KR20030065800A - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료는 격벽을 형성하기 위한 그린시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가지는 그린시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법{Barrier rib material of Plasma Display Panel and Method of Fabricating Barrier Rib}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있는 PDP의 격벽재료 및 격벽 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 화질을 제공한다.
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 상부유리기판(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 건조를 수회 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.
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 후에건조된다.
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)의 홈(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 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법은 표 1과 같은 조성비를 가지는 그린시트(30)의 성형시 유동성이 낮기 때문에 150 kgf/cm2 이상의 압력이 필요하게 된다. 이와 같이 높은 압력으로 성형할 경우, 기판(32) 상에 압력이 가해지는 부분과 그렇지 않는 부분에서 압력차를 다르게 한다. 즉, 기판(32) 상에 편압이 발생되어 격벽(8)의 높이가 도 3과 같이 균일하지 않게 된다. 이렇게 균일하지 않은격벽(8)의 높이를 균일하게 하기 위하여, 연마공정이 필요하게 된다. 특히, 성형시 그린시트(30)의 유동성이 낮기 때문에 고종횡비를가지는 격벽 형성이 곤란하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있는 PDP의 격벽재료 및 격벽 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 격벽의 소성 전과 후의 모양을 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 그린시트 내에 함유된 무기물의 물성변화를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,64 : 어드레스전극 4 : 유지전극쌍
6 : 형광체 8 : 격벽
10 : 보호막 12, 18 : 유전층
14, 32, 60 : 하부 기판 16 : 상부 유리기판
30, 60 : 그린시트 34 : 글레이즈층
37, 66 : 전극보호층 38, 68 : 금형
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료는 격벽을 형성하기 위한 그린시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가지는 그린시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 PDP의 격벽 제조방법은 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가지는 그린시트를 형성하는 단계와, 그린시트를 기판 상에 접착하는 단계와, 그린시트 상에 격벽 형상의 홈이 형성된 금형을 가압하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 그린시트 내에 포함된 조성물의 조성비는 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B2O3, 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO2, 0 ~ 15(중량%)의 Al2O3, 0 ~ 12(중량%)의 TiO2, 0 ~ 16(중량%)의 BaO인 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 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP의 하판 제조방법을 나타낸다.
도 4a 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP의 그린시트(60) 내에는 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가진다.
상기의 조성물을 가지는 그린시트(60)는 종래의 그린시트에 비해 수축률이 적어 소성 전과 후의 격벽형상이 변형되지 않는다. 이러한 그린시트(60)의 유전율은 8 ~ 10의 값을 가진다. 유전율이 높은 격벽일수록 방전시 소비되는 전력이 커지게 됨을 감안할 때, 상기 그린시트(60)의 조성물은 적합한 유전율을 가지고 있으므로 전력이 소비되지 않는다.
상기 그린시트(60) 내의 조성물인 TiO2의 조성비를 조절하여 그린시트(60)와 기판(62)의 열팽창계수(Coefficient Thermal Expantion : 이하 "CTE"라 함)를 동일하게 한다. 여기서, 그린시트(60) 내에 0 ~ 12(중량%) TiO2가 사용된다. 이에 따라, 그린시트(60)는 기판(62) 상에 균일하게 매칭(matching)된다. 여기서, 그린시트(60) 내에 함유된 조성물의 조성비는 다음의 표 1에 나타난 바와 같다.
조성물 조성비(중량%)
ZnO 10 ~ 40
B2O3 5 ~ 35
MgO 10 ~ 32
SiO2 10 ~ 35
Al2O3 0 ~ 15
TiO2 0 ~ 12
BaO 0 ~ 16
ZnO는 유리연화점을 저하시키고 CTE를 조절할 수 있다. ZnO의 함량은 5 ~ 35wt% 범위에서 선택되며 40wt% 이상에서 조성비가 첨가될 때 CTE는 과도하게 감소된다.
B2O3는 구성원소의 유리 범위로 확장시키기 위한 유리형성요소이며 10 ~ 32wt%, 바람직하게는 22wt%로 포함된다. 상기 유리는 40wt% 이상일 때 생성된 유리의 상분리가 쉽게 발생한다.
또한, SiO2도 유리형성요소이며 함량상 10 ~ 35wt% 바람직하게는 15 ~ 22wt%로 선택되어져야 한다. 25wt% 이상이면 유리의 연화점을 과도하게 증가시켜 연화점을 거치는 점도변화를 느리게 하여 탈포가 어렵게 된다.
이러한 무기물의 조성비로 이루어지는 그린시트(60)의 유동 온도를 높이기 위하여 포스테라이트(Forsterite), 코디어라이트(Cordierite), ZrO2, Al2O3등의 조성을 첨가할 수도 있다.
이와 같은 조성으로 이루어지는 그린시트(60)는 라미네이팅 공정에 의해 기판(62)과 접합된다. 그린시트(60)는 기판(62)과 라미네이팅될 때 그린시트(60) 내에 함유된 유기물의 영향으로 기판(62)과 그린시트(60)가 접합된다. 이는 그린시트(60) 내에 함유된 유기물이 소정온도에서 연화되어 일정한 점착성을 갖는 성질을 이용하여 이루어진다
이를 상세히 하면 다음과 같다. 그린시트(60) 내의 무기물의 연화점은 온도변화에 따른 폴리머 표본의 열용량, 수축율 등의 변화를 관찰함으로써 결정된다. 예를 들어, 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 0.5 : 1 또는 1 : 5의 비율로 혼합하여 그린시트(60) 내에 첨가한다.
이어서, 도 4d와 같이 그린시트(60) 상에는 어드레스전극(64)이 인쇄된 후에 건조된다.
어드레스전극(64)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 가열한다. 그린시트(60) 내에는 포스테라이트(Foresterite), 코디어라이트(Codierite), ZrO2, Al2O3등의 조성이 첨가되므로 결정화 온도보다 낮은 연화점을 가지는 유리분말 사용시 유동 온도를 높일 수 있다.
이렇게 그린시트(60)의 유동성이 높아진 상태에서 도 4f와 같이 격벽 반대형상의 홈(68a)이 형성된 금형(68)이 기판(62) 상에 정렬된다.
그리고 금형(68)은 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.
이러한 조성을 가지는 그린시트(60)는 그린시트(60) 내에 함유된 무기물이 온도에 따라 물성이 바뀌는 성질을 이용하여 그린시트(60)와 기판(62)을 접착한다. 즉, 높은 온도에서 그린시트(60) 내의 무기물이 연화되면 그린시트(60)는 기판(62)과의 계면에서 강한 본딩(bonding)을 가지게 된다.
금형(68)이 도 4g와 같이 그린시트(60) 및 전극보호층(66)로부터 분리된 후에 격벽은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정은 700 ~ 850℃의 온도에서 수행되어 그린시트(60) 내의 유기물들이 타서 없어지게 된다. 이후, 소성온도에서 글래스는 글래스-세라믹으로 생성 및 성장된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 격벽재료 및 격벽 제조방법에서 그린시트는 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가진다. 이러한 조성의 그린시트는 격벽 성형 후 소성 후에도 원래의 격벽형상을 그대로 유지할 수 있다. 즉, 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 PDP의 격벽재료 및 격벽 제조방법은 종래와 대비하여 상면연삭 공정을 생략할 수 있으므로 공정을 단순화시킴으로써 공정비용을 절감할 수 있다. 나아가, 성형된 격벽이 고종횡비를 갖게 함과 아울러 균일성을 높일 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 (6)

  1. 격벽을 형성하기 위한 그린시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가지는 그린시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그린시트 내에 포함된 조성물은 10 ~ 40중량%의 ZnO, 5 ~ 35중량%의 B2O3, 10 ~ 32중량%의 MgO, 10 ~ 35중량%의 SiO2, 0 ~ 15중량%의 Al2O3, 0 ~ 12중량%의 TiO2, 0 ~ 16중량%의 BaO을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 그린시트는 상기 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 0.5 : 1 ~ 1 : 5 에서 어느 하나의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료.
  4. 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 소정 비율로 혼합한 조성을 가지는 그린시트를 형성하는 단계와,
    상기 그린시트를 기판 상에 접착하는 단계와,
    상기 그린시트 상에 격벽 형상의 홈이 형성된 금형을 가압하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 그린시트 내에 포함된 조성물은 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B2O3, 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO2, 0 ~ 15(중량%)의 Al2O3, 0 ~ 12(중량%)의 TiO2, 0 ~ 16(중량%)의 BaO을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 그린시트는 상기 27ZnO-32B2O3-18MgO-23SiO2와 26ZnO-22B2O3-22MgO-22SiO2-18AgO-4Al2O3-4TiO2-BaO을 0.5 : 1 ~ 1 : 5 에서 어느 하나의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법.
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