KR20100069408A - 도전성 전극 페이스트 - Google Patents

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KR20100069408A
KR20100069408A KR1020080128079A KR20080128079A KR20100069408A KR 20100069408 A KR20100069408 A KR 20100069408A KR 1020080128079 A KR1020080128079 A KR 1020080128079A KR 20080128079 A KR20080128079 A KR 20080128079A KR 20100069408 A KR20100069408 A KR 20100069408A
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conductive electrode
electrode paste
silver
electrode
nickel powder
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KR1020080128079A
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나형민
강정호
이근수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 도전성 전극 페이스트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트는, 유기 바인더 5 내지 30 wt%, 광 중합성 모노머 3 내지 20 wt%, 유리 프릿 2 내지 10 wt%, 용매 5 내지 30 wt%, 구형 은 분말 40 내지 80 wt% 및 은(Ag)이 코팅된 판상형 니켈(Ni) 분말 1 내지 20 wt%을 포함할 수 있다. 이에 의해 전극의 전기 전도성이 향상됨과 동시에 패널의 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 전극의 소성시 발생하는 에지컬의 문제를 감소시킬 수 있다.
판상형, 에지컬, 전극 페이스트

Description

도전성 전극 페이스트{Conductive electrode paste}
본 발명은 도전성 전극 페이스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 구형의 은 분말과 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 혼합 사용하는 도전성 전극 페이스트에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panal, PDP)은 격벽으로 분리된 방전셀에 방전가스를 주입하고, 플라즈마 발광시에 발생하는 자외선이 형광체를 여기시켜 바닥상태로 돌아갈 때의 에너지 차에 의해 발생하는 가시광선의 발광현상을 이용한 표시소자이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 화상이 디스플레이 되는 표시면인 상부 패널과 그와 평행하게 결합된 하부 패널로 구성되며, 상부패널은 상부 기판 상에 스캔 전극 및 서스테인 전극이 쌍을 이뤄 형성된 복수의 유지 전극 쌍을 포함하고, 하부 패널에는 하부 기판 상에 상부 패널에 형성된 복수의 유지 전극 쌍과 교차되도록 복수의 어드레스 전극이 배열된다.
일반적으로 상부 패널 및 하부 패널에 형성되는 복수의 전극은 포토리소그래피 기술을 이용한 도전체 패턴의 형성 방법에 의해 형성된다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널의 전극은 미세형상 형성이 가능해야 고화질 플라즈마 디스플레이 패널 구현이 가능하고, 무엇보다 낮은 구동 전압을 얻을 수 있도록 전기 선저항이 낮아야 한다.
한편, 포토리소그래피 방법에 의해 형성되는 전극은 소성단계에서 수축에 의한 에지컬이 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 전극의 선저항을 감소시키고 전극의 소성단계에서 발생하는 에지컬의 문제를 감소시킬 수 있으며, 패널의 제조비용을 감소시킬 수 있는 도전성 전극 페이스트의 제공에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트는, 유기 바인더 5 내지 30 wt%, 광 중합성 모노머 3 내지 20 wt%, 유리 프릿 2 내지 10 wt%, 용매 5 내지 30 wt%, 구형 은 분말 40 내지 80 wt% 및 은이 코팅된 판상형 니켈 분말 1 내지 20 wt%을 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트는, 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 평균 크기는 0.1 내지 2㎛ 이며, 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 평균 두께는 0.05 내지 1㎛ 이다.
본 발명에 따르면, 도전성 전극 페이스트가 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 더 포함함으로써, 전극의 전기 전도성이 향상됨과 동시에 패널의 제조 비용이 감소하며, 전극의 소성시 발생하는 에지컬의 문제를 감소시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 전극 페이스트는 유기 바인더 5 내지 30 wt%, 광 중합성 모노머 3 내지 20 wt%, 유리 프릿 2 내지 10 wt%, 용매 5 내지 30 wt%, 구형 은 분말 40 내지 80 wt% 및 은이 코팅된 판상형 니켈 분말 1 내지 20 wt%을 포함할 수 있다.
먼저 유기 바인더는 소성 전에서의 각 성분의 결합재로서 기능하는 것으로, 균일성을 위해 현탁중합에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 이 유기 바인더로는, 카르복실기를 포함하는 수지, 구체적으로는 그 자체가 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 카르복실기 함유 감광성 수지 및 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖지 않는 카르복실기 함유 수지를 포함할 수 있다.
예를 들어, i) 불포화 카르복실산과 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 공중합시킴으로써 얻어지는 카르복실기 함유 수지, ii) 불포화 카르복실산과 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체에 에틸렌성 불포화기를 팬던트로서 부가시킴으로써 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지, iii)불포화 이중 결합을 갖는 산 무수물과 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 공중합체에, 수산기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 카르복실기 함유 감광성 수지를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 바인더는 상술한 다양한 카르복실기 함유 수지 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 5 내지 30 wt% 포함될 수 있다.
유기 바인더가 5 wt% 미만으로 포함된 경우는 형성되는 도막 중의 유기 바인더의 분포가 불균일해질 수 있어, 선택적 노광, 현상에 의한 패터닝이 곤란해질 수 있다.
반면에, 30 wt% 를 초과하는 경우는 전극의 소성시 패턴 붕괴나 선폭 수축을 일으키기 쉬워 바람직하지 않다.
광 중합성 모노머는 도전성 전극 페이스트의 광경화성을 촉진시키고 현상성을 향상시키기 위해 사용한다.
광 중합성 모노머로서는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리우레탄디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리틀트리아크릴레이트, 펜타에리스리틀테트라아크릴레이트, 트리메틸올프로판에틸렌옥사이드 변성 트리아크릴레이트, 트리 메틸올프로판프로필렌옥사이드 변성 트리아크릴레이트, 디펜타에리스리틀펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리틀헥사아크릴레이트 및 상기 아크릴레이트에 대응하는 각 메타크릴레이트류; 프탈산, 아디프산, 말레산, 아타콘산, 숙신산, 트리멜리트산, 테레프탈산 등의 다염기산과 히드록시알킬(메타)아크릴레이트와의 모노-, 디-, 트리- 또는 그 이상의 폴리에스테르 등을 들 수 있지만, 특정한 것으로 한정되지 않고, 이들을 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
광 중합성 모노머가 3 wt% 미만으로 포함된 경우는 충분한 광 경화성을 얻기 어려워질 수 있으며, 20 wt% 를 초과하는 경우는 광 경화가 너무 빨라지기 때문에 경화불균일이 발생할 수 있다. 따라서, 광 중합성 모노머는 3 내지 20 wt% 포함될 수 되는 것이 바람직하다.
또한, 유리 프릿은 2 내지 10 wt%로 포함될 수 있다. 유리 프릿이 2 wt% 미 만으로 포함된 경우는 기판에 대한 도전막의 접착 강도가 충분하지 않을 수 있으며, 반면에 10 wt%를 초과하여 첨가되는 경우는 도전막의 소결성이 저하되고, 생성된 전극의 저항이 증가할 수 있다.
유리 프릿의 조성으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 유리 프릿의 유리 전이온도(Tg)는 350 내지 550℃ 인 것이 바람직하다. 유리 프릿의 유리 전이점(Tg)이 350℃ 이상인 경우는 기포, 팽창 등의 발생이 억제되며, 550℃ 기판과의 밀착성이 우수하고, 핀 홀의 발생이나 에지컬 등의 형상 불량이 효과적으로 억제될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 유리 프릿은 핀 홀이 없는 소성 패턴으로 효과적으로 만들기 위해 평균 입경(D50) 0.5 내지 2 ㎛의 범위에 있는 미세 분말이 바람직하다.
용매는 유기 바인더를 용해시킬 수 있고, 기타 첨가제와 잘 혼합되면서 비등점이 150도 이상인 것을 사용할 수 있다. 이에는 a-터피놀(a-Terpinol), 부틸 카비톨 아세테이트(buty cabitol acetate), 텍사놀(Texonol), 부틸 카비톨(butly cabitol), 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Di-propylene glycol) monomethyl ether)등 알데히드기를 포함하는 것 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
이러한 용매는 5 내지 30 wt%로 포함되는 것이 바람직하다. 용매의 포함량이 5 wt% 미만인 경우는, 기재상에 페이스트가 균일하게 도포되기 어려울 수 있으며, 반면에 30 wt% 보다 많이 포함되는 경우는, 도전체 패턴의 충분한 도전성이 얻어지지 않고, 기재와의 밀착성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 은(Ag) 분말은 페이스트에 도전성을 부여하며, 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트는 구형의 은 분말 40 내지 80 wt% 와 은이 코팅된 판상형 니켈 분말 1 내지 20 wt%를 혼합하여 포함할 수 있다.
우선 구형 은 분말이 40wt% 보다 적은 경우는, 페이스트로부터 얻어지는 도전체 패턴의 충분한 도전성이 얻어지지 않고, 한편, 80 wt%를 초과하여 포함되면, 전극의 점도가 너무 높아서 인쇄가 어려워질 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트는 구형의 은 분말 외에 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 더 포함할 수 있다.
은이 코팅된 판상형 니켈 분말은 1 내지 20 wt%의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 은이 코팅된 판상형 니켈 분말이 1 wt% 이상 첨가된 경우는 전극 소성시 치밀도가 향상되며 이에 따라 전극의 저항을 줄이고 동시에 에지컬을 감소시킬 수 있게 된다.
반면에 판상형은 비표면적이 크기 때문에 은이 코팅된 판상형 니켈 분말이 20 wt% 를 초과하여 포함된 경우는, 전극의 노광시 빛을 차단할 수 있으므로 충분한 노광이 이루어지지 않을 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트에 포함되는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 도시한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 A-A'단면을 도시한 단면도이다.
도 1a에서 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)은 오각형의 형상을 가지는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 아니하며, 원형, 삼각형 또는 다각형일 수 있다.
한편, 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)의 평균 크기가 0.1㎛보다 작은 경우는 페이스트화가 어려우며, 2㎛ 보다 크면 소성시 충분히 치밀화되기 어렵고, 기공이 생기기 쉽기에 전기 비저항이 높아질 수 있어서, 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)의 평균 크기는 0.1㎛ 내지 2㎛ 가 바람직하다.
여기서 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)의 평균 크기는 도 1에 도시된 바와 같이 은이 코팅된 각 판상형 니켈 분말(10)의 크기를 나타내는 값(S1,S2)중 최대 크기의 평균 값이다.
또한, 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)의 두께(T)는 0.05 내지 1㎛ 인 것이 바람직하다. 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)의 두께(T)가 0.05㎛ 보다 작은 경우는 페이스트화가 어려우며, 1㎛ 보다 두꺼우면 노광시 빛을 차단할 수 있을 뿐 아니라, 소성시 충분히 치밀화되기 어렵기 때문이다.
도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트에 포함되는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)은 판상형 니켈(11)의 표면이 은(12)으로 코팅이 될 수 있다. 니켈(11)은 은(12)보다 가격이 낮으므로, 이와 같은 구조를 가지는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)를 포함하여 도전성 전극 페이스트를 생성하는 경우 전극 형성 비용이 감소할 수 있다. 또한 니켈(11)은 내부식성을 가지므로 니켈(11)을 코팅한 은(12)의 일부가 벗겨진 경우라도 도전성 전극 페이스트의 수분 성질에 의해 부식이나 산화가되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전기 전도성 입자의 경우 전류는 입자의 표면을 따라 흐르므로, 판상 형 분말 전체를 은으로 구성하는 경우에 비해, 판상형 분말 표면만을 은으로 구성하여도 입자의 전기 전도성이 크게 떨어지지 않는다.
니켈(11)에 은(12)을 코팅하는 방법으로는 CVD(Chamical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 등의 여러 박막 기술을 이용될 수 있다.
CVD는 화학기상증착 방법으로 증착될 물질의 원자를 포함하고 있는 기체 상태의 화합물을 상기 기체가 반응을 일으킬 수 있는 환경을 가지는 반응실로 유입하여, 화학적 반응에 의해 기판의 표면 위에서 박막을 형성하는 것이며, PVD는 화합물들을 소결하거나 녹여서 고체 상태의 타겟(target)으로 제조한 후, 열이나 전자빔으로 휘발시켜서 기판에 증착시키는 것이다.
한편, 은이 코팅된 판상형 니켈 분말(10)의 전기 전도성이 떨어지는 것을 방지함과 동시에 페이스트의 제조 비용을 고려하면, 코팅층인 은(12)의 두께(T2)는 10 내지 300㎚인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 도전성 전극 페이스트는 광 중합 개시제로서, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 등의 벤조인과 벤조인알킬에테르류; 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논 등의 아세토페논류; 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1,2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논 등의 아미노아세토페논류; 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴 논, 1-클로로안트라퀴논 등의 안트라퀴논류; 2,4-디메틸티오크산톤,2,4-디에틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤류; 아세토페논디메틸케탈, 벤질디메틸케탈 등의 케탈류; 벤조페논 등의 벤조페논류; 또는 크산톤류; (2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-펜틸포스핀옥시드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥시드, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 에틸-2,4,6-트리메틸벤조일페닐포스피네이트 등의 포스핀옥시드류; 각종 퍼옥시드류 등을 들 수 있고, 이들 공지 관용의 광 중합 개시제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트는 필요에 따라서 실리콘계, 아크릴계 등의 소포ㆍ레벨링제, 피막의 밀착성 향상을 위한 실란 커플링제 등의 다른 첨가제를 배합할 수도 있다.
그 외에 필요에 따라서 도전성 금속 분말의 산화를 방지하기 위한 공지 관용의 산화 방지제나, 보존시의 열적 안정성을 향상시키기 위한 열 중합 금지제, 소성시에 있어서의 기판과의 결합 성분으로서의 금속 산화물, 규소 산화물, 붕소 산화물, 저융점 유리 등의 미립자를 더 첨가할 수도 있으며, 소성 수축을 조정할 목적으로 실리카, 산화비스무스, 산화알루미늄, 산화티탄 등의 무기 분말, 유기 금속 화합물, 금속 유기산염, 금속 알콕시드 등을 첨가할 수도 있다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 제조공정을 도시한 단면도이며, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 에지컬을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 우선 도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 기 판(110)에 상술한 조성을 가지는 도전성 전극 페이스트(120)를 스크린 인쇄법, 바 코터, 블레이드 코터 등 적절한 방법으로 도포한다. 이어서 열풍 순환식 건조로나 원적외선 건조로에서 건조시켜 유기 용매를 증발시킨다.
다음에, (b)와 같이 페이스트(120)가 도포된 기판(110)에 일정한 패턴이 형성된 네가티브 마스크(130)를 위치시킨다. 이때, 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. 노광량으로서는 50 내지 1000 mJ/cm2 정도가 바람직하다. 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 있으나, 이에 한정되지 않는다.
노광 공정 단계에서 UV 램프를 조사하는 경우, 페이스트(120)는 상기 UV 램프에 감응하여 경화된다. 이때, 개구들(132)의 하부에 위치한 페이스트(120)는 상기 UV 램프가 조사되어 경화되고, 개구들(132)이 형성되지 않은 부분의 하부에 위치한 페이스트(120)는 상기 UV 램프가 투과하지 못하여 경화되지 않는다.
이어서, 마스크(132)를 제거한 후, 상부기판(110)을 현상액으로 현상한다. 현상 공정으로서는 분무법, 침지법 등이 이용된다. 현상액으로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 규산나트륨 등의 금속 알칼리 수용액이나, 모 노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 아민수용액 등이 이용되지만, 조성물 중의 카르복실기함유 수지의 카르복실기가 비누화되며 미노광부가 제거될 수 있으면 되고 상술한 것과 같은 현상액으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 현상 후에 불필요한 현상액의 제거를 위해서, 수세나 산 중화를 행하는 것이 바람직하다.
그 결과, (c)에 도시된 바와 같이, 상기 UV 램프에 감응하여 경화된 부분만 남고, 나머지 부분의 페이스트(120)는 제거된다. 이어서, 소성공정을 수행하여 전극(124)의 형성을 완료한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 소성공정시에는 전극(124)의 양 끝단(140)이 말려 올라가는 현상인 에지컬이 일반적으로 나타난다.
한편, 전극(124)을 형성한 후, 전극(124) 상에 유전체를 형성한다. 이 경우, 전극(124)에 에지컬 현상이 심한 경우는 유전체가 전극(124) 끝단(140)의 말림 부분 하부에는 침투하지 못하게 되며, 이 부분에 기포가 발생할 가능성이 있다. 유전체 내부에 생긴 기포는 유전체층의 소결시 팽창하여 유전체층에 균열이 생기게 하는 등 PDP의 불량을 초래하게 된다.
이하에는 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 한정되지 않는다.
본 발명의 도전성 전극 페이스트는 상술한 바와 같은 필수 성분과 임의 성분을 소정의 비율로 배합하고, 3개 롤이나 블렌더 등의 혼련기에서 균일하게 분산시켜 얻어진다. 이렇게 하여 얻어진 도전성 전극 페이스트는, 도 2에서 상술한 바와 같은 공정에 의해 전극의 패턴으로서 형성된다.
하기의 표 1은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 나타낸다. 여기서 특별히 언급이 없는 한 단위는 전부 wt% 기준이다.
하기의 표 1에서 도전성 전극 페이스트는 유기 Binder는 MMA와 MAA를 현탁중합하여 제조하였으며, 용매는 Butyl Carbitol Acetate와 Di-propylene glycol monomethyl ether를 혼합사용하였다. 또한, 광 중합성 모노머는 Trimethylopropane Triacrylate를 사용하였으며, 그 외 광개시제로 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 레벨링제로 BYK-352를 포함한다.
또한, 평균 크기가 0.3㎛인 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 구형 은 분말과 혼합 사용하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
유기Binder 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0
Butyl Carbitol Acetate 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
Di-propylene glycol monomethyl ether 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
Trimethylolpropane Triacrylate 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
광개시제 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
구형 Ag Powder 52.0 46.0 41.0 58.0 30.0
은이 코팅된 판상형 Ni Powder
(D50 0.3㎛)		 6.0 12.0 17.0 28.0
유리 프릿 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
BYK-352 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Total 100 100 100 100 100
상기 표 1의 실시예 1 내지 실시예 3는 구형 은 분말의 첨가량을 차츰 줄이는 반면 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 첨가량은 점차 증가시켜서 실험을 한 것이다. 비교예 1은 구형의 은 분말만을 포함하는 도전성 전극 페이스트를 나타낸다. 또한, 비교예 2는 판상형의 은 분말을 혼합 사용하였으나 바람직한 첨가범위를 초과하여 첨가한 것을 나타낸다.
하기 표 2는 상기 표 1에 의해 제조된 도전성 전극 페이스트를 이용하여 도 1에서 상술한 방법에 의해 전극의 패턴을 형성하고 물성을 평가한 결과이다. 여기서 기재는 PD200 유리를 사용하였고, 노광 mask 폭 라인은 90㎛를 사용하였다.
건조조건은 120℃ 에서 20분간 건조하였으며, 현상은 30℃/0.2MPa, 50초 현상, 소성은 Box로 600℃에서 1시간(승온 30℃/분) 소성하였다.
한편, 감도(단)은 1 에서 명암 14 단계를 설정하고 단계가 높을 수록 노광량이 많게 하는 그라데이션 마스크를 사용하여 노광하고 에칭했을 때 몇 단계까지 현상이 되는지를 측정한 것이다.
특성 평가 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
노광량 mJ/20.0mW 150 150 150 150 150
감도(단) 8.8 8.4 8.0 9.0 5.2
해상성(㎛) 30 30 30 30 80
현상 후 막두께(㎛) 10.4 10.2 9.8 10.5 9.21
형상 후 선폭(㎛) 107.5 107.1 106.4 108.9 측정불가
소성 후 패턴 선폭 88.4 87.5 87.1 89.2 측정불가
소성 후 패턴 두께 3.7 3.4 3.4 3.8 2.6
XY 수축률(%) -17.8 -18.3 -18.1 -18.1 측정불가
Z 수축률(%) -64.4 -66.7 -65.3 -63.8 -71.7
소성 후 상태 ○ ○ ○ ○ ×
라인 저항(Ω/10㎝) 9.9 9.4 9.5 10.8 측정불가
비저항 4.05E-6 3.50E-6 3.52E-6 4.58E-6 측정불가
E/Nirl 1.15 1.02 1.09 2.34 2.45
실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2는 동일한 노광량으로 노광하고, 산수 용액에 15분씩 동일하게 에칭을 하였다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1에서 전극의 저항은 10.8Ω/10㎝ 임에 비해, 실시예 1 내지 3은 9.4 내지 9.9Ω/10㎝로 최대 13% 이상 줄어드는 것을 알 수 있다. 이는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 첨가한 경우가 그렇지 않은 경우보다 생성된 전극의 치밀도가 향상되어 저항이 감소한 것이다.
뿐만 아니라, 비교예 1은 에지컬이 2.34㎛ 임에 비해 실시예 1 내지 3은 1.02 내지 1.15㎛로 그 값이 약 51 내지 56.4% 줄어든 것을 알 수 있다.
따라서, 에지컬의 현상이 감소되어 글래스 기판 전극과 유전체막이 만나는 곳에서의 기포 발생을 방지하고 최종 패널이 완성된 후 인가되는 전압에 의해 절연 파괴가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 이러한 은이 코팅된 판상형 니켈 분말은 상술한 바와 같이 1 내지 20 wt%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 표 2에서 비교예 2는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 상술한 바람직한 범위를 초과한 약 28wt% 포함한 결과로 전극의 소성 후 비틀림이나 결실이 발생한 경우이다.
이는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말이 과도하게 포함되어 도전성 전극 페이스트 내에서 분산성이 떨어져 결과적으로 도전성 전극 페이스트 균일성이 저해된 경우이다. 그 결과 소성 시 전극의 부분에 따라 수축률이 달라지며 따라서 에지컬이 커져, 전극의 탈락이 발생한 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트로 형성된 전극을 포함하는 PDP의 구조를 도시한 도이다.
도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널(300)은 상부기판(310) 상에 형성되는 유지 전극 쌍인 스캔 전극(311) 및 서스테인 전극(312), 하부기판(320) 상에 형성되는 어드레스 전극(322)을 포함한다.
상기 유지 전극 쌍(311, 312)은 통상 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide;ITO)로 형성된 투명전극(311a, 312a)과 버스 전극(311b, 312b)을 포함하며, 상기 버스 전극(311b, 312b)은 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 금속 또는 크롬/니켈/크롬(Cr/Ni/Cr)의 적층형이나 크롬/알루미늄/크롬(Cr/Al/Cr)의 적층형으로 형성될 수 있다.
버스 전극(311b, 312b)은 투명전극(311a, 312a) 상에 형성되어, 저항이 높은 투명전극(311a, 312a)에 의한 전압 강하를 줄이는 역할을 한다.
한편, 스캔 전극(311) 및 서스테인 전극(312)의 투명전극(311a, 312a)과 버스전극(311b, 311c)의 사이에는 상부 기판(310)의 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광차단의 기능과 상부 기판(310)의 퓨리티(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 기능을 하는 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM, 315)가 배열된다.
블랙 매트릭스(315)는 상부 기판(310)에 형성되는데, 격벽(321)과 중첩되는 위치에 형성되는 제1 블랙 매트릭스(315)와, 투명전극(311a, 312a)과 버스전극(311b, 312b)사이에 형성되는 제2 블랙 매트릭스(311c, 312c)로 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 블랙 매트릭스(315)와 블랙층 또는 블랙 전극층이라고도 하는 제 2 블랙 매트릭스(311c, 312c)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(315)와 제 2 블랙 매트릭스(311c, 312c)는 동일한 재질로 형성되지만, 물리적으로 분리되어 형성되는 경우에는 다른 재질로 형성될 수 있다.
스캔 전극(311)과 서스테인 전극(312)이 나란하게 형성된 상부기판(310)에는 상부 유전체층(313)과 보호막(314)이 적층된다. 상부 유전체층(313)에는 방전에 의하여 발생된 하전입자들이 축적되고, 유지 전극 쌍(311, 312)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
보호막(314)은 가스 방전시 발생된 하전입자들의 스피터링으로부터 상부 유전체층(313)을 보호하고, 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다.
어드레스 전극(322)은 스캔 전극(311) 및 서스테인 전극(312)과 교차되는 방향으로 형성된다.
여기서 상술한 스캔 전극(311), 서스테인 전극(312) 및 어드레스 전극(322)은, 유기 바인더 5 내지 30 wt%, 광 중합성 모노머 3 내지 20 wt%, 유리 프릿 2 내지 10 wt%, 용매 5 내지 30 wt%, 구형 은 분말 40 내지 80 wt% 및 은이 코팅된 판상형 니켈 분말 1 내지 20 wt%을 포함하는 도전성 전극 페이스트로 형성될 수 있다.
특히 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 포함하는 도전성 전극 페이스트로 형성됨으로서, 전극의 전도성을 향상시키는 동시에 형성된 전극은 에지컬을 최소화할 수 있게 된다.
따라서 에지컬의 현상이 감소되어 글래스 기판 전극과 유전체막이 만나는 곳에서의 기포 발생을 방지하고 최종 패널이 완성된 후 인가되는 전압에 의해 절연 파괴가 발생되는 것을 방지할 수 있게 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 있다.
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 1a는 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트에 포함되는 은이 코팅된 판상형 니켈 분말을 도시한 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 A-A'단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 소성시 발생하는 에지컬을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도전성 전극 페이스트로 형성된 전극을 포함하는 PDP의 구조를 도시한 도이다.

Claims (13)

  1. 유기 바인더 5 내지 30 wt%, 광 중합성 모노머 3 내지 20 wt%, 유리 프릿 2 내지 10 wt%, 용매 5 내지 30 wt%, 구형 은 분말 40 내지 80 wt% 및 은이 코팅된 판상형 니켈 분말 1 내지 20 wt%을 포함하는 도전성 전극 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 평균 크기는 0.1 내지 2㎛ 인 도전성 전극 페이스트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 은이 코팅된 판상형 니켈 분말의 평균 두께는 0.05 내지 1㎛ 인 도전성 전극 페이스트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판상형 니켈 분말을 코팅하는 상기 은의 두께는 10 내지 300㎚인 도전성 전극 페이스트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구형 은 분말의 지름은 0.1 내지 5㎛인 도전성 전극 페이스트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 a-터피놀(a-Terpinol), 부틸 카비톨 아세테이트(buty cabitol acetate), 텍사놀(Texonol), 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Di-propylene glycol) monomethyl ether) 및 부틸 카비톨(butly cabitol) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 도전성 전극 페이스트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 중합성 모노머는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리우레탄디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리틀트리아크릴레이트, 펜타에리스리틀테트라아크릴레이트, 트리메틸올프로판에틸렌옥사이드 변성 트리아크릴레이트, 트리 메틸올프로판프로필렌옥사이드 변성 트리아크릴레이트, 디펜타에리스리틀펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리틀헥사아크릴레이트 및 상기 아크릴레이트에 대응하는 각 메타크릴레이트류 중 적어도 어느 하나를 포함하는 도전성 전극 페이스트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿의 평균 입도는 0.5 내지 2 ㎛인 도전성 전극 페이스트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유리 프릿의 유리 전이온도(Tg)는 350 내지 550℃ 인 도전성 전극 페이스트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유기 바인더는 카르복실기를 포함하는 도전성 전극 페이스트.
  11. 제1항에 있어서,
    광중합 개시제, 레벨링제, 소포제 및 커플링제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 도전성 전극 페이스트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 도전성 전극 페이스트의 소성물로 형성된 도전성 전극.
  13. 제12항의 도전성 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치.
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