KR100671110B1 - 플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전면유리기판 및 배면유리기판을 포함하는 플라스마 디스플레이 패널에 있어서, 전면유리기판 상에 비감광성의 흑색 유전체층과, 비감광성 혹은 감광성의 전극층을 형성하여 열처리에 의해 유리기판 상에 접하고 있는 면이 흑색인 전극 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 플라스마 디스플레이 패널의 전면판은 고가의 금속 입자를 도전성 물질로 적용하지 않더라도 상부 전극과 투명 전극 간의 통전이 확보되고, 충분한 저시인성을 얻을 수 있는 특징이 있다. 뿐만 아니라 비감광성이기 때문에 넓은 범위의 흑색 안료의 적용이 가능해져, 재료 비용 삭감에 의해 보다 저가격의 플라스마 디스플레이 패널을 제조할 수 있는 장점이 있다.

PDP, 감광성, 도전성, 유리기판

Description

플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법{A PLASMA DISPLAY PANEL AND THE METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비감광성 흑색 절연체층 위에 전극층을 형성하여 동시 소성에 의해 일체화하는 전극 재료를 적용한 플라스마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라스마 디스플레이 패널(PDP)은 플랫 패널 디스플레이의 하나로서 LCD나 projection TV 등과 경쟁하면서, 근래에 급속히 시장을 확대하고 있는 디스플레이이다.

AC형 PDP를 예로 들면, 그 구조는 통상 투명 전극(유지 전극)과 버스 전극이 유전체층으로 덮힌 전면판으로 불리는 유리 기판과, 어드레스 전극, 유전체층, 격벽, 형광체로 구성된 셀 구조를 가지는 배면판으로 불리는 유리 기판을 포함하여 구성되며, 양면의 전극이 직교 하도록 마주보게 배치한 것이다.

발광은 양면의 전극 간에 전압을 인가해, 셀내에 방전 현상을 발생 시켜, 이 때 생긴 자외선에 의해 셀내의 형광체를 여기함으로써 행해진다. 패널의 구조상 발 광된 각각의 적녹청(RGB) 셀의 조합으로 얻어진 화상은 전면판의 전극이 형성된 면의 뒤에서 인식된다. 이 때문에 표시되는 화상의 품질을 향상 시키기 위해 표시면에 해당되는 전면판의 버스 전극 배면으로부터의 인식성을 억제하는 방법으로서 투명 전극과 버스 전극의 사이에 흑색 전극을 형성하는 방법이 공지된 바 있다.

도전성을 가지는 금속과 금속 산화물을 주된 성분으로 하는 흑색 안료를 이용한 흑색 전극층을 형성하거나, 혹은 이러한 흑색 전극층과 백색 전극층을 차례로 형성해 유리 기판 위에 고온에서 소성하여, 배면으로부터의 전극의 시인성을 줄이는 방법이 플라스마 디스플레이에 널리 이용되고 있지만, 이러한 구조는 흑색 전극층에 Ag 등의 귀금속 혹은 RuO₂ 등의 금속 산화물을 사용하므로 재료의 비용이 고가인 문제점을 가진다.

이 흑색 전극을 형성 하기 위한 방법으로서 일본특개평 10-255670에서는 산화 루테늄이 이용되고 있고 일본특개평 9-55167, 일본공개특허 2002-25451 및 2002-56774에서는 각각 도전입자로서 금속 분말과 흑색 안료가 이용되고 있다. 그러나 상기와 같은 모든 기술은 흑색층을 전극화하기 위해서 도전성 물질로서 고가의 금속 분말을 사용하고 있다.

상기와 같은 문제점을 보충하는 목적으로 금속 산화물만을 이용한 감광성 흑색층 재료도 검토되고 있지만, 이 또한 감광성 유기물과의 반응에 의한 현저한 점도의 경시 변화 때문에, 흑색 안료에 매우 한정된 금속산화물 밖에 응용할 수 없는 문제점이 있었다.

일본공개특허 2002-220551에 있어서 도전성 물질을 포함하지 않는 감광성 흑색 조성물이 보고되어 있지만 감광성 조성 성분과의 반응에 의해 조성물의 현저한 점도 상승으로 사용 할 수 있는 흑색 안료는 표면 처리를 필요로 하는 등 한정되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고가의 금속입자를 사용하지 않아도 상부전극과 투명전극 간의 통전이 확보되고 폭넓은 범위의 흑색안료를 적용할 수 있는 저비용의 플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전면유리기판 및 배면유리기판을 포함하는 플라스마 디스플레이 패널에 있어서, 전면유리기판 상에 비감광성의 흑색 유전체층과, 비감광성 혹은 감광성의 전극층을 형성하여 열처리에 의해 유리기판 상에 접하고 있는 면이 흑색인 전극 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널에 의하여 달성된다.

본 발명에서는 흑색화에 의한 유리 기판 배면으로부터의 충분한 전극 시인성 저하와 상부전극과 투명전극 간의 통전을 확보 하면서 재료의 경제성을 달성하고자 한다. 즉, 본 발명에서는 플라스마 디스플레이 패널의 전면판에 사용되고 화면측으로부터 전극이 인식되기 어려운 패널을 저가격으로 형성하는 것을 가능하게 하고자 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규의 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하 본 발명에 따른 플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 PDP 전극 재료는 플라스마 디스플레이 패널의 전면판에 설치되는 전극을 형성하는 것이며 흑색 절연 조성물을 비감광성으로 함에 따라 안료의 선택을 자유롭게 할 수 있는 것을 특징으로 하고, 그 자체는 도전성이 없는 비감광성의 흑색 절연 조성물과 감광성 전극 조성물을 적층하고 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 소성 등의 열처리로 일체 전극화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 흑색 유전체층의 흑색 절연 조성물과 전극층의 전극조성물을 페이스트 상으로 조제하여 스크린 인쇄법 혹은 오프셋 인쇄법을 이용해 패턴을 형성할 수 있으며, 베타 스크린 인쇄 후 포토리소그래피법을 이용해 패턴을 형성할 수도 있다.

또한, 전면유리기판 상에 미리 흑색 유전체층과 전극층을 형성한 후, 전사법을 이용해 필름상 2층 구조물을 유리 기판에 패턴을 형성할 수도 있으며, 전면유리기판 상에 미리 흑색 유전체층과 전극층을 형성하여 유리 기판에 전사 후 포토리소그래피법을 이용해 패턴을 형성할 수도 있다.

본 발명에서는 흑색 전극층 대신에 고가의 도전물을 포함하지 않는 흑색 절 연체층을 비감광성 재료로 구성하지만 감과성인 상부 전극층과의 동시 현상에 의해 포토리소그래피법에의한 전극패턴화를 가능하게할 뿐만 아니라, 동시에 소성함으로써 일체화 전극으로서의 기능과 배면으로부터 전극 저시인성, 저비용화를 가능하게 하였다. 즉, 본 발명에서는 흑색 안료의 제한이 없어져, 보다 저가의 재료 설계가 가능하게 되었다.

본 발명에서는 흑색층에 감광성을 가지지 않더라도 현상액에 가용인 유기 바인더 성분과 적당한 가소제를 조합함으로써 상부에 감광성 전극층을 형성하거나, 혹은 상부 전극층에도 감광성을 부여 하지 않게 형성한 후 최상부에 감광성 포토레지스트층을 형성함에 따라 포토리소그래피법을 이용한 패터닝이 가능하도록 하였다.

이리하여 종래에는 조성물의 점도 상승을 유발하는 것으로 보고된 바 있는 동-철계, 동크롬계 등의 흑색 복합 산화물 안료를 적용하더라도 점도 변화 등의 조성물의 안정성을 손상시키지 않게 되었고, 보다 저가에 의한 재료의 활용이 가능해졌다.

또한 본 발명에서는 절연층을 개입시켜 투명 전극과 상판 전극의 도전성 발현 메카니즘이 소성시의 상호 확산에 의한 것임을 발견하여, PDP의 전면판의 제조 조건인 560℃부근에서 소성을 하면, 넓은 범위에서의 흑색 안료가 도전입자의 존재 없이도 사용 할 수 있다는 것을 발견하였다.

따라서 본 발명의 비감광성 흑색 절연 조성물을 이용해 PDP 전면판의 버스 전극을 형성하는 방법은 배면으로부터의 전극의 시인성을 억제하면서 고가의 도전 분말을 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

본 발명의 비감광성 흑색 절연 조성물에는 도전성이 없는 천이 금속의 산화물의 미립자 또는 천이 금속의 붕화물, 질화물, 탄화물 등의 화합물로서 도체로서의 고유 저항이 매우 높은 미립자를 이용하였다. 흑색 절연 조성물의 직경은 0.1~5㎛인 미립자를 이용하는 것이 바람직하다. 미립자의 직경이 0.1㎛ 미만일 경우에는 미립자의 반응성이 너무 커져 블리스터링과 같은 문제가 발생하며, 5㎛를 초과할 경우에는 흑색층의 치밀성이 나빠져, 전극의 저시인성을 저하시키는 문제점이 있다.

유기 바인더로서는 소정의 현상액에 가용인 것이 사용 될 수 있다. 알칼리 수용액(예를 들면 0.4% Na₂CO₃ 수용액)을 현상액으로서 이용하는 경우의 예로서는 카르복실기를 가지는 수지, 구체적으로는 그 자체가 에틸렌성 불포화 이중 결합을 가지는 카르복실기 함유 수지와 에틸렌성 불포화 이중 결합을 가지지 않는 카르복실기 함유 수지 모두가 사용 가능하다. 중량 평균 분자량은 1,000~300,000 정도의 것으로, 5,000~100,000의 범위가 바람직하며, 산가는 20~250mgKOH/g인 것이 바람직하다.

상기 종류의 유기 바인더로서는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산 등의 카르복실기함유 모노머와 아크릴산 에스테르(아크릴산메틸, 메타크릴산 에틸 등), 스틸렌, 아크릴 아미드, 아크릴로니트릴 등의 에틸렌성 불포화 이중 결합을 가지는 모노머와 공중합 한 것이나 셀룰로스 및 수용성 셀룰로스 유도체 등을 들 수 있다. 상기 유기 바인더는 단독 혹은 혼합해서 사용할 수 있다.

가소제는 소정의 현상액에 가용인 유기 바인더의 용해성을 조정할 목적으로 사용된다. 대표적인 것으로 프탈산에스테르, 아디핀산에스테르, 인산에스테르, 트리멜리트산에스테르, 구연산에스테르, 에폭시, 폴리에스테르 등이 있다.

또한 감광성 모노머에 이용되고 있는 아크릴 화합물의 저분자량체(모노머, 올리고머, 트리머 등)도 가소제로서 사용 할 수 있다.

상기 성분 이외에 적당한 점도로 조정 하기 위한 용제, 분산제, 점도 안정화제, 소포제, 커플링제 등도 첨가 할 수 있다.

유리 프리트는 연화점이 300~600℃의 것으로 산화납, 산화 비스무스, 산화 아연 등을 주성분으로 하는 것을 사용 할 수 있지만 유리 전이점이 200~500℃의 것이 바람직하다. 입경은 사용 막두께를 고려해 최대 입경이 5㎛을 넘지 않는 것이 바람직하다.

상기의 성분을 이용해 얻은 비감광성 흑색 절연 조성물은 평가를 위하여 평균 입경 1.5㎛의 구상 은가루 65중량%와 연화점이 400℃로 평균 입경 1.5㎛의 유리 프리트 3중량%와 기타 메칠메타아크릴레이트 공중합체를 유기 바인더 성분, 감광성 모노머와 광중합 개시제, 중합조제를 함유 하는 감광성 은전극 조성물과 조합해 평가하였다.

실시예

이하에서는 본 발명에 따른 비감광성 흑색 절연 조성물을 실시예와 비교예를 대비하여 나타내었지만, 본 발명은 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1.

메타크릴산메칠메타아크릴레이트 공중합체를 40중량% 포함한 텍사놀 용액 31.1중량%에 가소제로서 TMPTA 6.09중량%, 점도 안정화제 0.84중량%, 산화 코발트 16.6중량%, 유리 플리트 39.4중량%로 혼합, 교반 후, 세라믹 3-롤밀로 혼련분산한 조성물을 얻었다. 이것에 용제를 추가로 첨가하여 점도를 조절하였다.

실시예 2.

메타크릴산메칠메타아크릴레이트 공중합체를 40중량% 포함한 텍사놀 용액 24.6중량%에 산화 티탄 분말 7.56중량%, 가소제로서 TMPTA 7.29중량%, 점도 안정화제 1.0중량%, 산화 코발트 10.4중량%, 유리 플리트 42중량%로 혼합, 교반 후, 세라믹 3 롤밀로 혼련분산한 조성물을 얻었다. 이것에 용제를 추가로 첨가하여 점도를 조절하였다.

실시예 3.

메타크릴산메칠메타아크릴레이트 공중합체를 40 중량% 포함한 텍사놀 용액 24.6중량%에 산화 티탄 분말 7.56중량%, 가소제로서 TMPTA를 7.29중량%, 점도 안정화제 1.0중량%, 산화동-크롬계 흑색 안료 10.4중량%, 유리 플리트 42중량%로 혼합, 교반 후, 세라믹 3 롤밀로 혼련분산한 조성물을 얻었다. 이것에 용제를 나머지 액 으로 더하여 점도를 조절하였다.

비교예 1.

메타크릴산메칠메타아크릴레이트 공중합체를 40 중량% 포함한 텍사놀 용액 24.6중량%에 산화 티탄 분말 7.56중량%, 가소제로서 TMPTA 7.29중량%, 점도 안정화제 1.0중량%, 산화 코발트 10.4중량%, 유리 플리트 42중량%, ITX와 EDAB를 각각 2.4중량%로 혼합, 교반 후, 세라믹 3 롤밀로 혼련분산한 조성물을 얻었다. 이것에 용제를 추가로 첨가하여 점도를 조절하였다.

평가는 투명 전극(ITO)이 형성된 10cm×10cm 크기의 고융점유리판에 상기 실시예 1~3의 조성물을 스크린 인쇄법을 이용해 도포하고, 90℃로 10분간 유지되도록 조정된 IR벨트 건조로에서 건조하였다. 이 위에 감광성 은전극 재료를 동일한 방법으로 스크린 인쇄법을 이용해 도포, 건조를 했다. 이 2층의 도포 건조물에 120㎛의 라인 스페이스로 디자인된 포토마스크를 이용해 고압 수은 UV램프를 이용한 노광기로 400mJ/cm²의 노광량으로 노광을 하였다. 노광 후 0.4 중량 % Na₂CO₃ 30℃의 수용액을 이용해 포토리소그래피법으로 패턴 형성을 하였다. 그 결과 실시예의 흑색 절연 조성물이 감광성을 가지지 않음에도 불구하고 우수한 직진성을 가진 라인이 형성되는 것을 확인했다.

또한 이 패턴이 형성된 시편을 560℃로 20분간 유지되도록 조정된 벨트 소성 로에서 소성을 하고 소성 후에 상부의 은전극과 최하층의 투명 전극층이 흑색 절연층으로 분리되어 있음에도 불구하고 통전이 되는 것을 확인하였다. 또 유리 기판 배면으로부터의 흑색도를 미놀타의 색도계로 측정한 결과 L*값으로 13을 얻을 수 있었다. 이것에 의해 충분한 흑색도를 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

감광성 조성물로 인한 점도 상승은 실시예 2와 비교예 1에서 비교하였다. 비교예에서는 현저한 점도 상승이 발생하여, 2일 후에는 고체화 하지만 실시예에서는 실온 방치 1개월 다음에도 현저한 점도 상승이 발생하지 않았다.

실시예 3의 조성물도 감광성 조성물에서는 점도 상승이 보고된 바 있는 동크롬계의 흑색 안료를 사용했음에도 불구하고, 실온 방치 1개월 후의 현저한 점도 변화는 발생되지 않았다.

상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 플라스마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 의하면, 비감광성 흑색 절연 조성물을 사용해 형성된 플라스마 디스플레이 패널의 전면판은 고가의 금속 입자를 도전성 물질로 사용하지 않아도 상부 전극과 투명 전극간의 통전이 확보되고, 충분한 저시인성을 얻을 수 있는 특징이 있다. 뿐만 아니라 비감광성이기 때문에 넓은 범위의 흑색 안료의 적용이 가능해져, 재료 비용 삭감에 의해 보다 저가격의 플라스마 디스플레이 패널을 제조할 수 있는 장점이 있다.

비록 본 발명에 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (9)

1. 전면유리기판 및 배면유리기판을 포함하는 플라스마 디스플레이 패널에 있어서,

   전면유리기판 상에 비감광성의 흑색 유전체층과, 비감광성 혹은 감광성의 전극층을 형성하여 열처리에 의해 유리기판 상에 접하고 있는 면이 흑색인 전극 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 흑색 유전체층을 단일층으로 소성한 경우 흑색 유전체층의 두께가 0.5 ~ 5㎛인 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널.
4. 제 1항에 있어서, 상기 흑색 유전체층은 흑색 안료로서 도전성이 없는 천이 금속의 산화물, 붕화물, 탄화물 및 질화물 중에서 선택되는 하나 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널.
5. 전면유리기판 및 배면유리기판을 포함하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,

   전면유리기판 상에 비감광성의 흑색 유전체층과, 비감광성 혹은 감광성의 전극층을 2층구조로 형성하여 열처리에 의해 유리기판 상에 접하고 있는 면이 흑색인 전극 구조를 가지며,

   상기 흑색 유전체층의 흑색 절연 조성물과 상기 전극층의 전극 조성물을 페이스트상으로 조제하여 스크린 인쇄법 혹은 오프셋 인쇄법을 이용해 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서, 전면유리기판 상에 비감광성 흑색 절연 조성물과 감광성을 부여한 전극 조성물을 페이스트상으로 조제해 스크린 인쇄법과 포토리소그래피법을 이용하여 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조 방법.
7. 제 5항에 있어서, 박리가능한 필름 상에 미리 흑색 유전체층과, 전극패턴층을 형성한 후, 전사법을 이용해 필름상 2층 구조물을 유리 기판에 패턴 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조 방법.
8. 제 5항에 있어서, 박리가능한 필름 상에 미리 흑색 유전체층과, 전극층을 형성한 후, 포토레지스트 조성물을 한층 더 형성해, 이 필름상 3층 구조물을 유리 기판에 전사 후 포토리소그래피법을 이용해 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조 방법.
9. 제 5항에 있어서, 박리가능한 필름 상에 미리 흑색 유전체층과, 전극층을 형성하여, 유리 기판에 전사 후 포토리소그래피법을 이용해 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조 방법.