KR20100039898A - 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물, 및 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널 - Google Patents

블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물, 및 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널 Download PDF

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히사시 마쯔노
마이클 에프. 바커
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

플라즈마 디스플레이 패널의 블랙 버스 전극이 전도성 분말, 유리 분말, 유기 결합제, 유기 용매, 및 흑색 안료를 포함하는 전도성 조성물로부터 형성되며, 전도성 분말은 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au의 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속의 합금을 포함한다.

Description

블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물, 및 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널{CONDUCTIVE COMPOSITION FOR BLACK BUS ELECTRODE, AND FRONT PANEL OF PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)을 위한 전극 조성물, 더욱 상세하게는 블랙 버스 전극(black bus electrode) 내에 포함되는 전도성 성분에서의 개선에 관한 것이다.
PDP에서, 블랙 성분(black component)은 콘트라스트(contrast)를 개선하기 위해 전방 패널의 버스 전극 내에 포함된다. 단일-층 및 이중-층 유형의 버스 전극이 공지되어 있다. 블랙 성분은 단일-층 유형에서 은과 같은 전도성 성분과 함께 포함된다. 이중-층 유형에서, 은과 같은 전도성 성분을 포함하는 화이트 전극(white electrode)이 블랙 성분을 포함하는 블랙 전극(블랙 버스 전극)과 함께 적층된다.
루테늄 산화물, 루테늄 화합물(일본 특허 제3779297호), Co3O4(일본 특허 제3854753호), Cr-Cu-Co(미국 특허 출원 공개 제2006-0216529호), 란탄 화합물(일본 특허 제3548146호), 및 Cuo-Cr2O3-Mn2O3(일본 특허 제3479463호)가 블랙 성분에 유용한 것으로 알려져 있다.
높은 정도의 흑색도(blackness)를 갖는 블랙 성분이 PDP에서의 콘트라스트를 개선하는 데 바람직하다. 흑색도는 대개 PDP에서 L 값으로 평가된다. 낮은 접촉 저항이 또한 흑색도와 함께 중요한 것으로 고려되는 요소이다. 블랙 성분은 은 또는 구리와 같은 전도성 금속보다 더 높은 저항을 갖기 때문에, 콘트라스트를 개선하기 위해 더 낮은 접촉 저항과 더 높은 흑색도의 서로 상충하는 인자들을 조합하는 방식을 찾고자 하는 요구가 오랫동안 있어 왔다.
루테늄 산화물 및 루테늄 화합물은 블랙 성분으로서 높은 정도의 흑색도를 가지며 또한 전도성이고, 통상적으로 PDP에서 높은 흑색도 및 낮은 접촉 저항을 얻기 위한 용도로 선호되어 왔다. 그러나, PDP의 가격을 더욱 경쟁력 있게 하기 위해 덜 고가인 재료의 개발이 요구된다.
매우 전도성이고 저렴한 금속, 예를 들어 구리를 블랙 버스 전극에 첨가하여 고가인 블랙 성분의 양을 최소화하는 것이 재료 비용의 절감을 위하여 고려될 수 있다. 그러나, 구리는 특성상 산화되는 경향이 있고, 따라서 환원 대기 중에서 소결되어야만 한다. 또한, 니켈은 상대적으로 낮은 전도성을 갖는다. 팔라듐은 소결 공정 동안에 산화 환원 반응의 결과로서, 특히 환원 중에 산소를 방출하고, 그로 인해 버스 전극 특성이 상당히 손실되는 결과를 가져온다.
Ag는 매우 전도성이고 저렴한 바람직한 재료이지만, Ag 원자가 소결 공정 동안에 유리 내로 확산되어, 형성되는 블랙 스트라이프(black stripe)의 황변(yellowing) 문제가 발생한다(일본 특허 제3779297호 참조). 달리 말하면, 전방 패널 측면 상에 형성되는 블랙 버스 전극에의 Ag 첨가는 PDP 콘트라스트의 손실을 가져온다.
일본 특허 제2006-86123호는 구리, 니켈, 알루미늄, 텅스텐, 또는 몰리브덴으로 코팅된 은 또는 금을 포함하는 분말이 PDP 전극 또는 그린 시트(green sheet) 내의 전도성 분말로서 사용되는, PDP 전극에 사용되는 전도성 분말에 관한 기술을 개시하였다.
일본 특허 제2002-299832호는 또한 공-침전에 의해 제조된 Pd-함유 Ag가 유리 기판 상에 전극을 형성하기 위해 사용되는 기술을 개시한다. 이의 결과로서 유리 기판과 전극 사이의 보다 우수한 점착, 낮은 저항, 및 보다 우수한 이동 저항성(migration resistance)을 형성하는 것으로 주장되어 있다. 일본 특허 제2002-299832호는 Ag 분말과 Pd 분말의 혼합물 또는 Ag-Pd 합금 대신에 Ag 및 Pd 공-침전된 분말의 사용을 특징으로 한다(문단 0011). PDP 전극은 전극 적용으로서 개시되었다. 그 표현이 명시적이지 않다 하더라도, 일본 특허 제2002-299832호의 전극은 유리 기판 상에 형성되고, 그 결과로, 페이스트 조성물(문단 0059 및 0062), 전극, 차단 벽, 및 형광 재료가 그 상에 형성된 기판이 전방 패널과 함께 밀봉된다는 사실(문단 0075)뿐만 아니라 유리와의 점착이 요구된다는 사실(예컨대, 문단 0014)에 비추어 PDP의 후면 패널 상에 형성되는 어드레스 전극(address electrode)이 의도되는 것으로 결론을 내릴 수 있다.
높은 정도의 흑색도 및 낮은 접촉 저항을 갖고 그럼으로써 PDP 특성의 개선에 기여하는 블랙 버스 전극에 대한 요구가 있다.
본 발명은 낮은 Ag-유도 황변과 함께, 더 높은 흑색도 및 더 낮은 접촉 저항을 갖는 블랙 버스 전극의 형성을 가능하게 하는, 블랙 전극에의 소량의 귀금속 합금 분말의 첨가에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 전도성 분말, 유리 분말, 유기 결합제, 유기 용매, 및 흑색 안료를 포함하며, 전도성 분말이 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속의 합금을 포함하는, 플라즈마 디스플레이 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 버스 전극이 그 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널로서, 버스 전극은 블랙 전극 및 화이트 전극을 포함하는 블랙-앤드-화이트 이중-층 구조(black-and-white double-layered structure)를 갖고, 블랙 전극은 전도성 성분으로서 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속의 합금을 포함한다.
본 발명의 전도성 조성물은 높은 정도의 흑색도 및 낮은 접촉 저항을 갖는 블랙 버스 전극을 형성하는 데 사용된다. 본 발명의 합금은 소량으로 첨가될 때에도 낮은 접촉 저항을 제공하는 것으로 입증되었다.
<도 1>
도 1은 AC 플라즈마 디스플레이 패널 장치를 개략적으로 도시하는 확대 사시도.
<도 2>
도 2는 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 이중-층 버스 전극을 제조하기 위한 일련의 방법을 도시하는 도면으로서, 각각 (A) 블랙 버스 전극을 형성하기 위한 페이스트가 도포되는 단계, (B) 화이트 전극을 형성하기 위한 페이스트가 도포되는 단계, (C) 주어진 패턴이 광에 노출되는 단계, (D) 현상 단계, 및 (E) 소결 단계를 각각 도시하는 도면.
<도 3>
도 3은 Ag-Pd 공-침전된 분말의 산화 환원 반응의 결과로서 중량 변화를 나타내는 그래프.
<도 4>
도 4는 Ag-Pd 합금의 함량과 접촉 저항 사이의 관계를 나타내는 그래프.
<도 5>
도 5는 Ag-Pd 합금 내의 Pd의 함량과 접촉 저항 사이의 관계를 나타내는 그래프.
본 발명은 버스 전극이 화이트 전극 및 블랙 전극을 포함하는 이중-층 유형인 경우에 블랙 전극에 사용되는 조성물을 제공한다. 본 발명에서, 이중-층 유형의 블랙 전극은 블랙 버스 전극으로 설명된다.
본 발명의 제1 실시 형태는, 전도성 분말, 유리 분말, 유기 결합제, 유기 용매, 및 흑색 안료를 포함하며, 전도성 분말이 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속의 합금을 포함하는, 플라즈마 디스플레이 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 전도성 조성물은 통상적으로 페이스트의 형태이다.
(A) 전도성 분말
전도성 분말은 블랙 버스 전극 내의 수직(전극이 적층된 방향) 전도를 위해 첨가된다. 본 발명의 전도성 조성물은 전도성 성분으로서 귀금속의 합금을 함유한다. 구체적으로, Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속이 합금 내에 포함된다. 이들 금속은 산화와 같이 부가적인 성분들에 의해 야기되는 가능한 불리한 영향을 방지하기 위해 불순물을 제외하고, 바람직하게는 70 원자% 초과, 더 바람직하게는 80 원자% 초과, 더욱 더 바람직하게는 90 원자% 초과, 및 가장 바람직하게는 100 원자% 초과로 합금 내에 포함되어야 한다. 그러나, 보다 우수한 효과가 부가적인 성분들에 의해 유발되는 경우에는, 이러한 첨가가 채택될 수 있다.
귀금속의 합금에는 Ag-Pd 합금, Ag-Pt 합금, Ag-Pt-Pd 합금, Pt-Pd 합금이 포함되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 비용 및 효과의 측면에서, 합금은 바람직하게는 Ag-Pd 합금, Ag-Pt-Pd 합금 또는 Pt-Pd 합금이고, 더 바람직하게는 Ag-Pd 합금이다.
몇몇 경우에, 금, 백금 등의 전도성 입자가 첨가될 수 있지만, 사용되는 재료의 수를 최소화하고 지출을 예방하는 관점에서, 전도성 분말로서 상기 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
전도성 분말의 형상은 특정하게 한정되지 않으며, 구형 입자 또는 박편(막대, 원뿔, 또는 판)의 형태일 수 있다.
전도성 분말의 평균 입자 직경(PSD D50)은 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛이다. 너무 작은 입자 직경을 사용하면, 더 높은 접촉 저항을 유발하는 경향이 있어서, 첨가되는 합금의 양을 증가시킬 필요가 있게 한다. 너무 큰 입자 직경을 사용하면, 더 많은 비용을 초래하는 경향이 있고, 전극이 형성되는 표면에서의 입자의 상당한 돌출로 인해 손상의 위험을 지니게 된다. 여기서, 평균 입자 직경(PSD D50)은 입자 크기 분포가 조사될 때 입자 수의 적산 값(integrated value)의 50%에 대응하는 입자 직경을 의미한다. 입자 크기 분포는 마이크로트랙(Microtrac)에 의한 X100과 같은 구매가능한 측정 장치를 사용하여 조사될 수 있다.
전도성을 보장하기 위해, 전도성 분말의 평균 입자 직경(PSD D50)은 형성되는 블랙 버스 전극의 소결된 막의 두께의 바람직하게는 0.8 내지 2.0배, 더 바람직하게는 1.0 내지 1.8배, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 1.6배이다. 블랙 버스 전극에서, 전류는 PDP 구조로 인해, 화이트 및 블랙 전극이 적층되는 방향으로 흐른다. 버스 전극이 ITO 전극 상에 형성될 때, 전류는 ITO 전극 → 블랙 버스 전극 → 화이트 전극의 방향으로 흐른다. 따라서, 전도성 분말은 이러한 방향으로 전도성을 보장할 수 있는 것이 바람직하다. 전도성 분말의 평균 입자 직경이 형성되는 블랙 버스 전극의 소결된 막의 두께의 1.0배를 초과할 때, 대부분의 전도성 분말은 화이트 전극 및 ITO 전극과 같은 투명 전극 둘 모두와 접촉하게 될 것이다. 이러한 경우에 접촉 저항은 낮아질 것이다. 상기의 경향은 Ag-Pd 합금의 경우에 중요하다. 평균 입자 크기의 상한은 접촉 저항에 관하여 제한되지 않지만, 큰 입자는 제조 공정 동안 입자의 워시-오프(wash-off)와 같은 몇몇 문제점을 야기할 수 있다.
본 발명은 비교적 낮은 소결 온도가 이용될 수 있는, 귀금속 합금의 사용을 수반한다. 일본 특허 제2002-299832호는 "Ag-Pd 합금은, 그의 높은 소결 온도로 인해, 600℃ 이하의 온도에서 유리 기판에 소결될 수 없는" 것으로 개시한다(문단 0003). 통상적인 전극으로 사용될 때, 전극의 전도성 성분은 완전히 소결되는 것이 바람직하다. 한편, 블랙 버스 전극에서, 전류는 앞서 언급된 바와 같이 수직 방향으로 흐르고, 수직 방향으로의 전도성이 Ag-Pd의 고온에의 노출 없이 달성될 수 있다. 몇몇 경우에, Ag의 확산을 방지하기 위해, 고온 소결 공정에의 노출을 방지하는 것이 보다 양호하다. 본 발명은 고온 소결 공정의 사용 없이 완전한 기능의 전극이 제조되도록 한다.
X-선 회절은 전도성 분말이 합금인지 또는 2가지 이상의 금속의 혼합물인지의 여부를 결정할 수 있게 할 것이다. 예를 들어, Ag/Pd의 경우, Ag 및 Pd가 합금되지 않은 때, Ag의 피크 특성치 및 Pd의 피크 특성치가 각각 관찰될 것이다. 한편, 합금된 때에는, 합금 피크가 Ag 및 Pd의 비율에 따라, Ag 피크가 관찰되어야 하는 영역과 Pd 피크가 관찰되어야 하는 영역 사이에서 관찰될 것이다.
팔라듐과 같은 귀금속은 본 발명에서 합금의 형태로 첨가되기 때문에, 금속의 고유의 산화 환원 특성을 낮추는 것이 가능하다. 예를 들어, 팔라듐은 소결 공정 동안에 산화 환원 반응의 결과로서, 특히 환원 중에 산소를 방출하고, 그로 인해 버스 전극 특성이 상당히 손실되는 결과를 가져온다. 이는 더욱 상세히 설명될 것이다. 도 3은 Ag 80/Pd 20 공-침전된 분말의 거동에 관한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, Ag/Pd 공-침전된 분말이 가열될 때 대략 300 내지 350℃에서 산화가 진행되어 중량 및 부피가 증가하게 되고, 분말이 추가로 가열될 때 대략 500 내지 600℃에서 환원이 진행되어 중량 및 부피의 손실과 함께 산소를 방출하게 된다. 화이트 전극 내의 은은 PDP 제조 공정 중에 500 내지 600℃에서 소결되기 때문에, 방출되는 산소는 화이트 전극을 통해 방출되지 않고 블랙 버스 전극 내에 갇히게 된다. 산소 기체는 본래 상당한 부피를 차지하기 때문에, 방출된 산소가 산화 환원 반응의 결과로서 존재하는 부분에서 전극 막은 팽창하게 될 수 있다. 다른 문제점은 산소가 갇힌 부분이 디스플레이 표면으로부터 볼 때 결함으로 인지될 수 있다는 것이다. 그러나, 이것은 본 발명에서 방지될 수 있다.
유전체를 형성하는 TOG를 소결하는 공정이 PDP 제조 공정에서 전극 형성 후에 요구되지만, 접촉 저항이 TOG 소결 공정 후에 낮아지는 예상하지 못한 영향이 있다.
일본 특허 제2004-063247A호에 개시된 바와 같이, PDP의 제조 중에, 블랙 스트라이프를 형성하는 페이스트 및 블랙 버스 전극을 형성하는 페이스트는 때때로 동일할 수 있고, 본 발명은 이러한 공정이 채택될 때 특히 유용하다. Ag가 블랙 스트라이프 내에 포함될 때, Ag의 확산에 의해 야기되는 황변이 특정한 문제점이 될 수 있지만, 본 발명에서 합금의 사용은 이러한 Ag 확산-유도 황변을 방지한다.
Ag-Pd 합금에 관하여, 비용이 Ag-Pd 합금의 사용에 있어서의 이점이다. 재료 비용은 루테늄, 백금, 금 등에 비해 상대적으로 저렴한 금속인 Ag-Pd 합금을 사용함으로써 조절될 수 있다. 그러나, 본 발명은 Ag-Pd 합금으로 한정되지 않는다.
이 합금을 위한 합금 비율은 특정하게 한정되지 않는다. 사용되는 합금에 따라, 합금 비율이 결정된다. 예를 들어, 은 및 팔라듐은 이들이 블렌딩되는 비율에 상관 없이 합금되는 경향이 있다. 팔라듐은 더 높은 융점을 갖지 때문에, 더 높은 비율의 팔라듐이 승온에서 은의 확산을 방지하기에 보다 적당할 것이다. 달리 말하면, 황변은 팔라듐의 비율이 높을수록 보다 만족스럽게 방지될 것이다. 그러나, 팔라듐은 은보다 고가이기 때문에, 더 낮은 팔라듐 함량이 비용 관점에서 바람직하다. 바람직하게는 5 내지 30%, 더 바람직하게는 10 내지 25%의 중량% Pd를 갖는 Ag:Pd 합금이 사용된다.
본 발명의 합금은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 구매가능한 합금이 또한 사용될 수 있다.
합금 함량은 조성물의 총량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 2.0 중량%, 및 더 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량%인 것이 바람직하다. 블랙 버스 전극에서, 전도성 입자의 함량은 수평 전도가 고려될 필요 없기 때문에 아주 낮을 수 있다. 합금의 양은 합금과 관련된 비용을 조절하는 관점에서 보다 낮은 것이 바람직하다. 그러나, 합금의 효과를 유발하기 위해 충분한 합금이 첨가되어야 한다.
(B) 유리 분말 (유리 프릿(Glass Frit))
유리 분말은 블랙 버스 전극 내의 전도성 분말 또는 흑색 안료 성분의 소결을 촉진하기 위해 본 발명에서 결합제로서 사용된다. 본 발명에 사용된 유리 분말은 특정하게 한정되지 않는다. 기판과의 점착을 보장하기에 충분히 낮은 연화점을 갖는 분말이 통상 사용된다.
유리 분말의 연화점은 통상 325 내지 700℃, 바람직하게는 350 내지 650℃, 및 더 바람직하게는 375 내지 600℃일 것이다. 용융이 325℃보다 더 낮은 온도에서 발생하는 경우, 유기 물질들은 봉해지는(enveloped) 경향이 있을 것이고, 유기 성분들의 후속 분해는 페이스트 내에 블리스터(blister)가 생성되게 할 것이다. 한편, 700℃ 초과의 연화점은 페이스트 점착을 약화시킬 것이고 PDP 유리 기판을 손상시킬 수 있다.
유리 분말의 유형에는 비스무트계 유리 분말, 붕산계 유리 분말, 인계 유리 분말, Zn-B계 유리 분말, 및 납계 유리 분말이 포함된다. 무연(lead-free) 유리 분말의 사용이 환경에 가해지는 부담을 고려할 때 바람직하다.
유리 분말은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 유리 성분은 산화물, 수산화물, 탄산염 등과 같은 원재료를 혼합하여 용융시키고, 급랭에 의해 컬릿(cullet)으로 만든 후, 이어서 기계적 분쇄화(습식 또는 건조 밀링)에 의해 제조될 수 있다. 그 후에, 필요한 경우, 분류화가 요구되는 입자 크기로 수행된다.
유리 분말의 비표면적은 바람직하게는 10 ㎡/g 이하일 것이다. 적어도 90 중량%의 유리 분말이 0.4 내지 10 ㎛의 입자 직경을 갖는 것이 바람직하다.
유리 분말 함량은 바람직하게는 조성물의 총량을 기준으로 10 내지 50 중량%일 것이다. 이 범위 내의 유리 분말의 비율은 인접한 PDP 구성성분들과의 접합을 보장할 것이고, 그로 인해 충분히 강한 블랙 버스 전극의 형성이 보장될 것이다.
(C) 유기 결합제
유기 결합제는 전도성 분말, 유리 분말, 및 흑색 안료와 같은 구성성분들을 조성물 내에 분산시키기 위해 사용된다. 유기 결합제는 연소되어 사라진다.
본 발명의 조성물이 감광성 조성물을 제조하기 위해 사용될 때, 수성 시스템 내에서의 현상이 유기 결합제를 선택하는 데 고려되는 것이 바람직하다. 고해상도를 갖는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
유기 결합제의 예에는 (1) C1 내지 C10 알킬 아크릴레이트, C1 내지 C10 알킬 메타크릴레이트, 스티렌, 치환된 스티렌, 또는 이들의 조합을 포함하는 비-산성 공단량체, 및 (2) 에틸렌계 불포화 카르복실산-함유 성분을 포함하는 산성 공단량체로부터 제조되는 공중합체 또는 인터폴리머(interpolymer)가 포함된다. 산성 공단량체가 전극 페이스트 내에 존재할 때, 산성 작용기가 0.8% 탄산나트륨 수용액과 같은 수성 염기 내에서 현상을 가능하게 할 것이다. 산성 공단량체 함량은 중합체 중량을 기준으로 15 내지 30 중량%인 것이 바람직하다.
더 소량의 산성 공단량체는 수성 염기로 인해 도포된 전극 페이스트의 현상을 복잡하게 할 수 있는 반면, 너무 많은 산성 공단량체는 현상 조건 하에서 페이스트의 안정성을 감소시킬 수 있고, 그로 인해 이미지가 형성되는 영역 내에서 단지 부분적인 현상만을 유발한다.
적합한 산성 공단량체에는 (1) 아크릴산, 메타크릴산, 또는 크로톤산과 같은 에틸렌계 불포화 모노카르복실산; (2) 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 비닐석신산, 및 말레산과 같은 에틸렌계 불포화 다이카르복실산; (3) (1) 및 (2)의 헤미에스테르; 및 (4) (1) 및 (2) 무수물이 포함된다. 2 종류 이상의 산성 공단량체가 동시에 사용될 수 있다. 저-산소 대기에서의 연소성을 고려할 때 메타크릴계 중합체가 아크릴계 중합체보다 더 바람직하다.
비-산성 공단량체가 상기에 언급된 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트일 때, 비-산성 공단량체는 중합체 중량을 기준으로 바람직하게는 70 내지 75 중량%이다. 비-산성 공단량체가 스티렌 또는 치환된 스티렌일 때, 비-산성 공단량체는 중합체 중량을 기준으로 바람직하게는 약 50 중량%이고, 나머지 50 중량%는 바람직하게는 말레산 무수물의 헤미에스테르와 같은 산 무수물이다. α-메틸스티렌이 바람직한 치환된 스티렌이다.
유기 결합제는 중합체 분야에 잘 알려진 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 산성 공단량체는 10 내지 60% 단량체 혼합물을 얻기 위해 비교적 낮은 비등점(75 내지 150℃)을 갖는 유기 용매 내에서 하나 이상의 공중합가능 비-산성 공단량체와 혼합될 수 있다. 이어서, 중합이 생성된 단량체에 중합 촉매를 첨가함으로써 이루어진다. 생성된 혼합물을 용매의 환류 온도로 가열한다. 중합체 반응이 실질적으로 완료될 때, 생성된 중합체 용액을 실온으로 냉각시켜 샘플을 회수한다.
유기 결합제의 분자량은 특정하게 한정되지는 않지만, 바람직하게는 50,000 미만, 더 바람직하게는 25,000 미만, 및 더욱 더 바람직하게는 15,000 미만이다.
본 발명의 전도성 조성물이 스크린 인쇄에 의해 도포될 때, 유기 결합제의 Tg(유리 전이 온도)는 90℃ 초과인 것이 바람직하다. 이 온도 미만의 Tg를 갖는 결합제는 스크린 인쇄 후에 전극 페이스트가 90℃ 이하의 통상의 온도에서 건조될 때 일반적으로 매우 점착성인 페이스트를 야기한다. 더 낮은 유리 전이 온도는 스크린 인쇄 이외의 수단에 의해 도포되는 재료에 대해 사용될 수 있다.
유기 결합제 함량은 조성물의 총량을 기준으로 바람직하게는 5 내지 25 중량%이다.
(D) 유기 용매
유기 용매를 사용하는 일차적인 목적은 조성물 내에 포함된 고형물의 분산액이 기판에 용이하게 도포되게 하기 위함이다. 유기 용매는 바람직하게는 적합한 안정성을 유지하면서 고형물이 분산되게 하는 것이다. 다음으로, 바람직한 유기 용매의 유동학적 특성은 분산액에 유리한 도포 특성을 부여한다.
유기 용매는 단일 성분의 유기 용매 또는 그 혼합물일 수 있다. 선택되는 유기 용매는 중합체 및 다른 유기 성분이 완벽하게 용해될 수 있는 것이 바람직하다. 선택되는 유기 용매는 조성물 내의 다른 성분들에 대해 불활성인 것이 바람직하다. 유기 용매는 충분히 높은 휘발성을 갖는 것이 바람직하고, 대기 중에서 비교적 낮은 온도에서 도포될 때에도 분산액으로부터 증발되어 사라질 수 있는 것이 바람직하다. 용매는 스크린 상의 페이스트가 인쇄 공정 중에 통상의 온도에서 신속히 건조되도록 그렇게 휘발성이 아닌 것이 바람직하다.
통상의 압력에서 유기 용매의 비등점은 300℃ 이하, 및 바람직하게는 250℃ 이하인 것이 바람직하다.
유기 용매의 특정한 예에는 지방족 알코올 및 아세테이트 에스테르 또는 프로피오네이트 에스테르와 같은 그러한 알코올의 에스테르; 테레빈유(turpentine), α- 또는 β-테르피네올, 또는 이들의 혼합물과 같은 테르펜; 에틸렌 글리콜 또는 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 또는 부틸 셀로솔브 아세테이트와 같은 에틸렌 글리콜의 에스테르; 부틸 카르비톨 또는 부틸 카르비톨 아세테이트 및 카르비톨 아세테이트와 같은 카르비톨의 에스테르; 및 텍사놀 (2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 모노아이소부티레이트)이 포함된다.
유기 용매 함량은 조성물의 총량을 기준으로 10 내지 40 중량%인 것이 바람직하다.
(E) 흑색 안료
흑색 안료는 블랙 버스 전극의 흑색도를 보장하기 위해 사용된다.
본 발명의 전극 페이스트의 흑색 안료는 특정하게 한정되지 않는다. 예에는 Co3O4, 크롬-구리-코발트 산화물, 크롬-구리-망간 산화물, 크롬-철-코발트 산화물, 루테늄 산화물, 루테늄 파이오클로레(pyochlore), 란탄 산화물(예컨대, La1-xSrxCoO3), 망간 코발트 산화물, 및 바나듐 산화물(예컨대, V2O3, V2O4, V2O5)이 포함된다. 환경에 부가되는 부담, 재료 비용, 흑색도의 정도, 및 블랙 버스 전극의 전기적 특성을 고려할 때 Co3O4(트라이코발트 테트록사이드)가 바람직하다. 2 이상의 유형이 사용될 수 있다.
흑색 안료 함량은 조성물의 총량을 기준으로 6 내지 20 중량%, 및 바람직하게는 9 내지 16 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 전도성 조성물은 상기 성분들에 더하여 하기의 선택적 성분들을 포함할 수 있다. 미세전극을 형성할 때, 패턴이 감광성 조성물을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
(F) 광중합 개시제
바람직한 광개시제는 열적으로 불활성일 것이지만 185℃ 이하의 온도에서 화학 방사선(actinic ray)에 노출될 때 유리 라디칼(free radical)을 생성할 것이다. 예에는 공액 카르복실계 시스템 내에 2개의 분자내 고리를 갖는 화합물이 포함된다. 바람직한 광개시제의 보다 특정한 예에는 9,10안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, 2-t-부틸 안트라퀴논, 옥타메틸 안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 벤조[a]안트라센-7,12-다이온, 2,3-나프타센-5,12-다이온, 2메틸-1,4-나프토퀴논, 1,4-다이메틸 안트라퀴논, 2,3-다이메틸 안트라퀴논, 2-페닐 안트라퀴논, 2,3다이페닐 안트라퀴논, 레텐퀴논, 7,8,9,10-테트라하이드로나프타센-5,12-다이온, 및 1,2,3,4-테트라하이드로벤조[a]안트라센-7,12-다이온이 포함된다.
사용될 수 있는 다른 화합물에는 미국 특허 제2,850,445호, 제2,875,047호, 제3,074,974호, 제3,097,097호, 제3,145,104호, 제3,427,161호, 제3,479,185호, 제3,549,367호, 및 제4,162,162호에 제시된 것들이 포함된다.
광개시제 함량은 조성물의 총량을 기준으로 0.02 내지 16 중량%인 것이 바람직하다.
(G) 광중합가능 단량체
광중합가능 단량체는 특정하게 한정되지 않는다. 예에는 적어도 하나의 중합가능 에틸렌기를 갖는 에틸렌계 불포화 화합물이 포함된다.
이러한 화합물은 사슬 연장 및 부가적인 중합을 야기하는, 유리 라디칼의 존재를 통해 중합체 형성을 개시할 수 있다. 단량체 화합물은 비-기체성인데, 즉 이들은 100℃보다 높은 비등점을 갖고 유기 결합제 플라스틱을 제조하는 효과를 갖는다.
단독으로 또는 다른 단량체와 조합하여 사용될 수 있는 바람직한 단량체에는 t-부틸 (메트)아크릴레이트, 1,5-펜탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, N,N다이메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥사메틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,3-프로판다이올 다이(메트)아크릴레이트, 데카메틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,4-사이클로헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 2,2-다이메틸올 프로판 다이(메트)아크릴레이트, 글리세롤 다이(메트)아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 글리세롤 트라이(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올 프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 미국 특허 제3,380,381호에 제시된 화합물들, 미국 특허 제5,032,490호에 개시된 화합물들, 2,2-다이(p-하이드록시페닐)-프로판 다이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리옥시에틸-1,2-다이-(p-하이드록시에틸)프로판 다이메타크릴레이트, 비스페놀 A 다이-[3-(메트)아크릴옥시-2-하이드록시프로필)에테르, 비스페놀 A 다이-[2-(메트)아크릴옥시에틸)에테르, 1,4-부탄다이올 다이-(3-메타크릴옥시-2-하이드록시프로필)에테르, 트라이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 폴리옥시프로필 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트, 트라이메틸올 프로판 에톡시 트라이아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,2,4-부탄다이올 트라이(메트)아크릴레이트, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, 1-페닐에틸렌-1,2-다이메타크릴레이트, 다이알릴 푸마레이트, 스티렌, 1,4-벤젠다이올 다이메타크릴레이트, 1,4-다이아이소프로페닐 벤젠, 1,3,5-트라이아이소프로페닐 벤젠, 모노하이드록시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 및 폴리에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트가 포함된다. 여기서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 둘 모두를 나타내는 약어이다. 상기 단량체는 폴리옥시에틸화 또는 에틸화와 같은 변형을 거칠 수 있다.
광중합가능 단량체의 함량은 2 내지 20 중량%인 것이 바람직하다.
(H) 부가적인 성분들
페이스트는 또한 분산제, 안정제, 가소제, 박리제(stripping agents), 소포제, 및 습윤제와 같은 주지의 부가적인 성분들을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태는 버스 전극이 그 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널에 관한 것으로서, 버스 전극은 블랙 전극 및 화이트 전극을 포함하는 블랙-앤드-화이트 이중-층 구조를 갖고, 블랙 전극은 전도성 성분으로서 귀금속의 합금을 포함한다. 본 발명의 PDP는 바람직하게는 AC 플라즈마 디스플레이 패널(AC PDP)이다.
본 발명의 제2 실시 형태는 예로서 AC PDP 제조 공정을 사용하는 도면을 참고로 더욱 상세히 설명될 것이다. 블랙 버스 전극을 위한 조성물은, 상기에 언급된 바와 같이, 전도성 입자, 유리 분말 등과 관련하여 동일하며, 따라서 하기에 추가로 설명되지는 않을 것이다.
도 1은 이중-층 구조를 갖는 버스 전극을 구비한 AC PDP 장치의 구조를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, AC PDP의 전방 패널은 하기의 구조적 구성요소를 갖는다: 유리 기판(5), 유리 기판(5) 상에 형성된 투명 전극(1), 투명 전극(1) 상에 형성된 블랙 버스 전극(10), 및 블랙 버스 전극(10) 상에 형성된 화이트 전극(7). 유전체 코팅 층(투명 오버글레이즈(overglaze) 층)(TOG)(8) 및 MgO 코팅 층(11)이 일반적으로 화이트 전극(7) 상에 형성된다. 본 발명의 전도성 조성물은 블랙 버스 전극(10)을 제조하는 데 사용된다.
AC PDP의 후방 패널은 하기의 구조적 요소를 갖는다: 유전체 기판(6), 이온화된 기체로 충전된 방전 공간(3), 투명 전극(1)에 평행한 제2 전극(어드레스 전극)(2), 및 방전 공간을 분할하는 차단 벽(4). 투명 전극(1) 및 제2 전극(2)은 방전 공간(3)의 양측에서 서로 마주한다.
블랙 버스 전극(10) 및 화이트 전극(7)은 하기의 방식으로 형성된다. 먼저, 소정의 패턴이 광에의 노출을 통해 형성된다. 중합 반응이 광에 노출된 부분에서 진행될 것이고, 이는 현상제에 대한 용해도를 변경시킨다. 패턴이 염기성 수용액 내에서 현상되고, 유기 부분이 그 후에 승온에서의 소결을 통해 제거되는 반면 무기 물질은 소결된다. 블랙 버스 전극(10) 및 화이트 전극(7)은 동일하거나 매우 상이한 이미지를 사용하여 패턴화된다. 마지막으로, 소결된 매우 전도성인 블랙 버스 전극(10) 및 화이트 전극(7)을 포함하는 전극 조립체가 얻어진다. 전극 조립체는 투명 전극(1)의 표면 상에서 흑색으로 보이고, 외부 광의 반사는 전방 유리 기판에 배치될 때 억제된다. 도 1에 도시되어 있지만, 하기에 설명된 투명 전극(1)은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치를 형성할 때 필요하지는 않다.
PDP의 전방 패널 상에 버스 전극을 제조하는 방법이 하기에 상세히 설명된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 버스 전극의 제1 실시 형태를 형성하는 방법은 일련의 공정(도 2의 (A) 내지 도 2의 (E))을 포함한다.
투명 전극(1)은 당업자에게 공지된 종래의 방법에 따라 SnO2 또는 ITO를 사용하여 유리 기판(5) 상에 형성된다. 투명 전극은 대개 SnO2 또는 ITO로 형성된다. 이들은 이온 스퍼터링(ion sputtering), 이온 플레이팅(ion plating), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition), 또는 전착(electrodeposition) 기술에 의해 형성될 수 있다. 이러한 투명 전극 구조 및 형성 방법은 AC PDP 기술 분야에 잘 알려져 있다.
본 발명의 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물이 이어서 전극 페이스트 층(10)을 도포하는 데 사용되며, 블랙 전극 페이스트 층(10)이 그 후 질소 또는 공기 중에서 건조된다(도 2의 (A)).
화이트 전극을 형성하기 위한 감광성 후막 전도체 페이스트(7)가 이어서 블랙 전극 페이스트 층(10) 상에 도포된다. 화이트 전극 페이스트 층(7)이 그 후 질소 또는 공기 중에서 건조된다(도 2의 (B)).
본 발명에 사용된 화이트 전극 페이스트는 잘 알려져 있거나, 구매가능한 감광성 후막 전도체 페이스트일 수 있다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 페이스트는 은 입자, 유리 분말, 광개시제, 단량체, 유기 결합제, 및 유기 용매를 포함할 수 있다. 은 입자 형상은 무작위적이거나, 바람직하게는 0.3 내지 10 ㎛의 입자 직경을 갖는 얇은 박편일 수 있다. 유리 분말, 광개시제, 단량체, 유기 결합제, 및 유기 용매 성분들은 블랙 버스 전극을 위한 조성물 내에 사용되는 것과 동일한 재료일 수 있다. 그러나, 이 성분들의 양은 상당히 상이할 것이다. 전도성 은 입자가 블렌딩되는 양은 특히 페이스트의 총 중량을 기준으로 약 50 내지 90 중량%와 같이 화이트 전극 페이스트 내에서 더 많을 것이다.
블랙 전극 페이스트 층(10) 및 화이트 전극 페이스트 층(7)은 현상 후 적절한 전극 패턴의 형성을 보장하는 조건 하에서 광에 노출된다. 광에 노출되는 동안, 재료는 대개 블랙 버스 전극 및 화이트 전극의 패턴에 대응하는 형상을 갖는 포토 툴(photo tool) 또는 타겟(13)을 통해 UV 선에 노출된다(도 2의 (C)).
광에 노출된 블랙 전극 페이스트 층(10) 및 화이트 전극 페이스트 층(7)의 부분들(10a, 7a)은 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액 또는 다른 알칼리성 수용액과 같은 염기성 수용액 내에서 현상된다. 이러한 공정에서, 광에 노출되지 않은 층들(10, 7)의 부분들(10b, 7b)은 제거된다. 광에 노출된 부분들(10a, 7a)이 잔존한다(도 2의 (D)). 이어서, 현상 후 패턴이 형성된다.
형성된 재료가 450 내지 650℃의 온도에서 소결된다(도 2의 (E)). 이 단계에서, 유리 분말은 용융되고 기판에 견고하게 부착된다. 소결 온도는 기판 재료에 따라 선택된다. 본 발명에서, 귀금속-함유 합금이 블랙 버스 전극의 전도성 성분으로서 사용되고, 소결은 약 600℃에서 수행될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 그 이유는 PDP 블랙 버스 전극 내의 수직 전도성을 보장하기 위함이다. 승온에서의 소결은 더 많은 Ag 확산을 초래하는 경향이 있기 때문에, 더 낮은 온도에서의 소결이 또한 바람직하다.
도 2의 방법에 의해 제조된 전방 패널 유리 기판 조립체가 AC PDP에 사용될 수 있다. 도 1로 돌아가서, 예를 들어 투명 전극(1), 블랙 버스 전극(10) 및 화이트 전극(7)이 전방 패널 유리 기판(5) 상에 형성된 후에, 전방 유리 기판 조립체는 유전체 층(8)으로, 이어서 MgO 층(11)으로 코팅된다. 전방 패널 유리 기판(5)은 그 후 후방 패널 유리 기판(6)과 조합된다.
본 발명의 전도성 조성물은 또한 PDP에 블랙 스트라이프를 형성하는 데 사용될 수 있다. 동일한 조성물을 이용하여 블랙 스트라이프 및 블랙 버스 전극을 형성하기 위한 시도가 제조 공정을 단순화하기 위해 제안되었고(예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2004-063247호), 본 발명의 전도성 조성물이 이러한 공정에 이용될 수 있다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 상세히 예시된다. 실시예는 단지 예시적인 목적을 위한 것이고, 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
(A) Ag-Pd 첨가의 효과에 대한 시험
1. 유기 성분들의 제조
유기 용매로서 텍사놀 (2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 모노아이소부티레이트) 및 유기 결합제로서 6,000 내지 7,000의 분자량을 갖는 아크릴계 중합체 결합제를 혼합하였고, 그 혼합물을 교반하면서 100℃로 가열하였다. 모든 유기 결합제가 용해될 때까지 혼합물을 가열 및 교반하였다. 생성된 용액을 75℃로 냉각하였다. EDAB (에틸 4-다이메틸 아미노벤조에이트), DETX (다이에틸티옥산톤), 및 시바 스페셜티 케미칼즈(Chiba Specialty Chemicals)의 이르가큐어(Irgacure) 907을 광개시제로서 첨가하였고, TAOBN (1,4,4-트라이메틸-2,3-다이아자바이사이클로[3.2.2]-논-2-엔-N,N-다이옥사이드)를 안정제로서 첨가하였다. 모든 고형물이 용해될 때까지 혼합물을 75℃에서 교반하였다. 용액을 40 마이크로미터 필터를 통해 여과하였고, 냉각하였다.
2. 블랙 전극 페이스트의 제조
2.58 중량% TMPEOTA (트라이메틸올프로판 에톡시트라이아크릴레이트) 및 BASF의 5.72 중량% 라로머(Laromer)(등록상표) LR8967(폴리에틸 아크릴레이트 올리고머)로 이루어진 광경화성 단량체, 및 안정화제로서 0.17 중량% 부티레이트화 하이드록시톨루엔 및 0.42 중량% 말론산을 황색 광 하에서 혼합 탱크 내에서 37.5 중량%의 상기 유기 성분과 혼합하여, 페이스트를 제조하였다. 이어서, 흑색 안료로서 12.67 중량% 코발트 산화물(Co3O4), 전도성 입자, 및 유리 분말을 유기 성분 혼합물에 첨가하였다. Ag-Pd 합금(예컨대, 페로(Ferro)의 K8015-15: 85% 은/15% 팔라듐 분말) 또는 Ag를 전도성 입자로서 사용하였다. 유리 분말 및 전도성 입자의 양은 다른 실시예 및 비교예 간에 변하였다. 실시예 및 비교예에 사용된 양은 표 1 및 2에 제시되어 있다.
무기 재료의 입자가 유기 재료로 습윤될 때까지 전체 페이스트를 혼합하였다. 혼합물을 3-롤 밀(3-roll mill)을 사용하여 분산시켰다. 생성된 페이스트를 30 ㎛ 필터를 통해 여과하였다. 이 시점에서 페이스트의 점도를 인쇄에 이상적인 점도로 텍사놀(유기 성분)을 사용하여 조절하였다.
3. 화이트 전극 페이스트의 제조
다른 유기 성분으로서, 0.12 중량% 부티레이트화 하이드록시톨루엔 (2,6-다이-t-부틸-4-메틸페놀, BHT), 0.11 중량% 말론산, 및 BYK의 0.12 중량% BYK085뿐만 아니라, TMPEOTA (트라이메틸올프로판 에톡시트라이아크릴레이트)로 이루어진 광경화성 단량체를 황색 광 하에서 혼합 탱크 내에서 24.19 중량%의 상기 유기 성분과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 유리 프릿 및 70 중량%의 Ag 분말의 구형 전도성 입자를 유기 성분들의 혼합물에 무기 재료로서 첨가하였다. 무기 재료의 입자가 유기 재료로 습윤될 때까지 전체 페이스트를 혼합하였다. 혼합물을 3-롤 밀을 사용하여 분산시켰다. 생성된 페이스트를 30 ㎛ 필터를 통해 여과하였다. 이 시점에서 페이스트의 점도를 인쇄에 이상적인 점도로 상기 텍사놀 용매를 사용하여 조절하였다.
4. 전극의 제조
페이스트의 제조 및 부품의 제조 중에 먼지로 인한 오염이 결함을 유발할 수 있기 때문에, 먼지 오염을 방지하도록 주의하였다.
4-1: 블랙 버스 전극의 형성
블랙 전극 페이스트를 200 내지 400 메시 스크린을 사용하여 스크린 인쇄에 의해 유리 기판 위에 도포하였다. 블랙 전극 페이스트의 적합한 스크린 및 점도는 원하는 막 두께가 얻어지는 것을 보장하도록 선택하였다. 페이스트를, 투명 전극(박막 ITO)이 그 상에 형성된 유리 기판 상에 도포하였다. 이어서, 페이스트를 고온 공기 순환 로(hot air circulating furnace)에서 100℃로 20분 동안 건조시켜서, 4.5 내지 5.0 ㎛의 건조된 막 두께를 갖는 블랙 버스 전극을 형성하였다.
4-2: 화이트 전극의 형성
화이트 전극 페이스트를, 블랙 전극을 덮도록 400 메시 스크린을 사용하여 스크린 인쇄에 의해 도포하였다. 이를 다시 100℃에서 20분 동안 건조시켰다. 건조된 이중-층 구조의 두께는 12.5 내지 15 ㎛였다.
4-3: UV 선 패턴 노출
이중-층 구조를 시준된(collimated) UV 방사원(조도: 18 내지 20 ㎽/㎠; 노출: 200 mj/㎠)을 사용하여 포토 툴을 통해 광에 노출시켰다.
4-4: 현상
노출된 샘플을 컨베이어 상에 배치하였고, 그 후 현상제로서 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액으로 충전진 분무 현상 장치 내에 배치하였다. 현상제를 30℃의 온도로 유지하였고, 68.9 내지 137.9 ㎪ (10 내지 20 psi)에서 분무하였다. 샘플을 12초 동안 현상하였다. 현상된 샘플을 에어 제트(air jet)에 의해 과량의 물을 송풍 제거하여 건조시켰다.
4-5: 소결
590℃의 피크 온도를, 1.5 시간 프로파일을 사용하여 공기 중에서 벨트 로(belt furnace) 내에서의 소결에 의해 달성하였다(제1 소결).
4-6: TOG 코팅
이어서, TOG 페이스트를 150 스테인레스강 메시 스크린을 사용하여 스크린 인쇄하였다. 이를 다시 100℃에서 20 분 동안 건조시켰다. 소결을, 2.0 시간 프로파일을 사용하여 공기 중에서 벨트 로 내에서 580℃의 피크 온도에서 수행하였다(제2 소결).
5. 평가
5-1: L 값
소결 후, 유리 기판의 후방 패널로부터 보여지는 바와 같은 흑색도의 정도를 결정하였다. 흑색도의 정도를 결정하기 위해, 니폰 덴쇼쿠(Nippon Denshoku)의 장치를 사용하여 색상 (L*, a*, b*)를 결정하였다. 이때 표준 백색 판을 교정을 위해 사용하였다. L*은 밝기를 나타내고, a*는 적색 및 녹색을 나타내며, b*는 황색 및 청색을 나타낸다. 100의 L*는 순수한 백색을 나타내고, 0은 순수한 흑색을 나타낸다. a*의 수치 값이 높을수록, 색상이 붉어진다. b*의 수치 값이 높을수록, 색상이 노래진다.
5-2: 접촉 저항 (Ω)
인접한 전극 패턴들 사이의 저항을 아드반테스트(Advantest)의 R6871E를 사용하여 4-단자(4-terminal) 방법에 의해 결정하였다. 여기서 측정된 것은 접촉 저항이었고, 이는 블랙 버스 전극의 중요한 요소이다. 달리 말하면, 블랙 버스 전극에서, 이 값은 전류가 흐르는 방향인, 전극이 적층된 방향으로의 저항이다.
5-3: 데이터 분석
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 매우 양호한 접촉 저항이 전도성 입자로서 Ag-Pd 합금을 사용하여 달성될 수 있었다. Ag-Pd는 블랙 버스 전극에 요구되는 수직 방향으로 우수한 전도성을 제공하였고, 소량으로 첨가될 때 만족스러운 전도를 생성하였다. 예를 들어, 동일한 양의 전도성 입자가 실시예 3 및 비교예 1에 첨가되었지만, Ag-Pd가 사용되었을 때 접촉 저항(제1 소결)은 5.1 Ω인 반면, Ag가 사용되었을 때 접촉 저항(제1 소결)은 55.8 Ω이었다.
또한, 예상하지 못한 결과는 TOG 소결 공정 후의 거동이었다. 제1 소결에서의 접촉 저항과 제2 소결에서의 접촉 저항의 비교는 Ag가 사용되었을 때 TOG 소결 공정 후에 접촉 저항의 저하를 나타내었다. 한편, Ag-Pd 합금이 사용되었을 때, 실시예 1 내지 실시예 9에서 증명되는 바와 같이, 이러한 경향은 정확히 그 반대였다. 달리 말하면, 원래 우수한 수치 값을 가졌던 접촉 저항은 TOG 소결 공정 후에 더욱 낮아졌다.
따라서, L 값에 대한 수치적 도해는 Ag-Pd 합금이 사용되었을 때 제품에 대해 충분히 만족스러웠음을 입증하였다.
표 1 및 표 2에 나타내지 않았지만, 전도성 입자로서 Ag의 사용은 특히 블랙 스트라이프 내에 Ag의 확산의 결과로서 뚜렷한 황변을 야기하였다. Ag 확산이 ITO 전극의 존재로 인해 일정 정도로 조절될 수 있기 때문에, 이는 블랙 스트라이프 부분에서 ITO 전극의 부재로 인한 것이었다. 이를 고려하면, 본 발명은 블랙 스트라이프 및 블랙 버스 전극이 제조 공정을 단순화하기 위해 동일한 조성물을 사용하여 형성될 때 매우 중요하게 될 것이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Ag-Pd 합금의 함량과 접촉 저항 사이의 관계가 표 1 및 도 4에 나타나 있다. 나타낸 바와 같이, Ag-Pd의 함량이 높을수록, 접촉 저항은 낮아진다. 소량의 Ag-Pd가 접촉 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 실제 제품에서, Ag-Pd의 바람직한 함량은 접촉 저항과 Ag-Pd 합금의 재료 비용 둘 모두를 고려하여 결정된다.
(B) 기타 합금 첨가의 효과에 대한 시험
"(A) Ag-Pd 첨가의 효과에 대한 시험"과 유사한 공정을 사용하여 기타 합금을 평가하였다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 매우 양호한 접촉 저항이 전도성 입자로서 다양한 귀금속-함유 합금을 사용하여 달성될 수 있었다. 사용된 합금은 블랙 버스 전극에 요구되는 수직 방향으로 우수한 전도성을 제공하였고, 소량으로 첨가될 때 만족스러운 전도를 생성하였다.
또한, Ag-Pd 합금의 경우에서 확인되었던, 예상하지 못한 결과가 TOG 소결 공정 후에 확인되었다. 본 발명의 합금이 사용되었을 때, 원래 우수한 수치 값을 가졌던 접촉 저항은 TOG 소결 공정 후에 더욱 낮아졌다. Pt의 함량이 합금의 총 중량을 기준으로 1 중량%인 실시예 10에서, 제2 소결 후의 접촉 저항이 증가하였다. 그러나, 증가 정도는 Ag 100% 샘플(비교예 5)과 비교할 때 훨씬 작았다.
따라서, L 값에 대한 수치적 도해는 본 발명이 사용되었을 때 제품에 대해 충분히 만족스러웠음을 입증하였다.
Figure pct00003
(C) Ag-Pd 합금 내의 Pd 함량의 효과에 대한 시험
Ag-Pd 합금 내의 Pd 함량과 접촉 저항 사이의 관계를 평가하기 위하여, 여러 유형의 전극을 상기 절차에 따라 제조하였다. 결과가 표 4 및 도 5에 나타나 있다. 나타낸 바와 같이, Ag-Pd 합금 내의 Pd 함량이 높을수록, 접촉 저항은 낮아진다. 실제 제품에서, Pd 함량은 접촉 저항과 Pd의 재료 가격 둘 모두를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
Figure pct00004

Claims (11)

  1. 전도성 분말, 유리 분말, 유기 결합제, 유기 용매, 및 흑색 안료를 포함하며, 전도성 분말이 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속의 합금을 포함하는, 플라즈마 디스플레이의 블랙 버스 전극(black bus electrode)을 위한 전도성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 전도성 분말의 평균 입자 직경(PSD D50)은 0.1 내지 5 ㎛인, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 전도성 분말은 Ag-Pd 합금을 포함하는, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  4. 제3항에 있어서, Ag-Pd 합금은 Ag-Pd 합금의 총 중량을 기준으로 5 내지 30 중량%의 Pd를 함유하는, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 전도성 분말은 Ag-Pt 합금, Ag-Pt-Pd 합금 또는 Pt-Pd 합금을 포함하는, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 흑색 안료로서 Co3O4(트라이코발트 테트록사이드)를 포함하는, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 조성물의 총량을 기준으로, 전도성 분말의 함량은 0.01 내지 5 중량%이고, 유리 분말의 함량은 10 내지 50 중량%이며, 흑색 안료의 함량은 6 내지 20 중량%인, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 광중합 개시제 및 단량체를 추가로 포함하는, 블랙 버스 전극을 위한 전도성 조성물.
  9. 버스 전극이 그 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널로서,
    버스 전극은 블랙 전극 및 화이트 전극을 포함하는 블랙-앤드-화이트 이중-층 구조(black-and-white double-layered structure)를 갖고, 블랙 전극은 전도성 성분으로서 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt 및 Au의 군으로부터 선택되는 적어도 2가지 금속의 합금을 포함하는, 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널.
  10. 제9항에 있어서, 블랙 전극은 전도성 성분으로서 Ag-Pd 합금, Ag-Pt 합금, Ag-Pt-Pd 합금 또는 Pt-Pd 합금을 포함하는, 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널.
  11. 제9항에 있어서, 블랙 전극은 흑색 안료로서 Co3O4(트라이코발트 테트록사이드)를 포함하는, 플라즈마 디스플레이 패널의 전방 패널.
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