KR100519663B1 - 평판소자의 전극성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판소자의 전극을 형성하는 신규한 방법을 개시한다.

종래의 인쇄방법은 완성된 전극의 물성이 낮고 고해상도가 불가능하며, 박막방법은 원가가 과도하며 별도의 패터닝이 필요하며, 전착법도 별도의 도전전극이 필요하며 생산성이 낮은 문제가 있었다.

본 발명에서는 전극의 소요패턴에 따른 창을 가지는 투과패턴을 열분해성 수지에 의해 기판상에 형성한 뒤, 은경반응에 의해 Ag를 부착시키고 투과패턴을 제거하여 전극을 형성하도록함으로써, 고순도의 Ag에 의한 고물성의 금속전극을 낮은 제조원가와 높은 생산성으로 구현할 수 있게 하였다.

Description

평판소자의 전극성형방법

본 발명은 평판소자의 제조에 관한 것으로, 특히 그 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.

종래, 평판소자는 얇은 기판상에 기능층을 적층하여 박형(簿型)의 기능소자를 구현한 것으로 반도체 소자로부터 PDP등 평판 표시소자에 이르기까지 널리 사용되고 있다.

도1에 도시된 것은 평판소자중 특히 화상의 표시에 사용되는 평판표시소자의 기본적인 구성으로, 전면 및 배면의 두 기판(P;P1, P2)에는 두 군(群)의 전극(E;E1, E2)이 서로 교차대향 배열되어 양 전극(E1, E2)의 선택에 의해 임의의 화소를 선택표시할 수 있게 되어 있다.

평판 표시소자등 평판소자에 사용되는 기능층은 이러한 전극(El, E2) 외에도 격벽이나 유전층, 형광층등 소요기능에 따라 다양하게 사용되고 있다.

여기서 기능층의 형성방법은 증착(蒸着)으로 대표되는 박막(薄膜)방법과 인쇄로 대표되는 후막(厚膜)방법으로 대별되는 바, 특히 인쇄방법은 공정원가가 저렴하고 생산성이 높아 가장 널리 사용되고 있다.

이러한 인쇄방법은 도2a에 도시된 바와 같이 인쇄될 패턴이 투과패턴으로 형성된 인쇄마스크(M)의 하부에 기판(P)을 위치시키고 인쇄마스크(M)의 상부에서 기능층의 페이스트(paste;T)를 스퀴지(squeeze;Z)로 가압함으로써 기판(P)상에 페이스트(T)를 인쇄마스크(M)의 투과패턴에 따라 형성한 뒤 이를 건조 및 소성(燒成)시켜 기능층을 형성하는 것이다.

그런데 인쇄방법은 패턴인쇄후 건조 및 소성(燒成)을 통해 기능층을 구성하게 되므로 페이스트(T)는 기능입자만으로 조성되는 것이 아니라 유동성을 부여하기 위한 다량의 유기용제와 소성을 위한 유리질의 소성입자가 혼합되어 조성되고, 그 결과 완성된 기능층에 다량의 이물질 및 기공(氣孔)이 잔류하고 기능성분의 함량이 낮아 그 물성이 우수하지 못한 문제가 있으며, 달성가능한 패턴(pattern)의 피치(pitch)에 한계가 있어 고해상도 소자의 제조가 매우 어려운 문제도 있다. 또한 금속전극의 재질로 주로 사용되고 있는 은(Ag)은 소성을 위한 가열시 기판(p)내로 확산되어 그 주위를 검게 변색시킴으로써 투명도를 저하시키고 외관상의 품위를 저하시킬 뿐 아니라 도전성을 저하시키고 심한 경우 단선(斷線)을 야기하는 문제도 있다.

한편 박막방법은 완성된 기능층의 물성은 우수하나 그 공정원가가 후막방법에 비해 십수배로 높였으며, 성막(成膜)후 소요패턴으로의 패터닝을 위해서는 사진식각이나 마스킹(masking) 등 별도의 공정이 추가되어야 하므로 도저히 인쇄방법을 대체할 수가 없다.

이에 따라 고(高)물성의 기능층을 구현하기 위해 여러 가지 방안이 제시된 바, 도2b에 도시된 전착(電着)법도 그 중의 하나이다.

전착법은 특히 금속에 의해 전극(E)을 형성하는데 적합한 바, 이 방법은 전착액(Q), 즉 금속이 해리(解離)되어 금속이온상태로 존재하는 전해액내에 기판(P)을 투입하여 전극(E)이 형성될 위치에 (-)전압을 인가하면 금속이온이 전기적 인력에 의해 그 위치에 부착되어 고순도의 전극(E)을 형성하게 하는 방법이다.

그러나 이 방법은 전극(E)의 형성위치에 미리 선택적으로 통전(通電)이 가능한 도전전극(E')을 형성해두어야 하는 번거로움이 있을 뿐 아니라 성막속도가 상당히 느려 평판소자의 대량생산에 적용하기에는 무리가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 고물성의 금속전극을 우수한 생산성으로 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명자가 착안한 것은 은경(銀鏡)반응이다. 이 반응은 질산은(Ag(NH₃)₂)이 환원성 유기물질과 반응하여 은을 석출(析出)시키는 반응으로 한때 거울이나 보온병 등의 경면(鏡面)의 제조에 사용된 바 있으나, 알루미늄 등 저가재질의 사용과 증착이나 용사(溶射)등 대량 생산 방법의 개발에 따라 현재로서는 주로 암모니아 등의 유기물질을 검출하는 수질오염의 검사 시약으로 사용되는 정도의 용도밖에는 가지지 못하고 있다.

그런데 평판소자의 금속전극은 전술한 바와 같이 주로 Ag로 형성되므로 재질상의 문제가 없을 뿐 아니라, 그 반응속도도 반응조건에 따라 조절할 수 있으므로 은경반응으로 대량생산용 평판소자의 금속전극을 형성할 수 있다는 결론에 도달하였다.

이에 따라 본 발명 방법은 전극이 형성될 기판의 표면에 열분해성의 투과패턴을 형성한 뒤,

이 기판을 질산은과 환원성 유기물질의 수용액의 내부에 침지(沈漬)시켜 기판상의 투과패턴간에 은경반응에 의해 Ag을 석출 및 부착시키고,

투과패턴을 열분해로 제거하여 석출 및 부착된 Ag가 금속전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

그러면 별도의 도전전극이나 설비가 없이도 매우 신속하게 고순도의 Ag에 의한 금속전극을 형성할 수 있게 된다.

본 발명의 한 특징에 의하면 열분해성의 투과패턴은 감광성수지의 기판적층과 선택적 노광(露光) 및 현상, 즉 사진식각으로 이루어지는 바, 그러면 인쇄방법에 비해 매우 정밀한 피치의 투과패턴을 형성할 수 있게되어 고해상도의 평판소자를 구현할 수 있게 된다.

이에 따라 본 발명은 고물성의 전극형성이 가능하면서도 별도의 설비없이 그 생산성을 크게 향상시킬 수 있어서 고품질의 평판소자를 저렴하게 제공할 수 있게 된다.

실시예

이와 같은 본 발명의 구체적인 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도3a에서 전극(E)이 형성될 기판(P)상에는 먼저 감광성수지가 전면도포 및 건조되어 감광막(1)을 형성한다. 다음 도3b에서 이 감광막(1)을 형성될 전극(E)의 패턴을 가지는 마스크(mask;2)를 통해 선택적으로 노광한 뒤 현상함으로써 도3c와 같이 전극(E)이 형성될 위치에 창(window:4)을 가지는 투과패턴(3)을 형성하였다. 이와같은 도3a 내지 도3c의 과정은 일반적인 사진식각(photo lithography) 과정이다.

다음 도3d에서 이 기판을 은경반응의 반응액(5)에 침지시켜 Ag를 석출시키게 되는데, 이 과정은 실험에 있어서 다음과 같이 이루어졌다. 먼저 기판(P)의 크기보다 약간 큰 크기를 가지며 외측에 낮은 높이의 측벽을 가지는 넓은 사각형 접시형태의 금속 트레이(tray)를 준비하여 이 트레이에 투과패턴(3)이 상방을 향하도륵 기판(P)을 위치시킨다. 바람직하기로 트레이의 하부에는 적절한 전열(電熱)수단을 위치시킨다.

한편 이와 별도로 반응액(5)을 준비하는데, 미리 반응이 일어나지 않도륵 질산은 수용액과 환원성 유기물질의 수용액을 별도로 준비한다. 여기서 환원성 유기물질로는 일반적인 암모니아 수용액보다는 은경반응이 더욱 활발한 알데히드(R-CHO)계를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 포름알데히드(HCHO)수용액, 즉 포르말린을 사용하였다.

이 질산은 수용액과 포르말린을 투입 직전에 혼합하여 반응액(5)을 조성하고, 반응액(5)을 트레이의 일단으로부터 서서히 투입하여 기판(P)을 침지시킨다. 다음 트레이하부의 전열장치를 작동시켜 트레이 내부의 기판(P) 및 반응액(5)을 가열하며 은경반응이 개시된다. 여기서 은경반응은 상온보다 높은 온도에서 활발하나 어느 이상 온도가 높아지면 포르말린이 휘발하게 되므로 반응액(5)의 온도가 50 내지 60도 점도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이상의 실험에서 각 조성은 정량적으로 측정되지 않았으나 시판품의 질산은 수용액과 포르말린을 1:4정도로 혼합하여 반응액(5)을 조성한 경우 기판(P)에 대한 Ag의 석출은 반응액(5)의 투입으로부터 대략 20초 정도이내에 개시되어 반응액(5)의 온도가 위 온도범위에 도달하는 약 30초 정도면 기판(P)의 전면이 Ag의 금속광택을 가지는 것이 관찰되었다.

반응액(5)의 투입후 60초 경과하여 투과패턴(3)의 전면에 충분한 두께의 Ag가 적층된 것으로 추정된 바, 기판(P)을 트레이에서 취출한 뒤 순수(純水)로 세정하였다. 이 상태에서 은경반응으로 석출된 Ag의 일부는 도3e와 같이 투과패턴(3)의 창(4)를 통해 기관(P)상에 부착되고 나머지는 창(4) 외측의 투과패턴(3)상에 부착되어 있다.

다음 이 기판(P)을 열처리하여 투과패턴(3)을 열분해시키게 되는 바, 실험에 있어서는 세척후 상온에서 자연건조된 기판(P)을 킬른(kiln)에 투입하여 상온으로부터 감광성수지로 된 투과패턴(3)의 분해온도(일반적인 PVA계 수지의 경우 약 150 내지 170도)이상까지 서열(暑熱)시켰으나, 실제 생산에 있어서 이러한 열처리는 연속 가열로로 이루어지게 될 것이다.

그러면 도3f와 같이 잔류하는 투과패턴(3)이 연소되어 가스로 배출됨으로써 그 상면의 Ag도 함께 제거되고, 기판(P)의 냉각후 이를 순수 또는 압축공기로 세정하고 나면 도3g와 같이 기판(P)상에는 소요패턴의 Ag만이 잔류하여 전극(E)을 형성하게된다.

완성된 전극(E)은 거의 순수한 Ag로 형성되므로 도전성 등 그 물성이 매우 우수할 뿐 아니라, 그 가열도 투과패턴(3)의 분해온도에 해당하는 저온으로 이루어지므로 기판(P)에 대한 확산침투의 문제도 전혀 발생하지 않게 된다. 또한 그 제조과정에 있어서 기판(P)을 트레이에 투입하여 반응액(5)을 주입하는 외에 별다른 설비가 불필요(열처리는 일반적인 건조로 처리 가능)하므로 공정원가도 매우 낮아지게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 고순도의 Ag에 의한 고물성의 전극을 높은 생산성과 낮은 제조원가로 형성할 수 있게 되어 고품질의 평판소자를 저렴하게 제공하는 효과가 있다.

도1은 평판소자의 기본적인 구성을 보이는 개략 분해사시도이다.

도2는 평판소자의 전극 형성방법을 보이는 개략 단면도들로, 도2a는 인쇄법, 도2b는 전착법에 대한 도면이다.

도3a 내지 도3f는 본 발명 전극형성방법을 순차적인 단면도들이다.

〈도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명〉

P : 기판 E : (금속)전극

3 : 투과패턴 4 : 창(window)

Claims (5)

1. 평판소자의 기판(P)상에 소정패턴의 전극(E)을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 기판(P)의 표면에 상기 전극의 패턴의 창(4)을 가지는 열분해성의 투과패턴(3)을 형성한 뒤,

   이 기판(P)을 질산은과 환원성 유기물질의 수용액의 내부에 침지시켜 상기 투과패턴(3)상에 은경반응에 의해 Ag을 석출 및 부착시키고,

   상기 투과패턴(3)을 열분해로 제거하여 상기 투과패턴의 창(4)을 통해 상기 기판(P)에 석출 및 부착된 Ag가 금속전극(E)을 형성하는 것을 특징으로 하는 평판소자의 전극 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 창(4)을 가지는 투과패턴(3)이 상기 기판(P)상에 감광성 수지의 감광막(1)을 적층한 뒤 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 형성되는 것을 특징으로 하는 평판소자의 전극 형성방법,
3. 제 1항에 있어서, 상기 환원성 유기물질이 알데히드계로 조성되는 것을 특징으로 하는 평판소자의 전극 형성방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 알데히드계의 환원성 유기물질이 포름알데히드로 조성되는 것을 특징으로 하는 평판소자의 전극 형성방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 기판(P)의 침지가, 상기 기판(P)을 트레이에 투입한 뒤, 상기 질산은 수용액과 환원성 유기물질 수용액을 혼합한 반응액(5)을 상기 트레이에 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판소자의 전극 형성방법.