KR20060029546A

KR20060029546A - 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 ｐｄｐ전극, 및 이를 포함하는 ｐｄｐ

Info

Publication number: KR20060029546A
Application number: KR1020040078543A
Authority: KR
Inventors: 이범욱; 한동희
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-10-02
Filing date: 2004-10-02
Publication date: 2006-04-06

Abstract

본 발명은 도전성 분말, 무기질계 바인더, 감광성 비이클 (vehicle), 및 평균 입경이 상기 도전성 분말보다 작은 나노 입자를 포함하는 감광성 페이스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 소성 공정시 건조막 두께 수축율을 최소화하고, 이로 인해 전극 패턴부의 모서리 부분이 말려 올라가는 에지컬 현상을 최소화함으로써, 내전압 특성이 향상된 PDP 전극 및 이를 채용한 PDP를 제공할 수 있다.

감광성 페이스트 조성물, 도전성 분말, 플라즈마 디스플레이 패널, PDP 전극

Description

감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 ＰＤＰ 전극, 및 이를 포함하는 ＰＤＰ{Photosensitive paste composition, a PDP electrode prepared therefrom, and a PDP comprising the same}

도 1은 소성 전, 패턴의 단면을 나타낸 사진이다.

도 2는 소성 후, 에지컬 현상이 일어난 패턴의 단면을 나타낸 사진이다.

도 3은 본 발명에 따라서 제조된 PDP 전극을 포함하는 PDP를 도시하는 부분절개 분리사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210: 전방 패널 211: 전면 기판

212: Y 전극 213: X 전극

214: 유지 전극쌍 215: 전방 유전체층

216: 보호막 220: 후방 패널

221: 배면기판 222: 어드레스 전극

223: 후방 유전체층 224: 격벽

225: 형광체층 226: 발광 셀

본 발명은 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 PDP 전극, 및 이를 포함하는 PDP에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 PDP 전극의 내전압 특성을 향상시킬 수 있는 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 PDP 전극, 및 이를 포함하는 PDP에 관한 것이다.

최근, 디스플레이 장치들에 있어서, 대형화, 고밀도화, 고정밀화, 및 고신뢰성의 요구가 높아짐에 따라, 여러가지 패턴 가공 기술의 개발이 이루어지고 있으며, 또한 이러한 다양한 패턴 가공 기술에 적합한 각종의 미세 전극 형성용 조성물에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

플라즈마 디스플레이 패널 (이하, 'PDP'라 칭함)은 액정 패널과 비교할 때에 응답속도가 빠르고, 대형화가 용이하여 현재 다양한 분야에 이용되고 있다. 종래에 이러한 PDP 상에 전극을 형성하는 방법으로는, 일반적으로 스크린 인쇄법을 이용한 전극 재료의 패터닝 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 종래의 스크린 인쇄법은 고도의 숙련도를 요하고, 스크린에 의한 정밀도가 떨어지기 때문에 스크린 인쇄법을 이용하여 PDP에 요구되는 고정밀도의 대화면 패턴을 얻기가 힘들다. 또한, 종래의 스크린 인쇄법에는 인쇄시 스크린에 의한 단락 또는 단선이 생길 수 있으며, 해상도에 한계가 있어서 미세 패턴을 형성하는데 제한을 받는다는 단점이 있었다.

따라서, 최근에는 대면적에 적합한 고정밀의 전극회로를 형성하기 위하여 감광성 도전 페이스트를 이용한 포토리소그래피법 (photolithography)이 개발되었다. 이는, 감광성 도전 페이스트를 유리 기판 등에 전면 인쇄한 후, 소정의 건조 공정 을 거치고 나서, 포토마스크가 부착된 자외선 노광 장치를 이용하여 노광시킨 다음, 포토마스크로 차광되어 미경화된 부분을 소정의 현상액으로 현상하여 제거시키고, 이후 경화되어 남아있는 경화막을 소정의 온도로 소성시킴으로써 경화막 내에 잔존하는 유기 고형분이 제거되고 전도성 입자들은 소결 (sintering)됨으로써 패턴화된 전극을 형성하는 방법이다. 도 1은 소성 전, 패턴의 단면을 나타낸 사진이다.

그러나, 일반적으로 상기 최종 공정인 소성 공정에서의 폭 수축율은 15 내지 30%이고, 두께 수축율은 50 내지 70%가 됨으로써, 수축율의 차이에 의해서 패턴 모서리 부분이 말려 올라가는 에지컬 (edge-curl) 현상이 발생하게 된다. 도 2는 소성 후, 에지컬 현상이 일어난 패턴의 단면을 나타낸 사진이고, 원으로 표시된 부분은 이를 잘 나타내고 있다.

이러한 에지컬 현상은 내전압 특성을 떨어뜨려 PDP 제품의 수명 및 발광 효율 특성을 떨어뜨리며, 또한 샌딩 공정시 단자부 전극이 손상을 입게 되어 PDP 화면 표시 구동이 안되는 문제를 발생시킨다. 종전에는 이러한 에지컬 현상의 원인으로서, 현상 공정 후 패턴 모양이 역사다리꼴을 갖게 되는 현상, 즉 언더컷 (under-cut) 현상으로만 논의되었다. 그러나, 본 발명자가 연구를 거듭한 결과, 노광 감도 및 현상 조건을 개선함으로써 언더컷 현상의 발생을 억제하더라도 에지컬 현상이 발생되는 것을 발견하였고, 더불어 에지컬 현상의 발생을 최소화하기 위해서 언더컷을 최소화시킨 상태에서 소성시 폭 수축율에 비해서 상대적으로 큰 수축율을 나타내는 두께 수축율을 최소화하여야 한다는 사실을 발견하였다.

따라서, 본 발명은 상기 언급한 바와 같이, 두께 수축율을 최소화하여 에지컬 현상의 발생을 최소화시킴으로써, 내전압 특성 및 내샌딩성을 향상시키고, PDP 제품의 수명, 발광 효율 및 양품율을 향상시킬 수 있는 감광성 페이스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한 이를 이용하여 제조된 PDP 전극 및 상기 전극을 구비한 PDP를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

도전성 분말, 무기질계 바인더, 유기 비이클 (vehicle), 및 평균 입경이 상기 도전성 분말보다 작은 나노 입자를 포함하는 감광성 페이스트 조성물을 제공한다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

상기의 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 포토리소그래피법으로 제조된 PDP 전극을 제공한다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 상기 PDP 전극을 포함하는 PDP를 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은, 도전성 분말, 무기질계 바인더, 감광성 비이클 (vehicle), 및 평균 입경이 상기 도전성 분말보다 작은 나노 입자를 포함하는 감광성 페이스트 조성물을 제공한다.

소성 공정에서의 수축율을 최소화하기 위한 방법으로서 가장 핵심적인 것은 소성시 연소되어 제거되는 유기 성분을 최소화하는 것이다. 물론, 소성시 도전성 분말도 소결이 일어나 수축이 되고, 또한 도전성 분말의 크기 및 모양에 따라서 수축율에 차이가 있기는 하지만, 유기 성분이 제거되어 수축이 일어나는 정도에 비해서 수축율에 미치는 영향은 미미하다. 또한, 무기질계 바인더도 수축율에 영향을 미치기는 하지만, 수축율 자체가 작고, 또한 함량 자체가 매우 작기 때문에 전체적인 수축율에 미치는 영향은 무시할 수 있을 정도이다.

본 발명자는 페이스트 조성물의 점도를 만족시키면서 고형분 함량을 줄이는 방법으로서 소성 시 분해되지 않는 미세한 입자의 무기물을 소량 첨가하게 되었다. 페이스트 조성물에 나노 입자를 첨가함으로써 나노 입자의 비표면적이 매우 크기 때문에 소량 첨가되어도 페이스트의 점도를 크게 상승시키는 효과가 있었다. 즉, 나노 입자를 소량 첨가하는 것에 의해 고형분 (특히 바인더)을 줄일 수 있어 소성 시 수축률을 최소화 할 수 있고 이로 인하여 소성 후 전극의 에지컬이 최소화됨으로써 내 전압 특성이 향상된다.

상기 나노 입자의 성분으로 도전성을 갖는 은 (Ag), 금 (Au), 구리 (Cu), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd), 알루미늄 (Al), 니켈 (Ni), 텅스텐 (W), 몰리브덴 (Mo), 또는 이들의 합금이 있고, 도전성이 없는 실리카, 알루미나, 무기질계 바인더로 사용되는 유리(glass)를 사용할 수 있다. 본 발명의 나노 입자들은 도전성 분말과 성분이 동일하거나 상이할 수 있다. 입자의 외형은 비표면적이나 자외선 투과 등을 고려할 때 구형이 바람직하다. 나노 입자의 평균 입경은 1 내지 100 nm인 것이 바 람직하고, 평균 입경이 100 nm를 초과하게 되면 페이스트의 점도 상승 효과가 미약하고, 평균 입경이 1 nm 미만이 되면 페이스트의 분산성 및 점도 상승이 급격해서 점도 조절이 어려운 문제가 있어 바람직하지 않다. 페이스트 내 나노 입자의 함량은 도전성 분말을 기준으로 하여 0.1 내지 10.0 중량%가 바람직하고, 0.1 중량% 미만이 되면 페이스트의 점도 상승 효과가 미약하고, 10.0 중량%를 초과하면 점도가 높아 인쇄성이 불량해지고 노광 감도가 떨어지는 문제가 발생하기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 도전성 분말로는 은 (Ag), 금 (Au), 구리 (Cu), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd), 알루미늄 (Al), 니켈 (Ni), 또는 이들의 합금이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 은 분말이 사용될 수 있다. 또한, 상기 도전성 분말은 입자 형상이 구형인 것이 바람직한데, 이는 구형의 입자가 충진율 및 자외선 투과도에 있어서 판상이나 무정형보다 우수한 특성을 갖기 때문이다. 도전성 분말의 평균 입경은 0.1 내지 5.0 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경이 5.0 ㎛를 초과하는 경우에는 소상막 패턴의 직진성이 불량하고, 또한 소성막의 저항이 높아지는 단점이 발생하며, 평균 입경이 0.1 ㎛ 미만이 되면 페이스트의 분산성 및 노광 감도가 불량해지기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 조성물은 도전성 분말 100 중량부에 대해서, 무기질계 바인더 0.1 내지 10 중량부, 유기 비이클 20 내지 100 중량부, 및 나노 입자 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

조성물 중 도전성 분말의 함량이 상기 범위에 미달되는 경우에는, 소성 시에 도전 막의 선폭 수축이 심하고, 단선이 발생될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는, 인쇄성 불량 및 광 투과의 저하에 의한 불충분한 가교 반응에 의해서 원하는 패턴을 얻을 수 없기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 조성물은 또한 무기질계 바인더를 포함하며, 상기 무기질계 바인더는 소성 공정에서 도전성 분말의 소결 특성을 향상시키며, 또한 도전성 분말과 유리 기판 사이에 접착력을 부여하는 역할을 한다. 무기질계 바인더로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, PbO-SiO₂계, PbO-SiO₂-B₂O₃계, PbO-SiO ₂-B₂O₃-ZnO계, PbO-SiO₂-B₂O₃-BaO계, PbO-SiO₂-ZnO-BaO계, ZnO-SiO₂계, ZnO-B₂O₃-SiO₂계, ZnO-K₂O-B₂O ₃-SiO₂-BaO계, Bi₂O₃-SiO₂계, Bi₂O₃-B ₂O₃-SiO₂계, Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂-BaO 및 Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂-BaO-ZnO계로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다. 무기질계 바인더의 입자 외형은 특별히 한정되지 않으나, 구형일수록 좋고, 평균 입경은 2.0 내지 5.0 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경이 2.0 ㎛ 미만인 경우에는 노광 감도의 저하 및 소성 시 수축율이 커져 원하는 형태의 전극 형태를 얻을 수 없어서 바람직하지 않고, 평균 입경이 5.0 ㎛를 초과하는 경우에는 소성막이 불균일하고 직진성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 무기질계 바인더의 연화 온도 (softening temperature)는 400 내지 600℃인 것이 바람직하다. 연화 온도가 400 ℃ 미만인 경우에는 소성시 전극 주변으로 흘러 내려 퍼져버리거나 유기물 분해를 방해하게 되며, 연화 온도가 600 ℃를 초과하는 경우에는 소성 온도가 600 ℃를 초과하는 온도에서는 유리 기판이 휘어지 기 때문에 소성 온도를 600℃ 이상으로 사용할 수 없어서, 무기질계 바인더의 연화가 일어날 수 없어 바람직하지 않다.

상기 무기질계 바인더의 함량은 도전성 분말 100 중량부에 대해서 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하고, 무기질계 바인더의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 도전성 분말의 소결이 제대로 일어나지 않고, 도전막과 유리 기판 사이의 접착력이 저하되어 후 공정을 거치는 과정에서 도전막이 떨어지게 되어 바람직하지 않고, 10 중량부를 초과하게 되는 경우에는 도전막의 저항이 증가되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 조성물은 또한 감광성 비이클을 포함하며, 감광성 비이클은, 바인더, 가교제, 광개시제, 및 용매를 포함한다. 감광성 비이클의 함량은 상기 도전성 분말 100 중량부에 대해서 20 내지 100 중량부인 것이 바람직하다. 유기 비이클의 함량이 20 중량부에 미달되는 경우에는 페이스트의 인쇄성 불량 및 노광 감도가 저하되므로 바람직하지 못하며, 100 중량부를 초과하는 경우에는 상대적으로 도전성 분말의 함량비가 낮게 되어 소성시에 도전막의 선폭 수축이 심하고, 단선이 발생되기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 감광성 비이클은 유기 바인더, 가교제, 광개시제, 용매, 및 기타 첨가제를 포함한다.

현상 공정에서 알카리 수용액을 현상액으로 사용하는 경우에 유기 바인더는 산성기를 포함하는 것을 사용한다. 이러한 유기 바인더로는 여러 가지 종류의 고분자가 사용될 수 있는데, 그 중 아크릴계 수지가 가격 특성 면에서 가장 적합하 다. 아크릴계 수지 내에 산성기를 갖게 하기 위해서는 카르복실기를 갖는 모노머들을 이용할 수 있으며, 따라서 본 발명에 따른 유기 바인더로서 카르복실기를 갖는 모노머와 다른 1개 이상의 모노머들과의 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 카르복실기를 갖는 모노머는 이에 제한되지는 않지만 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레인산, 비닐초산 및 이들의 무수물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 바람직하며, 이러한 카르복실기를 갖는 모노머와 공중합되는 다른 모노머는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트, 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 메타크릴레이트, 스티렌, 및 p-히드록시 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 바람직하다.

또한, 유기 바인더로는 상기 중합체의 카르복실기와 에틸렌성 불포화 화합물을 반응시킴으로써, 결과적으로 바인더 내에 가교 반응을 일으킬 성분이 부가된 것을 이용할 수도 있다. 상기 에틸렌성 불포화 화합물로는 글리시딜 메타크릴레이트, 3,4-에폭시 시클로헥실 메틸메타크릴레이트, 및 3,4-에폭시 시클로헥실 메틸아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 사용될 수 있다.

더 나아가, 유기 바인더로는 상기 공중합체를 단독으로 사용할 수도 있으나, 막 레벨링이나 요변 특성 향상 등의 목적으로 메틸셀룰로오즈, 에틸셀룰로오즈, 니트로셀룰로오즈, 히드록시메틸셀룰로오즈, 히드록시에틸셀룰로오즈, 히드록시프로 필셀룰로오즈, 카르복시메틸셀룰로오즈, 카르복시에틸셀룰로오즈, 및 카르복시에틸메틸셀룰로오즈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 공중합체의 분자량은 5,000 내지 50,000 g/mol인 것이 바람직하며, 산가는 20 내지 100 mgKOH/g인 것이 바람직하다. 공중합체의 분자량이 5,000 g/mol 미만인 경우에는 페이스트의 인쇄성이 떨어지고, 50,000 g/mol을 초과하는 경우에는 현상시 비노광부가 제거되지 않는 문제점이 있어서 바람직하지 않다. 또한, 공중합체의 산가가 20 mgKOH/g 미만인 경우에는 현상성이 떨어지고, 100 mgKOH/g을 초과하는 경우에는 노광된 부분까지 현상되는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

감광성 비이클 중 각 성분별 상대적 함량은 유기 바인더 100 중량부에 대해서, 가교제 20 내지 150 중량부, 광개시제 10 내지 100 중량부, 및 용매 100 내지 500 중량부인 것이 바람직하다.

유기 바인더의 함량은 첨가되는 도전성 분말의 함량, 증점제의 첨가 여부 및 그 함량 등에 의해서 결정되는데, 유기 바인더의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 점도 및 인쇄성 저하라는 문제점이 있어서 바람직하지 않고, 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 건조 막 두께가 커지고, 이로 인해서 소성시 수축율이 증가하게 되어 에지컬이 증가하게 된다는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

가교제로는 단관능 및 다관능 모노머가 이용될 수 있는데, 일반적으로 노광 감도가 좋은 다관능 모노머를 이용한다. 이러한 다관능 모노머로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (EGDA)와 같은 디아크릴레이트계; 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA), 트리메틸올프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트 (TMPEOTA), 또는 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PETA)와 같은 트리아크릴레이트계; 테트라메틸올프로판 테트라아크릴레이트 또는 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트와 같은 테트라아크릴레이트계; 및 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 (DPHA)와 같은 헥사아크릴레이트계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 가교제의 함량은 상기 공중합체 바인더 100 중량부에 대해서 20 내지 150 중량부인 것이 바람직한데, 가교제의 함량이 20 중량부 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어져 원하는 크기의 소성막 선폭을 얻을 수 없고, 150 중량부를 초과하는 경우에는 소성막에 잔사를 발생시키게 되어 바람직하지 않다.

광개시제는 자외선을 받으면 분해되어 라디칼을 형성하고, 이러한 라디칼들이 가교제를 공격하여 가교제가 가교반응을 일으키도록 하는 역할을 하며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐-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 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 광개시제의 함량은 상기 공중합체 바인더 100 중량부에 대해서 10 내지 100 중량부인 것이 바람직한데, 광개시제의 함량이 10 중량부 미만인 경우에는 페이스트의 노광 감도 가 떨어져 원하는 크기의 소성막 선폭을 얻을 수 없고, 100 중량부를 초과하는 경우에는 비노광부가 현상이 되지 않거나, 고형분 함량이 증가하여 에지-컬이 발생되는 문제점이 있어서 바람직하지 못하다.

상기 용매로는, 바인더 및 광개시제를 용해시킬 수 있고, 가교제 및 기타 첨가제와 잘 혼합되면서 비등점이 150℃ 이상인 것이 사용될 수 있다. 비등점이 150℃ 미만인 경우에는 조성물의 제조 과정, 특히 3-롤 밀 공정에서 휘발되는 경향이 커서 문제가 되며, 또한 인쇄시 용매가 너무 빨리 휘발되어 인쇄 상태가 좋지 않게 되므로 바람직하지 않다. 상기 조건을 충족시킬 수 있는 바람직한 용매로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 에틸카비톨, 부틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 텍사놀, 테르핀유, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 디프로필렌글리콜에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 및 트리프로필렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량은 공중합체 바인더 100 중량부에 대해서 100 내지 500 중량부인 것이 바람직한데, 용매의 함량이 100 중량부 미만인 경우에는 페이스트의 점도가 너무 높아 인쇄가 제대로 되지 않기 때문에 바람직하지 않고, 500 중량부를 초과하는 경우에는 점도가 너무 낮아 인쇄를 할 수 없어서 바람직하지 않다.

또한, 상기 유기 비이클은 감도를 향상시키는 증감제, 조성물의 보존성을 향상시키는 중합금지제 및 산화방지제, 해상도를 향상시키는 자외선 흡광제, 조성물 내의 기포를 줄여 주는 소포제, 분산성을 향상시키는 분산제, 인쇄시 막의 평탄성 을 향상시키는 레벨링제, 및 인쇄성 향상을 위한 가소제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 이들 첨가제는 반드시 사용되어야 하는 물질은 아니고, 필요에 따라서 사용 여부가 결정될 수 있는 것들이며, 건조 막 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있으므로 사용시에는 최소량만을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은 하기와 같은 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 유기 바인더, 가교제, 광개시제, 용매, 및 기타 첨가제를 함께 혼합하고 교반함으로써 유기 비이클을 제조한다. 이어서, 무기질계 바인더 및 본 발명에 따른 도전성 분말을 PLM(Planetary Mixer)와 같은 혼합기에 놓고 교반하면서, 상기에서 제조된 유기 비이클을 서서히 투입하여 혼합한다. 혼합된 페이스트는 3-롤 밀 (3-roll mill)을 이용하여 기계적으로 혼합한다. 이어서, 필터링을 통하여 입경이 큰 입자들 및 먼지 등의 분순물들을 제거하고, 마지막으로 탈포 장치를 통하여 페이스트 내의 기포를 제거함으로써 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서는 상기 서술한 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 PDP 전극을 제공한다. 전극은 미세 패턴의 형성 과정 및 소성 과정을 통하여 제조된다.

미세 패턴의 형성 과정은, 상기와 같이 제조된 감광성 페이스트 조성물을 SUS 325메쉬나 SUS 400메쉬와 같은 스크린 마스크를 사용한 스크린 인쇄기를 이용하여 기판 표면에 인쇄를 행하고, 코팅된 시편을 컨벡션 오븐 (convection oven) 또는 IR 오븐에서 80 내지 150 ℃의 온도로, 5 내지 30 분 동안 건조시킨 다음, 형 성된 페이스트 코팅 막 위에 적당한 광원을 사용하여 300 내지 450 nm의 빛으로 패턴이 형성되도록 노광을 행하고, Na₂CO₃ 용액, KOH, TMAH 등과 같은 적당한 알칼리 현상액으로 30 ℃ 내외의 온도에서 현상함으로써 이루어진다. 또한, 소성 과정은, 상기와 같이 형성된 미세 패턴을 전기로 등에서 500 내지 600 ℃로 10 내지 30 분간 소성함으로써 이루어진다.

본 발명의 또 다른 구현예에서는 상기와 같이 제조된 PDP 전극을 포함하는 PDP를 제공한다.

도 3에는 본 발명에 따른 PDP 전극을 포함하는 PDP의 구체적인 구조가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 조성물로 제조된 PDP 전극은 하기 PDP 구조 중에서 버스 전극의 백색 (white) 전극 및 어드레스 전극 등의 제조에 사용될 수 있다.

본 발명에 따라서 제조된 PDP는 전방 패널 (210) 및 후방 패널 (220)을 포함하는 구조로 되어 있다. 상기 전방 패널 (210)은 전면 기판 (211), 상기 전면 기판의 배면 (211a)에 형성된 Y전극 (212)과 X전극 (213)을 구비한 유지 전극쌍 (214)들, 상기 유지 전극쌍들을 덮는 전방 유전체층 (215), 및 상기 전방 유전체층을 덮는 보호막 (216)을 구비한다. 상기 Y전극 (212)과 X전극 (213) 각각은, ITO 등으로 형성된 투명 전극 (212b, 213b); 명암 향상을 위한 흑색 전극 (미도시) 및 도전성을 부여하는 백색 전극 (미도시)으로 구성되는 버스 전극 (212a, 213a)을 구비한다. 상기 버스 전극 (212a, 213a)들은 PDP의 좌우측에 배치된 연결 케이블 (31)과 연결된다.

상기 후방 패널 (220)은 배면 기판 (221), 배면 기판의 전면 (221a)에 상기 유지 전극쌍과 교차하도록 형성된 어드레스 전극 (222)들, 상기 어드레스 전극들을 덮는 후방 유전체층 (223), 상기 후방 유전체층 상에 형성되어 발광 셀 (226)들을 구획하는 격벽 (224), 및 상기 발광 셀 내에 배치된 형광체층 (225)을 구비한다. 상기 어드레스 전극 (222)들은 PDP의 상하측에 배치된 연결 케이블과 연결된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1 - 감광성 페이스트 조성물의 제조

은 (Ag) 분말 (구형, 비표면적 0.75 m²/g, 평균 입경 : 1.5 ㎛) 66.5 중량%, 은나노 입자 A (구형, 평균 입경 : 20nm) 0.5중량%, 유리 프릿 (무정형, PbO-SiO₂-B₂O₃계, 평균 입경 : 1.6 ㎛, 최대 입경 : 3.7 ㎛) 3.0 중량%, 바인더 수지 (중합체 (poly(MMA-co-MMA)), 분자량 15,000 g/mol, 산가 110 mgKOH/g) 4.8 중량%, 개시제 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논 0.5 중량%, 가교제 A (트리메틸올프로판 트리아크릴레이트) 2.0 중량%, 가교제 B (펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트) 1.0 중량%, 용매 (텍사놀) 21.6 중량% 및 저장안정제 (고리형 산 무수물) 0.1 중량%를 배합하여 교반기에 의해서 교반하고, 3-롤 밀을 이용하여 반죽함으로써 감광성 페이스트 조성물을 제조하였으며, 비이클내 유기 고형분의 함량은 8.4중량%이었으며, 조성물의 점도는 27,500cps이었다. 상기 조성물의 제조에 있어 서는 공중합체 바인더, 광개시제, 가교제 및 용매를 먼저 배합하여 유기 비이클을 제조한 후, 유리 프릿, 은 분말, 은 나노 입자를 첨가하였다.

실시예 2 - 감광성 페이스트 조성물의 제조

은 분말이 65.0 중량%로, 은나노 입자 A 0.5 중량%가 은나노 입자 B (구형, 평균 입경 : 40 ㎛) 2.0 중량%로 변경하여 조성물을 제조한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라서 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 제조하였으며, 비이클내 유기 고형분의 함량은 8.4 중량%이었으며, 조성물의 점도는 26,000cps이었다.

실시예 3 - 감광성 페이스트 조성물의 제조

은 분말 66.6 중량%, 은 나노 입자 A 0.5 중량%를 실리카 입자 (구형, 평균 입경 8nm) 0.4 중량%로 변경하여 조성물을 제조한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라서 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 제조하였으며, 비이클 내 유기 고형분의 함량은 8.4중량%이었으며, 조성물은 점도는 28,000cps이었다.

비교예 - 감광성 페이스트 조성물의 제조

은 분말 67.0 중량%, 유리 프릿 3.0 중량%, 바인더 수지 7.5 중량%, 개시제 1.0 중량%, 가교제 A 3.0 중량%, 가교제 B 2.0 중량%, 및 용매 16.4 중량%의 비율로 배합한 점, 및 은나노 입자를 사용하지 않고 조성물을 제조한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라서 종래기술에 따른 감광성 페이스트 조성물을 제조하였다. 비교예에서 사용한 개시제 및 가교제의 함량이 실시예에 비해 많은 것은 비교예로 제조한 페이스트의 경우 건조막이 두꺼워 실시예에 비해 노광감도가 떨어 지기 때문이다.

상기 실시예 1, 2, 3 및 비교예의 조성물 중 각 성분의 함량비를 하기 표 1에 정리하였다.

성분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
도전성 입자	66.5	65.0	66.6	67.0
은 나노 입자 1	0.5	-	-	-
은 나노 입자 2	-	2.0	-	-
실리카 입자	-	-	0.4	-
유리 프릿	3.0	3.0	3.0	3.0
바인더 수지	4.8	4.8	4.8	7.5
개시제	0.5	0.5	0.5	1.0
가교제 A	2.0	2.0	2.0	3.0
가교제 B	1.0	1.0	1.0	2.0
저장안정제	0.1	0.1	0.1	0.1
용매	21.6	21.6	21.6	16.4
비이클 내 고형분 함량	8.4	8.4	8.4	13.6
페이스트 점도(cps, 30s^-1)	27,500	26,000	28,000	26,500

(단위: 중량%)

성능 평가 시험

상기 실시예 1, 2, 3 및 비교예의 조성물을 이용하여 하기 공정 조건으로 PDP 전극을 제조한 후, 그 특성을 평가하였다.

ⅰ) 인쇄: 20 cm × 20 cm 유리 기판 상에 스크린 인쇄법으로 인쇄하였다.

ⅱ) 건조: 드라이 오븐에서 100 ℃로 15분간 건조하였다.

ⅲ) 건조 막 두께 측정: 막 두께 측정 장비를 이용하여 건조 후 막 두께를 측정하였다.

ⅳ) 노광: 고압 수은 램프가 장착된 자외선 노광 장치를 이용하여 500 mJ/cm²로 조사하였다.

ⅴ) 현상: 0.4% 탄산나트륨 수용액을 노즐 압력 1.5 kgf/cm²로 분사하여 현상시켰다.

ⅵ) 소성: 전기 소성로를 이용하여 580 ℃로 15분 동안 소성하였다.

ⅶ) 소성 막 두께 측정: 막 두께 측정 장비를 이용하여 소성 후 막 두께를 측정하였다.

ⅷ) 에지컬 평가: 3차원 측정 장비 및 전자광학현미경 (SEM)을 이용하여 소성막의 단면을 관찰함으로써 에지컬을 평가하였다.

ⅸ) 유전체 막 형성: 소성 막 위에 유전체를 인쇄, 건조 및 소성하여 유전체 막을 형성시켰다.

ⅹ) 내전압 평가: 내전압 평가 장치를 이용하여 내전압 수치를 측정하였다.

상기 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

성분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
비클 내 고형분 함량	11.1	11.1	11.1	15.6
건조 막 두께(㎛)	5.8	5.8	5.9	8.5
소성 막 두께(㎛)	3.8	3.7	3.7	3.8
소성 수축률(%)	34.5	36.2	37.3	55.3
에지부 높이	4.2	4.2	4.3	7.2
에지컬(%)	10.5	13.5	16.2	89.5
내전압특성(V)	750	710	690	520

소성 수축율 (%): (건조막 두께-소성막 두께/건조막 두께)×100

에지컬 (%): (에지부 높이-소성막 두께/소성막 두께)×100

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 조성물을 사용한 경우에는, 소성 수축율이 각각 34.5%, 36.2% 및 40.3%로서 낮게 나타났고, 따라서 에지컬의 정도가 작아서, 결과적으로 내전압 특성이 우수하였다. 그러나, 비교예에 따른 조성물을 사용한 경우에는, 소성 수축율이 55.3%로서 높게 나타났고, 따라서 에지컬의 정도가 커서, 결과적으로 본 발명에 비해서 내전압 특성이 떨어지는 것으로 나타났다.

본 발명에 따르면, 두께 수축율을 최소화하여 에지컬 현상의 발생을 최소화시킴으로써, 내전압 특성 및 내샌딩성을 향상시키고, 궁극적으로 PDP 제품의 수명, 발광 효율, 및 양품율을 향상시킬 수 있는 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 PDP 전극, 및 이를 채용한 PDP를 제공할 수 있다.

Claims

도전성 분말, 무기질계 바인더, 유기 비이클 (vehicle), 및 평균 입경이 상기 도전성 분말보다 작은 나노입자를 포함하는 감광성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 나노 입자의 평균 입경이 1 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 나노 입자의 함량이 도전성 분말 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 나노 입자는 도전성을 갖는 은 (Ag), 금 (Au), 구리 (Cu), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd), 알루미늄 (Al), 니켈 (Ni), 텅스텐 (W), 몰리브덴 (Mo), 또는 이들의 합금이 있고, 도전성이 없는 실리카, 알루미나, 무기질계 바인더로 사용되는 유리(glass)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 도전성 분말이 은 (Ag), 금 (Au), 구리 (Cu), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd), 알루미늄 (Al), 니켈 (Ni), 또는 이들의 합금을 포함하며, 평균 입경이 0.1 내지 5.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 무기질계 바인더는 연화 온도가 400 내지 PbO-SiO₂계, PbO-SiO₂-B₂O₃계, PbO-SiO₂-B₂O ₃-ZnO계, PbO-SiO₂-B₂O₃-BaO계, PbO-SiO₂-ZnO-BaO계, ZnO-SiO₂계, ZnO-B₂O₃-SiO₂계, ZnO-K₂O-B ₂O₃-SiO₂-BaO계, Bi₂O₃-SiO₂계, Bi ₂O₃-B₂O₃-SiO₂계, Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂-BaO 및 Bi ₂O₃-B₂O₃-SiO₂-BaO-ZnO계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상으로서, 연화 온도 (softening temperature)가 400 내지 600℃이고, 평균 입경이 2.0 내지 5.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 의한 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 포토리소그래피법으로 제조된 PDP 전극.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 의한 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 그린시트.
제7항에 따른 PDP 전극을 포함하는 PDP.