KR20060050039A - 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판 - Google Patents

플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판 Download PDF

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Abstract

디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판은, 25℃, 1MHz 에서의 유전율이 7.0 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판{GLASS SUBSTRATE FOR FLAT PANEL DISPLAY DEVICE}
종래기술의 문헌 정보
(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 평8-290938호
(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 평8-290939호
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이 장치, 특히 플라즈마 디스플레이 장치에 적합한 유리 기판에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 장치는 다음과 같은 방법으로 제작된다. 우선, 앞면 유리 기판 표면에 ITO 막이나 네사(Nesa)막 등으로 이루어지는 투명 전극을 형성하고, 그 위에 유전체 재료를 도포하여 500∼600℃ 정도의 온도로 소성함으로써 유전체층을 형성한다. 또한, Al, Ag, Ni 등으로 이루어지는 전극이 형성된 배면 유리 기판에, 배면 유전체 재료를 도포하고 500∼600℃ 정도의 온도로 소성하여 유전체층을 형성하고, 그 위에 격벽 재료를 도포하고 500∼600℃ 정도의 온도로 소성하여 격벽을 형성함으로써 회로를 형성한다. 그 후, 전면 유리 기판과 배면 유리 기판을 대향시켜 전극 등의 위치를 맞추고, 주위를 500∼600℃ 정도의 온도에 서 프릿-실 (frit seal) 함으로써 제작된다.
종래 유리 기판으로는, 플로트법 등에 의해 1.8∼3.0㎜ 의 두께로 성형된 소다석회 유리 (열팽창계수: 약 84×10-7/℃) 가 일반적으로 사용되어 왔다. 또한, 절연 페이스트, 리브 페이스트, 프릿-실과 같은 주변 재료의 열팽창계수도 소다석회 유리에 맞춰서 70∼90×10-7/℃ 의 범위로 조정되어 있다.
하지만, 소다석회 유리는 변형점이 500℃ 정도로 낮기 때문에, 570∼600℃ 의 온도에서 열처리할 때에 열변형이나 열수축이 일어나 치수가 현저하게 변화된다. 그 결과, 앞면 유리 기판과 배면 유리 기판을 대향시킬 때 전극의 위치 맞춤을 고정밀도로 실현하기가 어렵고, 특히 대형 고정세(高精細) 플라즈마 디스플레이 장치를 제작하는 데에 있어서 어려움이 있었다.
또한, 소다석회 유리는, 150℃ 에서의 체적 전기 저항률 (logρ) 이 8.4Ωㆍ㎝ 로 낮아, 유리 중의 알칼리 성분의 이동도가 크다. 따라서, 유리 중의 알칼리 성분이 ITO 막이나 네사막 등의 박막 전극과 반응하여, 전극 재료의 전기 저항치를 변화시키는 문제도 갖고 있다.
이러한 사정에서, 소다석회 유리와 동등한 열팽창계수를 갖고, 소다석회 유리보다도 높은 체적 전기 저항률과 변형점을 갖는 유리가 유리 기판에 사용되어 대형 고정세의 플라즈마 디스플레이 장치가 제작되고 있다.
그런데, 플라즈마 디스플레이는, 다른 디스플레이 장치와 비교하여 소비 전 력이 크다는 문제가 있다. 최근, 환경 보호나 에너지 절약의 관점에서 디스플레이 장치의 소비 전력의 저감이 강하게 요구되고 있어, 소비 전력을 저감시킬 수 있는 유리 기판이 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판을 제공하는 것이다.
본 발명자는 여러 가지 검토한 결과, 유리 기판의 유전율을 낮춤으로써 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있음을 발견하여, 본 발명을 제안하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판은, 25℃, 1MHz 에서의 유전율이 7.0 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유리 기판은, 유전율이 낮고, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있기 때문에, 플랫 패널 디스플레이 장치, 특히 플라즈마 디스플레이 장치의 유리 기판으로서 바람직하다.
본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판은, 25℃, 1MHz 에서의 유전율이 7.0 이하로 낮기 때문에, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 유리 기판의 유전율이 높아지면, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기 어려워진다. 유리 기판의 유전율의 바람직한 값은 6.9 이하이고, 보다 바람직하게는 6.8 이하이고, 더욱 바람직하게는 6.7 이하이다.
한편, 유리 기판의 유전율을 낮춤으로써 디스플레이 장치의 소비 전력을 저 감시킬 수 있는 이유는, 유리 기판의 유전율이 낮으면 셀을 1 회 발광시키기 위해 필요한 전류량이 작아지기 때문이라고 생각된다.
또한, 본 발명의 유리 기판에 있어서, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열공정에 있어서 유리 기판의 열변형이나 열수축의 발생을 억제하기 위해서는, 유리의 변형점을 580℃ 이상 (보다 바람직하게는 585℃ 이상, 더욱 바람직하게는 595℃ 이상) 으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 용융 유리를 판형상으로 성형할 때, 성형 장치에 부담을 가하지 않으면서 성형을 용이하게 하기 위해서는, 104dPaㆍs 의 점도에 상당하는 유리 융액의 온도를 1200℃ 이하 (보다 바람직하게는 1180℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1170℃ 이하) 로 하는 것이 바람직하다.
또, 절연 페이스트, 리브 페이스트, 프릿-실과 같은 주변 재료의 열팽창계수와의 정합성을 취할 수 있고, 게다가 급랭하여도 잘 깨지지 않는 내열충격성이 우수한 유리 기판을 얻기 위해서는, 유리의 열팽창계수를 60∼80×10-7/℃ (보다 바람직하게는 65∼75×10-7/℃, 더욱 바람직하게는 67∼73×10-7/℃) 로 하는 것이 바람직하다.
한편, 유리 기판의 유전율을 7.0 이하로 하기 위해서는, SiO2 의 함유량을 많게 하거나, MgO, CaO, SrO, BaO 의 함유량을 적게 하는 것에 의해 조정할 수 있고, 구체적으로는, 질량백분율로, SiO2 50∼75%, Al2O3 0∼20%, B2O3 0∼20%, MgO 0 ∼15%, CaO 0∼15%, SrO 0∼15%, BaO 0∼15%, ZnO 0∼5%, Li2O 0∼5%, Na2O 0∼15%, K2O 0∼15%, ZrO2 O∼10% 의 범위 내에서 적절히 선택하면 된다.
또한, 7.0 이하의 유전율, 580℃ 이상의 변형점, 1180℃ 이하의 104dPaㆍs 의 점도에 상당하는 유리 융액의 온도 및 60∼80×10-7/℃ 의 열팽창계수를 갖는 유리 기판을 얻기 위해서는, 상기한 조성 범위 중에서도, 질량백분율로, SiO2 55∼74%, Al2O3 0.5∼4%, B2O3 0∼20%, MgO 1∼15%, CaO 0∼8%, SrO 1∼15%, BaO 0∼5%, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 15∼27%, ZnO 0∼5%, Li2O 0∼5%, Na2O 0∼8%, K2O 2∼12%, ZrO2 O∼7% 의 범위 내 (조성 범위 A) 나, 질량 백분율로, SiO2 55∼74%, Al2O3 0∼2.5% 미만, B2O3 0∼20%, MgO 1∼15%, CaO 0∼8%, SrO 1∼15%, BaO 0∼5%, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 15∼27%, ZnO 0∼5%, Li2O 0∼5%, Na2O 0∼8%, K2O 2∼12%, ZrO2 1 초과∼7% 이고, ZrO2 함유량＞Al2O3 함유량으로 되는 범위 내 (조성 범위 B) 에서 유리 조성을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
특히, 조성 범위 B 로부터 유리 조성을 선택하면, 6.9 이하의 유전율, 595℃ 이상의 변형점, 1170℃ 이하의 104dPaㆍs 의 점도에 상당하는 유리 융액의 온도 및 67∼73×10-7/℃ 의 열팽창계수를 갖는 유리 기판을 얻기가 쉬워진다.
본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판에 있어서, 유리의 조성을 조성 범위 A 와 같이 한정한 이유는 다음과 같다.
SiO2 는, 유리의 유전율을 낮게 하거나, 유리의 네트워크 포머(former)를 형성하는 성분이다. 그 함유량은 55∼74%, 바람직하게는 56∼70%, 보다 바람직하게는 58∼70% 이다. SiO2 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율을 낮게 할 수 있지만, 유리의 고온점도가 높아져 용융, 성형이 어려워지거나, 열팽창계수가 지나치게 작아져 주변 재료와의 정합성을 취하기가 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 유전율이 높아져 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기 어려워진다. 또한, 열팽창계수가 커져 유리의 내열충격성이 저하되거나, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서, 유리 기판에 균열이 발생하거나, 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다.
Al2O3 는, 유리의 변형점을 높게 하는 성분이다. 그 함유량은 0.5∼4%, 바람직하게는 1∼4%, 보다 바람직하게는 1∼3.5% 이다. Al2O3 의 함유량이 많아지면, 유리의 고온점도가 높아져 용융, 성형이 어려워지거나, 열팽창계수가 작아져 주변 재료와의 정합성을 취하기가 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 열팽창계수가 커져 유리의 내열충격성이 저하되거나, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서, 유리 기판에 균열이 발생하거나, 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다.
B2O3 은, 유전율을 낮게 하는 성분이다. 그 함유량은 O∼20%, 바람직하 게는 0∼10%, 보다 바람직하게는 0∼5% 이다. B2O3 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서, 유리 기판에 균열이 발생하거나, 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다.
MgO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 1∼15%, 바람직하게는 2∼13%, 보다 바람직하게는 3∼12% 이다. MgO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 높아지는 경향이 있고, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있어 성형하기 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다.
CaO 는, MgO 와 마찬가지로, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼8%, 바람직하게는 1∼8%, 보다 바람직하게는 1∼7% 이다. CaO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 높아지는 경향이 있어 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있어 성형하기 어려워진다.
SrO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 1∼15%, 바람직하게는 3∼15%, 보다 바람직하게는 4∼13% 이다. SrO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 현저하게 높아져 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다.
BaO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0∼4%, 보다 바람직하게는 0∼3% 이다. BaO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 현저하게 높아져 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있어 성형하기 어려워진다.
그리고, 유리의 실투성을 강화시키지 않고서 유리의 고온점도를 낮게 하여 용융성과 성형성을 향상시키기 위해, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계량은 15∼27% (보다 바람직하게는 16.8∼27%, 더욱 바람직하게는 18 초과∼27%) 로 하는 것이 바람직하다. 이들 성분의 합계량이 많아지면, 유리가 실투되기 쉬워진다. 또한, 이들 성분의 합계량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다.
ZnO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0∼3%, 보다 바람직하게는 0∼1% 이다. ZnO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 높아지는 경향이 있어 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다.
Li2O 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 유리의 열팽창계수를 조정하는 성분이기도 하다. 그 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0∼3%, 보다 바람직하게는 0∼1% 이다. Li2O 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 현저하게 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제 조할 때의 열 공정에서 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 커져, 유리의 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다.
Na2O 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 유리의 열팽창계수를 조정하는 성분이기도 하다. 그 함유량은 0∼8%, 바람직하게는 0∼6%, 보다 바람직하게는 0.5∼5% 이다. Na2O 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 커져, 유리의 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다.
K2O 는, Na2O 와 동일하게 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 유리의 열팽창계수를 조정하는 성분이기도 하다. 그 함유량은 2∼12%, 바람직하게는 2∼11%, 보다 바람직하게는 2∼10% 이다. K2O 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 커져, 유리의 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 작아져, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다.
ZrO2 는, 유리의 변형점을 높이는 성분이다. 그 함유량은 O∼7%, 바람직하게는 0∼3%, 보다 바람직하게는 0∼1% 이다. ZrO2 의 함유량이 많아지면, 유전율이 높아지는 경향이 있어 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 실투 돌기가 발생하는 경향이 있어, 성형이 어려워진다.
한편, Al2O3 을 1% 이상 함유하는 조성계에서는, ZrO2 를 많이 함유하면 ZrO2 에 기인하는 실투 돌기가 발생하는 경향이 있기 때문에, ZrO2 의 함유량을 1% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판에 있어서, 유리의 조성을 조성 범위 B 와 같이 한정한 이유는 다음과 같다.
SiO2 는, 유리의 유전율을 낮게 하거나, 유리의 네트워크 포머를 형성하는 성분이다. 그 함유량은 55∼74%, 바람직하게는 56∼70%, 보다 바람직하게는 58∼70% 이다. SiO2 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율을 낮게 할 수 있지만, 유리의 고온점도가 높아져 용융, 성형이 어려워지거나, 열팽창계수가 지나치게 작아져 주변 재료와의 정합성을 취하기가 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 유전율이 높아져 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기 어려워진다. 또한, 열팽창계수가 커져 유리의 내열충격성이 저하되거나, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서, 유리 기판에 균열이 발생하거나, 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다.
Al2O3 는, 유리의 변형점을 높게 하는 성분이다. 그 함유량은 0∼2.5% 미만, 바람직하게는 0∼1.5%, 보다 바람직하게는 0∼1% 미만이다. Al2O3 의 함유량이 많아지면, 유리의 고온점도가 현저하게 높아져 용융, 성형이 어려워지거나, 열팽창계수가 작아져 주변 재료와의 정합성을 취하기가 어려워진다.
B2O3 은, 유전율을 낮게 하는 성분이다. 그 함유량은 O∼20%, 바람직하게는 0∼10%, 보다 바람직하게는 0∼5% 이다. B2O3 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서, 유리 기판에 균열이 발생하거나, 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다.
MgO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 1∼15%, 바람직하게는 6.5∼11%, 보다 바람직하게는 7.5∼11% 이다. MgO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 높아지는 경향이 있고, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있어 성형하기 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다.
CaO 는, MgO 와 마찬가지로, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼8%, 바람직하게는 0∼5%, 보다 바람직하게는 1∼3.5% 이다. CaO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 높아지는 경향이 있어 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있어 성형하기 어려워진다.
SrO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 1∼15%, 바람직하게는 7∼13%, 보다 바람직하게는 7.5∼13% 이다. SrO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 현저하게 높아져 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다.
BaO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0∼4%, 보다 바람직하게는 0∼2.5% 이다. BaO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 현저하게 높아져, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 유리가 실투되기 쉬워지는 경향이 있어 성형하기 어려워진다.
그리고, 유리의 실투성을 강화시키지 않고, 유리의 고온점도를 낮게 하여 용융성과 성형성을 향상시키기 위해, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계량은 15∼27% (보다 바람직하게는 16.8∼27%, 더욱 바람직하게는 18 초과∼27%) 로 하는 것이 바람직하다. 이들 성분의 합계량이 많아지면, 유리가 실투되기 쉬워진다. 또한, 이들 성분의 합계량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다.
ZnO 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 그 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0∼3%, 보다 바람직하게는 0∼1% 이다. ZnO 의 함유량이 많아지면, 유리의 유전율이 높아지는 경향이 있어 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다.
Li2O 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 유리의 열팽창계수를 조정하는 성분이기도 하다. 그 함유량은 0∼5%, 바람직하게는 0∼3%, 보다 바람직하게는 0∼1% 이다. Li2O 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 현저하게 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 커져, 유리의 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다.
Na2O 는, 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 유리의 열팽창계수를 조정하는 성분이기도 하다. 그 함유량은 0∼8%, 바람직하게는 1∼5%, 보다 바람직하게는 1∼3% 이다. Na2O 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 커져, 유리의 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다.
K2O 는, Na2O 와 동일하게 유리의 고온점도를 저하시켜 용융성이나 성형성을 높이는 성분이다. 또한, 유리의 열팽창계수를 조정하는 성분이기도 하다. 그 함유량은 2∼12%, 바람직하게는 3∼10%, 보다 바람직하게는 4∼7% 이다. K2O 의 함유량이 많아지면, 유리의 변형점이 저하되는 경향이 있고, 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서 열변형 또는 열수축이 일어나기 쉬워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 커져, 유리의 내열충격성이 저하되거나, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 고온점도가 상승하여 용융, 성형이 어려워진다. 또한, 열팽창계수가 지나치게 작아져, 주변 재료의 열팽창계수와의 정합이 어려워진다.
ZrO2 는, 유리의 고온점도를 높이지 않고 유리의 변형점을 현저하게 높이는 성분이다. 그 함유량은 1 초과∼7%, 바람직하게는 1 초과∼5%, 보다 바람직하게는 1 초과∼3% 이다. ZrO2 의 함유량이 많아지면, 유전율이 높아지는 경향이 있어, 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기가 어려워진다. 또한, 실투 돌기가 발생하는 경향이 있어, 성형이 어려워진다. 한편, 함유량이 적어지면, 유리의 변형점을 높이는 효과를 얻기 힘들어진다.
한편, 유리의 고온점도를 현저하게 높이지 않고 유리의 변형점만을 현저하게 높이기 위해서는, ZrO2 의 함유량을 Al2O3 의 함유량보다도 많게 하면 된다.
또한, 유리의 고온점도를 낮게 하여 성형하기 쉽게 하기 위해 Al2O3 의 함유량을 1% 미만으로 한 조성계에서는, 유리의 변형점을 높이기 위해 ZrO2 의 함유량을 1% 보다 많이 함유시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 조성 범위 A 및 B 에 기재된 성분 이외에도, 예를 들어, 자외선 착색을 방지하기 위해 TiO2 를 5% 까지, 내(耐)크랙성을 향상시 키기 위해서 P2O5 를 4% 까지, 액상 온도를 저하시키고 성형성을 향상시키기 위해서 Y2O3, La2O3, Nb2O3 를 각 3% 까지, 착색제로서 Fe2O3, CoO, NiO, Cr2O3, Nd2O3 을 각 2% 까지, 청징제로서 As2O3, Sb2O3, SnO2, SO3, F, Cl 등을 합계량으로 1% 까지 첨가하는 것이 가능하다. 단, 플로트법으로 성형하는 경우, As2O3, Sb2O3 는 플로트 배스 안에서 환원되어 금속 이물질이 되기 때문에 도입을 피해야 한다.
다음으로, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판을 제조하는 방법을 설명한다.
우선, 상기한 유리 조성 범위가 되도록 유리 원료를 조합한다. 계속해서, 조합한 유리 원료를 연속 용융로에 투입하여 가열 용융하고, 탈포시킨 후, 성형 장치에 공급하여 판형상으로 성형하고 서랭시킴으로써 유리 기판을 얻을 수 있다.
또, 유리 기판의 성형 방법으로는, 플로트법, 슬롯 다운드로법, 오버플로우 다운드로법, 리드로법 등의 여러 가지 성형 방법이 있지만, 플로트법에 의해 판형상으로 성형하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 비교적 저렴하게 대형 유리 기판을 얻기 쉽기 때문이다.
바람직한 실시예의 설명
이하, 본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판을 실시예에 기초하여 상세히 설명한다.
표 1∼4 는, 본 발명의 실시예 (시료 No.1∼20) 및 비교예 (시료 No.21) 를 나타내는 것이다. 한편, 시료 No.21 은 시판되고 있는 플라즈마 디스플레이 장치용의 고변형점 유리이다.
Figure 112005037338957-PAT00001
Figure 112005037338957-PAT00002
Figure 112005037338957-PAT00003
Figure 112005037338957-PAT00004
표 중의 각 시료는 다음과 같이 하여 제작하였다.
우선, 표의 조성이 되도록 유리 원료를 조합하고, 백금 포트를 사용하여 1450∼1600℃ 에서 4시간 용융하였다. 그 후, 용융 유리를 카본판 위로 흘려 보내 판형상으로 성형하고, 서랭시킨 후, 판두께가 2.8㎜ 가 되도록 양면을 연마하여, 얻어진 판유리를 가로세로 200㎜ 의 크기로 절단 가공함으로써 시료 유리를 제작하였다.
이렇게 해서 얻어진 각 시료에 관해서, 유전율, 변형점, 104dPaㆍs 의 점도에 상당하는 유리 융액의 온도 및 열팽창계수를 측정하였다. 그 결과를 표에 나타낸다.
표에서 알 수 있듯이, 실시예인 시료 No.1∼20 의 각 시료는 유전율이 7.0 이하로 낮아, 디스플레이 장치의 소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 변형점이 580℃ 로, 열처리 공정에서의 유리 기판의 열변형이나 열수축을 억제할 수 있다. 또한, 열팽창계수가 67.0∼75.0×10-7/℃ 로, 내열충격성이 우수하며, 주변 재료와 양호하게 정합하는 열팽창계수를 갖고 있었다. 또한, 시료 No.1∼18 의 각 시료에 관해서는, 104dPaㆍs 의 점도에 상당하는 유리 융액의 온도가 1190℃ 이하로 낮아 성형성도 우수하였다.
이에 대하여 비교예인 시료 No.21 은 유전율이 7.5 로 높았다.
한편, 유전율에 관해서는 ASTM D150-87 에 기초하여 25℃, 1MHz 에서의 값을 측정하였다.
또한, 변형점에 관해서는, ASTM C336-71 에 기초하여 측정하였다. 한편, 이 온도가 높을수록 디스플레이 장치를 제조할 때의 열 공정에서의 유리 기판의 열변형이나 열수축을 억제할 수 있다.
또한, 유리의 점도가 104dPaㆍs 에 상당하는 유리 융액의 온도는, 백금구 인상법(白金球引上法)에 의해 측정하였다. 이 온도는, 유리를 판형상으로 성형할 때의 기준이 되어, 이 온도가 낮은 쪽이 성형성은 좋은 것으로 된다.
열팽창계수에 관해서는, 직경 5.0㎜, 길이 20㎜ 의 원주형 시료를 제작하여 팽창계(dilatometer)에 의해 30∼380℃ 에서의 평균 열팽창계수를 측정하였다.
본 발명의 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판은 플라즈마 디스플레이 장치 용도에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 전계 방사형 디스플레이, 일렉트로루미네선스 디스플레이 용도에 사용하는 것도 가능하다.
본 발명은, 상기의 구성으로 인하여 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 25℃, 1MHz 에서의 유전율이 7.0 이하인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 변형점이 580℃ 이상인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 104dPaㆍs 의 점도에 상당하는 유리 융액의 온도가 1200℃ 이하인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 30∼380℃ 에서의 열팽창계수가 60∼80×10-7/℃ 인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 백분율로, SiO2 50∼75%, Al2O3 0∼20%, B2O3 0∼20%, MgO 0∼15%, CaO 0∼15%, SrO 0∼15%, BaO 0∼15%, ZnO 0∼5%, Li2O 0∼5%, Na2O 0∼15%, K2O 0∼15%, ZrO2 O∼10% 인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 백분율로, SiO2 55∼74%, Al2O3 0.5∼4%, B2O3 0∼20%, MgO 1∼15%, CaO 0∼8%, SrO 1∼15%, BaO 0∼5%, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 15∼27%, ZnO 0∼5%, Li2O 0∼5%, Na2O 0∼8%, K2O 2∼12%, ZrO2 O∼7% 인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 질량 백분율로, SiO2 55∼74%, Al2O3 0∼2.5% 미만, B2O3 0∼20%, MgO 1∼15%, CaO 0∼8%, SrO 1∼15%, BaO 0∼5%, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 15∼27%, ZnO 0∼5%, Li2O 0∼5%, Na2O 0∼8%, K2O 2∼12%, ZrO2 1 초과∼7% 이고, ZrO2 함유량＞Al2O3 함유량인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 플라즈마 디스플레이 장치용 유리 기판으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이 장치용 유리 기판.
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