WO2011074822A2 - 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물 - Google Patents

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WO2011074822A2
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    • H01J11/10—AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma
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    • H01J11/20—Constructional details
    • H01J11/34—Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J11/38—Dielectric or insulating layers

Definitions

  • the present invention relates to a dielectric composition of a plasma display panel, and more particularly to a dielectric composition of a plasma display panel to minimize the power consumption while preventing environmental pollution due to heavy metals.
  • a plasma display panel is one of flat panel display elements, and is a display element which displays an image by ultraviolet rays generated when an inert mixed gas discharges inside a cell to emit phosphors.
  • Plasma display panels are attracting attention as large-area flat panel displays because they are easily thinned and large in size, and are classified into an alternating current (AC) type and a direct current (DC) type according to the discharge method.
  • AC alternating current
  • DC direct current
  • a three-electrode AC surface discharge plasma display panel is mainly used.
  • a dielectric layer 23 is formed on a rear substrate 21, and extends in one direction at a distance from the address electrode 25 on the dielectric layer 23.
  • Two partitions 27 are disposed on the dielectric layer 23 between the address electrodes 25 so as to extend in the same direction as the address electrodes 25, the phosphor 29 is the dielectric layer 23, the address electrodes 25, and It is formed on the surface except the upper side of the partition 27.
  • the transparent conductive sustain electrode 24 extends in the direction crossing the address electrode 25 on the front substrate 22, and the transparent conductive scan electrode 26 is arranged between the front electrode 24.
  • On the surface of (22) is arranged extending in parallel with the sustain electrode 24 at a spaced interval.
  • a bus electrode 24a for reducing the resistance of the sustain electrode 24 extends along the longitudinal direction of the sustain electrode 24 and is disposed on a portion of the scan electrode 26.
  • the bus electrode 26a for reducing the resistance of the scan electrode 26 extends along the longitudinal direction of the scan electrode 26, and the dielectric layer 28 is formed on the sustain electrode 24 and the scan electrode 26. ) Is formed, and a protective layer 30 is formed on the dielectric layer 28.
  • PbO-based glass or Bi 2 O 3 -based glass is mainly used as the transparent insulating film such as the dielectric layer 23 and the dielectric layer 28.
  • composition ratio in Table 1 computes the weight of a glass composition at 100 weight%.
  • the dielectric layer having the composition shown in Table 1 has various problems. That is, since the PbO-based dielectric composition and the Bi 2 O 3 -based dielectric composition contain heavy metals, there is a high possibility of environmental pollution due to heavy metals when the plasma display panel is disposed of. In addition, since the dielectric constant of the PbO-based dielectric composition and the Bi 2 O 3 -based dielectric composition is high, the power consumption of the plasma display panel is high. When the PbO-based dielectric composition or the Bi 2 O 3 -based dielectric composition reacts with the address electrode, the scan electrode, or the sustain electrode, yellowing occurs, thereby lowering the transmittance and lowering the color temperature or color purity. In addition, Bi 2 O 3 -based dielectric composition is expensive. Therefore, there is a need for a solution to the problem of such dielectric compositions.
  • an object of the present invention is to prevent the environmental pollution caused by heavy metals by forming the dielectric layer of the plasma display panel with a glass composition containing no heavy metals.
  • Another object of the present invention is to form a dielectric layer of a plasma display panel with a low dielectric constant glass composition to minimize power consumption.
  • the dielectric composition of the plasma display panel according to the embodiment of the present invention in the dielectric composition of the plasma display panel, B 2 O 3 is 15 ⁇ 40wt%, P 2 O 5 is 3 ⁇ 15 wt%, BaO is 0.1 to 20wt%, CaO is 0.1 to 20wt%, ZnO is characterized in that it comprises 10 to 40wt%.
  • the composition may further comprise 0.1 to 10 wt% of one or more oxides selected from SiO 2 and Al 2 O 3 .
  • the composition may further comprise 0.1 to 10 wt% of at least one oxide selected from the group consisting of CuO, CeO 2 , CoO, V 2 O 5 , La 2 O 3 and Nd 2 O 3 . .
  • the dielectric composition of the plasma display panel in the dielectric composition of the plasma display panel, B 2 O 3 is 15 ⁇ 40wt%, P 2 O 5 is 3 ⁇ 15wt%, BaO 0.1 ⁇ 20wt%, CaO 0.1 ⁇ 20wt%, ZnO is included 10 ⁇ 40wt%, any one or more oxides selected from SiO 2 and Al 2 O 3 is included as 0.1 ⁇ 10wt% And, at least one oxide selected from the group consisting of CuO, CeO 2 , CoO, V 2 O 5 , La 2 O 3 and Nd 2 O 3 is characterized in that it comprises 0.1 to 10wt%.
  • the content of B 2 O 3 it is possible to be higher than the content of the P 2 O 5 .
  • the composition may not include a PbO based dielectric composition or a Bi 2 O 3 based dielectric composition.
  • the dielectric composition of the present invention it is possible to prevent heavy metal environmental pollution caused by the disposal of the plasma display panel, and to minimize the power consumption of the plasma display panel.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a structure of a general plasma display panel to which the present invention is applied.
  • the dielectric composition of the plasma display panel according to the present invention which is applied to the dielectric layers 23 and 28 as shown in FIG. 1, has B 2 O 3 of 15 to 40 wt% as its main component and P 2 O 5 of 3 to 15 wt%, BaO is 0.1 to 20 wt%, CaO is 0.1 to 20 wt%, and ZnO is 10 to 40 wt%.
  • B 2 O 3 of 15 to 40 wt% as its main component and P 2 O 5 of 3 to 15 wt%
  • BaO is 0.1 to 20 wt%
  • CaO 0.1 to 20 wt%
  • ZnO is 10 to 40 wt%.
  • Any one or more selected oxides may be composed of 0.1 ⁇ 10wt%.
  • B 2 O 3 is a dielectric-forming oxide which is an essential component for forming a dielectric material, and serves to increase the dielectric constant and linear expansion coefficient of the dielectric material as its content decreases in the dielectric composition system.
  • B 2 O 3 is less than 15 wt%, it is difficult to form a dielectric material, and when it exceeds 40 wt%, water resistance is weakened and commercialization of the dielectric is difficult. Therefore, a content of 15 to 40 wt% is preferable.
  • the content of P 2 O 5 is preferably 3 to 15 wt%, more preferably 5 to 10 wt%. This is because stability is lowered at less than 3wt%, and out of the dielectric formation region is greater than 15wt%.
  • CaO and BaO act as dielectric modifiers, lower the transition point and softening temperature of the dielectric, and increase the dielectric constant and linear expansion coefficient of the dielectric.
  • CaO and BaO have a less effective effect at less than 0.1 wt%, and cause an devitrification at greater than 20 wt%, so a content of 0.1 to 20 wt% is preferred.
  • ZnO acts as a dielectric modifier and is used to improve the breakthrough resistance and chemical resistance of the dielectric. ZnO is less effective at less than 10wt%, and crystallization occurs in the dielectric material at more than 40wt%, so it is preferably included in an amount of 10 to 40wt%.
  • Na 2 O, K 2 O, and Li 2 O are added in the range of 0 to 10 wt% to lower the transition point and softening point of the dielectric.
  • the thermal expansion coefficient of the dielectric material is increased at 10 wt% or more, resulting in poor adhesion between the dielectric material and the substrate after firing the dielectric material, and the crystallization temperature of the dielectric material is formed at 580 ° C., thereby making it impossible to obtain a transparent dielectric material. If these components are not added, the dielectric will not be calcined at temperatures below 600 ° C.
  • CuO, CeO 2 , CoO, V 2 O 5 , La 2 O 3 , Nd 2 O 3 are additives to inhibit yellowing with silver ions moving from silver (Ag) electrode through redox reaction It acts as a color filter that absorbs unnecessary light that degrades external light and color purity and transmits red light, green light, and blue light.
  • Such additives are preferably included in an amount of 0.1 to 10wt%. If it is less than 0.1wt%, the effect is insignificant, and if it exceeds 10wt%, the mother glass becomes colored to significantly reduce the transmittance.
  • SiO 2 and Al 2 O 3 are components that stabilize the dielectric, and are preferably added at 0.1 to 10 wt% in the dielectric composition of the present invention.
  • SiO 2 or Al 2 O 3 is less than 0.1wt%, the effect is insignificant, and when it exceeds 10wt%, the softening point of the dielectric is increased to 650 ° C or more, and there is a problem in the firing temperature.
  • the content of B 2 O 3 is preferably higher than the content of P 2 O 5 .
  • the dielectric composition of the present invention preferably does not include a PbO-based dielectric composition or a Bi 2 O 3 -based dielectric composition.
  • a dielectric composition of the plasma display panel of the present invention was prepared with the composition according to Table 2.
  • Each of the six sample samples at the mixing ratio of the composition shown in Table 2 was put into an electric furnace and melted for about one hour to about 1200-1350 °C Celsius, and then quenched dry using a twin roll.
  • the quenched glass was roughly pulverized with a mill disc, and finely pulverized with a dry pulverizer to prepare a glass powder for PDP dielectric having an average particle diameter of 2.5 ⁇ .
  • the coated transparent glass substrate was coated with a screen printing method with a thickness of 100-150 ⁇ m and dried by applying heat of 120-180 ° C.
  • the compounding ratio of the composition and the ethyl cellulose-based vehicle is blended at about 7: 3% by weight, but since the ethyl cellulose-based vehicle is volatilized, the compounding ratio is 6: 4-9: 1 depending on the viscosity of the paste. You may mix and adjust suitably.
  • the ethyl cellulose-based vehicle may be BCA (Butyl Carbinol Acetate), DBP (DebutylPhthalate), or the like, in addition to alpha-terpineol, and these materials may be used alone or as a suitable mixture.
  • BCA butyl Carbinol Acetate
  • DBP DebutylPhthalate
  • the dried glass composition paste was fired at a temperature of about 580 ° C. to prepare six samples according to Examples 1 to 6 as shown in Table 2.
  • the paste was baked at a temperature of 580 ° C.
  • Comparative Examples 1 to 3 of the dielectric composition of the plasma display panel were manufactured using the composition according to Table 2 above.
  • the molten dielectric material is formed into a block and polished to a size of 3 mm x 3 mm x 19 mm, and then softened (transferring from solid phase to liquid phase while raising the temperature to 500 ° C at a temperature increase rate of 10 ° C / min). And the temperature at which the time) occurs is recorded.
  • the specimen was polished to a size of 4 mm x 4 mm, immersed in distilled water at 30 deg. C, and observed by an optical microscope to see if a water film was formed on the surface thereof.
  • the molten dielectric material is formed into a mass and polished to a size of 3 mm x 3 mm x 15 mm, and then the temperature is increased to 500 ° C at a temperature rising rate of 10 ° C / min, between 50 ° C and 350 ° C. The degree of expansion of the specimen was measured at.
  • each sample was cut into a size of 100 mm x 50 mm, and the degree of diffusion of the metal electrode of silver (Ag) was evaluated using a color limiter and recorded in comparison with the color index.
  • each dielectric film was cut into a size of 100 mm x 50 mm, and then a dielectric breakdown voltage of the dielectric film was measured by applying a direct current (DC) voltage to both upper and lower electrodes of the specimen.
  • DC direct current
  • permeability was based on 550 nm band using ultraviolet-ray.
  • B 2 O 3 which is an essential component for forming the glass composition of the blue type transparent dielectric film
  • the content of the borosilicate glass increases although the transition point and the firing point of the glass are lowered, in contrast to the low temperature calcined material, the transition point and the firing point of the glass are increased as the content is increased.
  • Examples 1-6 showed 80% or more high transmittance
  • the dielectric constants of Examples 1 to 6 are in the range of 8 to 9
  • the dielectric constants of Comparative Examples 2 and 3 are in the range of 10.5 to 11.5. It can be seen that it has a low power consumption.
  • Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which Bi 2 O 3 and PbO are the main constituents of the dielectric, and Comparative Example 1 without P 2 O 5 added, exhibited undesirable characteristics as the dielectric.
  • Examples 1 to 6 according to the present invention was confirmed to have a low dielectric constant, showing the desirable properties as a dielectric.
  • the present invention can minimize the power consumption by lowering the dielectric constant of the dielectric material, and since the dielectric glass composition does not contain heavy metals such as lead or bismuth, it is possible to prevent environmental pollution due to heavy metals, and 600 ° C. or less. It is possible to stably low temperature firing at the temperature of, and the PDP glass substrate must be low temperature firing at a temperature of 600 ° C. or lower because the deformation of the PDP glass substrate can not produce a panel. If a small amount of NiO, CuO, CoO, Nd 2 O 3 , or CeO 2 is added, the reaction with the electrode after firing can be minimized to prevent yellowing, and the dielectric film obtained after firing will have a blue color, thereby reducing the color temperature. Not only that, but also the color purity can be increased.
  • the thickness of the dielectric can be reduced to reduce the cost of the dielectric.
  • the dielectric constant is lower than the conventional PbO-based or Bi 2 O 3- based glass has the effect of lowering the power consumption.

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물은, 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 있어서, B2O3는 15~40wt%, P2O5는 3~15wt%, BaO는 0.1~20wt%, CaO는 0.1~20wt%, ZnO는 10~40wt%로 포함됨으로써 중금속을 사용하지 않고도 소비전력을 줄일수 있는 저유전율의 유전체를 제공할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물
본 발명은, 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중금속으로 인한 환경오염을 방지하면서도 소비전력을 최소화하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은, 평판형 표시소자의 하나로서, 셀(cell) 내부에서 불활성 혼합가스가 방전을 할 때 발생하는 자외선이 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시하는 표시소자이다. 플라즈마 디스플레이 패널은, 박막화 및 대형화가 용이하여 대면적 평판 디스플레이로서 주목받고 있으며, 방전방식에 따라 교류(AC)형과 직류(DC)형으로 구분된다. 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 3전극 교류 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널이 주로 사용되고 있다.
일반적인 3전극 교류 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널에서는, 후면기판(21) 상에 유전체층(23)이 형성되고, 유전체층(23) 상에 어드레스전극(25)과 이격간격을 두고 일방향으로 연장하며 배치되고, 복수개의 격벽(27)이 어드레스전극(25) 사이의 유전체층(23) 상에 어드레스전극(25)과 동일방향으로 연장하며 배치되고, 형광체(29)가 유전체층(23), 어드레스전극(25), 및 격벽(27)의 상측부를 제외한 표면 상에 형성된다. 또한, 전면기판(22) 상에 투명 도전성 서스테인전극(24)이 어드레스전극(25)과 교차하는 방향으로 연장하며 배열되고, 또한 투명 도전성 스캔전극(26)이 서스테인전극(24) 사이의 전면기판(22)의 표면 상에 서스테인전극(24)과 이격간격을 두고 나란한 방향으로 연장하며 배열된다. 서스테인전극(24)의 일부분 상에, 서스테인전극(24)의 저항을 줄이기 위한 버스전극(24a)이 서스테인전극(24)의 길이방향으로 따라가면서 연장하여 배치되고, 스캔전극(26)의 일부분 상에, 스캔전극(26)의 저항을 줄이기 위한 버스전극(26a)이 스캔전극(26)의 길이방향으로 따라가면서 연장하여 배치되고, 서스테인전극(24)과 스캔전극(26) 상에 유전체층(28)이 형성되고, 유전체층(28) 상에 보호층(30)이 형성된다.
여기서, 유전체층(23) 및 유전체층(28) 등과 같은 투명 절연막으로는, PbO계 유리 또는 Bi2O3계 유리가 주로 사용된다.
종래의 유전체 조성물은 표 1에 표시되어 있다. 표 1에서의 조성비는, 유리 조성물의 무게를 100중량%로 산출된 것이다.
표 1
PbO B2O3 ZnO BaO Bi2O3 Al2O3 SiO2
PbO계 40~45 20~25 10~15 1~5 5~10
Bi2O3계 15~19 20~24 7~11 41~45 2~7 1~5
그런데, 표 1에 나타낸 조성물을 가진 유전체층은 여러 가지 문제점을 갖고 있다. 즉, PbO계 유전체 조성물 및 Bi2O3계 유전체 조성물이 중금속을 함유하고 있으므로 플라즈마 디스플레이 패널의 폐기 때에 중금속으로 인한 환경오염이 발생할 우려가 높다. 또한 PbO계 유전체 조성물 및 Bi2O3계 유전체 조성물의 유전율이 높으므로 플라즈마 디스플레이 패널의 소비전력이 높다. PbO계 유전체 조성물 또는 Bi2O3계 유전체 조성물이 어드레스전극이나 스캔전극, 서스테인전극과 반응하면 황변현상을 일으킴으로써 투과율이 낮아지고, 색 온도 또는 색 순도가 낮아진다. 또한 Bi2O3계 유전체 조성물은 고가이다. 그러므로 이러한 유전체 조성물의 문제점에 대한 해결책이 요구되는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은, 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체층을 중금속을 함유하지 않은 유리 조성물로 형성함으로써 중금속으로 인한 환경오염을 방지하도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체층을 저유전율 유리 조성물로 형성함으로써 소비전력을 최소화하도록 하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물은, 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 있어서, B2O3는 15~40wt%, P2O5는 3~15wt%, BaO는 0.1~20wt%, CaO는 0.1~20wt%, ZnO는 10~40wt%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 조성물은 SiO2 및 Al2O3 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물을 0.1~10wt%로 더 포함하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 조성물은 CuO, CeO2, CoO, V2O5, La2O3 및 Nd2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화물을 0.1~10wt%로 더 포함하는 것이 가능하다.
또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물은, 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 있어서, B2O3는 15~40wt%, P2O5는 3~15wt%, BaO는 0.1~20wt%, CaO는 0.1~20wt%, ZnO는 10~40wt%로 포함되며, SiO2 및 Al2O3 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물은 0.1~10wt%로 포함되고, CuO, CeO2, CoO, V2O5, La2O3 및 Nd2O3로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 산화물은 0.1~10wt%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 B2O3의 함량은, 상기 P2O5의 함량보다 더 높은 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 조성물은 PbO계 유전체 조성물 또는 Bi2O3계 유전체 조성물을 포함하지 않는 것이 가능하다.
본 발명의 유전체 조성물에 따르면, 플라즈마 디스플레이 패널의 폐기에 따른 중금속 환경오염을 방지하고, 플라즈마 디스플레이 패널의 소비전력을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용된, 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같은 유전체층(23, 28)에 적용되는, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물은, 그 메인 성분으로, B2O3가 15~40wt%이고, P2O5가 3~15wt%이고, BaO가 0.1~20wt%이고, CaO가 0.1~20wt%이고, ZnO가 10~40wt%이다. 이에 추가하여, SiO2, Al2O3 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물 0.1~10wt% 및/또는 CuO, CeO2,CoO, V2O5, La2O3 및 Nd2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화물 0.1~10wt%로 구성될 수 있다.
B2O3는, 유전체를 구성하기 위한 필수성분인 유전체형성 산화물로서, 유전체 조성계에서 그 함량이 작아짐에 따라 유전체의 유전상수와 선팽창계수를 증가시키는 역할을 한다. B2O3는, 15wt% 미만에서는 유전체의 형성이 어렵고, 40wt% 초과시에는 내수성이 약화되어 유전체의 상용화가 어려운바, 15 내지 40wt%의 함량이 바람직하다.
P2O5는, 본 발명의 유전체 조성물에 첨가되지 않으면 유전체의 내수성이 낮아진다. P2O5는, 3 내지 15wt%의 함량이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 10wt%이다. 3wt% 미만에서는 안정성이 떨어지고, 15wt%를 초과하면 유전체형성영역에서 벗어나기 때문이다.
CaO 및 BaO는, 유전체 수식제로서 작용하며, 유전체의 전이점과 연화온도를 낮추고, 유전체의 유전율과 선팽창계수를 증가시킨다. CaO 및 BaO는, 0.1wt% 미만에서는 효과가 미미하고, 20wt% 초과시에는 실투를 초래하므로 0.1 내지 20wt%의 함량이 바람직하다. 또한, CaO 및 BaO의 성분 합계가 20wt%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
ZnO는, 유전체 수식제로서 작용하며, 유전체의 내실투성 및 내화학성을 향상시키기 위하여 사용된다. ZnO는, 10wt% 미만에서는 효과가 미미하고, 40wt% 초과시에는 유전체에서 결정화가 일어나므로, 10 내지 40wt%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
Na2O, K2O, Li2O는, 0 내지 10wt% 범위에서 첨가함으로써 유전체의 전이점 및 연화점을 낮춘다. 10wt% 이상에서 유전체의 열팽창계수가 높아져 유전체의 소성 후에 유전체와 기판의 밀착성이 떨어지고, 유전체의 결정화온도가 580℃에서 형성되어 투명한 유전체를 얻을 수가 없다. 이들 성분이 첨가되지 않으면, 유전체가 600℃ 이하의 온도에서 소성되지 못한다.
CuO, CeO2,CoO, V2O5, La2O3, Nd2O3는 첨가제로서, 산화환원반응을 통하여 은(Ag) 전극에서 이동되는 은(Ag) 이온과의 황변현상을 억제하도록 작용하고, 외부광과 색 순도를 떨어뜨리는 불필요한 광을 흡수하고 적색광, 녹색광, 및 청색광을 투과시키는 컬러필터의 역할을 겸한다. 이러한 첨가제는 0.1 내지 10wt%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 0.1wt% 미만시에는 효과가 미미하며, 10wt%를 초과하는 경우에는 모상유리가 착색되어 투과율을 현저히 떨어뜨린다.
SiO2 및 Al2O3는 유전체를 안정화시키는 성분으로서, 본 발명의 유전체 조성물에서 0.1 내지 10wt%으로 첨가되는 것이 바람직하다. SiO2 또는 Al2O3가 0.1wt% 미만인 경우 그 효과가 미미하며, 10wt%를 초과하는 경우는 유전체의 연화점이 650℃ 이상으로 높아져서 소성 온도상 문제가 있다.
본 발명에서 상기 B2O3의 함량은 P2O5의 함량보다 더 높은 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유전체 조성물은 PbO계 유전체 조성물 또는 Bi2O3계 유전체 조성물을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
이하의 실시를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
표 2 실시예 1 내지 6 및, 비교예 1 내지 3의 조성
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2 비교예3
Bi2O3(wt%) 42
PbO(wt%) 45
B2O3(wt%) 40 48 35 30 25 32.5 40 25 17
BaO(wt%) 7 6 10 15 7 11 7 15 11
ZnO(wt%) 22 20 25 13 31.5 24 25 22
CaO(wt%) 13 5 10.5 17 10 7 13
Al2O3(wt%) 8 　 3 1.5 　 3 8 5 3
P2O5(wt%) 5 6.8 10 13 15 6
SiO2(wt) 　 7.8 1 5 7 7 1.4 10 5
Li2O(wt%) 5 5 　 　 2 4 5
Na2O(wt%) 　 　 5 2 　 2
K2O(wt%) 　 1 　 3 2 1
CuO(wt%) 　 0.1 　 0.2 0.3 　
CeO2(wt%) 　 0.2 　 　 　 　 0.2
CoO(wt%) 　 0.1 　 0.3 0.2 2.5 0.3
La2O3(wt%) 　 　 0.2 　 　 0.1
Nd2O3(wt%) 　 　 0.3 　 　 　
[실시예 1 내지 실시예 6]
상기 표 2에 따른 조성으로 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물을 제조하였다.
상기 표 2에 나타낸 조성물의 배합 비율로 시료 샘플 6개를 각각 배합한 후 전기로에 넣고 섭씨 약 1200-1350℃까지 한 시간 동안 용융한 후, 트윈 롤을 이용하여 건식으로 급랭하였다. 급랭된 유리물은 밀디스크로 조 분쇄하고, 다시 건식 분쇄기로 미분쇄하여 평균입경이 2.5㎛인 PDP 유전체용 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 기판 위에 100-150㎛ 두께로 스크린 인쇄법으로 코팅한 후 120-180℃의 열을 가하여 건조하였다.
상기 조성물과 에틸셀룰로오스계 비히클의 배합비율은 대략 7:3의 중량%로 배합되는 것이 바람직하나 에틸셀룰로오스계 비히클은 휘발되기 때문에 페이스트의 점도에 따라 6:4~9:1의 배합비율 범위 내에서 적절히 조정하여 배합하여도 된다.
상기 에틸셀룰로오스계 비히클은 알파-테르피네오올(α-Terpinol)외에 BCA(Butyl Carbinol Acetate), DBP(DebutylPhthalate) 등을 사용할 수 있고, 이들 물질을 단독으로 또는 적절히 혼합하여 사용하여도 된다.
이어서, 상기 건조된 유리조성물 페이스트를 약 580℃의 온도로 소성하여 표2와 같이 실시예 1 내지 6에 따른 샘플 6개를 제조하였다. 상기 페이스트는 580℃의 온도로 소성하였다.
[비교예 1 내지 비교예 3]
상기 표 2에 따른 조성으로 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물의 비교예 1 내지 3을 제조하였다.
종래 PbO와 Bi2O3 성분이 포함되는 유리조성물의 조성을 포함하도록 하되, 제조방법은 상기 실시예와 동일한 조건으로 하였다.
표 3 유전체의 특성
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2 비교예3
전이점Tg(℃) 476 483 470 468 465 469 479 475 480
연화점Ts(℃) 500 509 497 495 491 495 501 496 498
선팽창계수TEC(×10-7) 75 71 79 82 84 80 74 75.3 72.3
유전율 8.5 8.1 8.7 8.9 9 8.5 8.6 10.5 11.5
내수성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 수막형성 양호 양호
황변현상 유 무 무 무 무 무 무 유 유
투과율(%) 83 81 85 83 82 80 70 77 76
결정화 유무 무 무 무 무 무 무 무 무 무
내전압(Kv) 3.4 3.5 3.4 3.5 3.6 3.5 3.4 1.8 1.7
[실험예 1] 유전체의 특성 측정
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 유전체 조성물의 특성을 측정하는 실험을 진행하였다. 상기 표 3에 기재된 데이터는, 모두 본 발명의 실험 결과에 의해 얻어진 테이터이다.
유전체의 특성을 측정한 방법을 간략하게 설명하면, 전이점(Tg)의 경우, 유전체를 위한 성분을 혼합하여 입경이 2~3㎛인 분말로 형성하여 10℃/min의 승온 속도로 800℃까지 승온시키면서 전이(물질이동이 시작되는 시점)가 일어나는 온도를 측정하여 기록하였다.
연화점(Ts)의 경우, 용융된 유전체를 괴상으로 형성하여 3㎜×3㎜×19㎜의 사이즈로 연마한 후, 10℃/min의 승온 속도로 500℃까지 승온시키면서 연화(고상에서 액상으로 넘어가는 시점)가 일어나는 온도를 측정하여 기록하였다.
결정화 유무의 경우, 전이점(Tg)을 측정하는 과정에서 700℃를 기준으로 결정화가 발생하는지 유무를 목시 검사하여 기록하였다.
내수성의 경우, 시편을 4㎜×4㎜의 사이즈로 연마하고, 30℃의 증류수에 침적한 후, 그 표면에 수막이 형성되었는지를 광학현미경으로 관찰하여 기록하였다.
선팽창계수(TEC)의 경우, 용융된 유전체를 괴상으로 형성하여 3㎜×3㎜×15㎜의 사이즈로 연마한 후, 10℃/min의 승온 속도로 500℃까지 승온시키면서 50℃~350℃ 사이에서 시편이 팽창하는 정도를 측정하였다.
황변 현상의 경우, 각 시료를 100㎜×50㎜의 사이즈로 절단한 후, 컬러리미터를 이용하여 은(Ag)의 금속전극의 확산정도를 평가하여 색지수와 비교하여 기록하였다.
내전압의 경우, 각 유전체막을 100㎜×50㎜의 사이즈로 절단한 후, 시편의 상/하부 전극 양단에 직류(DC) 전압을 인가하여 유전체막의 절연 파괴 전압을 측정하였다.
유전율의 경우, 전면 하부전극용 도체가 형성된 기판 상에 유전체막을 형성하고, 그 위에 상부전극용 도체를 형성한 시편을 10㎜×10㎜의 사이즈로 절단하여 엘시알(LCR) 측정기에 의해 1KHz에서 정전용량(C)을 측정한 후, 유전율 계산 식, 즉 유전율=ε/ε0 =측정된 정전용량(C)×(두께/면적)(1/8.842×10-12)에 의해 계산하였다.
투과율의 경우, 자외선을 사용하여 550㎚대의 투과율을 기본으로 하였다.
이와 같은 방법으로 특성을 측정한 결과, 표 3에 기재된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 블루타입 투명 유전체막의 유리 조성물을 형성하기 위한 필수 성분인 B2O3는, 일반적인 붕규산 유리에서 함량이 증가할수록 유리의 전이점 및 현화점이 낮아지나, 저온 소성재료에서는 그 반대로, 함량이 증가할수록 유리의 전이점 및 현화점이 높아짐을 알 수 있었다.
실시예 1 내지 6은 비교예 1 내지 3에 비하여 80% 이상의 고투과율을 나타내고, 비교예 2 및 3에 비하여 내전압이 3.4Kv 이상으로 높았다.
CuO, CeO2, CoO, La2O3, Nd2O3는, 첨가제로서, 산화환원반응을 통하여 은(Ag) 전극에서 이동되는 은(Ag) 이온과의 황변현상을 억제하도록 작용하였다.
내수성에 관하여, 비교예 1에서 P2O5가 첨가되지 않을 경우, 내수성이 악화되어 수막이 형성되므로, 실시예들에 비하여 투과율이 현저히 낮아졌다.
특히, 유전율에 관하여, 실시예 1 내지 6의 유전율이 8~9 범위에 있으며, 비교예 2 및 3의 유전율이 10.5~11.5 범위에 있으므로, 실시예들은 비교예 2 및 3에 비하여 저 유전율에 따른 저 소비전력을 가짐을 알 수 있었다.
즉, Bi2O3,와 PbO를, 각각 유전체의 주요 구성 성분으로 하는 비교예 2 및 비교예 3과, P2O5가 첨가되지 않은 비교예 1은 유전체로서 바람직하지 못한 특성을 나타낸 반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6은 저 유전율을 가져 유전체로서 바람직한 특성을 보임을 확인할 수 있었다.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 유전체의 유전율을 낮추어 소비전력을 최소화할 수 있고, 유전체 유리 조성물에 납이나 비스무스 등과 같은 중금속을 함유하지 않으므로 중금속으로 인한 환경오염을 예방할 수 있고, 600℃ 이하의 온도에서 유전체를 안정적으로 저온 소성할 수 있고, PDP 유리 기판이 600℃ 이상의 온도에서는 변형이 일어나서 패널을 제조할 수 없기에 600℃이하의 온도에서 저온 소성 되어야한다. NiO, CuO, CoO, Nd2O3, CeO2가 소량 첨가되면 소성이후 전극과의 반응을 최소화하여 황변 현상을 방지할 수 있고, 또한 소성 후에 얻어지는 유전체 막이 푸른색을 갖게 되어 색 온도의 저하를 막을 뿐 아니라 색 순도를 높일수 있다.
저 유전율의 유전체를 사용함으로써 유전체의 두께를 줄여 유전체의 원가를 절감할 수 있다. 또한, 기존의 PbO계나 Bi2O3계 유리에 비해 유전율이 낮게 형성되어 소비전력이 낮아지는 효과가 있다.
한편, 본 발명은, 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 바람직한 실시예에 관한 내용에 한정되지 아니하며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (6)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 있어서,
    B2O3는 15~40wt%, P2O5는 3~15wt%, BaO는 0.1~20wt%, CaO는 0.1~20wt%, ZnO는 10~40wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 SiO2 및 Al2O3 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물을 0.1~10wt%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 CuO, CeO2, CoO, V2O5, La2O3 및 Nd2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화물을 0.1~10wt%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물.
  4. 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물에 있어서,
    B2O3는 15~40wt%, P2O5는 3~15wt%, BaO는 0.1~20wt%, CaO는 0.1~20wt%, ZnO는 10~40wt%로 포함되고,
    SiO2 및 Al2O3 중 선택되는 어느 하나 이상의 산화물은 0.1~10wt%로 포함되며,
    CuO, CeO2, CoO, V2O5, La2O3 및 Nd2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 산화물은 0.1~10wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 B2O3의 함량은, 상기 P2O5의 함량보다 더 높은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 조성물은 PbO계 유전체 조성물 또는 Bi2O3계 유전체 조성물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 조성물.
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