KR20060107043A

KR20060107043A - 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물 및 그 조성방법

Info

Publication number: KR20060107043A
Application number: KR1020050029014A
Authority: KR
Inventors: 정태석; 최일선
Original assignee: 삼화전자공업 주식회사
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-13
Also published as: KR100663413B1

Abstract

본 발명은 납성분이 포함되지 않는 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물에 관련된 것으로써, 친환경적이고, 생산효율과 품질이 향상되고, 대화면표시장치의 색 온도 저하를 최소화하고, 색 순도를 높일 수 있는 불루-타입(Blue-type) 투명절연막의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물은 Bi₂O₃ 15-50wt%, B₂O₃ 15-50wt%, BaO 1-20wt%, ZnO 5-40wt%, CaO 0.1-15wt%로 구성되는 메인 조성물에, SiO₂, Al₂O₃, P₂O₅, MgO, SrO 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물이 0.1-10wt%, CuO, CeO₂, CoO, V₂O₅, La₂O₃, Nd₂O₃ 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물이 0.1-10wt%로 구성된다.

Description

대화면표시장치의 투명절연막의 조성물 및 그 조성방법{A composite brightness insulator film for Flat Panel Display and the same composite method}

도 1은 투명절연막을 갖는 일반적인 PDP의 대화면표시장치의 구조를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1,11 - 투명유리기판 2 - 버스전극(ITO전극)

3,13 - 투명절연막 4 - 보호막

12 - 어드레스전극(Ag전극)

14 - 크로스토크 방지 셀재(격벽재)

15 - 형광물질

본 발명은 PDP(plasma display panel) 등의 대화면표시장치 등에 사용되는 투명절연막의 조성물에 관한 것으로써 특히, 인체에 유해한 납(Pb) 성분을 포함하지 않으면서도 품질이 향상되는 투명절연막의 조성물 및 그 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 유전체층으로 된 투명절연막(3) 및 보호막(4)이 구성된다.

한편, 투명유리기판으로 된 하판(11)에는 은(Ag)전극 등으로 된 어드레스전극(12)이 소정의 패턴으로 형성되고, 상기 어드레스전극은 유전체층으로 된 투명절연막(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 방전가스를 방전시키면 그 플라즈마 가스(Xe,Ne 등)에서 발생된 자외선이 형광물질(15)을 여기시킴으로써 해당하는 화소영역이 발광하게 된다.

상기 PDP의 대화면표시장치에 사용되는 유리 조성물의 투명절연막(3)(13)은 플라즈마 방전시에 이온 충격으로 부터 전극을 보호하고, 방전 유지 및 발광 효율의 향상, 확산 방지 등의 역할을 하는 중요한 요소로서 80% 이상의 광 투과율, 10-15 범위 내의 유전율, 1.1KV의 내전압을 갖고, 피접착제간의 열응력을 방지할 수 있도록 열팽창계수가 유리기판과 유사하여야 하고, 550-600℃ 사이에서 소성이 가능하여야 한다.

상기와 같은 특성 조건이 요구되는 종래의 투명절연막의 유전체층은 낮은 소성 온도를 얻기 위하여 Pb(납)이 다량 함유된 PbO-B₂O₃-SiO₂계를 주로 사용하였다.

상기 PbO는 유리 조성물 즉, 투명절연막의 용융점을 낮추는데 효과적이고, 알루미나와 같은 산화물과의 젖음성을 향상시키는 효과가 우수하기 때문에 저온 소성용 유리 조성물에 일반적으로 첨가되어 왔다.

그러나, 상기 PbO가 함유된 유리조성물이 폐기되는 경우, 자연 상태에서도 산 또는 알카리 용액과 화학반응을 쉽게 일으키므로 토양 및 수질 오염 등의 환경문제를 유발하는 경우가 있다.

또, PbO를 함유하지 않은 투명절연막의 유리 조성물로 SiO₂-P₂O₅-ZnO-BaO계, SiO₂-B₂O₃-ZnO-BaO계 등이 연구되고 있으나 유리 조성물의 용융점을 낮추기 위하여 Li, Na, K등의 알카리 금속 산화물이 첨가된다. 그러나, 첨가되는 알카리 금속 이 온은 유리 조성물 내에서 이동속도가 빠르기 때문에 그 조성물을 소성할 경우 인접하여 구성되는 PDP의 Ag전극(어드레스전극) 등의 금속막과 이온 교환이 일어나 Ag전극 등의 금속막에 대한 변색을 일으켜 PDP의 휘도를 저하시키는 문제점이 발생한다.

또한, PDP의 대화면표시장치를 방전시 방전가스 중 Ne은 오랜지 색의 가시광선을 방출함으로써 대화면표시장치의 색순도를 떨어뜨리는 요인으로 작용하고, 형광체 재료의 고유한 광학 특성에 의해 색순도가 나빠지며, 외부광의 반사 등에 의해서 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써,

인체나 환경에 유해한 납 성분이 포함되지 않고, 소성 과정에서 인접하는 금속막으로 확산이 쉽게 일어나지 않는 저융점의 유전체의 투명절연막 즉, 색온도의 저하를 최소화하고 색순도를 높일 수 있는 블루-타입(Blue-type) 유리 조성물을 개발함으로써, PDP등의 대화면표시장치의 패널의 품질을 향상시키고 패널의 제조에 친환경적인 소재를 적용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물은 Bi₂O₃ 15-50wt%, B₂O₃ 15-50wt%, BaO 1-20wt%, ZnO 5-40wt%, CaO 0.1-15wt%로 구성되는 메인 조성물에, SiO₂, Al₂O₃, P₂O₅, MgO, SrO 중 선택되는 어느 하나 이상 의 산화물이 0.1-10wt%, CuO, CeO₂, CoO, V₂O₅, La₂O₃, Nd₂O₃ 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물이 0.1-10wt%로 구성된 보조 조성물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시예

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	비교예
Bi₂O₃(wt%)	38.8	36.2	29.6	45	45.2	11.8	36.6	35.2
PbO (wt%)									45
B₂O₃ (wt%)	16	19.7	21.4	14	15.1	25.4	20.1	19.2	25
BaO (wt%)	15.5	12.4	17.1	13.3	17.4	19	12.7	12.1	15
ZnO(wt%)	18.5	27.8	20.3	16	16.4	36	24.3	27
CaO (wt%)	3	2.4	5.1	3	1	3	4	2.3
Al₂O₃(wt%)	2				2				5
P₂O₅ (wt%)	4		4.9
MgO(wt%)	1			2.7
SiO₂ (wt)	1.2	1.3	1.5	4.9	2.5	3	1.3	1.5	10
SrO (wt%)						1.5
CuO(wt%)		0.2		0.5	0.4		0.5
CeO₂ (wt%)			0.1
CoO(wt%)				0.6		0.3
La₂O₃(wt%)							0.5
Nd₂O₃ (wt%)								2.7
전이점Tg(℃)	476	480	485	475	480	493	478	483	475
연화점Ts(℃)	50	505	515	497	498	530	513	523	496
선팽창계수 TEC( x10^-7	79	71.6	78.6	77.9	72.3	69	74.3	71.6	75.3
유전율	12-12.5	11-12	11.5-12	11-12	11-11.5	10.5-11.5	11.5-12	11.5-12	10-11
내수성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호
Ag전극 변색	유	무	무	무	무	무	무	무	유
투과율(%)	80	80	81	48	80	82	81	80	77
결정화 유무	무	무	무	무	무	무	무	무	유
내전압(Kv)	2.2	2.3	3.3	2.5	2.7	2.9	2.6	2.7	1.8

표1에 나타낸 조성물의 배합 비율로 시료 샘플 8개를 각각 배합한 후 전기로에 넣고 섭씨 약 1200-1350℃까지 한시간 동안 용융한 후, 트윈 롤을 이용하여 건식으로 급랭하였다, 급랭된 유리물은 밀디스크로 조 분쇄하고, 다시 건식 분쇄기로 미 분쇄하여 평균입경이 2.5㎛인 PDP용 투명절연막용 유리분말을 제조하였다.

상기 제조된 유리분말 70wt%와 에틸셀룰로오스계 비히클인 알파-테르피네오올(α-Terpinol)30wt%를 혼합하여 3롤 밀링한 후 탈포하여 유리조성물 페이스트를 제조한 후, 그 페이스트를 Ag금속막의 패턴이 형성된 투명유리 기판위에 100-150㎛ 두께로 스크린 인쇄법으로 코팅한 후 120-180℃의 열을 가하여 건조하였다.

상기 조성물과 에틸셀룰로오스계 비이클의 배합비율은 대략 7:3의 중량%로 배합되는 것이 바람직하나 에틸셀룰로오스계 비이클은 휘발되기 때문에 페이스트의 점도에 따라 6:4~9:1의 배합비율 범위 내에서 적절히 조정하여 배합하여도 된다.

또, 상기 에틸셀룰로오스계 비히클은 알파-테르피네오올(α-Terpinol)외에 BCA(Butyl Carbinol Acetate), DBP(De-butyl Phthalate) 등을 사용할 수 있고, 이들 물질을 단독으로 또는 적절히 혼합하여 사용하여도 된다.

이어서, 상기 건조된 유리조성물 페이스트를 약 570℃의 온도로 소성하여 표1과 같이 샘플 시료를 8개 제조하고, 그 시료의 샘플과 대비하기 위하여 종래 PbO 성분이 포함되는 유리조성물의 투명절연막을 본 발명의 실시예와 동일한 조건으로 1개 제조하여 비교 대상으로 하였다. 상기 페이스트는 570℃의 온도로 소성하였으나 500-600℃의 온도 범위 이면 된다.

상기 투명절연막의 제조방법은 스크린 인쇄법 외에 후막 코팅법, 라미네이팅법 등의 방법을 이용하여도 된다.

상기와 같이 제조된 각 샘플을 이용하여 블루-타입의 투명절연막의 전이점(Tg), 연화점(Ts), 결정화, 선팽창계수, 유전율, 내수성, 황변현상, 투과율, 결정화 유무, 내전압 등을 각각 측정 대비하여 표 1에 나타냈다.

상기 전이점은 블루-타입 투명절연막을 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℃를 기준으로 결정화가 발생하는지의 여부를 목시 검사하여 기록하고, 내수성은 시료 샘플을 4mm x 4mm 의 사이즈로 연마한 후, 30℃의 증류수에 24시간 침적한 후 표면에 수막이 형성되었는가를 광학 현미경으로 관찰하여 기록하였고,

선팽창계수(TEC)는 용융되어진 유리를 괴상으로 제조하여 3mm x 3mm x 15mm의 사이즈로 연마한 후, 10℃/min의 승온속도로 500℃까지 승온시키면서 50℃-350℃ 사이에 시편이 팽창되는 정도를 측정하였다.

또, 황변 현상은 각 시료를 100mm x 50mm의 사이즈로 절단한 후, 컬러리미터로 Ag(은)의 금속전극의 확산정도를 평가하여 색지수와 비교하여 기록 하였다.

또, 내전압은 각 투명절연막을 100mm x 50mm의 사이즈로 절단하고, 그 시편의 상/하부에 전극을 부착한 후, DC전압을 인가하여 절연 파괴되는 전압을 측정하였다.

또, 유전율은 시편을 100mm x 50mm의 사이즈로 절단하고, 그 시편의 상/하부에 전극을 부착한 후, LCR메터로 1KHz에서 정전용량을 측정하여 시편의 유전율(정전용량(C)x (두께/면적)(1/8.842x10^-12)을 계산하였다.

본 발명은 상기 표1에 기록된 실험 결과에 의하여 알 수 있는 것처럼 B₂O₃는 블루-타입 투명절연막의 유리 조성물을 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/CaO는 유리의 수식제로 작용하며 유리의 전이점및 연화점을 저하시키고, 유전률을 증가시키는 작용을 한다.

또, CuO/CeO₂/CoO/La₂O₃/Nd₂O₃는 첨가제로 산화 환원 반응을 통하여 Ag전극에서 이동되는 Ag 이온과의 황변현상을 억제하도록 작용하고, 이 첨가제가 1중량%를 초과 하는 경우에는 모상유리가 착색되어 투과율을 현저히 떨어뜨린다.

본 발명의 유리 조성물은 종래 PbO 성분이 함유된 유리 조성물과 비교하였을 때, 종래 유리 조성물은 75%의 투과율, 1.8KV의 내전압과 Ag전극의 황변 현상이 나타난 반면, 본 발명의 실시예 2-8은 80%의 투과율, 2.3KV 이상의 내전압과 Ag전극의 황변 현상이 발견되지 않았다.

본 발명의 대화면표시장치 등에 사용되는 블루-타입 투명절연막의 유리 조성물은 종래의 PbO가 포함된 투명절연막의 유리조성물과 비교하여 품질이 우수할 뿐만 아니라 특히, 납성분을 포함하지 않음으로 대화면표시장치의 경량화를 실현할 수 있고, 환경 친화적이어서 환경 처리비용에 대한 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다. 또, 종래 투명절연막의 유리 조성물과 비교하여 황변 현상이 현저히 개선되는 효과와 외부광과 색순도를 떨어뜨리는 불필요한 광을 효율적으로 흡수하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

Bi₂O₃ 15-50wt%, B₂O₃ 15-50wt%, BaO 1-20wt%, ZnO 5-40wt%, CaO 0.1-15wt%로 구성되는 메인 조성물에, SiO₂, Al₂O₃, P₂O₅, MgO, SrO 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물이 0.1-10wt%, CuO, CeO₂, CoO, V₂O₅, La₂O₃, Nd₂O₃ 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물이 0.1-10wt%로 구성된 보조 조성물이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물.
제1항에 있어서,

상기 조성물은 1200-1350℃로 용융된 후 냉각 과정을 거쳐 분말 형태로 분쇄되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물.
제2항에 있어서,

상기 조성된 분말과 에틸셀룰로오스계 비히클이 6:4~9:1의 배합비율로 배합되어 페이스트 형태로 제조되고, 상기 페이스트는 약 500-600℃의 온도로 소성되는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물.
제3항에 있어서,

상기 에틸셀룰로오스계 비히클은 알파-테르피네오올, BCA, DBP 중 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대화면표시장치의 투명절연막의 조성물.