JP2010529487A - プラズマディスプレイパネル電極用感光性ペースト組成物、プラズマディスプレイパネル電極及びこれを備えるプラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

エッジカール現象、すなわち焼成工程時に電極パターン部分の端が巻き上がる現象を最小化することができ、それにより、耐電圧特性を向上できるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）電極用感光性ペースト組成物が開示される。ＰＤＰ電極用感光性ペースト組成物は、導電性粉末４０〜５５重量％、無機バインダー５〜１５重量％、有機ビヒクル３５〜５５重量％及び残量の溶媒を含み、ここで、導電性粉末１００重量部に対して無機バインダーが１５〜３５重量部存在する。また、前記組成物を用いて製造したプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）電極及び前記電極を備えるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）も開示される。
【選択図】図２

Description

技術分野
本発明は、感光性ペースト組成物、これを用いて製造されたプラズマディスプレイパネル電極及びこれを備えるプラズマディスプレイパネルに関する。より詳細には、焼成工程時に電極パターン部分の端が巻き上がるエッジカール現象を最小化することによって、耐電圧特性を向上させることができるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）電極用感光性ペースト組成物、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）電極及びこれを備えるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に関する。

背景技術
近年、ディスプレイ装置において、大型化、高密度化、高精密化及び高信頼性への要求が高くなるに伴って、様々なパターン加工技術の開発がなされている。このような多様な技術がプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という）の製造に適用されている。

大面積のディスプレイデバイス製造に適した高精密な電極回路を形成するための方法としては、感光性導電ペーストを用いたフォトリソグラフィ法が近年開発されている。フォトリソグラフィは、感光性導電ペーストをガラス基板に全面印刷した後、この基板を乾燥し、フォトマスクを備えた紫外線露光装置を用いて露光した後、フォトマスクで遮光された未硬化の部分を現像液で現像して除去し、その後、残っている硬化膜を所定の温度で焼成することによってパターン化された電極を形成する方法である。

感光性相の組成物に関しては、大韓民国特許公開第１０−２００５−１２２４９８号明細書に導電性粉末、無機バインダー及び有機ビヒクルを用いて製造することが提案されている。

上記のように、従来は、電極の重要な特性である抵抗、端子部の耐サンディング性（ｓａｎｄｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）及び耐電圧特性を向上させるために、感光性ペーストに導電性粉末及び無機バインダーを追加していた。

しかし、従来の方法では、導電性粉末及び無機バインダーの混合比率により、電極パターンが正常に形成されない問題が発生している。

電極パターンが正常に形成されない原因は、以下のとおりである。まず、現像工程後にパターン形状が逆台形を有するようになる現象、即ちアンダーカット現象が発生する。

結果として、最終工程すなわち焼成工程でパターンの端が巻き上がるエッジカール現象が発生するようになる。

このようなエッジカール現象は、耐電圧特性を損なうこととなり、ＰＤＰ製品の寿命及び発光効率特性を減少させる結果となる。また、サンディング工程時に端子部電極が損傷を受けるようになり、ＰＤＰスクリーンが正常な画面表示しないという不具合を発生させる。

このような問題を解決するために、アンダーカット現象を抑制する方法の研究が進められている。それらの方法は、露光感度及び現像条件の改善に基づいているが、十分な成果を得られずにいる。

また、エッジカール現象を防止するための方法として、大韓民国特許公開第１０−２００５−０１１６４３１号明細書は、焼成時の電極パターンの厚み収縮率を最小化する方法を開示している。しかし、電極パターンの厚み制御によりエッジカール現象を防止するには限界がある。

大韓民国特許公開第１０−２００５−１２２４９８号明細書 大韓民国特許公開第１０−２００５−０１１６４３１号明細書

技術的課題
本発明の第一の目的は、ペースト組成物を用いたＰＤＰ電極形成時にＰＤＰ電極パターンの端が巻き上がる現象、即ちエッジカール現象を最小化することにより、耐電圧特性を向上させることができるＰＤＰ電極用ペースト組成物を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記ペースト組成物を用いて製造されたＰＤＰ電極及び前記電極を備えるＰＤＰを提供することにある。

本発明は、ＰＤＰ電極のエッジカール現象を防止するために、電極の端を無機バインダーで満たすことを技術的特徴とする。

本発明の一態様によれば、導電性粉末４０〜５５重量％、無機バインダー５〜１５重量％、有機ビヒクル３５〜５５重量％及び残量の溶媒を含むＰＤＰ電極用感光性ペースト組成物が提供される。

本発明の別の態様によれば、前記電極形成用組成物を用いてスクリーン印刷法、オフセット印刷法またはフォトリソグラフィ法のうちの一方法により形成された電極及びこれを備えるプラズマディスプレイパネルが提供される。

本発明のその他の態様の詳細および具体的な実施形態は、以下の詳細な説明及び添付の図面に含まれている。

本発明の利点及び特徴、またそれらを達成する方法は、添付の図面と共に以下の詳細な説明からより明確に理解される。しかし、この技術分野で通常の知識を有する者であれば、添付の請求の範囲に開示された発明の範囲を逸脱することなく、具体的な実施形態の多様な改変、添加、及び置換が可能であることは理解されるであろう。これらの実施形態は、説明の目的で掲載するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。明細書全体に渡って、同一の参照符号は、同一または同様の構成要素を指す。

本発明の一実施形態において、電極形成用ペースト組成物は、導電性粉末、無機バインダー、有機ビヒクル及び溶媒を含む。

本発明に用いられる導電性粉末は、導電性に優れた有機および無機材料がいずれも用いられる。

好ましくは、導電性粉末は金属粉末であり、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、アルミニウム、これらの合金、およびこれらの二種のコーティングから選択され得る。これらのうち、特に銀粉末が好ましく用いられる。

導電性粉末は、球形の粒子であることが好ましい。これは球形の粒子が板形や無定形粒子に比較してより優れた充填率及び紫外線透過特性を示すためである。

導電性粉末の直径（Ｄ５０）は、好ましくは０．１〜２μｍであり、より好ましくは０．５〜１．８μｍである。

導電性粉末の含量は、ペースト組成物の全重量に対して４０〜５５重量％で存在することが好ましく、より好ましくは４４〜５３重量％である。

導電性粉末の含量が４０重量％未満であれば、導電率が低すぎて通電が困難になる問題があり、導電性粉末が５５重量％を超えると、無機バインダーが電極パターンの端を十分に充填できず、エッジカールが大きくなる問題がある。

無機バインダーは、焼成工程時に導電性粉末の焼結を促進し、導電性粉末とガラス基板との間に接着力を付与する役割をする。

好ましくは、本発明で用いられる無機バインダーは、ＰｂＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３などの金属酸化物系ガラスである。無機バインダーは、有鉛系または無鉛系に制限されない。無機バインダーの形状は好ましくは球形であるが、特にそれに限定はされない。直径は０．１〜５μｍであることが好ましい。

また、無機バインダーの軟化点は、４００〜６００℃の範囲であることが好ましい。

無機バインダーの含量は、ペースト組成物の全重量に対して５〜１５重量％で存在することが好ましい。好ましくは、導電性粉末１００重量部の全量に対して無機バインダーは１５〜３５重量部で存在する。

特に、本発明の従来技術とは異なる必須の特徴は、電極固有の最小物性値を満たす範囲内で無機バインダーの含量を最大限に増加させることである。

無機バインダーをその量にする理由は、以下のとおりである。前記含量範囲未満の場合には、電極パターンの端を十分に充填できず、エッジカールが発生し得るためである。加えて、前記含量範囲を超えれば、焼成後に電極の通電性が損なわれる可能性がある。したがって、本発明は無機バインダーの含量範囲を所望の程度に調節することを最優先とする。

本発明で使用する有機ビヒクルは、導電性粉末及び無機バインダーを分散させ、互いに結合させ、乾燥後、焼成に先立ってそれらにガラス基板とペースト組成物との接着力を付与する役割を果たす。

本発明で用いる前記有機ビヒクルとしては、カルボキシル基などの親水性基を有するアクリルモノマーを共重合させたアクリル系ポリマー；エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースまたはヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロースポリマーなどのセルロース系ポリマー、およびそれらの混合物が含まれる。有機ビヒクルは、架橋剤、光開始剤をさらに含むことができる。

本発明で使用される光重合開始剤は、２００〜４００ｎｍの紫外線波長域で優れた光反応を示すことができるものであれば、いかなるものでも用いることができる。一般に光開始剤は、ベンゾフェノン系、アセトフェノン系、トリアジン系化合物およびそれらの組み合わせからなる群より選択され得る。

有機ビヒクルの含量は、ペースト組成物の全重量に対して、３５〜５５重量％を含む。

有機ビヒクルの含量が３５重量％未満であればペーストの印刷性が損なわれる可能性があり、有機ビヒクルの含量が５５重量％を超えればペーストの露光及び現像中にパターンの直進性が低下する恐れがある。

本発明で用いる溶媒は、電極形成用組成物に汎用されている１２０℃以上の沸点を有するものから選択される。溶媒の例としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、脂肪族アルコール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテート、およびテキサノールが挙げられる。溶媒は、これらを単独または組み合わせて用いることができる。

また、本発明では、電極組成物の流動特性及び加工特性および安定性を向上させるために、必要に応じて紫外線安定剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤および熱重合禁止剤から選択された１種以上の添加剤をさらに含むことができる。これらは全て当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、容易に購入して用いることができる程度に公知となったものである。したがって、添加剤の具体的な例とこれに関する説明は省略する。

本発明の他の態様では、前述した感光性ペースト組成物を用いて製造したＰＤＰ電極が提供される。

前記電極形成用組成物から、スクリーン印刷法、オフセット印刷法およびフォトリソグラフィ法から選択された少なくとも１つの方法を用いて電極を製造することができる。

有利な効果
上述したように、本発明によれば、電極パターンの端を無機バインダーで充填することにより、構造的にエッジカール現象を防止できる。即ち、本発明は、エッジカール現象を防止しながら、耐電圧特性及び耐サンディング性向上のための最適な無機バインダーの含量を提案し、最終的にＰＤＰ製品の寿命、発光効率及び歩留まりを向上させることができる感光性ペースト組成物、これを用いて製造されたＰＤＰ電極及びこれを備えるＰＤＰを提供する。

上記のおよび他の本発明の目的、特徴および他の効果は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明により、より明確に理解される。
図１は、本発明の実施形態による組成物を用いて製造されたプラズマディスプレイパネルを示す分解斜視図である。 実施例１で調製したペースト組成物で製造された電極断面のＳＥＭ写真である。 比較例１で調製したペースト組成物で製造された電極断面のＳＥＭ写真である。

発明の実施形態
以下では、スクリーン印刷法を用いて電極を形成する工程について詳細に説明する。

電極は、微細パターンの形成及びその後の焼成によって製造される。

微細パターンの形成は、前記のように製造した感光性ペースト組成物を、ＳＵＳ ３２５メッシュやＳＵＳ ４００メッシュなどのスクリーンマスクを備えたスクリーン印刷機を用いて基板表面に印刷し、コーティングされた試片をＩＲ乾燥炉で８０〜１５０℃の温度で、５〜３０分間乾燥し、ペーストコーティング膜上に３００〜４５０ｎｍの光の光源により露光してパターンを形成し、そのパターンをＮａ_２ＣＯ_３溶液、ＫＯＨ溶液、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）などの適当なアルカリ現像液で約３０℃で現像することによってなされる。

さらに、焼成は、加熱炉中で、５００〜６００℃で１０〜３０分間行われる。

本発明の組成物を用いて製造されたＰＤＰ電極の耐電圧は、４５０〜５５０Ｖを有する。

別の態様では、本発明は、前記のように製造されたＰＤＰ電極を含むＰＤＰを提供する。

図１は、本発明の一実施形態により調製された組成物を用いて製造されたプラズマディスプレイパネルを示す分解斜視図である。

本発明の組成物で製造されたＰＤＰ電極は、白色バス電極１１２及びアドレス電極１１７の製造に用いられる。

図１に示すように、本発明の一実施形態による組成物を用いて製造されたプラズマディスプレイパネル１０は、前面基板１００と背面基板１５０とを含む。

背面基板１５０に対向する前面電極１００の表面上には、透明電極１１０が前面基板１００に並行して配列されている。バス電極１１２は透明電極１１０上に配列されている。前記透明電極１１０上には、パネル内部で発生した電荷を貯蔵するための第１誘電体層１１４が配置されている。透明電極１１０上には、第１誘電体層１１４を保護し電荷の放出を促進するためのＭｇＯ層１１８が形成されている。

前面基板１００に対向する背面基板１５０の表面上に、背面電極１５０に垂直に複数のアドレス電極１１７が配列されている。

アドレス電極１１７が形成された背面基板１５０上には、第２誘電層１１５が配置される。第２誘電体層１１５上には、各ＲＧＢ蛍光物質１３２を備える隔壁１２０が配置され画素領域を決定している。

前面基板１００と背面基板１５０との間の空間には、Ｎｅ＋Ａｒ、Ｎｅ＋Ｘｅなどの不活性ガスが注入され、電極へのしきい電圧以上の電圧印加時には、放電により発光する。

前記ＰＤＰ構造において、バス電極１１２とアドレス電極１１７とは、本発明による組成物を用いて製造される。具体的には、スクリーン印刷法、オフセット印刷法およびフォトリソグラフィ法のうちの１つの方法により製造される。

以下では、前記電極形成用ペースト組成物を使用することが構造的なエッジカール現象を最小化でき、それにより、耐電圧特性及び耐サンディング性を向上でき、最終的にＰＤＰ製品の寿命、発光効率及び歩留まりを向上させることができる事実を具体的な実施例及び比較例を挙げて説明する。ただし、ここに記載されていない内容は、この技術分野で通常の技術を有する者であれば技術的に理解できるため、その説明を省略する。

＜実施例１＞
導電性粉末として球形銀粉末５０重量％、無機バインダーとして軟化点４８０℃の無定形ＰｂＯ−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系バインダー９重量％（導電性粉末１００重量部に対して無機バインダー量は１８重量部に相当する）、並びに、コポリマーバインダーとしてｐｏｌｙ−ＭＭＡ−ＭＡＡ、モノマーとしてジペンタエリスリトールジアクリレート）及び光開始剤として２−ベンジル−２−ジエチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−１−ブタノンを含む有機ビヒクル４０重量％を混合し、攪拌機によって攪拌し、３−ロールミルを用いて混練した。その後、粘度調節のために溶媒としてテキサノール１重量％を反応混合物に添加して、感光性ペースト組成物を製造した。

＜実施例２＞
導電性粉末として球形銀粉末４５重量％、無機バインダーとして軟化点４８０℃の無定形ＰｂＯ− ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系バインダー１１重量％（導電性粉末１００重量部に対して無機バインダー量は２４．４４重量部に相当する）、並びに、コポリマーバインダーとしてｐｏｌｙ−ＭＭＡ−ＭＡＡ、モノマーとしてジペンタエリスリトールジアクリレート及び光開始剤として２−ベンジル−２−ジエチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−１−ブタノンを含む有機ビヒクル４３重量％を混合し、攪拌機によって攪拌し、３−ロールミルを用いて混練した。その後、粘度調節のために溶媒としてテキサノール１重量％を反応混合物に添加して、感光性ペースト組成物を製造した。

＜比較例１＞
導電性粉末として球形の銀粉末６５重量％、無機バインダーとして軟化点４８０℃の無定形ＰｂＯ− ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系バインダー５重量％、並びに、コポリマーバインダーとしてｐｏｌｙ−ＭＭＡ−ＭＡＡ、モノマーとしてジペンタエリスリトールジアクリレート及び光開始剤として２−ベンジル−２−ジエチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−１−ブタノンを含む有機ビヒクル２９重量％を混合し、攪拌機によって攪拌し、３−ロールミルを用いて混練した。その後、粘度調節のために溶媒としてテキサノール１重量％を反応混合物に添加して、感光性ペースト組成物を製造した。

（性能評価試験）
実施例１、実施例２および比較例１の組成物を用いて下記製造条件でＰＤＰ電極を製造した後、その特性を評価した。

１）印刷：３０ｃｍ×３０ｃｍの大きさのガラス基板上にスクリーン印刷した。

２）乾燥：ＩＲ乾燥炉中で１２０℃１０分間乾燥した。

３）露光：高圧水銀ランプを装着した紫外線露光装置を用いて４００ｍＪ／ｃｍ^２で紫外線を照射した。

４）現像：０．４％の炭酸ナトリウム水溶液をノズル圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２で噴霧した。

５）焼成：電気炉を用いて５６０℃で２０分間焼成した。

６）焼成後膜厚の測定：焼成後に、膜厚測定装置を用いて膜厚を測定した。

７）エッジカール現象の評価：走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて焼成した膜の断面を観察することによってエッジカール現象を評価した。

＊エッジカール（μｍ）：エッジカール高さ（μｍ）−焼成後膜厚（μｍ）
８）誘電体膜の形成：焼成膜上に誘電体を印刷、乾燥及び焼成して誘電体膜を形成した。

９）耐電圧特性の評価：耐電圧評価装置（Ｃｈｒｏｍａ Ａｔｅ社、ＡＣ／ＤＣ／ＩＲ Ｈｉｐｏｔ Ｔｅｓｔｅｒ Ｍｏｄｅｌ １９０５２）を用いて耐電圧値を測定した。

下記表１は、実施例および比較例で製造した組成物に関する性能評価の結果を示す。

図２は、実施例１で製造した電極のＳＥＭ写真である。

図３は、比較例１で製造した電極のＳＥＭ写真である。

表１および図２の結果から分かるように、実施例１で製造した電極の場合には、エッジカール現象が現れていなかった。さらに、４７０Ｖと非常に優れた耐電圧特性を示した。

実施例２の電極の場合にも、エッジカール現象は現れず、耐電圧特性は５１０Ｖと非常に優れた値を示した。

一方で、比較例１の電極の場合には、図３の電子顕微鏡写真から分かるように、エッジカールの程度が大きく、耐電圧特性が３９５Ｖと実施例に比べて特性が劣ることが示された。

Claims (16)

1. 導電性粉末４０〜５５重量％、無機バインダー５〜１５重量％、有機ビヒクル３５〜５５重量％及び残量の溶媒を含む感光性ペースト組成物。
2. 前記無機バインダーは、前記導電性粉末１００重量部に対して１５〜３５重量部で存在する請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
3. 前記導電性粉末は、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、アルミニウムおよびこれらの合金から選択される１種、並びに、これらの２種のコーティングで構成されている請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
4. 前記導電性粉末は球形であり、その直径（Ｄ５０）が０．１〜２μｍである請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
5. 前記無機バインダーは、ＰｂＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、ＺｎＯまたはＡｌ_２Ｏ_３を含む金属酸化物ガラスである請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
6. 前記無機バインダーの直径（Ｄ５０）は、０．１〜５μｍである請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
7. 前記無機バインダーの軟化点は、４００〜６００℃である請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
8. 前記有機ビヒクルは、親水性基を有するアクリルモノマーを共重合させたアクリル系ポリマー及びセルロース系ポリマーのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
9. 前記セルロース系ポリマーは、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロースおよびこれらの混合物から選択される請求項８に記載の感光性ペースト組成物。
10. 前記有機ビヒクルは、架橋剤及び光開始剤の少なくとも１種をさらに含んでいる請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
11. 前記溶媒は、１２０℃以上の沸点を有する請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
12. 前記溶媒は、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、脂肪族アルコール、α−テルピネオール、β−テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテート、テキサノール及びこれらの混合物から選択される請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
13. 前記ペースト組成物は、紫外線安定剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、及び熱重合禁止剤のうちの少なくとも１種の添加剤をさらに含んでいる請求項１に記載の感光性ペースト組成物。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載されたペースト組成物を用いて製造されたプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）電極。
15. 前記電極の耐電圧は、４５０〜５５０Ｖである請求項１４に記載のＰＤＰ電極。
16. 請求項１４に記載の電極を備えるプラズマディスプレイパネル。