KR20100042897A - 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 착색 금속 산화물 졸 및 무기물을 포함하는 감광성 페이스트 조성물에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률 (N1) 및 상기 무기물의 평균 굴절률 (N2)이 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다:
<수학식 1>
- 0.2≤ N1 - N2 ≤ 0.2
본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 이용하면, 격벽을 착색시켜 외광 반사를 최소함으로써 콘트라스트가 향상될 뿐만 아니라, 1회의 노광만으로 고해상도 및 고정밀의 플라즈마 디스플레이 패널용 격벽 패턴을 제조할 수 있다.
감광성 페이스트 조성물, 착색 금속 화합물 졸, 격벽, 플라즈마 디스플레이 패널

Description

감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널{Photosensitive paste composition, barrier rib prepared using the composition and plasma display panel comprising the barrier rib}
본 발명은 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 착색 (colored) 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 상기 격벽을 상판 유전체층과 보색 (complementary color) 관계로 착색시키는 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널, 즉 PDP 구조에 있어서, 격벽은 하판 (또는 배면 기판)에 형성되는 구조물로서, 방전 공간 확보 및 인접한 셀 간의 전기적 및 광학적 크로스 토크 (cross talk)를 방지하는 역할을 한다. 이러한 격벽은 PDP의 종류에 따라서 형태 (스트라이프형 (stripe) 또는 격자형 (matrix)) 및 치수 (폭 및 피치)가 다양하다.
격벽은 PDP 하판에 어드레스 전극 및 그 위에 유전체를 형성한 다음 샌드 블라스트법 (sand blast method), 에칭법 (etching) 또는 감광성법 (photolithography) 등을 이용해서 형성된다.
상기 격벽 형성 방법 중에서 감광성법은 미국 특허 제6,197,480호에 기재된 바와 같이, 무기물과 유기물의 굴절률 차이를 최소화하여 무기물과 유기물의 계면에서 노광시 조사되는 빛의 산란이나 반사를 최소화하여 1회 노광으로 격벽을 형성하는 방법이 소개되어 있고, 미국 특허 제6,117,614호에는 상기 미국 특허 제6,197,480호와 같이 무기물과 유기물의 굴절률 차이를 최소화하면서 광산 발생제를 이용한 화학증폭형 (chemically amplified type) 가교 반응 방식을 이용함으로써 노광시 산소에 의한 가교 반응 방해를 방지한 방법이 소개되어 있다.
상기 특허들에 의한 감광성법은 샌드 블라스트법이나 에칭법에 비해 공정이 단순하고 고해상도의 격벽을 형성할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 근본적으로 다음과 같은 문제점을 또한 갖고 있다. 샌드 블라스트법 또는 에칭법 등에서는 격벽의 반사율을 높이기 위해 이산화티타늄 (titania), 알루미나 (alumina), 이트리아 (yttria) 또는 산화 아연 (zinc oxide) 등의 분말을 소정 함량으로 사용하는데, 상기 특허들의 경우 이러한 성분의 분말을 사용할 수 없다는 문제가 있다. 이는 상기 언급한 성분의 분말들은 굴절률이 매우 높아 유기물과의 굴절률을 최소화시킬 수가 없어서, 상기 성분의 분말들이 노광시 조사되는 자외선의 투과를 방해하기 때문에 1회 노광에 의해 격벽을 형성할 수 없기 때문이다.
본 발명은 상기 종래 감광성법 기술의 문제점을 해결하여, 외광 반사를 최소화함으로써 콘트라스트가 향상된 격벽을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 1회의 노광만으로 고해상도 및 고정밀의 플라즈마 디스플레이 패널용 격벽 패턴을 제조할 수 있는 감광성 페이스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 착색 격벽 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에서는, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,
착색 금속 산화물 졸 및 무기물을 포함하는 감광성 페이스트 조성물에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률 (N1) 및 상기 무기물의 평균 굴절률 (N2)이 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물을 제공한다.
- 0.2 ≤ N1 - N2 ≤ 0.2
또한 다른 측면에서, 본 발명은 상기 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기존의 격벽에 비해서 외광 반사를 줄일 수 있게 됨으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 착색 격벽을 제조할 수 있으며, 또한 1회의 노광만으로 고해상도 및 고정밀의 플라즈마 디스플레이 패널용 착색 격벽 패턴을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 상기 감광성 페이스트 조성물은, 착색 금속 산화물 졸 및 무기물을 포함하며, 상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률 (N1) 및 상기 무기물의 평균 굴절률 (N2)이 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물을 제공한다:
<수학식 1>
- 0.2≤ N1 - N2 ≤ 0.2
본 발명에 따른 상기 감광성 페이스트 조성물은 종래 통상적인 감광성 페이스트 조성물과는 달리, 착색 금속 산화물 졸을 포함한다. 상기 착색 금속 산화물 졸은 수 내지 수십 nm 크기의 착색 금속 산화물이 유기물에 분산되어 졸 상태로 존재하는 물질로서, 유기물 중에 응집이나 침전과 같은 현상이 일어나지 않는 안정적인 상태로 분산되어 있으며, 무기물과의 혼합사용이 가능하다. 이러한 착색 금속 산화물 졸을 포함하는 감광성 페이스트를 사용하여 형성된 격벽은 종래의 감광성 격벽에 비해서 외광 반사를 최소화하여 콘트라스트를 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 착색 금속 산화물 졸의 금속 성분으로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 니켈 (Ni), 망간 (Mn), 코발트 (Co), 크롬 (Cr), 철 (Fe), 티타늄 (Ti), 구리 (Cu), 안티몬 (Sb), 주석 (Sn), 알루미늄 (Al), 실리콘 (Si), 마그네슘 (Mg), 아연 (Zn), 바나듐 (V), 텅스텐 (W), 인 (P), 보론 (B) 및 니오브 (Nb) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 이상의 금속 성분이 사용될 수 있다.
상기 금속 성분을 갖는 착색 금속 산화물의 구체적인 예로는, Ti-Ni-Sb 산화물계, Ti-Ni-Nb 산화물계, Ti-Cr-Sb 산화물계, Ti-Cr-Nb 산화물계, Ti-Ni-W 산화물계, Ti-Co-Sb 산화물계, Ti-Co-Nb 산화물계 및 Ti-Co-W 산화물계 같은 황색계 금속 산화물; Ti-Mn-Sb 산화물계, Zn-Fe 산화물계, Zn-Fe-Cr 산화물계, Mn-Cr-Ni 산화물계, Zn-Al-Cr-Fe 산화물계 같은 갈색계 금속 산화물; Co-Ti 산화물계, Co-Cr 산화물계, Ti-Co-Ni-Zn 산화물계 같은 녹색계 금속 산화물; Co-Al 산화물계, Co-Al-Cr 산화물계, Co-Al-Si 산화물계, Co-Si-Zn 산화물계, Mg-Sn 산화물계 및 Zn-Si-V 산화물계 같은 청색계 금속 산화물; Co-P 산화물계 및 Co-Mg-B 산화물계 같은 자주색계 금속 산화물 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 들 수 있다.
한편 상기 착색 금속 산화물은, 이를 이용하여 제조된 PDP에 있어서, 격벽이 상판 유전체층과 보색 관계로 착색될 수 있는 것을 선택된다. 빨강과 녹색, 노랑과 파랑 및 녹색과 보라 등과 같이 보색 관계에 있는 두 색을 혼합하면 회색 또는 검정과 같은 무채색이 되는데, 이들의 어울림을 보색대비(補色對比)라 한다. 색상환(色相環) 속에서 서로 마주보는 위치에 놓인 색은 모두 보색관계를 이루는데 이 들을 배색하면 선명한 인상을 준다. 이것은 눈의 망막상의 색신경이 어떤 색의 자극을 받으면 그 색의 보색에 대한 감수성이 높아지기 때문이다. 이와 같이 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 유전체층과 보색 관계로 착색된 격벽은 외광 반사를 줄일 수 있게 됨으로써, PDP에 있어 콘트라스트가 향상될 수 있다.
상기 착색 금속 산화물 졸은 일반적으로 상기 착색 금속 성분의 알콕사이드 (alkoxide) 또는 할라이드 (halide) 형태의 화합물을 가수분해 (hydroylsis) 및 축합 (condensation) 반응에 의해 착색 금속 산화물 전구체 (precusor)를 제조하고, 제조된 착색 금속 산화물 전구체를 유기물에 분산시킴으로써 제조된다. 단, 착색 금속 산화물 전구체 제조시 필요에 따라 표면 개질제 (surface modifier)를 추가적으로 도입시킬 수도 있다.
상기 착색 금속 산화물 전구체 제조시 가수분해 반응과 축합 반응의 정도에 따라 착색 금속 산화물의 평균 입경이 결정되는데, 본 발명에 사용되는 착색 금속 산화물은 1 내지 60 nm의 평균 입경, 보다 바람직하게는 2 내지 40 nm의 평균 입경, 가장 바람직하게는 4 내지 20 nm의 평균 입경을 갖는다. 상기 착색 금속 산화물의 평균 입경이 1 nm 보다 작은 것은 제조하기도 어렵지만, 유기물 내에 균일한 상태로 분산시키기가 어렵고, 평균 입경이 60 nm를 초과하게 되면 노광시 빛을 산란시켜 빛의 투과를 저해하는 문제가 발생한다.
상기 착색 금속 산화물 전구체는 1 내지 60 nm의 평균 입경을 갖는 착색 금속 산화물이 유기 용제에 분산되어 있는 것으로, 상기 착색 금속 산화물 전구체의 평균 굴절률은 1.3 내지 3.0을 갖는 것이 바람직하고, 상기 착색 금속 산화물 전구 체를 유기물에 분산시켜 제조된 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률은 1.4 내지 2.0을 갖도록 제조하는 것이 바람직하다. 상기 착색 금속 산화물 전구체 및 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률이 상기 범위를 벗어나게 되면 상술한 수학식 1의 굴절률 범위를 만족시키는 감광성 페이스트 조성물을 제조하기 어렵다는 문제점이 있다.
상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률은 용제가 포함되지 않은 굴절률이다. 상기 착색 금속 산화물 졸의 굴절률은 여러 가지 방법으로 측정이 가능한데, 본 발명에서는 상기 착색 금속 산화물 졸을 투명 필름 또는 유리 기판 등에 코팅 후 80 내지 120 ℃의 온도에서 수 내지 수십 분 동안 건조시켜 용제를 제거한 상태에서 굴절률 측정계를 이용하여 굴절률을 측정한다. 금속 산화물 전구체의 굴절률은 상기 착색 금속 산화물 졸의 굴절률과 마찬가지로 용제가 제외된 것을 의미한다.
또한, 상기 착색 금속 산화물 전구체를 유기물에 분산시켜 착색 금속 산화물 졸을 제조하는데 있어서, 착색 금속 산화물 전구체 중의 착색 금속 산화물의 함량은 유기물 100 부피부 대비 0.2 내지 20 부피부를 갖도록 제조한다. 상기 착색 금속 산화물 졸에서 착색 금속 산화물의 함량이 상기 범위 미만인 경우 격벽의 외광 반사를 줄이는 효율이 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우 노광시 가교 반응이 불충분하게 일어나서 원하는 격벽 형상을 얻을 수 없게 된다.
상기 착색 금속 산화물을 무기물과 혼합함에 있어서, 그 혼합 비율은 두 가지를 고려하여 혼합한다. 첫 번째는 착색 금속 산화물 졸 및 무기물의 평균 굴절 률을 고려해야 하며, 구체적으로는 착색 금속 산화물 졸 및 무기물의 굴절률이 상술한 수학식 1의 관계를 만족하여야 하고, 보다 바람직하게는 하기 수학식 2를 만족하여야 하며, 가장 바람직하게는 하기 수학식 3을 만족하여야 한다.
- 0.1 ≤ N1 - N2 ≤ 0.1
- 0.05 ≤ N1 - N2 ≤ 0.05
만약, 상기 착색 금속 산화물 졸 및 상기 무기물의 평균 굴절률 사이의 관계가 상기 수학식 1에 기재된 범위를 벗어나게 되면 노광시 조사되는 빛의 투과도가 떨어져서 1회 노광에 의한 격벽을 형성할 수 없으며, 그 관계가 상기 수학식 3에 가까울수록 노광 감도가 우수해지고, 조사되는 빛의 산란이 작게 됨으로써 격벽 패턴의 직진성도 우수해 진다.
다음으로, 상기 굴절률 조건을 만족하는 것 외에도, 감광성 페이스트 성분 중의 무기물 함량 대비 착색 금속 산화물의 졸 중의 착색 금속 산화물의 함량도 고려해서 혼합 비율을 결정해야 한다. 상기 착색 금속 산화물의 함량은 무기물 100 부피부 대비 0.1 내지 10 부피부가 되도록 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 무기물 100 부피부 대비 0.2 내지 5 부피부가 되도록 하는 것인데, 상기 착색 금속 산화물의 함량이 상기 범위 미만인 경우 격벽의 외광 반사를 줄이는 효과가 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우 무기물의 소결 특성이 떨어지게 된다.
상기 착색 금속 산화물과 무기물의 평균 열팽창 계수 (CTE, α)는 하기 수학식 4를 만족시키는 것이 바람직하다.
기판의 열 팽창 계수 x 0.9 ≤ α ≤ 기판의 열 팽창 계수
상기 착색 금속 산화물과 무기물의 평균 열팽창 계수가 상기 수학식 4를 벗어나게 되면 소성 후 기판이 휘거나 심한 경우에는 파손되는 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물 중의 무기물의 평균 굴절률이 1.5 내지 1.8을 갖는 것이 바람직하다. 무기물의 평균 굴절률이 상기 범위를 벗어나게 되면 무기물의 굴절률과 착색 금속 산화물의 졸의 굴절률과의 차이가 커서 1회 노광에 의해 격벽을 형성할 수 없다.
상기 무기물은 저융점 유리 분말 (glass frit)과 고융점 유리 분말로 구성되는데, 상기 무기물 중 저융점 유리 분말은 소성 공정시 소결 (sintering)이 일어남으로써, 치밀한 격벽을 형성하는 역할을 하고, 고융점 유리 분말은 소성 공정시 격벽 막이 무너지지 않게 형태를 유지시키는 역할을 한다.
상기 저융점 유리 분말의 입자 형상은 특별히 한정되지 않지만, 구형에 가까운 것이 바람직한데, 이는 구형에 가까울수록 충진율 및 자외선 투과도에 있어서 보다 우수한 특성을 갖기 때문이다. 상기 저융점 유리 분말의 입경은 중간값 (D50)이 2 내지 5 ㎛, 최소값 (Dmin)은 0.1 ㎛, 최대값 (Dmax)은 20 ㎛인 것이 바람직하다. 중간값이 2 ㎛ 미만이거나, 최소값이 0.1 ㎛ 미만이 되면 분산성이 떨어져 인쇄 특 성이 나빠지고, 소성시 수축율이 커서 원하는 형태의 격벽을 얻을 수 없으며, 중간값이 5 ㎛를 초과하거나 최대값이 20 ㎛를 초과하게 되면 격벽의 치밀성 및 격벽 모양의 직진성이 떨어지게 되어 바람직하지 못하다.
상기 저융점 유리 분말의 연화 온도 (softening temperature, Ts)는 하기 수학식 5를 만족하는 것이 바람직하다.
소성 온도 - 80 ℃ < Ts < 소성 온도
상기 유리 분말의 연화 온도가 (소성 온도 - 80 ℃) 이하가 되면 소성시 격벽 형상이 무너지고, 연화 온도가 소성 온도 이상이 되면 소결이 제대로 일어나지 않는 문제가 발생한다.
상기 저융점 유리 분말의 함량은 무기물 100 부피부 대비 70 부피부 내지 100 부피부가 바람직하며, 상기 범위 미만인 경우에는 소성시 소결이 제대로 일어나지 않는 문제가 발생한다.
상기 저융점 유리 분말의 구체적인 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 납 (Pb), 비스무스 (Bi), 규소 (Si), 붕소 (B), 알루미늄 (Al), 바륨 (Ba), 아연 (Zn), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 인 (P), 바나듐 (V), 몰리브덴 (Mo) 및 텔레늄 (Te) 등의 산화물을 3종 이상 포함하는 복합 산화물을 예로 들 수 있으며, 이들 유리 분말들은 단독 또는 2종으로 혼합하여 사용될 수도 있다.　 상기 저융점 유리 분말의 보다 구체적인 예로는, PbO-B2O3계, PbO-SiO2-B2O3계, Bi2O3-B2O3계, Bi2O3-SiO2- B2O3계, SiO2-B2O3-Al2O3계, SiO2-B2O3-BaO계, SiO2-B2O3-CaO계, ZnO-B2O3-Al2O3계, ZnO-SiO2-B2O3계, P2O5계, SnO-P2O5계, V2O5-P2O5계, V2O5-Mo2O3계, V2O5-P2O5-TeO2계 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 들 수 있다.
상기 고융점 유리 분말의 입자 형상은 특별히 한정되지 않지만, 구형에 가까운 것이 바람직한데, 이는 구형에 가까울수록 충진율 및 자외선 투과도에 있어서 보다 우수한 특성을 갖기 때문이다.　 상기 고융점 유리 분말의 평균 입경은 중간값이 1 내지 4 ㎛, 최소값은 0.1 ㎛, 최대값은 20 ㎛인 것이 바람직하다.　 중간값이 1 ㎛ 미만이거나 최소값이 0.1 ㎛ 미만이 되면 노광 감도의 저하 및 소성시 수축율이 커서 원하는 형태의 격벽을 얻을 수 없고, 중간값이 5 ㎛를 초과하거나 최대값이 20 ㎛를 초과하게 되면 격벽의 치밀성 및 격벽 모양의 직진성이 떨어지게 되어 바람직하지 못하다.
상기 고융점 유리 분말의 연화 온도는 하기 수학식 6을 만족하는 것이 바람직하다:
Ts > 소성 온도 + 20 ℃
상기 고융점 유리 분말의 연화 온도가 (소성 온도 + 20 ℃) 이하가 되면 소성시 격벽 형상이 무너지는 문제가 발생한다.
상기 고융점 유리 분말의 함량은 상기 무기물 100 부피부 대비 0 초과 30 부피부인 것이 바람직하며, 상기 범위를 초과하면 소성시 소결이 제대로 일어나지 않 는 문제가 발생한다.
상기 고융점 유리 분말의 구체적인 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 규소, 붕소, 알루미늄, 바륨, 아연, 마그네슘 및 칼슘 등의 산화물을 3종 이상 포함하는 복합 산화물을 예로 들 수 있으며, 이들 유리 분말들은 단독 또는 2종으로 혼합하여 사용될 수도 있다.　 상기 고융점 유리 분말의 보다 구체적인 예로는, SiO2-B2O3-BaO계, SiO2-B2O3-CaO계, SiO2-B2O3-MgO계, SiO2-B2O3-CaO-BaO계, SiO2-B2O3-CaO-MgO계, SiO2-Al2O3-BaO계, SiO2-Al2O3-CaO계, SiO2-Al2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-BaO-CaO계, SiO2-Al2O3-CaO-MgO계 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 들 수 있다.
상기 저융점 유리 분말과 고융점 유리 분말의 평균 굴절률은 상술한 바와 같이 1.5 내지 1.8 범위의 값을 가져야 하며, 또한 저융점 유리 분말의 평균 굴절률 (N3)과 고융점 유리 분말의 평균 굴절률 (N4)의 차이가 하기 수학식 7를 만족시켜야 하고, 바람직하게는 하기 수학식 8을 만족시켜야 하며, 더욱 바람직하게는 하기 수학식 9를 만족시켜야 한다.
- 0.2≤ N3 - N4 ≤ 0.2
- 0.1≤ N3 - N4 ≤ 0.1
- 0.05≤ N3 - N4 ≤ 0.05
상기 저융점 유리 분말과 고융점 유리 분말의 평균 굴절률 차이가 상기 수학식 7의 범위를 벗어나게 되면, 노광시 조사되는 빛의 투과도가 떨어져서 1회 노광에 의한 격벽을 형성할 수 없으며, 그 관계가 상기 수학식 9에 가까울수록 노광 감도가 우수해지고, 조사되는 빛의 산란이 작게 됨으로써 격벽 패턴의 직진성도 우수해 진다.
본 발명에 따른 유기물은 두 가지 형태가 사용될 수 있다. 첫 번째 형태의 유기물은 알칼리 가용성 바인더 A, 광개시제 및 가교제 A를 포함하며, 노광시 조사된 부분이 가교 반응을 일으켜서 알칼리 현상액에 불용인 상태가 되는 것이다. 상기 유기물은 페이스트의 특성 개선을 위한 첨가제 및 점도 조절 등의 필요에 따라 용제를 또한 포함할 수 있다.
두 번째 형태의 유기물은 알칼리 가용성 바인더 B, 광산 발생제 (photo-acid generator) 및 가교제 B를 포함하며,　노광시 조사된 부분에 산 (acid)이 발생되고, 이 후 열처리 (baking) 과정에서 가교 반응을 일으켜서 현상액에 불용인 상태가 되는 것이다. 상기 유기물은 페이스트의 특성 개선을 위한 첨가제 및 점도 조절 등의 필요에 따라 용제를 또한 포함할 수 있다.
상기 바인더 A의 경우, 알칼리 현상액에 현상이 가능하면서도 구성 성분의 조성 변화에 따른 특성 조절이 용이한 카르복실기를 갖는 아크릴계 수지가 일반적으로 사용된다.　 상기 카르복실기를 갖는 아크릴계 수지는 알칼리 수용액에 현상이 되게 하는 역할 외에 감광성 페이스트 중의 무기 성분의 분산성을 양호하게 하고, 적절한 점도 및 탄성을 갖도록 하는 역할도 한다.　 상기 카르복실기를 갖는 아크릴계 수지는 카르복실기를 갖는 모노머와 에틸렌성 불포화기를 갖는 모노머들과의 공중합 반응에 의해 제조할 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 모노머로는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레인산, 비닐초산 및 이들의 무수물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 바람직하며, 상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 모노머로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, n-펜틸 아크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 부톡시에틸 아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 디시클로펜타닐 아크릴레이트, 디시클로펜테닐 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 글리세롤 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소덱실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 1-나프틸 아크릴레이트, 2-나프틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 아미노에틸 아크릴레이트 및 상기 모노아크릴레이트 분자 내의 아크릴레이트를 일부 또는 전부 메타크릴레이트로 바꾼 것, 또는 스티렌, α-메틸스티렌, α-2-디메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌 등으로 이루어진 군 으로부터 하나 이상 선택된 것이 바람직하다.
또한, 바인더 A로는 상기 공중합체의 카르복실기와 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물을 반응시킴으로써, 결과적으로 공중합체 내에 가교 반응을 일으킬 성분이 부가된 것을 이용할 수도 있다.　 상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 화합물로는 아크릴로일 클로라이드, 메타크릴로일 클로라이드, 알릴클로라이드, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 메타크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 아크릴레이트, 또는 3,4-에폭시시클로헥실메틸 메타크릴레이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 사용될 수 있다.
또한, 바인더 A로는 상기 공중합체를 단독으로 사용할 수도 있으나, 막 레벨링 (levelling)이나 요변 특성 (thixotropy) 향상 등의 목적으로 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, n-프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 2-히드록시에틸 셀룰로오스, 메틸 2-히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 히드록시부틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 프탈레이트, 셀룰로오스 니트레이트, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 하이드로젠 프탈레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피온네이트, 셀룰로오스 프로피온네이트, (아크릴아미도메틸)셀룰로오스 아세테이트 프로피온네이트, (아크릴아미도메틸)셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 시아노에틸레이트 셀룰로오스, 펙틱산 (pectic acid), 치토산 (chitosan), 치틴 (chitin), 카르복시메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 소디움염, 카르복시에틸 셀룰로오스, 및 카르복시에틸메틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 공중합체의 중량 평균 분자량은 500 내지 100,000 g/mol인 것이 바람직하며, 산가는 50 내지 300 mgKOH/g인 것이 바람직하다.　 공중합체의 분자량이 500 g/mol 미만인 경우에는 페이스트 제조시 무기물에 대한 분산성이 떨어지고, 100,000 g/mol을 초과하는 경우에는 현상시 현상 속도가 너무 느리거나 현상이 되지 않는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.　 또한, 공중합체의 산가가 50 mgKOH/g 미만인 경우에는 현상성이 떨어지고, 300 mgKOH/g을 초과하는 경우에는 노광된 부분까지 현상되는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
상기 바인더 A의 함량은 상기 유기물 (바인더 A, 광개시제 및 가교제) 100 중량부에 대해서 30 내지 80 중량부가 바람직하며, 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 페이스트의 코팅성 및 분산성이 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 노광시 가교 반응이 불충분하게 일어나서 원하는 형상의 패턴을 얻을 수 없어서 바람직하지 않다.
상기 광개시제는 노광 장치에 의해 조사되는 빛에 의해 라디칼을 생성하고, 생성된 라디칼은 에틸렌성 불포화기를 갖는 상기 가교제의 중합 반응을 일으킴으로써 현상액에 대해 불용인 상태로 만들어 준다.　 본 발명의 광개시제는 고감도가 요구되기 때문에 다음과 같은 광개시제를 2개 이상 선택하여 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.　 이러한 광개시제의 예로는 이에 제한되지는 않지만, (i) 이미다졸 화 합물, (ii) 트리아진 화합물, (iii) 아미노아세토페논 화합물, (iv) 벤조페논 및 아세토페논계 화합물 (v) 벤조인계 화합물, (vi) 티타노센계 화합물, (vii) 옥사디아졸계 화합물, (viii) 티오크산톤계 화합물, (ix) (비스)아실포스핀옥시드계 화합물 (x) 유기붕소염 화합물의 조합물을 들 수 있다.
상기 이미다졸계 화합물로는 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(o-브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(o,p-디클로로페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(o,p-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(o,p-디클로로페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(m-메톡시페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(o-메틸페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 화합물로는 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4,6-트리스(트리브로모메틸)-s-트리아진, 2-프로피오닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-벤조일-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-클로로페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-비스(4-메톡시페닐)-6-트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-클로로스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-아미노페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(3-클로로페닐)-6-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(4-아미노스티릴)-4,6-비스(디클로로메틸)-s-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 아미노아세토페논 화합물로는 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-프로필-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-부틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)에탄-1-온, 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-에틸-2-아미노(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-메틸-2-메틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-디메틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온, 2-메틸-2-디에틸아미노(4-모르폴리노페닐)프로판-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논 및 아세토페논계 화합물로는 벤조페논, 4-메틸벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 벤조일벤조산, 4-페닐벤조페논, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 4,4'-비스(N,N-디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(N,N-디에틸아미노)벤조페논, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, (2-아크릴로일옥시에틸)(4-벤조일벤질)디메틸암모늄 브로마이드, 4-(3-디메틸아미노-2-히드록시프로필)벤조페논, (4-벤조일벤질)트리메틸암모늄 클로라이드, 메토클로라이드 모노하이드레이트, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 4-tert-부틸-트리클로로아세토페논 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
상기 티타노센계 화합물로는 디시클로펜타디에닐-Ti-디클로라이드, 디시클로 펜타디에닐-Ti-디페닐, 디시클로펜타디에닐-Ti-비스(2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-Ti-비스(2,3,5,6-테트라플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-Ti-비스(2,4,6-트리플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-Ti-비스(2,6-디트라플루오로페닐), 디시클로펜타디에닐-Ti-비스(2,4-디플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-Ti-비스(2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-Ti-비스(2,3,5,6-테트라플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-Ti-비스(2,4,6-트리플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-Ti-비스(2,6-디플루오로페닐), 비스(메틸시클로펜타디에닐)-Ti-비스(2,4-디플루오로페닐) 등을 들 수 있다.
상기 옥사디아졸계 화합물로는 2-페닐-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸, 2-(p-메틸페닐)-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸, 2-(p-메톡시페닐)-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸, 2-스티릴-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸, 2-(p-메톡시스티릴)-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸, 2-(p-부톡시스티릴)-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤, 2-(3-디메틸아미노-2-히드록시프로폭시)-3,4-디메틸-9H-티오크산텐-9-온 메토클로라이드 등을 들 수 있다.
상기 (비스)아실포스핀옥시드계 화합물로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드; 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥시드, 비스(2,6-디클로로벤조일)페닐포스핀옥시드, 비스(2,6-디클로로벤조일)-2,5-디메틸페닐포스 핀옥시드, 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥시드 등을 들 수 있다.
상기 유기붕소염 화합물은 하기 화학식 1과 같은 제4급 유기붕소염 화합물이다.
Figure 112008072375208-PAT00001
상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, 및 R4는 각각 독립적으로 필요에 따라 치환기를 가질 수 있는 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 실릴기, 복소환식기, 또는 할로겐원자를 나타내며 Z+는 임의의 양이온을 나타낸다.
본 발명에 있어서 유기붕소염 화합물은 제4급 유기붕소 음이온과 양이온(Z+)으로 이루어진다. 상기 구조식 1에서 R1, R2, R3, 및 R4는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 실릴기, 복소환식기, 또는 할로겐원자를 나타내며, 이들 기는 필요에 따라 치환기를 갖고 있어도 좋다. 이러한 치환기로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-옥틸기, n-도데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 아니실기, 비페닐기, 디페닐메틸기, 메톡시기, 에톡시기, n-프로톡시기, 이소프로톡시기, n-부톡시기, sec-부톡시기, 이소부톡기, tert-부톡시기, 메틸렌디옥시기, 에틸렌디옥시기, 페녹시기, 나프톡시기, 벤질옥시기, 메틸티오기, 페닐티오기, 2-푸릴기, 2-티에닐기, 2-피리딜기, 및 불소기 등을 들 수 있다.
상기 유기붕소염 화합물의 제4급 유기붕소 음이온의 구체적인 예로는 메틸트리페닐보레이트, n-부틸트리페닐보레이트, n-옥틸트리페닐보레이트, n-도데실트리페닐보레이트, sec-부틸트리페닐보레이트, tert-부틸트리페닐보레이트, 벤질트리페닐보레이트, n-부틸트리(p-아니실)보레이트, n-옥틸트리(p-아니실)보레이트, n-도데실트리(p-아니실)보레이트, n-부틸트리(p-톨릴)보레이트, n-부틸트리(o-톨릴)보레이트, n-부틸트리(4-tert-부틸페닐)보레이트, n-부틸트리(4-플루오로-2-메틸페닐)보레이트, n-부틸트리(4-플루오로페닐)보레이트, n-부틸트리(1-나프틸)보레이트, 에틸트리(1-나프틸)보레이트, n-부틸트리[1-(4-메틸나프틸)]보레이트, 메틸트리[1-(4-메틸나프틸)]보레이트, 트리페닐실릴트리페닐보레이트, 트리메틸실릴트리페닐보레이트, 테트라-n-부틸보레이트, 디-n-부틸디페닐보레이트, 테트라벤질보레이트 등을 들 수 있다. 상기 제4급 유기붕소 음이온의 R1, R2, R3, 및 R4에서 R1은 알킬기, R2, R3, 및 R4는 나프틸기인 구조를 갖는 경우가 화합물의 안전성과 광반응성의 균형을 유지하기 때문에 보다 바람직하다.
상기 유기붕소염 화합물의 양이온(Z+)의 구체적인 예로서는 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라-n-부틸암모늄, 테트라옥틸암모늄, N-메틸퀴놀륨, N-에틸퀴놀륨, N-메틸피리디늄, N-에틸피리디늄, 테트라메틸포스포늄, 테트라-n-부틸포스포늄, 트리메틸술포늄, 트리페닐술포늄, 트리메틸술폭소늄, 디페닐요오드늄, 디(4-tert-부틸페닐)요오드늄, 리튬 양이온, 나트륨 양이온, 칼륨양이온 등을 들 수 있다.
상기 광개시제 조합물에 증감제를 혼합하여 사용하면 보다 고감도의 효과를 얻을 수 있어 증감제를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 증감제로는 광개시제에 따라 선정하게 되는데, 상기 광개시제의 일부는 다른 광개시제의 증감제 역할도 병행하기도 한다.　 예로써 이미다졸계 광개시제를 사용하는 경우에는 벤조페논계 또는 티오크산톤계 화합물이 광개시제 및 증감제 역할도 하므로 병행하여 사용하면 좋다.　 상기 유기붕소염 화합물과 병용하여 사용할 수 있는 증감제는 광흡수 및 유기 붕소염 화합물을 분해할 수 있는 역할을 하는 것이라면 어느 것이라도 좋고, 이러한 역할을 하는 화합물로는 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 퀴논계 화합물, 및 양이온성 염료에서 선택하여 사용할 수 있다.　 벤조페논계 화합물과 티오크산톤계 화합물은 상기에서 설명한 화합물 중에서 선택하여 사용하면 되고, 퀴논계 화합물로는 퀸하이드론, 2,5-디클로로-1,4-벤조퀴논, 2,6-디클로로-1,4-벤조퀴논, 페닐-1,4-벤조퀴논, 2-메틸-1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로로-1,4-나프토퀴논, 2-히드록시-1,4-나프토퀴논, 5-히드록시-1,4-나프토퀴논, 2-아미노-3-클로로-1,4-나프토퀴논, 2-클로로-3-모르포리노-1,4-나프토퀴논, 안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 2,3-디메틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논, 2-클로로안트라퀴논, 1,4-디클로로안트라퀴논, 2-(히드록시메틸)안트라퀴논, 9,10-페난트렌퀴논 등을 들 수 있고, 상기 양이온성 염료는 300 nm 내지 근적외선 범위내에서 최대 흡수파장을 갖는 것으로, 일반적으로 yellow, orange, red, green 또는 blue 색을 띠게 되고, 구체적인 예로서는 베이직 옐로우 11 (Basic yellow 11), 아스트라존 오렌지 G (Astrazon orange G), 티오플라빈 T (Thioflavin T), 오라민 O (Auramine O), 인도시아닌 그린 (Indocyanine green), 1,1',3,3,3',3'-헥사메틸인도디카르보시아닌 요오드, IR-786 퍼클로레이트 등을 들 수 있다.
상기 광개시제의 함량은 상기 유기물 100 중량부에 대해서 1 내지 20 중량부가 바람직한데, 광개시제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어지는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 비노광부까지 현상이 안 되는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
상기 가교제 A로는 모노아크릴레이트계 및 다관능 아크릴레이트계가 사용된다.　 모노아크릴레이트로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, n-펜틸 아크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 부톡시에틸 아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 디시클로펜타닐 아크릴레이트, 디시클로펜테닐 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 글리세롤 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소덱실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 1-나프틸 아크릴레이트, 2-나프틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 아미노에틸 아크릴레이트, 또는 상기 모노아 크릴레이트 분자 내의 아크릴레이트를 일부 또는 전부 메타크릴레이트로 바꾼 것 등이 있고, 다관능 아크릴레이트로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올(에톡시레이티드)디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 비스페놀 A (에톡시레이티드)n (n = 2 내지8) 디아크릴레이트, 또는 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트와 같은 디아크릴레이트계; 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판(에톡시레이티드)트리아크릴레이트, 글리세린(프록시레이티드)트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 또는 트리메틸올프로판(프록시레이티드)-3-트리아크릴레이트와 같은 트리아크릴레이트계; 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 테트라메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 또는 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트와 같은 테트라아크릴레이트계; 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트와 같은 펜타아크릴레이트계; 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트와 같은 헥사아크릴레이트계, 또는 상기 다관능 아크릴레이트 분자 내의 아크릴레이트를 일부 또는 전부 메타크릴레이트로 바꾼 것 등이 있고 등이 있으며, 상기 모노 및 다관능 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 바람직하다.
상기 가교제 A의 함량은 유기물 100 중량부에 대해서 15 내지 60 중량부가 바람직한데, 가교제 A의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어지는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 소성시 격벽 형상의 단락이나 탈락 등이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
상기 두 번째 형태의 유기물 조성의 구성 성분인 알칼리 현상액에 가용인 바인더 B의 경우, 산 존재 하에 열처리 과정에서 현상액에 불용인 상태로　변하는 특성 외에, 감광성 페이스트 중의 무기 성분의 분산성을 양호하게 하고, 적절한 점도 및 탄성을 갖도록 하는 역할도 한다.　 이러한 상기 바인더 B의 구체적인 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 히드록시페놀기 (phenolic hydroxyl group)를 갖는 수지, 히드록시스티렌 (hydroxystyrene) 구조를 갖는 수지, 에폭시기 (epoxy group)를 갖는 수지 및 히드록실기 (hydroxyl group)와 카르복실기 (carboxyl group)를 갖는 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 바인더 B 중에서 히드록시페놀기를 갖는 대표적인 수지로는 노볼락 (novolac) 수지를 들 수 있으며, 상기 노볼락 수지는 산 존재 하에서 페놀류와 알데히드류 또는 페놀류와 케톤류와의 축합 반응에 의해 제조된다.　 상기 히드록시스티렌 구조를 갖는 수지는 히드록시스티렌 또는 α-메틸-히드록시스티렌과 아크릴계 모노들과의 공중합 반응에 의해 제조된다.　 상기 아크릴계 모노머들로는 아크릴산 에스테르 (acrylic esters), 메타크릴산 에스테르 (methacrylic esters), 아크릴아미드 (acrylamide), 메타크릴아미드 (methacrylamide), 아크릴로니트릴 (acrylonitrile) 등을 들 수 있다.　 상기 에폭시기를 갖는 수지로는 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀-A형 에폭시 수지, 아크릴 에폭시 수지 등을 들 수 있다.　 상기 히드록실기와 카르복실기를 갖는 수지로는 상기 히드록시페놀기를 갖는 수지 또는 상기 히드록시스티렌 구조를 갖는 수지에 카르복실기가 도입된 형태의 수지이거나, 히드록실기를 갖는 아크릴계 (또는 메타크릴계) 모노머와 카르복실기를 갖는 아크릴계 (또는 메타크릴계) 모노머의 공중합체를 들 수 있다.
상기 바인더 B의 중량 평균 분자량은 500 내지 100,000 g/mol인 것이 바람직하며, 분자량이 500 g/mol 미만인 경우에는 페이스트 제조시 무기물에 대한 분산성이 떨어지고, 100,000 g/mol을 초과하는 경우에는 현상시 현상 속도가 너무 느리거나 현상이 되지 않는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
상기 바인더 B의 함량은 상기 유기물 (바인더, 가교제 및 광산 발생제) 100 중량부에 대해서 50 내지 95 중량부가 바람직하며, 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 페이스트의 코팅성 및 분산성이 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 노광시 가교 반응이 불충분하게 일어나서 원하는 형상의 패턴을 얻을 수 없어서 바람직하지 않다.
상기 광산 발생제는 노광시 조사되는 빛을 받으면 산을 발생시키는 물질로써, 본 발명에서 제안하는 광산 발생제의 예로는, 오늄염 (onium salts) 또는 술포늄염 (sulfonium salts), 유기 할로겐, 나프토퀴논-디아지드-술폰산 및 광반응성 술폰산을 들 수 있다.
상기 오늄염 또는 술포늄염 화합물의 구체적인 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 디페닐요됴염 헥사플루오르포스페이트, 디페닐요도염 헥사플루오르 아르세네이트, 디페닐요도염 헥사플로오르 안티모네이트, 디페닐파라메톡시페닐 트리플레이트, 디페닐파라톨루에닐 트리플레이트, 디페닐파라이소부틸페닐 트리플레이트, 디 페닐파라-t-부틸페닐 트리플레이트, 트리페닐술포늄 헥사플루오르 포스페이트, 트리페닐술포늄 헥사플루오르 아르세네이트, 트리페닐술포늄 헥사플루오르 안티모네이트, 트리페닐술포늄 트리플레이트 및 디부틸나프틸술포늄 트리플레이트 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다.
상기 유기 할로겐 화합물로의 구체적인 예로는, 이에 제한되지 않지만, 트리브로모아세토페논, 페닐트리할로메틸-술폰 화합물, 할로메틸-s-트리아진 화합물 및 할로메틸-옥사디아졸 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다. 상기 나프토퀴논-디아지드-술폰산 화합물로의 구체적인 예로는, 이에 제한되지 않지만, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-술포닐클로라이드 또는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-술포닐클로라이드 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다.
상기 광반응성 술폰산 화합물로의 구체적인 예로는, 이에 제한되지 않지만, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-술포산 에스테르, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-술포산 아미드, β-케토 술폰기를 갖는 화합물, 니트로 벤질알코올의 에스테르 화합물, 아릴술폰산의 에스테르 화합물, 옥심 에스테르 화합물, N-히드록시아미드 에스테르 화합물, N-히드록시이미드 에스테르 화합물, 술폰산 에스테르 화합물 및 벤조인산 에스테르 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다.
상기 광산 발생제 함량은 상기 유기물 100 중량부에 대해서 0.1 내지 5 중량부가 바람직한데, 광개시제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 가교 반응이 불충 분하게 일어나는 문제가 발생하고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 광산 발생제 자체가 조사되는 빛을 흡수하기 때문에 오히려 노광 감도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
상기 광산 발생제는 노광 감도를 향상시키기 위하여 증감제 (sensitizer)와 함께 사용할 수 있다. 상기 증감제의 구체적인 예로는, 이에 제한되지 않지만, 안트라센, 펜안트라센, 1,2-벤조안트라센, 1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔, 1,1,4,4,-테트라페닐-1,3-부타디엔, 2,3,4,5-테트라페닐퓨란, 2,5-디페닐티오펜, 티오크산톤, 2-클로로-티오크산톤, 페노티아진, 1,3-디페닐피라졸린, 벤조페논, 4-히드록시-벤조페논, 플루오르센 및 로다민 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다.　 상기 증감제의 함량은 상기 광산 발생제 100 중량부에 대하여 1 내지 1000 중량부가 바람직하다.　 상기 범위 미만인 경우에는 증감 효과가 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 증감제 자체가 조사되는 빛을 흡수하기 때문에 오히려 노광 감도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
상기 가교제 B로는 멜라민 수지, 요소 수지, 구아나민 수지, 글리콜우릴-포름알데히드 수지, 숙시닐아미드-포름알데히드 수지 및 에틸렌요소-포름알데히드 수지 등이 사용될 수 있으며, 이 중에서 멜라민 수지와 요소 수지가 가교 반응성 및 상용화면에서 보다 바람직하다.　 상기 멜라민 수지 및 요소 수지의 구체적인 예로는 알콕시메틸화 멜라민 수지 및 알콕시메틸화 요소 수지를 들 수 있으며, 이러한 알콕시메틸화 아미노 수지는 멜라민 또는 요소를 포르말린과 반응시켜 얻은 축합물에 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올 등의 저급 알코올류로 에스테르화시켜 제조된다.
상기 가교제 B의 함량은 상기 유기물 100 중량부에 대해서 5 내지 50 중량부가 바람직한데, 가교제 B의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 노광시 가교 반응이 불충분하게 일어나 현상시 패턴이 무너지는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 소성시 페이스트의 분산성 및 인쇄성에 문제가 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제로는 조성물의 보존성을 향상시키는 중합 금지제 및 산화 방지제, 해상도를 향상시키는 자외선 흡광제, 조성물 내의 기포를 줄여 주는 소포제, 분산성을 향상시키는 분산제, 인쇄시 막의 평탄성을 향상시키는 레벨링제, 열 분해 특성을 향상시켜 주는 가소제 및 요변 특성을 부여하는 요변제 등을 예로 들 수 있다.
상기 용제로는, 착색 금속 산화물의 분산성을 떨어뜨리지 않고, 바인더 A, 바인더 B, 광개시제 및 광산 발생제를 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 용제가 너무 빨리 휘발되어 인쇄 상태가 좋지 않게 되므로 바람직하지 않다.　 상기 조건을 충족시킬 수 있는 바람직한 용제로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 에틸 카비톨, 부틸 카비톨, 에틸 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, 텍사놀, 테르핀유, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 디프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 에틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, γ-부티로락톤, 셀로솔브 아세테이트 및 부틸셀로솔브 아세테이트로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다.
상기 용제의 함량은 특별히 한정하지 않으나, 인쇄 또는 코팅에 알맞은 페이스트의 점도가 되도록 사용해야 한다.
본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물은 하기와 같은 방법에 의해서 제조될 수 있다.
먼저 착색 금속 산화물 졸을 제조한다. 착색 금속 산화물 졸은 착색 금속 산화물 전구체를 제조한 다음 유기물에 분산시킴으로써 제조된다. 상기 유기물은 바인더, 가교제 및 광개시제 또는 광산 발생제를 포함하고 있으며, 필요시 첨가제 및/또는 용제가 추가로 포함될 수 있다. 상기 유기물은 사전에 각각의 유기물 성분을 혼합하고 충분히 교반시켜 균일하고 투명한 용액으로 제조된 것이다. 상기 제조된 착색 금속 산화물 졸은 무기물과 혼합하여 페이스트로 제조된다. PLM (planetary mixer) 등을 이용하여 혼합한 다음, 3-롤 밀을 수 회 실시하여 기계적 혼합을 수행한다. 3-롤 밀의 작업이 끝나면 SUS 메쉬 #400으로 필터링한 다음, 진공 펌프를 이용하여 탈포 (degassing)하여 감광성 페이스트 조성물을 제조한다.
본 발명은 다른 구현예에서, 상기 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 제공한다.
본 발명에 따른 PDP 격벽에 있어서, 사용되는 감광성 페이스트 조성물은 격벽이 PDP의 상판 유전체층과 보색 관계가 되도록 하는 착색 금속 산화물을 포함한다. 예컨대, PDP 격벽 제조시 상판 유전체층이 청색으로 착색되어 있다면, 감광성 페이스트 조성물은 격벽이 청색의 보색인 주황색으로 착색되게 하는 착색 금속 산화물을 포함하도록 한다. 이와 같이 본 발명에 따른 격벽 및 상판 유전체층의 색상은 상호 보색 조합을 이루게 되므로, 제조된 PDP에 있어서 외광 반사는 저감하고 콘트라스를 향상될 수 있다.
알칼리 가용성 바인더 A, 광개시제 및 가교제 A를 포함하는 첫 번째 형태의 유기물을 이용하여 감광성 페이스트를 제조한 경우 하기와 같은 공정을 통해 격벽이 제조된다.　 상기 감광성 페이스트 조성물을 스크린 인쇄나 테이블 코터 등을 이용하여 어드레스 전극과 유전체가 형성되어 있는 PDP 하판에 도포하고, 드라이 오븐 (dry oven) 또는 적외선 (IR) 오븐에서 80 내지 120 ℃의 온도로, 5 내지 60 분 동안 건조시켜 용제를 대부분 제거한 다음, 건조막 위에 포토마스크가 장착된 자외선 노광 장치를 이용하여 소정의 광을 조사하여 조사된 부분에 가교 반응이 일어나도록 하고, 현상 공정에서 순수에 희석된 Na2CO3 용액, KOH 용액, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 (TMAH) 용액 또는 모노에탄올아민 용액 등과 같은 적당한 알칼리 현상액으로 30 ℃ 내외의 온도에서 현상하여 미노광된 부위를 제거하여 패턴을 얻고, 다시 전기로 등에서 500 내지 600 ℃로 5 내지 60 분 동안 소성함으로써 잔존하는 유기물 제거 및 저 융점 유리 분말의 소결을 수행함으로써 패턴화된 격벽을 형성할 수 있게 된다.
알칼리 가용성 바인더 B, 광산 발생제 및 가교제 B를 포함하는 두 번째 형태의 유기물을 이용하여 감광성 페이스트 조성물을 제조한 경우, 건조막 위에 포토마 스크가 장착된 자외선 노광 장치를 이용하여 소정의 광을 조사하는 과정까지는 상기 첫 번째 형태의 유기물을 이용한 공정과 동일하다. 다만 조사된 부분에서 가교 반응이 일어나는 대신 먼저 산이 발생하며, 이후 80 내지 150 ℃의 온도로 5 내지 60 분 동안 열처리 과정에서 가교 반응이 일어나게 된다. 이후 현상 및 소성 과정은 상기 첫 번째 형태의 유기물을 이용한 공정 동일하다.
한편 본 발명에 따른 격벽은 위와 같이 감광성 페이스트를 단독으로 이용하여 외광 반사를 최소화하는 단일 층으로 구성된 격벽을 형성할 수도 있고, 상기 감광성 페이스트와 가시광선에 대해 높은 반사율을 갖게 하는 감광성 페이스트를 이용하여 외광 반사를 최소화하는 상부 층과 가시 광선에 대하여 높은 반사율을 갖는 하부 층으로 구성되는 격벽을 형성할 수도 있다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 상기 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
도 1에는 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구체적인 구조가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 전방 패널 (110) 및 후방 패널 (120)을 포함하는 구조로 되어 있다. 상기 전방 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 (미 도시) 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 후방 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), 및 상기 발광 셀 내에 배치된 형광체층 (125)을 구비한다.　 상기 어드레스 전극 (122)들은 PDP의 상하측에 배치된 연결 케이블과 연결된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
착색 금속 산화물 전구체의 제조
제조예 1. Mn-Cr-Ni 산화물 전구체의 제조
온도계 및 교반기가 장착된 반응용기에 에탄올 100 ml와 트리프로필렌 글리콜 (tripropylene glycol) 100 ml를 넣고 교반하면서 28% 암모니아수 10 ml를 서서히 투입하였다. 약 30분간 교반한 다음, 염화망간 (II) 4.5 g, 염화크롬 (III) 2.0 g 및 염화니켈 (II) 3.5 g을 교반 상태에서 차례로 서서히 투입하였다. 이후 상온에서 6시간 동안 교반시켜 가수분해 및 축합반응을 완결한 다음, 에탄올 및 순수를 증발기 (evaporater)에 의해 제거한 후 이온교환수지를 통과시켜 정제시킨 트리프로필렌 글리콜을 분산매로 하는 Mn-Cr-Ni 산화물 전구체를 제조하였다.
제조예 2. Ti-Cr-Sb 산화물 전구체의 제조
온도계 및 교반기가 장착된 반응용기에 에탄올 100 ml와 트리프로필렌 글리콜 100 ml를 넣고 교반하면서 1.0 N 염산 5 ml를 서서히 투입하였다. 약 30분간 교반한 다음, 염화티타늄 (IV) 7 g, 염화크롬 (III) 0.7 g 및 염화안티몬 (V) 2.3 g을 교반 상태에서 차례로 서서히 투입하였다. 이후 상온에서 6시간 동안 교반시켜 가수분해 및 축합반응을 완결한 다음, 에탄올 및 순수를 증발기에 의해 제거한 후 이온교환수지를 통과시켜 정제시킨, 트리프로필렌 글리콜을 분산매로 하는 Ti-Cr-Sb 산화물 전구체를 제조하였다.
티타늄 산화물 전구체의 제조
격벽의 가시광선에 대한 반사율을 높이기 위해 티타늄 산화물 졸을 포함하는 감광성 격벽 페이스트를 제조하였다. 티타늄 산화물 졸은 하기 제조예 3과 같이 제조된 티타늄 산화물 전구체를 유기물에 분산시킴으로써 제조된다.
제조예 3. 티타늄 산화물 전구체의 제조
온도계 및 교반기가 장착된 반응용기에 n-부탄올 100 ml와 트리프로필렌 글리콜 100 ml를 넣고 교반하면서 28% 암모니아수 10 ml를 서서히 투입하였다. 약 30분간 교반한 다음, 염화티타늄 (IV) 10.0 g을 교반 상태에서 서서히 투입하였다. 이후 상온에서 6시간 동안 교반시켜 가수분해 및 축합반응을 완결한 다음, n-부탄올 및 순수를 증발기에 의해 제거한 후 이온교환수지를 통과시켜 정제시킨, 트리프로필렌 글리콜을 분산매로 하는 티타늄 산화물 전구체를 제조하였다.
착색 금속 산화물 및 티타늄 산화물의 물성 측정
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 두 가지 착색 금속 산화물 전구체의 착색 금속 산화물과 및 티타늄 산화물 전구체 중의 금속 산화물에 대한 굴절률, 비중 및 평균 입경에 대한 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 굴절률 및 비중의 측정 값은 20 ℃ 기준이며, 평균 입경은 PCS (Photon Correlation Spectroscopy)를 이용하여 측정하였다.
금속 산화물 굴절률 (@ 20도) 비중 (@ 20도) 평균 입경 (nm)
제조예 1 Mn-Cr-Ni 산화물 2.27 5.62 11.3
제조예 2 Ti-Cr-Sb 산화물 2.34 4.86 12.5
제조예 3 Ti 산화물 2.59 3.98 7.4
유기물의 제조
상기 제조한 착색 금속 산화물 전구체 및 티타늄 산화물 전구체를 유기물에 분산시켜 착색 금속 산화물 졸과 티타늄 산화물 졸을 제조하는데 사용될 유기물을 하기와 같이 제조하였다.
제조예 4. 유기물 1의 제조
바인더 (폴리(스티렌-co-메틸메타크릴산) 공중합체, 무게 평균 분자량 12,000 g/mol, 산가 210 mgKOH/g) 44.1 중량%, 광개시제 (2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논) 5.5 중량%, 가교제 (비스페놀 A 변성 에폭시 디아크릴레이트) 27.0 중량%, 저장안정제 (벤조트리아졸) 4.4 중량%, 용제 (트리프로필렌 글리콜) 19.0 중량%의 조성을 갖는 유기물 1을 제조하였다.
제조예 5. 유기물 2의 제조
바인더 (노볼락 수지 (m-크레졸에 포르말린을 첨가하고 옥살산 촉매 하에 제조), 무게 평균 분자량 18,000 g/mol) 50 중량%, 가교제 (헥사메톡시메틸-멜라민) 12 중량%, 광산 발생제 (트리페닐술포늄 트리플레이트) 1.0 중량%, 용제 (트리프로필렌 글리콜) 37 중량%의 조성을 갖는 유기물 2를 제조하였다.
유기물의 물성 평가
상기 제조예 4와 5에서 제조한 2가지 유기물의 굴절률 및 비중 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
유기물 굴절률 (@ 20도) 비중 (@ 20도)
제조예 4 유기물 1 1.55 1.14
제조예 5 유기물 2 1.57 1.15
착색 금속 산화물 졸 및 티타늄 산화물 졸의 제조
상기 제조예 1 내지 3에서 제조한 착색 금속 산화물 전구체 및 티타늄 산화물 전구체를 상기 제조예 4와 5에서 제조한 유기물에 혼합하여 각각 분산시킴으로써 착색 금속 산화물 졸 및 티타늄 산화물 졸을 제조하였다. 상기 착색 금속 산화물 졸 및 티타늄 산화물 졸의 제조는 교반 용기에 유기물을 먼저 넣고 교반하는 상태에서 계산된 양만큼 착색 금속 산화물 전구체 및 티타늄 산화물 전구체를 각각 서서히 투입한 다음, 수 시간 동안 교반하여 제조하였다. 단, 하기 실시예 6 내지 8에서 부피 비는 용제가 제외된 부피 비를 의미한다.
제조예 6. 착색 금속 산화물 졸 1의 제조
상기 실시예 1에 따른 Mn-Cr-Ni 산화물 전구체와 상기 실시예 4에 따른 유기물 1을 3 : 97의 부피 비로 혼합하였다. 혼합 후 측정된 굴절률은 1.58이었다.
제조예 7. 착색 금속 산화물 졸 2의 제조
상기 실시예 2에 따른 Ti-Cr-Sb 산화물 전구체와 상기 실시예 5에 따른 유기물 2를 5 : 95의 부피 비로 혼합하였다. 혼합 후 측정된 굴절률은 1.60이었다.
제조예 8. 티타늄 산화물 졸의 제조
상기 실시예 3에 따른 티타늄 산화물 전구체와 상기 실시예 4에 따른 유기물 1을 10 : 90의 부피 비로 혼합하였다. 혼합 후 측정된 굴절률은 1.66이었다.
감광성 페이스트 조성물의 제조
상기 제조예 6 내지 제조예 8에서 제조된 착색 금속 산화물 졸 및 티타늄 산화물 졸 각각에, 하기 실시예 1 내지 3과 같이, 저융점 유리 분말 및 고융점 유리 분말을 포함하는 무기물을 혼합함으로써 본 발명에 따른 감광성 페이스트 조성물을 제조하였다. 단, 하기 실시예 1 내지 2에서 착색 금속 산화물 및 티타늄 산화물 졸의 부피%는 모두 용제를 제외한 부피%을 의미한다.
실시예 1. 감광성 페이스트 조성물 1의 제조
상기 제조예 6에 따른 착색 금속 산화물 졸 40 부피%, 저 융점 유리 분말 (ZnO-BaO-B2O3계, 무정형, D50 = 3.2 ㎛, 굴절률 = 1.68, 비중 = 3.86) 55 부피%, 고 융점 유리 분말 (SiO2-B2O3-Al2O3계, 무정형, D50 = 2.5 ㎛, 굴절률 = 1.67, 비중 = 3.67) 5 부피%로 구성된 감광성 페이스트 조성물 1을 상기 페이스트 제조 방법에 의해 제조하였다.
실시예 2. 감광성 페이스트 조성물 2의 제조
상기 실시예 7에 따른 착색 금속 산화물 졸 45 부피%, 저 융점 유리 분말 (ZnO-BaO-B2O3계, 무정형, D50 = 3.2 ㎛, 굴절률 = 1.68, 비중 = 3.86) 50 부피%, 고 융점 유리 분말 (SiO2-B2O3-Al2O3계, 무정형, D50 = 2.5 ㎛, 굴절률 = 1.67, 비중 = 3.67) 5 부피%로 구성된 감광성 페이스트 조성물 2를 상기 페이스트 제조 방법에 의해 제조하였다.
실시예 3. 감광성 페이스트 조성물 3의 제조
상기 실시예 8에 따른 티타늄 산화물 졸 50 부피%, 저 융점 유리 분말 (ZnO-BaO-B2O3계, 무정형, D50 = 3.2 ㎛, 굴절률 = 1.68, 비중 = 3.86) 45 부피%, 고 융점 유리 분말 (SiO2-B2O3-Al2O3계, 무정형, D50 = 2.5 ㎛, 굴절률 = 1.67, 비중 = 3.67) 5 부피%로 구성된 감광성 페이스트 조성물 3을 상기 페이스트 제조 방법에 의해 제조하였다.
격벽의 제조 및 평가
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 하기 실시예 4내지 6의 방법에 따라 같이 격벽을 형성하였다.
실시예 4. 격벽 1의 제조
상기 실시예 1에서 제조한 감광성 페이스트 조성물을 6" 유리 기판 위에 코터를 이용하여 도포한 다음, 드라이 오븐에 넣어 100℃에서 30 분간 건조하여 두께 180 ㎛의 건조막을 형성하였다. 이후 격자 패턴 (가로 : 선폭 = 40 ㎛ (피치 = 160 ㎛), 세로 : 선폭 = 40 ㎛ (피치 = 560 ㎛))을 갖는 포토마스크가 장착된 고압 수은 램프 자외선 노광 장치를 이용하여 800 mJ/cm2로 조사하였다. 조사된 유리 기판은 35℃의 0.8 중량% 탄산나트륨 수용액을 노즐압력 1.5 kgf/cm2로 200초 동안 분사하여 현상한 다음, 상온의 순수를 노즐압력 1.2 kgf/cm2로 30초 동안 분사하여 세정하였다. 이후 에어나이프 (air knife)를 이용하여 건조시킨 다음 전기 소성로에 넣어 560℃에서 20분간 소성하여 격벽을 형성하였다. 이후 광학현미경 및 SEM을 이용하여 형성된 격벽을 평가하였다.
실시예 5. 격벽 2의 제조
상기 실시예 2에서 제조한 감광성 페이스트 조성물을 6" 유리 기판 위에 코터를 이용하여 도포한 다음, 드라이 오븐에 넣어 100℃에서 30 분간 건조하여 두께 180 ㎛의 건조막을 형성하였다. 이후 격자 패턴 (가로 : 선폭 = 40 ㎛ (피치 = 160 ㎛), 세로 : 선폭 = 40 ㎛ (피치 = 560 ㎛))을 갖는 포토마스크가 장착된 고압 수은 램프 자외선 노광 장치를 이용하여 700 mJ/cm2로 조사하였다. 조사된 유리 기판은 120℃ 드라이 오븐에 넣어 10 분간 열처리한 후, 35℃의 0.8 중량% 탄산나트륨 수용액을 노즐압력 1.5 kgf/cm2로 200초 동안 분사하여 현상한 다음, 상온의 순수를 노즐압력 1.2 kgf/cm2로 30초 동안 분사하여 세정하였다. 이후 에어나이프 (air knife)를 이용하여 건조시킨 다음 전기 소성로에 넣어 560℃에서 20분간 소성하여 격벽을 형성하였다. 이후 광학현미경 및 SEM을 이용하여 형성된 격벽을 평가하였다.
실시예 6. 격벽 3의 제조
상기 실시예 3에서 제조한 감광성 페이스트 조성물을 6" 유리 기판 위에 코터를 이용하여 도포한 다음, 드라이 오븐에 넣어 100℃에서 30 분간 건조하여 두께 160 ㎛의 건조막을 형성하고 나서, 상기 실시예 1에서 제조한 감광성 페이스트 조성물을 건조막 위에 코터를 이용하여 도포한 다음, 드라이 오븐에 넣어 100℃에서 10 분간 건조하여 두께 20 ㎛의 건조막 (전체 두께는 180 ㎛)을 형성하였다. 이후 격자 패턴 (가로 : 선폭 = 40 ㎛ (피치 = 160 ㎛), 세로 : 선폭 = 40 ㎛ (피치 = 560 ㎛))을 갖는 포토마스크가 장착된 고압 수은 램프 자외선 노광 장치를 이용하여 600 mJ/cm2로 조사하였다. 조사된 유리 기판은 35℃의 0.8 중량% 탄산나트륨 수용액을 노즐압력 1.5 kgf/cm2로 200초 동안 분사하여 두 개 층을 동시에 현상한 다음, 상온의 순수를 노즐압력 1.2 kgf/cm2로 30초 동안 분사하여 세정하였다. 이후 에어나이프 (air knife)를 이용하여 건조시킨 다음 전기 소성로에 넣어 560℃에서 20분간 소성하여 격벽을 형성하였다. 이후 광학현미경 및 SEM을 이용하여 형성된 격벽을 평가하였다.
상기 실시예 4 내지 6에 의해 형성된 격벽에 대한 평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
격벽 색 소성 막 두께 상부 폭 하부 폭
실시예 4 주황색 112 ㎛ 43 ㎛ 56 ㎛
실시예 5 갈색 113 ㎛ 42 ㎛ 58 ㎛
실시예 6 상부: 갈색 하부: 백색 상부: 14 ㎛ 하부: 98 ㎛ 43 ㎛ 64 ㎛
상기 표 4에서 격벽 1과 2의 경우 단일 층으로 형성된 반면 격벽 3은 이중층으로 형성되어 있다. 격벽 1과 2의 경우 격벽 3에 비해 공정이 더욱 단순화된다.
도 1은 본 발명에 따른 PDP에 대한 구조를 도시한 부분 절개 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 전방 패널 111: 전면 기판
112: Y 전극 113: X 전극
114: 유지 전극쌍 115: 전방 유전체층
116: 보호막 120: 후방 패널
121: 배면기판 122: 어드레스 전극
123: 후방 유전체층 124: 격벽
125: 형광체층 126: 발광 셀
230: 흑색층

Claims (25)

  1. 착색 금속 산화물이 유기물에 분산되어 있는 착색 금속 산화물 졸 및 무기물을 포함하는 감광성 페이스트 조성물에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률 (N1) 및 상기 무기물의 평균 굴절률 (N2)이 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물:
    <수학식 1>
    - 0.2 ≤ N1 - N2 ≤ 0.2
  2. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물의 착색 금속 성분은 니켈 (Ni), 망간 (Mn), 코발트 (Co), 크롬 (Cr), 철 (Fe), 티타늄 (Ti), 구리 (Cu), 안티몬 (Sb), 주석 (Sn), 알루미늄 (Al), 실리콘 (Si), 마그네슘 (Mg), 아연 (Zn), 바나듐 (V), 텅스텐 (W), 인 (P), 보론 (B) 및 니오브 (Nb)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물은 Ti-Ni-Sb 산화물계, Ti-Ni-Nb 산화물계, Ti-Cr-Sb 산화물계, Ti-Cr-Nb 산화물계, Ti-Ni-W 산화물계, Ti-Co-Sb 산화물계, Ti-Co-Nb 산화물계 및 Ti-Co-W 산화물계 같은 황색계 금속 산화물; Ti-Mn-Sb 산화물계, Zn-Fe 산화물계, Zn-Fe-Cr 산화물계, Mn-Cr-Ni 산화물계, Zn-Al-Cr-Fe 산화물계 같은 갈색계 금속 산화물; Co-Ti 산화물계, Co-Cr 산화물계, Ti-Co-Ni-Zn 산화물계 같은 녹색계 금속 산화물; Co-Al 산화물계, Co-Al-Cr 산화물계, Co-Al-Si 산화물계, Co-Si-Zn 산화물계, Mg-Sn 산화물계 및 Zn-Si-V 산화물계 같은 청색계 금속 산화물; Co-P 산화물계 및 Co-Mg-B 산화물계 같은 자주색계 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸은 상기 착색 금속 성분의 알콕사이드 (alkoxide) 또는 할라이드 (halide) 형태의 화합물을 가수분해 (hydroylsis) 및 축합 (condensation) 반응시킴으로써 제조된 착색 금속 산화물 전구체를 유기물에 분산시킨 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 성분은 1 내지 60 nm의 평균 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률은 1.4 내지 2.0인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물의 평균 굴절률은 1.3 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 평균 굴절률 (N1) 및 상기 무기물의 평균 굴절률 (N2)이 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물:
    <수학식 2>
    - 0.1 ≤ N1 - N2 ≤ 0.1
  9. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 착색 금속 산화물의 함량은 상기 유기물 100 부피부 대비 0.2 내지 20 부피부인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 졸의 착색 금속 산화물의 함량은 상기 무기물 100 부피부 대비 0.1 내지 10 부피부인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 착색 금속 산화물 및 무기물의 평균 열팽창 계수 (CTE, α)는 하기 수학식 4를 만족시키는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물:
    <수학식 4>
    기판의 열 팽창 계수 x 0.9 ≤ α ≤ 기판의 열 팽창 계수.
  12. 제1항에 있어서, 상기 무기물은 평균 굴절률 (N2)이 1.5 내지 1.8인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 무기물은 하기 수학식 5를 만족하는 저융점 유리 분말 (glass frit) 및 하기 수학식 6을 만족하는 고융점 유리 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물:
    <수학식 5>
    소성 온도 - 80 ℃ < Ts < 소성 온도,
    <수학식 6>
    Ts > 소성 온도 + 20 ℃.
  14. 제13항에 있어서, 상기 저융점 유리 분말의 평균 입경은 중간값 (D50)이 2 내지 5 ㎛, 최소값 (Dmin)은 0.1 ㎛, 최대값 (Dmax)은 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  15. 제13항에 있어서, 상기 저융점 유리 분말의 함량은 상기 무기물 100 부피부에 대해서 70 내지 100 부피부인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  16. 제13항에 있어서, 상기 저융점 유리 분말은 PbO-B2O3계, PbO-SiO2-B2O3계, Bi2O3-B2O3계, Bi2O3-SiO2-B2O3계, SiO2-B2O3-Al2O3계, SiO2-B2O3-BaO계, SiO2-B2O3-CaO계, ZnO-B2O3-Al2O3계, ZnO-SiO2-B2O3계, P2O5계, SnO-P2O5계, V2O5-P2O5계, V2O5-Mo2O3계 및 V2O5-P2O5-TeO2계로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  17. 제13항에 있어서, 상기 고융점 유리 분말의 평균 입경은 중간값이 1 내지 4 ㎛, 최소값은 0.1 ㎛, 최대값은 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  18. 제13항에 있어서, 상기 고융점 유리 분말의 함량은 상기 무기물 100 부피부 대비 0 초과 30 부피부인 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  19. 제13항에 있어서, 상기 고융점 유리 분말은 SiO2-B2O3-BaO계, SiO2-B2O3-CaO계, SiO2-B2O3-MgO계, SiO2-B2O3-CaO-BaO계, SiO2-B2O3-CaO-MgO계, SiO2-Al2O3-BaO계, SiO2-Al2O3-CaO계, SiO2-Al2O3-MgO계, SiO2-Al2O3-BaO-CaO계 및 SiO2-Al2O3-CaO-MgO계로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  20. 제13항에 있어서, 상기 저융점 유리 분말의 굴절률 (N3)과 상기 고융점 유리 분말의 굴절률 (N4)의 차이가 하기 수학식 7을 만족시키는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물:
    <수학식 7>
    - 0.2 ≤ N3 - N4 ≤ 0.2.
  21. 제13항에 있어서, 상기 저융점 유리 분말의 굴절률 (N3)과 상기 고융점 유리 분말의 굴절률 (N4)의 차이가 하기 수학식 8을 만족시키는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물:
    <수학식 8>
    - 0.1 ≤ N3 - N4 ≤ 0.1.
  22. 제1항에 있어서, 상기 유기물은 알칼리 가용성 바인더; 광개시제 또는 광산 발생제; 및 가교제를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  23. 제22항에 있어서, 상기 유기물들은 첨가제 및 용제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 페이스트 조성물.
  24. 제1항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 의한 감광성 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽.
  25. 제24항에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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