KR100772653B1 - 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물및 이를 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이패널 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물및 이를 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물 및 이를 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 SiO2 10 내지 30중량%, B2O3 10 내지 30중량%, Al2O3 10 내지 30중량%, ZnO 3 내지 10중량%, 알칼리 금속의 산화물 5 내지 15중량% 및 알칼리 토류 금속의 산화물 5 내지 20중량%를 포함한다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 무연 격벽 유리 조성물을 이용하여 환경 및 인체에 무해하며, 고정밀도의 격벽 패턴을 형성할 수 있다.
감광성 무연 격벽 유리 조성물, 고정밀도, 패턴, 격벽, 플라즈마 디스플레이 패널

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물 및 이를 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널{PHOTOSENSITIVITY LEAD FREE GLASS COMPOSITION FOR BARRIER RIB OF PLASMA DISPLAY PANEL AND PLASMA DISPLAY PANEL COMPRISING BARRIER RIB COMPRISING SAME}
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 모식적으로 나타낸 부분 분해 사시도이다.
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[기술분야]
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물 및 이를 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경 및 인체에 무해하며, 고정밀도의 격벽 패턴을 형성할 수 있는 플라 즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물 및 이를 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
[종래기술]
플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel)은 플라즈마 현상을 이용한 표시 장치로서, 비진공 상태의 기체 분위기에서 공간적으로 분리된 두 접전간에 어느 이상의 전위차가 인가되면 방전이 발생되는데, 이를 기체 방전 현상으로 지칭한다.
플라즈마 표시 소자는 이러한 기체 방전 현상을 화상 표시에 응용한 평판 표시 소자이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 반사형 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널로서, 하판 구조의 경우 격벽 위에 형광체층이 형성되어 있다.
격벽은 플라즈마 디스플레이 패널내에서 방전 공간을 확보하고, 각 방전셀 간의 크로스토크(crosstalk)를 방지하며, 상판과 하판의 봉착시 외압으로부터 방전 공간을 유지하는 등의 작용을 하는 것으로, 상판과 하판 사이의 방전 공간 확보를 위해 통상 100㎛ 이상의 높이를 요하는데, 이런 두께를 얻기 위해서는 통상적으로 스크린 인쇄법(screen printing method), 샌드블라스트법(sand blast method), 블레이드법(blade method), 리프트오프법(lift-off method), 습식 화학 에칭법(WCE:Wet Chemical Etching, 이하 '에칭법'이라 함) 등의 다양한 격벽 제조 방법이 이용되어 왔다.
상기 격벽 형성에 사용되는 격벽 재료로는 산화납이 중량대비 50%이상 사용 된 유리 분말과 유기물을 혼합한 페이스트가 사용되고 있다. 그러나 상기 산화납은 인체 및 환경에 유해한 물질로 알려져 있으며, 이 때문에 유리 분말 생산 및 사용에 있어 추가 환경 설비가 필요하게 되어 공정 효율이 떨어지며, 제조 원가가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 산화납의 함량이 많아지게 되면, 격벽의 소성공정시 점성유동이 심해져서 소성 후에 기포가 많아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 환경 및 인체에 무해하며, 고정밀도의 격벽 패턴을 형성할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 제1실시예에 따르면, SiO2 10 내지 30중량%, B2O3 10 내지 30중량%, Al2O3 10 내지 30중량%, ZnO 3 내지 10중량%, 알칼리 금속의 산화물 5 내지 15중량%, 및 알칼리 토류 금속의 산화물 5 내지 20중량%를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 제공한다.
본 발명의 예시적인 제2실시예에 따르면, 상기 제1실시예에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 감광성 바인더, 가교성 모노머, 광중합 개시제 및 용매와 혼합하여 감광성 격벽 형성용 조성물을 제조하는 단계, 상기 격벽 형성용 조성물을 이용하여 격벽 형성용 그린 시트를 제조하는 단계, 상기 그린 시트를 어드레스 전극 및 유전층이 형성된 기판 상부에 라미네이팅하는 단계, 및 상기 그린시트를 노광, 현상 및 소성하여 격벽 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 격벽 제조방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 제3실시예에 따르면 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판, 상기 제1기판에 설치된 어드레스 전극들과 이를 덮는 제1유전체층, 상기 제2기판에 설치되며, 투명전극 및 버스전극을 포함하는 표시 전극들과 이를 덮는 제2유전체층, 상기 제1기판 및 제2기판의 사이 공간에 배치되고, 다수의 방전 셀을 구획하도록 제1기판에 설치된 격벽, 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀의 바닥면과 격벽 측면에 도포된 형광체층을 포함하며, 상기 격벽은 상기 제1실시예에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
종래 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽은 산화납이 중량 대비 50%이상 사용된 유리 분말을 포함하는 페이스트를 사용하여 제조되었다. 그러나 상기 산화납은 인체 및 환경에 유해한 물질로, 유리 분말 생산 및 사용에 있어 추가 환경 설비가 필요하게 되어 공정 효율이 떨어지며, 제조 원가가 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 산화납의 함량이 많아지게 되면, 격벽의 소성 공정시 점성 유동이 심해져서 소 성 후에 기포가 많아지는 문제점이 있었다.
이에 따라, 산화납 대신에 환경오염의 우려가 없는 ZnO-B2O3-BaO와 같은 무연 유리 분말로 대체하여 사용하고 있다. 그러나, 이와 같이 무연 유리 분말을 사용할 경우 페이스트내 포함되는 산성 바인더 성분이 가소제 및 소포제와 혼합되어 겔화(gelation) 반응을 일으켜 격벽 패턴의 정밀도를 떨어뜨린다고 하는 문제가 있었다.
이에 대해, 본 발명은 최적의 조합으로 혼합된 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 사용하여 격벽을 형성함으로써, 환경 오염에 대한 우려가 없으며, 노광에 의한 고정밀도의 패턴을 갖는 격벽을 제조할 수 있었다.
즉, 본 발명의 예시적인 제1실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물은,
SiO2 10 내지 30중량%;
B2O3 10 내지 30중량%;
Al2O3 10 내지 30중량%;
알칼리 금속의 산화물 5 내지 15중량%; 및
알칼리 토류 금속의 산화물 5 내지 20중량%
를 포함한다.
상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물에 있어서, SiO2는 감광성 무연 격벽 유 리 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 30 중량%로 포함된다. SiO2의 함량이 10 중량% 미만이면 상기 유리 조성물의 유리전이점 및 연화점이 낮아질 우려가 있고, 상기 유리 조성물로부터 제조되는 유리 분말의 굴절율이 증가될 우려가 있어 바람직하지 않다. 30중량%를 초과하면 유리 조성물의 유리전이점 및 연화점이 높아져 500 내지 600℃ 사이의 소성이 불가능하고, 또한 열팽창 계수가 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 유리에 비해 너무 낮아 소성시 박리가 발생할 가능성이 있어 바람직하지 않다.
상기 B2O3는 저융점화 및 저굴절률화에 유효한 성분으로 감광성 무연 격벽 유리 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. B2O3의 함량이 10 중량% 미만이면 유리 형성제가 부족하여 결정화가 발생할 우려가 있으며, 30 중량%를 초과하면 유리의 화학적 내구성이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.
또한 상기 Al2O3는 유리의 내수성 및 내구성 향상에 상당히 유효한 성분으로, 감광성 무연 격벽 유리 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 Al2O3의 함량이 10 중량% 미만이면 내수성 및 내구성 향상 효과가 감소할 우려가 있고, 30 중량%를 초과하면 유리의 전이점 및 연화점이 상승하여 고정밀도의 패턴을 갖는 격벽 형성이 어렵다.
상기 ZnO는 유리의 결정화를 돕는 성분으로 유리 조성물에서 유리 수식제로 작용하여 내실투성 및 내화학성을 향상시키는 역할을 한다. 이와 같은 ZnO는 감광성 무연 격벽 유리 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 7중량%로 포함될 수 있다. 상기 ZnO의 함량이 3중량% 미만이면 상기 효과가 감소하여 바람직하지 않고, 10중량%를 초과하면 실투가 발생하여 바람직하지 않다.
상기 알칼리 금속의 산화물은 유리 조성물내에서 유리의 저융점화, 열팽창 계수 제어, 유리의 평균 굴절률을 감소시키는 역할을 하는 성분으로, 구체적으로는 Li2O, Na2O 및 K2O로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 금속의 산화물은 감광성 무연 격벽 유리 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 알칼리 금속 산화물의 함량이5 중량% 미만이면 유리의 저융점화가 불충분하고, 15 중량%를 초과하면 열팽창 계수와 결정화 경향이 증가하게 되어 바람직하지 않다.
상기 알칼리 토류 금속의 산화물은 유리 조성물내에서 유리화 범위를 넓히고 유리의 저융점화 및 열팽창 계수를 제어하는 역할을 하는 것으로, 구체적으로는 BaO, MgO, CaO 및 SrO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 군에서 선택된 3종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 토류 금속의 산화물은 감광성 무연 격벽 유리 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 알칼리 토류 금속의 산화물 함량이 5중량% 미만이면 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 유리와의 열팽창 계수가 불일치(mismatch)하는 현상이 발생할 우려가 있고, 20 중량%를 초과하면 유리화 범위를 넘어서 실투화 경향이 발생할 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 또한 선택적으로 기판 유리화의 열팽창 계수를 조절하는 등 유리 분말 형성을 보조하기 위하여 TiO2, P2O5, V2O5, LiF, NaF 및 KF로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것을 첨가제로서 더 포함할 수도 있다.
상기와 같은 조성을 갖는 감광성 무연 격벽 유리 조성물은, 500 내지 600℃ 사이의 소성 온도 영역에서 소성시 충분한 강도를 제공할 수 있는 유리전이점 및 연화점을 가지며, 또한 적절한 굴절률을 가져 노광에 의한 패턴 형성시 노광 빛의 흩어짐 현상을 억제할 수 있다.
상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 1.5 내지 1.65의 굴절율을 가지며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 1.55의 굴절율을 갖는다. 감광성 무연 격벽 유리 조성물의 굴절율이 상기 범위를 벗어날 경우 노광시 빛의 흩어짐 현상이 발생하여 고정세의 격벽 패턴 형성이 어렵다.
바람직하게는 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 480 내지 550℃의 유리전이점을 가지며, 보다 바람직하게는 480 내지 520℃의 유리전이점을 갖는다. 유리전이점이 480℃ 미만일 경우에는 격벽 제조시 소성단계에서 과소성으로 인한 미세구조 불균일 및 두께 균일성의 저하 등이 발생할 수 있으며, 550℃를 초과하는 경우에는 격벽의 소성이 이루어지지 않아 치밀한 격벽을 형성할 수 없게 된다.
또한 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 51 × 10-7 내지 91 × 10-7 /K의 열팽창 계수를 가지며, 보다 바람직하게는 75× 10-7 내지 85× 10-7 /K의 열팽창 계수를 갖는다. 열팽창 계수가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기판과의 열팽창계수 차이로 인한 휨이나, 깨짐이 발생할 수 있다.
또한 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 80% 이상의 구형률을 갖는 것이 보다 바람직하다.
또한 본 발명의 예시적인 제1실시예에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 SiO2 10 내지 30중량%; B2O3 10 내지 30중량%; Al2O3 10 내지 30중량%; ZnO 3 내지 10중량%; 알칼리 금속의 산화물 5 내지 15중량%; 알칼리 토류 금속의 산화물 5 내지 20중량%; 및 TiO2 및 P2O5 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 내지 10중량%를 포함하는 유리 필러(glass filler)를 더 포함할 수 있다.
상기 유리 필러에 있어서, 상기 SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO, 알칼리 금속의 산화물 및 알칼리 토류 금속의 산화물은 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기 TiO2 및 P2O5 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물은 유리 필러 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 7중량%로 포함될 수 있다.
보다 상세하게는 상기 TiO2는 미량 첨가제로서 유리 필러 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 4 중량%로 포함된다. 0.1중량% 미만에서는 유리 조성물의 평균 굴절률 조절 효과가 감소하고, 5중량%를 초과하면 TiO2가 결정핵 역할을 수행하여 결정화를 촉진시키는 역할을 수행한다.
또한, P2O5는 B2O3와 마찬가지로 유리의 저융점화와 저굴절률화에 유효한 성분이다. 그러나 내수성이 취약하여 대기중의 수분과 반응할 우려가 높다. 따라서 상기 P2O5는 유리 필러 총 중량에 대하여 0.1 내지 9 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. P2O5의 함량이 0.1중량% 미만이면 유리의 저융점화 및 저굴절화에 대한 효과가 미미하며, 9 중량%를 초과하면 유리의 내수성이 감소하게 되어 바람직하지 않다.
본 발명의 예시적인 제2실시예에 따르면, 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법을 제공한다.
상기 격벽은 본 발명의 예시적인 제1실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 이용하여 샌드블라스팅법, 후막 에칭법, 절 삭법, 포토리소그래피법, 다이 가압법, 인쇄법, 롤링법, 페이스트 몰딩법, 그루브 매입법 등의 방법으로 격벽 패턴이 형성될 수 있으며, 그 중에서도 공정이 단순하고 생산성 향상 및 저가격화에 유리하다는 점에서 그린 시트를 이용한 포토리소그래피법에 의해 격벽 패턴을 형성하는 것이 보다 바람직하다.
상기 그린 시트를 이용한 포토리소그래피법을 이용한 본 발명의 격벽 패턴의 형성방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 예시적인 제2실시예에 따른 격벽 제조방법은, 상기 제1실시예에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 감광성 바인더, 가교성 모노머, 광중합 개시제 및 용매와 혼합하여 격벽 형성용 페이스트를 제조하는 단계; 상기 격벽 형성용 페이스트를 이용하여 격벽 형성용 그린 시트를 제조하는 단계; 상기 그린 시트를 어드레스 전극 및 유전층이 형성된 기판 상부에 라미네이팅하는 단계; 및 상기 그린시트를 노광, 현상 및 소성하여 격벽 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물, 감광성 바인더, 가교성 모노머 및 광중합 개시제를 용매에 분산시켜 감광성 격벽 형성용 조성물을 제조한다. 이때 감광성 바인더와 광중합 개시제를 먼저 혼합한 후 여기에 감광성 무연 격벽 유리 조성물, 가교성 모노머 및 용매를 첨가한 후 3체롤, 볼밀, 샌드밀 등의 분산기로 분산시켜 감광성 격벽 형성용 조성물을 제조할 수도 있다.
상기 제1실시예에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 형성하는 각 구성 성분들을 혼합 후 용융, 건식 냉각, 건식 분쇄 및 해쇄하는 방법 등 통상의 방법에 따라 격벽용 유리 분말을 제조할 수 있다. 이때 형성되는 유리 분말은 0.1 내지 10 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 4㎛다. 유리 분말의 평균 입자 직경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 경시 변화가 적은 안정한 슬러리 형태로 분산시키기 곤란하며, 10㎛를 초과하는 경우에는 격벽의 형태 및 미세구조를 제어하기 어려우며, 소성온도가 증가하고, 격벽 가공후의 표면의 균일도가 떨어질 수 있다.
상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물 또는 이로부터 제조된 유리 분말은 감광성 격벽 형성용 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 80 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 65 내지 75중량%으로 포함될 수 있다.
상기 감광성 바인더, 가교성 모노머, 광중합 개시제 및 용매는 통상의 감광성 조성물에서 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있는데, 보다 구체적으로는 하기와 같다.
상기 감광성 바인더로는 광 개시제에 의해 가교가 가능하며, 격벽 패턴 형성시 현상공정에 의해 쉽게 제거될 수 있는 고분자를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 감광성 바인더로는 포토레지스트 조성 분야에서 통상적으로 사용되는 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 노볼락 수지 및 폴리에스테르 수지 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 클로톤산, 이타콘산, 시트라콘산, 메타콘산, 계피산, 숙신산모노(2-(메트)아크릴로일옥시에틸), 또는 ω-카르복시-폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등의 카르복실기를 가지는 모노머; (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산3-히드록시프로필 등의 OH기 함유 단량체류; o-히드록시스티렌, m-히드록시스티렌, p-히드록시스티렌 등의 OH기를 가지는 모노머; 및 (메트)아크릴산에스테르류; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 방향족 비닐계 모노머류; 부타디엔, 이소프렌 등의 공역 디엔류; 폴리스티렌 등의 공중합 가능한 모노머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 감광성 바인더는 감광성 격벽 형성용 유리 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 7중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위를 벗어나면 인쇄성이 저하되거나 또는 현상성이 불량하여 소성 후 제조된 격벽 주변에 잔사가 발생될 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 가교성 모노머는 광 개시제에 의해 라디칼 중합반응 할 수 있는 화합물로, 적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중결합을 가지는 가교성 모노머를 사용할 수 있다. 구체적으로는 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트 유도체, 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 솔비톨트리메타크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트 유도체, 트리메틸프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리메틸프로판트리메타크릴레이트, 또는 디펜타에리스리톨폴리메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 가교성 모노머는 감광성 격벽 형성용 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 15중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 가교성 모노머의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 노광 공정시 노광 감도가 저하되거나 현상시 패턴의 뜯김 현상이 심해질 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 광중합 개시제로는 노광 공정에 있어서 라디칼을 발생시키고, 상기 가교성 모노머의 가교 반응을 개시할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는데, 대표적으로는 벤조인류; 벤조인메틸에테르 등의 벤조인 알킬 에테르류; 아세토페논, 등의 아세토페논류; 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르몰리노프로파논-1,2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1 등의 아미노아세토페논류; 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 등의 안트라퀴논류; 2,4-디메틸티오크산톤 등의 티오크산톤류; 아세토페논디메틸케탈, 등의 케탈류; 벤조페논 등의 벤조페논류; 크산톤류; 트리아진류; 이미다졸류; (2,6-디메톨시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥사이드, 등의 포스핀옥사이드류; 또는 각종 퍼옥사이드류 등을 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 감광성 격벽 형성용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량범위를 벗어나면 낮은 감도로 인해 정상적인 패턴 구현이 어려워 바람직하지 않다.
상기 용매로는 상기 감광성 격벽 형성용 조성물의 용해성 및 코팅성에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 디에틸케톤, 메틸부틸케톤, 등의 케톤류; 알코올류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르계 알코올류; 아세트산-n-부틸, 아세트산아밀 등의 포화 지방족 모노카르복실산알킬 에스테르류; 락트산에틸, 락트산-n-부틸 등의 락트산 에스테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에테르계 에스테르류 등을 예시할 수가 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수가 있다.
상기 용매는 상기 감광성 격벽 형성용 조성물에 잔부의 양으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 적절한 점도로 감광성 격벽을 형성할 수 있도록 하는 양으로 첨가될 수 있다.
상기 감광성 격벽 형성용 조성물은 또한 상기 조성외에 증감제; 보존성을 향상시키는 중합 금지제; 산화방지제; 해상도를 향상시키는 자외선 흡광제; 조성물내의 기포를 줄여 주는 소포제; 분상성을 향상시켜 주는 분산제; 폴리에스테로 변성 디메틸폴리실록산, 등의 인쇄시 막의 평탄성을 향상시키기 위한 레벨링제; 또는 요변 특성을 주는 가소제 등을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 조성을 갖는 감광성 격벽 형성용 조성물은 슬러리 또는 페이스트 상으로 형성될 수 있다.
제조된 감광성 격벽 형성용 조성물은 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법, 롤 코팅법, 테이블 코팅법, 닥터 블레이드 캐스팅법, 나이프 코팅법 또는 다이 코팅법 등의 통상의 코팅 방법에 의해 폴리에틸렌테레프탈레이트제 필름 등의 지지체상에 도포하고 건조시켜 자연 건조 또는 일정한 온도 프로파일 조건에서 인공 건조하여 용매를 제거함으로써 필름 형상의 격벽 형성용 그린 시트를 제조할 수 있다.
이때 격벽 형성용 조성물은 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 격벽에서 요구되는 두께를 고려하여 그린 시트의 두께가 5 내지 100㎛가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.
제조된 그린 시트를 통상의 방법에 의해 어드레스 전극 및 유전층이 형성된 기판상에 라미네이팅하고, 기판위에 형성된 그린시트를 노광, 현상 및 소성하여 격벽 패턴을 형성한다.
노광 공정은 그린시트 위에 일반적으로 사용되는 원하는 패턴의 포토마스크 또는 DFR를 통하여 UV광을 선택적으로 투과시켜 노광하거나, 직접(DI: direct imaging) 노광 방식에 의해 이루어질 수 있다. 노광 광원으로는 할로겐 램프, 고압 수은등, 레이저광, 메탈할로겐 램프, 블랙 램프, 무전극 램프 등이 사용된다. 노광량으로는 50 내지 1000mJ/cm2 정도가 바람직하다.
노광 후 현상액을 분무하거나 또는 상기 현상액에 침지하여 현상한다. 상기 현상액으로는 염기를 포함하는 수용액을 사용할 수 있으며, 또한 상기 염기로는 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산수소이칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 인산이수소나트륨, 규산리튬, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 붕산리튬, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 암모니아 등의 무기 알칼리성 화합물; 테트라메틸암모늄히드록시드, 트리메틸히드록시에틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이 소프로필아민, 에탄올아민 등의 유기 알칼리성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 현상액의 농도는 0.1 내지 1%인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.2 내지 0.6% 이다. 농도가 0.1% 미만이면 패턴을 형성하는 시간이 길어지며, 1%를 초과하면 패턴의 균일성이 저하되는 문제점이 있다. 현상액의 온도는 25 내지 55℃인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 30 내지 45℃이다. 온도가 25℃ 미만이면 현상 시간이 길어지고, 55℃를 초과하면 패턴 형성을 위한 공정마진이 짧아지는 문제점이 있다.
노광 공정에 의해 광중합 개시제가 자외선에 노출되면 분해되어 자유 라디칼을 형성하고, 이 활성 라디칼이 가교성 모노머의 이중결합을 공격하여 중합반응을 일으킨다. 자외선에 노출되지 않은 부분은 알칼리 수용액을 용매로 한 현상공정에서 감광성 바인더가 녹아 나올 때 유리 분말 및 반응하지 않는 가교성 모노머 등과 함께 제거됨으로 노광된 부분과 구분되어 격벽 패턴을 형성하게 된다.
상기 현상 공정 후 불필요한 현상액의 제거를 위해 수세나 산 중화를 행할 수도 있다.
이후 소성하여 소정의 격벽 패턴을 형성한다.
이때 상기 소성 공정은 480 내지 620℃, 보다 바람직하게는 500℃ 내지 580℃의 소성 온도 범위내에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한 소성시간은 3 내지 6시간, 보다 바람직하게는 4 내지 5시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 소성 온도 및 시간이 상기 범위를 벗어날 경우 완전한 수분 제거가 어려워지고, 탈바인더가 되지 않아 기호가 생길 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
상기와 같이 제조된 격벽은 감광성 무연 격벽 유리 조성물의 우수한 분산성으로 인해 고정밀도의 패턴을 갖는다.
본 발명의 예시적인 제3실시예에 따르면 상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 포함하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
상세하게는, 상기 플라즈마 디스플레이 패널은 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판, 상기 제1기판에 설치된 어드레스 전극들과 이를 덮는 제1유전체층, 상기 제2기판에 설치되며, 투명전극 및 버스전극을 포함하는 표시 전극들과 이를 덮는 제2유전체층, 상기 제1기판 및 제2기판의 사이 공간에 배치되고, 다수의 방전 셀을 구획하도록 제1기판에 설치된 격벽, 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀의 바닥면과 격벽 측면에 도포된 형광체층을 포함하며, 상기 격벽은 상기 제1실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 포함한다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 모식적으로 나타낸 부분 분해 사시도이며, 본 발명의 내용이 상기 도 1의 구조에만 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널은 제1기판(1) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 제1기판(1)의 전면에 유전체층(5)이 형성된다. 이 유전체층(5) 위로 격벽(7)이 형성되며, 각각의 격벽(7) 사이의 방전셀에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층(9)이 위치한다.
그리고 제1기판(1)에 대향하는 제2기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 한쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 표시 전극들(13)이 형성되고, 표시 전극들(13)을 덮으면서 제2기판(11) 전체에 투명 유전체층(15)과 보호막(17)이 위치한다. 이로서 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13)의 교차 지점이 방전 셀을 구성한다.
이러한 구성에 의해, 어드레스 전극(3)과 어느 하나의 표시 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고, 다시 한 쌍의 표시 전극(13) 사이에 유지 전압(Vs)을 인가하면, 유지 방전시 발생하는 진공 자외선이 해당 형광체층(9)을 여기시켜 투명한 전면 기판(11)을 통해 가시광을 방출하게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 격벽용 유리 분말의 제조
감광성 무연 격벽 유리 조성물(SiO2 24중량%, B2O3 24중량%, Al2O3 24중량%, ZnO 6중량%, Na2O 2중량%, Li2O 5 중량%, MgO 5중량%, CaO 5중량% 및 BaO 5중량%)의 각 성분을 칭량하여 잘 혼합한 후 백금 도가니에 넣고 전기로에서 1300℃에서 2시간 동안 용융한 후 급냉하여 유리편(glass flake)를 제조하였다. 제조된 유리편을 볼밀로 건식 밀링하여 미쇄하게 분쇄하였다. 이때 유리 분말의 평균 입경은 2 내지 3㎛가 되도록 하였다.
[실시예 2] 격벽용 유리 분말의 제조
상기 실시예 1의 감광성 무연 격벽 유리 조성물중에 유리 필러(SiO2 25중량%, B2O3 25중량%, Al2O3 25중량%, ZnO 3중량%, Li2O 2중량%, MgO 6중량%, CaO 6중량%, BaO 6중량% 및 TiO2 2중량%)를 더 첨가하여 잘 혼합한 후 백금 도가니에 넣고 전기로에서 1300℃에서 2시간 동안 용융한 후 급냉하여 유리편(glass flake)를 제조하였다. 제조된 유리편을 볼밀로 건식 밀링하여 미쇄하게 분쇄하였다. 이때 유리 분말의 평균 입경은 2 내지 3㎛가 되도록 하였다.
또한 상기 실시예 1에서 제조된 유리 분말에 대하여 DSC-7(Differential Scanning Calorimeter, Perkin-Elmer사제)의 열분석기를 사용하여 유리 전이점(Tg) 및 유리 연화 온도(Ts)를 측정하였다. 유리 전이점 측정은 유리 분말을 열분석기내의 용기에 담고 가열시키면서 유리 분말의 열량 변화를 그래프로 나타내어 평가하였다.
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또한 TMA(Thermomechanical Analysis) 의 열분석기를 사용하여 유리 전이점 (Tg) 및 CTE(Coefficient of Linear Thermal Expansion: 선형팽창계수)를 측정하였다.
또한, ABBE 굴절계(ABBE refractometer)를 이용하여 굴절율을 측정하였다. 상기 유리 분말을 40X8X1~10mm의 유리 벌크 시편을 가공하고, 광 산란을 최소화하기 위해서 표면을 매끄럽게 연마한 후 ABBE 굴절계에 올려놓고 시편에 광을 입사시킴으로써 시편을 통과한 굴절된 광이 라인을 형성하게 한다. 이후 눈으로 라인을 눈금에 맞추는 방식으로 굴절률을 측정하였다.
또한 피크노미터를 이용하여 진비중을 측정하고 LCR-meter(Hioki사제)를 이용하여 유전율을 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
DSC TMA 굴절률 진비중 유전율
Tg(℃) Ts(℃) Tg(℃) CTE(10-7/K)
실시예 1 493 528 486 81 1.56 2.5 8.2
[실시예 3] 플라즈마 디스플레이 패널의 제조
아크릴레이트 공중합 수지 7.1중량%(전체 모노머에 대하여 벤질메타크릴레이트 22중량%, 메타크릴산 25중량%, 포스페이트아크릴레이트 7중량%, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 20중량%, 메틸메타크릴레이트 26중량%), TMP(EO)3TA 5.1중량%, Irgacure 907 0.5중량%, PGMEA 22.3중량%에 용해시킨 후 상기 실시예 1에서 제조된 유리분말 65중량%를 분산시킨 감광성 격벽 형성용 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트제 지지체상에 100㎛의 두께로 도포한 후 25℃에서 24시간동안 건조하여 그린 시트를 제조하였다.
어드레스 전극 및 유전층이 형성된 기판상에 상기 제조된 그린 시트를 라미네이팅하였다. 상기 그린시트위에 패턴 형성된 포토 마스크를 더욱 라미네이팅 한 후 노광기를 이용하여 10mJ 노광 후 포토 마스크를 제거하였다. 이후 Na2CO3 0.4% 알칼리 수용액을 이용하여 현상하고 500℃에서 4시간동안 소성하여 격벽 패턴을 형성하였다.
이후 형광체층을 더 형성하고, 이를 상기 어드레스 전극, 표시 전극, 및 유전층이 형성된 제1 기판과 봉착하고 방전 공간 내의 공기를 배기한 후 400Torr의 조건으로 방전가스를 주입하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
[실시예 4] 플라즈마 디스플레이 패널의 제조
상기 실시예 2에서 제조된 유리 분말을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
상기 실시예 3 및 4의 플라즈마 디스플레에 패널에서의 격벽에 대하여 주사 전자 현미경으로 관찰하였다.
관찰 결과, 실시예 3 및 4의 플라즈마 디스플레이 패널 모두에서 파괴된 형상을 갖는 격벽은 관찰되지 않았다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물에 의해 환경 및 인체에 무해하며, 고정밀도의 격벽 패턴을 형성할 수 있다.

Claims (10)

  1. SiO2 10 내지 30중량%;
    B2O3 10 내지 30중량%;
    Al2O3 10 내지 30중량%;
    ZnO 3 내지 10중량%;
    알칼리 금속의 산화물 5 내지 15중량%; 및
    알칼리 토류 금속의 산화물 5 내지 20중량%;
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 금속의 산화물은 Li2O, Na2O 및 K2O로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 토류 금속의 산화물은 BaO, MgO, CaO 및 SrO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 TiO2, P2O5, V2O5, LiF, NaF 및 KF로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 1.5 내지 1.65의 굴절율을 갖는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 480 내지 550℃의 유리전이점을 갖는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은 51 × 10-7 내지 91 × 10-7 /K의 열팽창 계수를 갖는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 무연 격벽 유리 조성물은, SiO2 10 내지 30중량%; B2O3 10 내지 30중량%; Al2O3 10 내지 30중량%; ZnO 3 내지 10중량%; 알칼리 금속의 산화물 5 내지 15중량%; 알칼리 토류 금속의 산화물 5 내지 20중량%; 및 TiO2 및 P2O5 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 산화물 0.1 내지 10중량%를 포함하는 유리 필러를 더 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 감광성 무연 격벽 유리 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 감광성 바인더, 가교성 모노머, 광중합 개시제 및 용매와 혼합하여 감광성 격벽 형성용 조성물을 제조하는 단계;
    상기 감광성 격벽 형성용 조성물을 이용하여 격벽 형성용 그린 시트를 제조하는 단계;
    상기 그린 시트를 어드레스 전극 및 유전층이 형성된 기판 상부에 라미네이팅하는 단계; 및
    상기 그린시트를 노광, 현상 및 소성하여 격벽 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법.
  10. 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판에 설치된 어드레스 전극들과 이를 덮는 제1유전체층;
    상기 제2기판에 설치되며, 투명전극 및 버스전극을 포함하는 표시 전극들과 이를 덮는 제2유전체층;
    상기 제1기판 및 제2기판의 사이 공간에 배치되고, 다수의 방전 셀을 구획하도록 제1기판에 설치된 격벽; 및
    상기 격벽으로 구획된 방전셀의 바닥면과 격벽 측면에 도포된 형광체층을 포함하며,
    상기 격벽은 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 따른 감광성 무연 격벽 유리 조성물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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