KR20060082534A - 유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법 - Google Patents

유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유리 프릿, 필러, 및 비클 (vehicle)을 포함하는 유전체 페이스트 조성물에 있어서, 상기 비클 중의 유기 고형분 함량이 4 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 소성 공정시 소성 응력을 최소화함으로써 유전체층의 균열을 방지하여 어드레스 전극 및 격벽과의 동시소성이 가능한 유전체 페이스트 조성물을 제공할 수 있다.
유전체 페이스트 조성물, 유기 고형분, 플라즈마 디스플레이 패널, 동시 소성

Description

유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법{A dielectric paste composition, a dielectric layer prepared therefrom, and a plasma displaly panel comprising the same}
도 1은 본 발명에 따라서 제조된 유전체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 도시하는 부분절개 분리사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 전면 패널 111: 전면 기판
112: Y 전극 113: X 전극
114: 유지 전극쌍 115: 전방 유전체층
116: 보호막 120: 배면 패널
121: 배면 기판 122: 어드레스 전극
123: 후방 유전체층 124: 격벽
125: 형광체층 126: 발광 셀
본 발명은 유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유전체 페이스트 조성물의 비클 중의 유기 고형분 함량을 최적으로 조절하여 어드레스 전극 및 격벽과의 동시소성이 가능하게 한 유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 액정 패널과 비교할 때에 응답속도가 빠르고, 대형화가 용이하여 현재 다양한 분야에 이용되고 있다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 전면 패널과 배면 패널로 구성되며, 전면 패널은 투명전극, 버스전극, 투명 유전체층, 및 보호막인 MgO층으로 구성되어 있다. 또한, 배면 패널은 어드레스 전극, 유전체층, 격벽, 및 형광체층으로 구성되어 있다. 이러한 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널과 배면 패널에 있어, 종래의 배면 패널 제조 방법은 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽을 형성하는 공정에서 각각 소성 공정을 포함하고 있다. 보다 구체적으로 종래의 배면 패널 제조 공정을 설명하면 하기와 같으며, 하기 공정 설명에서 격벽 형성공정은 사진식각법 (photolithography) 법을 예로 들었다.
1) 어드레스 전극 형성 공정
ⅰ) 배면 기판에 어드레스 전극 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포.
ⅱ) 열풍 건조기나 IR 건조기를 이용하여 80 내지 120 ℃에서 5 내지 30 분간 건조.
ⅲ) 포토마스크가 부착된 자외선 노광 장치를 이용하여 노광.
ⅳ) 알칼리 현상액으로 비 노광부를 현상하여 패턴된 막을 형성.
ⅴ) 소성로에서 500 내지 600 ℃로 10 내지 30 분간 소성하여 어드레스 전극을 형성.
2) 유전체층 형성 공정
ⅰ) 상기 1)의 공정에 의해 형성된 어드레스 전극 위에 유전체 페이스트를 스크린 인쇄법이나 테이블 코터 (table coater) 등으로 도포.
ⅱ) 열풍 건조기나 IR 건조기를 이용하여 80 내지 120 ℃에서 5 내지 30 분간 건조.
ⅲ) 소성로에서 500 내지 600 ℃로 10 내지 30 분간 소성하여 유전체층을 형성.
3) 격벽 형성 공정
ⅰ) 상기 2)의 공정에 의해 형성된 유전체 층 위에 격벽 페이스트를 테이블 코터 등으로 도포.
ⅱ) 열풍 건조기나 IR 건조기를 이용하여 80 내지 120 ℃에서 5 내지 30 분간 건조.
ⅲ) 포토마스크가 부착된 자외선 노광 장치를 이용하여 노광.
ⅳ) 알칼리 현상액으로 비 노광부를 현상하여 패턴된 막을 형성.
ⅴ) 소성로에서 500 내지 600℃로 10 내지 30 분간 소성하여 격벽을 형성.
상기 설명한 종래의 배면 패널 제조 공정에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래기술에서는 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽을 형성함에 있어서, 각 제조 공정마다 소성 공정을 실시하고 있는데, 이는 생산성을 떨어뜨리고, 높은 공정 비용이 소요된다는 문제점이 있다. 또한, 반복된 소성 공정에 의해 기판이 변형되거나 어드레스 전극의 전도성 물질인 은 (silver) 성분이 유전체 층으로 이동 (migration)하여 패널의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 상기 문제점을 개선하기 위한 종래기술로서, 일본특허 공개공보 1999-007894호에서는 어드레스 전극, 유전체층, 격벽, 및 형광체층을 형성하는데 있어 이들 4가지 구성 요소를 동시에 소성하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 소성 공정에서 수축율이 커서 소성 응력이 심하게 발생하고, 결과적으로 유전체층의 균열을 발생시킨다는 문제점이 있다. 또한, 상기 특허의 문제점을 개선하기 위하여 일본특허 공개공보 2004-111187호에서는 어드레스 전극 및 유전체층 형성 공정에서 건조 공정 외에 별도의 열처리 (curing) 공정을 실시함으로써, 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽의 동시 소성시, 소성 응력을 최소화하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법 역시 별도의 열처리 공정이 추가 된다는 점에서 생산성이나 공정비용 절감에 크게 기여하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여, 소성 공정시 소성 응력을 최소화함으로써 유전체층의 균열을 방지하여 어드레스 전극 및 격벽과의 동시소성이 가능하면서도, 별도의 추가 공정이 소요되지 않으므로 제조 공정이 간이하고 경제적인 유전체 페이스트 조성물, 그로부터 제조된 유전체층 및 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널, 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,
유리 프릿, 필러, 및 비클 (vehicle)을 포함하는 유전체 페이스트 조성물에 있어서, 상기 비클 중의 유기 고형분 함량이 4 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 유전체 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 유전체층을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 유전체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 배면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명은 또한,
어드레스 전극 페이스트, 본 발명에 따른 유전체 페이스트, 및 격벽 페이스트를 제조하는 단계;
배면 기판 상에 상기 어드레스 전극 페이스트를 인쇄, 건조, 노광, 및 현상하여 어드레스 전극 패턴을 형성하는 단계;
상기 어드레스 전극 패턴 상에 상기 유전체 페이스트를 코팅 및 건조시켜서 유전체층을 형성하는 단계;
상기 유전체층 상에 격벽 페이스트를 코팅, 건조, 노광, 및 현상하여 격벽을 형성하는 단계; 및
상기 어드레스 전극 패턴, 상기 유전체층, 및 상기 격벽을 동시 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 유전체 페이스트 조성물은, 유리 프릿, 필러, 및 비클 (vehicle)을 포함하며, 상기 비클 중의 유기 고형분 함량이 4 중량% 내지 10 중량%이다.
소성 공정에서의 수축율을 최소화하기 위한 방법으로서 가장 핵심적인 것은 소성시 연소되어 제거되는 유기 고형분 성분을 최소화하는 것이다. 여기에서, 유기 고형분 성분이라 함은, 유전체 페이스트의 유기 성분 중에서 건조 공정 후 페이스트 막 내에 잔류하게 되는 성분을 의미하는 것으로서, 유기 성분 중 용제 성분을 제외한 나머지 유기 성분을 의미한다.
플라즈마 디스플레이 패널 중 배면 패널의 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽을 동시 소성하는 경우, 전극과 격벽은 패턴화된 상태이므로 소성 응력을 받아도 변형이나 균열에 둔감하게 작용한다. 반면에, 유전체층은 패턴화되어 있지 않아 소성 응력에 민감하게 작용하여 쉽게 균열이 발생한다. 그러므로, 유전체 페이스트의 조성을 최적화하여 소성 응력을 최소화하는 것이 중요하다.
소성 공정에서 수축율을 최소화하기 위해서는 유전체 페이스트 재료의 구성 성분이 중요하다. 예를 들어, 페이스트 성분 중 무기물의 경우에는 입형, 입경, 입도 분포에 따라서 소성시 수축율이 차이가 나기 때문에 열팽창계수, 연화 (softening) 온도 등의 기본 특성을 만족시키면서 수축율이 최소화되도록 선정해야 한다.
그러나, 소성시 수축율을 좌우하는 핵심적인 사항은 유기 고형분 함량이다. 즉, 수축율을 최소화하는 방법으로 가장 중요한 것은 소성시 연소되어 제거되는 유기 성분을 최소화하는 것이다. 다시 말하면, 무기물의 특성도 수축율에 영향을 주지만, 유기 고형분이 제거되어 수축이 일어나는 정도에 비하면 이는 미미한 수준이라는 것이다.
본 발명자는 유전체 페이스트의 비클 성분 중 유기 고형분 함량에 따른 동시 소성 평가를 실시하였고, 결과적으로 유전체층의 균열이 없이 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽을 동시 소성에 의해서 형성하기 위해서는 유전체 페이스트의 유기 고형분 함량이 전체 페이스트 중에서 4 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 6 중량% 내지 8 중량%이어야 한다는 결과를 얻었다. 유전체 페이스트 중의 유기 고형분 함량이 4 중량% 미만인 경우에는 페이스트의 점도 저하에 의한 인쇄성 불량 문제가 발생하고, 유기 고형분 함량이 10 중량%를 초과하게 되면 동시 소성시 유전체층의 균열이 생기는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 유전체 페이스트 조성물은 그 구성 성분으로서, 유리 프릿, 필러, 및 비클 (vehicle)을 포함한다.
상기 유리 프릿으로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, Pb, Bi, Si, B, Ba, Zn, Mg, Ca, 및 Li 등의 복합 산화물을 예로 들 수 있으며, 구체적으로는, PbO- SiO2-B2O3계, PbO-SiO2-B2O3-BaO계, PbO-SiO2-B2O3-BaO-ZnO계, Bi2O3-SiO2 -B2O3계, Bi2O3-SiO2-B2O3-BaO계, Bi2O 3-SiO2-B2O3-BaO-ZnO계 ZnO-SiO2-B2 O3-BaO계, MgO-CaO-SiO2-B2O3-BaO계, Li2O-MgO-SiO2-B2O3-BaO계 등의 복합 산화물들을 예로 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
유리 프릿의 입자 외형은 특별히 한정되지 않지만, 충진율을 고려할 때 구형일수록 좋으며, 평균 입경은 2.0 내지 5.0㎛인 것이 적합하다. 평균 입경이 2.0㎛보다 작으면 수축율이 커져 불리하고, 5.0㎛보다 크면 소성후 유전체 층의 치밀성이나 균일성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
유리 프릿의 연화 (softening) 온도는 450 내지 600℃인 것이 바람직하다. 연화 온도가 450℃보다 작으면 소성시 유전체 층의 형태가 무너져 원하는 형상을 얻기 어렵고, 600℃보다 크게 되면 공정의 소성 온도가 600℃를 넘지 않기 때문에 연화가 제대로 일어나지 않는다.
유리 프릿의 열팽창 계수는 전극이 형성되는 배면 기판의 열팽창 계수에 가까울 수록 좋다. 유리 프릿과 배면 기판과의 열팽창 계수 차이가 크게 되면 기판이 휘거나 파손될 수도 있기 때문이다.
또한, 유리 프릿의 함량은 유전체 페이스트 중 60 내지 80 중량%인 것이 바람직한데, 이는 유리 프릿이 함량이 60 중량% 미만이면 소성시 수축율이 심해져서 균열 등이 발생하고, 80 중량%를 초과하면 인쇄성이 떨어지는 문제점이 발생하기 때문이다.
유전체 페이스트의 또 다른 구성 성분인 필러 (filler)는 소성시 수축율을 작게 하여 소성 응력을 줄이고, 열팽창계수를 조절하는 역할을 한다. 본 발명에서 사용 가능한 필러로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 및 연화 온도가 650℃ 이상인 유리 프릿 등이 있다. 또한, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
필러의 외형은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 충진율을 고려할 때 구형인 것이 바람직하다. 또한, 평균 입자 크기는 0.1 내지 5.0㎛인 것이 바람직한데, 이는 입자 크기가 0.1㎛ 보다 작으면 페이스트의 분산성이 떨어지고, 5.0㎛ 보다 크면 소성후 유전체층의 치밀성이나 균일성이 떨어지는 문제점이 발생하기 때문이다.
필러의 함량은 유리 프릿 대비, 1 내지 20 중량%인 것이 바람직한데, 필러의 함량이 유리 프릿 대비 1 중량% 미만이면 필러의 역할을 수행할 수 없고, 20 중량%를 초과하면 유전체층의 치밀성이나 균일성이 떨어지는 문제점이 발생하기 때문이다.
유전체 페이스트의 구성 성분 중 비클은 어드레스 전극 형성시에 사용되는 페이스트와 같은 감광성 성분이 아니기 때문에, 그 구성은 비교적 단순하다. 이는, 바인더 및 용매로 구성되며 필요시 첨가제가 소량 첨가된다.
비클의 함량은 유전체 페이스트 중, 4 내지 39.4 중량%인 것이 바람직한데, 비클의 함량이 4 중량% 미만이면 페이스트의 인쇄성이 떨어지는 문제점이 있고, 39.4 중량%를 초과하면 소성시 수축율이 심해져서 균열 등이 발생하는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
상기 비클 중 바인더 및 용매의 함량은, 바인더가 10 내지 40 중량%이고, 용매가 60 내지 90 중량%인 것이 바람직하다.
바인더의 함량이 10 중량% 미만이거나, 용매의 함량이 90 중량%를 초과하는 경우에는 점도 저하 및 인쇄성 불량의 문제가 있어서 바람직하지 않고, 바인더의 함량이 40 중량%를 초과하거나, 용매의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 동시 소성시 수축률이 증가하게 된다는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
바인더로는 다양한 종류의 수지 (resin)가 사용 가능한데, 열분해 특성 및 가격을 고려할 때 아크릴계 수지와 셀룰로오스계 수지가 가장 적합하다. 단, 아크릴계 수지는 카르복실기를 포함하고 있으면 아니되며, 또한 셀룰로오스계 수지는 단독으로 사용할 수 없다. 이것은 카르복실기를 함유한 아크릴계 수지 또는 셀룰로오스계 수지를 단독으로 사용한 경우에는 다음 공정인 격벽 형성 공정의 현상 공정에서 소성 전인 유전체층이 현상액인 알카리 현상액에 녹아 손상될 수 있기 때문이다.
사용 가능한 아크릴계 수지로는 알킬메타크릴레이트의 공중합체가 주로 이용되는데, 예를 들면 폴리(메틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트-코-스티렌), 폴리(에틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트), 폴리(에틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트-코-스티렌), 폴리(프로필메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트), 폴리(프로필메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트-코-스티렌), 폴리(n-부틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트), 폴리(n-부틸 메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트-코-스티렌) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 공중합체의 중량 평균 분자량 (Mw)은 5,000 내지 100,000 g/mol이 적합하며, 공중합체의 중량 평균 분자량이 5,000 g/mol 미만이면 페이스트의 점도 저하에 의한 인쇄성 불량 문제가 발생하고, 중량 평균 분자량이 100,000 g/mol을 초과하게 되면 페이스트의 점도가 높아서 인쇄성이 불량해지는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
또한, 바인더로는 상기 아크릴계 공중합체를 단독으로 사용할 수도 있으나, 레벨링 향상, 증점 효과, 및 요변성 향상 등의 목적으로 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 메틸에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 프로필셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 비클은 또한 각종 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 이러한 첨가제로는, 페이스트의 겔화를 방지하는 저장안정제, 페이스트 내의 기포를 줄여 주는 소포제, 분산성을 향상시켜 주는 분산제, 인쇄시 막의 평탄성을 향상시키는 레벨링제, 요변성을 주는 요변제 등이 있다. 이들 첨가제는 반드시 사용되어지는 것은 아니고 필요에 따라 사용되지만, 소성시 수축율에 불리한 영향을 주므로 사용하지 않는 것이 좋고, 부득이 사용하게 되면 최소량을 사용하는 것이 바람직하다.
페이스트에 사용되는 용매는 특별히 제한되지 않으며, 단지, 바인더 및 개시제를 녹일 수 있고, 가교제 및 기타 첨가제와 잘 섞이면서 끓는점이 150℃ 이상이 면 무방하다. 끓는점이 150℃ 미만이 되면 페이스트 제조 과정, 특히 3-롤 밀 공정에서 휘발되어 날아가는 경향이 크므로 문제가 되며, 또한 인쇄시 용매가 너무 빨리 휘발되어 인쇄 상태가 좋지 않은 결과를 초래할 수도 있기 때문이다. 상기 조건을 만족하는 바람직한 용매로는, 에틸카비톨, 부틸카비톨, 에틸카비톨 아세테이트, 부틸카비톨 아세테이트, 텍사놀, 테르핀유, 디프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 에틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, γ-부티로락톤, 셀로솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브 아세테이트, 트리프로필렌 글리콜 등이 있다. 이들 용매는 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서는 상기 서술한 유전체 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 유전체층 및 상기 유전체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 배면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
도 1에는 본 발명에 따른 배면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구체적인 구조가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 전면 패널 (110) 및 배면 패널 (120)을 포함하는 구조로 되어 있다. 상기 전면 패널 (110)은 전면 기판 (111), 상기 전면 기판의 배면 (111a)에 형성된 Y전극 (112)과 X전극 (113)을 구비한 유지 전극쌍 (114)들, 상기 유지 전극쌍들을 덮는 전방 유전체층 (115), 및 상기 전방 유전체층을 덮는 보호막 (116)을 구비한다. 상기 Y전극 (112)과 X전극 (113) 각각은, ITO 등으로 형성된 투명 전극 (112b, 113b); 명암 향상을 위한 흑색 전극 (미도시) 및 도전성을 부여하는 백색 전극 (미도시)으로 구성되는 버스 전극 (112a, 113a)을 구비한다. 상기 버스 전극 (112a, 113a)들은 PDP의 좌우측에 배치된 연결 케이블과 연결된다.
상기 배면 패널 (120)은 배면 기판 (121), 배면 기판의 전면 (121a)에 상기 유지 전극쌍과 교차하도록 형성된 어드레스 전극 (122)들, 상기 어드레스 전극들을 덮는 후방 유전체층 (123), 상기 후방 유전체층 상에 형성되어 발광 셀 (126)들을 구획하는 격벽 (124)을 구비하며, 상기 어드레스 전극 (122)들은 플라즈마 디스플레이 패널의 상하측에 배치된 연결 케이블과 연결된다.
상기 전면 패널 (110) 및 배면 패널 (120) 사이의 발광 셀 (126) 내에는 형광체층 (225)이 배치된다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는, 어드레스 전극 페이스트, 본 발명에 따른 유전체 페이스트, 및 격벽 페이스트를 제조하는 단계; 배면 기판 상에 상기 어드레스 전극 페이스트를 인쇄, 건조, 노광, 및 현상하여 어드레스 전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 어드레스 전극 패턴 상에 상기 유전체 페이스트를 코팅 및 건조시켜서 유전체층을 형성하는 단계; 상기 유전체층 상에 격벽 페이스트를 코팅, 건조, 노광, 및 현상하여 격벽을 형성하는 단계; 및 상기 어드레스 전극 패턴, 상기 유전체층, 및 상기 격벽을 동시 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 소성 단계는 소성 온도를 상온으로부터 250℃ 내지 350 ℃로 분 당 20℃ 내지 50℃의 상승율로 올리는 제1 단계, 250℃ 내지 350℃에서 1 내지 10분 동안 유지하는 제2 단계, 다시 소성 온도를 500℃ 내지 580℃로 분 당 10℃ 내지 40℃의 상승율로 올리는 제3 단계, 500℃ 내지 580℃에서 10 내지 30분 동안 유지하는 제4 단계, 및 서냉 또는 자연 냉각 단계인 제5 단계를 포함한다. 상기 소성 진행에서 제2 단계에서 1 내지 10분 동안 유지시켜주는 것은 설정 온도와 실제 온도를 일치시켜 주기 위한 것이며, 최종 소성 온도를 500℃ 내지 580℃로 하는 것은 500℃ 미만인 경우 페이스트 중의 유기물 분해 및 유리 프릿의 연화가 불충분하게 일어나고, 580℃를 초과하게 되면 유리 기판이 휘는 문제가 발생하기 때문이다.
본 발명에서는 상술한 바와 같이 유기 고형분의 함량이 최적의 범위로 조절된 유전체 페이스트를 사용하기 때문에, 상기와 같은 동시 소성에 의해서 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널을 제조하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 유전체 페이스트 조성물을 사용하여 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽을 동시에 소성하기 위해서는 격벽 형성 공정이 샌드 블라스트법 또는 에칭법인 경우보다는 사진식각법인 것이 바람직한데, 이는 샌드 블라스트법을 이용하는 경우에는 샌딩 공정시 미소성된 어드레스 전극의 단자부 및 유전체층이 손상되고, 에칭법을 이용하는 경우에는 에칭시 에칭액에 의해서 소성되지 않은 어드레스 전극의 단자부 및 유전체층이 손상된다는 문제점이 있기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1. 유전체 페이스트 조성물의 제조
유리 프릿 (PbO-SiO2-B2O3-BaO-ZnO계, 평균 입자 크기 = 2.5 ㎛, 구형율 80%, 연화온도 = 512℃, 열팽창계수 = 74 x 10-7/℃) 73.0 중량%, 필러 (산화 알루미늄, 평균 입자 크기 = 1.2㎛, 구형) 5.0 중량%, 바인더 1 (폴리(메틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이즈-코-스티렌) 공중합체, 중량 평균 분자량 (Mw) = 35,000 g/mol) 6.0 중량%, 바인더 2 (히드록시프로필 셀룰로오스, 중량 평균 분자량 (Mw) = 120,000 g/mol) 1.0 중량%, 저장안정제 (말론산) 0.1 중량%, 용매 (텍사놀) 14.9 중량%의 조성을 갖는 페이스트를 배합하여 교반기에 의해서 교반한 후, 3-롤 밀을 이용하여 반죽함으로써 유기 고형분 7.1 중량%를 갖는 본 발명에 따른 유전체 페이스트 조성물을 제조하였다. 상기 조성물의 제조에 있어서는 비클 성분을 먼저 배합하여 비클을 제조한 후, 유리 프릿과 필러를 첨가하였다.
실시예 2. 유전체 페이스트 조성물의 제조
상기 실시예 1에서 사용된 유리 프릿과는 상이한 유리 프릿 (Bi2O3-SiO2 -B2O3-BaO-ZnO계, 평균 입자 크기 = 2.3㎛, 구형율 78%, 연화온도 = 501℃, 열팽창계수 = 78 x 10-7/℃)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 고형분 7.1 중량%를 갖는 본 발명에 따른 유전체 페이스트 조성물을 제조하였다.
실시예 3. 유전체 페이스트 조성물의 제조
상기 실시예 1에서, 바인더 3 (폴리(메틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이트) 공중합체, 중량 평균 분자량 (Mw) = 45,000 g/mol) 4.5 중량%, 바인더 2 (히드록시프로필 셀룰로오스, 중량 평균 분자량 (Mw) = 120,000 g/mol) 0.5 중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 고형분 7.1 중량%를 갖는 본 발명에 따른 유전체 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예 1. 유전체 페이스트 조성물의 제조
상기 실시예 1과 동일한 유리 프릿 및 필러를 포함하며, 그 함량도 동일하지만, 바인더 성분으로서, 바인더 1 (폴리(메틸메타크릴레이트-코-히드록시에틸메타크릴레이즈-코-스티렌) 공중합체, 중량 평균 분자량 (Mw) = 35,000 g/mol) 12.0 중량%, 저장안정제 (말론산) 0.1 중량%, 용매 (에틸 카비톨 아세테이트) 9.9 중량%를 포함하는 페이스트를 배합하여 교반기에 의해서 교반한 후, 3-롤 밀을 이용하여 반죽함으로써 페이스트 대비 유기 고형분 12.1 중량%를 갖는 종래기술에 따른 유전체 페이스트 조성물을 제조하였다. 상기 조성물의 제조에 있어서는 비클 성분을 먼저 배합하여 비클을 제조한 후, 유리 프릿과 필러를 첨가하였다.
실시예 4. 동시 소성에 의한 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽의 제조
하기 1) 내지 4)의 공정에 따라서, 어드레스 전극, 유전체층, 및 격벽을 제조하였다.
1) 소성 전의 어드레스 전극 형성
ⅰ) 정규 라인에서 사용 중인 어드레스 전극 페이스트를 20 cm × 20 cm의 유리 기판 상에 스크린 인쇄법으로 인쇄.
ⅱ) 열풍 건조기를 이용하여 100 ℃에서 15 분간 건조.
ⅲ) 포토 마스크가 부착된 자외선 노광 장치를 이용하여 500 mJ/cm2로 조사.
ⅳ) 0.4% 탄산나트륨 수용액을 노즐압력 1.5 kgf/cm2 분사하여 현상시킴으로써 소성 전의 패턴된 전극 막을 형성.
2) 소성 전의 유전체층 형성
ⅰ) 상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 각각의 유전체 페이스트를 상기에서 제조한 소성 전 어드레스 전극 막 위에 테이블 코터를 이용하여 코팅.
ⅱ) 열풍 건조기를 이용하여 110 ℃에서 20 분간 건조시켜 소성 전의 유전체층을 형성.
3) 소성 전의 격벽 형성
ⅰ) 정규 라인에서 사용 중인 격벽 재료를 상기에서 제조한 소성 전 유전체 층 위에 테이블 코터를 이용하여 코팅.
ⅱ) 열풍건조기로 110℃에서 15 분간 건조시켜 건조 막을 형성.
ⅲ) 포토 마스크가 부착된 자외선 노광 장치를 이용하여 500 mJ/cm2로 조사.
ⅳ) 0.4% 탄산나트륨 수용액을 노즐압력 1.5 kgf/cm2 분사하여 현상시킴으로써 소성 전 격벽을 형성.
4) 동시 소성 실시
ⅰ) 상기 과정에 의해 제작된 소성 전 어드레스 전극, 유전체 층, 및 격벽이 형성되어 있는 유리 기판을 소성로에 넣음.
ⅱ) 소성 온도는 상온에서 300 ℃까지 분당 30 ℃로 올렸으며, 300 ℃에서 5 분간 유지한 다음, 300 ℃에서 550 ℃까지 분당 25 ℃로 올린 후, 550 ℃에서 20 분간 유지한 다음 자연 냉각시킴.
하기 표 1에는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유전체 페이스트 조성물에 따른 소성 전, 후의 어드레스 전극, 유전체 층, 및 격벽의 특성을 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
어드레스 전극 소성 전 선폭 102 100 101 100
피치 208 210 209 210
두께 5.5 5.6 5.5 5.4
소성 후 선폭 61 60 60 60
피치 249 250 250 250
두께 3.2 3.2 3.1 3.0
유전체층 소성 전 두께 14.5 15.2 14.3 16.1
소성 후 두께 11.4 11.5 11.4 10.8
격벽 소성 전 선폭 65 67 65 66
피치 245 243 245 244
높이 181 180 183 181
소성 후 선폭 50 51 49 51
피치 260 259 261 259
높이 112 110 112 111
소성 후 상태 양호 양호 양호 유전체층 균열
(단위: ㎛)
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 유전체 페이스트 중의 고형분 함량이 10 중량%보다 작은 실시예 1, 2, 및 3의 경우에는 고형분 함량이 10 중량%를 초과하는 비교예 1의 경우에 비해서, 소성 후 두께는 두꺼우면서 소성 전 두께가 작은 것, 즉, 수축률이 작은 것을 알 수 있다. 결과적으로, 소성 응력을 작게 받은 실시예 1, 2, 및 3의 유전체 페이스트 조성물을 이용하여 동시 소성한 경 우 유전체의 균열이 없이 양호한 결과를 나타낸 반면, 상대적으로 소성 응력을 크게 받은 비교예 1의 유전체 페이스트 조성물에 따른 유전체 층은 균열이 발생하였다.
본 발명에 따르면, 소성 공정시 소성 응력을 최소화함으로써 유전체층의 균열을 방지하여 어드레스 전극 및 격벽과의 동시소성이 가능하면서도, 별도의 추가 공정이 소요되지 않으므로 제조 공정이 간이하고 경제적인 유전체 페이스트 조성물을 제공할 수 있으며, 또한, 반복된 소성 공정을 생략하고 1회의 소성을 실시함으로써 기판이 변형되거나 어드레스 전극의 전도성 물질인 은 성분이 유전체 층으로 이동되어 패널의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점도 해결할 수 있다.

Claims (16)

  1. 유리 프릿, 필러, 및 비클 (vehicle)을 포함하는 유전체 페이스트 조성물에 있어서, 상기 비클 중의 유기 고형분 함량이 4 중량% 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비클 중의 유기 고형분 함량이 6 중량% 내지 8 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿의 함량은 상기 유전체 페이스트 중 60 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필러는 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 및 연화 온도가 650℃ 이상인 유리 프릿으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필러의 평균 입경은 0.1 내지 5.0㎛이고, 그 함량은 상기 유리 프릿 대비 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비클은 바인더 및 용매를 포함하며, 그 함량은 상기 유전체 페이스트 중 4 내지 39.4 중량%인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비클은 상기 비클 중 10 내지 40 중량%의 바인더 및 60 내지 90 중량%의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴계 수지 또는 셀룰로오스계 수지인 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지는 카르복실기를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비클은 저장안정제, 소포제, 분산제, 레벨링제, 및 요변제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 페이스트 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따른 유전체 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 유전체층.
  12. 제11항에 따른 유전체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널.
  13. 제12항에 따른 배면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 어드레스 전극 페이스트, 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따른 유전체 페이스트, 및 격벽 페이스트를 제조하는 단계;
    배면 기판 상에 상기 어드레스 전극 페이스트를 인쇄, 건조, 노광, 및 현상하여 어드레스 전극 패턴을 형성하는 단계;
    상기 어드레스 전극 패턴 상에 상기 유전체 페이스트를 코팅 및 건조시켜서 유전체층을 형성하는 단계;
    상기 유전체층 상에 격벽 페이스트를 코팅, 건조, 노광, 및 현상하여 격벽을 형성하는 단계; 및
    상기 어드레스 전극 패턴, 상기 유전체층, 및 상기 격벽을 동시 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소성 단계는 소성 온도를 상온으로부터 250℃ 내지 350℃로 분 당 20℃ 내지 50℃의 상승율로 올리는 제1 단계, 250℃ 내지 350℃에서 1 내지 10분 동안 유지하는 제2 단계, 다시 소성 온도를 500℃ 내지 580℃로 분 당 10℃ 내지 40℃의 상승율로 올리는 제3 단계, 500℃ 내지 580℃에서 10 내지 30분 동안 유지하는 제4 단계, 및 서냉 또는 자연 냉각 단계인 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 격벽 형성 단계가 사진식각법에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면 패널 제조방법.
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