KR100430590B1

KR100430590B1 - 샌드블라스팅 식각 속도가 다른 후막을 이용한 플라즈마디스플레이 소자의 후면판 격벽의 제조방법

Info

Publication number: KR100430590B1
Application number: KR10-2001-0065601A
Authority: KR
Inventors: 김용석; 김용호
Original assignee: 김용석
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2004-05-10
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: KR20030033564A

Abstract

본 발명은 교류형 플라즈마 디스플레이 소자의 후면판 상에 형성된 격벽을 샌드블라스팅 공법을 이용하여 제조함에 있어서, 후막 및 보호막 제조 공정을 단축시켜 생산성 및 생산 수율이 우수한 격벽 제조 방법 및 그의 후막 형성용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 방법에 의하면, 격벽 제조 공정에서 노광 단계를 제거하여 제조 공정을 단순화하는 것이 가능하기 때문에, 제조 공정의 생산성이 매우 높아, 플라즈마 디스플레이 후면판의 제조 원가를 감소시킬 수 있는 잇점이 있다.

Description

샌드블라스팅 식각 속도가 다른 후막을 이용한 플라즈마 디스플레이 소자의 후면판 격벽의 제조방법 {Manufacturing method of barrier ribs for plasma display panel by sandblasting thick films with different etching rate}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel: PDP)용 후면판상 격벽의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 격벽용 후막과 샌드블라스팅 속도가 서로 다른 보호막을 이용하여 격벽을 제조하기 위하여, 유리 분말 및 세라믹 분말과 용매, 분산제, 바인더, 가소제 등을 일정량 함유하는 후막을 적절한 예비 소성(pre-firing) 처리하여 샌드블라스팅 특성을 조절하는 단계와, 후막상부에 샌드블라스팅 식각 속도가 상이한 보호막을 스크린 프린팅법으로 형성하는 단계와, 샌드블라스팅에 의하여 후막을 격벽 형상으로 식각하는 단계와, 형성된 격벽을 소성하는 단계 등을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

플라즈마 디스플레이 표시 소자는 평판형 표시소자로서 화질이 우수하고, 두께가 얇으며, 무게가 가볍기 때문에 40인치 이상의 대형 표시소자로서 주로 사용되고 있다. 플라즈마 디스플레이 표시 소자는 후면판상에 형성된 격벽과 어드레스 전극(address electrode), 전면판에 형성되어 있는 면방전 전극이 수직으로 교차하는 지점에서 화소가 형성되어 화상을 구현한다. 이러한 플라즈마 디스플레이 표시소자의 구조를 개략적으로 도시하면 도 1과 같다. 전면판(1)의 서스테인 전극(4)과 후면판(8)의 어드레스 전극(5) 사이에 전압이 인가되면, 격벽(6)들간에 형성된 공간에 플라즈마가 형성되고, 면방전 서스테인 전극간에 발생하는 플라즈마로부터 진공 자외선(vacuum ultra violet)이 격벽(6) 및 격벽간 하저면에 코팅되어 있는 형광체(7)를 여기시켜 적색, 녹색, 청색 가시광선이 발생된다.

격벽은 플라즈마 디스플레이 표시 소자에서 화소(pixel)를 정의하여, 화소간의 혼색을 방지하고 형광체를 도포할 수 있는 공간을 제공하여, 이 표시 소자의 발광 효율을 높이는 중요한 역할을 한다. 이러한 격벽의 형성방법으로는 샌드블라스팅(sand blasting)법이 주로 사용되고 있다. 이 공정을 개략적으로 도시하면 도 2와 같다. 이 방법은 일본 특허출원 제11-120905호, 한국 특허출원 제2000-10322호 등에 자세히 개시되어 있는 바와 같이, 격벽재용 유리 분말과 세라믹 충진제를 포함하고 있는 페이스트를 유리 판재와 같은 후면판 기재상에 도포 및 건조를 6회 내지 7회 반복하여 200㎛ 정도의 두께를 형성시킨 후, 건조된 후막상에 샌드블라스팅에 대한 식각 저항성이 우수한 건식 포토레지스트(Dry Film Resist : DFR)를 라미네이션하여 코팅하고, 격벽이 형성되어야 하는 부분만을 제외한 나머지 부분은 노광, 현상 공정을 거쳐서 제거시킨다. 그런 다음, 탄산칼슘(CaCO₃)과 같은 세라믹 분말을 가압된 공기와 함께 분사시켜 포토레지스트가 제거된 부분을 식각함으로써 격벽을 형성한다.

이 방법은 공정이 비교적 안정적이어서 기존의 플라즈마 디스플레이 표시 소자용 격벽을 제조하는데 주로 사용되고 있지만, 다음과 같은 단점이 있다.

첫째, 페이스트를 이용하여 소정 두께를 가진 후막을 형성하기 위해서는, 인쇄 및 건조 과정을 6회 이상 반복하여야 하는데, 이 공정의 생산성이 매우 낮다. 따라서 요구되는 생산량을 만족시키기 위해서는 생산 장비에 많은 투자가 요구되는 문제점이 있다.

둘째, 페이스트 다층 인쇄법으로 격벽용 후막을 형성하는 경우, 인쇄된 후막 각 층의 샌드블라스팅 특성이 상이하여 격벽의 측면 형상이 불균일하게 되어, 플라즈마 디스플레이 표시 소자의 화소 밝기의 불균일을 유발하는 원인이 된다. 즉, 제일 먼저 인쇄된 후막층은 최소 6회(7층 인쇄를 하는 경우) 이상의 반복된 건조 사이클을 겪게 되는 반면, 제일 마지막으로 인쇄된 후막층은 단 1회의 건조 사이클을 경험하게 된다. 이에 따라, 다층 인쇄법으로 성형된 각층은 서로 다른 샌드블라스팅 식각 속도를 가지게 되고, 이것이 식각면의 불균일성을 유발하게 된다. 식각된 격벽의 측면이 불균일한 경우에는 도포되는 형광체의 면적 및 두께에 영향을 미치고, 이것은 화소의 밝기에 궁극적으로 영향을 미치게 되는 것이다. 따라서, 균일한 식각 속도를 가지는 후막의 형성 방법이 필수적이라 하겠다.

셋째, 샌드블라스팅 보호막의 형성 공정에 대한 개선이 요구된다. 후막을 샌드블라스팅법으로 식각하여 격벽을 형성하기 위해서는 보호막을 형성시켜야 하는데, 이 과정은 앞에서도 언급한 바와 같이, DFR을 격벽용 후막상에 라미네이션하고, 노광, 현상, 건조과정을 거쳐야 한다. 이 방법은 고가의 대면적 노광 및 현상 설비가 필요하고, 이 보호막 형성 공정 및 샌드블라스팅 후 DFR 제거 공정 중에서결함의 발생 가능성이 매우 높아 제품의 수율을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서. 이러한 보호막 성형 공정을 개선하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하고 과거로부터 요망되어 온 기술적 과제를 해결함을 목적으로 한다.

이를 구체적으로 살펴보면,

첫째, 샌드블라스팅 식각 공정용 후막을 인쇄법으로 대체하여 생산성이 높은 후막 형성 공정을 제공하며;

둘째, 샌드블라스팅법으로 식각시 격벽 측면의 형상이 균일한 건식 필름의 조성을 제공하고;

셋째, 샌드블라스팅시 고가의 보호막의 형성 공정인 노광, 현상 공정 대신에, 저가의 장비와 높은 생산성을 갖춘 공정으로 대체하여 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 경제적이고 고품질로 제조할 수 있는 제조 공정 및 이에 이용되는 건식 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 도시한 단면 사시도이고;

도 2는 종래의 샌드블라스팅법에 의하여 격벽을 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 공정도이고;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 격벽 제조공정의 일부를 개략적으로 도시한 공정도이고;

도 4a는 예비 소성 온도에 따른 샌드블라스팅 식각 속도를 개략적으로 도시한 그래프이고, 도 4b는 예비 소성 시간에 따른 샌드블라스팅 식각 속도를 개략적으로 도시한 그래프이고;

도 5는 샌드블라스팅의 식각 속도에 영향을 미치는 샌드블라스팅 식각 각도의 영향을 그래프이고;

도 6은 본 발명에서 정의하는 식각 각도를 보여주는 모식도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부판 2 : 상부판 유전체

3 : MgO 보호층 4 : 서스테인 전극

5 : 어드레스 전극 6 : 격벽

7 : 형광체 8 : 후면판

9 : 후면판 유전층

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 격벽 제조방법은, 교류형 플라즈마 디스플레이 소자의 후면판상에 격벽을 형성함에 있어서,

(A) 유리 및 세라믹 혼합 분말, 유기 바인더, 분산제 등을 용매에 혼합하여 후막 제조용 슬러리를 생성하는 단계;

(B) 상기 슬러리를 사용하여, 후면판 유전체 및 전극이 인쇄되어 있는 유리기재상에 후막을 형성하고, 이를 소정의 온도 프로파일(profile)로 예비 소성(prefiring)하여 건식 필름을 형성하는 단계;

(C) 상기 건식 필름상에 보호막으로서 격벽재료를 함유하고 있는 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 격벽의 패턴으로 인쇄한 후 건조하는 단계;

(D) 그렇게 하여 얻어진 후막을 샌드블라스팅법에 의해 기계적으로 식각하여 격벽 성형물을 형성하는 단계; 및,

(E) 생성된 격벽 성형물을 소성하여 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 가장 중요한 특징들 중의 하나는 격벽 제조용 후막을 단 1회의 공정으로 제조한다는 점과, 식각 과정에서 사용된 보호막 성분을 추후 제거할 필요가 없다는 점이다. 따라서, 상기 단계(B)에서의 후막 형성 및 건조는 2회 이상 반복될 필요가 없으며, 단계(D) 또는 그 이후에 보호막을 제거하는 과정을 거칠 필요가 없다.

단계(A)에서, 후막 제조용 슬러리의 조성은,

(a) 50: 50 내지 95: 5(부피비)의 유리분말과 세라믹 분말의 혼합분말 100 중량부에;

(b) 용매 20 내지 40 중량부;

(c) 유기 바인더 2 내지 8 중량부;

(d) 분산제 0.5 내지 3 중량부;

(e) 가소제 0 내지 12 중량부;

(f) 기타첨가제 1 내지 3 중량부로 이루어져 있다.

상기 유리 분말로는 평균 입도가 0.2 내지 10㎛인 PbO-B₂O₃-SiO₂계, B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃-P₂O₅계, Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO-BaO-SiO₂계 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있고, 상기 세라믹 분말로는 평균 입도가 0.2 내지 10㎛인 세라믹 분말 중, 알루미나(Al₂O₃), 산화티탄(TiO₂), 지르코니아(ZrO₂), 산화망간(MnO), 산화동(CuO), 산화철(Fe₂O₃) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 용매로는 메틸에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 에틸 알코올(ethyl alcohol), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 톨루엔(tolune), 디에틸 에테르(diethyl ether), 삼염화 에틸렌(trichloroethylene), 메타놀(methanol) 등의 단일 용액 또는 2 이상의 혼합 용액이 사용될 수 있다.

상기 유기 바인더로는 셀룰로우즈(cellulose), 에틸 셀룰로오즈(ethyl cellulose), 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral: PVB), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA), 폴리아크릴 에스테르(polyacrylate esters) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있고, 이들의 평균 분자량은 30,000 내지 100,000이다.

상기 가소제로는 디에틸 옥살레이트(diethyl oxalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 분산제로는 생선 오일(menhaden fish oil), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 글리세릴 트리올레이트(glyceryl trioleate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 옥수수 기름(corn oil), 글리세린(glycerin), 포스페이트 에스테르(phosphate ester) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상 혼합물이 사용될 수 있다.

상기의 기타 첨가제로는 서로다른 관능기를 가진 서팩턴트로써(coupling agent), 슬러리 제조시에 파우더와 바인더와의 젖음(wetting) 특성을 향상시켜, 기계적인 식각시 안정된 격벽 형상(Morphology)을 유지하고자 첨가하는데, 이러한 기타 첨가제로는 트리 메톡시 실란 (3-AminopropylTrimethoxy silane), 트리 에톡시 실란(3-Aminopropyltriethoxy silane), 아미노 실란(Amino-silane) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상 혼합물이 사용될 수 있다.

이러한 격벽용 조성물에 관한 자세한 내용은 2000년 5월 19일자로 출원된 본 출원인의 특허출원 제2000-27178호에 개시되어 있고, 상기 출원의 내용은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. 이러한 조성물을 실제 후막용 슬러리로 만드는 하나의 예를 살펴보면 다음과 같다. 혼합 분말, 분산제 및 기타 첨가제를 용매에 첨가하고 8 내지 10시간동안 볼밀한 후, 유기 바인더를 1차 밀링이 끝난 슬러리에 혼합하고, 8 내지 10시간동안 다시 볼밀하여, 안정된 슬러리를 제조할 수 있다.

단계(B)에서, 유리기재상에 후막을 형성하는 방법은 하기 2 방법 중에서 선택될 수 있다.

(1) 단계(A)로부터의 슬러리를, 닥터 블레이드(doctor blade), 테이프 캐스터, 롤 코터, 압출(extrusion) 코팅, 다이 캐스팅, 또는 캡코팅(cap coating) 장치 등을 사용하여, 유리기재상에 1회의 코팅 공정으로 후막을 직접 형성하는 방법; 및

(2) 단계(A)로부터의 슬러리를, 닥터 블레이드법, 테이프 캐스팅법 등의 방법을 이용하여, 마일러 필름과 같은 캐리어 필름상에 1차 후막(건식 필름: green tape)을 형성하고, 건조한 뒤, 라미네이션 공정에 의해 유리기재상에 2차 후막을 형성하는 방법.

경우에 따라서는, 상기 방법(2)에 있어서, 유리기재와의 접착성을 향상시키기 위하여, 건식 필름과 유리기재사이에 접착층을 부가할 수도 있다. 이러한 접착층은, 슬러리 제조시 사용되어지는 것과 특성이 비슷한 결합제나 또는 슬러리 제조시 사용되어졌던 결합제를 이용하여 접착제(glue)를 제조하여 유리기재사이에 바름으로써 형성된다. 층의 두께는 공정상 중요한 요소는 아니지만 10㎛ 이하로 균일하게 바르는 것이 바람직하다.

형성된 후막의 샌드블라스팅 식각 속도를 적절한 수준으로 조절하기 위하여 단계(B)에서는 예비소성(prefiring)을 실시한다. 예비소성 온도의 프로파일은 후막의 조성물에 따라서 120 내지 300℃까지 변화시키는데, 바람직하게는 190에서 280℃의 범위에서 변화시킨다. 예비소성 온도가 120℃ 이하이면 후막의 결합제의 특성상 원하는 식각 속도를 얻을 수 없는 문제점이 있고, 280℃ 이상이면 그린 테이프의 안정성, 즉, 원하는 식각속도를 얻기 위한 예비 소성 시간을 조절하는 것이어렵게 되는 문제점과, 공정상 고온 실시로 인한 에너지 낭비의 문제점이 있다. 예비소성 시간은 온도에 따라 다소 달라질 수 있는바, 대략 1 시간 내지 1.5 시간 정도로서, 소성 온도가 높으면 소성 시간을 짧게 하고, 반대로 소성 온도가 낮으면 소성 시간을 길게 한다.

단계(C)에서는, 이와 같이 예비 소성된 유리기재상의 후막상에 스크린 프린터와 같은 인쇄기를 이용하여, 페이스트를 인쇄하여 보호막 패턴을 형성시킨다. 상기 페이스트로는 현재 PDP 제조에 상용적으로 사용되는 격벽재료를 포함한 페이스트(예를 들어, 일본 Okuno, Ashai사 제품)가 사용될 수 있는데, 일반적으로 글라스 분말에 피그먼트와 두가지 이상의 용매, 결합제 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조된다. 보호막 형성용 페이스트는 단계(D)에서의 식각 과정에서 보호막 하부의 후막을 보호하는 작용을 하므로, 건조되었을 때 후막의 성분보다 강하고(hard), 취성(brittle)한 특성을 가져야 한다. 보호막은 스트라이프형, 벌집형, 미안더형 등의 패턴이 형성되어 있는 스크린을 이용하여 상기 페이스트를 후막 표면에 인쇄함으로써 형성된다. 형성된 보호막은 적절한 강도와 식각 속도를 가지도록 건조과정을 거친다. 건조 조건은 페이스트의 조성물에 따라서 변화하는바, 대략 25 내지 180℃, 더욱 바람직하게는 90 내지 150℃의 온도 범위에서 10분에서 30분간 실시한다. 건조 온도가 25℃ 이하이면 페이스트 제조시 사용된 용매가 건조되는 시간이 48시간 이상 걸리게 되어 건조시간이 길어지는 문제점이 있고, 180℃ 이상이면 사용된 페이스트내의 결합제 및 기타 첨가제가 재료내에서 제거되기 때문에, 적절한 강도와 식각속도를 얻을 수 없는 문제점이 있다

단계(D)에서, 세라믹 분말 등을 포함하고 있는 후막의 샌드블라스팅시 식각 속도에 영향을 미치는 요인(factors)으로는, 건식 필름의 예비 소성 온도 및 시간, 결합제, 가소제 등 유기 조성물의 종류 및 양, 유리 분말 및 세라믹 분말의 형상, 크기, 함량과 샌드블라스팅 식각 각도 등이 있으며, 이러한 다수의 변수에 의해 식각속도는 영향을 받는다.

도 4a 및 도 4b는 예비 소성 온도 및 시간에 따른 샌드블라스팅 식각 속도를 도식적으로 나타내고 있는바, 본 발명자들의 연구에 따르면, 예비 소성 온도가 증가함에 따라 식각 속도는 지수 함수적으로 증가하고(도 4a 참조), 예비 소성 시간에 따라 식각 속도는 대략 직선적으로 증가하는(도 4b 참조) 것으로 확인되었다.

한편, 샌드블라스팅 각도에 따른 후막의 식각 속도는 후막의 기계적 특성에 따라서 매우 상이한 거동을 하는 것이 일반적이다. 도 5는 두 개의 서로 다른 기계적 특성을 가진 후막의 샌드블라스팅 각도에 따른 식각 속도의 변화를 도식적으로 나타내고 있다. 본 명세서에서의 샌드블라스팅 각도는, 도 6에서 보는 바와 같이, 후막 내지 보호막의 수평면에 대하여 식각 매체가 뿌려지는 평균적 각도(θ)를 의미한다. 분사 방향이 후막 내지 보호막의 수평면에 대해 수직일 때(도 6에서의 아래쪽 형상물)가 90°이고, 수평면에 대해 평행할 때(도 6에서의 좌측 형상물)가 0°이다. 극히 미세한 크기의 격벽 크기를 감안할 때, 샌드블라스팅시 관련 장치로부터 분사되는 식각 매체들은 분출구로부터 방사적으로 분사됨에도 불구하고, 생성될 격벽 크기에 상응하는 후막 내지 보호막에 대하여, 식각 매체들은 서로 거의 평행으로 거동하는 것으로 간주될 수 있다.

도 5의 A 그래프는 강하고, 취성이 있는 후막의 샌드블라스팅 특성을 나타내고 있는데, 이 재료의 경우에는 샌드블라스팅 각도가 90°일 때 최대의 식각 속도를 나타내고 있다. 이러한 현상은 샌드블라스팅시 식각 매체가 후막과 충돌에 의하여 균열이 생성되는 메커니즘에 의하여 식각이 이루어지기 때문이다. 이러한 특성을 가진 후막은 예비 소성 온도가 높거나, 예비 소성 시간이 길어서 후막내의 유기물이 다량 증발하여 기공 함량이 증가된 경우, 결합제 유기물이 취성이 있는 경우에 발생한다.

이에 비하여 연성이 높은 후막은 도 5의 B 그래프에서 볼 수 있듯이 샌드블라스팅 각도가 30°부근에서 최대 식각 속도를 나타낸다. 이와 같이 낮은 식각 각도에서 최대의 식각 속도를 나타내는 현상은 샌드블라스팅시 후막이 연삭 매체의 연삭 메커니즘에 의하여 식각이 일어나기 때문이다. 즉, 연삭 매체가 후막 표면과 일정 각도로 충돌하여, 연성이 있는 후막을 깍아내는 방식으로 식각되기 때문이다. 이러한 식각 특성을 가지는 후막은 예비 소성 온도가 낮고, 예비 소성 시간이 짧아서 후막내에 유기물의 함량이 다량 잔류하거나, 유기물의 조성이 가소제가 상대적으로 많이 함유되어 있어 연성을 보유하고 있을 때 나타난다. 이러한 최대 식각 속도를 나타내는 각도는 연성이 증가함에 따라서 0°부근으로 감소하고, 취성이 증가함에 따라서 90°부근으로 증가한다.

따라서, 본 발명에서와 같이, 후면판 유전체와 전극이 형성되어 있는 유리기재상에 샌드블라스팅 식각 특성이 상이한 두 개의 층(후막과 보호막)을 형성하면, DFR과 같은 별도의 재료 및 제조 공정을 이용하지 않고도 샌드블라스팅용 보호막을형성하는 것이 가능하다. 즉, 기존에 사용되는 블랙 매트릭스(black matrix)용 페이스트 또는 일반 격벽용 페이스트를 이용하여, 보호막을 형성하는 것이 가능하다.

본 발명에서는, 후막용으로 사용된 슬러리는 예비 소성를 거치면서 유기물의 휘발에 의한 기공이 많이 형성되어 재료가 다공성(porous) 구조를 이루고, 보호막용으로 사용된 페이스트는 건조 과정을 거치면서 상대적으로 결합제가 재료내에 많이 함유되어 있기 때문에 후막과 비교하여 상대적으로 조밀한(Dense)한 구조체를 이룬다. 따라서, 이와 같이 서로 다른 샌드블라스팅 식각 특성을 가지는 두 구조체(보호막, 후막)에 대해, 예를 들어, 식각 각도를 35°내지 45°로 하여 샌드블라스팅하면, 그러한 식각 각도에서 상대적으로 높은 식각 속도를 보이는 후막이 우선적으로 식각되고 보호막의 식각은 매우 적게 되므로, 결과적으로 보호막 하부의 후막은 식각되지 않게 되어, 보호막의 형상에 따라 격벽이 형성되게 된다. 또한, 보호막은 그 자체로도 PDP 후면판용 격벽 소재로 사용될 수 있으므로 별도로 제거할 필요가 없게 된다.

따라서, 본 발명은, 형성된 후막의 식각 속도를 조절하기 위하여, 앞서 설명한 온도 및 시간의 범위에서 후막의 예비 소성과 보호막의 건조를 행하여, 예비 소성된 후막과 보호막용 페이스트의 식각 속도의 차이를 극대화시키는 것을 포함한다. 그러나, 식각 속도는, 후막을 구성하는 슬러리의 조성과 후막의 예비소성 온도 및 시간 등에 의해서도 달라질 수 있으므로, 식각 각도의 조절만으로 본 발명의 효과를 발휘하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은, 샌드블라스팅법에 의해 식각을 행할 때, 샌드블라스팅 각도를 0 내지 90°의 범위에서 변화시켜 예비 소성된 후막과 보호막용 페이스트의 식각 속도를 최대화시키는 것을 또한 포함한다.

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 그러한 다양한 조건에 대한 구체적인 예를 모두 열거하지 않더라도 상기 내용을 바탕으로 하여 이를 용이하게 인식할 수 있을 것이다.

도 3에는, 단계(B)에서 상기 방법(1), 즉, 슬러리를 유리기재상에 1회의 코팅 공정으로 후막을 직접 형성하는 방법에 의해, 단계(B) 내지 단계(D)의 과정에 의해 격벽 성형물을 형성하는 과정이 개략적으로 도시되어 있다.

이하 실시예를 참조하여 본 발명의 구체적인 예를 설명하지만, 본 발명의 내용이 그것에 의해 한정되도록 해석되어서는 안된다.

(실시예 1)

유리 분말(PbO-B₂O₃-SiO₂계: 평균 입도 1.5㎛)과 세라믹 분말(평균 입도 2.2㎛)의 70:30(부피비)의 혼합 분말 100 중량부에, 용매로서 메틸에틸케톤(MEK)과 톨루엔(Toluene)의 1:1(부피피)의 혼합 용매 30 중량부, 분산제로서 BYK-110(USA.BYK-Chemie) 3 중량부, 기타 첨가제로서 결합제(coupling Agent/Tri-methoxy silane) 1 중량부를 첨가하여 8 시간동안 볼밀한 후, 유기 바인더로서 에틸렌 셀룰로우즈(Ethyl cellulose) 3 중량부를 1차 밀링이 끝난 슬러리에 혼합한 뒤, 8 시간동안 다시 볼밀하여, 안정된 슬러리를 제조하였다.

이렇게 제조된 슬러리를 테이프 캐스터 장치를 사용하여, 전극과 후면판 유전층이 형성되어 있는 유리기재(크기:7.5inch에서 75inch)상에 200㎛ 높이로 직접후막을 형성하고, 280℃에서 1시간 30분 동안 예비 소성을 하였다. 예비 소성 공정이 끝난 건식 필름위에 스크린 프린팅 장치를 이용하여, 격벽 재료를 함유하고 있는 페이스트(Japan. Okuno coperation)를 격벽형상으로 30㎛정도의 두께 및 50㎛의 폭, 420㎛ 피치로 스트라이프 패턴의 보호막을 인쇄하였다. 페이스트가 인쇄된 기재를 후막과 식각 속도차를 가장 크게 할 수 있도록, 120℃에서 20분간 건조시켰다. 이렇게 형성된 후막상에 공지의 샌드블라스팅 공정을 사용하여 45°의 식각 각도로 샌드블라스팅을 실시한 결과, 높이 155㎛, 두께 50㎛의 격벽이 형성되었다. 형성된 격벽을 560℃에서 1시간 정도 동안 소성하여, 소결 수축에 의하여, 높이 123㎛, 두께 42㎛의 플라즈마 디스플레이용 격벽이 생성되었다.

(실시예 2)

유리 분말(PbO-B₂O₃-SiO₂계: 평균 입도 1.5㎛)과 알루미나 분말(평균 입도 2.2㎛)의 80:20(부피비)의 혼합 분말 100 중량부에, 용매로서 MEK/톨루엔 혼합용매 30 중량부, PMMA계 바인더 중 B-82(Rohm and Hass사) 4 중량부, 가소제로서 DBP 9 중량부, 분산제로서 글리세릴 트리올레이트(glyceryl trioleate) 2 중량부, 윤활제로서 스테아린산(stearic acid) 0.5 중량부를 첨가하여 슬러리를 제조하였다.

이렇게 얻어진 슬러리를 닥터 블레이드를 이용한 테이프 케스팅 장치로 마일러 필름상에 200㎛로 도포한 후 25℃에서 24 시간 동안 건조하였다. 이렇게 얻어진 건식 필름을 후면 유전체와 전극이 인쇄되어 있는 유리기재상에 압력을 가하여 라미네이션시켰다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 예비소성, 보호막 패턴 형성, 샌드블라스팅, 소성 등을 행한 결과, 높이 124㎛, 두께 43㎛의 플라즈마 디스플레이용 격벽이 생성되었다.

본 발명에서 제공하는 플라즈마 디스플레이 후면판상의 격벽 제조 방법은 별도 조성의 보호막과 노광, 현상 등과 같은 별도의 제조 공정이 필요없기 때문에 격벽 제조 장치의 단순화, 형상의 균일화가 가능하다.

또한, 본 발명의 조성물로 얻어진 보호막은 소성에 의하여 격벽으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 DFR 필름을 이형할 때 발생하는 격벽의 파손과 격벽내에 미세 균열의 발생을 억제하는 것이 가능하여, 격벽의 제품 신뢰성을 향상시키고, 제품의 수율 향상 및 품질의 균일성을 향상시키는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명에서 제공하는 격벽 성형공정은 플라즈마 디스플레이 소자용 후면판의 제조원가를 크게 저감시킬 수 있다.

Claims

교류형 플라즈마 디스플레이 소자의 후면판상에 격벽을 제조함에 있어서,

(A) 유리 및 세라믹 혼합 분말, 유기 바인더, 분산제 등을 용매에 혼합하여 후막 제조용 슬러리를 생성하는 단계;

(B) 상기 슬러리를 사용하여, 후면판 유전체 및 전극이 인쇄되어 있는 유리기재상에 후막을 형성하고, 이를 소정의 온도 프로파일(profile)로 예비소성하여, 하기 패턴화 보호막보다 상대적으로 다공성의 구조를 가진 건식 필름을 형성하는 단계;

(C) 상기 건식 필름상에 보호막으로서 격벽재료를 함유하고 있는 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 격벽의 패턴으로 인쇄한 후 건조하여, 상기 건식 필름보다 결합제가 많이 잔존하는 상대적으로 조밀한 패턴화 보호막을 형성하는 단계;

(D) 상기 패턴화 보호막이 형성된 후막에 대해 샌드블라스팅을 행하여, 후막과 보호막의 식각속도차에 의해 후막을 우선적으로 식각함으로써 격벽 성형물을 형성하는 단계; 및

(E) 생성된 격벽 성형물을 소성하여 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 것으로 구성된 격벽 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단계(A)에서, 후막 제조용 슬러리의 조성은,

(a) 50: 50 내지 95: 5(부피비)의 유리분말과 세라믹 분말의 혼합분말 100 중량부에;

(b) 용매 20 내지 40 중량부;

(c) 유기 바인더 2 내지 8 중량부;

(d) 분산제 0.5 내지 3 중량부; 및

(e) 가소제 0 내지 12 중량부;이고,

상기 단계 (C)에서, 보호막 제조용 페이스트는 통상의 PDP 후면판용 격벽 제조 페이스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 격벽 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리 기재상에 후막을 형성하는 방법(단계 (B))은 하기 2 방법 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 격벽 제조방법.

(1) 단계(A)로부터의 슬러리를, 닥터 블레이드(doctor blade), 테이프 캐스터, 롤 코터, 압출(extrusion) 코팅, 다이 캐스팅, 또는 캡코팅(cap coating) 장치 등을 사용하여, 유리기재상에 1회의 코팅 공정으로 후막을 직접 형성하는 방법; 및

(2) 단계(A)로부터의 슬러리를, 닥터 블레이드법, 테이프 캐스팅법 등의 방법을 이용하여, 마일러 필름과 같은 캐리어 필름상에 1차 후막(건식 필름: green tape)을 형성하고, 건조한 뒤, 라미네이션 공정에 의해 유리 기재상에 2차 후막을 형성하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 형성된 후막의 식각 속도를 조절하기 위하여, 상기 단계(B)에서 120 내지 300℃의 온도 범위에서 0.5 내지 1.5 시간 동안 예비 소성을 실시하고, 상기 단계(C)에서 보호막으로서 격벽재료를 함유하고 있는 페이스트를 25 내지 190℃의 온도 범위에서 10 내지 30분간 건조하여, 예비 소성된 후막과 보호막용 페이스트간의 식각 속도 차이를 극대화시키는 것을 특징으로 하는격벽 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 샌드블라스팅 방법에 의하여 식각할 때, 샌드블라스팅 각도를 0°에서 90°까지의 각도를 변화시켜, 예비 소성된 후막과 보호막용 페이스트간의 식각 속도를 최대화시키는 것을 특징으로 하는 격벽 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 유리 분말은 평균 입도가 0.2 내지 10㎛ 인 PbO-B₂O₃-SiO₂계, B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃-P₂O₅계, Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO-BaO-SiO₂계 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,

상기 세라믹 분말은 평균 입도가 0.2내지 10㎛인 세라믹 분말 중, 알루미나(Al₂O₃), 산화티탄(TiO₂), 지르코니아(ZrO₂), 산화망간(MnO), 산화동(CuO), 산화철(Fe₂O₃) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,

상기 용매는 메틸에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 에틸 알코올(ethyl alcohol), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 톨루엔(tolune), 디에틸 에테르(diethyl ether), 삼염화 에틸렌(trichloroethylene), 메타놀(methanol) 등의 단일 용액 또는 2 이상의 혼합 용액이고,

상기 유기 바인더는 셀룰로우즈(cellulose), 에틸 셀룰로오즈(ethyl cellulose), 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral: PVB), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA), 폴리아크릴 에스테르(polyacrylate esters) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로서 평균 분자량이 30,000 내지 100,000이고,

상기 가소제는 디에틸 옥살레이트(diethyl oxalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate), 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,

상기 분산제는 생선 오일(menhaden fish oil), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 글리세릴 트리올레이트(glyceryl trioleate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 옥수수 기름(corn oil), 글리세린(glycerin), 포스페이트 에스테르(phosphate ester) 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상 혼합물이고, 상기의 기타 첨가제로는 서로다른 관능기를 가진 서팩턴트로서(coupling agent), 트리 메속시 실란 (3-AminopropylTrimethoxy silane), 트리 에속시 실란(3-Aminopropyltriethoxy silane), 아미노 실란(Amino-silane)등에서 선택된 하나 또는 둘 이상 혼합물인 것을 특징으로 하는 격벽 제조방법.