KR101174888B1 - 격벽 재료, 이를 이용하여 형성한 격벽 및 상기 격벽을 포함하는 ｐｄｐ - Google Patents

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Abstract

본 발명은 격벽 재료, 상기 격벽 재료를 이용하여 형성한 격벽, 상기 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel; PDP)에 관한 것이다. 상기 격벽 재료는 감광성 격벽 형성에 적합한 것으로서, 납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않아 친환경적인 글래스 프릿 조성물로 형성되며, 또한 광 산란을 방지할 수 있다. 상기 글래스 프릿 조성물은 P2O5와, BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, ZnO와, Al2O3를 함유한다. 또한, 상기 글래스 프릿 조성물은 알칼리계 금속 산화물, B2O3, SiO2, 등을 더 함유할 수 있다. 상기 글래스 프릿 조성물로 형성된 격벽은 감광성 유기물 다관능성 모노머 또는 올리머 등의 가교제, 광개시제, 바인더, 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명은 상기 글래스 프릿을 이용하여 격벽을 형성하는 방법을 제공하고, 또한 상기 격벽을 포함하는 PDP를 제공한다.

Description

격벽 재료, 이를 이용하여 형성한 격벽 및 상기 격벽을 포함하는 ＰＤＰ{Material for forming barrier ribs, barrier ribs formed using the material and PDP comprising the barrier ribs}
본 발명은 PDP의 격벽 재료, 상기 재료를 이용하여 형성한 PDP 격벽 및 상기 격벽을 포함하는 PDP에 관한 것이다.
현재 상용화되고 있는 PDP의 격벽 형성 방법으로 샌드블라스트 (sandblast)법, 화학적 에칭 (etching)법 그리고 감광성(photolithographic)법 등이 있다. 격벽 형성 방법에는 고화질을 위한 다양한 격벽 구조, 저가격화를 위한 공정 단축, 폐기물 감소 등의 필요에 따라 다양한 기술이 접목되고 있다.
상기 감광성법은 유전체층 페이스트를 소성하기 전에 격벽 페이스트를 도포하고 노광 및 현상 공정을 행한 후, 상기 유전체층 페이스트와 현상 후의 격벽 페이스트를 동시 소성을 행한다. 그러나 샌드블라스트법 및 화학적 에칭법은 격벽 페이스트를 식각함에 있어서 유전체층의 손실을 방지하기 위하여 유전체층 페이스트를 미리 반드시 소성할 필요가 있다. 소성 공정 동안의 열에 의해, 유전체층 페이스트 및 격벽 페이스트보다 먼저 생성된 기판 또는 전극의 열에 의한 변형 또는 손 상 등을 배제할 수는 없다. 따라서, 이러한 변형, 또는 손상 등을 방지하기 위해서라도 소성 공정의 최소화는 반드시 해결해야 할 과제이다. 이러한 이유들로 인해, 감광성법은 샌드블라스트법 및 화학적 에칭법에 비해 공정이 단순하고 고정세의 격벽을 형성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기 문제들 및 그 밖의 여러 가지 문제들을 해결하기 위한 것으로서, 감광성법에 의해 PDP 격벽을 형성하는데 유용하게 사용될 수 있는 격벽 재료로서 글래스 프릿 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 글래스 프릿 조성물을 이용하여 형성한 격벽 및 상기 격벽을 구비하는 PDP를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 40 내지 70 중량부의 P2O5와, 1 내지 20 중량부의 BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, 1 내지 30 중량부의 ZnO와, 1 내지 15 중량부의 Al2O3를 함유하는 글래스 프릿 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 1.5 내지 1.6의 굴절률을 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 감광성 격벽 형성을 위한 조성물이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 Li2O, Na2O 및 K2O으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이 하로 더 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 B2O3 를 1 내지 15 중량부로 더 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 SiO2 를 5 중량부 이하로 더 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 70 x 10-7/℃ 내지 85 x 10-7/℃의 열팽창 계수를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 40 내지 70 중량부의 P2O5와, 1 내지 20 중량부의 BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, 1 내지 30 중량부의 ZnO와, 1 내지 15 중량부의 Al2O3를 함유하는 글래스 프릿 조성물과, 필러와, 감광성 유기물을 함유하고, 상기 글래스 프릿 조성물의 굴절률 및 상기 감광성 유기물의 굴절률 각각이 1.5 내지 1.6을 갖는 감광성 격벽 페이스트를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 글래스 프릿 조성물은 납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않는다.
상기 감광성 격벽 페이스트에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 Li2O, Na2O 및 K2O으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이하로 더 함유할 수 있다.
상기 감광성 격벽 페이스트에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 B2O3 를 1 내지 15 중량부로 더 함유할 수 있다.
상기 감광성 격벽 페이스트에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 SiO2 5 중량부 이하로 더 함유할 수 있다.
상기 감광성 격벽 페이스트에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 70 x 10-7/℃ 내지 85 x 10-7/℃의 열팽창 계수를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 40 내지 70 중량부의 P2O5와, 1 내지 20 중량부의 BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, 1 내지 30 중량부의 ZnO와, 1 내지 15 중량부의 Al2O3를 함유하고, 1.5 내지 1.6의 굴절률을 갖는 글래스 프릿 조성물을 함유하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않는다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 Li2O, Na2O 및 K2O으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이하로 더 함유할 수 있다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 B2O3 를 1 내지 15 중량부로 더 함유할 수 있다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 SiO2를 5 중량부 이하로 더 함유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서, 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판 상에 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항의 감광성 격벽 페이스트를 도포하는 단계와, 포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 감광성 격벽 페이스트를 현상하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 감광성 격벽 형성에 적합한 격벽 재료로서 글래스 프릿 조성물, 상기 격벽 재료를 이용하여 형성한 격벽, 상기 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 격벽 재료는 친환경적이며, 유전체 또는/및 유리 기판과의 이온 교환 반응 및 기판의 갈라짐 현상을 방지하여 신뢰성 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
본 발명에 관하여 이하의 실시 예들 및 첨부되는 도면 등을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 감광성 격벽 형성에 적합하고 친환경적인 격벽 재료, 이를 이용하여 형성한 격벽 및 상기 격벽을 포함하는 PDP를 제공하고자 한다.
본 발명에서는 감광성 격벽용 재료로서, 감광성 유기물의 원료와 유사한 굴절률을 갖는 글래스 프릿의 조성물을 제공하고자 한다. 구체적으로, 노광 시 광의 산란을 막기 위해서는 글래스 프릿 조성물의 평균 굴절률을 1.5~1.6 범위로 조절하는 것이 필요하다.
또한, 본 발명에서는 감광성 격벽 재료로서 납(Pb)뿐만 아니라 비스무스(Bi)를 함유하지 않는 친환경 특성을 갖는 격벽 재료를 제공하고자 한다. 환경문제로 인해 납(Pb) 대신 비스무스(Bi)를 격벽 재료인 글래스 프릿 조성으로 검토 또는 활용하고 있다. 그러나 산화 납(PbO)을 산화 비스무스(Bi2O3)로 대체하는 경우 글래스 프릿의 연화 온도, 열팽창 계수 조절이 용이하여 결정화되지 않는 유리 격벽을 형성하는 안정성 측면에서 이점이 있다. 그러나 산화 비스무스(Bi2O3)는 산화 납(PbO)의 부산물로서 생산량이 한정적이어서 가격적인 측면에서 매우 불안정한 성분이다. 또한, 산화 납(PbO)과 마찬가지로 유해성 여지가 있는 조성이므로 비스무스(Bi)를 함유하지 않는 글래스 프릿의 조성 개발이 필요하다.
종래 감광성 격벽 재료로서 알칼리 금속인 리튬(Li) 등은 글래스 프릿 조성물의 연화 온도, 열팽창 계수의 조절이 용이해지는 것뿐만 아니라 굴절률을 낮게 유지할 수 있기 때문에 감광성 격벽 재료에 있어서의 감광성 유기물과 굴절률의 차를 작게 할 수 있다. 그러나 이러한 알칼리 금속의 함유량이 많을 경우 격벽용 페이스트의 안정성이 저하될 수 있으며 격벽/유전체/유리기판의 이온 교환 반응이 일어나, 기판의 갈라짐 현상이나 은(silver) 전극과의 반응에 의한 황변 현상 등의 문제점을 야기할 수 있다. 따라서 전자부품에 유해한 알칼리 금속이온의 함유량을 최소화할 필요가 있다.
본 발명은 감광성법에 의해 PDP 격벽을 형성하는데 사용되는 격벽 재료로서 글래스 프릿 조성물을 제공하고자 하는 것이다. 구체적으로, 납(Pb) 및 비스무스(Bi)를 함유하지 않아 환경 친화적이면서 알칼리 성분의 함량을 최소화하여 금속에 의한 이온교환 반응으로 생기는 황변 현상이나 기판의 갈라짐 현상 등을 개선할 수 있는 PDP 격벽 재료로서 글래스 프릿 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 글래스 프릿 조성물을 이용하여 형성한 격벽 및 상기 격벽을 구비하는 PDP를 제공하고자 한다.
<감광성 격벽 재료>
본 발명에 따른 글래스 프릿 조성물은 P2O5를 주성분으로 함유한다. 본 발명에서 주성분이라 함은 글래스 프릿 조성물들 중 가장 많은 함량으로 함유하는 조성을 의미한다. 더욱 구체적으로, 상기 글래스 프릿 조성물은 P2O5를 40 내지 70 중량부 함유한다. 또한, 상기 글래스 프릿 조성물은 BaO 또는 SrO, 또는 이들의 혼합물을 1 내지 20 중량부로, ZnO를 1 내지 30 중량부로, Al2O3를 1 내지 15 중량부로 함유한다.
본 발명에 따른 감광성 격벽 재료로서 글래스 프릿 조성물의 주요 성분인 P2O5는 40 내지 70 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 70 중량부를 초과하여 함유하 면 상기 글래스 프릿 조성물이 결정화되기 쉬워져 안정화된 격벽을 형성할 수 없으며, 내수성이 저하된다. 또한, 40 중랑부 미만으로 함유하는 경우에는 연화 온도가 높아져 소성 온도가 증가함으로써 유리화 되기 어려운 문제가 있다.
BaO, SrO 또는 이들의 혼합물을 1 내지 20 중량부 함유하여 유리화 범위를 넓힐 수 있다. 20 중량부를 초과하면 1.5 내지 1.6의 굴절률 범위를 초과하게 되고, 1 중량부 미만으로 함유하는 경우에는 글래스 프릿 조성물의 저융점화, 열팽창 계수의 조정에 문제가 발생한다.
또한, 상기 글래스 프릿 조성물은 열팽창 계수를 크게 변화시키지 않으며 저융점화시키는 성분인 ZnO를 1 내지 30 중량부 포함한다. 상기 범위를 초과하게 되면 1.5 내지 1.6의 굴절률 범위를 초과하게 되고, 상기 범위 미만인 경우에는 납(Pb)과 비스무스(Bi)를 함유하지 않는 글래스 프릿 조성계에서 소성 온도를 낮추는 것이 어려운 문제가 있다.
Al2O3는 유리화 범위를 넓히고 안정화에 기여하는 조성으로서, 1 내지 15 중량부로 함유할 수 있다. 15 중량부를 초과하여 함유하면 유리에 결정(結晶)이 생겨서 투명성을 잃는 경향이 있는 실투 현상이 나타나고, 글래스 프릿 조성물의 전이 온도, 연화 온도가 높아져 600℃ 이하의 소성이 불가능해 진다. 또한, 1 중량부 미만이면 상기 글래스 프릿 조성물로 형성한 격벽의 안정성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 글래스 프릿 조성물은 Li2O, Na2O, K2O 등의 알칼리계 금속 산화물을 더 포함할 수 있는데, 이때 상기 알칼리계 산화물은 3 중량부 이하로 함유하는 것이 바람직하다. 알칼리계 금속 산화물을 함유하는 경우 글래스 프릿 조성물의 전이 온도, 연화 온도를 낮추어 600℃ 이하 소성이 가능할 수 있다. 따라서 적어도 0 중량부 초과하여 더 함유하도록 할 수 있다. 다만, 상기 3 중량부를 초과하여 함유하면 알칼리계 금속이 다른 금속과의 이온교환이 일어나기 쉽고, 이온교환 후 확산을 일으키기 쉬워져 균열이나 황변 현상이 나타날 수 있다.
아울러, 상기 글래스 프릿 조성물은 납(Pb) 등의 중금속을 함유하지 않으면서 저융점화를 위해 필요하며 저 굴절률화에도 상당히 유효한 성분으로 B2O3를 더 포함할 수 있다. 상기 B2O3는 1 내지 15 중량부로 함유할 수 있다. 상기 B2O3를 0 중량부 초과 1 중량부 미만으로 함유하면 저융점화가 어려운 문제가 있고, 15 중량부를 초과하여 함유하면 격벽의 안정성이 떨어지고 페이스트의 보존성도 나빠진다.
또한, 상기 글래스 프릿 조성물은 굴절률화에 효과가 있는 SiO2를 5 중량부이내로 더 함유할 수 있다. SiO2첨가 시 굴절률 감소에는 효과가 있으므로 0 중량부 초과 5 중량부 이하로 더 함유할 수 있으나, 5 중량부를 초과하여 함유하면 실투 현상을 유발할 수 있으며, 글래스 프릿 조성물의 전이 온도, 연화 온도가 너무 높아져 600℃ 이하에서 소성이 이루어질 수 없는 문제가 유발될 수 있다.
상기와 같이 조성 성분 및 조성비로 혼합한 글래스 프릿 조성물은 450℃ 내지 500℃ 의 전이 온도를 갖는다. 글래스 프릿 조성물의 유리 전이 온도가 450℃ 미만인 경우에는 소성 온도가 낮아지고, 소성 시 탈 바인더성이 나빠지며 치수 정 밀도를 악화시키고, 미분해 유기 성분의 잔류탄소에 의해 흑화 현상이 일어나게 된다. 또한, 유리 전이 온도가 500 ℃ 초과하는 경우에는 600℃ 이하의 온도에서 소성하여 치밀한 격벽을 얻는데 문제가 있다.
상기 글래스 프릿 조성물의 열팽창 계수는 70X 10-7/℃ 내지 85X 10-7/℃인 것이 바람직하다. 열팽창계수가 상기 범위를 벗어나게 되면 소성 시 유리 기판의 열팽창계수와의 차이에 의해 발생하는 응력으로 가열 및 냉각에 의한 크랙(crack)이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 글래스 프릿 조성물은 노광 공정 시 감광성 유기물과 유사한 굴절률 1.5 내지 1.6을 갖는다. 따라서 격벽 형성을 위한 노광 공정에서 감광성 유기물과 유사한 굴절률을 가지므로 원하는 영역에 대해 효과적으로 노광 공정을 행할 수 있다.
또한, 상술한 글래스 프릿 조성물로 격벽 형성하는 경우, 유리에 결정(結晶)이 생겨서 투명성을 잃는 경향을 나타내는 실투 현상을 방지할 수 있다.
아울러, 알칼리 금속 성분의 함량을 최소화하여 다른 금속과 이온 교환 반응으로 인한 격벽 또는 격벽과 접하는 유전체층, 기판의 균열, 황변 현상을 방지할 수 있으며, 격벽 페이스트의 보존성을 향상할 수 있다.
<감광성 격벽용 페이스트의 제조>
본 발명에 관한 글래스 프릿 조성물은 고융점 필러 및 감광성 유기물과 혼합되어 감광성 격벽 페이스트로 사용된다.
상기 고융점 필러로 연화 온도가 600 ℃ 이상의 고융점 글래스나 코디어라이트(Cordierite) 등의 세라믹스 재료를 이용할 수 있다. 상기 고융점 필러는 글래스 프릿 조성물 100 중량부 대비 5 내지 20 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 고융점 필러가 상기 범위 미만인 경우에는 소성 후 원하는 패턴 형상을 얻을 수 없고 상기 범위를 초과하게 되면 소결 특성이 떨어지는 문제가 발생하기 때문이다.
상기 감광성 유기물은 다관능성 모노머 또는 올리머 등의 가교제, 광개시제, 바인더, 첨가제를 포함하여 이루어진다.
광개시제는 감광성법 공정 중 라디칼을 발생시키고, 상기 가교제의 가교 반응을 개시할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 광개시제로 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메틸-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드로, 또는 이들의 둘 이상을 조합한 조성물을 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 상기 글래스 프릿 조성물 100 중량부 대비 0.5 내지 5 중량부의 양으로 포함할 수 있다. 이때 상기 광개시제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 노광 감도가 저하되고, 5 중량부를 초과하면 노광된 영역의 선폭이 작게 나오거나 노광되지 않은 영역에 대해 현상이 안 되는 문제가 발생하여 원하는 격벽 패턴을 얻을 수 없다.
가교제는 광개시제에 의해 라디칼 중합 반응할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 단관능 및 다관능 모노머를 이용할 수 있으며, 노광 감도를 향상하기 위해 다관능 모노머를 이용할 수 있다. 이러한 다관능 모노머로는 에틸렌글리콜디아크릴레이트(EGDA)와 같은 디아크릴레이트계; 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시레이트트리아크릴레이트(TMPEOTA), 또는 펜타에리스리톨트리아크릴레이트와 같은 트리아크릴레이트계; 테트라메틸올프로판테트라아크릴레이트, 또는 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트와 같은 테트라아크릴레이트계; 및 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA)와 같은 헥사아크릴레이트계 또는 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 조성물 등을 사용할 수 있다.
상기 가교제는 상기 글래스 프릿 조성물 100 중량부를 기준으로 5 내지 30 중량부의 양으로 포함할 수 있다. 이때 상기 가교제의 함량이 5 중량부 미만이면 노광 공정에서 노광 감도가 저하되고 현상 공정시 격벽 패턴에 흠이 생기는 경향이 있고, 이와 반대로 30 중량부를 초과하면 현상 후 격벽 폭이 커지면서 원하는 격벽 패턴을 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
상기 바인더는 광개시제에 의해 가교되어 격벽 패턴 형성시 현상 공정에 의해 쉽게 제거되는 고분자를 사용할 수 있다. 또한, 격벽과 기판/유전체층의 접착력을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 노볼락 수지, 폴리에스테르 수지, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 카르복실기를 함유하는 모노머류, 수산화기를 함유하는 모노머류, 공중 합이 가능한 모노머류 등을 사용할 수 있다. 카르복실기를 함유하는 모노머류로 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘선, 계피산, 숙신산모노(2-(메트)아크릴로일옥시에틸)아크릴레이트 또는 ω-카르복시-폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 수산화기를 함유하는 모노머류로 (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산3-히드록시프로필 등의 수산화기 함유 단량체류; o-히드록시스티렌, m-히드록시스티렌, p-히드록시스티렌 등의 페놀성 수산화기 함유 모노머류를 들 수 있다. 공중합 가능한 모노머류로는 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산 n-부틸, (메트)아크릴산 n-라우릴, (메트)아크릴산벤질, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 디시클로로펜타닐(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산에스테르류; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 방향족 비닐계 모노머류; 부타디엔, 이소프렌 등의 공역 디엔류; 폴리스티렌, 폴리(메트)아크릴산메틸, 폴리(메트)아크릴산에틸, 폴리(메트)아크릴산벤질 등의 중합체 사슬의 한쪽의 말단에 (메트)아크릴로일기 등의 중합성 불포화기를 갖는 마크로 모노머류 등이 있다.
상기 바인더는 글래스 프릿 조성물 100 중량부를 대비 5 내지 50 중량부의 양으로 포함할 수 있다. 5 중량부 미만이면 건조 및 노광/현상 공정 중 기판 및/또는 유전체층에 밀착하는 특성이 약해질 수 있고, 50 중량부를 초과하면 현상 공정시 미현상 불량을 유발할 수 있다.
또한, 상기 첨가제로서 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 또는 무기 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어 케톤류, 알 코올류, 에테르계 알코올류, 포화 지방족 모노카르복실산알킬 에스테르류, 락트산 에스테르류, 에테르계 에스테르류, 또는 이들의 조합으로 이루어진 조성물 등을 사용할 수 있다. 그 밖에 첨가제로 감도를 향상시키는 증감제, 페이스트의 보존성을 향상시키는 중합 금지제 및 산화방지제, 해상도를 향상시키는 자외선 흡광제, 페이스트 내의 기포를 줄여 주는 소포제, 분산성을 향상시켜 주는 분산제, 인쇄시 막의 평탄성을 향상시키는 레벨링제 또는 요변 특성을 주는 가소제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 반드시 사용되는 것은 아니고 필요에 따라 사용하며, 첨가 시에는 일반적으로 알려진 양을 적절하게 조절하여 사용할 수 있다.
상술한 글래스 프릿 조성물, 고융점 필러, 감광성 유기물을 혼합 반죽함으로써 감광성 격벽용 페이스트를 제조할 수 있다.
<PDP 격벽의 형성>
본 발명에 관한 격벽 재료를 이용하여 감광성법으로 PDP 격벽을 형성함을 도 1 내지 5를 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 기판(10)를 준비하고 상기 기판(10) 상에 전극용 페이스트를 도포하고 감광성법으로 노광 및 현상하여 서로 나란하게 배치되는 복수의 전극(20)들을 형성한다.
그리고 도 2를 참조하면, 상기 전극(20)들을 덮도록 상기 기판(10) 상에 유전체층용 페이스트(30)를 도포 및 건조한다. 유전체층용 페이스트(30)는 유전체층용 유리분말을 포함한다.
도 3에 따르면, 상기 유전체층용 페이스트(30) 상에 상기 감광성 격벽용 페 이스트(40)를 도포 및 건조한다. 상기 감광성 격벽용 페이스트(40)는 상술한 글래스 프릿 조성물, 고융점 필러 및 감광성 유기물을 혼합 반죽하여 제조할 수 있다. 상기 글래스 프릿 조성물은 P2O5를 40 내지 70 중량부, BaO, 또는 SrO 또는 이들의 혼합물을 1 내지 20 중량부로, ZnO를 1 내지 30 중량부로, Al2O3를 1 내지 15 중량부로 함유한다. 또한, 상기 글래스 프릿 조성물은 Li2O, Na2O, K2O 등의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이내로 더 함유할 수 있으며, 나아가 B2O3를 1 내지 15 중량부 더 포함할 수 있다. 아울러, SiO2를 5 중량부 이내로 더 함유할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 감광성 격벽용 페이스트(도 3의 40)에 대해 포토 마스크(50)를 이용하여 선택적으로 광을 조사하여 노광 공정을 행한다. 따라서 상기 감광성 격벽용 페이스트(도 3의 40)는 노광된 영역(41)과 노광 되지 않은 영역(42)으로 구분된다. 노광 된 영역(41)은 빛에 의해 가교제, 바인더가 중합 반응을 행하여 경화된다. 이에 반해, 노광 되지 않은 영역(42)은 상대적으로 현상액에 잘 용해될 수 있다.
도 5를 참조하면, 노광 공정 후, 현상액을 이용하여 현상한다. 이때, 현상액으로 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 알칼리 수용액으로 아민 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어 에탄올 아민, 디에탄올 아민 등이 있다.
따라서 노광된 영역(도 4의 41)은 남고 노광되지 않은 영역(도 4의 42)은 제거된다. 그리고 노광된 영역(도 4의 41)의 감광성 격벽용 페이스트와 유전체층용 페이스트(30)는 함께 소성한다. 소성 온도는 약 600 ℃ 이하로 설정할 수 있다. 소성 후, 격벽(45) 및 유전체층(35)을 형성할 수 있다. 본 실시 예에서는 노광된 영역이 경화되어 격벽을 형성함을 예시하였으나, 가교제, 바인더, 현상액의 종류에 따라 노광되지 않은 영역이 격벽을 형성할 수도 있다.
<PDP>
본 발명에 관한 격벽 재료를 이용하여 형성한 격벽을 구비하는 PDP를 도 6과 7을 참조하여 설명한다. 도 6은 상기 PDP의 분리 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.
도 6과 7을 함께 참조하여 설명하면, 상기 PDP는 외부로 빛을 방출하는 전면 패널(100)과 형광체가 배치되어 빛을 발광하는 후면 패널(200)을 구비한다.
전면 패널(100)은 제1 기판(110) 상에 복수의 방전 전극쌍(120)이 나란하게 연장하여 배치된다. 상기 방전전극쌍은 유지 전극(X)과 주사 전극(Y)을 구비하고 유지 전극(X)과 주사 전극(Y) 각각은 투명 전극(121X, 121Y)과 버스 전극(122X, 122Y)을 포함한다. 버스 전극은 X 방향으로 연장하여 배치되고, 투명 전극은 버스 전극으로부터 Y 방향 또는 -Y 방향으로 돌출되어 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 방전전극쌍은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
그리고 상기 유지 전극(X)과 주사 전극(Y)을 덮도록 제1 기판(110) 상에 제1 유전체층(140)과 보호막(150)을 순차적으로 적층한다. 이때, 보호막(150)은 산화 마그네슘 다결정 박막으로써 제1 유전체층(140)을 하전 입자의 충돌로부터 보호함과 동시에 플라즈마 방전시 이차 전자를 방출하여 방전 개시 전압 및 방전 유지 전 압을 감소하는데 기여할 수 있다.
이어서, 후면 패널(200)에 대하여 설명한다. 상기 후면 패널(200)은 제2 기판(210) 상에 Y 방향으로 연장하는 복수의 어드레스 전극(220)들이 배치된다. 상기 어드레스 전극(220)을 덮도록 제2 유전체층(230)이 배치되고, 방전 공간을 구획하는 격벽(240)을 형성한다. 따라서 복수의 방전셀(Ce)들이 형성된다.
상기 격벽(240)은 상술한 바와 같이 글래스 프릿 조성물을 포함하는 페이스트를 제조하고, 상기 페이스트를 도포 및 건조한 후 감광성법을 통해 형성할 수 있다.
그리고 상기 방전셀(Ce)에는 자외선 발생원으로서 방전가스가 주입된다. 방전가스로는 방전 여기를 통하여 적정의 자외선을 방사할 수 있는 제논(Xe), 크립톤(Kr), 헬륨(He), 네온(Ne) 등이 정해진 체적비율로 포함된 다원계 가스가 사용될 수 있다.
또한 방전셀(Ce) 내부에는 형광체층(250)이 배치된다. 상기 형광체층(250)은 격벽(240)의 측벽 및 후면 유전체층(230) 상에 배치된다. 구체적으로, 복수의 방전셀(Ce)들 각각에 서로 다른 형광체층(250)들이 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 적색 형광체층, 녹색 형광체층, 청색 형광체층이 각각의 방전셀(Ce)에 배치될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 관한 격벽 재료인 글래스 프릿 조성물을 제조한 실시 예들 및 종래 글래스 프릿 조성물들을 제조한 비교 예들을 설명한다. 또한, 이들 실시 예 및 비교 예의 전이 온도, 연화 온도 및 열팽창 계수를 평가한 평가 예들도 함께 설명한다.
<실시 예 1 내지 7>
하기 표 1과 같은 조성비로 금속 산화물 원료를 혼합한 후, 백금도가니에 넣어 전기로에서 1100℃ 내지 1300℃에서 용융하였다. 그리고 금속 롤러 사이에 유리 물을 부어 얇은 리본 커렛 형태로 만든 다음 1, 2차 볼밀 공정을 통해 적합한 입도로 분쇄함으로써 글래스 프릿 조성물을 제조하였다.
실시예 1(중량%) 2(중량%) 3(중량%) 4(중량%) 5(중량%) 6(중량%) 7(중량%)
Li2O 0.5 0.5 0.5
Na2O 0.5 0.5 0.5
K2O 0.5 0.5
BaO 11 12 11 15 6 7
SrO 2 10 3
ZnO 23 20 22 18 24 22 22
Al2O3 3 2 3 4 3 2 4
B2O3 2 3 1 2
SiO2 2 0.5 1 1
P2O5 63 66 64 58 60.5 63 60
<비교 예 1 내지 5>
하기 표 2와 같은 조성 및 조성비를 사용한 것을 제외하고 상기 실시예와 동일한 방법으로 글래스 프릿 조성물을 제조하였다.
비교예 1(중량%) 2(중량%) 3(중량%) 4(중량%) 5(중량%)
Li2O 7.0 8 9 3
Na2O 1
CaO 6.3 6 4
MgO 4.1 6
BaO 2.1 5 4 17 14
SrO 2.0
ZnO 2.2 2 2 23
Al2O3 20.9 14 24 3 4
B2O3 33.3 36 31 44 18
Bi2O3 26 28
ZrO2 3
SiO2 22.1 25 20 7 13
<평가 예 1>
상기 실시 예들과 비교 예들의 글래스 프릿 조성물에 대해 열적 특성을 평가하였다.
상기 표 1 및 2의 조성비로 금속 산화물 원료를 혼합한 후, 백금도가니에 넣어 전기로에서 1100 ℃ 내지 1300 ℃에서 용융하였다. 그리고 금속 롤러 사이에 유리 물을 부어 얇은 리본 커렛 형태로 만든 다음 1, 2차 볼밀 공정을 통해 적합한 입도로 분쇄함으로써 글래스 프릿 조성물을 제조하였다. 상기 시편에 대해 DSC 열분석 장치를 사용하여 전이 온도(Tg) 및 연화 온도(Ts)를 측정하였다.
또한, 상기 표 1 및 2로 제조된 글래스 프릿 조성물에 코디어라이트 같은 고융점 필러 5 ~ 30 중량부로 혼합하여 소성한 후 얻어진 소성체를 일정 크기로 잘라 300℃까지 승온시키면서 분당 증가되는 길이변화를 측정하여 열팽창 계수(CTE)를 측정하였다. 그 결과 실시 예의 전이 온도, 연화 온도 및 열팽창 계수는 하기 표 3에, 비교 예의 그것들은 표 4에 나타내었다.
실시 예 1 2 3 4 5 6 7
Tg(℃) 480 476 474 465 451 462 471
Ts(℃) 533 532 531 524 517 537 522
CTE(×10-7/℃) 71.2 71.5 74.5 73.5 74.2 75.1 73.3
비교 예 1 2 3 4 5
Tg(℃) 498 480
Ts(℃) 531 515 520 533 538
CTE(×10-7/℃) 74 79
우선 표 4를 살펴보면, 비교 예들의 글래스 프릿 조성물들은 알칼리 금속 산화물을 3 중량부 초과하여 함유하거나 또는 3 중량부 이하로 함유하더라도 비스무스를 함유함으로써 480 ℃ 에서 498 ℃ 의 전이 온도, 515 ℃ 에서 538 ℃의 연화 온도 및 및 74 ×10-7/℃ 내지 79 ×10-7/℃ 의 열팽창 계수를 가짐을 확인할 수 있다.
그러나, 표 3에 따르면 실시 예들의 글래스 프릿 조성물들은 알칼리 금속 산화물을 3 중량부 이하로 함유하면서, 비스무스를 함유하지 않음에도 감광성 격벽을 형성하기에 적합한 451℃에서 480℃ 의 전이 온도와 517 ℃ 에서 537 ℃ 의 연화 온도 및 71.2 ×10-7/℃ 내지 75.1 ×10-7/℃ 의 열팽창 계수를 가짐을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시 예들은 비스무스를 함유하지 않으면서 알칼리 금속도 3 중량부 이하로 함유함에도 격벽 재료로서 적합한 전이 온도, 연화 온도 및 열팽창 계수를 가짐을 확인할 수 있다.
<평가 예 2>
본 평가 예에서는 광학 특성으로 상기 글래스 프릿 조성물의 굴절률을 평가하였다.
상기 표 1과 2의 조성 성분 및 조성비로 금속 산화물을 혼합하고, 혼합물을 1100 내지 1300℃ 에서 용융하여 그라파이트 기판 위에 부어 유리 덩어리를 만든 후 상기 유리를 일정한 크기로 가공하여 시편을 제조하고, 상기 시편에 대해 Abbe 굴절률 측정기를 이용하여 굴절률을 측정하였다.
그 결과 하기 표 5 및 6과 같다.
실시 예 1 2 3 4 5 6 7
굴절률 1.54 1.57 1.55 1.52 1.55 1.58 1.54
비교 예 1 2 3 4 5
굴절률 1.58 1.58 1.58 1.68 1.73
굴절률은 비교 예들 대비 실시 예들이 낮았으며, 이들 모두 노광 공정 시 감광성 유기물과 유사한 굴절률 1.5 내지 1.6 내의 값을 가짐을 확인하였다. 따라서 상기 글래스 프릿 조성물은 감광성 유기물과 동등 수준의 굴절률을 가지므로 효과적으로 감광성법을 적용할 수 있는 격벽 재료로서 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 관한 격벽 재료를 이용하여 감광성법으로 PDP 격벽을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 상기 격벽을 구비하는 PDP의 분리 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 PDP의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다.

Claims (20)

  1. 60.5 내지 70 중량부의 P2O5와, 1 내지 20 중량부의 BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, 1 내지 30 중량부의 ZnO와, 1 내지 15 중량부의 Al2O3를 함유하며,
    1.54 내지 1.6의 굴절률을 가지며,
    납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않는 글래스 프릿 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 감광성 격벽 형성을 위한 조성물인 것을 특징으로 하는 글래스 프릿 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, Li2O, Na2O 및 K2O으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 글래스 프릿 조성물.
  6. 제1항에 있어서, B2O3 를 1 내지 15 중량부로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 글래스 프릿 조성물.
  7. 제1항에 있어서, SiO2 를 5 중량부 이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 글래스 프릿 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 70 x 10-7/℃ 내지 85 x 10-7/℃의 열팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 프릿 조성물.
  9. 60.5 내지 70 중량부의 P2O5와, 1 내지 20 중량부의 BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, 1 내지 30 중량부의 ZnO와, 1 내지 15 중량부의 Al2O3를 함유하는 글래스 프릿 조성물;
    필러;
    감광성 유기물을 함유하고,
    상기 글래스 프릿 조성물은 납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않으며,
    상기 글래스 프릿 조성물의 굴절률은 1.54 내지 1.6을 가지며,
    상기 감광성 유기물의 굴절률은 1.5 내지 1.6을 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 격벽 페이스트.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 Li2O, Na2O 및 K2O으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 감광성 격벽 페이스트.
  12. 제9항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 B2O3 를 1 내지 15 중량부로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 감광성 격벽 페이스트
  13. 제9항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물은 SiO2 5 중량부 이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 감광성 격벽 페이스트.
  14. 제9항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 70 x 10-7/℃ 내지 85 x 10-7/℃의 열팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 격벽 페이스트.
  15. 60.5 내지 70 중량부의 P2O5와, 1 내지 20 중량부의 BaO, SrO 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나와, 1 내지 30 중량부의 ZnO와, 1 내지 15 중량부의 Al2O3를 함유하며, 납(Pb) 또는 비스무스(Bi)를 함유하지 않으며, 1.54 내지 1.6의 굴절률을 갖는 글래스 프릿 조성물을 함유하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 Li2O, Na2O 및 K2O으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 알칼리계 금속 산화물을 3 중량부 이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  18. 제15항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 B2O3 를 1 내지 15 중량부로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  19. 제15항에 있어서, 상기 글래스 프릿 조성물이 SiO2 5 중량부 이하로 더 함유하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  20. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 제9항 및 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항의 감광성 격벽 페이스트를 도포하는 단계;
    포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 감광성 격벽 페이스트를 현상하는 단계;를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
KR1020090085871A 2008-09-11 2009-09-11 격벽 재료, 이를 이용하여 형성한 격벽 및 상기 격벽을 포함하는 ｐｄｐ KR101174888B1 (ko)

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