KR20050064372A - 플라즈마 디스플레이에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크 - Google Patents

플라즈마 디스플레이에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크에 관한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 형성에 사용되는 잉크젯 도포형 전극 잉크에 있어서, 도전성 금속 분말 입자로 형성된 전극 분말과, 유리 분말과, 용제와, 분산제와, 고분자 바인더를 포함하여 구성함으로써, 상기 전극 잉크를 이용하여 분사 노즐의 수가 하나 이상인 잉크젯 도포용 헤드를 이용하여 플라즈마 디스플레이 판넬에 분사시킴으로써, 분사의 안정성을 확보함과 동시에 잉크의 방울 크기를 원활히 제어할 수 있고, 원하는 위치에 도포되는 위치 정확도를 얻을 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크를 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크 {ELECTRODE INK OF PLASMA DISPLAY PANEL USED IN INK-JET TYPE SPRAY DEVICE }
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널에 도포되는 전극을 잉크젯 형태로 분사함으로써 용이하게 형성할 수 있도록 분사 안정성을 갖고, 잉크 방울 크기의 제어가 용이하고 높은 위치 정확성을 갖고 전극을 형성하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크에 관한 것이다.
최근 디지털 텔레비젼을 비롯한 고품위, 대화면의 텔레비젼에 대한 수요가 높아지고 있는 추세에 비추어, 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP)등의 디스플레이의 개발이 진행되고 있다. 종래부터 텔레비젼의 디스플레이 기기로 널리 사용되는 음극선관은 해상도나 화질면에서 우수하지만 화면의 크기에 따라 깊이가 깊어지고 중량이 커지는 문제점이 있어 커다란 화면 크기를 제공하는 디스플레이 기기로는 부적합하였다. 또한, 액정 디스플레이는 소비 전력이 적고 구동 전압이 낮다는 우수한 성능을 갖고 있으나, 커다란 화면을 제작하는 데에 기술적 곤란성이 있고 시야각의 확보 측면에서 한계를 갖고 있다. 이에 반하여 플라즈마 디스플레이는 커다란 화면을 실현하는 것이 용이하여 이미 63인치 클래스의 제품도 개발되어 있다.
일반적으로, 플라즈마 디스플레이는, 도1에 도시된 바와 같이, 표면에 전극을 배치한 전면부를 형성하는 상판(11)과 배면부를 형성하는 하판(21)이 전극을 마주보는 상태로 평행으로 배치되고, 상판(11)과 하판(21) 사이의 틈은 화이트 격벽(24)으로 구획되고, 화이트 격벽(24)과 화이트 격벽(24) 사이의 홈에 적색, 녹색, 청색의 형광체층을 형성시키고 동시에 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe)등의 방전 가스를 봉입하여, 상판(11)과 하판(21)에 설치된 전극에 전압을 가하면 방전현상이 일어나 자외선이 형광체에 부딪히면서 빛이 발생하여 색깔이 나타나는 것이다.
구동 방식에 따라 플라즈마 디스플레이는 직류형(DC)과 교류형(AC)으로 나뉘어진다. 직류형의 전극은 방전 공간에 노출되어 있는데 반하여, 교류형의 전극은 전극상에 유전체 유리층이 배치되어 있다는 점에서 구성의 차이가 있다.
교류형 플라즈마 디스플레이 패널은, 도1에 도시된 바와 같이, 상판부(10)와 하판부(20)로 구성된다. 상기 상판부(10)는, 투명한 유리 재질로 형성된 상판(11)과, 상판(11)의 스트라이프 상에 한쌍으로 상호 평행하게 다수 배열된 유지(Sustain) 전극(12)과 버스 전극(13)과, 이들을 덮도록 형성된 상판 유전체(14)층과 산화마그네슘(MgO)으로 형성된 보호막(15)을 구비한다.
상기 하판부(20)는, 투명한 유리 재질로 형성된 하판(21)과, 유지 전극(12) 및 버스 전극(13)과 직교하는 방향으로 평행하게 다수 형성된 어드레스 전극(22)과, 어드레스 전극(22)을 덮도록 형성된 하판 유전체(23)와, 어드레스 전극(22) 사이의 스트라이프 상에 배열된 화이트 격벽(24)과, 격벽의 상면에 형성된 블랙 격벽(25)과, 각 격벽 사이에 어드레스 전극(22)을 덮도록 청색, 녹색, 적색의 3원색이 순차적으로 형성된 형광체(26)와, 상판(11), 하판(21) 및 화이트 격벽(24)으로 둘러싸인 각 공간에 방전으로 자외선을 방사하도록 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe)등의 방전 가스가 봉입된 방전셀(27)을 포함하여 구성된다.
여기서 상판(11)과 하판(21)에 전극들을 도포하는 방법으로 스크린 프린트법과 사진 석판술(Photolithography)이 현재 널리 적용되고 있다. 이 방법은 유리 기판 위에 전극 페이스트를 인쇄하고 100℃ 내지 150℃에서 건조시키는 과정을 한 후에 노광, 현상, 건조를 하고 500℃ 내지 600℃에서 소성하는 것으로, 공정중 마스크의 막힘으로 인하여 불량이 발생되고, 페이스트 막에 코팅하는 경우에 스퀴지의 마모로 인한 불량이 발생하며, 인쇄 두께를 조절하기 어려운 문제점을 갖고 있다. 또한, 노광, 현상 등의 사진 석판술 과정을 거치므로 제조 원가가 고가이고 공정이 복잡해지는 단점 또한 갖고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 플라즈마 디스플레이 패널에 도포되는 전극을 잉크젯 형태로 분사함으로써 용이하게 형성할 수 있도록 분사 안정성을 갖고, 잉크 방울 크기의 제어가 용이하고 높은 위치 정확성을 갖고 전극을 형성하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 형성에 사용되는 잉크젯 도포형 전극 잉크에 있어서, 도전성 금속 분말 입자로 형성된 전극 분말과, 유리 분말과, 용제와, 분산제와, 고분자 바인더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크를 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도1에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 전극을 보다 용이하게 형성하는 방법으로서 전극 잉크(70)와 분사 노즐(72,74)을 포함하여 구성된 헤드(미도시)에 의하여 유리 기판(11,21)에 잉크를 도포하는 잉크젯 도포방법이 있다. 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 버스 전극(13)과 어드레스 전극(22)을 도포하여 형성하도록 전극 재료와 고분자 물질로 이루어진 유기 바인더 등이 혼합된 전극 잉크(70)에 관한 것이다.
상판(11) 또는 하판(21)에 잉크젯 도포용 전극 잉크(70)를 분사하는 방법으로서, 도2에 도시된 압전 소자(73)를 이용하여 전극 잉크(70)를 도포하는 방법과, 도3에 도시된 분사 노즐(74)을 가압하여 전극 잉크(70)를 도포하는 방법이 있다. 여기서, 압전 소자(73)를 이용한 전극 잉크(70)의 도포 방법은 헤드 내의 잉크 탱크(71)와 연결 유로로 연결된 분사 노즐(72)에 압전 소자(73)를 부착하여, 압전 소자(73)에 인가하는 전하량을 조절함으로써 신축을 반복하게 되고, 압전 소자(73)의 신축과 함께 분사 노즐(72) 내의 전극 잉크(70)를 노즐구(72a)를 통해 화살표 방향으로 진행되는 유리 기판(11,21)의 원하는 위치에 소정의 두께로 도포하는 방법이다. 그리고, 가압형 전극 잉크(70)의 도포 방법은 잉크 탱크와 연결되어 공급받는 전극 잉크(70)에 직접 가압하여 분사 노즐(74) 내의 전극 잉크(70)를 노즐구(74a)를 통해 유리 기판(11,21)이 화살표 방향으로 진행됨에 따라 소정의 두께로 도포하는 방법이다. 여기서, 헤드에 장착된 노즐(71,74)의 수는 1개 내지 2000개가 형성되고, 그 각각의 노즐(71,74)의 크기는 1μm 내지 300μm로 조절됨으로써 분사 공간 및 분사 위치를 조절 할 수 있게 된다.
상기와 같은 잉크젯 도포 방법은 유기 기판 위에 원하는 패턴의 전극을 형성할 수 있게 되므로, 공정이 단순하며 정해진 전극 잉크(70)의 양을 원하는 위치에만 분사할 수 있게 되므로 재료의 낭비가 거의 없어 매우 경제적이고, 잉크젯 도포 방법은 분사량과 분사 위치를 조절할 수 있으므로 전극 두께 및 원하는 패턴을 만들 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 석판 인쇄술(Photolithography) 과정에 필요한 광경화성 고분자 및 첨가제를 사용하지 않아도 되므로 소성 온도를 낮출 수 있게 된다.
도4는 잉크젯 도포용 전극 잉크의 제조 공정을 도시한 흐름도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크(70)는 전극 분말, 유리 분말, 용제, 분산제 및 바인더가 함께 혼합되어 형성된다. 따라서, 전극 잉크(70)를 제조하기 위하여 먼저 도전성 금속 분말 입자, 유리 분말, 용제, 분산제 및 고분자 바인더를 혼합하고, 그 다음 혼합액을 밀링기를 이용하여 용제 내의 입자들이 골고루 분산되도록 고농도의 잉크 원액(mill base)을 만든다. 이 분산액을 여과 공정을 행하여 이물질을 제거하고 안정화 상태를 유지하여 전극 잉크(70)의 제작을 완료한다. 그리고나서, 도5 및 도6에 도시된 상판부(10)와 하판부(20)의 제조 공정에서 버스 전극(13)과 어드레스 전극(22)을 형성하는 공정에서 잉크젯 도포 방법을 이용하여 유리 기판에 전극 잉크(70)를 분사시킨 후 건조시키고 소성을 행한다.
여기서, 상기 전극 분말은 도전성 금속 분말 입자로서 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au) 중 어느 하나 이상을 포함하는 도전성 입자를 사용하며, 분말 입자의 크기는 분산성과 분사 안정성이 우수하도록 0.01μm 내지 100μm의 크기인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유리 분말은 PbO, B2O3, SiO2, P2O5, As2O5 중 한가지 성분 이상을 포함하는 유리 세라믹스 입자로 형성되고, 분말의 크기는 분산성과 분사 안정성이 우수하도록 0.01μm 내지 100μm의 크기인 것이 효과적이다.
상기 사용된 용제는 분사 안정성이 떨어지고 노즐에서 용제 휘발이 커져 노즐이 막히는 것을 방지하기 위하여 90℃이상의 높은 비점을 가지며, 분사가 용이하고 분말의 젖음성이 우수한 글리콜 에테르류, 글리콜류, 락테이트류, 고비점 알코올류,H2O 중 하나 이상이 사용된다.
상기 바인더는 소성 온도 500℃ 미만에서 잔류 카본이 발생하지 않도록 아크릴계 수지, 셀룰로오즈계 수지, 폴리 비닐 부티랄,폴리비닐 알콜 등의 폴리 올레핀계 수지 중 하나 이상이 사용된다.
상기 분산제는 전극 분말 입자의 분산성을 높이고 용제와의 친화력을 향상시키도록 고분자형 분산제와 올리고머 분산제 중 하나 이상으로 사용되며 이를 통해 전극 잉크가 안정적인 분산성을 갖게 된다.
우수한 분사 특성을 갖도록 압전 소자(73)를 이용한 전극 잉크(70)의 도포 방법은 전극 잉크(70)의 점도가 1cp 내지 200cp의 범위내에 있고, 가압형 전극 잉크(70)의 도포 방법은 그 점도가 1,000cp 내지 100,000cp인 것이 효과적이다. 또한, 표면 장력은 1 내지 100dyne/cm 인 경우에 안정적인 분사가 가능하다.
상기와 같은 성분과 특성을 갖는 전극 잉크(70)의 구성 성분비는 다음 표와 같이 구성된다.
성 분 성 분 비(wt%)
전극 분말 1~50
유리 분말 1~20
용제 30~80
바인더 0.1~20
분산제 0.1~10
상기와 같이 제조된 전극 잉크(70)를 이용하여 분사 노즐의 수가 하나 이상인 잉크젯 도포용 헤드를 이용하여 플라즈마 디스플레이 판넬에 분사시킴으로써, 분사의 안정성을 확보함과 동시에 잉크의 방울 크기를 원활히 제어할 수 있고, 원하는 위치에 도포되는 위치 정확도를 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예로서 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 직류형 플라즈마 디스플레이 패널에 대해서도 잉크젯 도포 방식으로 적용할 수 있는 전극 잉크도 포함하며, 잉크젯 도포 방식으로 도포된다면 압전 소자를 이용한 도포 방식이나 가압형 도포 방식 모두에 적용 가능한 전극 잉크를 포함하는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 형성에 사용되는 잉크젯 도포형 전극 잉크에 있어서, 도전성 금속 분말 입자로 형성된 전극 분말과, 유리 분말과, 용제와, 분산제와, 고분자 바인더를 포함하여 구성함으로써, 상기 전극 잉크를 이용하여 분사 노즐의 수가 하나 이상인 잉크젯 도포용 헤드를 이용하여 플라즈마 디스플레이 판넬에 분사시킴으로써, 분사의 안정성을 확보함과 동시에 잉크의 방울 크기를 원활히 제어할 수 있고, 원하는 위치에 도포되는 위치 정확도를 얻을 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크를 제공한다.
따라서, 잉크젯 형태로 분사하여 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 패턴을 원하는 구성과 위치에 용이하게 형성하여 플라즈마 디스플레이 패널의 제작 비용을 절감할 수 있게 된다.
도1 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크에 관한 것으로,
도1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구성을 도시한 개략도
도2는 도1의 전극을 형성하도록 압전 소자를 이용한 전극 잉크의 도포 방법을 도시한 개략도
도3은 도1의 전극을 형성하도록 가압형 전극 잉크의 도포 방법을 도시한 개략도
도4는 잉크젯 도포용 전극 잉크의 제조 공정을 도시한 흐름도
도5는 도1의 상판부의 제조 공정을 도시한 흐름도
도6은 도1의 하판부의 제조 공정을 도시한 흐름도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10: 상판부 11: 상판
12: 유지 전극 13: 버스 전극
14: 상판 유전체 15: 보호막
20: 하판부 21: 하판
22: 어드레스 전극 23: 하판 유전체
24: 화이트 격벽 25: 블랙 격벽
70: 잉크 71: 잉크 탱크
72: 잉크 노즐 73: 압전 소자

Claims (14)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 형성에 사용되는 잉크젯 도포형 전극 잉크에 있어서,
    도전성 금속 분말 입자로 형성된 전극 분말과, 유리 분말과, 용제와, 분산제와, 고분자 바인더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 분말은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au) 중 어느 하나 이상을 포함하는 도전성 입자를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전극 분말은 1wt% 내지 50wt%의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 분말은 PbO,B2O3,SiO2,P2O5,As2 O5 중 한가지 성분 이상을 포함하는 유리 세라믹스 입자로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 유리 분말은 1wt% 내지 20wt%의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 용재는 글리콜 에테르류, 글리콜류, 락테이트류, 고비점 알코올류,H2O 중 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  7. 제 1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 용제는 30wt% 내지 80wt%의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 수지, 셀룰로오즈계 수지, 폴리 비닐 부티랄(PVB) ,폴리 비닐 알콜 등의 폴리 올레핀계 수지 가운데 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 바인더는 0.1wt% 내지 20wt%의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 분산제는 고분자형 분산제, 올리고머 분산제 가운데 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  11. 제 1항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 분산제는 0.1wt% 내지 10wt%의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  12. 제 1항에 있어서,
    압전 소자를 이용한 전극 잉크의 도포 방법에 사용되도록 1cp 내지 200cp의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  13. 제 1항에 있어서,
    가압형 전극 잉크의 도포 방법에 사용되도록 1,000cp 내지 100,000cp의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
  14. 제 1항에 있어서,
    1 내지 100 dyne/cm 의 표면 장력을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 잉크젯 도포용 전극 잉크.
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