KR100841205B1 - 플라스마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 조성물 및그에 의한 전극의 제조방법, 이를 이용한 플라즈마디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체를 포함함으로써 저점도에서도　침강안정성 및 분산특성이 우수한 플라스마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 조성물 및 그에 의한 전극의 제조방법, 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 무기물인 흑색안료 및 유리분말의 응집 및 침강이 발생하지 않아 슬릿 코팅법을 이용하여 재현성 있게 전극을 형성할 수 있다.

　

플라즈마 디스플레이, 빗살형 고분자 수지, 흑색안료, 유기바인더, 유리 프리트, 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체

Description

플라스마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 조성물 및 그에 의한 전극의 제조방법, 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널{A PHOTOSENSITIVE COMPOSITION OF BUS ELCTRODE0 FOR PLASMA DISPLAY PANEL AND PLASMA DISPLAY PANEL USING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 플라스마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 조성물 및 그에 의한 전극의 제조방법, 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에　관한 것으로, 보다 상세하게는 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체를 포함하여 저점도에서 침강안정성 및 분산 특성이 우수한 플라스마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 조성물 및 그에 의한 전극의 제조방법, 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라스마 디스플레이 패널(PDP)은 플랫 패널 디스플레이의 하나로서 LCD나 프로젝션(projection) TV 등과 경쟁하면서, 근래에 급속히 시장을 확대하고 있는 디스플레이의 종류이다. 　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, 셀　내에 방전 현상을 발생 시켜, 이 때 생긴 자외선에 의해 셀내의 형광체를 여기함으로써 행해진다. 패널의 구조상 발광된 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.

상기와 같은 전극을 형성 하기 위하여 종래에는 스크린 인쇄법을 사용하여 흑색층을 인쇄,건조한 후 연속하여 도전층인 은 페이스트를 스크린 인쇄 건조한 후 노광, 현상하여 패턴을 형성하는 방법을 이용하였다. 그러나 이와 같은 스크린 인쇄법을 이용한 경우에는 재료의 손실이 매우 클 뿐 아니라 인쇄스크린의 장력의 변화로 인쇄두께 등이 변화하는 문제점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 돌출된 기술로 슬릿 코터를 이용하여 블랙층을 도포한 후 건조,노광,현상하여 전극 패턴을 형성한 후 패턴화된 블랙층위에 오프셋 인쇄법에 의하여 도전층을 인쇄, 소성하여 플라즈마 디스플레이의 버스전극을 형성하는 방법에 제안되고 있다.

그러나 상기와 같은 기술을 이용하여 흑색층을 형성하기 위하여는 슬릿 코팅이 가능한 저점도의 조성물이 요구된다. 이러한 저점도의 전극용 조성물에는 무기 물인 흑색안료 및 유리분말이 포함되어 있어 사용 중에 침강이 발생하여 재현성 있는 흑색층을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 하나의 목적은, 무기물인 흑색안료와 유리프리트를 포함하면서도 저점도에서 침강 안정성 및 분산특성이 우수한 플라즈마 디스플레이 전극 형성용 감광성 조성물과 이를 이용한 플라즈마 디스플레이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 흑색안료, 유기 바인더, 가소제, 유리 프리트, 광중합 화합물, 광중합 개시제 및 빗살형의 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 전극 형성용 감광성 조성물 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관계한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 슬릿코터를 이용하여 본 발명의 조성물을 플라즈마 패널의 전면판에 도포하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관계한다.

본 발명에 따른 전극 형성용 감광성 조성물을 이용하여 플라스마 디스플레이 패널의 전극을 형성할 경우 조성물의 응집 및 침강이 없이 슬릿 코팅법을 이용하여 재현성 있게 전극을 형성할 수 있다.

이하에서 본 발명에 관해 더욱 상세하게 설명한다.

　

본 발명의 전극 형성용 감광성 조성물에는 흑색안료로서 도전성이 없는 천이 금속의 산화물의 미립자 또는 천이 금속의 붕화물, 질화물, 탄화물 등의 도체로서의 고유 저항이 매우 높은 미립자를 이용하였다. 상기 천이 금속의 산화물은 코발트산화물, 크롬-동계 산화물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 　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.

또한, 상기 흑색 안료의　함량은 전체 조성물 중 3 중량%에서 15 중량%이다.　함량이 3 중량%　미만일 경우, 형성된 전극패턴이 충분한 흑색도를 나타내지 못할 수 있으며, 15중량%를 초과하게 되면 빛의 투과성이 떨어지고 패턴 해상성이 저하될 수 있다.

　

본 발명에서 사용되는 유기 바인더는 소정의 현상액에 가용인 것이 사용될 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.

상기의 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 셀룰로오스 및 수용성 셀룰로오스 유도체 등을 들 수 있다. 상기 유기 바인더는 단독 혹은 혼합해서 사용할 수 있다.

상기 유기바인더의 함량은 5 내지 40 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량%이다. 함량이 5 중량% 미만이면 바인더의 함량이 충분치 않아 무기입자의 침강이 빨라지는 문제가 있을 수 있고, 40 중량%를 초과하면 소성 후 막의 치밀도가 저하되는 문제가 생길 수 있다.

　

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

상기 유리 프리트의 함량은 전체 조성물 중 3 내지 20 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 내지 15 중량%이다. 함량이 3 중량% 미만이면 소성 후 전극패턴과 전극기판과의 접착성이 용이하지 않으며, 20 중량%를 초과하면 상대적으로 도전성 물질이나 유기 바인더의 함량이 적어져, 흑색도 및 패턴 형성성이 저하될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 광중합성 화합물은 통상적인 감광성 조성물에 사용하는 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 중합성 화합물을 사용할 수 있는데, 예를 들어

올리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리우레탄 디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판프로필렌 옥시느 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 등이며, 이들의 단독 혹은 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 광중합성 화합물의 함량은 전체 조성물 중 1~10 중량%이다. 함량이 1중량%미만이면 전극 패턴　형성 시 충분한 경화가 이루어지지 않아 현상시 패턴이 기판으로부터 탈락되는 등의　문제가 있을 수 있으며, 10 중량%를 초과하면 형성하고자 하는 선폭보다 넓어지거나 배선간에 붙는 등의 문제가 발생할 수　있다.

　

본 발명에서 사용되는 광중합 개시제로서는 벤조인,벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르,벤조인이소프로필에테르 등의 벤조인과 벤조인알킬에테르류, 아세토페논,2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논등의 아세토페논류 등이 있으며, 광에 의하여 라디칼을 형성할 수 있는 것이면 한정되지 않는다. 또한 상기 광개시제 단독 혹은 2종이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 광중합 개시제의 함량은 전체 조성물 중 0.5~3 중량%가 바람직하다. 함량이 0.5 중량% 미만이면 전극 패턴　형성 시 충분한 경화가 이루어지지 않아 현상시 패턴이 기판으로부터 탈락되는 등의　문제가 있을 수 있으며, 3 중량%를 초과하면 형성하고자 하는 선폭보다 넓어지거나 배선간 붙는 등의 문제가 발생할 수　있다.

또한, 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체를 　필수성분으로 사용한다.

　

상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알릴기, 또는 페닐기이고, 및 m은 1 내지 10이다.

　플라즈마 디스플레이 패널 전극 내 흑색층은 그 제조 과정에서 500~600℃의 소성 공정을 진행할 필요가 있는데, 소성 공정으로 LCD용의 흑색층과 같이 유기안료를 가지고 흑색을 발현하는 조성물에서는 흑색을 유지할 수 없어서 열안정성이 우수한 무기흑색 안료를 사용하고 있다. 또한 기판과의 접착력을 위하여 유리분말과 같은 무기물이 필요로 하게 된다.

이러한 조성물을 패널 제조 방법의 하나인 슬릿 코터를 사용하여 형성하는 경우 조성물의 점도는 100cps 이하의 매우 낮은 점도가 요구되지만 조성에 포함되는 무기 흑색안료, 무기 결착제의 높은 비중으로 인하여 조성물의 보관 중에 간단하게 분리, 응집, 침강 해 버리기 때문에 슬릿 코터를 사용하여 양호한 도막을 얻기가 어렵다.

이에 상기 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체를 사용하면 화학적 구조에 따른 입체적 장애와, 유리분말과의 화학적 작용에 의하여 유리분말 및 안료의　침강속도를 느리게 할 수 있으며, 이로 인하여　저점도에서도 안정한 침강성을 가진다. 　따라서 상기 중합체를 포함하는 조성물을 사용하면 전극의 흑색화에 의한 PDP 유리 기판 배면으로부터의 충분한 전극 시인성 저하와 상부전극과 투명전극 간의 통전을 확보하면서　슬릿 코터에 의한 인쇄가 용이하게 되어 진다.

상기 공중합체는 분자량(Mw)이 10,000~100,000이 바람직하며, 산가는 20~300mgKOH/g인 것이 바람직하다.

또한, 상기 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체의 함량은 전체 조성물 중 0.5~15중량%이며, 바람직하게는 1~10중량%이다. 함량이 0.5중량% 미만이면 무기 물의 침강의 속도가 빨라지는 문제가 있을 수 있으며, 15중량%를 초과하면 현상 후 배선의 형태가 불량한 문제가 발생할 수　있다.

　

본 발명에서 용제는 특별히 한정된 것은 없으나, 유기 바인더 및 유기첨가제를 녹일 수 있는 유기용제를 사용할 수 있다.

상기 유기용제의 예로는 메틸셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 텍사놀, 터피네올, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르,디에틸렌 글리콜 모노프로필에테르,디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 시클로 헥사놀 로 이루어지는 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상술한 성분들 이외에 유기 바인더의 용제에 대한 용해성 및 건조 속도를 조정하기 위해 가소제를 더 포함할 수 있다. 가소제는 유기 바인더에 혼용성을 가지는 것이 사용될 수 있으며, 건조특성을 조정할 목적으로 사용된다.

상기 가소제의 예로는 프탈산에스테르, 아디핀산에스테르, 인산에스테르, 트리멜리트산에스테르, 구연산에스테르, 에폭시, 폴리에스테르, 글리세롤 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

　

또한, 본 발명에서는 상기 성분 이외에 조성물의 점도 조정을 위해 필요에 따라 　분산제, 점도 안정화제, 소포제, 커플링제 등을　첨가 할 수 있다.

　

본 발명은 슬릿코터를 이용하여 흑색층의　패턴을 형성하고 그　위에 전극층을 오프셋 인쇄로 형성하여 동시 소성에 의해 일체화하는 플라스마 디스플레이 패널에 관한 것이며, 본 발명의 전극 형성용 조성물은 감광성으로 슬릿 코터에 의하여 전면판에 도포하고 연속하여 건조, 노광, 현상을 하여 패턴화된 흑색층을 형성하고 그 위에 오프셋인쇄법에 따라 도전층을 인쇄하여 패터닝한 후 소성 등의 열처리로 일체화한 전극을 제조할 수 있다.

상기 조성물을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 슬릿코터를 이용하여 제 1항에 의한 조성물을 플라즈마 디스플레이용　전면유리판에 도포하는 단계 ; 상기 단계 후 연속하여 건조, 노광 및 현상하여 패턴화된 흑색층을 형성하는 단계 ; 및 상기 흑색층 위에 도전층을 오프셋 인쇄를 통하여 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 각 단계는 공지된 방법을 이용하여 수행할 수 있으므로 그 구체적 설명을 생략한다.

본 발명은 상기 조성물에 의해 제조된 전극을　포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 포함한다.

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

실시예

하기 표 1의 성분으로 구성된 실시예 및 비교예의 감광성 흑색층 조성물의 평가를 위해 평균 입경 1.5㎛의 구상 은가루 70중량%와 연화점이 400℃로 평균 입경 1.5㎛의 유리 프리트 3중량%와 기타 아크릴 공중합체를 유기 바인더 성분, 용제를 함유하는 오프셋 인쇄용 은전극 조성물과 조합하여 평가하였다.

평가는 투명 전극(ITO)이 형성된 10cm×10cm 크기의 고융점유리판에 상기 실시예 1~3의 조성물을 슬릿코팅법을　이용해 도포하고, 110℃로 5분간 유지되도록 조정된 열판 건조로에서 건조한 후 노광, 현상하여 팬턴된 블랙층을 형성 하였으며,

이 위에 감광성 은전극 재료를　오프셋 인쇄법을 이용해 도포, 건조를 하고 580도에서 동시 소성하여 패턴의 탈락 및 끊김이 없음을 확인 하여 전극으로서 사용가능을 평가 하였다.

응집여부에 대한 평가는 조합된 조성을 슬릿 코팅에 의하여 300X300mm크기의 유리기판에 도포, 건조한 후 후면에서 빛을 비추어 광학 현미경으로 응집된 흑점의 개수로서 평가하였으며, 평가기준은 다음과 같다.

응집된 흑점의 개수

50개 이상(전면에 흑점 발견) : ×

5개 이상 25개 미만 　　　　　　　　　: ○

5개 미만 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　: ◎

　

또한 침강 발생에 대한 평가는 밀봉이 가능한 10ml의 유리 메스실린더에 페이스트를 넣고 50℃에서 6시간 방치 후 흰색의 프리트의 침강발생에 의한 흰색 띠의 발생이 바닥 면으로부터 어느 정도의 높이로 발생하였는지를 측정하였다.

　침강발생의 측정

5mm 이상　　　　　　: ×

2이상~3이하mm : ○

2mmm 미만 　　　　: ◎

　

표 1 을 참조하면 실시예 1 내지 3이 비교예와 비교하여 응집 및 침강속도의 특성에 있어서 개선됨을 볼 수 있었다.

Claims (6)

1. 흑색안료, 유기 바인더, 유리 프리트, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 상기 화학식 1로 표시되는 분자량(Mw) 10,000 내지 100,000의 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 형성용 감광성 조성물.

   [화학식 1]

   

   상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알릴기, 또는 페닐기이고, 및 m은 1 내지 10이다.
2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은

   (1) 흑색안료 3 내지 15 중량%,

   (2) 유기 바인더 5 내지 40 중량%,

   (3) 유리 프리트 3 내지 20 중량%,

   (5) 광중합성 단량체 　1 내지 10 중량%,

   (6) 광중합 개시제 0.5 내지 3 중량%,

   (7) 알킬에테르-무수말레인산-스티렌 공중합체 0.5 내지 15 중량%, 및

   잔량으로서 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 형성용 감광성 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 흑색안료는 도전성이 없는 천이 금속의 산화물, 붕화물, 탄화물 및 질화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상임을 특징으로 하는 전극 형성용 감광성 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기　유리 프리트는 연화점이 300~600℃이고, 유리 전이온도가 200~500℃인 것을 특징으로 하는 전극 형성용 감광성 조성물.
5. 슬릿코터를 이용하여 제 1항에 의한 조성물을 플라즈마 디스플레이용　전면유리판에 도포하는 단계 ;

   상기 단계 후 연속하여 건조, 노광 및 현상하여 패턴화된 흑색층을 형성하는 단계 ; 및

   상기 흑색층 위에 도전층을 오프셋 인쇄를 통하여 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
6. 제 5항의 제조방법에 의해 제조된 전극을　포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.