KR20060089123A

KR20060089123A - 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성물 및 그셀재의 조성방법

Info

Publication number: KR20060089123A
Application number: KR1020050010208A
Authority: KR
Inventors: 정태석; 최일선; 이병철
Original assignee: 삼화전자공업 주식회사
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-08
Also published as: KR100663600B1

Abstract

본 발명은 납성분이 포함되지 않는 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재에 관련된 것으로써, 친환경적이고, 생산효율과 품질이 향상되는 크로스토크 방지 셀재의 조성물 및 그 조성물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 크로스토크 방지 셀재의 조성물은 BaO 1-30wt%, P₂O₅ 5-50wt%, ZnO 5-40wt%, B₂O₃ 5-50wt%, R₂O 0.1-20wt%, SrO 1-45wt%인 메인 조성물에 CeO₂ 0.1-5wt%, V₂O₅ 0.1-7wt%, CuO 0.1-3wt%, Sb₂O₃ 0.1-4wt%, SeO₂ 0.1-5wt%, SnO 0.1-3wt% 중 어느 하나 이상의 보조 조성물을 혼합하고, 상기 메인 조성물과 보조 조성물의 혼합에 의하여 이루어진 조성물을 약1200-1350℃에서 용융 냉각한 후 분쇄하여 분말화 하고, 상기 분발화된 크로스토크 방지 셀재의 조성물에 ZnO 5-15wt%, Al₂O₃ 1-10wt%, TiO₂ 0.1-10wt% 중 어느 하나 이상의 추가 보조 조성물이 혼합되어 구성된다.

Description

대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성물 및 그 셀재의 조성방법{A composite of Cell for Prohibit Cross-Talk at Flat Panel Display and the same composite method}

도 1은 일반적인 대화면표시장치를 구성하는 PDP의 의 구조를 설명하기 위한 단면도이고,

도 2a, 도 2b는 본 발명의 대화면표시장치를 구성하는 PDP의 크로스토크 방지 셀재의 구성과정을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1,11,111 - 투명유리기판 2 - ITO전극

3,13,113 - 유전체층 4 - 보호막

12,112 - 어드레스전극(은패턴막)

14, - 크로스토크 방지 셀재(격벽재)

15 - 형광물질

114a - 크로스토크 방지 셀재의 제1층

114b - 크로스토크 방지 셀재의 제2층

115 - 포토레지스트

본 발명은 PDP(plasma display panel) 등의 대화면표시장치에 사용되는 크로스토크 방지 셀재(격벽재)의 조성물에 관한 것으로써 특히, 인체에 유해한 납(Pb) 성분을 포함하지 않으면서도 품질 및 생산 효율성이 떨어지지 않는 크로스토크 방지 셀재의 조성물 및 조성방법을 제공하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 대화면표시장치를 구성하는 PDP는 한 예로 도1의 구조와 같이 구성된다.

투명유리기판으로 된 상판(1)에는 버스전극과 연결되는 ITO(Indium Tin Oxide)전극(2)이 소정 패턴으로 형성되고, 상기 ITO전극을 덮도록 유전체층(3) 및 보호막(4)이 구성된다.

한편, 투명유리기판으로 된 하판(11)에는 어드레스전극(12)이 소정의 패턴으로 형성되고, 상기 어드레스전극은 유전체층(13)에 의하여 커버된다. 그리고 상기 유전체층 위에는 화소의 크로스토크 등을 방지하기 위하여 각 셀의 경계 영역에 크로스토크 방지 셀재(14)가 구성된다. 상기 크로스토크 방지 셀재에 의하여 구획되는 각 화소영역에는 형광물질(15)이 도포되도록 형성되고, 각 화소의 밀폐된 공간 영역에는 플라즈마 가스가 주입된다.

상기와 같이 구성되는 PDP는 투명유기기판으로 된 상판(1)의 ITO전극과 연결된 버스전극과, 하판의 어드레스전극(12)에 인가되는 전압의 컨트롤에 의하여 플라 즈마 가스를 방전시키면 그 해당하는 화소영역의 밀폐된 공간에 있는 플라즈마 가스가 형광물질(15)과 충돌하여 그 화소영역이 발광하게 된다.

상기 PDP의 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재(14)를 구성하는 종래의 격벽재는 스크린 프린터법을 이용하여 복수회 반복 인쇄, 건조한 후 소성하여 패턴을 구성하는 구조와, 격벽재를 소정의 두께로 도포 건조한 후 샌드블러스트법으로 가공하여 패턴을 구성하는 구조 등이 알려져 있다.

특히, 종래 격벽재 조성의 한 예로는 한국 특허등록번호 제300233호에 개시되어 있는 것처럼 PbO, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, ZnO 등을 주성분으로 하는 것이 알려져 있으나, 인체에 유해한 Pb(납) 성분이 다량 함유되어 있기 때문에 제품의 폐기 시에 산 또는 알카리 등의 용액과 화학반응을 일으키게 되면 토양 및 수질을 오염시키는 문제점이 있다.

또, 종래의 격벽재는 유전률이 10-15로 높아 구동전압이 높아지므로 전력 소비량이 많고, 유전체층을 이동하여 격벽층과 전극 사이의 계면에서 전극을 구성하는 금속의 확산에 기인한 황변 현상에 따라 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써,

인체나 환경에 유해한 납 성분이 거의 포함되지 않는 저융점의 크로스토크 방지 셀재를 개발함으로써, 친환경적인 소재를 이용할 수 있도록 하고 저유전율, 산에 대한 에칭성이 증가하고, Ag(은)등의 금속전극의 황변 발생을 억제할 수 있는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재(격벽재)의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 PDP등의 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재의 조성물은 BaO 1-30wt%, P₂O₅ 5-50wt%, ZnO 5-40wt%, B₂O₃ 5-50wt%, R₂O 0.1-20wt%, SrO 1-45wt%인 메인 조성물에 CeO₂ 0.1-5wt%, V₂O₅ 0.1-7wt%, CuO 0.1-3wt%, Sb₂O₃ 0.1-4wt%, SeO₂ 0.1-5wt%, SnO 0.1-3wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 보조 조성물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 메인 조성물과 보조 조성물의 혼합에 의하여 이루어진 크로스토크 방지 셀재의 조성물은 용융 냉각된 후 분쇄되어 분말화 되고, 상기 분발화된 크로스토크 방지 셀재의 조성물에 ZnO 5-15wt%, Al₂O₃ 1-10wt%, TiO₂ 0.1-10wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 추가 보조 조성물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재의 제조방법은 BaO 1-30wt%, P₂O₅ 5-50wt%, ZnO 5-40wt%, B₂O₃ 5-50wt%, R₂O 0.1-20wt%, SrO 1-45wt%인 메인 조성물에 CeO₂ 0.1-5wt%, V₂O₅ 0.1-7wt%, CuO 0.1-3wt%, Sb₂O₃ 0.1-4wt%, SeO₂ 0.1-5wt%, SnO 0.1-3wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 보조 조성물을 첨가하고 분쇄하여 1차 분말화한 후, 상기 1차 분말화된 조성물을 용융하고 냉각 분쇄하여 2차 분말화 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 2차 분말화된 조성물에 ZnO 5-15wt%, Al₂O₃ 1-10wt%, TiO₂ 0.1-10wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 추가 보조 조성물이 혼합된 후 비이클(에틸셀룰로오스계)을 소정의 비율로 배합한 후 경화하고, 소성하는 과정이 추가된다.

상기 추가 보조 조성물이 혼합된 2차 분말화된 조성물과 상기 비이클은 대략 6:4∼8:2의 중량부로 배합된다.

실시예

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	비교예
PbO (wt%)	0	0	0	0	0	0	0	0	54
SiO₂(wt%)	0	0	0	0	0	0	0	0	8
BaO (wt%)	2	25.27	8.34	18.18	18.52	1.65	6.61	16.67	6
P₂O₅(wt%)	20.60	42.12	41.70	27.27	13.89	5.79	5.09	16.67	0
ZnO (wt%)	16.48	5.01	5.00	18.18	27.77	5.79	40.76	22.22	10
B₂O₃(wt%)	41.19	5.01	5.01	18.18	27.77	33.06	33.09	27.78	22
SrO (wt%)	1.96	1.24	16.23	9.09	9.26	34.71	2.04	5.56	0
R₂O (wt%)	12.36	16.30	16.68	0	0	2.48	3.06	2.22	0
CeO₂(wt%)	3.29	0	0.84	0	0	2.50	1.32	1.11	0
V₂O₅(wt%)	3.29	2.53	3.71	0	0.93	2.50	6.61	5.56	0
CuO (wt%)	0.82	0.84	0.84	0	0.93	0	1.42	1.11	1
Sb₂O₃(wt%)	0	0.84	0	4.55	0	4.50	0	0	2
SeO₂(wt%)	0	0	0.84	4.55	0	4.50	0	0	0
SnO (wt%)	0	0.84	0.84	0	0.93	2.53	0	1.11	2
전이점(℃)	407	415	410	407	447	432	446	417	420
연화점(℃)	437	451	449	437	481	454	484	456	453
결정화유무 (700℃이하)	무	유	유	무	무	무	무	무	무
유전상수	8-9	8.5-9.5	8.5-9.5	8-9	7-8	7-8	7-8	8-9	12-13
에칭특성(㎛/min)	18	12	12	10	10	10	10	18	10
수막특성	보통	양호	양호	보통	보통	양호	보통	양호	양호
선팽창계수	106.50	216.81	210.14	85.39	68.89	98.21	75.58	78.73	70-80
겔화	보통	불량	불량	보통	양호	불량	양호	양호	양호
황변현상	무	유	무	유	유	유	무	무	유

표1에 나타낸 조성물의 배합 비율로 시료 샘플 8개를 각각 배합한 후 백금 도가니에 넣고 섭씨 1200-1350℃까지 약 1시간 동안 용융한 후, 건식 냉각방법을 이용하여 냉각하고, 디스크밀(Disk Mill)을 이용하여 평균 입경이 1mm-2mm가 되도 록 1차 분쇄하였다.

이어서, 1차 분쇄된 조성물의 분말을 제트밀(Jet Mill)을 이용하여 평균입경이 약 3-5㎛정도가 되도록 2차 분쇄하였다.

상기 2차 분쇄된 분말을 이용하여 도 2a, 도 2b에 도시된 과정을 거쳐 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재에 사용되는 구조와 유사한 구조로 샘플을 각각 제조하였다.

도 2a, 도 2b를 참고하여 본 발명의 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재의 조성물 및 그 제조 과정을 구체적으로 설명하면 먼저, 투명유리기판(111) 위에 약 0.3㎛의 두께로 어드레스전극에 해당하는 은(Ag) 패턴막(112)을 형성하고, 상기 은 패턴막이 형성된 상층에 일명 화이트백(Bi₂O₃-SiO₂-Al₂O ₃)의 유전체층(113)을 약 10㎛의 두께로 형성하였다.

상기 유천체층 위에는 2차 분말의 각 시료 샘플에 각각 ZnO가 5-15wt%, Al₂O₃가 1-10wt%, TiO₂가 0.1-10wt%씩 첨가 되도록 배합하고, 그린시트 제작을 위하여 상기 첨가물이 배합된 2차 분말과 비이클 재료의 하나인 에틸셀룰로오스계를 각각 7:3의 중량(wt)%로 배합하여 크로스토크 방지 셀재의 제1층(114a)을 약 270㎛의 두께로 형성하고 약 150℃의 열을 가하여 경화시켰다. 상기 첨가물이 배합된 2차 분말과 에틸셀룰로오스계의 배합비율은 대략 7:3의 중량%로 배합되는 것이 바람직하나 6:4∼8:2 배합 비율 범위 내에서 적절히 조정하여 배합하여도 된다.

이어서, 상기 크로스토크 방지 셀재의 제1층 위에 제1층의 격벽 형성방법과 동일한 방법으로 약 30㎛두께의 크로스토크 방지 셀재의 제2층(114b)를 형성하고 경화한 후 약 560℃의 열을 가하여 소성하였다.

상기 소성된 크로스토크 방지 셀재(격벽층) 위에 포토레지스트(115)를 도포한 후 도 2b구조와 같은 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재의 샘플 시료를 8개 제조하고, 그 시료의 샘플과 대비하기 위하여 종래 PbO 성분이 포함되는 격벽재를 본 발명의 실시예와 동일한 조건으로 1개 제조하여 비교 대상으로 하였다.

상기와 같이 제조된 각 샘플을 이용하여 크로스토크 방지 셀재의 전이점(Tg), 연화점(Ts), 결정화, 유전상수, 에칭특성, 수막특성, 선팽창계수, 겔화, 황변현상 등을 각각 측정 대비하여 표 1에 나타냈다.

상기 전이점은 도 2b와 같이 제조된 크로스토크 방지 셀재를 분말로 만들어 10℃/min의 승온 속도로 800℃까지 승온 시키면서 전이(물질이동이 시작되는 시점)가 일어나는 온도를 측정하여 기록 하였고, 상기 연화점은 용융되어진 유리를 괴상으로 제조하여 3mm x 3mm x 19mm의 사이즈로 연마한 후, 10℃/min의 승온속도로 500℃까지 승온 시키면서 연화(고상에서 액상으로 넘어가는 시점)가 일어나는 온도를 측정하여 기록 하였다.

그리고, 결정화는 전이점을 측정하는 과정에서 700℃ 이하에서 결정화가 되면 불량, 700℃ 이상에서 결정화가 되면 양호로 판정하여 기록하고, 에칭 특성은 도 2a의 상태의 기판을 1%농도의 HCl및 1%농도의 HNO₃ 용액에 일정시간 침적한 후 초기 소성되어 형성된 격벽층의 두께와 에칭된 두께의 차이를 계산하여 에칭특성을 평가하였다.

또, 수막특성은 도 2b와 같이 제조된 크로스토크 방지 셀재를 4mm x 4mm 의 사이즈로 연마한 후, 30℃의 증류수에 24시간 침적한 후 표면에 수막이 형성되었는가를 광학 현미경으로 관찰하여 기록하였고,

선팽창계수는 용융되어진 유리를 괴상으로 제조하여 3mm x 3mm x 19mm의 사이즈로 연마한 후, 10℃/min의 승온속도로 500℃까지 승온시키면서 50℃-350℃ 사이에 시편이 팽창되는 정도를 측정하였다.

겔화는 상기 첨가물이 배합된 2차 분말과 에틸셀룰로오스계 비이클을 각각 7:3의 중량(wt)%로 배합한 상태에서 약 2일 동안 방치하여 일정 점도가 유지되는지를 검사하여 기록 하였다.

또, 황변 현상은 도 2b와 같이 제조된 크로스토크 방지 셀재를 100mm x 50mm의 사이즈로 절단한 후, 컬러리미터로 Ag(은)의 금속전극의 확산정도를 평가하여 색지수와 비교하여 기록 하였다.

본 발명은 상기 표1에 기록된 실험 결과에 의하여 알 수 있는 것처럼 B₂O₃는 크로스토크 방지 셀재의 유리를 형성하기 위한 필수 성분으로 일반적인 붕규산 유리에서는 B₂O₃의 함량이 늘어날 수록 유리의 전이점 및 연화점은 낮아지나, 저온 소성 재료에서는 그 반대로 B₂O₃의 함량이 늘어날 수록 전이점 및 연화점이 증가함을 알수 있다.

또, BaO/SrO/ZnO는 유리의 수식제로 작용하며 유리의 전이점및 연화점을 저 하시키고, 유전률을 증가시키는 것으로 확인되었다.

또, P₂O₅는 50중량% 전후의 첨가량 이상에서 수막특성이 악화되고, 시간에 따라 수막 현상이 급격히 진행되는 것을 확인할 수 있었고, 15중량% 이하에서는 소성 온도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

R₂O는 소성 온도를 낮추고, 알칼리효과에 의해 알칼리 이동을 억제하기 위하여 2종의 성분을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 15중량% 이상이 포함되면 선팽창계수가 커져 다면취 제작시 투명유리기판(111)이 쉽게 깨지는 문제점이 있음을 확인하였다.

또, CeO₂/V₂O₅/CuO/Sb₂O₃/SeO₂/SnO는 첨가제로 산화 환원 반응을 통하여 Ag 전극에서 이동되는 Ag이온과의 황변 현상을 억제하는 역할을 하는 것을 확인할수 있고, 첨가제를 2종이상 동시에 첨가할 경우 그 특성이 더 양호해지나 첨가제의 전체 중량이 10중량%를 초과할 경우 투명유리기판과의 선팽창계수의 큰차이로 바람직하지 않음을 알 수 있었다.

본 발명의 대화면표시장치용 크로스토크 방지 셀재의 조성물은 납성분을 포함하지 않고도 종래의 격벽재 조성물에 의하여 제조된 격벽재와 비교하여 품질이 우수할 뿐만 아니라 특히, 납성분을 포함하지 않음으로 대화면표시장치의 경량화를 실현할 수 있고, 환경 친화적인 장점이 있다. 또, 본 발명의 크로스토크 방지 셀재의 조성물은 낮은 유전율을 갖기 때문에 PDP 등의 대화면표시장치의 소비전력을 낮출수 있고, 크로스토크 방지 셀재의 제조과정에서 저농도의 산으로도 에칭이 가능하므로 공정단축 및 환경 처리비용에 대한 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.

또, 종래 크로스토크 방지 셀재의 조성물에 의하여 제조된 구조와 비교하여 황변 현상이 현저히 저하되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

BaO 1-30wt%, P₂O₅ 5-50wt%, ZnO 5-40wt%, B₂O₃ 5-50wt%, R ₂O 0.1-20wt%, SrO 1-45wt%인 메인 조성물에 CeO₂ 0.1-5wt%, V₂O₅ 0.1-7wt%, CuO 0.1-3wt%, Sb₂O₃ 0.1-4wt%, SeO₂ 0.1-5wt%, SnO 0.1-3wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 보조 조성물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성물.
제1항에 있어서,

상기 상기 메인 조성물과 보조 조성물의 혼합에 의하여 이루어진 크로스토크 방지 셀재의 조성물은 열처리에 의하여 용융 냉각된 후 분쇄되어 분말화 되고, 상기 분발화된 크로스토크 방지 셀재의 조성물에 ZnO 5-15wt%, Al₂O₃ 1-10wt%, TiO₂ 0.1-10wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 추가 보조 조성물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성물.
BaO 1-30wt%, P₂O₅ 5-50wt%, ZnO 5-40wt%, B₂O₃ 5-50wt%, R ₂O 0.1-20wt%, SrO 1-45wt%인 메인 조성물에 CeO₂ 0.1-5wt%, V₂O₅ 0.1-7wt%, CuO 0.1-3wt%, Sb₂O₃ 0.1-4wt%, SeO₂ 0.1-5wt%, SnO 0.1-3wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 보조 조성물을 첨가하고 분쇄하여 1차 분말화한 후, 상기 1차 분말화된 조성물을 용융하고 냉각 분쇄하여 2차 분말화 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성방법.
제3항에 있어서,

상기 용융은 1200-1350℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 2차 분말화된 조성물에 ZnO 5-15wt%, Al₂O₃ 1-10wt%, TiO₂ 0.1-10wt% 중 선택되는 어느 하나 이상의 추가 보조 조성물이 혼합된 후 비이클을 소정의 비율로 배합한 후 경화하고, 소성하는 과정이 추가되는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성방법.
제5항에 있어서,

상기 추가 보조 조성물이 혼합된 2차 분말화된 조성물과 상기 바인더는 6:4∼8:2의 중량부로 배합되는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성방법.
제6항에 있어서,

상기 비이클은 에틸셀룰로오스계이고, 상기 경화온도는 120-180℃이고, 상기 소성 온도는 500-600℃인 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 크로스토크 방지 셀재의 조성방법.