KR100813446B1 - 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법 - Google Patents

Abstract

잉크젯용 잉크를 사용하고, 잉크젯 프린터로 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 전극을 형성하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 가스증발법에 의해 금속 증기와 제 1 용제 증기를 접촉시켜 금속 초미립자 분산액을 얻는 제 1 공정과, 이 분산액에 저분자량의 극성 용제인 제 2 용제를 첨가하여 금속 초미립자를 침강시키고, 제 1 용제를 추출ㆍ제거하는 제 2 공정과, 얻어진 침강물에 제 3 용제를 첨가하여 용제치환하고, 금속 초미립자 분산액을 얻는 제 3 공정으로 이루어지고, 제 1 공정 및/또는 제 3 공정에서 분산제를 첨가하여 잉크특성이 우수한 분산액으로 이루어지는 잉크젯용 잉크를 얻는다. 입경 100㎚ 이하의 금속 초미립자가 독립상태로 균일하게 분산되어 있다. 이 잉크젯용 잉크를 사용하여 FPD의 전극형성을 행한다.

Description

플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법{METHOD OF FORMING ELECTRODE FOR FLAT PANEL DISPLAY}

본 발명은 금속 초미립자 및 분산제를 함유하는 금속 초미립자 독립분산액으로 이루어지는 잉크젯 프린터용 잉크를 사용한 플랫 패널 디스플레이(이하, FPD라고도 함)의 전극형성방법에 관한 것이다.

종래부터 착색 도료, 도전성 도료 등의 분야에서는 금속 초미립자 분산액이 사용되고 있지만, 잉크로서 금속 초미립자 분산액을 사용하고, 잉크젯 기록방식을 이용하여 FPD의 전극을 형성하는 것은 지금까지 행해지고 있지 않다. FPD에는 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고도 함), 유기 EL 디스플레이(EL), 전계 방출 디스플레이(FED) 등 여러 가지가 있지만, 본 발명에서는 주로 PDP에 대해 대표적으로 이하에 설명한다.

PDP는 민생용 대형 디스플레이로서 주목되고 있는데, 폭넓게 보급하기 위해서는 제조공정의 간략화에 의한 대폭적인 비용절감이 절실히 요구되고 있다. 먼저, 그 제조공정에 대하여 42인치 하이비전용 칼라 PDP의 제조를 예로 들어 설명한다. 공정은 전면판과 배면판 2 종류의 제조공정으로 이루어진다. 먼저, 전면판에서의 전극은 스캔전극이라고 불리우며, 유리판상에 ITO 투명전극이 1024 화소의 각 화소마다 2개 형성된다. 투명전극만으로는 저항값이 높으므로, 투명전극상에 금속의 버스전극을 형성한다. 버스전극은 폭 50㎛, 두께 2㎛이며, 종래의 공정에서는, 버스전극은 후막 Ag 페이스트를 사용한 스크린인쇄법, 또는 스퍼터법에 의한 전체면 위에 걸친 막형성, 레지스트막을 사용한 포토리소그래피법에 의한 전극패턴형성법에 의해 형성되고 있다. 다음으로, 배면판에서의 전극은 어드레스전극이라 불리우며, 유리판상에 직접 1024 화소의 각 화소마다 3개 형성된다. 어드레스전극은 폭 50㎛, 두께 2㎛이며, 스캔전극와 마찬가지로 스크린인쇄, 또는 스퍼터, 포소리소그래피법에 의해 형성된다. 스캔전극, 어드레스전극 모두 그 위부터 유리유전체층이 형성된다.

전면판, 배면판 모두 그 후의 공정을 거친 후, 서로 점착되어 PDP 패널이 완성되는 것인데, 공정 중에서 이 전극형성공정이 가장 번잡하고 공정수가 많아 비용절감을 위한 장해가 되고 있다.

상기 금속 초미립자 분산액의 제조법으로서는 금속 초미립자 또는 분말을 용제, 수지, 분산제 등과 함께, 교반, 초음파의 인가, 볼밀, 샌드밀 등에 의해 분산처리하여 초미립자 분산액을 제조하는 방법이 알려져 있으며, 또 이 방법에 의해 얻어진 분산액이 도료 등의 분야에서 사용되고 있다. 이 제조법 중, 예컨대 액상중에서 직접 초미립자를 얻는 방법으로서, 가스분위기 중에서 또한 용제의 증기가 공존하는 기상중에서 금속을 증발시키고, 증발된 금속을 균일한 초미립자로 응축시켜 용제중에 분산시켜 분산액을 얻는 가스중 증발법(특허 제2561537호 공보)이나, 불용해성 침전반응 또는 환원제에 의한 환원반응을 이용하는 방법 등이 있다. 이들 금속 초미립자 분산액의 제법 중에서도, 가스중 증발법에 의한 것은 입경 100㎚ 이하의 초미립자가 균일하게 분산된 분산액을 안정하게 제조할 수 있고, 또 제조시에 액상법에 의한 것보다 소량의 분산안정제 또는 수지성분을 사용하는 것만으로 소정 농도의 초미립자 분산액을 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이, 잉크젯용 잉크로서 금속 초미립자 분산액을 사용한 예가 없었던 것은 종래의 금속 초미립자 분산액에는 잉크젯용 잉크로서 사용 가능하기 위한 잉크특성(점도, 표면장력 등)을 만족하는 것이 존재하지 않았기 때문이다. 종래의 가스중 증발법에 의해 얻어지는 금속 초미립자는 응집되어 있어 용제중에 분산을 시도해도 안정한 상태는 되기 어렵다. 따라서, 이와 같은 금속 초미립자 분산액을 잉크젯용 잉크로서 사용해도, 금속 초미립자의 응집체가 잉크젯 노즐을 막는다는 문제가 있었다. 또, 초미립자가 독립분산된 금속 초미립자 독립분산액에서도 이것을 잉크젯용 잉크로서 사용할 때에는 잉크특성을 만족하는 적합한 용제를 사용한 분산액으로 하는 것이 필요하지만, 적절한 용제를 선택하는 것에 대해 간단하게는 대응하기 어렵다는 문제가 있었다.

또, 종래기술의 가스중 증발법에서는 증발된 금속증기가 응축할 때, 공존하는 용제가 변성되어 부생성물을 발생시키고, 이들의 양에 따라서는 분산액의 시간경과에 따른 보존 수명 안정성, 점도, 착색 등의 점에서 문제가 발생하는 경우가 있다. 또한, 나중에 설명하는 바와 같이, 분산액의 용도에 따라서는 이 가스중 증발법의 공정에서는 사용하기 어려운 저비점 용제나 물 및 알콜계 용제 등에 분산된 초미립자 분산액이 요구된다는 문제가 있다.

PDP의 종래의 제조공정에 의하면, 전면판과 배면판은 각각 다른 공정으로 제조되며, 최종적으로 조합되어 패널이 된다.

먼저, 전면판의 제조공정에 대하여 설명한다. 유리기판을 받아 검사한 후, 스캔전극의 ITO 패턴을 스퍼터법 및 포토리소그래피법에 의해 형성한다. ITO막만으로는 저항값이 높으므로, ITO막상에 버스전극으로서 폭 50㎛, 두께 2㎛의 금속막을 형성하는데, 이 방법에는 현재 후막 Ag 페이스트를 재료로 한 스크린인쇄법, 또는 Cr/Cu/Cr의 적층 스퍼터막을 포토리소그래피법에 의해 패턴에칭하는 방법의 두 가지가 있다. 버스전극을 형성한 후, 그 위에 유리유전체층, 블랙 매트릭스, 밀봉층, MgO층을 순차적으로 형성하고, 이어서 배면판과 조합하기 위한 조립공정으로 이동한다.

다음으로, 배면판의 제조공정에 대하여 설명한다. 유리기판을 받아 검사한 후, 어드레스전극을 형성하는데, 이 방법에는 전면판과 마찬가지로 후막 Ag 페이스트를 재료로 한 스크린인쇄법, 또는 Cr/Cu/Cr의 적층 스퍼터막을 포토리소그래피법에 의해 패턴에칭하는 방법의 두 가지가 있다. 어드레스전극을 형성한 후, 그 위에 유리유전체층, 스트라이프 배리어 리브(barrier rib), 형광체층, 밀봉층을 순차적으로 형성하고, 이어서 전면판과 조합하기 위한 조립공정으로 이동하여 서로의 패널을 봉착하고, 배기하고, 가스봉입한 후, 에이징 처리를 하여 PDP 패널을 완성한다.

상기 전극을 형성하는 공정에서, 스크린인쇄법에서는 스크린의 위치 어긋남에 의한 형성위치불량 발생, 및 스크린의 눈막힘에 의한 패턴형성불량에 의한 오픈결함의 발생이나, 페이스트가 스크린상에 남는 것에 의한 재료손실 발생의 문제가 있다. 스퍼터, 포토리소그래피법은 진공 프로세스이며, 포토리소그래피에 의한 패턴에칭이 필요하므로, 스퍼터, 레지스트 도포, 패턴광조사, 현상, 에칭, 레지스트 애싱(ashing) 등의 6∼7 개의 공정을 필요로 하고, 더욱이 전체면에 막이 형성되므로 재료의 사용손실이 크다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해소하는 것에 있고, 잉크젯용 잉크로서 사용 가능하기 위한 잉크특성을 만족하는, 금속 초미립자 독립분산액으로 이루어지는 잉크젯용 잉크를 제조하고, 잉크젯 프린터를 사용하여 FPD의 전극을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

발명의 개시

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해, 금속 초미립자가 독립상태로 분산되어 있는 분산액, 즉 초미립자의 응집이 발생하지 않고, 또 유동성도 유지되어 있으며, 잉크특성이 우수한 금속 초미립자 독립분산액에 대한 연구ㆍ개발을 해 왔는데, 특정한 공정을 거치고, 또 특정한 분산제를 사용함으로써 얻어진 분산액이 종래의 문제점을 해결할 수 있다는 것을 발견하였다. 또, 본 발명자들은 PDP의 전극형성에 대해 예의검토한 결과, 300 ℃ 정도의 저온소성이 가능한 상기 금속 초미립자의 독립분산액으로 이루어지는 잉크를 사용한 멀티헤드 잉크젯 프린터를 사용함으로써, 스퍼터법, 스크린인쇄법 등에서와 같은 재료의 낭비가 없고, 또 스퍼터법과 같은 진공 배치(batch) 처리를 필요로 하지 않고, 또 스크린인쇄법과 같은 스크린의 위치 어긋남에 의한 형성위치불량이나, 스크린의 눈막힘에 의한 오픈결함을 발생시키지 않고, 더욱이 단시간에 전극패턴 묘화(描畵)가 가능한 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법은 특정한 잉크젯용 잉크를 사용하는 것이고, 이 잉크젯용 잉크는 금속 초미립자 및 분산제를 함유하는 금속 초미립자 독립분산액으로 이루어지는 것이다. 분산제를 함유한 금속 초미립자 독립분산액은 이 초미립자가 개개로 독립하여 균일하게 분산되어 있으며, 유동성이 유지되어 있다.

이 금속 초미립자의 입경은 통상 100㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 금속 초미립자 독립분산액의 점도는 1∼100mPaㆍs, 바람직하게는 1∼10mPaㆍs, 그 표면장력은 25∼80mN/m, 바람직하게는 30∼60mN/m이고, 이와 같은 물성은 잉크젯용 잉크로서 사용하기 위한 잉크특성을 만족하고 있다.

분산제는 알킬아민, 카르복실산 아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 1개 또는 복수의 것이고, 특히 알킬아민은 그 주쇄의 탄소수가 4∼20, 바람직하게는 8∼18이고, 또 알킬아민은 제 1 급 아민인 것이 바람직하다.

상기 분산액은 분산매로서 주쇄의 탄소수가 6∼20인 비극성 탄화수소, 물, 및 탄소수가 15 이하인 알콜계 용제에서 선택된 적어도 1종의 용제를 함유하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 잉크젯용 잉크는, 가스분위기 중에서 또한 제 1 용제의 증기 존재하에서 금속을 증발시킴으로써 용제중에 금속 초미립자가 분산된 금속 초미립자 분산액을 얻는 제 1 공정과, 이 제 1 공정에서 얻어진 분산액에 저분자량의 극성 용제인 제 2 용제를 첨가하여 상기 금속 초미립자를 침강시키고, 그 상청 액을 제거함으로써 상기 제 1 용제를 실질적으로 제거하는 제 2 공정과, 이와 같이 하여 얻어진 침강물에 제 3 용제를 첨가하여 금속 초미립자의 독립분산액을 얻는 제 3 공정으로 제조된 것이다. 제 1 공정 및/또는 제 3 공정에서 분산제가 첨가된다.

또, 본 발명에서 사용하는 잉크젯용 잉크의 제법은, 가스분위기 중에서 또한 제 1 용제의 증기 존재하에서 금속을 증발시키고, 이 금속의 증기와 상기 용제의 증기를 접촉시키고, 냉각 포집하여 상기 용제중에 금속 초미립자가 분산된 금속 초미립자 분산액을 얻는 제 1 공정과, 이 제 1 공정에서 얻어진 분산액에 저분자량의 극성 용제인 제 2 용제를 첨가하여 상기 금속 초미립자를 침강시키고, 그 상청액을 제거함으로써 상기 제 1 용제를 실질적으로 제거하는 제 2 공정과, 이와 같이 하여 얻어진 침강물에 제 3 용제를 첨가하여 금속 초미립자의 독립분산액을 얻는 제 3 공정으로 이루어진다. 제 1 공정 및/또는 제 3 공정에서 분산제를 첨가함으로써 잉크젯용 잉크에 적합한 금속 초미립자 분산액이 얻어진다.

상기 제 3 용제는 주쇄의 탄소수가 6∼20인 비극성 탄화수소, 물, 및 알콜(탄소수가 15 이하)계 용제에서 선택된 적어도 1종인 것이 잉크젯용 잉크의 경우에는 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 실시 형태를 이하에 설명한다.

잉크젯용 잉크에 요구되는 잉크특성에 관하여, 잉크의 공급안정성이나 잉크의 액적형성 비상(飛翔) 안정성이나 프린터헤드의 고속응답성 등을 실현하기 위해 서는 통상의 동작시에 있어서의 온도(0∼50℃)에서, 그 점도가 1∼100mPaㆍs, 바람직하게는 1∼10mPaㆍs, 그 표면장력이 25∼80mN/m, 바람직하게는 30∼60mN/m이고, 본 발명에서 사용하는 잉크젯용 잉크는 그 특성을 만족한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서의 금속 초미립자는 가스중 증발법으로 제조될 수 있는 것이고, 이 방법에 의하면 입경 100㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이하의 입도가 균일한 금속 초미립자를 제조할 수 있다. 이와 같은 금속 초미립자를 원료로 하고, 잉크젯용 잉크로서의 용도에 적합하게 하기 위해 용제치환을 행하고 있으므로, 또 이 초미립자의 분산안정성을 향상시키기 위해 분산제를 첨가하고 있으므로, 금속 초미립자가 개개로 독립하여 균일하게 분산되고, 또한 유동성이 있는 상태를 유지하고 있는, 잉크젯용 잉크에 적합한 분산액이 얻어진다.

본 발명에 의하면, 가스중 증발법에 의해 얻어진 금속 초미립자를 사용하여 소기의 금속 초미립자 분산액을 제조하는 경우, 먼저 제 1 공정에 있어서, 진공실 내에서 또한 He 등의 불활성 가스의 압력을 10Torr 이하로 하는 분위기 하에서 금속을 증발시키고, 증발된 금속의 증기를 냉각 포집할 때, 상기 진공실중에 1종 이상의 제 1 용제의 증기를 도입하고, 금속이 입자성장하는 단계에서 그 표면을 상기 제 1 용제의 증기와 접촉시키고, 얻어지는 1차입자가 독립적으로 또한 균일하게 제 1 용제중에 콜로이드상으로 분산된 분산액을 얻고, 다음의 제 2 공정에서 제 1 용제를 제거한다. 이와 같이 제 1 용제를 제거하는 것은 제 1 공정에서 증발된 금속 증기가 응축할 때, 공존하는 제 1 용제가 변성되어 발생하는 부생성물을 제거하기 위해서이고, 또 용도에 따라 제 1 공정에서 사용하기 어려운 저비점 용제나 물, 알콜계 용제 등에 분산된 초미립자 독립분산액을 제조하기 위해서이다.

본 발명에 의하면, 제 2 공정에 있어서, 제 1 공정에서 얻어진 분산액에 저분자량의 극성 용제인 제 2 용제를 첨가하여 상기 분산액중에 함유된 금속 초미립자를 침강시키고, 그 상청액을 정치법이나 데칸테이션 등에 의해 제거하여 제 1 공정에서 사용한 제 1 용제를 제거한다. 이 제 2 공정을 복수회 반복하여 제 1 용제를 실질적으로 제거한다. 그리고, 제 3 공정에 있어서, 제 2 공정에서 얻어진 침강물에 새로운 제 3 용제를 첨가하고 용제치환을 행하여 소기의 금속 초미립자 분산액을 얻는다. 이에 의해, 입경 100㎚ 이하의 금속 초미립자가 독립상태로 분산되어 있는 금속 초미립자 독립분산액이 얻어진다.

본 발명에 의하면, 필요에 따라 제 1 공정 및/또는 제 3 공정에서 분산제를 첨가할 수 있다. 제 3 공정에서 첨가하는 경우에는 제 1 공정에서 사용하는 용제에 용해되지 않는 분산제이어도 사용 가능하다.

본 발명에서 사용할 수 있는 분산제로서는 특별히 한정되지 않지만, 알킬아민, 카르복실산 아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 1개 또는 복수의 것이 사용된다. 특히 알킬아민으로서는 탄소수 4∼20의 주골격을 갖는 알킬아민이 바람직하고, 탄소수 8∼18의 주골격을 갖는 알킬아민이 안정성, 핸들링성의 점에서는 더욱 바람직하다. 알킬아민의 주쇄의 탄소수가 4보다 작으면, 아민의 염기성이 너무 강해 금속 초미립자를 부식시키는 경향이 있고, 최종적으로는 이 초미립자를 용해시켜 버리는 문제가 있다. 또, 알킬아민의 주쇄의 탄소수가 20보다 많으면, 금속 초미립자 분산액의 농도를 높게 했을 때, 분산액의 점도가 상승하여 핸들링성이 약간 떨어지게 된다는 문제가 있다. 또, 모든 급수의 알킬아민이 분산제로서 유효하게 작용하지만, 제 1 급 알킬아민이 안정성, 핸들링성의 점에서는 바람직하게 사용된다.

본 발명에서 사용할 수 있는 알킬아민의 구체예로서는, 예컨대 부틸아민, 옥틸아민, 도데실아민, 헥사도데실아민, 옥타데실아민, 코코아민, 타로아민, 수소화타로아민, 올레일아민, 라우릴아민, 및 스테아릴아민 등과 같은 제 1 급 아민, 디코코아민, 디수소화 타로아민, 및 디스테아릴아민 등과 같은 제 2 급 아민, 및 도데실디메틸아민, 디도데실모노메틸아민, 테트라데실디메틸아민, 옥타데실디메틸아민, 코코디메틸아민, 도데실테트라데실디메틸아민, 및 트리옥틸아민 등과 같은 제 3 급 아민이나, 그 외에 나프탈렌디아민, 스테아릴프로필렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 및 노난디아민 등과 같은 디아민이 있고, 카르복실산 아미드나 아미노카르복실산염의 구체예로서는, 예컨대 스테아르산 아미드, 팔미틴산 아미드, 라우린산 라우릴아미드, 올레인산 아미드, 올레인산 디에탄올아미드, 올레인산 라우릴아미드, 스테아라닐리드, 올레일아미노에틸글리신 등이 있다. 이들 알킬아민, 카르복실산 아미드나 아미노카르복실산염은 1종 이상을 사용할 수 있고, 그에 의해 안정한 분산제로서 작용한다.

본 발명에 의하면, 알킬아민의 함유량은 금속 초미립자 중량 기준으로 대략 0.1∼10중량%, 바람직하게는 0.2∼7중량%의 범위이다. 함유량이 0.1중량% 미만이면, 금속 초미립자가 독립상태로 분산되지 않고, 그 응집체가 발생하여 분산안정성이 나빠진다는 문제가 있고, 또 10중량%를 초과하면, 얻어지는 분산액의 점도가 높아지고, 최종적으로는 겔 상태가 형성된다는 문제가 있다.

상술한 바와 같은 금속 초미립자 분산액의 용도로서는 FPD의 전극형성을 생각할 수 있다. 본 발명에서는 이 분산액을 잉크조성물, 그 중에서도 최근 퍼스널컴퓨터의 주변기기로서 저가격ㆍ고성능이며 보급이 현저한 잉크젯 프린터에서의 잉크젯용 잉크로서 사용하여 FPD의 전극을 형성할 수 있다. 이 잉크젯용 잉크의 잉크특성으로서 요구되는 점도나 표면장력 등의 물성은 상술한 바와 같다. 또, 인쇄하는 유리기판이나 플라스틱기판 등의 기체(基體)의 성질에 맞춰 물, 알콜계 등의 극성 용제나 비극성 탄화수소계 용제를 선택하는 등, 사용방법의 차이에 의해 용제의 선택조건이 결정되는 경우가 있다.

예컨대, 제 1 용제는 가스중 증발법일 때 사용하는 금속 초미립자 생성용 용제로서, 금속 초미립자를 냉각 포집할 때 용이하게 액화할 수 있도록, 비교적 비점이 높은 용제이다. 이 제 1 용제로서는 탄소수 5 이상의 알콜류, 예컨대 테르피네올, 시트로네올, 게라니올, 페네틸알콜 등의 1종 이상을 함유하는 용제, 또는 유기 에스테르류, 예컨대 아세트산 벤질, 스테아르산 에틸, 올레인산 메틸, 페닐아세트산 에틸, 글리세리드 등의 1종 이상을 함유하는 용제이면 되고, 사용하는 금속 초미립자의 구성원소, 또는 분산액의 용도에 따라 적당히 선택할 수 있다.

제 2 용제는 제 1 공정에서 얻어진 분산액중에 함유된 금속 초미립자를 침강시키고, 제 1 용제를 추출ㆍ분리하여 제거할 수 있는 것이면 되고, 예컨대 저분자량의 극성 용제인 아세톤 등이 있다.

또, 제 3 용제로서는 주쇄의 탄소수가 6∼20인 비극성 탄화수소, 물 및 탄소 수가 15 이하인 알콜 등과 같은 상온에서 액체인 것을 선택하여 사용할 수 있다. 비극성 탄화수소의 경우, 탄소수가 6 미만이면, 건조가 너무 빨라 분산액의 핸들링 상에서 문제가 있고, 또 탄소수가 20을 초과하면, 분산액 점도의 상승이나 소성하는 용도에서는 탄소가 잔류하기 쉽다는 문제가 있다. 알콜의 경우, 탄소수가 15를 초과하면 분산액 점도의 상승이나 소성하는 용도에서는 탄소가 잔류하기 쉽다는 문제가 있다.

제 3 용제로서는, 예컨대 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 운데칸, 도데칸, 트리데칸, 트리메틸펜탄 등의 장쇄 알칸이나, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄 등의 환상 알칸, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠, 도데실벤젠 등의 방향족 탄화수소, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 시클로헥산올, 테르피네올 등의 알콜을 사용할 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도, 혼합용매의 형태로 사용해도 된다. 예컨대, 장쇄 알칸의 혼합물인 미네랄스피릿이어도 된다.

제 3 용제의 경우, 제 1 공정에서 사용한 것과 다른(설령 동일하다고 해도, 순도가 다른 등의) 용제를 사용해야 하는 경우가 있는데, 본 발명은 그와 같은 경우에 적합하다.

본 발명에서 사용하는 금속 초미립자의 구성원소로서는 도전성이 높은 금속이면 특별히 제한은 없고, 목적에 맞춰 적당히 선정하면 된다. 예컨대, 금, 은, 구리, 팔라듐, 그 외의 많은 도전성 금속에서 선택된 적어도 1종의 금속, 또는 이들 금속의 합금을 들 수 있다. 그 중에서도 은, 구리는 도전성이 높아 바람직하다. 이들의 어느 원소로 구성된 금속 초미립자에서도, 상기 알킬아민, 카 르복실산 아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 1개 또는 복수의 것이 분산제로서 작용하며, 소기의 금속 초미립자 분산액이 얻어진다.

본 발명에서 FPD의 전극형성에 사용하는 잉크젯용 잉크중의 금속 초미립자 농도로서는 10중량%∼70중량%, 바람직하게는 10중량%∼50중량%이다. 10중량% 미만이면 점도, 표면장력 등의 잉크특성은 충분히 만족하지만, 소성후의 전기저항이 도전회로로서 충분한 값은 아니며, 또 70중량%를 초과하면 점도, 표면장력 등의 잉크특성을 만족하지 않게 되므로, FPD의 전극을 형성하기 위한 잉크젯용 잉크로서 사용할 수 없다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 예는 단순한 예시로서, 본 발명을 조금도 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

헬륨가스압력 0.5Torr의 조건하에서 은(Ag)을 증발시키는 가스중 증발법에 의해 Ag의 초미립자를 생성할 때, 생성과정의 Ag 초미립자에 α-테르피네올과 옥틸아민의 20:1(용량비)의 증기를 접촉시키고, 냉각 포집하여 회수하고, α-테르피네올 용제중에 독립된 상태로 분산되어 있는 평균입자경 0.008㎛의 Ag 초미립자를 25중량% 함유하는 Ag 초미립자 독립분산액을 조제하였다. 이 분산액 1용량에 대해 아세톤을 5용량 첨가하여 교반하였다. 극성 아세톤의 작용에 의해 분산액중의 초미립자는 침강되었다. 2시간 정치시킨 후, 상청액을 제거하고, 다시 처음과 동일한 양의 아세톤을 첨가하여 교반하고, 2 시간 정치시킨 후, 상청액을 제거하였다. 이 침강물에 새로이 비극성 탄화수소인 도데칸을 첨가하여 교반하였다. 침강되어 있던 Ag 초미립자는 약 8㎚의 입경을 가지며 ,입자끼리가 완전히 독립된 상태로 도데칸중에 분산되어 있었던 것이 확인되었다. 이 분산액은 매우 안정되어 상온에서 1개월 경과한 후에도 침강분리는 보이지 않았다. 이 분산액중의 Ag의 함량은 23중량%, 분산액 점도는 8mPaㆍs이고, 표면장력은 35mN/m이었다.

또, 마찬가지로 헬륨가스압력 0.5Torr의 조건하에서 구리(Cu)를 증발시키는 가스중 증발법에 의해 Cu의 초미립자를 생성할 때, 생성과정의 Cu 초미립자에 α-테르피네올과 옥틸아민의 20:1(용량비)의 증기를 접촉시키고, 냉각 포집하여 회수하고, α-테르피네올 용제중에 독립된 상태로 분산되어 있는 평균입자경 0.007㎛의 Cu 초미립자를 27중량% 함유하는 Cu 초미립자 독립분산액을 조제하였다. 이 분산액 1용량에 대해 아세톤을 5용량 첨가하여 교반하였다. 극성 아세톤의 작용에 의해 분산액중의 초미립자는 침강되었다. 2 시간 정치시킨 후, 상청액을 제거하고, 다시 처음과 동일한 양의 아세톤을 첨가하여 교반하고, 2 시간 정치시킨 후, 상청액을 제거하였다. 이 침강물에 새로이 비극성 탄화수소인 도데칸을 첨가하여 교반하였다. 침강되어 있던 Cu 초미립자는 약 7㎚의 입경을 가지며, 입자끼리가 완전히 독립된 상태로 도데칸중에 분산되어 있었던 것이 확인되었다. 이 분산액은 매우 안정되어 상온에서 1개월 경과한 후에도 침강분리는 보이지 않았다. 이 분산액중의 Cu의 함량은 25중량%, 분산액 점도는 9mPaㆍs이고, 표면장력은 37mN/m이었다.

얻어진 Ag 초미립자 독립분산액에 대해 Cu 초미립자 독립분산액을 첨가하여 금속성분중의 Cu의 비율이 10중량%가 되도록 한 것을 잉크로서 사용하고, 시판되는 피에조방식의 싱글노즐을 갖는 잉크젯 프린터를 사용하여 보로실리케이트 유리기판상에 폭 50㎛, 도포두께 60㎛, 길이 100㎜의 가는 선을 묘화했다. 묘화한 후, 전기로를 사용하여 300℃에서 30분간 소성(燒成)을 행하였다. 그 결과, 폭 50㎛, 두께 2.5㎛의 전극배선을 제조할 수 있으며, 그 비저항값은 9.0 ×10^-6Ωㆍ㎝이었다. 또, 이 전극배선은 테이프 테스트 결과, 박리강도 4.5kgf/㎟에서도 기판으로부터 박리되지 않아 높은 밀착력을 나타냈다.

다음으로, 하이비전용 화면비 16:9의 칼라 PDP 42형 패널에 대해 금속 초미립자 잉크를 소재로 하여 절대위치정밀도 ±10㎛의 대형 X-Y 테이블에 510㎛ 피치간격의 512개 멀티노즐을 탑재한 잉크젯 프린터를 사용하여 전면판의 스캔전극을 형성하고, 또 동일한 테이블에 피치간격 900㎛의 512개 멀티노즐을 탑재한 잉크젯 프린터를 사용하여 배면판의 어드레스전극을 형성하고, 이어서 PDP 패널로 구성하였다. 그 전극형성공정 및 패널제조공정에 대하여 이하에 서술한다.

화면비 16:9의 42형은 대각길이가 1060㎜이고, 화소수는 전면판, 배면판 모두 1024개이고, 전면판의 스캔전극은 1024 ×2개, 배면판의 어드레스전극은 1024 ×3(RGB)개로 구성되어 있다. 전극피치는 스캔전극이 510㎛, 어드레스전극이 900㎛이고, 전극폭은 50㎛, 두께는 2㎛이다. 각 노즐로부터는 14.4KHz의 주기로 5∼6pL의 잉크가 토출되도록 제어되어 있다. 잉크로서는 Ag 초미립자 독립분산액에 대해 Cu 초미립자 독립분산액을 첨가하여 금속성분중의 Cu의 비율이 10중 량%가 되도록 한 것을 사용했다.

먼저, 스캔전극의 버스전극을 형성하기 위해, 이미 종래의 공정에 의해 ITO 전극이 형성되어 있는 대각길이가 1060㎜이고 종횡의 비가 16:9(직사각형 형상)이며 두께가 2.8㎜ 인 보로실리케이트 유리기판을 묘화장치의 X-Y 테이블상의 소정의 위치에 로봇반송하고, 테이블상에 진공흡착하여 고정시켰다. 유리기판상의 4 모서리에 미리 인자되어 있는 위치결정마커 기준으로 유리기판의 정확한 위치를 맞춘 후, 인출전극형성을 위한 스페이스를 유리기판 단면의 양 사이드에 각각 폭 15㎜ 를 남겨 유리기판의 길이방향으로 묘화하였다. 잉크는 노즐로부터 토출되면 기판상에서 약 50㎛의 원형으로 퍼져 순간적으로 건조되었다. 이 농도의 잉크를 사용하여 소성한 후의 막두께가 2㎛가 되도록 하기 위해, 각 토출에 의해 묘화된 원이 헤드의 스캔방향(X축방향)으로 2/3씩 겹치도록, 즉 (50÷3)/(1/14400)㎛/초 = 239.9㎜/초의 속도로 헤드의 주사속도를 제어하였다. X축방향으로 주사하여 512개의 묘화를 종료하고, Y축방향으로 200㎛ 이동시키고, 마찬가지로 X축방향으로 주사하여 512개의 묘화를 행하고, 512 ×2개의 512화소의 페어전극의 묘화를 종료하였다. 그 후, Y축방향으로 약 261㎜ 이동하여 마찬가지로 512화소의 페어전극의 묘화를 행하였다. 전면판의 스캔전극 1024 ×2개를 묘화하는데 약 15초 걸렸다. 마지막으로 양 단면으로 이동하여 512개의 각 노즐로부터의 잉크토출조합을 조정하여 인출전극을 약 5초동안 형성하였다. 묘화장치로의 유리기판의 반입, 진공흡착, 위치결정, 전극묘화, 인출전극묘화, 반출까지의 공정이 약 60초로 완료되었다. 이것은 스퍼터법의 1000분의 1이었다. 카트리지의 중량변화로부터 전면 패널의 버스전극의 형성을 위한 잉크의 사용량은 금속중량 환산으로 1.84g인 것을 알았다. 이것은 스퍼터법에서의 재료사용중량의 약 5분의 1이었다. 또, 묘화장치를 충분히 정비함으로써 묘화선에 전혀 불량개소가 발생하지 않는 것이 확인되었다.

건조묘화전극 위로부터 전체면에 약 40㎛의 두께로 유전체 유리를 스크린인쇄기에 의해 도포하고, 대기분위기의 벨트로에 넣어 600℃에서의 유지시간이 30분이 되는 이동속도로 설정하여 소성하였다.

배면판의 어드레스전극에 대해서는 유리기판상에 직접 900㎛의 피치간격으로 스캔전극과 동일하게 형성하였다. 512개의 묘화를 6회 반복하고, 1024 ×3개의 어드레스전극의 형성을 약 13초로 종료하였다. 배면판의 전극형성공정에서도 전면판과 동일하게 반입에서 반출까지 약 60초로 완료되고, 스퍼터법에 비해 공정에 걸리는 시간을 1000분의 1로 단축하는 것이 가능했다.

카트리지의 중량변화로부터 배면판의 어드레스전극 형성을 위한 잉크사용량은 금속중량 환산으로 1.62g인 것을 알았다. 또, 묘화선에 불량개소는 관찰되지 않았다. 얻어진 어드레스전극상에 스캔전극과 동일하게 유전체 유리를 도포하고, 벨트로에서 동일한 소성을 행하였다.

이어서, 상기와 같이 하여 전극이 형성된 전면판, 배면판 모두 통상의 제조공정으로 돌아가 양자를 봉착하고, 배기하고, 가스봉입을 행한 후, 에이징 처리하여 PDP 패널로서 조립하였다. 이 패널에 대해 1000시간 연속 점등시험을 행한 결과, 전극의 내구성이 충분한 것임이 확인되었다. 또, 이 패널은 종래기술의 방법으로 제조된 패널과 비교해도, 화상에 차이는 관찰되지 않았다.

본 발명에 의하면, 금속 초미립자 및 분산제를 함유하는 금속 초미립자 독립분산액으로 이루어지는 잉크젯용 잉크를 사용하고, 잉크젯 프린터로 FPD의 전극형성을 행하므로, 사용재료의 낭비가 없고, 또 제조공정을 단축할 수 있어 제조비용의 저감이 가능해진다.

Claims (21)

1. 금속 초미립자 및 분산제를 함유하는 금속 초미립자 독립분산액으로 이루어지는 잉크젯용 잉크를 사용하여 플랫 패널 디스플레이의 전극을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 잉크젯용 잉크로서, 가스분위기 중에서 또한 제 1 용제의 증기 존재하에서 금속을 증발시킴으로써 용제중에 금속 초미립자가 분산된 금속 초미립자 분산액을 얻는 제 1 공정과, 이 제 1 공정에서 얻어진 분산액에 저분자량의 극성 용제인 제 2 용제를 첨가하여 상기 금속 초미립자를 침강시키고, 그 상청액을 제거함으로써 상기 제 1 용제를 실질적으로 제거하는 제 2 공정과, 이와 같이 하여 얻어진 침강물에 제 3 용제를 첨가하여 금속 초미립자의 독립분산액을 얻는 제 3 공정으로 제조된, 금속 초미립자 및 분산제를 함유하는 금속 초미립자 독립분산액을 사용하는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공정, 또는 제 3 공정, 또는 제 1 공정과 제 3 공정의 양 공정에서 분산제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 초미립자가 입경 100㎚ 이하이고, 상기 금속 초미립자 독립분산액의 점도가 1∼100mPaㆍs, 그 표면장력이 25∼80mN/m인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 분산제가 알킬아민, 카르복실산 아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 1개 또는 복수의 것임을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 분산제가 알킬아민, 카르복실산 아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 1개 또는 복수의 것임을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 알킬아민의 주쇄의 탄소수가 4∼20인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 알킬아민의 주쇄의 탄소수가 4∼20인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 알킬아민이 제 1 급 알킬아민인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 알킬아민이 제 1 급 알킬아민인 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 분산액이 분산매로서 주쇄의 탄소수 6∼20의 비극성 탄화수소, 물, 및 탄소수가 15 이하인 알콜계 용제에서 선택된 적어도 1종의 용제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
11. 제 3 항에 있어서, 상기 분산액이 분산매로서 주쇄의 탄소수 6∼20의 비극성 탄화수소, 물, 및 탄소수가 15 이하인 알콜계 용제에서 선택된 적어도 1종의 용제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
12. 제 4 항에 있어서, 상기 분산액이 분산매로서 주쇄의 탄소수 6∼20의 비극성 탄화수소, 물, 및 탄소수가 15 이하인 알콜계 용제에서 선택된 적어도 1종의 용제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
13. 제 6 항에 있어서, 상기 분산액이 분산매로서 주쇄의 탄소수 6∼20의 비극성 탄화수소, 물, 및 탄소수가 15 이하인 알콜계 용제에서 선택된 적어도 1종의 용제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 분산액이 분산매로서 주쇄의 탄소수 6∼20의 비극성 탄화수소, 물, 및 탄소수가 15 이하인 알콜계 용제에서 선택된 적어도 1종의 용제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 전극형성방법.
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