KR20100026357A - 전극 형성용 페이스트 조성물 - Google Patents

전극 형성용 페이스트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 형성용 페이스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전극 형성용 페이스트 조성물은, 20 내지 60 중량부의 비이클, 40 내지 80 중량부의 은 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함한다. 이에 의해, 전극의 내 에칭성이 향상되어 포토리소그래피법에 의해 전극형성 후 격벽 에칭시 전극의 탈락을 방지하여 전극의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
SOG, 내 에칭성, 전극

Description

전극 형성용 페이스트 조성물{Paste composition for forming electrode}
본 발명은 전극 형성용 페이스트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, SOG를 0.1 내지 2 중량부로 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panal, PDP)은, 격벽으로 분리된 방전셀에 방전가스를 주입하고, 플라즈마 발광시에 발생하는 자외선이 형광체를 여기시켜 기저상태로 돌아갈 때의 에너지 차에 의해 발생하는 가시광선의 발광현상을 이용한 표시소자이다.
일반적으로 PDP는 2장의 유리 기판에 각각 규칙적으로 배열한 한 쌍의 전극을 설치하고, 전극간에 전압을 인가하고, 전극 주변의 미소한 셀내에서 방전을 발생시키는 것에 따라 각셀을 발광시키고 정보를 표시한다.
한편, PDP의 전극은 도전성 성분을 갖는 페이스트를 이용하여 포토리소그래피(photolithograghy)법에 의해 형성한다. 또한, 전극 형성 후 격벽 형성시 격벽을 에칭하는 에칭 공정을 거치는바, 이때 전극이 충분한 내 에칭성을 구비하지 못하는 경우에는 전극이 탈락 될 수 있다.
본 발명의 목적은 전극의 내 에칭성을 향상시킬 수 있는 전극 형성용 페이스트 조성물의 제공에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 형성용 페이스트 조성물은 20 내지 60 중량부의 비이클, 40 내지 80 중량부의 은 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함하며, 비이클은 광중합 개시제, 광중합성 화합물 및 바인더 수지를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치는, 상부기판, 상부기판과 대향하여 배치되는 하부기판 및 하부기판에 형성되는 전극 및 격벽을 포함하고, 전극은 20 내지 60 중량부의 비이클, 40 내지 80 중량부의 은 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전극 형성용 페이스트 조성물이 0.1 내지 2 중량부의 SOG를 포함함으로써, 전극의 내 에칭성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 형성용 페이스트 조성물은, 20 내지 60 중량부의 비이클(Vehicle), 40 내지 80 중량부의 은(Ag) 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리(Glass) 분말을 포함할 수 있으며, 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 더 포함할 수 있다.
비이클(Vehicle)은 20 내지 60 중량부 포함될 수 있다. 비이클의 첨가량이 20 중량부 미만이면, 페이스트의 인쇄성 불량 및 노광 감도가 저하될 수 있으며, 60 중량부를 초과하면 상대적으로 도전성 분말의 함량비가 낮게 되어 소성시에 도전막의 선폭 수축이 심하고, 단선이 발생될 수 있다.
비이클에는 광중합 개시제, 광중합성 화합물 및 바인더 수지 등이 포함될 수 있다.
광중합 개시제로는 아세토페논(acetophenone)류, 벤조페논(benzophenone)류, 벤조 인에테르(benzo in ether)류, 유황 화합물, 안트라키논(anthraquinone)류, 티올(thiol)화합물, 이미다조릴 화합물, 트리아진(triazin) 화합물, 할로 메틸기를 가지는 트리아진 화합물 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
광중합성 화합물은 자외선 등의 빛의 조사를 받고 중합하고 경화하는 물질이다. 광중합성 화합물로는 에틸렌(ethylene)성 이중 결합을 가지는 화합물이 바람직하고, 구체적으로 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레인산, 테트라 메티롤 프로판 테트라 아크릴레이트(tetra methyrol propane tetra acrylate), 테트라 메티롤 프로판 테트라 메타크릴레이트(tetra methyrol propane tetra methacrylate) 등의 모노머(monomer), 올리고머(oligomer)류 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
바인더 수지로는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴 레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 페녹시 메타크릴레이트, 아크릴 아미드 등으로부터 선택되는 단량체를 공중합시키는 것에 의해 얻어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
은 분말은 40 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 은 분말의 포함량이 40 중량부 미만인 경우는 소성시 도전막의 선폭 수축이 심하고 단선이 일어날 수 있으며, 80 중량부를 초과하면 인쇄설 불량 및 감도 저하에 의한 원하는 선 폭의 패턴을 얻을 수 없어 바람직하지 못하다.
또한, 유리 분말은 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 유리 분말이 0.1 중량부 미만으로 포함된 경우는 페이스트 점도 상승 효과가 미약하고, 10 중량부를 초과하는 경우는 페이스트의 점도가 높아 인쇄성이 불량해지고 노광 감도가 떨어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 형성용 페이스트 조성물은 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 더 포함할 수 있다. SOG는 silicate SOG와 Siloxane가 대표적이며, 하기의 구조식을 갖는다. 하기 화학식 1은 silicate SOG이며, 화학식 2는 Siloxane이다.
Figure 112008061859113-PAT00001
Figure 112008061859113-PAT00002
SOG는 액상의 상태이므로, 페이스트의 조성 내에 골고루 분산될 수 있으며, 페이스트의 건조단계에서 내산성이 있는 SiO2로 변하게 되므로, 전극의 내 에칭성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 하기의 표 1은 SOG의 첨가량에 따른 전극의 내 에칭성 및 비저항을 나타낸다. 여기서 내 에칭성이라는 것은 전극 패턴이 탈락하기 시작하는 시간을 의미한다. 즉, 내 에칭성 20min의 의미는 20min까지 에칭을 해도 전극 패턴이 탈락 없이 견디는 것을 뜻한다.
비이클 은 분말 유리 분말 SOG 비저항 내 에칭성(min)
44 50 6 0 2 10
43.9 50 6 0.1 2 15
43.8 50 6 0.2 2.1 15
43.7 50 6 0.3 2.1 16
43.6 50 6 0.4 2.3 16
43.3 50 6 0.7 2.3 18
43 50 6 1.0 2.5 20
42.8 50 6 1.2 2.5 21
42.7 50 6 1.3 2.6 21
42.4 50 6 1.6 2.7 24
42.2 50 6 1.8 2.8 24
42.1 50 6 1.9 2.9 24
42 50 6 2.0 3 25
41.9 50 6 2.1 5 26
표 1에 나타난 바와 같이, SOG를 포함하지 않은 경우는 산수용액으로 에칭시 10min이 지나면 전극의 패턴이 탈락한다.
이때, 전극 형성용 페이스트에 SOG를 첨가하여 내 에칭성을 향상시킬 수 있으며, SOG는 0.1중량부 이상 첨가될 수 있다.
표 1을 참조하면, SOG가 1중량부 첨가되었을 경우는 내 에칭성이 20min으로 SOG가 첨가되지 않은 경우보다 200% 증가하는 것을 알 수 있고, 2중량부 첨가시 25min으로 225% 증가하는 것을 알 수 있다.
다만, SOG의 첨가량이 2중량부를 초과하는 경우는 내 에칭성은 향상되지만, 전극의 비저항 값이 상승(5이상)하게 되는데, 이는 SOG가 건조 단계에서 전류를 통하지 않는 SiO2 로 변하기 때문이다.
따라서, SOG의 첨가량은 0.1중량부 내지 2중량부인 것이 바람직하다. 이러한 범위를 가질 때, 형성된 전극은 충분한 내 에칭성을 가짐과 동시에 적절한 전도성을 가지게 된다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판(110)에 페이스트 조성물(120)을 도포한다. 상술한 바와 같이, 페이스트 조성물(120)은 20 내지 60 중량부의 비이클(Vehicle), 40 내지 80 중량부의 은(Ag) 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리(Glass) 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함할 수 있다.
페이스트 조성물(120)이 도포된 기판(110)에 일정한 패턴이 형성된 마스크(130)를 위치시킨다.
마스크(130)는 전극(124)이 형성될 위치와 대응되는 위치에 개구(132)가 형성되어 있다. 마스크(130)를 위치시킨 후, 마스크(130)의 상부에서 일정시간 노광한다.
일반적으로, 노광 공정은 포토 마스크를 사용하여 노광하는 포토리소그래피가 사용된다. 사용되는 포토 마스크는 감광성 유기 성분의 종류에 따라 네가티브 타입(negative type) 또는 포지티브 타입(positive type)이 사용된다.
또한, 포토 마스크를 사용하지 않고, 적색 또는 청색의 가시광선 레이저, Ar 이온 레이저 등을 이용하여 직접 묘화하는 방법을 사용할 수 있다.
노광 장치로서는 스테퍼 노광기, 프록시미티 노광기 등을 사용할 수 있다.
또한, 큰 면적을 노광하는 경우, 기판에 감광성 페이스트를 도포한 후, 반송공정과 함께 노광을 수행함으로써 작은 노광 면적의 노광 장치로 큰 면적을 노광할 수 있다.
이때 사용되는 활성 광원은, 예를 들어, 가시광선, 근적외선, 자외선, 전자선, X선 밍 레이저 광 등이 있으며, 바람직하게는 자외선을 사용한다.
자외선 광원으로는 예를 들어, 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 할로겐 램프 및 살균등 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 초고압 수은등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 아니함은 물론이다.
노광 공정 단계에서 UV 램프를 조사하는 경우, 페이스트 조성물(120)은 상기 UV 램프에 감응하여 경화된다. 이때, 개구들(132)의 하부에 위치한 페이스트 조성물(120)은 상기 UV 램프가 조사되어 경화되고, 개구들(132)이 형성되지 않은 부분의 하부에 위치한 페이스트 조성물(120)은 상기 UV 램프가 투과하지 못하여 경화되지 않는다.
이어서, 마스크(132)를 제거한 후, 상부기판(110)을 현상액으로 현상한다. 그 결과, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 UV 램프에 감응하여 경화된 부분만 남기고, 나머지 부분의 페이스트(120) 조성물은 제거된다. 이어서, 소성공정을 수행하여 전극(124)의 형성을 완료한다.
전극(124)을 형성한 후, 전극(124) 상에 유전체를 형성한 후, 격벽을 형성한다. 격벽을 형성하는 단계에서 격벽을 에칭하는 단계를 포함하는바, 이때 전극(124)위에 격벽이 없는 부분도 함께 에칭이 되므로, 전극(124)이 충분한 내 에칭성을 갖추어야 한다. 이에 관하여서는 도 2를 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명에 따른 PDP 전극을 포함하는 PDP의 구조를 도시한 도이다.
도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널(200)은 상부기판(210) 상에 형성되는 유지 전극 쌍인 스캔 전극(211) 및 서스테인 전극(212), 하부기판(220) 상에 형성되는 어드레스 전극(222)을 포함한다.
상기 유지 전극 쌍(211, 212)은 통상 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide;ITO)로 형성된 투명전극(211a, 212a)과 버스 전극(211b, 212b)을 포함하며, 상기 버스 전극(211b, 212b)은 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 금속 또는 크롬/구리/크롬(Cr/Cu/Cr)의 적층형이나 크롬/알루미늄/크롬(Cr/Al/Cr)의 적층형으로 형성될 수 있다.
버스 전극(211b, 212b)은 투명전극(211a, 212a) 상에 형성되어, 저항이 높은 투명전극(211a, 212a)에 의한 전압 강하를 줄이는 역할을 한다.
한편, 스캔 전극(211) 및 서스테인 전극(212)의 투명전극(211a, 212a)과 버스전극(211b, 211c)의 사이에는 상부 기판(210)의 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광차단의 기능과 상부 기판(210)의 퓨리티(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 기능을 하는 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM, 215)가 배열된다.
블랙 매트릭스(215)는 상부 기판(210)에 형성되는데, 격벽(221)과 중첩되는 위치에 형성되는 제1 블랙 매트릭스(215)와, 투명전극(211a, 212a)과 버스전극(211b, 212b)사이에 형성되는 제2 블랙 매트릭스(211c, 212c)로 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 블랙 매트릭스(215)와 블랙층 또는 블랙 전극층이라고도 하는 제 2 블랙 매트릭스(211c, 212c)는 형성 과정에서 동시에 형성되어 물리적으로 연결될 수 있고, 동시에 형성되지 않아 물리적으로 연결되지 않을 수도 있다.
또한, 물리적으로 연결되어 형성되는 경우, 제 1 블랙 매트릭스(215)와 제 2 블랙 매트릭스(211c, 212c)는 동일한 재질로 형성되지만, 물리적으로 분리되어 형성되는 경우에는 다른 재질로 형성될 수 있다.
스캔 전극(211)과 서스테인 전극(212)이 나란하게 형성된 상부기판(210)에는 상부 유전체층(213)과 보호막(214)이 적층된다. 상부 유전체층(213)에는 방전에 의하여 발생된 하전입자들이 축적되고, 유지 전극 쌍(211, 212)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
보호막(214)은 가스 방전시 발생된 하전입자들의 스피터링으로부터 상부 유전체층(213)을 보호하고, 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다.
어드레스 전극(222)은 스캔 전극(211) 및 서스테인 전극(212)과 교차되는 방향으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 어드레스 전극(222)은 20 내지 60 중량부의 비이클, 40 내지 80 중량부의 은 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물로 형성될 수 있다.
특히, SOG가 0.1중량부 내지 2중량부 범위로 첨가됨으로써, 형성된 어드레스 전극(222)은 충분한 내 에칭성을 가짐과 동시에 적절한 전도성을 가지게 된다.
어드레스 전극(222)이 형성된 하부기판(220) 상에는 하부 유전체층(224)과 격벽(221)이 형성된다.
하부 유전체층(224)은 어드레스 전극(222) 보호와 전기적으로는 콘덴서 역학을 하며, 방전광이 배면기판쪽으로 투과되는 것을 막기 위하여 백색으로 형성하고 있다.
하부 유전체층(224)의 형성방법은 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있으나, green sheet laminate법, slot coater법, roll coater법 등 각종 coater에 의한 형성방법에 의해 형성할 수 있다.
격벽(221)은 스크린 인쇄법, Sand blast법, Lift-off법, 감광성 페이스트법, Direct Etching법 등에 의해 형성할 수 있으며, 에칭공정을 포함한다.
이때, 격벽(221)을 에칭할 때 어드레스 전극(222) 위에 격벽이 없는 부분(225)은 함께 에칭이 될 수 있으며, 어드레스 전극(222)이 충분한 내 에칭성을 가지지 못하는 경우는 어드레스 전극(222)이 탈락되어 패널(200) 구동을 할 수 없게 된다.
이를 방지하기 위해 본 발명에 따른 전극 형성용 페이스트 조성물은 SOG를 포함할 수 있으며, 이에 의해 어드레스 전극(222)의 내 에칭성이 향상되어 신뢰성이 제고될 수 있다. 이때, 첨가되는 SOG의 첨가량은 SOG의 첨가량은 0.1 내지 2 중량부인 것이 바람직하다. 이러한 범위를 가질 때, 형성된 어드레스 전극(222)은 충분한 내 에칭성을 가짐과 동시에 적절한 전도성을 가지게 된다.
또한, 하부 유전체층(224)과 격벽(221)의 표면에는 형광체층(223)이 형성된다. 격벽(221)은 세로 격벽(221a)와 가로 격벽(221b)가 폐쇄형으로 형성되고, 방전셀을 물리적으로 구분하며, 방전에 의해 생성된 자외선과 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 PDP 전극을 포함하는 PDP의 구조를 도시한 도이다.

Claims (12)

  1. 20 내지 60 중량부의 비이클, 40 내지 80 중량부의 은 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SOG는 Silicate SOG 및 Siloxane 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비이클은 광중합 개시제, 광중합성 화합물 및 바인더 수지를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광중합 개시제는 아세토페논(acetophenone)류, 벤조페논(benzophenone)류, 벤조 인에테르(benzo in ether)류, 유황 화합물, 안트라키논(anthraquinone)류, 티올(thiol)화합물, 이미다조릴 화합물, 트리아진(triazin) 화합물, 할로 메틸기를 가지는 트리아진 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광중합성 화합물은 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레인산, 테트라 메티롤 프로판 테트라 아크릴레이트(tetra methyrol propane tetra acrylate), 테트라 메티롤 프로판 테트라 메타크릴레이트(tetra methyrol propane tetra methacrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 페녹시 메타크릴레이트, 아크릴 아미드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 형성용 페이스트 조성물.
  7. 상부기판; 상기 상부기판과 대향하여 배치되는 하부기판; 및 상기 하부기판에 형성되는 전극 및 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 전극은 20 내지 60 중량부의 비이클, 40 내지 80 중량부의 은 분말, 0.1 내지 10 중량부의 유리 분말 및 0.1 내지 2 중량부의 SOG(Spin on glass)를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 SOG는 Silicate SOG 및 Siloxanes 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비이클은 광중합 개시제, 광중합성 화합물 및 바인더 수지를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광중합 개시제는 아세토페논(acetophenone)류, 벤조페논(benzophenone)류, 벤조 인에테르(benzo in ether)류, 유황 화합물, 안트라키논(anthraquinone)류, 티올(thiol)화합물, 이미다조릴 화합물, 트리아진(triazin) 화합물, 할로 메틸기를 가지는 트리아진 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광중합성 화합물은 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레인산, 테트라 메티롤 프로판 테트라 아크릴레이트(tetra methyrol propane tetra acrylate), 테트라 메티롤 프로판 테트라 메타크릴레이트(tetra methyrol propane tetra methacrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 페녹시 메타크릴레이트, 아크릴 아미드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
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CN109872829A (zh) * 2017-12-04 2019-06-11 北京市合众创能光电技术有限公司 背面银浆

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