KR100719205B1

KR100719205B1 - 격벽 형성용 페이스트

Info

Publication number: KR100719205B1
Application number: KR1020030012245A
Authority: KR
Inventors: 기요유끼 오쿠나가; 가쯔오 하다노
Original assignee: 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2007-05-16
Also published as: CN100409393C; KR20030071549A; JP2003257322A; TW200304904A; CN1441450A

Abstract

격벽 형성용 페이스트는, 유리 분말, 무기 필러 분말, 유기 수지 및 용제를 포함하며, 플라즈마 디스플레이의 격벽 형성에 사용된다. 이 격벽 형성용 페이스트는, 상기 유기 수지를 1∼6질량% 함유하고, 상기 유기 수지는 셀룰로오스계 수지와 부티랄계 수지로 이루어지며, 셀룰로오스계 수지와 부티랄계 수지의 비율은 질량비로 90:10∼50:50이다.

Description

격벽 형성용 페이스트{PASTE FOR FORMING BARRIER RIB }

도 1 은 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

2 : 전면 유리 기판 4 : 배면 유리 기판

6 : 격벽 8 : 투명 전극

10 : 유전체층 12 : 보호층

14 : 데이터 전극 16 : 형광체

본 발명은, 플라즈마 디스플레이의 격벽 형성에 사용되는 격벽 형성용 페이스트에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이는, 자기 발광형의 편평한 디스플레이로서, 경량·박형·높은 시야각 등의 우수한 특성을 가지고 있으며, 대화면화가 용이하여 가장 장래성이 있는 표시 장치로서 주목받고 있다.

이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은, 일반적으로 대향 배치된 전면 유리 기판 및 배면 유리 기판과, 이들 기판 사이의 공간에 형성되어 다수의 가스 방전부 로 구획하기 위한 격벽(배리어 리브)을 구비한 구조이다.

상기 격벽을 형성하는 대표적인 방법으로서, 샌드 블라스트법이 주지되어 있다. 샌드 블라스트법은, 격벽 형성용 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고, 건조시켜 격벽 재료층을 소정의 두께가 되도록 배면 유리 기판상에 직접 혹은 유전체층상에 전체면에 걸쳐 형성한다. 또한, 그 위에 드라이 필름 레지스트(DFR)를 도포하여 노광하고 현상한 후에, 레지스트 막이 형성되어 있지 않은 부분을 샌드 블라스트에 의해 제거하고, 소정의 부분에 격벽을 형성하는 방법이다.

격벽 형성용 페이스트에는, (a)샌드 블라스트성이 양호할 것, (b)건조막 강도가 높아, 샌드 블라스트에 의한 격벽 파괴가 쉽게 일어나지 않을 것, (c)기판 및 드라이 필름 레지스트와의 밀착성이 높을 것, 등의 특성이 요구된다.

종래, 이러한 요구를 만족시키기 위해, 격벽 형성용 페이스트 속에 셀룰로오스계 수지가 첨가되었다. 셀룰로오스계 수지는, 기판 및 드라이 필름 레지스트와의 밀착성, 및 건조막 강도를 높이는 효과가 있으나, 동시에 샌드 블라스트 처리시에 많은 시간이 걸려, 플라즈마 디스플레이 패널의 생산 효율이 저하되었다. 생산 효율의 향상을 위해, 셀룰로오스계 수지의 첨가량을 감소시키면, 건조막 강도가 저하되어 샌드 블라스트중에 격벽이 파괴되거나, 드라이 필름 레지스트 및 기판과 격벽의 밀착이 약해져, 격벽이 떨어져나가는 등의 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 상기한 바와 같이, 샌드 블라스트성이 양호하고, 건조막 강도가 높고, 샌드 블라스트에 의한 격벽 파괴가 쉽게 일어나지 않으며, 기판 및 드라이 필름 레지스트와의 밀착성이 높아야 한다는 등의 요구 특성을 만족함으로서, 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 재료로서 적합한 격벽 형성용 페이스트를 제공하는데 있다.

본 발명의 격벽 형성용 페이스트는, 유리 분말, 무기 필러 분말, 유기 수지 및 용제를 포함하며, 플라즈마 디스플레이의 격벽 형성에 사용되는 격벽 형성용 페이스트로서, 유기 수지를 1∼6질량% 함유하고, 상기 유기 수지가 셀룰로오스계 수지와 부티랄계 수지로 이루어지며, 또한, 상기 셀룰로오스계 수지와 상기 부티랄계 수지의 비율이, 질량비로 90:10∼50:50인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 격벽 형성용 페이스트에서는, 상기 셀룰로오스계 수지가 에틸셀룰로오스인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 격벽 형성용 페이스트에서는, 상기 격벽 형성용 페이스트는, 질량 백분율로, 유리 분말 50∼80%, 무기 필러 분말 3∼30%, 유기 수지 1∼6%, 및 용제 5∼30%의 비율로 포함하는 것이 바람직하다.

이후, 본 발명의 실시예에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다.

도 1을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널에서는, 일반적으로, 전면 유리 기판(2)과 배면 유리 기판(4)이 대향되도록 설치되어 있다. 이들 유리 기판(2, 4) 사이의 공간에는, 다수의 가스 방전부로 구획하기 위해, 격벽(배리어 리브; 6)이 형성되어 있다. 전면 유리 기판(2)상에는, 한 쌍의 투명 전극(8)이 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 투명 전극(8)사이에서 전압이 인가되어, 플라즈마 방전이 발생 한다.

투명 전극(8) 상에는, 전면 유리 기판(2)의 전체면을 덮도록 유전체층(10)이 형성되어 있다. 유전체층(10) 상에는, 플라즈마를 안정적으로 형성하기 위한 MgO로 이루어진 보호층(12)이 형성되어 있다.

격벽(6)간의 배면 유리 기판(4) 상에는, 데이터 전극(14)이 형성되어 있다. 격벽(6) 사이의, 격벽(6)의 측벽 및 배면 유리 기판(4) 상에는 데이터 전극(14)을 덮도록 형광체(16)가 도포되어 있다.

투명 전극(8) 사이에 전압이 인가되면, 이에 따라 격벽(6)에 의해 구획된 가스 방전부내에 플라즈마 방전이 발생되며, 플라즈마 방전에 의해 발생한 자외선이 형광체(16)에 조사되어, 형광체(16)가 발광한다.

상기 플라즈마 디스플레이 패널에서, 격벽(6)은, 통상 배면 유리 기판(4)상에 형성된다. 그리고, 격벽(6)을 형성한 배면 유리 기판(4)과 전면 유리 기판(2)이 대향되도록 조합됨으로써 패널이 구성된다.

또한, 도 1에 도시한 패널 구조에서는, 배면 유리 기판(4) 상에 직접 격벽(6)이 형성되어 있는데, 배면 유리 기판(4)상에 데이터 전극(14)을 덮는 전극 보호용 유전체층을 형성한 다음, 이 유전체층 상에 격벽을 형성하는 패널 구조이어도 무방하다.

상기 격벽을 형성하는 대표적인 방법으로서, 샌드 블라스트법이 주지되어 있다. 샌드 블라스트법은, 격벽 형성용 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고, 건조시켜 격벽 재료층을 소정의 두께가 되도록 배면 유리 기판상에, 직접 또는 유 전체층 상에 전체면에 걸쳐 형성한다. 또한 그 위에 드라이 필름 레지스트(DFR)를 도포하여 노광하고 현상한 후에, 레지스트 막이 형성되어 있지 않은 부분을 샌드 블라스트에 의해 제거하고, 소정의 부분에 격벽을 형성하는 방법이다.

본 발명의 격벽 형성용 페이스트는, 샌드 블라스트법에 이용되는 것으로, 유리 분말, 필러 분말, 유기 수지, 용제를 주성분으로 하는 것이다.

이하에서는, 각 성분에 대해 설명한다.

본 발명에서 사용하는 유리 분말은, 열팽창 계수가 60∼90×10^-7/℃(30∼300℃)이며, 480∼630℃의 연화점을 갖는 유리라면 제한은 없으나, 특히 PbO-B₂O₃-SiO ₂계나 BaO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계나 ZnO-Bi₂O₃-B ₂O₃-SiO₂계의 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

PbO-B₂O₃-SiO₂계 유리로는, 질량 백분율로 PbO 35∼75%, B₂O ₃0∼50%, SiO₂8∼30%, Al₂O₃0∼10%, ZnO 0∼10%, CaO+MgO+SrO+BaO 0∼10%, SnO₂+TiO ₂+ZrO₂0∼6%의 조성을 갖는 유리를 사용할 수 있다.

BaO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계 유리로는, 질량 백분율로 BaO 20∼50%, ZnO 25∼50%, B₂O₃10∼35%, SiO₂0∼10%의 조성을 갖는 유리나, BaO 3∼25%, ZnO 30∼60%, B₂O₃15∼35%, SiO₂3∼20%, Li₂O+Na₂O+K₂O 1∼12%의 조성을 갖는 유리를 사용할 수 있다.

ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂계 유리로는, 질량 백분율로 ZnO 25∼45%, Bi₂O₃ 15∼40%, B₂O₃10∼30%, SiO₂0.5∼10%, CaO+MgO+SrO+BaO 0∼24%의 조성을 갖는 유리를 사용할 수 있다.

유리 분말의 함유량은 50∼80질량%인 것이 바람직하다. 유리 분말이 50%이상이면 치밀한 소성층을 얻을 수 있다. 또한, 80%이하이면 페이스트화가 가능하며, 소성시의 변형이 적어 바람직하다.

또한, 상기 유리 분말의 입도 분포는, 50% 평균 입자 직경(D50)을 1∼7㎛로 하고, 최대 입자 직경(Dmax)을 5∼30㎛로 하는 것이 바람직하다. 즉, D50이 1㎛이상이고 Dmax가 5㎛이상이면, 격벽의 형상 유지성이 양호해지며, D50이 7㎛이하이고 Dmax가 30㎛이하이면 소결성이 높아져 치밀한 격벽을 얻기가 쉬워진다.

본 발명에서 사용하는 무기 필러 분말은, 석영 유리, α-석영, 알루미나, 티타니아(루틸, 아나타아제형), 지르코니아, 무기 안료, 지르콘 등으로부터 선택되는 1종류 이상으로 이루어진다. 특히, α-석영 등의 실리카계 재료를 사용하면 격벽의 저유전율화를 도모할 수 있으므로, 소비 전력을 절감할 수 있게 된다. 또한, 격벽의 기계적 강도를 향상시키기 위해, 필러의 일부 또는 전부를 구형상 필러로 해도 좋다.

무기 필러 분말의 함유량은 3∼30질량%인 것이 바람직하다. 필러 분말이 3%이상이면 소성후 격벽의 충분한 강도와 형상을 유지할 수 있다. 또한, 30%이하이면 유리의 소결이 가능하며 소성후 충분한 강도를 가지므로 바람직하다.

또한, 무기 필러 분말의 입도 분포는, 평균 입자 직경 D50을 0.5∼8㎛로 하 고 최대 입자 직경 Dmax을 5∼30㎛로 하는 것이 바람직하다. 즉, D50이 0.5㎛이상이고 Dmax가 5㎛이상이면 페이스트의 점성 및 소결시의 강도가 양호해지고, D50이 8㎛이하 및 Dmax가 30㎛이하이면 소성 전후의 표면 조도가 매끄러워져, 전면판과 맞추었을 때 전면판의 파손이 일어나지 않게 되므로 바람직하다.

유기 수지의 함유량은 1∼6질량%의 범위로 하는 것이 중요하다. 또한, 1.2∼4.8질량%로 하면 더욱 바람직하다. 유기 수지가 1%보다 낮으면 건조후의 막 형상을 유지하는 것이 곤란해지고, 6%보다 많으면 건조막의 강도가 지나치게 강해져 샌드 블라스트성이 저하되고, 생산 효율이 저하되는 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.

또한, 사용하는 유지 수지는, 셀룰로오스계 수지와 부티랄계 수지를 함유하며, 또한 그 비율을 질량비로 90:10∼50:50의 범위로 하는 것이 중요한데, 80:20∼50:50으로 하면 더욱 바람직하다. 셀룰로오스계 수지가 많아지면 샌드 블라스트성이 저하되고 생산 효율이 저하되는 경향이 있으며, 부티랄계 수지가 많아지면 격벽의 건조막 강도가 저하되거나 드라이 필름 레지스트와의 밀착성이 저하되는 경향이 있는데, 양자가 이 범위내에 있으면 적당한 정도의 블라스트성이 얻어질 수 있으므로 바람직하다.

또한, 셀룰로오스계 수지는, 건조막 강도, 및 기판 및 드라이 필름 레지스트와의 밀착성을 향상시키는 효과가 있다. 셀룰로오스계 수지로는, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 사용할 수 있으며, 특히, 에틸셀룰로오스는 격벽 재료층 형성시의 인쇄나 코터에 적합한 페이 스트 특성이 되므로 바람직하다.

또한, 부티랄계 수지는 기판과 드라이 필름 레지스트와의 밀착성 확보에 중요한 역할을 한다. 그 효과는, 셀룰로오스계 수지와 공존시킴으로써 유효하게 발휘된다. 적당한 정도의 건조막 강도와 유연성을 얻기 위해서는, 부티랄계 수지로서, 중합도가 200∼1,000이고, 질량 평균 분자량(Mw)이 30,000∼200,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판과 드라이 필름과의 밀착성을 향상시키기 위해서는, 부티랄화도가 70∼80mol%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 용제는, 재료를 페이스트화하기 위한 재료이며, 그 함유량은 5∼30질량% 정도가 일반적이다. 용제로서는, 테르피네올, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올모노이소부티레이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 얻어지는 페이스트의 점도는, 페이스트의 보관성이나 인쇄성의 면을 고려할 때, 23℃, 전단 속도 5.7/초의 조건에서 측정하였을 때의 값으로 100∼1200포이즈의 범위가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.

이상의 재료로 구성되는 본 발명의 페이스트를 이용하여, 플라즈마 디스플레이의 격벽을 형성하려면, 우선, 페이스트를 스크린 인쇄법이나 일괄 코팅법 등을 이용하여 배면 기판상에 직접, 혹은 어드레스 전극 보호용 유전체층을 통해 도포하고, 소정 막 두께의 도포층을 형성한 후, 건조시킨다. 이어서, 레지스트막을 형성하고, 노광 및 현상한다. 그런 다음, 샌드 블라스트법으로 불필요한 부분을 제거한 뒤, 소성한다. 이와 같이 하여 소정 형상의 격벽을 얻을 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 대해 예를 들면서 보다 상세하게 설명한다.

표 1 및 표 2는 본 발명의 실시예(샘플 No. 1∼6) 및 비교예(샘플 No. 7∼9)를 나타내고 있다.

표 1

표 2

우선, 질량%로 PbO 63%, SiO₂ 27%, B₂O₃ 10%의 조성이 되도록 각종 산화물 원료를 조합하고, 균일하게 혼합한 다음, 백금 도가니에 넣고 1250℃에서 2시간 동안 용융하여 균일한 유리체를 얻었다. 이것을 알루미나 볼밀로 분쇄하고 레벨을 나누어, 평균 입자 직경(D50)이 3㎛이고 최대 입자 직경(Dmax)이 20㎛인 유리 분말을 얻었다. 이 유리의 연화점은 550℃이고, 선팽창 계수는 68×10^-7/℃였다. 또한, 상기 유리 분말의 입도 분포의 측정은, 시마츠제작소에서 제작한 SALD-2000J를 이용하여 수행하였다. 또한, 최대 입자 직경(Dmax)은, 적산치가 99.9%일 때의 값으로서 구하였다. 입도 분포값의 산출에 이용하는 굴절율로서, 실수부는 1.9를, 허수부는 0.05i를 사용하였다.

다음으로, 표 1 및 표 2에 나타낸 비율로, 유리 분말, 필러 분말, 유기 수 지, 및 용제를 혼합하여, 3개의 롤밀로 균일하게 혼합 반죽하였다. 또한, 필러 분말로서, α-석영 분말(D50 1.5㎛, Dmax 10㎛) 및 알루미나 분말(D50 3.5㎛, Dmax 15㎛)을 이용하였다. 셀룰로오스계 수지로는 에틸셀룰로오스를 이용하였다. 또한, 부티랄계 수지로는 중합도가 약 300, 액체 크로마토그래피로 측정되는 질량 평균 분자량이 약 80,000만, 부티랄화도가 75mol%인 것을 사용하였다. 용제로는 테르피네올을 사용하였다.

얻어진 격벽 형성용 페이스트를 이용하여 격벽을 형성하였다. 우선, 각 페이스트 샘플을, 어플리케이터에서 페이스트 두께가 400㎛가 되도록 유리판에 도포하였다. 이어서 50℃의 건조기에서 페이스트의 레벨링을 수행하여, IR 열풍로에서 건조시킴으로써, 막 두께가 약 180㎛인 격벽 재료층을 갖는 기판을 3장 제작하였다. 2장의 기판은, 그대로 샌드 블라스트성 및 밀착성 평가용으로 이용하였다. 그리고, 나머지 1장의 기판은, 도쿄 오카 고교(TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD.)에서 제조한 드라이 필름 레지스트(상품명: 오딜 BF704)를 라미네이트하여, 네가티브 차광 필름(감광 라인 60㎛폭, L/S 1/2)으로 노광하였다. 그런 다음, 0.5% 탄산 소다 용액으로 현상하고, 드라이 필름 레지스트의 불필요 부분을 제거하였다. 건조후, 샌드 블라스트법에 의해, 레지스트로 덮여 있지 않은 부분을 제거하여 격벽 형상으로 성형한 후에 1% 가성 소다 용액에 침지시켜 드라이 필름 레지스트를 박리하여 제거한 후에 샤워로 물세척을 실시하고, 기판을 건조시켰다. 마지막으로, 550℃에서 10분 동안 소성하여 격벽을 만들었다.

각 샘플에 대해 샌드 블라스트성, 격벽 상태, 드라이 필름 및 기판과의 밀착 성에 대해 평가하고, 그 결과를 각 표에 나타내었다.

표로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예인 샘플 No. 1∼6은, 샌드 블라스트성을 나타내는 연삭 깊이가 85∼115㎛로 적절하였다. 또한, 얻어진 격벽은, 블라스트에 의한 결함 등이 인정되지 않았으며, 양호한 격벽 상태를 갖고 있었다. 드라이 필름과의 밀착성은 200g/㎠ 이상으로 높고, 또한 드라이 필름 레지스트를 박리하고, 기판을 건조 및 소성시킨 후의 격벽은 기판상에 충분히 밀착되어 있어 기판과의 밀착성도 양호하였다.

한편, 비교예인 샘플 No. 7 및 No. 8은, 샌드 블라스트성, 격벽 상태 및 드라이 필름과의 밀착성에 대해 문제는 없었으나, 모든 샘플이 드라이 필름 레지스트를 박리하고, 기판을 건조 및 소성시킨 후의 격벽은 기판으로부터의 결락이 인정되었고, 기판과의 밀착성에 문제가 있었다.

또한, 비교예 No. 9는, 샌드 블라스트성을 나타내는 절삭 깊이도 160㎛로 크고, 얻어진 격벽에도 블라스트 후에 결함이 확인되었다. 또한, 드라이 필름 레지스트와의 밀착성도 100g/㎠로 낮고, 드라이 필름 레지스트를 박리한 후에 격벽이 기판으로부터 결락되어 있는 부분이 많아, 기판과의 밀착성에 문제가 있었다.

또한, 각 평가는 다음과 같이 하여 실시하였다.

샌드 블라스트성은, 후지 제작소에서 제작한 샌드 블라스트기(뉴머 블라스터; PNEUMA BLASTER)를 이용하여, 탄산 칼슘 분말(S4＃600)로 90초간 샌드 블라스트를 행하고 연삭 깊이를 측정하였다. 이 값이 85∼120㎛정도이면, 샌드 블라스트성이 양호하다고 할 수 있다.

격벽 상태는, 소성 후의 격벽 표면을 실체 현미경(20배)으로 관찰한 것으로, 결함이나 오버 샌드(과도한 샌드 블라스트에 의해, 리브 중앙부가 지나치게 깍여져나가 단면 형상이 장구 형상으로 되는 상태)의 유무를 관찰하였다. 이러한 것들이 인정되지 않으면 ○으로 표시하고, 인정되는 것은 ×로 표시하였다.

드라이 필름과의 밀착성은, 폭 10㎜, 길이 50㎜인 드라이 필름을 밀착시키고, 180°의 방향으로 인장시켰을 때의 박리 강도를, 박리 속도 0.5㎜/min으로 만능 시험기에 의해 측정하였다. 이 값이 200g/㎠ 이상이면, 드라이 필름 레지스트와의 밀착성이 높다고 할 수 있다.

또한, 기판과의 밀착성에 대해서는, 드라이 필름 레지스트를 박리하고, 건조 및 소성 후의 기판을 육안으로 관찰하였을 때, 격벽의 탈락 유무를 확인하고, 탈락이 인정되지 않으면 ○으로 표시하고, 탈락이 인정된 것은 ×로 표시하였다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 격벽 형성용 페이스트는, 샌드 블라스트성이 양호하고, 건조 막 강도가 높고, 샌드 블라스트에 의한 격벽 파괴가 쉽게 일어나지 않으며, 기판 및 드라이 필름 레지스트(DFR)와의 밀착성이 높다는 이점을 가지고 있다. 이 때문에, 플라즈마 디스플레이의 격벽 형성용 페이스트로서 적합하다.

Claims

PbO-B₂O₃-SiO₂계 유리, BaO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계 유리 및 ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂계 유리로부터 선택되는 유리 분말;

석영 유리, α-석영, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 무기 안료, 및 지르콘으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 무기 필러 분말;

유기 수지 및

테르피네올, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 또는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올모노이소부티레이트가 단독으로 또는 혼합하여 사용되는 용제를 포함하며,

플라즈마 디스플레이의 격벽 형성에 사용되는 격벽 형성용 페이스트로서,

상기 유기 수지를 1 내지 6질량% 함유하고, 상기 유기 수지가 셀룰로오스계 수지와 부티랄계 수지로 이루어지며, 셀룰로오스계 수지와 부티랄계 수지의 비율이, 질량비로 90:10 내지 50:50임을 특징으로 하는 격벽 형성용 페이스트.
제 1항에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지가 에틸셀룰로오스임을 특징으로 하는 격벽 형성용 페이스트.
제 1항에 있어서, 상기 격벽 형성용 페이스트는 질량 백분율로, 유리 분말 50 내지 80%, 무기 필러 분말 3 내지 30%, 유기 수지 1 내지 6%, 및 용제 5 내지 30%의 비율로 포함함을 특징으로 하는 격벽 형성용 페이스트.