% 이상 함유하는 표본 번호 1-9는 250g 이상의 매우 높은 균열 부하를 갖는다.
연화점은 제 4 변곡점으로서 매크로 차동 열 분석기(macro differential thermal analyzer)를 사용하여 측정된다.
유전율은 각각의 표본이 파우더-가압 성형되고 소성된 후에 25℃와 1MHz에서 디스크 처리에 의해 측정된다.
열팽창 계수는 하기 방식으로 측정된다. 각각의 표본은 파우더-가압 성형되고 소성된다. 그 후에, 표본은 4mm의 직경과 40mm의 길이를 갖는 원통 형상으로 연마된다. JIS R3102에 따라서 측정이 수행된다. 다음으로, 30℃ 내지 300℃의 온도 범위내의 값이 얻어진다.
균열 부하는 하기 방식으로 측정된다. 각각의 표본은 10분동안 장벽 리브 재료의 연화점에서 소성된다. 이렇게 얻어진 소성체의 표면에 대하여, 비커스 경도계(Vickers hardness meter)의 다이아몬드 인덴터(diamond indenter)가 가압된다. 균열이 정방향 압흔(square indentation)의 구석에서 생성될 때, 부하가 균열 부하로서 측정된다. 이러한 값이 커질수록, 기계적 강도가 커진다.
진동 저항은 하기와 같이 산정된다. 각각의 표본은 3 ×4 ×36mm 크기를 갖는 소성체를 얻기 위하여 10분동안 장벽 리브 재료의 연화점에서 소성된다. 소결체의 4 ×36mm 표면은 #2000 알루미나 연마기에 의해 연마된다. 사전에, 3점 굴곡시험이 굴곡 파쇄 부하를 얻기 위하여 30mm의 스팬(span)에서 수행된다. 굴곡 파쇄 부하의 90%와 80%에 해당하는 부하가 10Hz 사인파를 사용하여 반복적으로 제공된다. 산정은 진폭회수의 감소에 의해 이루어진다. 특히, 90% 이하의 부하에서 진폭회수는 n90으로 나타낸다. 마찬가지로, 80% 이하의 부하에서 진폭회수는 n80으로 나타낸다. n80/n90의 비율이 90% 이상과 같고 90%이하라면, 표본은 각각 ０와 ×로 명명한다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 장벽 재료는 유전율이 낮고, 기계적 강도가 높은 장벽을 형성할 수 있어, 장벽 형성 재료로서 적합하다.

Claims (11)

  1. 유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더를 함유하고, 상기 실리카-기반 충전재 파우더는 용융 실리카 파우더와 α-석영 파우더를 함유하며, 상기 실리카-기반 충전재 파우더의 적어도 일부분은 구면형 충전재 파우더인 PDP 장벽 리브 재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실리카-기반 충전재 파우더의 나머지 부분은 비구면형 충전재 파우더인 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구면형 충전재 파우더와 상기 비구면형 충전재 파우더의 비율은 30:70 내지 100:0의 질량비인 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 비구면형 충전재 파우더는 0.5㎛ 내지 3㎛ 사이의 50% 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 구면형 충전재 파우더는 2㎛ 내지 8㎛ 사이의 50% 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 용융 실리카 파우더는 구면형이며 상기 구면형 충전재 파우더를 형성하는 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 α-석영 파우더는 비구면형인 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 용융 실리카 파우더와 상기 α-석영 파우더의 비율은 30:70 내지 90:10의 질량비인 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 유리 파우더와 상기 실리카-기반 충전재 파우더의 비율은 70:30 내지 95:5의 질량비인 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 용융 실리카 파우더와 상기 α-석영 파우더의 비율은 20:80 내지 90:10의 질량비인 것을 특징으로 하는 PDP 장벽 리브 재료.
  11. 유리 파우더와 실리카-기반 충전재 파우더를 70:30 내지 95:5의 질량비로 함유하고, 상기 실리카-기반 충전재 파우더는 2㎛ 내지 8㎛의 50% 평균 입자 크기를 갖는 구면형 용융 실리카 파우더와 0.5㎛ 내지 3㎛의 50% 평균 입자 크기를 갖는 α-석영 파우더를 함유하며, 상기 용융 실리카 파우더와 상기 α-석영 파우더의 비율은 30:70 내지 90:10의 질량비를 갖는 PDP 장벽 리브 재료.
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