KR20070039203A - 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성용 조성물, 이로부터제조되는 전극 및 상기 전극을 포함하는 플라즈마디스플레이 패널 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성용 조성물, 이로부터제조되는 전극 및 상기 전극을 포함하는 플라즈마디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조되는 전극 및 상기 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 조성물은 도전성 물질, 글라스 프릿(glass frit), 감광성 바인더, 가교제 및 광 개시제를 포함하며, 상기 글라스 프릿은 산화아연-산화규소계, 산화아연-산화붕소-산화규소계, 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계, 산화비스무스-산화규소계, 산화비스무스-산화붕소-산화규소계, 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계, 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계 및 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 포함한다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성 조성물로부터 제조된 전극은, 에지-컬(edge-curl) 현상이 개선되어 플라즈마 디스플레이 패널의 무효 소비 전력을 감소시키고 안정성 향상 및 고품위 화면을 구현할 수 있다.
전극 형성용 조성물, 글라스 프릿, 에지-컬, 전극, 플라즈마 디스플레이 패널

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조되는 전극 및 상기 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널{COMPOSITION FOR PREPARING ELECTRODE OF PLASMA DISPLAY PANEL, ELECTRODE PREPARED FROM THE SAME, AND PLASMA DISPLAY PANEL COMPRISING THE ELECTRODE}
도 1은 통상의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 모식적으로 나타낸 부분 분해 사시도이다.
[기술분야]
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 전극의 에지-컬(edge-curl) 현상을 개선하여, 무효 소비 전력의 감소, 안정성 향상 및 고품위 화면을 구현할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물, 이로부터 제조되는 전극 및 상기 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
[종래기술]
플라즈마 디스플레이 패널의 전극은 금속 박막을 스퍼터링이나 증착법 등으로 형성하고, 소정 형태로 패터닝하여 제조된다. 상기 패터닝 방법은 금속 박막 상에 포토레지스트를 도포, 노광, 현상, 에칭을 하는 박막 공법과, 금속 박막 상에 감광성 페이스트를 인쇄하여 건조, 노광, 현상하는 후막 공법인 포토리소그래피법 등이 사용되고 있으며, 주로 증착 후 포토리소그래피법에 의한 패터닝이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 증착시 대형의 진공 설비가 필요하고 단위 생산 시간이 늦어 생산성이 낮아질 뿐만 아니라, 포토리소그래피법은 패턴의 정밀도는 우수하나 기판 상에 막을 형성할 때 막 두께가 변동되거나 결함이 발생하기 쉬워 치수 정밀도가 높은 패턴을 얻기 위한 공정 관리가 곤란하다.
이에 대한 대안으로 전극 물질을 포함하는 전사 필름을 이용하여 기판 상에 전사 필름을 전사한 후 패터닝하고, 소성하는 단계를 거쳐 전극을 제조하는 시트법(Sheet process)이 제시되었다. 이러한 방법은 종래 방법에 비해 대형 크기의 패널에 쉽게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 치수 정밀도가 우수하다는 장점이 있다. 그러나, 소성 공정 후 전극의 말단이 말려 올라가는 에지-컬(edge-curl) 현상이 발생하고, 이에 따라 플라즈마 디스플레이 패널의 저항, 내샌딩성 및 내전압 특성이 저하되는 문제가 발생하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물에 포함되는 글라스 프릿의 종류 및 함량을 제어함으로써, 전극 형성 시 에지-컬(edge-curl) 현상이 개선되어 무효 소비 전력의 감소, 안정성 향상 및 고품위 화면을 구현할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물로부터 제조되는 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도전성 물질, 글라스 프릿(glass frit), 감광성 바인더, 가교제 및 광 개시제를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성 조성물을 제공한다.
상기 글라스 프릿은 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 및 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 포함하는 것으로, 전극 형성용 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 10중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기 산화규소계(SiO2) 물질은 글라스 프릿 총 중량에 대하여 0.3 내지 2중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 전극 형성 조성물로부터 제조된 플라즈마 디스플레이패널용 전극을 제공한다.
본 발명은 또한, 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판, 상기 제1기판에 설치된 어드레스 전극들과 이를 덮는 유전체층, 상기 제2기판에 설치되며, 투명전극 및 버스전극을 포함하는 표시 전극들과 이를 덮는 유전체층, 상기 제1기판 및 제2기판의 사이 공간에 배치되고, 다수의 방전 셀을 구획하도록 제1기판에 설치된 격벽, 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀의 바닥면과 격벽 측면에 도포된 형광체층을 포함하며, 상기 제1기판의 어드레스 전극 및 제2기판의 버스 전극중 어느 하나 또는 둘 모두는 상기 전극 형성 조성물로부터 제조되는 전극인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
종래 플라즈마 디스플레이 패널에서의 전극 형성용 감광성 페이스트 조성물에는 기판에 대한 소성막의 밀착성이나 강도를 상승시킬 목적으로 PbO를 다량 함유하는 유연계 저융점 유리 분말을 사용하였다. 그러나, PbO는 유해물질로 작업상의 환경 관리, 폐기물 처리 등에 비용을 필요로 한다는 문제가 있었다.
이에 대해, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물은 무연의 글라스 프릿을 최적의 함량 범위로 포함함으로써, 전극 형성기 발생하는 에지-컬을 제어하고, 이를 통해 플라즈마 디스플레이 패널에서의 무효 소비 전력의 감소, 안정성 향상 및 고품위 화면을 구현할 수 있었다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물은
a) 도전성 물질;
b) 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 및 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 글라스 프릿(glass frit);
c) 감광성 바인더;
d) 가교제; 및
e) 광 개시제
를 포함한다.
이하 본 발명의 일 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물의 구성물질에 대해 보다 상세히 설명한다.
a) 도전성 물질
상기 도전성 물질은 전극을 구성하는 금속 물질로, 어드레스 전극 및 버스 전극에 통상적으로 사용되는 금속 물질이라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 은-팔라듐 합금(Ag-Pd)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 분말을 사용할 수 있다. 그 중에서도 대기 중에서 소성 할 경우 산화에 의한 도전성의 저하가 생기지 않고 비교적 저렴한 Ag를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 도전성 물질은 입상형, 구형 또는 플레이크형 등 그 형상에 있어서 특별히 한정되지 않으나 광 특성 및 분산성을 고려할 때 구형인 것이 바람직하며, 단독으로 또는 2종 이상의 서로 다른 형상을 갖는 것을 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한 상기 도전성 물질은 0.1 내지 10㎛의 평균 입자 직경을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.2 내지 5㎛의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 도전성 물질의 입자 크기가 0.1㎛ 미만이면 광 투과성이 나빠져 고 정밀 전극 패턴을 형성하기가 어렵고, 10㎛를 초과하면 전극 패턴에서의 직선성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다.
이러한 도전성 물질은 전극 형성용 조성물 총중량에 대해 60 내지 80 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 65 내지 75중량%이다. 도전성 물질의 함량이 60중량% 미만이면 소성시 도전막의 선폭 수축이 심하여 단선이 일어날 우려가 있고, 80중량%를 초과하게 되면 인쇄성이 불량하거나 광 투과의 저하에 따른 불충분한 가교 반응에 의해 원하는 패턴을 얻기 어렵기 때문에 상기 함량 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
b) 글라스 프릿(glass frit )
상기 글라스 프릿은 소성 공정중 도전성 물질과 기판 사이에 접착력을 제공하는 것으로, 무연의 글라스 프릿을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 산화아연-산화규소계(ZnO-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소계(ZnO-B2O3-SiO2), 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화규소계(Bi2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-B2O3-SiO2), 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-B2O3-SiO2-Al2O3), 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2), 및 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계(Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 산화규소계 물질은 글라스 프릿 총 중량에 대하여 0.3 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 산화규소계 물질의 함량이 0.3 중량% 미만이면 재료의 유동성이 커져 바람직하지 않고, 2 중량%를 초과하면 유동이 작아지고 결정화가 발생하는 현상이 일어나 바람직하지 않다.
이와 같은 글라스 프릿은 그 형상에 있어서 특별히 한정되지 않으나 구형인 것이 바람직하며, 또한 평균 입자 직경이 0.1 내지 5㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내 지 2㎛인 것이 바람직하다. 만약 상기 글라스 프릿의 평균 입자 직경이 상기 범위를 벗어날 경우 소성 후 형성된 전극의 표면이 불균일하고 직진성이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.
상기 글라스 프릿은 전극 형성용 조성물 총중량에 대해 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 3 내지 8중량%로 포함될 수 있다. 만약 글라스 프릿의 함량이 1 중량% 미만이면 에지-컬이 커서 패널 내전압을 증가시키게 되어 바람직하지 않고, 10중량%를 초과하면 방전에 영향을 미쳐 바람직하지 않다.
c) 감광성 바인더
상기 감광성 바인더로는 광 개시제에 의해 가교가 가능하며, 전극 형성시 현상공정에 의해 쉽게 제거되는 고분자를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 포토레지스트 조성 분야에서 통상적으로 사용되는 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 노볼락 수지 또는 폴리에스테르 수지 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 하기의 카르복실기를 갖는 모노머 (i), 모노머 (ii) 및 모노머 (iii)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 공중합체를 사용할 수 있다.
모노머 (i): 카르복실기 함유 모노머류
상기 카르복실기 함유 모노머류로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 계피산, 숙신산모노(2-(메트)아크릴로일옥시에틸) 또는 ω-카르복시-폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
모노머 (ii): OH기 함유 모노머류
상기 OH기 함유 모노머류로는 (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산 3-히드록시프로필 등의 OH기 함유 단량체류; 및 o-히드록시스티렌, m-히드록시스티렌, p-히드록시스티렌 등의 페놀성 OH기 함유 모노머류를 들 수 있다.
모노머 (iii): 그 밖의 공중합 가능한 모노머류
상기외 공중합 가능한 모노머류로는 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산 n-부틸, (메트)아크릴산 n-라우릴, (메트)아크릴산벤질, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트 등의, 모노머 (i) 이외의 (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 모노머류를 들 수 있다.
또한 상기 감광성 바인더는 감광성 도전막을 형성하기 위해 기판 위에 전극 형성용 조성물을 도포하는 경우 적절한 점도를 나타낼 수 있으며, 현상공정에서의 분해를 고려하여 분자량이 5,000 내지 50,000g/mol이고, 산가가 20 내지 100mgKOH/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 감광성 바인더의 분자량이 5,000g/mol 미만일 경우 현상시 감광성 도전막의 밀착성에 악영향을 미칠 수 있고, 50,000g/mol를 초과할 경우 현상 불량이 생기기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 또한 산가가 20mgKOH/g 미만일 경우 알칼리 수용액에 대한 용해성이 불충분하여 현상 불량이 생기기 쉽고, 100mgKOH/g를 초과할 경우 현상기 감광성 도전막의 밀착성 저하나 노광부의 용해가 생기기 때문에 바람직하지 않다.
상기 감광성 바인더는 전극 형성용 조성물 총중량에 대해 5 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 내지 7중량%로 포함될 수 있다. 만약 그 함량이 5 중량% 미만이면 인쇄성이 저하되고, 이와 반대로 10 중량%를 초과하게 되면 현상성이 불량하거나 소성 후 제조된 전극 주변에 잔사(residue)가 발생되는 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
d) 가교제
상기 가교제는 광 개시제에 의해 라디칼 중합 반응할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는데, 구체적으로는 다관능 모노머, 더욱 바람직하기로는 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 테트라메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 및 테트라메틸올프로판 테트라메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
상기 가교제는 감광성 바인더의 함량에 대해 일정비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 감광성 바인더 100 중량부에 대하여 20 내지 150 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 이를 전극 형성용 조성물에 대한 함량으로 환산하면, 전극 형성용 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 15 중량%이며, 보다 바람직하게는 3 내지 10중량%의 양으로 포함될 수 있다. 이때 상기 가교제의 함량이 1중량% 미만이면 전극 형성시 노광 공정에서 노광 감도가 저하되고 현상 공정시 전극 패턴에 흠이 생기는 경향이 있고, 이와 반대로 15중량%를 초과하면 현상 후 선폭이 커지면서 전극 패턴 형성 시 패턴 모양이 깨끗하지 않아 소성 후 전극 주위에 잔사를 발생시키게 되므로 상기 함량 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
e) 광 개시제
상기 광 개시제는 노광공정중 라디칼을 발생시키고, 상기 가교제의 가교 반응을 개시할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐-2-페닐아세토페논, 2-메틸-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논, 2,4-디에틸티오크산톤(2,4-Diethylthioxanthone) 및 (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
상기 광 개시제는 상기 가교제의 함량에 대해 일정비로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로 가교제 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 이를 전극 형성용 조성물에 대한 함량으로 환산하면, 전극 형성용 총 중량에 대하여 0.1 내지 8중량%이고, 보다 바람직하게는 0.3 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 이때 상기 광 개시제의 함량이 0.1중량% 미만이면 전극 형성용 조성물의 노광 감도가 저하되고, 8중량%를 초과하면 노광부의 선폭이 작게 나오거나 비노광부가 현상이 안 되는 문제가 발생하여 깨끗한 전극 패턴을 얻을 수 없다.
상기 성분외에도 본 발명의 일 실시형태에 따른 전극 형성용 조성물은 용매 를 포함할 수 있다.
상기 도전성 물질, 글라스 프릿, 감광성 바인더, 가교제, 및 광 개시제는 용매중에 분산시켜 사용할 수 있다. 상기 용매로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 용매를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 디에틸케톤, 메틸부틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; n-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 시클로헥산올, 디아세톤알코올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르계 알코올류; 아세트산-n-부틸, 아세트산아밀 등의 포화 지방족 모노카르복실산알킬 에스테르류; 락트산에틸, 락트산-n-부틸 등의 락트산 에스테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노(2-메틸프로파노에이트)(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol mono(2-methylpropanoate)등의 에테르계 에스테르류 등을 예시할 수가 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수가 있다.
상기 용매는 상기 전극 형성용 조성물에 잔부의 양으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 절연 기판상에 적절한 점도로 감광성 도전막을 형성할 수 있도록 전극 형성용 조성물 총 중량에 대하여 4 내지 30 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 25 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 전극 형성용 조성물은 상기 성분들 외에 각각의 목적에 따라 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
이러한 첨가제로는 감도를 향상시키는 증감제; 인산, 인산에스테르, 카르복실산 함유 화합물 등의 코팅 조성물의 보존성을 향상시키는 중합 금지제; 산화방지제; 해상도를 향상시키는 자외선 흡광제; 실리콘계 또는 아크릴계 화합물 등의 페이스트 내의 기포를 줄여 주는 소포제; 분상성을 향상시켜 주는 분산제; 폴리에스테로 변성 디메틸폴리실록산, 폴리히드록시카르복실산 아미드, 실리콘계 폴리아크릴레이트 공중합체 또는 불소계 파라핀 화합물 등의 인쇄시 막의 평탄성을 향상시키기 위한 레벨링제; 또는 요변 특성을 주는 가소제 등이 있다.
이들 첨가제는 반드시 사용되는 것은 아니고 필요에 따라 사용되며, 첨가시에는 일반적으로 알려진 양을 적절하게 조절하여 사용한다.
본 발명은 또한, 상기 전극 형성용 조성물로부터 제조된 전극을 제공한다.
상세하게는, 앞서 설명한 바와 동일한 도전성 물질, 글라스 프릿, 감광성 바인더, 가교제 및 광 개시제를 용매에 분산시켜 전극 형성용 조성물을 제조하는 단계; 상기 전극 형성용 조성물을 절연 기판상에 코팅한 후 건조하여 감광성 도전막을 형성하는 단계; 상기 감광성 도전막을 노광 및 현상하여 전극 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 전극 패턴을 소성하여 전극을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전극의 제조방법에 설명하면, 먼저 도전성 물질, 글라스 프릿, 감광성 바인더, 가교제, 및 광 개시제를 용매에 분산시켜 전극 형성용 조성물을 제조한다. 이때 감광성 바인더와 광개시제를 먼저 혼합한 후 여기에 도전성 물질, 글라스 프릿, 가교제 및 용매에 첨가하고 분산시켜 전극 형성용 조성물을 제조할 수도 있다.
또한 상기 전극 형성용 조성물은 코팅을 용이하게 하기 위해 적합한 유동성을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100 내지 100,00Ocps, 가장 바람직하게는 500 내지 10,000cps의 점도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 분산은 통상적으로 사용되는 롤 혼련기, 믹서, 호모 믹서, 볼 밀, 비드 밀 등의 혼련기를 사용하여 수행할 수 있다.
이어서 상기 제조된 전극 형성용 조성물을 절연 기판상에 코팅한 후 건조시켜 감광성 도전막을 형성한다.
상기 절연 기판 재료로서는, 예를 들면 유리, 실리콘, 알루미나 등으로 이루어지는 판형 부재를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 유리 기판을 사용할 수 있다. 또한 필요에 따라서 상기 절연 기판에 실란 커플링제 등에 의한 약품 처리, 플라즈마 처리, 이온 플레이팅법, 스퍼터링법, 기상 반응법 또는 진공 증착법 등에 의한 박막 형성 처리와 같은 적절한 전처리를 할 수 있다.
코팅방법으로는 이 분야에서 사용되는 통상의 습식 코팅법을 사용할 수 있으며, 구체적으로 스크린 인쇄법, 롤코터에 의한 도포 방법, 블레이드 코터에 의한 도포 방법, 슬릿 코터에 의한 도포 방법, 커튼 코터에 의한 도포 방법, 와이어 코터에 의한 도포 방법 등을 들 수 있다.
상기 건조 공정은 사용되는 용매에 따라 달라지나, 일반적으로 50 내지 150℃, 보다 바람직하게는 50 내지 100℃에서, 0.5 내지 30분 동안, 보다 바람직하게는 1 내지 15분 동안 수행하는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로 제조된 감광성 도전막은 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 전극에서 요구되는 두께를 고려하여, 5 내지 30 ㎛, 보다 바람직하게는 8 내지 25 ㎛, 가장 바람직하게는 10 내지 20 ㎛의 두께를 갖는 것이 좋다.
다음으로, 절연 기판상에 형성된 감광성 도전막의 표면에 소정의 패턴이 형성된 포토 마스크를 대면하고, 상기 포토 마스크를 통해 방사선을 선택적 조사(노광)하여 감광성 도전막에 패턴의 잠상을 형성한다.
이때 노광은 통상의 노광 장치를 이용하여 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선 및 X선으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 방사선을 조사하여 수행할 수 있다. 바람직하게는 고압 수은 램프를 사용하여 400mJ/㎠ 내지 500mJ/㎠ 의 자외선을 조사하여 노광할 수 있다.
이어서, 이전 단계에서 노광된 감광성 도전막을 알칼리 현상액으로 현상 처리하여 전극 패턴 이외의 비노광된 감광성 도전막을 제거하고, 절연 기판상에 전극 패턴을 형성한다.
상기 알칼리 현상액으로는 염기를 포함하는 수용액을 사용할 수 있으며, 또한 상기 염기로는 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산수소이칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 인산이수소나트륨, 규산리튬, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 붕산리튬, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 암모니아 등의 무기 알칼리성 화합물; 테트라메틸암모늄히드록시드, 트리메틸히드록시에틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이 소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등의 유기 알칼리성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
상기 현상 공정은 통상적인 현상 처리 조건에서 실시될 수 있으며, 현상액의 종류·조성·농도, 현상 시간, 현상 온도, 침지법, 요동법, 샤워법, 스프레이법, 패들법과 같은 현상방법, 또는 현상 장치 등을 적절히 조절하여 실시하는 것이 바람직하다.
상기 현상공정 이후 통상적으로 수세 처리가 실시되며, 필요에 따라서 현상 처리 후에 전극 패턴 측면 및 절연 기판 노출부에 불필요한 잔류물을 제거하는 공정을 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 절연 기판상에 형성된 전극 패턴을 소성하고, 상기 전극 패턴내 도전성 물질 및 글라스 프릿을 제외한 유기 물질을 제거하여 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 전극을 형성한다. 상기 소성공정은 통상의 전극 소성공정과 유사하게 대기 중에서 400 내지 600℃에서 10 분 내지 3시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성 조성물로부터 제조된 전극은, 에지-컬 현상이 방지되고, 내샌딩성 및 내전압 특성이 개선됨에 따라 방전 특성이 향상되어 고품위의 화면을 구현할 수 있다.
상기 전극은 플라즈마 디스플레이 패널중 어드레스 전극 또는 버스 전극으로 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한 다.
상세하게는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판, 상기 제1기판에 설치된 어드레스 전극들과 이를 덮는 유전체층, 상기 제2기판에 설치되며, 투명전극 및 버스전극을 포함하는 표시 전극들과 이를 덮는 유전체층, 상기 제1기판 및 제2기판의 사이 공간에 배치되고, 다수의 방전 셀을 구획하도록 제1기판에 설치된 격벽, 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀의 바닥면과 격벽 측면에 도포된 형광체층을 포함하며, 상기 제1기판의 어드레스 전극 및 제2기판의 버스 전극중 어느 하나 또는 둘 모두는 상기 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성 조성물로부터 제조되는 것이다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 모식적으로 나타낸 부분 분해 사시도이며, 본 발명의 내용이 상기 도 1의 구조에만 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널은 제1기판(1) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 제1기판(1)의 전면에 유전체층(5)이 형성된다. 이 유전체층(5) 위로 격벽(7)이 형성되며, 각각의 격벽(7) 사이의 방전셀에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층(9)이 위치한다.
그리고 제1기판(1)에 대향하는 제2기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 한쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 표시 전극들(13)이 형성되고, 표시 전극들(13)을 덮으면서 제2기판 (11) 전체에 투명 유전체층(15)과 보호막(17)이 위치한다. 이로서 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13)의 교차 지점이 방전 셀을 구성한다.
상기 제1기판(1)의 어드레스 전극(3)과 제2기판(11)의 버스 전극(13b)은 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 형성 조성물로부터 제조된 전극인 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해, 어드레스 전극(3)과 어느 하나의 표시 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고, 다시 한 쌍의 표시 전극(13) 사이에 유지 전압(Vs)을 인가하면, 유지 방전시 발생하는 진공 자외선이 해당 형광체층(9)을 여기시켜 투명한 전면 기판(11)을 통해 가시광을 방출하게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1~4 및 비교예 1]
하기 표 1에 기재된 다양한 조성으로 전극 형성용 조성물을 제조한 후, 하기의 공정을 거쳐 전극을 제조하였다.
먼저 감광성 바인더, 가교제, 광개시제, 기타 첨가제 및 용매를 혼합기에 넣고 교반하여 분산시켰다. 여기에 은 분말 및 글라스 프릿을 더 첨가하고 교반기에서 혼합하였다. 이어서 3-롤 밀을 사용하여 교반 및 분산을 더욱 수행한 다음, 여과 및 탈포 공정을 거쳐 전극 형성용 조성물을 제조하였다.
먼저 준비된 유리 기판(10cm×10cm)을 세정 및 건조한 후, 상기 얻어진 전극 형성용 조성물을 유리 기판상에 스크린 인쇄법으로 인쇄하였다. 드라이 오븐에서 100℃, 15분간 건조하여 감광성 도전막을 형성하였다. 감광성 도전막상에 스트라이프 패턴이 형성된 포토마스크를 이격 배치한 다음, 고압 수은 램프를 이용하여 450 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 노광하고, 35℃의 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액을 노즐을 통해 1.5kgf/㎠의 분사압력으로 25초간 현상하고 미 노광된 부위를 제거하여 전극 패턴을 형성하였다.
이어서, 전기소성로를 이용하여 580℃에 15분간 소성하여 막 두께가 4 ㎛인 패턴화된 전극을 얻었다.
상기 패턴화된 전극 위에 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film: ACF) 및 TCP(Tape Carrier Package)를 올려놓고 가압착 및 본압착하여 본딩하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
조성(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비 고
Ag 분말 65 65 65 65 65 구형, 평균 입자 직경: 1.6 ㎛
글라스프릿 A 1.0 - - - - Bi2O3-B2O3-SiO2, 평균 입자 직경: 1.6 ㎛
B - 3.0 - - - Bi2O3-B2O3-SiO2, 평균 입자 직경: 1.6 ㎛
C - - 5.0 - - Bi2O3-B2O3-SiO2, 평균 입자 직경: 1.6 ㎛
D - - - 8.0 - Bi2O3-B2O3-SiO2, 평균 입자 직경: 1.6 ㎛
E - - - - 3 PbO, 평균 입자 직경: 1.6 ㎛
감광성 바인더 5.1 5.3 5.4 5.4 5.3 중합체(poly(MMA-co-MAA), 분자량 15,000g/mol
광 개시제 0.3 0.3 0.5 0.5 0.3 2,2-디메톡시-2-페닐-2-페닐아세토페논
가교제 5.1 5.2 5.2 5.3 5.2 테트라메틸올프로판 테트라아크릴레이트
용제 22.3 20 17.6 14.4 19.9 텍사놀
기타 첨가제 1.2 1.2 1.3 1.4 1.3 소포제(BYK-354: 빅 케미컬사제)
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1에서 제조된 전극에 대해 소비 전력계(Light Star사, LS-PT2)를 사용하여 패널의 소비 전력을 측정하였고, 광학측정기(Sokkia사, AMIC-1300KY)를 이용하여 전극의 소성 전/후의 선폭, 두께 등을 측정하여 소성시 수축율, 에지-컬 및 내샌딩성을 측정하였다.
이때 소성 수축율(%) 및 에지-컬(%)는 하기 수학식 1 및 2에 의해 계산하였으며, 내샌딩성은 육안으로 평가하였다.
Figure 112005056733014-PAT00001
Figure 112005056733014-PAT00002
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
소비전력(W) 289 281 273 269 293
소성 시 수축율(%) 59.7 52.4 53.1 54.3 53.2
에지-컬(%) 37.9 22.7 21.3 23.8 22.3
내샌딩성 양호 양호 양호 양호 양호
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 무연의 글라스 프릿을 포함하는 실시예 1 내지 4의 경우 PbO를 포함하는 비교예 1과 동등한 수축율, 에지-컬 및 내샌딩성을 나타내었으나, 소비전력에 있어서는 비교예 1에 비하여 5 내지 10% 정도 감소된 소비전력을 나타내었다.
이로부터 에지-컬 현상 및 소비전력가 저감되는 범위의 함량으로 무연의 글라스 프릿을 포함하는 것이 바람직함을 알 수 있었으며, 또한 상기 글라스 프릿의 함량 범위가 본 발명에서 제시된 1 내지 10중량%의 범위에 해당함을 알 수 있다.
본 발명의 전극 형성용 조성물은 무연의 글라스 프릿을 최적 함량으로 포함함으로써, 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 형성시 에지-컬 현상을 방지하고, 내샌딩성 및 내전압 특성을 개선시킴에 따라 방전 특성이 향상되어 고품위의 화면을 구현할 수 있다.

Claims (17)

  1. a) 도전성 물질;
    b) 산화아연-산화규소계, 산화아연-산화붕소-산화규소계, 산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계, 산화비스무스-산화규소계, 산화비스무스-산화붕소-산화규소계, 산화비스무스-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계, 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소계 및 산화비스무스-산화아연-산화붕소-산화규소-산화알루미늄계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 포함하는 글라스 프릿(glass frit);
    c) 감광성 바인더;
    d) 가교제; 및
    e) 광 개시제
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 프릿은 전극 형성용 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 10중량%의 양으로 포함되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화규소는 글라스 프릿 총 중량에 대하여 0.3 내지 2중량%로 포함되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 프릿은 0.1 내지 5㎛의 평균 입자 직경을 갖는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬 및 은-팔라듐 합금(Ag-Pd)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 0.1 내지 10㎛의 평균 입자 직경을 갖는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 전극 형성용 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 80중량%의 양으로 포함되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 바인더는 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 노볼락 수지 및 폴리에 스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 바인더는 전극 형성용 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10중량%의 양으로 포함되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 테트라메틸올프로판 테트라아크릴레이트 및 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트, 테트라메틸올프로판 테트라메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 감광성 바인더 100중량부에 대하여 20 내지 150중량부의 양으로 포함되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 개시제는 o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐-2-페닐아세토페논, 2-메틸-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논, 2,4-디에틸티오크산톤 및 (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광 개시제는 가교제 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부의 양으로 포함되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극 형성용 조성물은 증감제, 중합 금지제, 산화방지제, 자외선 흡광제, 소포제, 분산제, 레벨링제 및 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 따른 전극 형성용 조성물로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널용 전극.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전극은 어드레스 전극 또는 버스 전극인 플라즈마 디스플레이 패널용 전극.
  17. 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판에 설치된 어드레스 전극들과 이를 덮는 유전체층;
    상기 제2기판에 설치되며, 투명전극 및 버스전극을 포함하는 표시 전극들과 이를 덮는 유전체층;
    상기 제1기판 및 제2기판의 사이 공간에 배치되고, 다수의 방전 셀을 구획하도록 제1기판에 설치된 격벽; 및
    상기 격벽으로 구획된 방전셀의 바닥면과 격벽 측면에 도포된 형광체층을 포함하며,
    상기 제1기판의 어드레스 전극 및 제2기판의 버스 전극중 어느 하나 또는 둘 모두는 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 따른 전극 형성 조성물로부터 제조된 전극인 플라즈마 디스플레이 패널.
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