KR20030024408A - 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법 - Google Patents

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KR20030024408A
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Abstract

본 발명은 공정수와 공정시간을 줄임과 아울러 분진발생을 방지할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법은 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유기 결합제와 가소제가 소정의 비율로 첨가된 그린시트를 형성하는 단계와, 유기 결합제와 가소제의 물성이 바뀌는 온도 이상의 온도에서 상기 그린시트를 기판 상에 접합시키는 단계와, 그린시트에 균일한 압력과 온도를 가하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 공정수와 공정시간을 줄임과 아울러 분진발생을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법{Method of Fabricating Back Plate of Plasma Display Panel}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정수와 공정시간을 줄임과 아울러 분진발생을 방지할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하, "PDP"라 함)은 He+Xe 또는 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 크게 향상된 화질을제공한다.
도 1을 참조하면, 어드레스전극(2)이 실장되어진 하부 유리기판(14)과 유지전극쌍(4)이 실장되어진 상부 유리기판(16)을 구비하는 교류 구동방식의 PDP가 도시되어 있다. 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14) 상에는 유전체 후막(18)과 방전셀들을 분할하는 격벽(8)이 형성된다. 유전체 후막(18)과 격벽(8)의 표면에는 형광체(6)가 도포된다. 형광체(6)는 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 발광함으로써 가시광선이 발생되게 한다. 유지전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)에는 유전층(12)과 보호막(10)이 순차적으로 형성된다. 유전층(12)은 플라즈마 방전시 벽전하를 축적하게 되고, 보호막(10)은 플라즈마 방전시 가스 이온의 스퍼터링으로부터 유지전극쌍(4)과 유전층(12)을 보호함과 아울러 이차전자의 방출효율을 높이는 역할을 한다. 이러한 PDP의 방전셀들에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 봉입된다.
격벽(8)은 방전셀간의 전기적·광학적 크로스토크(Crosstalk)를 방지하는 역할을 한다. 따라서, 격벽(8)은 표시품질과 발광효율을 위한 가장 중요한 요소이며 패널이 대형화·고정세화됨에 따라 격벽에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 격벽 제조방법으로는 스크린 프린팅(Screen printing)법, 샌드 블라스팅(Sand blasting)법, 첨가(Additive), 감광성 페이스트법 및 LTCCM(Low Temperature Cofired Ceramic on Metal) 방법 등이 적용되고 있다.
그 중에서 스크린 프린팅법은 공정이 간단하고 제조단가가 낮은 장점이 있으나, 매 인쇄시 스크린과 유리기판(14)의 정렬, 글라스 페이스트의 인쇄 및 건조를수회 되풀이하는 문제점이 있다. 또한, 스크린과 유리기판의 위치가 어긋나게 되면 격벽이 변형되므로 격벽의 형상 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.
샌드 블라스팅법은 대면적의 기판에 격벽을 형성할 수 있는 장점이 있지만 연마제(샌드입자)에 의해 제거되는 글라스 페이스트의 양이 많게 되므로 재료의 낭비와 제조비용이 큰 단점이 있다. 또한, 연마제에 의해 유리기판(14)이 충격을 받게 되어 유리기판(14)이 균열 또는 손상되는 단점이 있다.
첨가법은 대면적의 기판 상에 격벽들(8)을 형성하기에 적합한 장점이 있으나, 포토레지스트와 글라스 페이스트의 분리가 어려워 잔류물이 남게 되거나 격벽 성형시 격벽이 허물어지는 문제점이 있다.
LTCCM 방법은 다른 격벽 제조방법에 비하여, 저온공정이며 공정이 단순한 장점이 있다.
도 2a 내지 도 2h는 LTCCM법을 이용한 하판 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 도 2a와 같은 그린시트(30)가 제작된다. 그린시트(30)는 유리분말, 유기용액, 가소제, 결합제, 첨가제 등이 소정 비율로 혼합된 슬러리를 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 제작된다. 그린시트(30)가 접합되는 기판(32)의 재료로는 통상 금속 예를 들면, 티타늄(Titanum)이 주로 사용된다. 티타늄은 글라스 또는 세라믹 계열의 기판보다 강도, 내열온도가 크기 때문에 다른 글라스, 세라믹 재료보다 얇은 두께로 제작될 수 있으며, 기판(32)의 열적·기계적 변형을 줄일 수 있다. 또한, 티타늄은 반사율이 높기 때문에 기판(32) 쪽으로 투과되는 즉, 백스캐터링(Backscattering)되는 가시광을 표시면 쪽으로 반사시킴으로써 발광효율과 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다.
기판(32)과 그린시트(30)의 접합을 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(32) 상에 글레이즈(glaze)용 무기물을 분사(spray)한 후 500∼550℃의 온도에서 소성하여 글레이즈층(34)을 형성한다. 이어서, 글레이즈층(34) 상에 글루(glue)용 유기물을 분사하고 건조하여 글루층(36)을 형성한다. 이 글루층(36)은 접합제 역할을 하며 도 2c에 도시된 바와 같이 기판(32)과 그린시트(30)가 라미네이션 공정에 의해 접합된다. 라미네이션 공정은 기판(32)과 그린시트(30)에 균일한 압력과 온도을 가하면서 접착하는 공정이다.
이어서, 도 2d와 같이 그린시트(30) 상에는 어드레스전극(2)이 인쇄된 후에 건조된다.
어드레스전극(2)이 형성된 기판(32) 상에는 도 2e와 같이 유전체 슬러리가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(37)이 형성된다. 이어서, 기판(32) 상에 접합된 그린시트(30)의 유동성을 높이기 위하여 결합제로 사용되는 유기 결합제 예를 들면, 폴리-비닐-부티랄(Poly-vinyl-butiral ; 이하, "PVB"라 함)의 연화점 부근으로 온도를 가열하게 된다.
그린시트(30)의 유동성이 높아진 상태에서 도 2f와 같이 격벽 반대 형상의 홈(38a)이 형성된 금형(38)이 기판(32) 상에 정렬된다.
그리고 금형(38)은 도 2g와 같이 대략 150kgf/cm2 이상의 압력으로 기판(32) 상에 가압된다. 금형(38)의 가압시 그린시트(30)와 전극보호층(37)이 금형(38)의홈(38a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다.
금형(38)이 도 2h와 같이 그린시트(30) 및 전극보호층(37)로부터 분리된 후에 격벽(8)은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 그린시트(30) 내의 유기물들이 타서 없어지는 번아웃(Binder burn out)을 거친 후, 번아웃 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다.
그러나 종래의 LTCCM법을 이용한 하판 제조방법에서는 그린시트(30)의 접합 준비를 위해 소요되는 시간이 과도하고 그 공정수가 많음은 물론, 그 공정 상에서 분진이 과도하게 발생되어 작업환경을 열악하게 하는 문제점이 있다. 이를 상세히 하면, 도 3과 같이 기판(32) 상에 그린시트(30)를 접합하기 위하여 습식이나 건식으로 글레이즈용 무기물을 분사하는 공정(S31 단계), 글레이즈용 무기물을 소성하는 공정(S32 단계), 글루용 유기물을 분사 및 건조하는 공정(S33 단계), 기판(32)과 그린시트(30)에 열처리하는 라미네이션 공정(S34 단계)에 의해 기판(32)과 그린시트(30)가 접합되게 된다. S33 단계에서 글루용 유기물을 건조하는 시간은 대략 30분 정도가 소요되고 S34 단계에서 열처리시간은 대략 7∼8시간이 소요된다. 또한, S32 단계에서 글레이즈용 무기물이 분사되면서 분진이 작업공간 내에 분산되어 작업환경을 열악하게 하고 작업자의 안전을 위해하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 공정수와 공정시간을 줄임과 아울러 분진발생을 방지할 수 있는 PDP의 하판 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 교류 구동방식의 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도.
도 2a 내지 도 2h는 종래의 LTCCM 방법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 기판과 그린시트의 접합공정을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 기판과 그린시트의 접합공정을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 7은 도 6에 도시된 기판과 그린시트의 접합공정을 단계적으로 나타내는 흐름도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,64,74 : 어드레스전극 4 : 유지전극쌍
6 : 형광체 8 : 격벽
10 : 보호막 12,18 : 유전층
14,32,60,70 : 하부 기판 16 : 상부 유리기판
30,60,70 : 그린시트 34 : 글레이즈층
36 : 글루층 37,66,76 : 전극보호층
38,68,78 : 금형
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유기 결합제와 가소제가 소정의 비율로 첨가된 그린시트를 형성하는 단계와, 유기 결합제와 가소제의 물성이 바뀌는 온도 이상의 온도에서 상기 그린시트를 기판 상에 접합시키는 단계와, 그린시트에 균일한 압력과 온도를 가하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유리분말이 첨가된 그린시트를 형성하는 단계와, 그린시트의 물성이 바뀌는 온도 이상의 온도에서 상기 그린시트를 기판 상에 접합하는 단계와, 그린시트에 균일한 압력을 가하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4a 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PDP의 하판 제조방법을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP는 유기 결합제(binder)와 가소제(plasticizer)가 소정의 비율로 첨가된 그린시트(60)를 구비한다.
그린시트(60)는 유리분말, 세라믹 충전물(ceramic filler), 가소제, 유기 결합제 등이 소정 비율로 혼합된 슬러리를 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 150 ∼ 300㎛의 두께로 제작된다. 여기서, 유리분말은 ZnO-B2O3-MgO-SiO2로 구성되며, 유기 결합제에 PVB계의 결합제와 부틸-벤질-프탈레이트(Butyl-benzyl-phthalate ; 이하, "BBP"라 함)가 포함된다.
기판(62)과 소성되어지는 그린시트(60)의 접합이 용이하도록 기판(62)과 그린시트(60)의 가접합 전에 도 4b와 같이 글레이즈용 무기물이 기판(62) 상에 분사된다. 이때, 글레이즈용 무기물은 분사한 후 500 ∼ 550℃의 온도에서 소성하여 글레이즈층을 만든다.
이후, 도 4c에 도시된 바와 같이 기판(62) 상에 그린시트(60)가 라미네이팅되어 접합된다. 이는 그린시트(60) 내에 글루용 유기물이 포함되어 있으므로 기판(62)과 라미네이팅될 때 그린시트(60) 내의 유기물이 그린시트(60)의 표면에 형성되게 된다. 이 유기물과 글레이즈층에 의해 기판(62)과 그린시트(60)가 접합되게 된다. 이때, 그린시트(60)에는 일정 비율로 혼합된 접합제와 가소제의 물리적인 성질이 변하게 되는 온도(Tg) 이상의 온도에서 라미네이팅되게 된다. 즉, 50 ~ 140℃의 온도에서 라미네이션 공정이 수행되어 기판(62)과 그린시트(60)가 접합된다. 여기서, 열처리 온도보다 낮은 연화점을 가지는 유리분말을 사용하는 경우 그린시트(60)의 유동 온도를 조절하기 위하여 세라믹 충전물에 TiO2, 포스테라이트(Foresterite), 코디어라이트(Codierite), ZrO2, Al2O3, 등의 조성을 첨가한다.
이어서, 도 4d와 같이 그린시트(60) 상에는 어드레스전극(64)이 인쇄된 후에 건조된다.
어드레스전극(2)이 형성된 기판(60) 상에는 도 4e와 같이 유전체 페이스트가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(66)이 형성된다. 이어서, 기판(62) 상에 접합된 그린시트(60)의 유동성을 높이기 위하여 유기 결합제의 연화점 부근으로 기판(62)을 가열하게 된다.
그린시트(60)의 유동성이 높아진 상태에서 도 4f와 같이 격벽 반대 형상의 홈(68a)이 형성된 금형(68)이 기판(62) 상에 정렬된다.
그리고 금형(68)은 도 4g와 같이 대략 소정 압력으로 기판(62) 상에 가압된다. 금형(68)의 가압시 그린시트(60)와 전극보호층(66)이 금형(68)의 홈(68a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다.
금형(68)이 도 4h와 같이 그린시트(60) 및 전극보호층(66)로부터 분리된 후에 격벽은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정은 650 ~ 850℃의 온도에서 수행되어 그린시트(60) 내의 유기물들이 타서 없어지게 된다. 이후, 소성온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다.
도 5에 도시된 바와 같이 PDP의 하판과 그린시트의 접합공정은 글루용 유기물이 첨가된 그린시트를 제작하는 공정(S51 단계), 기판(62) 상에 습식이나 건식으로 글레이즈용 무기물을 분사하는 공정(S52 단계), 글레이즈용 무기물을 소성하는 공정(S53 단계), 라미네이션 공정(S54 단계)에 의해 기판(62)과 글루용 유기물이첨가된 그린시트(60)가 접합되게 된다. 즉, 글루용 유기물이 그린시트(60) 내에 포함되어 있으므로 종래의 제조공정에서 글루용 유기물을 분사하고 건조시켜 글루층을 형성시키는 공정이 생략되게 된다. 즉, 하판과 그린시트의 접합에 필요한 공정의 수가 감소하게 된다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PDP의 하판 제조방법을 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP는 500 ∼ 650℃ 정도 온도에서 연화점을 가지고 결정화되는 유리분말과 세라믹 유리분말의 조성을 가지는 무기물이 첨가된 그린시트(70)를 구비한다.
그린시트(70)는 유리분말, 세라믹 충전물, 가소제, 결합제 등이 소정 비율로 혼합된 슬러리를 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 150 ∼ 250㎛의 두께로 제작된다. 여기서, 유리분말은 ZnO-B2O3-MgO-SiO2또는 ZnO-B2O3-MgO-SiO2-CaO-Al2O3-BaO-TiO2로 구성되며, 유기 결합제에 PVB계의 결합제와 부틸-벤질-프탈레이트(Butyl-benzyl-phthalate ; 이하, "BBP"라 함)가 포함된다.
이어서, 기판(72)과 그린시트(70)의 접합이 용이하도록 기판(72)과 그린시트(70)의 접합 전에 도 6b와 같이 글루용 유기물이 기판(72) 상에 분사되며 건조에 의해 글루층이 형성된다.
도 6c에 도시된 바와 같이 기판(72) 상에 그린시트(70)가 라미네이팅되어 접합된다. 그린시트(70) 내에 무기물이 포함되어 있으므로 기판(72)과 라미네이팅될 때 그린시트(70) 내의 무기물이 그린시트(70)의 표면에 형성되게 된다. 이에 따라, 기판(72)과 그린시트(70)가 접합되게 된다. 이때, 그린시트(70)에 일정 비율로 혼합된 유리물의 물리적인 성질이 변하게 되는 온도(Tg) 이상의 온도에서 라미네이팅되게 된다. 즉, 50 ~ 140℃의 온도에서 라미네이션 공정이 수행되어 기판(72)과 그린시트(70)가 접합된다. 여기서, 열처리 온도보다 낮은 연화점을 가지는 유리분말을 사용하는 경우 그린시트(70)의 유동 온도를 높이기 위하여 세라믹 충전물에 TiO2, 포스테라이트(Foresterite), 코디어라이트(Codierite), ZrO2, Al2O3, 등의 조성을 첨가한다.
이어서, 도 6d와 같이 그린시트(70) 상에는 어드레스전극(74)이 인쇄된 후에 건조된다.
어드레스전극(74)이 형성된 기판(72) 상에는 도 6e와 같이 유전체 페이스트가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(76)이 형성된다. 이어서, 기판(72) 상에 접합된 그린시트(70)의 유동성을 높이기 위하여 유리분말의 연화점 부근에서 기판(72)을 가열하게 된다.
그린시트(70)의 유동성이 높아진 상태에서 도 6f와 같이 격벽 반대 형상의 홈(78a)이 형성된 금형(78)이 기판(72) 상에 정렬된다.
그리고 금형(78)은 도 6g와 같이 대략 소정 압력으로 기판(72) 상에 가압된다. 금형(78)의 가압시 그린시트(70)와 전극보호층(76)이 금형(78)의 홈(78a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다.
금형(78)이 도 6h와 같이 그린시트(70) 및 전극보호층(76)로부터 분리된 후에 격벽은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정은 650 ~ 850℃의 온도에서 수행되어 그린시트(70) 내의 유기물들이 타서 없어지게 된다. 이 소성온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다.
도 7에 도시된 바와 같이 PDP의 하판과 그린시트의 접합공정은 글레이즈용 무기물이 첨가된 그린시트를 제작하는 공정(S71 단계), 기판(72) 상에 글루용 유기물을 분사하고 건조하는 공정(S72 단계), 라미네이션 공정(S73 단계)에 의해 기판(72)과 글루용 유기물이 첨가된 그린시트(70)가 접합되게 된다. 즉, 글레이즈용 무기물이 그린시트(70) 내에 포함되어 있으므로 종래의 제조공정에서 필요한 글레이즈용 무기물을 분사하고 소성하여 글레이즈층을 형성시키는 단계가 생략되게 된다. 즉, 하판과 그린시트의 접합에 필요한 공정의 수가 감소하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 그린시트 내에 글레이즈용 무기물이나 글루용 유기물을 첨가하여 그린시트를 제작하게 된다. 이에 따라, 그린시트 내에 글레이즈용 무기물을 첨가하는 경우 기판 상에 글레이즈용 유기물을 분사하고 소성하는 공정이 생략되게 된다. 또한, 그린시트 내에 글루용 유기물을 첨가하는 경우 기판 상에 글루용 유기물을 분사하고 건조하는 공정이 생략되게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 종래에 비하여 공정시간과 공정수를 대폭 줄일 수 있음은 물론 글레이즈 유리분말의 분진에 따른 분진발생이 방지되고 작업환경을 보다 청정하게 유지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 유기 결합제와 가소제가 소정의 비율로 첨가된 그린시트를 형성하는 단계와,
    상기 유기 결합제와 가소제의 물성이 바뀌는 온도 이상의 온도에서 상기 그린시트를 기판 상에 접합시키는 단계와,
    상기 그린시트에 균일한 압력과 온도를 가하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그린시트는 50 ~ 140℃의 온도에서 기판과 접합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도보다 낮은 연화점을 가지는 유리분말을 사용하는 경우 상기 그린시트에 TiO2, 포스테라이트(Foresterite), 코디어라이트(Codierite), ZrO2, Al2O3중 어느 하나의 조성을 첨가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  4. 유리분말이 첨가된 그린시트를 형성하는 단계와,
    상기 그린시트의 물성이 바뀌는 온도 이상의 온도에서 상기 그린시트를 기판 상에 접합하는 단계와,
    상기 그린시트에 균일한 압력을 가하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유리분말은 유리분말과 세라믹 유리분말의 소정 조성을 가지며 500 ∼ 650℃ 정도 낮은 온도에서 연화점을 가지고 결정화되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 그린시트는 50 ~ 140℃의 온도에서 기판과 접합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 온도보다 낮은 연화점을 가지는 유리분말을 사용하는 경우 상기 그린시트에 TiO2, 포스테라이트(Foresterite), 코디어라이트(Codierite), ZrO2, Al2O3중 어느 하나의 조성을 첨가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
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