KR20020088208A - 표시장치용 감광성 페이스트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치용 감광성 페이스트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바인더의 카르복실산기에 의해 페이스트의 점도가 상승되거나 응집물이 발생하는 것을 방지하기 위하여 저분자의 유기산을 첨가하여 표면 처리된 유리 프릿을 사용하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 기술적 수단은 고분자 바인더와, 광중합에 참여하는 다관능성 올리고머 또는 모노머와, 광중합 개시제와, 도전성 금속 분말과, 유리 프릿을 포함하는 감광성 페이스트에 있어서, 상기 유리 프릿은 케톤류 용액과 저분자의 유기산으로 표면 처리된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 표면처리된 유리프릿을 사용하여 도전성 페이스트를 조합하여 보관기간에 따른 점도 상승 및 현상속도 변화가 없고 공정이 안정하며, 일정한 사진식각공정 하에서도 동등한 노광성 및 현상성을 가질 뿐 아니라 패턴성도 우수한 효과가 있다.

Description

표시장치용 감광성 페이스트 조성물{Photosensitivity Paste Composition For Display Device}

본 발명은 표시장치용 감광성 페이스트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바인더의 카르복실산기에 의해 페이스트의 점도가 상승되거나 응집물이 발생하는 것을 방지하기 위하여 저분자의 유기산을 첨가하여 표면 처리된 유리 프릿을 사용하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(이하 PDP라고 함)은 불활성 기체의 방전시 발생되는 플라즈마로부터 방출되는 진공 자외선이 형광막에 충돌하여 가시광 영역의 적, 녹, 청색광으로 바뀌는 현상을 이용한 평판표시장치의 하나이다.

도 1은 일반적인 PDP의 개략적인 구성을 나타낸 도로서, 배면 글라스 기판(1), 이 배면 글라스 기판 상에 형성된 어드레스 전극(3), 배면 글라스 기판에 대향하는 전면 글라스 기판(2), 전면 글라스 기판 상에 서로 평행하게 배치되는 Z전극(7)과 Y전극(8), 상기 Z전극(7) 및 Y전극(8)을 덮도록 형성된 유전체층(6), 유전체층(6) 상에 MgO 보호층, 및 상기 배면 글라스 기판(1)과 배면 글라스 기판 사이에 배치되어 방전공간을 구획하는 격벽(4)을 포함하여 구성된다.

PDP의 전극은 PDP의 하부 유리판에 200 내지 300㎛ 마다 반복되는 높이 약 130㎛의 격벽 구조물의 내부에 전극이 박막으로 부착되어 있는 형태로 되어 있으며 PDP의 품질을 결정하는 중요한 요소로 작용한다.

상기와 같은 PDP의 전극을 형성하는 방법으로는 사진식각법(photolithography)을 주로 사용한다.

사진식각법(photolithography)을 이용한 PDP의 전극 형성은, 감광성 페이스트를 격벽이 형성된 유리 기판 위에 도포하고, 건조 한 후 마스크를 정렬시켜 자외선 광을 조사한 다음, 적절한 용매로 현상하는 과정을 거쳐 전극과 고분자를 포함한 복합체(composite)로 구성된 전극 미세 패턴을 얻은 후, 최종적으로 높은 온도의 소성로를 통과시켜 고분자 성분을 태워 없앰으로서 무기물 전극만으로 형성된 전극을 얻게 된다.

사진식각법으로 PDP의 전극을 형성하기 위해서는 감광성 전극 페이스트의 제조가 필요한 바, 그 구성 성분은 전극을 이루게 될 도전성 금속 분말과, 원하는 전극 패턴을 형성해 주는 기능을 하는 감광성 고분자 성분, 그리고 공정관리에 필요한 기타 첨가제 등이다.

감광성 전극 페이스트는 감광성 고분자 성분의 광반응 메카니즘(mechanism)에 따라 광가교형 및 광중합형 감광성 전극 페이스트로 나눌 수 있다.

상기 광중합형 감광성 페이스트는 도전성 금속 분말과, 결합제 역할을 하는 바인더 고분자(binder polymer), 광중합에 참여하는 다관능성 올리고머(multifunctional oligomer) 또는 모노머(monomer), UV광개시제, 용매 및 첨가제로 구성되어 있으며, 이의 광반응 메카니즘은; 광중합형 감광성 전극 페이스트를 격벽이 형성된 PDP의 하부 유리 기판 위에 도포하고 건조하면 용매가 증발되어 도전성 금속 분말, 바인더 고분자, 다관능성 올리고머 또는 모노머, 광개시제 등으로 구성된 복합체 막이 형성되고, 여기에 마스크를 통해 UV 광을 조사하면 광개시제가 분해되어 자유라디칼(free radical)이 형성되며 이것이 미세 형광체 덩어리를 둘러싼 바인더 고분자 사이에 분포된 다관능성 모노머의 이중 결합들을 중합하여 상기 복합막 내부에 3차원 망상(network) 구조를 가지면서 용제에 불용성인 고분자 집합체를 형성하게 된다.

광중합형 감광성 페이스트는 전극 바로 아랫부분뿐만 아니라 유리 기판 바로 위와 같이 UV광이 도달하기 어려운 부분에 있어서도 PDP에 적합한 후막의 전극 패턴을 얻을 수 있다. 즉, 일단 UV광이 전달된 부분에서 분해된 광개시제에 의해 형성된 자유 라디칼이 연쇄 중합반응(chainpolymerization reaction)을 일으켜 3차원 망상 구조의 고분자 집합체가 형성되므로 PDP에 적합한 후막의 전극 패턴을 얻는 것이 가능하다는 것이다.

한편, PDP의 전극 형성 전체 공정을 보면, 격벽이 형성된 하부 유리 기판 위에 감광성 전극 페이스트를 이용하여 도전성 금속 분말과 고분자 성분을 포함하는 복합체로 구성된 전극 패턴을 제조한 후, 유리 기판을 최고 온도 약 520℃에 이르는 소성로를 통과 시켜 미세 패턴의 전극 형성 기능을 담당했던 바인더 고분자, 및 다관능성 올리고머와 모노머로부터 광중합 반응에 의해 형성된 3차원적 망상 구조 고분자 집합체를 태워 없애고 무기물로만 형성된 전극을 얻어야 한다.

그런데 상기 바인더 고분자는 카르복실산(Carboxylic acid)기를 포함하고 있기 때문에, 감광성 페이스트를 장기 보관하게 되면 유리프릿 표면의 에테르(Ether)기나 히드록실(Hydroxyl)기가 상기 바인더의 카르복실산기와 결합하여 페이스트의 점도가 상승하거나 응집물이 발생하는 상분리현상이 나타나게 된다.

하기 화학구조도 1은 반응 전의 유리프릿과 바인더를 나타낸다. 도시된 바와 같이 유리프릿 표면의 히드록실기(-OH) 또는 에테르기(-O-)가 아크릴 바인더 폴리머의 카르복실기(-COOH)와 가교반응을 일으킨 후 화학구조도 2와 같은 형태로 변한다. 즉, 바인더 폴리머의 카르복실기의 함량이 감소하고 점도가 상승하거나 응집물이 발생하여 현상속도가 느려져서 페이스트 안정성 및 공정의 안정성 확보에 어려움이 있다.

[화학구조도 1]

[화학구조도 2]

따라서 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 바인더의 카르복실산기에 의해 페이스트의 점도가 상승되거나 응집물이 발생하는 것을 방지하기 위하여 저분자의 유기산을 첨가하여 표면 처리된 유리 프릿을 사용하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 PDP의 구조를 나타낸 도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 배면 글라스 기판 2: 전면 글라스 기판

3: 어드레스 전극4: 격벽

5: 형광체6: 유전체층

7: Z전극8: Y전극

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 고분자 바인더와, 광중합에 참여하는 다관능성 올리고머 또는 모노머와, 광중합 개시제와, 도전성 금속 분말과, 유리 프릿을 포함하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물에 있어서, 상기유리 프릿은 케톤류 용액과 저분자의 유기산으로 표면 처리된 것을 특징으로 한다.

상기 케톤류 용액은 상기 유리 프릿 100 중량부를 기준으로 150 내지 300 중량부의 양으로 존재하고, 상기 유기산은 적어도 하나의 말단에 카르복실산을 가지고있으며 상기 유리 프릿 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 20 중량부의 양으로 존재하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 감광성 전극 페이스트 조성물은 도전성 금속 분말과의 결합제 역할을 하는 고분자 바인더와, 다관능성 올리고머나 모노머, 이를 용해시킬 수 있는 용제, 자외선광에 의해 광반응을 일으킬 수 있는 광개시제를 함유하며, 필요에 따라 분산제, 평활제, 광증감제 등과 같은 첨가제를 포함한 비히클 용액에 도전성 금속 분말을 잘 분산시켜 제조된다.

또한 본 발명에서는 종래의 유리프릿 대신에 유기산으로 표면 처리된 유리프릿을 사용한다.

상기 유리프릿의 표면 처리방법은 다음과 같다.

아세톤 또는 이와 동일한 케톤류 용액 150∼300g에 100g의 유리프릿을 넣고 카르복실산기를 가지는 산을 0.5∼20g 정도 혼합하여 상온에서 교반하여 표면처리한다. 이때 반응하는 유기산은 옥살산(Oxalic acid), 말산(Malonic acid), 메틸말산(Methylmalonic acid), 에틸말산(Ethylmalonic acid), 호박산(Succinic acid), 메틸호박산(Methylsuccinic acid), 구연산(Citric acid)등과 같이 적어도 한쪽 말단에 카르복실산기를 가지고 있어야 한다.

본 발명의 페이스트 조성물의 성분비를 살펴보면, 전체 100 중량부를 기준으로 도전성 금속분말(Ag)의 비율은 50 내지 70 중량부의 범위내이고, 표면처리된 유리프릿의 비율은 1 내지 10 중량부의 범위내이고, 유기용액의 비율은 20 내지 40 중량부의 범위 내인 것이 바람직하다.

[화학구조도 3]

상기 화학구조도 3은 상기 유리프릿의 표면처리과정을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 유리프릿에 카르복실기(-COOH)를 포함하는 유기산을 첨가하면 유기산의 카르복실기와 유리프릿의 히드록실기(-OH)가 반응하여 표면처리되고, 상기 표면처리된 유리프릿은 바인더의 카르복실기와 반응을 일으키지 않는다.

그러므로 표면처리된 유리프릿을 사용하여 도전성 페이스트를 조합할 경우 보관기간에 따른 점도 상승 및 현상속도 변화가 없으므로 공정이 안정하며, 일정한사진식각공정 하에서도 동등한 노광성 및 현상성을 가질 뿐 아니라 패턴성도 우수하다.

하기 표 1은 종래의 페이스트와 본 발명의 페이스트의 보관기간에 따른 점도 및 현상속도를 실험을 통해 비교한 것이다.

[표 1]

시료	유리프릿	점도[Pas]	현상속도[㎐]
		조합 직후	30일	60일	조합 직후	30일	60일
종래	표면처리 안됨	40	60	140	45	30	현상불가
실시 1	표면처리 됨	40	43	43	45	40	40
실시 2	표면처리 됨	40	44	50	45	45	38

상기 표에 나타난 바와 같이 종래에는 보관기간이 증가함에 따라 점도가 증가하여 60일이 경과하면 현상이 불가능하였으나, 본 발명은 보관기간에 따른 점도의 증가 및 현상속도의 변화가 거의 없다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 PDP 전극뿐만 LCD, EL 등의 표시장치용 전극 형성 및 감광성 BM에 적용할 수 있다.

본 발명은 감광성 페이스트 조성에 있어서 기존의 유리프릿 대신에 표면처리된 유리프릿을 사용하여 도전성 페이스트를 조합함으로써 보관기간에 따른 점도 상승 및 현상속도 변화를 감소시켜서 페이스트 공정이 안정화될 뿐 아니라 보관 수명을 연장시키고, 일정한 사진식각공정 하에서도 동등한 노광성 및 현상성을 가질 뿐 아니라 패턴성도 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고분자 바인더와, 광중합에 참여하는 다관능성 올리고머 또는 모노머와, 광중합 개시제와, 도전성 금속분말과, 유리 프릿을 포함하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물에 있어서,

   상기 유리 프릿은 케톤류 용액과 저분자의 유기산으로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케톤류 용액은 상기 유리 프릿 100 중량부를 기준으로 150 내지 300 중량부의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 유기산은 적어도 하나의 말단에 카르복실산을 가지고있는 것을 특징으로 하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 유기산은 상기 유리 프릿 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 20 중량부의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 감광성 페이스트 조성물.