KR100833713B1 - 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 전극 조성물 - Google Patents

디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 전극 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 전극 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 전극과 기판이 이루는 각도를 상대적으로 작게 함으로써 기포의 발생을 방지하고, 이에 따라 기포의 발생을 억제하여 구동 효율의 저하를 방지하고, 전극의 절연파괴를 방지하는 등 전극의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 조성물은 오프셋 인쇄 공법에 적용될 수 있는 것으로, 전극의 전기 저항 특성, 전극의 단면의 길이 및 전극의 단면의 최대 높이 등의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 전극 조성물{Display Panel and The Composites for Electrode of Display Panel}
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 일례에 대해 설명하기 위한 도면.
도 2는 디스플레이 패널의 전극에 대해 보다 상세히 설명하기 위한 도면.
도 3은 기판과 전극의 접촉각(Contact Angle)이 상대적으로 큰 경우의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 4는 기판과 전극의 접촉각(Contact Angle)에 따른 기포 발생 여부를 관찰한 데이터.
도 5a내지도 5b는 전극의 또 다른 형상의 일례에 대해 설명하기 위한 도면.
도 6a 내지 도 6d는 전극의 제조 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 도면.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 제조에 사용되는 전극 조성물에 대해 설명하기 위한 도면.
도 8a 내지 도 8b는 글라스 프릿에 대해 보다 상세히 설명하기 위한 도면.
도 9는 비교예와 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 번호의 설명>
101 : 전면 기판 102 : 스캔 전극
103 : 서스테인 전극 104 : 상부 유전체 층
105 : 보호 층 111 : 후면 기판
112 : 격벽 113 : 어드레스 전극
114 : 형광체 층 115 : 하부 유전체 층
112a : 제 2 격벽 112b : 제 1 격벽
본 발명은 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 전극 조성물에 관한 것이다.
디스플레이 패널은 화면에 소정의 영상을 표시하는 것으로, 디스플레이 패널에는 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시 패널(Field Emission Display, FED), 유기 표시 패널(Organic Light Emitting Display, OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 등과 같은 종류가 있다.
본 발명의 일면은 제조 공정이 단순하여 제조 단가가 저렴하고, 패널 특성이 향상된 디스플레이 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 일면은 상기 디스플레이 패널의 전극을 형성하기 위한 전극 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 기판과, 기판에 배치되는 전극을 포함하 고, 기판과 전극의 접촉각(Contact Angle)(θ)은 아래와 같은 수학식 1에 따르는 것이 바람직하다.
수학식 1: arc tangent(T/S) ≤θ ≤ arc tangent(40T/S)
(S : 전극 단면의 면적, T : 전극 단면의 최대 높이)
또한, 기판과 전극의 접촉각(θ)은 아래와 같은 수학식 2에 따르는 것이 바람직하다.
수학식 2 : arc tangent(2T/S) ≤ θ ≤ arc tangent(20T/S)
또한, 전극 단면의 길이는 전극 단면의 최대 높이의 6배 이상 48배 이하인 것이 바람직하다.
또한, 전극 단면의 길이는 전극 단면의 최대 높이의 11배 이상 22배 이하인 것이 바람직하다.
또한, 전극 단면의 길이는 60㎛이상 90㎛이하인 것이 바람직하다.
또한, 전극 단면의 최대 높이는 3㎛이상 10㎛이하인 것이 바람직하다.
또한, 기판과 전극의 접촉각은 3도 이상 45도 이하인 것이 바람직하다.
또한, 전극의 단면의 형상은 기판이 배치된 방향과 역방향으로 볼록한 형상인 것이 바람직하다.
또한, 전극은 직접 패터닝(Direct Patterning) 공법으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 전극은 오프셋(Offset) 인쇄 공법으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 전극의 전기 저항값은 70Ω이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 조성물은 상기 전극을 제조하기 위한 전극 조성물에 있어서, 금속 파우더(Powder)를 60중량부 이상 95중량부 이하, 바인더(Binder)를 5중량부 이상 40중량부 이하, 유기 용매를 1중량부 이상 30중량부 이하, 글라스 프릿(Glass frit)을 1중량부 이상 20중량부 이하 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 금속 파우더는 은(Ag) 재질, 구리(Cu) 재질, 알루미늄(Al) 재질, 금(Au) 재질로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.
또한, 바인더는 아크릴계 바인더 또는 메타아크릴계 바인더 중 하나 이거나 또는 아크릴계 바인더와 메타아크릴계 바인더가 혼합된 것이 바람직하다.
또한, 글라스 프릿은 글라스 프릿을 100중량부라 할 때, Bi2O3를 33중량부 이상 69중량부 이하, B2O3를 9중량부 이상 36중량부 이하, SiO2를 1중량부 이상 19중량부 이하, Al203를 1중량부 이상 18중량부 이하 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 글라스 프릿은 BaO를 0.5중량부 이상 20중량부 이하 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 글라스 프릿은 CaO를 0.5중량부 이상 9중량부 이하 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 글라스 프릿은 ZnO를 0.5중량부 이상 14중량부 이하 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 첨가제로 분산 안정제를 0.5중량부 이상 15중량부 이하 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 전극 조성물에 대해 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는, 디스플레이 패널에 대해 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP)을 일례로 들어 설명하지만, 본 발명에 따른 디스플레이 패널이 플라즈마 디스플레이 패널에 한정되는 것은 아니고, 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시 패널(Field Emission Display, FED), 유기 표시 패널(Organic Light Emitting Display, OLED)인 것도 가능하다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 플라즈마 디스플레이 패널은 서로 나란한 스캔 전극(102, Y)과 서스테인 전극(103, Z)이 배치되는 전면 기판(101)과, 전면 기판(101)에 대항되게 배치되며 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)과 교차하는 어드레스 전극(113)이 배치되는 후면 기판(111)이 합착되어 이루어질 수 있다.
스캔 전극(102)과 서스테인 전극(103)이 배치된 전면 기판(101)의 상부에는 스캔 전극(102)과 서스테인 전극(103)을 덮는 상부 유전체 층(104)이 배치될 수 있다.
상부 유전체 층(104)은 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)의 방전 전류를 제한하며 스캔 전극(102)과 서스테인 전극(103)간을 절연시킬 수 있다.
상부 유전체 층(104) 상부에는 방전 조건을 용이하게 하기 위한 보호 층(105)이 배치될 수 있다. 이러한 보호 층(105)은 이차전자 방출 계수가 높은 재질, 예컨대 산화마그네슘(MgO) 재질을 포함할 수 있다.
또한, 후면 기판(111)에는 전극, 예컨대 어드레스 전극(113)이 배치되고, 어드레스 전극(113)이 배치된 후면 기판(111)에는 어드레스 전극(113)을 덮으며 어드레스 전극(113)을 절연시킬 수 있는 유전체 층, 예컨대 하부 유전체 층(115)이 배치될 수 있다.
전면 기판(101)과 후면 기판(111) 사이에는 방전 공간 즉, 방전 셀을 구획하는 스트라이프 타입(Stripe Type), 웰 타입(Well Type), 델타 타입(Delta Type), 벌집 타입 등의 격벽(112)이 배치될 수 있다. 이러한 격벽(112)에 의해 전면 기판(101)과 후면 기판(111)의 사이에서 적색(Red : R), 녹색(Green : G), 청색(Blue : B) 방전 셀 등이 구비될 수 있다.
여기, 도 1의 경우와 같이 폐쇄형(Closed Type) 격벽 구조에서는 격벽(112)의 서로 교차하는 제 1 격벽(112b)과 제 2 격벽(112a)을 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 구조의 격벽(112) 뿐만 아니라, 다양한 구조의 격벽도 가능하다. 예컨대, 제 1 격벽(112b)의 높이와 제 2 격벽(112a)의 높이가 서로 다를 수 있다.
격벽(112)에 의해 구획된 방전 셀 내에는 소정의 방전 가스가 채워진다. 아 울러, 격벽(112)에 의해 구획된 방전 셀 내에는 어드레스 방전 시 화상표시를 위한 가시 광을 방출하는 형광체 층(114)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 적색(Red : R), 녹색(Green : G), 청색(Blue : B) 형광체 층이 배치될 수 있다.
이상에서는 본 발명이 적용될 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 일례만을 도시하고 설명한 것으로써, 본 발명이 이상에서 설명한 구조의 플라즈마 디스플레이 패널에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다. 예를 들면, 이상의 설명에서는 전면 기판(101)의 상면에 접촉하도록 스캔 전극(102)과 서스테인 전극(103)을 배치하는 경우만으로 도시하고 있지만, 이와는 다르게 전면 기판(101)과 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)의 사이에는 적어도 하나의 기능성 층, 예컨대 또 다른 유전체 층이 더 배치되는 것도 가능한 것이다.
다음, 도 2는 디스플레이 패널의 전극에 대해 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. 여기, 도 2에 도시된 전극(210)은 도 1에서의 스캔 전극(102), 서스테인 전극(103), 어드레스 전극(113) 중 적어도 하나일 수 있다.
도 2를 살펴보면, 전극(210)의 기판(200)의 상부에 배치되는데, 전극(210)과 기판(200)의 접촉면에서 전극(210)과 기판(200)의 접촉각(Contact Angle)(θ)은 완만하게 형성된다.
보다 바람직하게는, 기판(200)의 상부에 배치되는 전극(210) 단면의 면적을 S라고 하고, 단면의 최대 높이를 T라고 할 때, 전극(210)과 기판(200)의 접촉각(Contact Angle)(θ)은 다음의 수학식 1에 따른다.
수학식 1 : arc tangent(T/S) ≤ θ ≤ arc tangent(40T/S)
(S : 전극 단면의 면적, T : 전극 단면의 최대 높이)
이상의 수학식 1에 따르면 전극(210)의 단면의 형상은 기판(200)이 배치된 방향과 역방향으로 볼록한 형상일 수 있다.
또한, 전극(210)의 단면의 최대 높이(T)는 전극(210)의 단면의 길이를 L이라 할 때, L/2인 지점에서의 전극(210)의 높이인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 전극(210)과 기판(200)의 접촉각(θ)은 다음의 수학식 2에 따른 것이 가능할 수 있다.
수학식 2 : arc tangent(2T/S) ≤ θ ≤ arc tangent(20T/S)
이상에서와 같이, 전극(210)과 기판(200)이 이루는 접촉각(θ)을 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하 또는 arc tangent(2T/S)이상 arc tangent(20T/S)이하로 하는 이유에 대해 첨부된 도 3을 결부하여 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 기판과 전극의 접촉각(θ)이 상대적으로 큰 경우의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극의 형상과는 다르 게 기판(300)과 전극(310)의 접촉각(θ)이 상대적으로 크다.
이러한 경우에, 기판(300)의 상부에 전극(310)을 덮는 기능성 층, 예컨대 유전체 층을 더 형성하는 경우를 가정해 보자.
도 3에서는 기판(300)과 전극(310)의 접촉각(θ)이 상대적으로 크기 때문에 유전체 층을 이루는 유전체 물질이 전극(310)과 기판(300)이 접촉하는 지점 부근의 공간에 충분히 채워지지 않을 수 있다.
그러면 기판(300)과 전극(310) 사이 공간에 소정의 가스 또는 수분 등이 포집됨으로써 기포(320)가 발생할 수 있다. 이러한 기포(320)는 전극(310)의 저항 값을 증가시켜 디스플레이 패널의 구동 효율을 저감시킬 수 있고, 심지어는 구동 시 전극(310)의 절연 파괴를 야기할 수도 있다.
반면에, 도 2와 같은 경우에서 기판(200)의 상부에 전극(210)을 덮는 기능성 층, 예컨대 유전체 층을 더 형성하는 경우에는, 기판(200)과 전극(210)의 접촉각(Contact Angle)(θ)이 arc tangent(40T/S)이하로 충분히 작기 때문에 유전체 층을 이루는 유전체 물질이 전극(210)과 기판(200) 사이에 보다 용이하게 채워질 수 있다. 따라서 도 3의 경우와는 다르게 기포의 발생을 방지할 수 있다.
다음, 도 4는 기판과 전극의 접촉각(Contact Angle)에 따른 기포 발생 여부를 관찰한 데이터이다.
도 4에서는 기판과 전극의 접촉각(Contact Angle)(θ)을 arc tangent(T/S)에서 arc tangent(45T/S)까지 변화시키면서 전극을 덮도록 형성된 유전체 층에서의 기포 발생 여부를 관찰한다. 여기서, X 표시는 기포가 발생하지 않아서 양호함을 나타내고, ○ 표시는 기포가 발생하여 불량함을 나타낸다.
도 4를 살펴보면, 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하인 경우에는 기판과 전극의 접촉각(θ)이 충분히 작아서 기포가 발생하지 않음을 알 수 있다.
반면에, 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(45T/S)이상인 경우에는 기판과 전극의 접촉각(θ)이 과도하게 커서 기포가 발생함으로써 불량함을 알 수 있다.
한편, 전극을 형성하기 위한 전극 재료의 점도가 더 큰 경우에는 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(45T/S)이상인 경우에 기포의 발생이 더욱 증가할 수 있다.
따라서 기포 발생에 따른 구동 효율의 감소 및 전극의 절연 파괴 등을 방지하기 위해서는 기판과 전극의 접촉각(θ)을 arc tangent(40T/S)이하로 하는 것이 바람직한 것이다.
한편, 기판과 전극의 접촉각(θ)이 과도하게 작은 경우에는 전극의 단면적이 과도하게 작아질 수 있다. 그러면, 전극의 전기 저항값이 증가함으로써 구동 효율이 저하될 수 있다.
또한, 전극의 제조 공정 시 기판과 전극의 접촉각(θ)을 과도하게 작게 형성하는 것은 공정상 어려움이 있고, 더욱 정밀한 제조 공정의 제어가 필요하다.
따라서, 기판과 전극의 접촉각(θ)은 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하인 것이 바람직하고, 제조 공정, 기포, 전기 저항 등을 함께 고 려하면, 기판과 전극의 접촉각(θ)은 arc tangent(2T/S)이상 arc tangent(20T/S)이하인 것이 더욱 바람직할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극의 전기 저항값이 과도하게 큰 경우에는 디스플레이 패널의 구동 시 구동 효율이 저하될 수 있다. 따라서 구동 효율의 저하를 방지하기 위해서는 전극의 전기 저항값을 충분히 낮출 필요가 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널에서 전극의 전기 저항값은 특별히 한정되지는 않지만, 구동 시 충분히 높은 구동 효율을 확보하기 위해서는 전극의 전기 저항값은 대략 70Ω이하인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 도 2와 같은 전극(210)의 형상은 기판(200)과 전극(210)의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하인 것을 제외하고는 특별히 제한되지는 않지만, 전기 저항 및 제조 공정 등을 고려하여 전극(210)의 단면의 길이(L) 및 단면의 최대 높이(T)를 결정할 수 있다.
예컨대, 도 2와 같은 전극(210)의 단면의 길이(L)가 단면의 최대 높이(T)에 비해 과도하게 작은 경우에는 전극(210)의 단면의 면적이 과도하게 감소하여 전기 저항값이 과도하게 증가할 수 있고, 또는 기판(200)과 전극(210)의 접촉각(θ)이 과도하게 커질 수 있다. 반면에, 전극(210)의 단면의 길이(L)가 단면의 최대 높이(T)에 비해 과도하게 큰 경우에는 전극(210)의 제조 시, 전극 재료의 유동성으로 인하여 인접하는 두 개의 전극 재료 라인 간의 전기적 단락(Short) 현상이 발생할 가능성이 증가한다.
따라서 전극(210) 단면의 길이(L) 전극(210)는 단면의 최대 높이(T)의 6배 이상 48배 이하인 것이 바람직할 수 있고, 더욱 바람직하게는 전극(210) 단면의 길이(L)는 전극(210) 단면의 최대 높이(T)의 11배 이상 22배 이하일 수 있다.
또한, 전극(210)의 단면의 길이(L)는 60㎛이상 90㎛이하인 것이 바람직할 수 있고, 전극(210) 단면의 최대 높이(T)는 3㎛이상 10㎛이하인 것이 바람직할 수 있다.
이상의 전극(210)의 단면의 길이(L) 및 단면의 높이(T)의 데이터를 고려하면, 기판(200)과 전극(210)의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하이도록 하기 위해서는 기판(200)과 전극(210)의 접촉각(θ)은 3도 이상 45도 이하인 것이 바람직할 수 있다.
다음, 도 5a내지도 5b는 전극의 또 다른 형상의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 5a를 살펴보면 기판(500)의 상부에 배치되는 전극(520)은 단면의 높이(h1)가 W1 영역에서는 점진적으로 증가하다가, W2 영역에서는 실질적으로 일정하게 유지되고, W3 영역에서는 점진적으로 감소할 수 있다.
또는, 도 5b에서와 같이 기판(500)의 상부에 배치되는 전극(530)은 단면의 높이(h2)가 W10 영역에서는 점진적으로 증가하다가, W20 영역에서는 점진적으로 감소하고, 다시 W30 영역에서는 점진적으로 증가하다가, 다시 W40 영역에서는 점진적으로 감소할 수 있다.
이와 같이, 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하인 것을 만족하는 조건하에서 전극의 형상은 변경될 수 있다.
다음, 도 6a 내지 도 6d는 전극의 제조 방법의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 6a는 직접 패터닝(Direct Patterning) 공법의 일례인 오프셋(Offset) 공법이 도시되어 있다. 여기, 도 6a에서는 직접 패터닝 공법의 일례로 오프셋 공법만을 설명하고 있지만, 직접 패터닝 공법에는 프린트(Print) 법 등 다양한 방법이 포함될 수 있다.
도 6a를 살펴보면, 먼저 (a)와 같이 몰드(Mold, 600)의 표면에 페이스트(Paste) 상태 또는 슬러리(Slurry) 상태의 전극 재료(610)를 도포한다.
이후, (b)와 같이 전극 재료(610)가 도포된 몰드(600) 표면에서 블랭킷(Blanket, 620)을 이동시킨다. 그러면, 전극 재료(610)가 블랭킷(620) 표면에 묻어나게 된다.
한편, 블랭킷(620)은 전극 재료(610)가 더욱 효과적으로 묻어나도록 하기 위하여 롤러(Roller) 형태인 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 블랭킷(620)이 롤러 형태인 경우에는 블랭킷(620)을 몰드(600) 표면에서 회전시키면서 전극 재료(610)가 묻어나도록 할 수 있다.
이후에, (c)와 같이 전극 재료(610)가 묻어난 블랭킷(620)을 디스플레이 패널 제조용 기판(630)의 상부에서 이동시키면서, 블랭킷(620)의 표면에 묻어있던 전극 재료(610)가 기판(630)에 인쇄되도록 한다.
이후, 소성 또는 건조 공정을 수행하면 (d)와 같이 기판(630) 상부에 전극(640)이 형성될 수 있다.
이상에서와 같이, 유동성이 있는 페이스트 상태 또는 슬러리 상태의 전극 재료(610)를 직접 기판(630)에 인쇄하기 때문에 표면 장력 효과로 인하여 소성 또는 건조 이후에 형성되는 전극(640)과 기판(630)의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하가 될 수 있다. 아울러, 전극(610)의 형상이 볼록한 형상이 될 수 있다.
이상의 도 6a와 같은 방법으로 제조된 전극의 일례가 도 6b에 나타나 있다.
도 6b를 살펴보면, (a)와 같이 전극이 볼록한 형태로 형성되고, 기판과의 접촉각은 대략 45도인 것을 확인할 수 있다.
또는, (b)와 같이 기판과 전극의 접촉각이 대략 26도일 수 있다.
또는, (c)와 같이 기판과 전극의 접촉각이 대략 10도일 수 있다.
또는, (d)와 같이 기판과 전극의 접촉각이 대략 7도일 수 있다.
다음, 도 6c에는 직접 인쇄법을 사용하지 않고, 감광성(Photosensitive) 공법)으로 전극을 형성하는 방법의 일례가 나타나 있다.
도 6c를 살펴보면, 먼저 (a)와 같이 디스플레이 패널 제조용 기판(650) 상부에 전극 재료(660)를 도포한다.
예를 들면, (a) 단계에서는 금속 재료를 솔벤트, 바인더 등의 다른 재료와 혼합하여 제조한 페이스트(Paste) 또는 슬러리(Slurry) 상태의 전극 재료를 스크린 마스크(Screen Mask)의 상부에 도포한 이후에, 스퀴즈(Squeeze)로 압력을 가하여 스크린 마스크의 상부에 도포된 전극 재료가 스크린 마스크에 형성된 홀(Hole)을 통해 기판(650) 상부에 도포되도록 할 수 있다.
이후, (b)와 같이 전극 재료(660)가 도포된 기판(650) 상부에 소정의 패턴(Pattern)이 형성된 포토 마스크(Photo Mask, 670)를 배치하고, 자외선 등의 광을 마스크(670)의 패턴을 통해 전극 재료(660)에 조사함으로써 전극 재료(660)의 일부를 경화시킬 수 있다. 이를 노광 공정이라 할 수 있다.
이후, 소정의 광이 조사된 전극 재료(660)를 현상액을 이용하여 현상한다. 이를 현상 공정이라 할 수 있다.
현상 공정 이후에, 건조 또는 소성 공정을 수행하면, (c)와 같이 소정의 패턴을 갖는 전극(680)이 기판(650) 상에 형성될 수 있다.
이러한, 도 6c의 경우에서는 노광 및 현상 공정을 통해 전극을 형성하기 때문에 전극(680)과 기판(650)의 접촉각이 도 6a의 경우에 비해 상대적으로 큰 형태를 갖는다.
이상에서 설명한 도 6a에서의 오프셋 공법과 도 6c에서의 감광성 공법을 비교하면, 도 6c의 경우에서는 전극 재료의 스크린 프린팅 공정, 노광 공정, 현상 공정 등의 공정을 거쳐야 한다. 반면에, 앞선 도 6a에서의 오프셋 공법으로 전극을 형성하는 경우에는 블랭킷을 기판 상부에서 이동시키는 공정만으로 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 도 6a에서의 오프셋 공법이 감광성 공법에 비해 제조 공정의 수 및 제조 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 이로 인해 제조 단가가 상대적으로 더 낮을 수 있다.
아울러, 도 6a에서의 오프셋 공법으로 전극을 형성하게 되면, 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하가 되도록 할 수 있지 만, 도 6c에서의 감광성 공법으로 전극을 형성하게 되면, 기판과 전극의 접촉각(θ)이 과도하게 커지게 된다.
한편, 도 6c와 같은 방법으로 전극을 형성하는 경우에 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하가 되도록 하는 것이 불가능한 것은 아니지만, 이를 위해서는 추가적인 에칭 공정이 필요할 수 있어서 제조 단가가 상승하게 되고, 더욱이 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하가 되도록 하기 위해서는 노광 공정 또는 현상 공정에서의 정밀도를 더욱 높여야 하기 때문에 그 제조 단가는 급격히 상승할 수 있어서 불리하다.
이상의 도 6c와 같은 방법으로 제조된 전극의 일례가 도 2d에 나타나 있다.
도 6d를 살펴보면, 감광성 공법으로 제조된 전극은 그 경사면의 각도가 상대적으로 크다. 예를 들면, 전극과 기판의 접촉각은 대략 71도인 것을 확인할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 제조에 사용되는 전극 조성물에 대해 첨부된 도 7a 내지 도 7b를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 제조에 사용되는 전극 조성물에 대해 설명하기 위한 도면이다. 여기, 도 7a 내지 도 7b이 기재된 전극 조성물은 6a에서 상세히 설명한 바와 같은 오프셋 공법에 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
먼저, 도 7a를 살펴보면 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 제조에 사용되는 전극 조성물은 혼합된 전극 조성물을 100중량부라 할 때, 금속 파우더(Powder)를 60중량부 이상 95중량부 이하, 바인더(Binder)를 5중량부 이상 40중량부 이하, 유기 용매를 1중량부 이상 30중량부 이하, 글라스 프릿(Glass frit)을 1중량부 이상 20중량부 이하로 포함하는 것이 바람직하다.
금속 파우더는 전극이 전기 전도성을 갖도록 하는 성분으로서 전기 정도성을 갖는 재질이면 특별히 제한되지 않지만, 오프셋 인쇄 시의 작업성, 높은 전기 전도도 등을 고려할 때, 금속 파우더는 은(Ag) 재질, 구리(Cu) 재질, 알루미늄(Al) 재질, 금(Au) 재질로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직할 수 있다.
이러한 금속 파우더의 함량이 과도하게 많은 경우에는 오프셋 인쇄에 사용되는 전극 재료의 유동성이 과도하게 저하될 수 있다. 그러면, 소성 또는 건조 이후에 형성되는 전극의 단면의 길이가 높이에 비해 과도하게 짧아질 수 있다. 반면에, 금속 파우더의 함량이 과도하게 적은 경우에는 소성 또는 건조 이후에 형성되는 전극의 전기 저항 값이 과도하게 증가할 수 있다. 따라서 금속 파우더의 함량은 60중량부 이상 95중량부 이하인 것이 바람직하다.
바인더는 특별히 제한되지는 않지만, 제조 단가 등을 고려할 때, 아크릴계 바인더 또는 메타아크릴계 바인더 중 하나 이거나 또는 아크릴계 바인더와 메타아크릴계 바인더가 혼합된 것이 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
바인더의 함량이 과도하게 많은 경우에는 오프셋 인쇄에 사용되는 전극 재료 의 유동성이 과도하게 저하될 수 있고, 반면에 바인더의 함량이 과도하게 적은 경우에는 전극 재료의 유동성이 지나치게 높아져서 오프셋 인쇄 시 인접한 두 개의 전극 재료 라인이 섞이는 등 전극의 성형이 어려워질 수 있다.
따라서 바인더의 함량은 5중량부 이상 40중량부 이하인 것이 바람직하다.
유기 용매는 특별히 제한되지는 않지만, 용해도 및 제조 단가 등을 고려할 때, 톨루엔, 텍사놀 등이 사용될 수 있다.
유기 용매의 함량이 과도하게 많은 경우에는 오프셋 인쇄에 사용되는 전극 재료의 유동성이 과도하게 증가할 수 있고, 반면에 유기 용매의 함량이 과도하게 적은 경우에는 오프셋 인쇄에 사용되는 전극 재료의 유동성이 과도하게 낮아질 수 있다. 따라서 유기 용매의 함량은 1중량부 이상 30중량부 이하인 것이 바람직하다.
글라스 프릿은 유리 성분을 포함하는 파우더로서, 소성 시 용해되어 전극의 형상이 유지되도록 하고, 전극이 충분한 강도를 갖도록 한다. 본 발명에 따른 전극 조성물에 포함하는 글라스 프릿은 전극 성형의 용이함을 위해 Tg가 대략 460℃이고, Ts가 대략 495℃일 수 있다.
글라스 프릿은 그 함량이 과도하게 많은 경우에는 전극의 유전율 및 전기 저항이 과도하게 증가함으로써 디스플레이 패널의 구동 효율을 저하시킬 수 있다. 반면에, 글라스 프릿의 함량이 과도하게 적은 경우에는 전극이 도 2와 같은 형상을 갖기가 어렵고, 아울러 전극의 강도가 과도하게 약해질 수 있다. 따라서 글라스 프릿의 함량은 1중량부 이상 20중량부 이하인 것이 바람직하다.
다음, 도 7b를 살펴보면 오프셋 인쇄 공법에 사용되는 전극 조성물은 금속 파우더, 바인더, 유기 용매, 글라스 프릿 이외에, 첨가제로 분산 안정제를 0.5중량부 이상 15중량부 이하 더 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
분산 안정제는 페이스트 상태 또는 슬러리 상태의 전극 재료에서 금속 파우더 및 글라스 프릿이 고르게 분산되도록 할 수 있다.
이러한 분산 안정제는 특별히 제한되지는 않지만, 크실렌, 부틸아세테이트 또는 메톡시프로필 아세테이트 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
이상의 도 7a 내지 도 7b에서 기재한 성분들을 혼합하여 페이스트 상태 또는 슬러리 상태의 전극 재료를 형성하고, 형성한 전극 재료를 이용하여 오프셋 공법으로 전극을 형성하게 되면, 이상에서 상세히 설명한 기판과 전극의 접촉각(θ)이 arc tangent(T/S)이상 arc tangent(40T/S)이하가 되는 조건이 용이하게 만족될 수 있다.
다음, 도 8a 내지 도 8b는 글라스 프릿에 대해 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 8a를 살펴보면 글라스 프릿은 100중량부를 기준으로 Bi2O3를 33중량부 이상 69중량부 이하, B2O3를 9중량부 이상 36중량부 이하, SiO2를 1중량부 이상 19중량부 이하, Al203를 1중량부 이상 18중량부 이하로 포함할 수 있다.
Bi2O3은 글라스 프릿의 주성분으로, 글라스 프릿의 반응성을 향상시키고, 오프셋 공법으로 전극 제조 시 전극의 성형이 용이하도록 한다. Bi2O3의 함량이 과도 하게 많은 경우에는 전극 제조 시 전극의 강도가 약해질 수 있고, Bi2O3의 함량이 적은 경우에는 전극의 성형이 어려울 수 있다. 따라서 Bi2O3의 함량은 33중량부 이상 69중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.
B2O3은 글라스 프릿의 용융성을 향상시킬 수 있다. B2O3의 함량이 과도하게 많은 경우에는 글라스 프릿의 열 팽창 계수가 과도하게 감소될 수 있고, B2O3의 함량이 과도하게 적은 경우에는 글라스 프릿의 용융성이 과도하게 저하될 수 있다. 따라서 B2O3의 함량은 9중량부 이상 36중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.
SiO2는 전극 제조 시 전극의 강도를 강하게 할 수 있다. 이러한 SiO2의 함량이 과도하게 많은 경우에는 글라스 프릿의 열팽창 계수가 과도하게 작아질 수 있고, 과도하게 적은 경우에는 내열성이 과도하게 저하될 수 있다. 따라서 SiO2의 함량은 1중량부 이상 19중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.
Al203은 글라스 프릿의 전이 온도를 높이고 내열성을 향상시킬 수 있다. 이러한 Al203의 함량이 과도하게 많은 경우에는 글라스 프릿의 용융성이 과도하게 저하되고, 과도하게 적은 경우에는 내열성이 저하될 수 있다. 따라서 Al203의 함량은 1중량부 이상 18중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.
다음, 도 8b를 살펴보면 글라스 프릿은 BaO를 0.5중량부 이상 20중량부 이하 더 포함하고, CaO를 0.5중량부 이상 9중량부 이하 더 포함하고, ZnO를 0.5중량부 이상 14중량부 이하 더 포함할 수 있다.
BaO는 필수 성분는 아니지만, 글라스 프릿의 용융 시 점성도를 낮추어 용융을 촉진시킬 수 있다. 이러한 BaO의 함량이 과도한 경우에는 제조된 전극의 강도가 과도하게 약해질 수 있다. 따라서 BaO의 함량은 0.5중량부 이상 20중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.
CaO는 필수 성분은 아니지만, 글라스 프릿의 용융 시 점성도를 낮추어 용융을 촉진시킬 수 있다. 이러한 CaO의 함량이 과도한 경우에는 제조된 전극의 강도가 과도하게 약해질 수 있다. 따라서 CaO의 함량은 0.5중량부 이상 9중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.
ZnO는 필수 성분은 아니지만, 글라스 프릿의 용융성을 향상시키기 위해 0.5중량부 이상 14중량부 이하의 범위 내에서 더 포함될 수 있다.
다음, 도 9는 비교예와 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서는 기재된 함량에 따라 각 성분들을 혼합하여 전극 페이스트를 형성하고, 형성한 전극 페이스트를 오프셋 인쇄 방법으로 인쇄하여 전극을 형성한다.
여기서는 금속 파우더로 은(Ag) 재질을 사용하였다.
사용된 은(Ag) 재질의 금속 파우더의 특성을 다음과 같다.
은(Ag) 재질은 파우더 입자의 입도가 0.05㎛이상 0.5㎛이하인 D10, 입도가 0.2㎛이상 0.9㎛이하인 D50, 입도가 0.5㎛이상 2.0㎛이하인 D90, 입도가 5㎛이하인 D100을 포함한다.
은(Ag) 재질의 금속 파우더의 두드림 밀도(Tap Density)는 2.0[g/cm3]이상 5.5[g/cm3]이하이고, 입자의 비표면적(Surface area)은 0.5[m2/g]이상 4.5[m2/g]이하이다.
사용된 바인더 재질은 아크릴계 바인더로서, 그 특성은 다음과 같다.
산가(Acid Value)는 10[mgKOH/g]이상 180[mgKOH/g]이하이고, 24℃이상 25℃이하에서의 점성(Viscosity)은 5000[cps]이상 45000[cps]이하이다. 그리고 고형분(Solid)의 함량은 20중량부이상 89중량부이하이고, 분자량(Mw)은 1000이상 170000이하이다.
사용된 유기 용매는 톨루엔으로서, 그 특성은 다음과 같다.
밀도(Density)는 0.8[g/ml]이상 0.99[g/ml]이하이고, 끓는점(Boiling point)은 180℃이상 290℃이하이고, 분자량은 100이상 200이하이고, C-H-O 타입이다.
첨가제로 사용된 분산 안정제는 부틸아세테이트로서, 그 특성은 다음과 같다.
산가는 7[mgKOH/g]이상 22[mgKOH/g]이하이고, 20℃에서의 밀도는 0.8[g/ml]이상 1.1[g/ml]이하이고, 고형분의 함량은 25중량부이상 66중량부이하이다.
글라스 프릿은 Bi2O3를 52중량부, B2O3를 20중량부, SiO2를 11중량부, Al203를 8중량부, BaO를 4중량부, CaO를 2중량부, ZnO를 2중량부 포함한다.
도 9를 살펴보면, 실시예 1은 금속 파우더 70중량부, 바인더 18중량부, 유기 용매 4중량부, 글라스 프릿 6중량부 및 첨가제를 2중량부를 혼합하여 페이스트 상 태의 전극 재료를 형성하고, 형성한 전극 재료를 블랭킷을 이용하여 기판에 인쇄하고, 인쇄한 전극 재료를 소성하여 전극을 형성한 경우이다.
실시예 1에 따라 형성된 전극의 단면의 길이는 82.3㎛이고, 단면의 최대 높이는 5.6㎛이다.
다음, 실시예 2는 금속 파우더 80중량부, 바인더 8중량부, 유기 용매 5중량부, 글라스 프릿 5중량부 및 첨가제를 2중량부를 혼합하여 페이스트 상태의 전극 재료를 형성하고, 형성한 전극 재료를 블랭킷을 이용하여 기판에 인쇄하고, 인쇄한 전극 재료를 소성하여 전극을 형성한 경우이다.
실시예 2에 따라 형성된 전극의 단면의 길이는 80.1㎛이고, 단면의 최대 높이는 5.4㎛이다.
다음, 실시예 3은 금속 파우더 85중량부, 바인더 5중량부, 유기 용매 5중량부, 글라스 프릿 3중량부 및 첨가제를 2중량부를 혼합하여 페이스트 상태의 전극 재료를 형성하고, 형성한 전극 재료를 블랭킷을 이용하여 기판에 인쇄하고, 인쇄한 전극 재료를 소성하여 전극을 형성한 경우이다.
실시예 3에 따라 형성된 전극의 단면의 길이는 79.7㎛이고, 단면의 최대 높이는 5.9㎛이다.
이상의 실시예 1, 2, 3을 살펴보면 본 발명에 따른 전극 조성물의 조건으로 각 성분들을 혼합하여 오프셋 인쇄 공법으로 전극을 제조하면, 전극의 단면의 길이 및 단면의 최대 높이의 특성이 향상될 수 있다는 것을 알 수 있다.
반면에, 비교예 1은 금속 파우더 48중량부, 바인더 8중량부, 유기 용매 39중 량부, 글라스 프릿 3중량부 및 첨가제를 2중량부를 혼합하여 페이스트 상태의 전극 재료를 형성하고, 형성한 전극 재료를 블랭킷을 이용하여 기판에 인쇄하고, 인쇄한 전극 재료를 소성하여 전극을 형성한 경우이다.
비교예 1에 따라 형성된 전극의 단면의 길이는 112.4㎛이고, 단면의 최대 높이는 2.8㎛이다.
또한, 비교예 2는 금속 파우더 92중량부, 바인더 5중량부, 유기 용매 0.5중량부, 글라스 프릿 2중량부 및 첨가제를 0.5중량부를 혼합하여 페이스트 상태의 전극 재료를 형성하고, 형성한 전극 재료를 블랭킷을 이용하여 기판에 인쇄하고, 인쇄한 전극 재료를 소성하여 전극을 형성한 경우이다.
비교예 2에 따라 형성된 전극의 단면의 길이는 59㎛이고, 단면의 최대 높이는 8.4㎛이다.
이상의 비교예 1, 2를 살펴보면, 유기 용매의 함량이 과도하게 많거나 또는 과도하게 적은 경우에는 전극의 단면의 길이 및 단면의 최대 높이의 특성이 향상되기 어렵다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 전극과 기판의 접촉각(Contact Angle)이 상대적으로 작아 기포의 발생을 방지하고, 이에 따라 기포의 발생을 억제함으로써 구동 효율의 저하를 방지하고, 전극의 절연파괴를 방지하는 등 전극의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널의 전극 조성물은 오프셋 인쇄 공법에 적용되는 경우 전극의 전기 저항 특성, 전극의 단면의 길이 및 전극의 단면의 최대 높이 등의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 기판과,
    상기 기판에 배치되는 전극을 포함하고,
    상기 기판과 상기 전극의 접촉각(Contact Angle)(θ)은 아래와 같은 수학식 1에 따르고,
    상기 기판과 전극의 접촉각(θ)은 3(°)도 이상 45(°)도 이하인 디스플레이 패널.
    수학식 1 : arc tangent(T/S) ≤ θ ≤ arc tangent(40T/S)
    (S : 전극 단면의 면적, T : 전극 단면의 최대 높이)
  2. 기판과,
    상기 기판에 배치되는 전극을 포함하고, 상기 전극은 버스전극이고,
    상기 기판과 상기 전극의 접촉각(Contact Angle)(θ)은 아래와 같은 수학식 1에 따르는 디스플레이 패널.
    수학식 1 : arc tangent(T/S) ≤ θ ≤ arc tangent(40T/S)
    (S : 전극 단면의 면적, T : 전극 단면의 최대 높이)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 전극의 접촉각(θ)은 아래와 같은 수학식 2에 따르는 디스플레이 패널.
    수학식 2 : arc tangent(2T/S) ≤ θ ≤ arc tangent(20T/S)
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 단면의 길이는 상기 전극 단면의 최대 높이의 6배 이상 48배 이하인 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 단면의 길이는 상기 전극 단면의 최대 높이의 11배 이상 22배 이하인 디스플레이 패널.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 단면의 길이는 60㎛이상 90㎛이하인 디스플레이 패널.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 단면의 최대 높이는 3㎛이상 10㎛이하인 디스플레이 패널.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 단면의 형상은 상기 기판이 배치된 방향과 역방향으로 볼록한 형상인 디스플레이 패널.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극은 직접 패터닝(Direct Patterning) 공법으로 형성되는 디스플레이 패널.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극은 오프셋(Offset) 인쇄 공법으로 형성되는 디스플레이 패널.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 전기 저항값은 70Ω이하인 디스플레이 패널.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전극을 제조하기 위한 전극 조성물에 있어서,
    금속 파우더(Powder)를 60중량부 이상 95중량부 이하,
    바인더(Binder)를 5중량부 이상 40중량부 이하,
    유기 용매를 1중량부 이상 30중량부 이하,
    글라스 프릿(Glass frit)을 1중량부 이상 20중량부 이하
    포함하는 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 파우더는 은(Ag) 재질, 구리(Cu) 재질, 알루미늄(Al) 재질, 금(Au) 재질로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나인 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 바인더 또는 메타아크릴계 바인더 중 하나 이거나 또는 아크릴계 바인더와 메타아크릴계 바인더가 혼합된 것인 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 글라스 프릿은
    글라스 프릿을 100중량부라 할 때, Bi2O3를 33중량부 이상 69중량부 이하, B2O3를 9중량부 이상 36중량부 이하, SiO2를 1중량부 이상 19중량부 이하, Al203를 1중량부 이상 18중량부 이하
    포함하는 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 글라스 프릿은
    BaO를 0.5중량부 이상 20중량부 이하 더 포함하는 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 글라스 프릿은
    CaO를 0.5중량부 이상 9중량부 이하 더 포함하는 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 글라스 프릿은
    ZnO를 0.5중량부 이상 14중량부 이하 더 포함하는 디스플레이 패널의 전극 조성물.
  19. 제 12 항에 있어서,
    첨가제로 분산 안정제를 0.5중량부 이상 15중량부 이하 더 포함하는 디스플레이 패널의 전극 조성물.
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