KR20110014798A - 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트 Download PDF

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KR20110014798A
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박찬석
김동완
이성훈
이영환
박정훈
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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트에 관한 것으로, 상기 전극 형성용 감광성 페이스트에 의해 흑색층과 도전층이 일체화된 플라즈마 디스플레이 패널의 버스전극을 형성할 수 있으며, 흑색안료 사용량의 감소로 제조비용 절감과 함께 저온 소성이 가능하고, 고해상도 전극 패턴 형성이 가능하며, 저항의 증가 없이 플라즈마 디스플레이 패널의 흑색도를 개선시킬 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널, 전극, 감광성 페이스트, 흑색 유리 프릿,흑색도

Description

플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트{PHOTOSENSITIVE PASTE FOR ELEXTRODE OF PLASMA DISPLAY PANNEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 'PDP'라 함)에 있어서 흑색층과 도전층이 일체화된 버스전극 형성용 감광성 페이스트에 관한 것으로, 흑색안료의 사용량을 감소시켜 제조비용 절감과 함께 저온 소성이 가능하고, 고해상도 전극 패턴 형성이 가능하며, 저항의 증가 없이 흑색도를 개선시킬 수 있다.
최근, 디스플레이 장치들에 있어서, 대형화, 고밀도화, 고정밀화, 및 고신뢰성의 요구가 높아짐에 따라, 여러 가지 패턴 가공 기술의 개발이 이루어지고 있으며, 또한 이러한 다양한 패턴 가공 기술에 적합한 각종의 미세전극 형성용 페이스트에 대한 연구와 생산비를 줄일 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
PDP는 액정 패널과 비교할 때에 응답속도가 빠르고, 대형화가 용이하여 현재 다양한 분야에 이용되고 있으며, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명기판(110)의 하면 에 스캔 전극(120)과 유지 전극(130)이 형성된 상부기판(100)과, 어드레스 전극(210)과 격벽(220)이 형성된 하부기판(200)을 포함하는 구조를 갖고 있다. 종래 이러한 PDP 패널을 형성하는 방법으로는 상부기판을 이루는 유리 등의 투명기판 상에 ITO등으로 이루어진 투명전극(층)을 형성시키고, 그 위에 2회의 인쇄공정을 통하여, 콘트라스트 향상 및 버스전극을 이루는 금속라인의 반사광을 제거하기 위해 유리프릿과 흑색안료를 포함하는 페이스트로 형성시킨 흑색층, 및 그 위에 별도로 전기전도성이 우수한 금속분말과 유리프릿을 포함하는 페이스트로 형성시킨 도전층을 형성함으로써 2층 구조의 버스전극을 형성시켜 PDP 상부기판을 제조하였다.
그러나 상기와 같은 버스전극의 형성 방법은 흑색층과 도전층의 2층 구조의 형성을 위하여 각각의 페이스트를 사용하기 때문에 공정비용이 높고, 흑색층과 도전층의 결합에 따른 문제로 인하여 제품물성에 악영향을 미쳐 불량률이 높으며, 570 ℃ 이상의 고온에서 소성이 이루어지기 때문에 공정비 소모가 큰 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위하여 다양한 연구를 진행하고 있는 실정이었다.
따라서 본 발명의 목적은, 제조비용 절감과 함께 저온 소성이 가능하고, 고해상도 전극 패턴 형성이 가능하며, 저항의 증가 없이 흑색도를 개선시킬 수 있는, 흑색층과 도전층이 일체화된 PDP 버스전극 형성용 감광성 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전극 형성용 감광성 페이스트를 사용한 PDP의 제조방법 및 이를 포함하는 PDP를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
a) 전극용 금속분말 40-80 중량부;
b) V2O5-P2O5계, 또는 V2O5-P2O5계와 Bi2O3-ZnO-B2O3계 혼합의 흑색 유리 프릿 1-10 중량부;
c) Cu-Co-Mn계 흑색안료 1-7 중량부; 및
d) 감광성 유기성분 7-40 중량부;
를 포함하는 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 제공한다.
본 발명은 또한
a) 상기 전극 형성용 감광성 페이스트를 투명 기판 위에 도포하는 공정;
b) 상기 전극 형성용 감광성 페이스트가 도포된 투명기판을 노광하고, 현상하여 전극 패턴을 형성하는 공정; 및
c) 상기 전극 패턴이 형성된 투명기판을 소성하여 전극을 형성하는 공정
을 포함하는 PDP 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방법으로 형성된 PDP를 제공한다.
바람직하게는 상기 PDP 전극은 흑색층과 도전층이 일체화된 버스전극이다.
본 발명에 따른 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트는, 흑색안료의 사용량을 감소시켜 저온소성이 가능하고, 고해상도 전극 패턴 형성이 가능하며, 저항의 증가 없이 플라즈마 디스플레이 패널에서의 흑색도를 개선시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의해 흑색층과 도전층이 일체화된 버스전극을 제조함으로써, 종래 2단계의 버스전극 형성 공정을 1단계로 줄여 PDP 제조공정을 단순화하고, 흑색안료의 사용량을 감소시켜 제조비용을 현저히 절감할 수 있으며, PDP 전극 제조에 따른 불량을 크게 감소시킬 수 있다.
뿐만 아니라 상기 페이스트는 자체 감광성이기 때문에, 전극 형성시의 드라이필름 레지스트(dry film resist) 또는 포토레지스트(photp resist)가 필요 없어 전극 제조시의 비용을 절감할 수 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 PDP 전극 형성시 V2O5-P2O5계 흑색 유리 프릿을 사용하여 흑색안료의 함량을 감소시키고, 저온 소성이 가능하며, 저항의 증가 없이 흑색도를 개선시킬 수 있는, 흑색층과 도전층이 일체화된 버스전극 형성용 감광성 페이스트를 제공하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극 형성용 감광성 페이스트는, a) 전극용 금속분말; b) V2O5-P2O5계, 또는 V2O5-P2O5계와 Bi2O3-ZnO-B2O3계 혼합의 흑색 유리 프릿; c) 흑색안료; 및 d) 감광성 유기성분을 포함하며, 바람직하게는 a) 전극용 금속분말 40-80 중량부; b) V2O5-P2O5계, 또는 V2O5-P2O5계와 Bi2O3-ZnO-B2O3계 혼합의 흑색 유리 프릿 1-10 중량부; c) Cu-Co-Mn계 흑색안료 1-7 중량부; 및 d) 감광성 유기성분 7-40 중량부를 포함한다.
이하 각 구성성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
a) 전극용 금속분말
본 발명에 적용되는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에서 상기 a) 금속분말은 종래 PDP 버스전극의 제조에 사용되는 금속성분이 사용될 수 있음은 물론이며, 구체적인 예로는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 등을 들 수 있다. 이들 금속분말은 단독으로 사용되거나 2 종 이상 혼합 사용할 수 있다. 바람직하게는 은 분말, 또는 은과 알루미늄의 혼합 분말을 사용할 수 있다.
상기 금속분말은 0.1-3 ㎛의 입경을 갖는 것이 페이스트의 분산성 및 작업성면에서 바람직하다. 금속분말의 입경이 0.1 ㎛ 미만이면 노광 특성이 저하되고, 분말 자체 응집력이 강하여 페이스트 제조시 분산이 어려워 바람직하지 않고, 3 ㎛를 초과하면 감광패턴의 직진성이 저하되고 저온소성 온도영역에서 적절한 치밀도를 구현하기가 어려울 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 입경 범위내에서 다양한 입경을 갖는 금속분말을 혼합 사용하는 것이 탭 밀도를 증가시킴으로써 저온 소성을 용이하게 하기 때문에 좋다.
또한 상기 금속분말은 D10=0.1-0.7 ㎛, D50=0.5-2.0 ㎛, D90=1.4-5 ㎛의 입도분포를 갖는 것이 좋으며, 바람직하게는 D10=0.2, D50=0.95, D90=1.4이다.
상기 금속분말은 4-5 g/cm3의 탭 밀도(tap density)를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4.2 g/cm3인 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 PDP 전극의 소결성 및 전기저항을 더욱 좋게 하는 장점이 있다.
또한 상기 금속분말은 0.5-1.5 m2/g의 표면적을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.9 m2/g의 표면적을 갖는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 소결성에 영향을 주는 탭 밀도를 향상시켜 주는 장점이 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 있어서 금속분말은 전체 페이스트에 대하여 40-80 중량부로 포함하는 것이 좋으며, 상기 범위 내인 경우 전극의 전기저항, 기판과의 밀착성, 소결성 및 전극패턴 현상성에 있어서 모두 좋다.
b) 흑색 유리 프릿
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 사용되는 b) 흑색 유리 프릿은 기재와의 밀착성 및 소성강도를 강화시키는 작용을 하며, 흑도를 증가시키는 작용을 함으로써 상기 기술한 바와 같이 흑색층과 도전층(금속층)이 일체화된 PDP 전극을 형성할 수 있게 한다.
상기 흑색 유리 프릿은 1) V2O5-P2O5계, 또는 2) V2O5-P2O5계와 Bi2O3-ZnO-B2O3계 혼합의 흑색 유리 프릿을 사용할 수 있다.
바람직하기로 상기 1) V2O5-P2O5계 흑색 유리 프릿으로는 V2O5-P2O5-ZnO-BaO 유리프릿을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 V2O5 35-50 몰%, P2O5 25-35 몰%, ZnO 5-15 몰%, 및 BaO 5-15 몰%를 포함하는 것이 좋으며, 여기에 Li2O, 또는 R2O3 (여기서 R은 금속성 원소이다) 0-15 몰%를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 V2O5가 흑색 유리 프릿의 40 몰% 포함되는 것이 흑색도 면에서 유리하고, 또한 V2O5 와 P2O5의 합계가 유리 프릿의 적어도 70 몰%를 포함하는 것이 좋다.
또한 상기 2) Bi2O3-ZnO-B2O3계 흑색 유리 프릿으로는 Bi2O3-ZnO-B2O3-SiO 유리 프릿을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Bi2O3 1-15 몰%, ZnO 1-15 몰%, Bi2O3 40-80 몰%, SiO 1-10 몰%를 포함하는 것이 좋으며, 여기에 R2O3 0-15 몰%(여기서 R은 Al 등의 금속성 원소이다)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
V2O5-P2O5계와 Bi2O3-ZnO-B2O3계의 혼합 사용시 V2O5-P2O5계는 중량비로 적어도 33% 이상인 것이 좋다.
또한 상기 흑색 유리 프릿은 유리전이온도(Tg)가 340-370 ℃인 것이 바람직하다. 상기 범위내의 유리전이온도를 가질 때 450-500 ℃에서의 저온 소성이 가능하다.
또한 상기 흑색 유리 프릿의 평균입도는 0.05-3 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 이 경우 페이스트의 분산성과 정밀한 구조의 PDP 전극 형성에 더욱 좋은 장점이 있다.
바람직하게는 상기 흑색 유리 프릿은 흑도(색상 L*)가 표준 백색 플레이트를 사용하여 보정한 색채계(미놀타(minolta) CR 300)을 사용하여 측정시 수치가 30 이하인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 수치가 20 이하인 것이 좋다. 상기 L*은 순수 흑색을 0으로, 순수 백색을 100으로 한 경우를 나타낸 것으로써 0에 가까울수록 순수한 검은색을 나타낸다. 이 경우 일체화된 PDP 전극의 흑도를 40 이하가 되게 하고, 페이스트의 전기적 특성을 동시에 만족시킬 수 있다.
본 발명에 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 사용되는 b) 흑색 유리 프릿은 1-10 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 기재와의 밀착성 및 양호한 전기저항을 나타낼 수 있다.
c) 흑색안료
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 사용되는 c) 흑색안료는 콘트라스트를 향상시키는 작용을 한다.
상기 흑색안료로는 Cu-Co-Mn계 흑색안료를 사용할 수 있으며, 선택적으로 종래 PDP 전극의 흑색층의 형성에 사용되었던 흑색안료, 예를 들어 Cu-Cr계 또는 코발트 계열 흑색안료를 추가로 더 포함할 수 있다.
또한 상기 흑색안료의 평균입도는 0.05-0.1 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 이 경우 페이스트의 분산성과 정밀한 구조의 PDP 전극 형성에 더욱 좋은 장점이 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 사용되는 c) 흑색안료는 1-7 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 흑도 및 전기저항을 양호하게 나타낼 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 있어서, 상기 b) 흑색 유리 프릿과 c) 흑색안료는 1.5:1-1:2의 중량비로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 40 이하의 흑도 및 15 uΩ㎝ 이하의 비저항을 갖는 전극을 제조할 수 있으며, 이를 통하여 일체화된 PDP 전극의 흑도, 기재와의 밀착성 및 전기저항을 동시에 양호하게 하며, 페이스트의 단가를 저렴하게 하는 효과가 있다.
d) 감광성 유기성분
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 사용되는 d) 감광성 유기성분은 포토리소그래피 공정을 적용할 수 있는 감광성 수지 조성물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 ⅰ) 유기바인더; ⅱ) 가교성 모노머; 및 ⅲ) 광개시제를 포함할 수 있다.
ⅰ) 유기 바인더
상기 ⅰ) 유기 바인더는 소성전 페이스트 성분의 결합 및 현상성을 부여하는 작용을 하며, 바람직하게는는 아크릴레이트계 수지가 좋으며, 상기 아크릴레이트계 수지는 불포화 카르본산 단량체, 방향족 단량체, 및 아크릴 단량체를 중합하여 제조할 수 있다.
상기 불포화 카르본산 단량체는 고분자 내의 수소 결합을 통해 고분자의 탄성을 증가시키는 작용을 하며, 구체적으로 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 비닐초산, 또는 이들의 산 무수물 형태 등을 사용할 수 있다.
상기 불포화 카르본산 단량체는 아크릴레이트계 수지 제조시 사용되는 총 단량체에 20-70 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 함량이 상기 범위 내인 경우 고분자의 탄성 특성, 중합시 겔화의 방지, 및 중합도 조절을 모두 만족시킬 수 있어 좋다.
상기 방향족 단량체는 기재와의 밀착성과 안정적인 패턴을 형성시키는 작용을 하며, 구체적으로 스티렌, 벤질메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 페닐아크릴 레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-니트로페닐아크릴레이트, 4-니트로페닐아크릴레이트, 2-니트로페닐메타크릴레이트, 4-니트로페닐메타크릴레이트, 2-니트로벤질메타크릴레이트, 4-니트로벤질메타크릴레이트, 2-클로로페닐아크릴레이트, 4-클로로페닐아크릴레이트, 2-클로로페닐메타크릴레이트, 또는 4-클로로페닐메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 방향족 단량체는 아크릴레이트계 수지 제조시 사용되는 총 단량체에 10-40 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15-25 중량%로 포함되는 것이 좋다. 함량이 상기 범위 내인 경우 기재와의 밀착성, 패턴의 접착력, 형성된 패턴의 직진성, 안정적인 패턴 구현, 소성 공정시 용이한 제거를 모두 만족시킬 수 있어 좋다.
상기 불포화 카르본산 단량체와 방향족 단량체 이외에 아크릴레이트계 수지 제조시 사용되는 아크릴 단량체는 고분자의 유리전이온도와 극성을 조절하는 작용을 한다.
상기 아크릴 단량체는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시옥틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 또는 n-부틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있으며, 그 함량은 고분자의 유리 전이온도, 내열성, 기재와의 친밀성 등을 고려하여 아크릴레이트계 수지 제조시 사용되는 총 단량체에 20-60 중량%로 포함되는 것이 좋다.
상기와 같은 단량체들을 중합하여 제조되는 아크릴레이트계 수지는 불포화 카르본산 단량체, 방향족 단량체, 및 아크릴 단량체의 겔화를 방지하고 적절한 휘발성을 제어할 수 있도록 용매하에서 중합하여 제조할 수 있다.
상기 용매로는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 에틸에테르프로피오네이트, 터핀올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 부틸카비톨, 부틸카비톨 아세테이트, 감마부티로락톤, 또는 에틸락테이트 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 단량체들을 용매의 존재하에서 중합하여 얻어진 상기 아크릴레이트계 수지는 중량평균분자량이 10,000-100,000인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20,000-50,000인 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 현상성이 좋아지는 장점이 있다.
본 발명에서 상기 유기바인더는 감광성 유기성분의 5-30 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위내인 경우 미세전극패턴의 형성에 적합하고, 작업성이 좋아지며, 소성시 패턴의 엉김 등이 발생하지 않는다.
ⅱ) 가교성 모노머
또한 상기 ⅱ) 가교성 모노머는 페이스트에 광경화성을 부여하고 현상성을 촉진하는 작용을 하며, 구체적인 예로서 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시옥틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용하거나, 또는 프탈산, 이타콘산, 말레산 숙신산 등의 다염기산과 히드록시에틸(메타)아크릴레이트와의 폴리에스테르를 사용할 수 있다.
상기 가교성 모노머는 감광성 유기성분에 1-10 중량부로 포함되는 것이 좋으며, 상기 범위 내인 경우 미세 전극패턴의 형성에 적합하다.
ⅲ) 광개시제
또한 상기 ⅲ) 광개시제는 광반응을 개시시키는 성분으로 구체적인 예로서, 2,4-비스트리클로로메틸-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2-p-메톡시스티릴-4,6-비스트리클로로메틸-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-4-메틸나프틸-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물; 벤조페논, p-(디에틸아미노)벤조페논 등의 벤조인계 화합물; 2,2-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논 등의 아세토페논계 화합물; 크산톤, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-이소부틸티오크산톤, 2-도데실티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤 등의 크산톤계 화합물; 또는 2,2-비스-2-클로로페닐-4,5,4,5-테트라페닐-2-1,2-비스이미다졸, 2,2-비스(2,4,6-트리시아노페닐)-4,4,5,5-테트라페닐-1,2-비스이미다졸 등의 이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 ⅲ) 광개시제는 감광성 유기성분의 1-10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 경화도가 저하되고, 낮은 감도로 인해 정상적인 패턴형상의 구현이 힘들어지고 패턴의 직진성에도 좋지 않다는 문제점이 있으며, 10 중량부를 초과하면 보존안정성에 문제가 발생할 수 있으며 높은 경화도로 인해 해상도가 낮아질 수 있고 형성된 패턴외의 부분에 잔막이 발생하기 쉽다는 문제점이 있다.
또한 상기 감광성 유기성분은 기판과의 접착력을 증대시키고, 현상마진을 증대시키기 위하여 중량평균분자량이 300-1000인 가교성 올리고머를 더욱 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 가교성 올리고머는 글리세린 프로폭시레이티드 트리아크릴레이트(GPTA)인 것이 좋으며, 사용량은 감광성 유기성분의 0.1-10 중량부를 사용하는 것이 좋다.
또한 감광성 유기성분은 기타 통상적으로 사용되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 d) 감광성 유기성분은 7-40 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 페이스트의 안정성, 현상성 및 작업성을 동시에 만족시킬 수 있다.
e) 첨가제
또한 본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트는 페이스트 성분의 소결을 돕기 위하여 소결조제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 소결조제로는 종래 전극형성용 페이스트에 사용되는 소결조제들이 사용될 수 있음은 물론이며, 구체적인 일예로는 실버아세테이트(silver acetate)와 니트로셀룰로오스 등이 사용될 수 있으며, 특히 실버 성분을 포함하는 소결조제를 사용하는 것이 좋다. 상기 소결조제는 본 발명의 페이스트에 0.1-5 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위 내인 경우 부착력 개선, 소결성 개선 및 양호한 전기저항을 나타내게 된다. 또한 유기 소결조제로서 니트로셀룰로오스를 사용하는 경우 니트로셀 룰로오스의 급격한 발열로 인해 유기물의 완전연소를 돕고, 금속분말의 소결에 도움을 준다.
또한 상기와 같은 성분을 포함하는 전극형성용 페이스트는 필요에 따라 통상의 첨가제인 착색제, 염료, 분산제, 찰흔 방지제, 가소제, 접착 촉진제, 속도 증진제, 또는 계면활성제 등을 통상 첨가제로서 사용되는 함량인 0.01-10 중량부의 범위에서 추가로 포함함으로써 개별공정의 특성에 따른 성능 향상을 도모할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 적용될 수 있는 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트는 상기 기재한 필수성분과 임의의 성분을 소정의 비율에 따라 배합하고, 이를 블렌더, 3축 롤, 믹서, 호모 믹서, 볼 밀, 비드 밀 등의 혼련기로 균일하게 분산하여 얻어질 수 있다.
본 발명은 또한 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 이용하여 PDP 전극을 제조하는 방법, 및 상기 방법을 포함하는 PDP 제조방법을 제공한다.
도 2는 투명전극이 없는 PDP 에서의 상부기판 구조 일부의 단면을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 PDP 전극 및 PDP 제조방법은, a) 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 투명기판 위에 도포하는 공정; b) 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트가 도포된 투명기판을 노광하고 현상하여 전극 패턴을 형성하는 공정; c) 상기 전극 패턴이 형성된 투명기판을 소성하는 공정을 포 함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여 PDP 전극의 흑색층과 도전층이 일체화된 PDP 전극으로서 1회의 인쇄 또는 코팅공정으로 PDP 버스전극을 제조할 수 있다.
상기 투명기판은 PDP 상판으로, 공지의 PDP 전극 제조에 적용되는 유리를 포함한 다양한 투명재가 이에 해당할 수 있다.
상기 페이스트의 도포는 통상적인 페이스트 인쇄방법 또는 코팅방법이 사용될 수 있다. 바람직하게는 스크린 인쇄 및 테이블코팅법이 바람직하다.
또한 기판 위에 페이스트가 도포된 후 건조, 노광, 현상 및 소성의 일련의 전극형성은 PDP 전극형성시 사용되는 공지의 공정들이 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 감광성 페이스트는 흑색안료의 함량이 낮기 때문에 450-500 ℃의 저온에서의 소성이 가능하며, 소성막 두께 3-10 ㎛, 선폭 30 -100 ㎛의 고해상도 패턴 형성이 가능하다.
도 3은 투명전극을 포함하는 PDP 에서의 상부기판 구조 일부의 단면을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 PDP 전극 및 PDP 제조방법은 a) 투명기판에 스캔 전극 또는 유지 전극 형성을 위한 투명전극을 형성하는 공정; b) 상기 투명전극이 형성된 투명기판에 상기 기재의 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 도포하는 공정; c) 상기 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트가 도포된 투명기판을 노광하고 현상하여 전극 패턴을 형성하는 공정; d) 상기 전극 패턴이 형성된 투명기판을 소성하여 전극을 형성하는 공정을 포함한다.
이를 통하여 상기 기술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있으며, 이 경우도 상기 투명기판은 공지의 PDP 전극 제조에 적용되는 유리를 포함한 다양한 투명재가 이에 해당할 수 있으며, 상기 투명전극은 ITO를 포함한 다양한 투명전극용 재질이 이에 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 인쇄 및 인쇄 후의 건조, 노광, 현상 및 소성 공정은 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기와 같은 본 발명의 PDP 제조방법에 따르면, 종래 흑색층과 도전층을 형성시키기 위하여 별도의 2개의 페이스트를 인쇄하여 2회의 공정을 거쳐 PDP 전극을 형성하는 것에 비추어, 포토리소그래피 설비를 사용하여 별도의 설비증가 없이 흑색층과 도전층의 일체화된 PDP 버스전극을 형성할 수 있고, 공정을 단순화하고, 흑색안료의 사용량을 감소시켜 PDP 제조비용을 현저히 절감할 수 있으며, PDP 전극제조에 따른 불량을 크게 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명의 제조방법에 의해, 버스전극을 구성하는 흑색층의 기능은 반사방지 및 형광체에서 발산된 빛의 투과를 막는 것이고, 백색층의 기능은 전기 신호의 전달에 있으므로, 이를 동시에 만족하는 조건인 흑도가 최대로 40이고, 비저항이 최대로 15 uΩ㎝인 전도성 흑색계열 물질층의 1층 구조로 버스전극을 얻을 수 있다. 바람직하게는 흑도가 40이하이고, 비저항이 10 uΩ㎝이하인 전도성 흑색계열 물질층으로 버스전극을 구성하는 것이 콘트라스트 및 전기전도도 측면에서 좋다.
본 발명은 또한 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1-1 : PDP 전극 형성용 감광성 페이스트의 제조
프로필렌글리콜모노메틸에테르를 용매로 하여 메타크릴산(MA) : 벤질아크릴레이트(BA) : 2-히드록시에틸(메타) 아크릴레이트(2-HEMA) : 메틸(메타)아크릴레이트(MMA) = 30 : 20 : 10 : 40의 중량비율로 중합하여 제조된 아크릴레이트계 수지(중량평균분자량: 25,000) 17 중량부, 가교성 모노머로 2-히드록시에틸아크릴레이트 7 중량부, 광개시제로 벤조페논 5 중량부, 구형의 은(Ag) 분말 61 중량부(평균입경 : 1 ㎛, 탭 밀도: 4.2 g/cm3, 표면적: 0.9 m2/g), Cu-Co-Mn계 흑색안료 5.2 중량부, V2O5-P2O5계 흑색 유리 프릿(V2O5-P2O5-ZnO-BaO 계로서 V2O5 45 몰%, P2O5 30 몰%, ZnO 12.5 몰%, 및 BaO 12.5 몰%) 3 중량부, 및 첨가제로 계면활성제 0.5 중량부를 혼합하고, 이를 혼련기로 분산시켜 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 제조하였다.
실시예 1-2 내지 1-6 : PDP 전극 형성용 감광성 페이스트의 제조
하기 표 1에 제시된 함량으로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 제조하였다.
[표 1]
(중량부) 실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 1-4 실시예 1-5 실시예 1-6
유기결합제 17 17 17 17 17 17
단량체 7 7 7 7 7 7
광개시제 5 5 5 5 5 5
첨가제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
은 분말 (0.1 um) 0 20 0 20 21 0
은 분말 (0.5 um) 0 41 41 0 20 61
은 분말 (1.0 um) 61 0 20 41 20 0
유리 분말 3 3 3 3 3 3
흑색안료 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2
시험예 1 : 물성 평가
상기 실시예 1-1 내지 1-6에서 제조한 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 대해 하기와 같은 방법으로 전기저항, 소결성, 흑도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) 시편의 제조
상기 실시예 1-1 내지 1-6에서 제조한 전극 형성용 페이스트를 유리 기판상에 10 ㎛의 두께로 스크린 프린팅법을 이용하여 전면 인쇄한 후, 박스형 건조로에서 140 ℃에서 10분간 건조시켜 용매성분을 완전히 휘발시켰다. 건조된 시험편에 대해 200 mJ/cm2 및 400 mJ/cm2의 노광량으로 각각 UV 조사한 후, 0.2 중량%의 Na2CO3 수용액으로 현상하고, 순수(DI water)로 세척한 후, 상기 과정으로 패턴이 형성된 기판을 10 ℃/분으로 500 ℃까지 승온시키고, 10분간 유지시켜 소성하여 시험편을 제조하였다.
2) 비저항 : 상기 제조된 시험편에 대해 패턴의 막두께와 저항값으로부터 비저항을 계산하였다.
3) 소결성 : 소성후 시편의 표면 및 단면을 SEM 측정을 통해서 조직 관찰하고 하기와 같은 평가기준에 따라 평가하였다.
<평가 기준>
불량: 기포가 발생하고 표면과 단면 상태 치밀하지 않은 경우
미흡: 기포는 발생하지 않았으나 표면과 단면 상태가 치밀하지 않은 경우
양호: 기포가 발생하지 않았으며 표면과 단면 상태가 치밀한 경우
4) 흑도(색상 L*) : 표준 백색 플레이트를 사용하여 보정한 색채계(미놀타(minolta) CR 300)를 이용하여 시험편에 대한 흑도를 측정하였다.
5) 소성 선 수축률(%) : 노광 및 현상 공정 후 패턴 폭을 측정하고, 소성한 이후 패턴 폭을 측정하여 패턴 폭의 감소비율을 정량화하였다.
[표 2]
실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 실시예 1-4 실시예 1-5 실시예 1-6
비저항(μΩ cm) 13.3 12 13 12.8 12.5 13
소결성 양호 양호 양호 양호 양호 양호
흑도 35 35.1 35 35 34.8 34.9
소성 선수축률 (%) 7 15 8.2 13.5 13 12.8
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-1 내지 1-6의 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트는 소결성이 양호하고, 비저항이 15 uΩcm 이하이며, 흑도가 40 이하로서 PDP 버스전극의 흑색층과 도전층의 역할을 동시에 수행할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 0.5 ㎛ 내지 1㎛ 범위내의 평균입경을 갖는 은 분말을 사용한 실시예 1-1, 1-3 및 1-6은 실시예 1-2, 1-4, 및 1-5 보다 낮은 소성 선수축률을 나타내었다.
실시예 2-1 내지 2-3, 및 비교예 1 내지 3 : PDP 전극 형성용 감광성 페이스트의 제조
하기 표 3에 제시된 함량으로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 제조하였다.
[표 3]
중량부 실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 2-3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
유기결합제 17 17 17 17 17 17
단량체 7 7 7 7 7 7
광개시제 5 5 5 5 5 5
첨가제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
은 분말 64.2 62.2 60.2 58.2 56.2 54.2
유리 분말 3 3 3 3 3 3
흑색안료 2 4 6 8 10 12
시험예 2 : 물성 평가
상기 실시예 2-1 내지 2-3, 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 대해 상기 시험예 1에서와 같은 방법으로 전기저항, 소결성, 흑도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
[표 4]
실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 2-3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
비저항(μΩ cm) 10.5 12 14 18 21 25
소결성 양호 양호 양호 미흡 미흡 불량
흑도 37 35.4 34.9 33.8 33 32.8
소성 선수축률 (%) 7 7.2 8 8.1 8.52 8.5
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2-1 내지 2-3의 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트는 모두 우수한 소결성, 비저항, 흑도 및 소성 선수축률을 나타내었다.
그러나 흑색안료의 함량이 높은 비교예 1 내지 3은 실시예 2-1 내지 2-3에 비해 높은 비저항과 소성 선수축률을 나타내었으며, 소결성면에서는 현저히 열화된 특성을 나타내었다.
실시예 3-1 내지 3-5, 및 비교예 4 : PDP 전극 형성용 감광성 페이스트의 제조
하기 표 5에 제시된 함량으로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트를 제조하였다. 하기 Bi2O3-ZnO-B2O3계는 일본 Yamamura glass사의 유리 프릿을 사용하였다.
[표 5]
중량부 실시예 3-1 실시예 3-2 실시예 3-3 실시예 3-4 실시예 3-5 비교예 4
유기결합제 17 17 17 17 17 17
단량체 7 7 7 7 7 7
광개시제 5 5 5 5 5 5
첨가제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
은 분말 61 61 61 61 61 61
유리 분말
(V2O5계)		 3 2.5 2 1.5 1 0
유리 분말
(Bi2O3-ZnO-B2O3계)		 0 0.5 1 1.5 2 3
흑색안료슬러리 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
시험예 3: 물성 평가
상기 실시예 3-1 내지 3-5, 및 비교예 4에서 제조한 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트에 대해 상기 시험예 1에서와 같은 방법으로 전기저항, 소결성, 흑도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
[표 6]
실시예 3-1 실시예 3-2 실시예 3-3 실시예 3-5 실시예 3-5 비교예 4
비저항(μΩ cm) 14 13.8 13.1 13 13.1 13.1
소결성 양호 양호 양호 양호 양호 양호
흑도 32.1 33.5 34 34.5 34.8 41.0
소성 선수축률 (%) 8 8 8 8 8 8
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3-1 내지 3-5의 PDP 전극 형성용 감광성 페이스트는 모두 우수한 소결성, 비저항, 흑도 및 소성 선수축률을 나타내었다. 이에 반해 흑색 유리 프릿으로서 Bi2O3-ZnO-B2O3계의 흑색 유리 프릿 단독으로 사용한 비교예 4의 경우 비저항, 소결성, 소성 선수축률은 실시예 3-1 내지 3-5와 동등 수준이었으나 흑도 면에서 떨어지는 특성을 나타내었다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 실시예에 대한 상부기판 구조 일부의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 다른 실시예에 대한 상부기판 구조 일부의 단면을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 형광층 20: 유전체층
30: 보호층 40: 블랙 스트라이프
100: 상부기판 110: 투명기판
120: 스캔 전극 121: 투명전극(스캔 전극측)
124: 일체형 버스전극(스캔 전극측) 130: 유지 전극
131: 투명전극(유지 전극측) 134: 일체형 버스전극(유지 전극측)
200: 하부기판 210: 어드레스 전극
220: 격벽

Claims (16)

  1. a) 전극용 금속분말 40-80 중량부;
    b) V2O5-P2O5계, 또는 V2O5-P2O5계와 Bi2O3-ZnO-B2O3계 혼합의 흑색 유리 프릿 1-10 중량부;
    c) Cu-Co-Mn계 흑색안료 1-7 중량부; 및
    d) 감광성 유기성분 7-40 중량부;
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 V2O5-P2O5계 흑색 유리 프릿이 V2O5 35-50 몰%, P2O5 25-35 몰%, ZnO 5-15 몰%, 및 BaO 5-15 몰%를 포함하는 V2O5-P2O5-ZnO-BaO 계 흑색 유리 프릿인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흑색 유리 프릿이 340-370 ℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속분말이 0.1-3 ㎛의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속분말이 4-5 g/cm3 의 탭 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 금속분말이 0.5-1.5 m2/g의 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흑색안료가 입도가 0.05-0.1 ㎛의 평균 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흑색 유리 프릿과 흑색안료가 1.5:1-1:2의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 유기성분이
    ⅰ) 유기 바인더 5-30 중량부;
    ⅱ) 광중합성 단량체 1-10 중량부; 및
    ⅲ) 광개시제 1-10 중량부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기 바인더가 불포화 카르본산 20-70 중량%; 방향족 단량체 10 -40 중량%; 및 아크릴 단량체 20-60 중량%를 중합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 감광성 페이스트가 소결조제, 착색제, 염료, 분산제, 찰흔 방지제, 가소제, 접착 촉진제, 속도 증진제, 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극이 흑색층과 도전층이 일체화된 버스전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널 전극 형성용 감광성 페이스트.
  13. 제1항에 따른 전극 형성용 감광성 페이스트를 투명 기판 위에 도포하는 공정;
    상기 전극 형성용 감광성 페이스트가 도포된 투명기판을 노광하고, 현상하여 전극 패턴을 형성하는 공정; 및
    상기 전극 패턴이 형성된 투명기판을 소성하여 전극을 형성하는 공정
    을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전극 형성용 감광성 페이스트의 도포에 앞서 투명 기판 위에 투명 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전극이 흑색층과 도전층이 일체화된 버스전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 플라즈마 디 스플레이 패널.
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