분야
hwp 2. PDP의 주요 재료
1) 기판 유리
PDP에서 전면 기판 재료는 화소에 발생하는 가시광선을 투과시켜 이미지를 표현하기 때문에 가시광에 대한 투과도가 높아야 한다. 또한 기판에 형성된 유지전극들 간에 전기적으로 절연되어야 하기 때문에, 전기 절연체이어야 하고, 유전체 및 전극의 소성 공정에서와고온 공정에서 변형되거나, 에칭,현상등의 화학공정에 대하여 화학적으로 안정하여야 한다. 유리 기판 재료는 이러한 요구조건을 잘 만족시키기 때문에, PDP에서는 개발초기부터 유리가 기판 재료로서 사용되어 왔다. PDP의 유리 기판 재료는 순수한 Si-O로 이루어진 유리 보다는 다양한 원소들이 첨가된 alumino-silicateㄱ열의 재료가 사용된다. SI-O로만 구성된 재료(SiO₂)의 경우에는 용융점이 1726℃로 높아서 용해가 곤란하며, 이를 유리 기판으로 제조가 곤란하다. 따라서 Si-O 사면체(tetrahedron)네트워크를 절단하여 용융점을 낮추고, 국부 전기 중성도를 만족시켜줄 수 있는 Al₂O₃,MgO, Li₂O, BaO, CaO등 network modifier가 첨가된 alumino-silicate 계열의 유리 재료들이 PDP의 기판 유리 재료로서 사용되고 있다. 현재 PDP 공정의 경우, 대부분이 소성 온도가 560~590℃의 범위에 있기 때문에 연화(softening) 온다가 570℃인 alumino-silicate 유리 재료를 채용하고 있다.
2) 유전채용 glass frit 재료
AC PDP에서 유전체는 유전 장벽 방전에 적합한 캐패시턴스를 제공하여야 하며, 유전막에 인가되는 전압에 대하여 절연 파괴가 발생하지 않아야 하는 전기적인 특성을 가져야 한다. 또한 전면판에 형성되는 유전막은 가시광선에 투광성이 우수하여야 하며, 유전막을 소성하여 형성시 기판 유리가 변형되지 않을 정도의 낮은 소성 온도를 가져야 한다. 마지막으로는 유전막이 유리 기판 재료의 열팽창 계수와 거의 유사하여야 한다. 열팽창 계수가 차이가 클 경우에는 기판 재료의 휨이 발생하고, 그의 차이가 커지면, 막의 파단 또는 기판 유리의 파괴를 유발하게 된다. 이러한 전기적, 물리적 특성을 만족하는 유리 재료로서는 PbO-SiO₂-B₂O₃계를 주요 성분으로 하는 유연 유리 재료가 주로 사용되어 왔다.
표1에 유연 유전체 재료의 주요 성분 범위를 나타내었다.
전면 유리 기판 표면에 형성된 투명 유전막은 표면 거칠기가 매우 작을 것이 요구된다. 소성된 유전막이 평활한 표면을 가지면, 유전체 표면에 형성되는 MgO보호막도 표면이 균일하여지고,가시 광선의 산란이 줄어들어 가시 광선의 투과도가 증가하게 된다. 이러한 특성을 만족시키기 위해서는 유전체 재료이 점도가 소성 온도에서 낮은 특성을 갖도록 설계하여, 표면 장력에 의하여 표면 거칠기를 낮추는 방법이 사용되고 있다.
한편 배면 유리 기판상에 형성되어 있는 배면 유전막의 경우에도 대부분의 요구되는 성질이 전면판상의 유전체와 요구되는 특성이 유사하나, 다른 점은 가시 광선을 투과하는 대신에 가시 광선을 반사해야 하는 점이다. 즉 형광막으로부터 발생한 가시광선이 배면 유리 기판을 통하여 손실되는 것을 방지하기 위해서 배면 유전체는 가시광선에 대한 반사도가 우수하여야 한다. 이와 같은 반사도를 부여하기 위해서는 투명 유전체 glass 기지내에 굴절률이 높은 재료인 TiO₂,Al₂O₃,ZnO등을 세라믹 필러(filler)가 첨가된 복합 재료가 사용되는 것이 일반적이다.
기존에 사용되어 온 유전체 재료는 앞에서도 언급한 바와 같이 대부분이 PbO로 구성되어 있는 유연 재료이다. 이 재료는 폐기될 경우, 토양을 오염시킬 가능성이 있기 때문에, 최근에는 PbO를 포함하지 않은 Bi₂O₃-SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃, Bao-ZnO-SiO₂-B₂O₃, P₂O-ZnO-SiO₂-B₂O₃등의 무연 유리 재료(led-free glas frit)등이 개발되고 있다.
