KR101117693B1

KR101117693B1 - 알루미늄을 포함하는 ｐｄｐ 전극용 페이스트, 상기 페이스트를 이용하여 ｐｄｐ 전극을 형성하는 방법, 및 상기 방법에 따라 형성한 ｐｄｐ 전극

Info

Publication number: KR101117693B1
Application number: KR1020090061717A
Authority: KR
Inventors: 김철홍; 김민재; 채소라; 허은기
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2012-03-13
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: EP2144270A3; JP2010015992A; US8329066B2; US20100001640A1; KR20100005694A; EP2144270A2

Abstract

본 발명은 PDP 전극 형성용 페이스트, 상기 페이스트를 이용하여 상기 PDP 전극을 제조하는 방법, 상기 전극을 포함하는 PDP에 관한 것이다. 상기 페이스트는 알루미늄 입자들 및 표면 처리제를 포함하는 알루미늄 액상 조성물을 함유한다. 상기 알루미늄 입자들은 적어도 약 5 ㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는다. 상기 표면 처리제는 적어도 약 550 ℃ 이상의 소성 온도에서 상기 알루미늄 입자의 표면에 잔류하는 특성을 갖는다. 이와 같은 페이스트로부터 제조된 전극은 90% 이상의 신뢰성을 갖는 PDP 형성을 위한 최소한으로 요구되는 비저항을 20μΩ?㎝ 이하로 형성할 수 있다.

Description

알루미늄을 포함하는 ＰＤＰ 전극용 페이스트, 상기 페이스트를 이용하여 ＰＤＰ 전극을 형성하는 방법, 및 상기 방법에 따라 형성한 ＰＤＰ 전극{Paste containing aluminium for preparing PDP electrode, method of preparing the PDP electrode using the paste and PDP electrode prepared using the method}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)의 전극 형성용 페이스트, 상기 페이스트를 이용하여 전극을 제조하는 방법, 상기 전극을 구비하는 PDP에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 알루미늄을 포함하는 PDP 전극 형성용 페이스트에 관한 것이다.

포토리소그라피 공정은 플라즈마 디스플레이 패널의 전극을 형성하는 데 이용되고 있다. 포토리소그라피 공정은 페이스트를 도포 및 건조하여 원하는 두께의 막을 형성한다. 그리고 포토마스크가 장착된 자외선 노광 장비를 이용하여 상기 막에 광을 조사하고, 현상 공정에서 노광되지 않은 영역을 선택적으로 제거한 후, 소성하는 공정이다.

종래 PDP 전극 형성용 페이스트는 무기물 파우더와 감광성 유기물을 함유한다. 상기 무기물 파우더은 우수한 전기 전도성을 갖는 것이 바람직하나, 반면 우수 한 전기 전도성으로 인하여 반응성이 가히 폭발적이어서 산화 반응이 용이하게 일어난다. 따라서 비저항이 커지는 문제가 있다. 그러므로 스퍼터링 방법 등의 박막 공정에만 사용할 뿐, 페이스트로 제조하여 소성 공정을 필수적으로 포함하는 포토리소그라피 공정에는 적합하지 않은 문제가 있다.

본 발명에서는 포토리소그라피 공정을 통해 형성할 수 있는 알루미늄 함유 PDP 전극 및 상기 PDP 전극을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상기 PDP 전극을 형성하는데 이용될 수 있는 페이스트를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 알루미늄 액상 조성물과 글래스 프릿을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 전극 형성용 페이스트를 제공한다. 상기 알루미늄 액상 조성물은 알루미늄 입자들, 표면 처리제를 함유한다. 상기 알루미늄 입자들은 5 ㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는다. 여기서 입자 크기를 반지름을 포함한다. 상기 표면 처리제는 적어도 550 ℃ 이상의 소성 온도에서 타지 않고 잔류하는 특성을 갖는다. 따라서, 전극 형성하는 동안 소성 후라도 상기 표면 처리제는 상기 알루미늄 입자의 표면에 잔류할 수 있다. 또한, 상기 표면 처리제는 소성하면서 휘발하지 않고 그 자체로 알루미늄 입자의 표면에 잔류할 수 있지만, 열분해 되어 분해물이 알루미늄 입자의 표면에 잔류하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르며, 상기 페이스트를 이용하여 형성한 PDP 전극을 제공한다. 상기 전극은 알루미늄 소성체, 표면 처리제 및 글래스 프릿을 포함하며, 적어도 20 μΩ?㎝ 이하의 비저항을 갖는다. 본 발명에서 "비저항"은 소성하여 형성된 전극에서 측정한 단위 면적 및 단위 부피당 저항값을 의미하는 것이 다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르며, 상기 PDP 전극을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 페이스트를 기판 상에 도포하는 단계; 상기 페이스트를 건조하여 도전층을 형성하는 단계; 상기 도전층을 패터닝하는 단계; 패터닝한 상기 도전층을 소성하여 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 패터닝하는 단계는 상기 도전층을 노광 및 현상하는 단계를 포함한다. 상기 소성하는 단계는 환원 또는 산화 대기 중에서 행해질 수 있다.

본 발명에 따르면 표면 처리제와 알루미늄 입자를 함유하는 알루미늄 액상 조성물을 포함하는 PDP 전극용 페이스트, 상기 페이스트를 이용한 PDP 전극의 형성 방법 및 상기 방법에 따라 형성한 PDP 전극을 제공할 수 있다.

구체적으로, 소성 과정에서 상기 표면 처리제가 연소하지 않고 그 자체 또는 분해물이 알루미늄 입자의 표면에 잔류함으로써, 알루미늄의 산화를 방지할 수 있다. 따라서 상대적으로 저가의 제조 장비를 사용하는 포토리소그라피 공정을 이용하여 PDP 전극을 형성할 수 있으며, 이렇게 형성된 PDP 전극은 적정 수준의 비저항, 즉 90% 이상의 신뢰성을 갖는 PDP 형성을 위한 최소한으로 요구되는 비저항을 20μΩ?㎝ 이하로 형성할 수 있다.

또한, 바람직하게는 평균 반지름이 5 ㎛ 이하인 알루미늄 입자를 사용함으로써, PDP 전극의 표면이 다공질화되지 않아 방전 가스 유입에 따른 리크 현상을 방지할 수 있다.

본 발명은 적어도 550℃ 이상에서 연소하지 않는 표면 처리제와 알루미늄 입자를 포함하는 알루미늄 액상 조성물 60 내지 68 중량부, 글래스 프릿(glass frit) 2.5 내지 5.5 중량부, 비히클(vehicle) 15.5 내지 37.5 중량부를 포함하는 PDP 전극용 페이스트를 제공한다.

상기 표면 처리제는 포토리소그라피 공정으로 PDP 전극 제조시 적어도 소성 온도 이상에서 연소하지 않고 잔류하는 것이다. PDP 전극 제조시 PDP 전극용 페이스트를 적어도 550℃ 이상에서 소성하므로, 상기 표면 처리제는 적어도 550℃ 이상에서 연소하지 않고 잔류하는 것일 수 있다. 상기 표면 처리제는 소성하면서 휘발하지 않고 그 자체로 알루미늄 입자의 표면에 잔류할 수 있지만, 열분해 되어 분해물이 알루미늄 입자의 표면에 잔류하는 것일 수 있다.

상기 표면 처리제는 셀룰로오스의 히드록시기를 에테르화한 셀룰로오스에테르를 사용할 수 있다. 예를 들어, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 트리틸셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 아미노에틸셀룰로오스 등이 있으며, 이들의 유도체들도 550℃ 이상에서 연소되지 않는 것이라면 본 발명에 포함할 수 있다. 바람직하게는 잔류 능력이 우수한 에틸셀룰로오스 및 이의 유도체를 사용할 수 있다.

상기 표면 처리제는 상기 페이스트 내에 3 내지 34 중량부로 함유할 수 있는데, 3 중량부 미만으로 함유하면 상기 PDP 전극용 페이스트 제조 상의 문제가 있 고, 34 중량부 초과하여 함유하면 상기 알루미늄 입자간 상호작용을 통한 수소발생 및 폭발성의 위험이 있으며, 이후 PDP 전극 제조시 소성 공정에서 알루미늄이 산화되는 문제가 있다.

알루미늄 입자는 그 크기가 크면 클수록 비저항이 작아지기 때문에, 비저항 측면에서는 알루미늄 입자의 반지름이 큰 것을 사용할 수 있다. 그러나, 알루미늄 입자의 크기가 크면, 입자 크기가 큰 알루미늄 입자를 이용하여 형성한 PDP 전극 표면이 다공질화(porous) 해진다. 따라서 방전 가스가 유입되는 리크(leak) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 상기 알루미늄 액상 조성물은 평균 반지름이 5 ㎛ 이하인 알루미늄 입자를 포함함이 바람직할 수 있다.

종래 은을 포함하는 페이스트를 이용하여 포토리소그라피 공정으로 형성한 PDP 전극의 표면과 유사한 거칠기 정도의 표면 특성을 갖는 것을 기준으로 상기 알루미늄 입자는 5 ㎛ 이하의 평균 반지름을 갖는 것이 바람직하다. 평균 반지름이 5 ㎛ 초과하면, PDP 전극 표면이 다공질화(porous)되어 방전 가스가 유입되는 리크(leak) 현상이 발생할 수 있다. 본 발명에서 상기 알루미늄 입자의 평균 반지름이 5㎛ 이하인 것의 의미는 다량의 알루미늄 입자들의 반지름 크기가 5 ㎛ 이하인 것으로, 상기 리크 현상을 유발하지 않는 정도의 신뢰도를 갖는 범위에서 대부분의 알루미늄 입자의 반지름 크기가 5 ㎛ 이하인 것이다. 모든 알루미늄 입자들이 5 ㎛ 이하인 것에 대해 한정하는 것은 아니며, 또한 전체 알루미늄 입자들의 반지름을 단순히 평균한 것이 5 ㎛ 이하인 것도 아니다. 즉, 소량 또는 미량으로 평균 반지름 크기가 5 ㎛ 초과하는 알루미늄 입자를 포함할 수 있는데, 상기 리크 현상을 유 발하지 않는 정도의 신뢰도를 갖는 범위에서 허용될 수 있는 소량 또는 미량으로 평균 반지름 크기가 5 ㎛ 초과하는 알루미늄 입자를 포함하는 것에 대해서도 본 발명이 적용될 수 있다.

또한, 상기 알루미늄 입자는 0.5 ㎛ 이상이어야 한다. 0.5 ㎛ 미만인 경우 상기 알루미늄 입자를 포함하는 전극의 전도성이 떨어져 PDP 전극으로 사용할 수 없기 때문이다.

상기 알루미늄 입자의 함유량에 관하여, 상기 페이스트 내에 알루미늄 입자를 18 중량부 내지 40.8 중량부로 함유할 수 있다. 18 중량부 미만으로 함유하면 상기 PDP 전극용 페이스트를 제조하기가 어려울 뿐 아니라, 점도의 저하 및 고형분 밀도 감소로 인해 상기 PDP 전극용 페이스트로 형성하는 PDP 전극의 단선(Open) 문제가 있고, 40.8 중량부 초과하여 함유하면 PDP 전극용 페이스트 제조시 입자간 상호작용을 통한 수소발생 및 폭발성의 위험이 있으며, 광 투과의 저하에 의한 불충분한 가교 반응에 의해 원하는 패턴을 얻을 수 없는 문제가 있다.

상기 알루미늄 액상 조성물은 분산제, 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는 알루미늄 입자의 분산 안정성을 높이고, 알루미늄 입자의 응집 또는 침전이 일어나는 것을 방지하기 위한 것이다. 이와 같은 분산제로 카르복실기, 수산화기, 산에스테르 등의 친화성이 있는 극성기를 갖는 화합물이나 고분자 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 용매는 상기 알루미늄 액상 조성물을 제조하기 위한 것으로, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 또는 무기 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어 케톤류, 알코올류, 에테르계 알코올류, 포화 지방족 모노카르복실산알킬 에스테르류, 락트산 에스테르류, 에테르계 에스테르류, 또는 이들의 조합으로 이루어진 조성물 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 알루미늄 액상 조성물은 산화 방지제, 광안정제, 자외선 흡수제, 윤활제, 안료, 난연제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 이후 PDP 소성시 알루미늄 입자의 표면에 특히 소성이 외부에 노출되는 전극 표면에 배치된알루미늄 입자 상에 상기 표면 처리제 또는 그 분해물이 잔류할 수 있는 범위에서, 약 5 중량부 내로 함유할 수 있다.

상기 분산제, 용매 등의 첨가제는 상술한 상기 알루미늄 입자 및 표면 처리제의 함유량을 제외한 잔량의 범위 내에서 함유할 수 있다. 상기 첨가제는 상기 알루미늄 액상 조성물 100 중량부 대비 5 중량부 이내로 함유할 수 있다.

상기 알루미늄 액상 조성물은 60 내지 68 중량부로 함유하는데, 60 미만으로 함유하는 경우 PDP 전극의 단선(Open) 문제가 있고, 68 중량부 초과하여 함유하면 알루미늄 입자간 상호작용을 통한 수소발생 및 폭발성의 위험이 있는 문제가 있다. 글래스 프릿은 이후 PDP 전극을 형성함에 있어서, 알루미늄 입자 간의 결합(necking)을 도와주는 역할을 행하고, PDP 기판 또는 다른 PDP 전극과의 접착력도 증진할 수 있다. 상기 글래스 프릿은 납(Pb), 붕소(B), 실리콘(Si), 비스무스(Bi), 인(P), 리튬(Li), 아연(Zn), 바륨(Ba), 주석(Sn) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 글래스 프릿으로 Bi₂O₃-B₂O₃계, Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO계, P₂O₅-SnO-ZnO계 또는 B₂O₃-SnO-BaO계 혼합물과 같이 상기 금속 산화물의 적어도 2개 이상 혼합한 것을 사용할 수도 있다. 상기 글래스 프릿은 분말 형태로 함유한다.

상기 글래스 프릿은 2.5 내지 5.5 중량부로 함유하는데, 2.5 중량부 미만으로 함유하면 알루미늄 입자간의 결합(Neck)형성에 필요한 충분한 액상 물질이 존재하지 않음으로 인해 저항 증가 및 전극의 부착력감소 문제가 있고, 5.5 중량부 초과하여 함유하면 알루미늄 입자가 결합(Neck)은 가능하나, 알루미늄 입자가 뭉쳐져(island) 상기 PDP 전극용 페이스트를 이용하여 형성한 PDP 전극의 저항이 증가하는 문제가 있다.

포토리소그라피 공정을 통해 PDP 전극을 형성하기 위해, 상기 비히클은 광개시제, 가교제 및 바인더를 함유한다.

광개시제는 사진 공정 중 라디칼을 발생시키고, 상기 가교제의 가교 반응을 개시할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 광개시제로 벤조페논, 4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐-2-페닐아세토페논, 2-메틸-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드로, 또는 이들의 둘 이상을 조합한 조성물을 사용할 수 있다.

상기 광개시제는 상기 비히클 100 중량부 대비 0.01 내지 4.5 중량부의 양으로 포함할 수 있다. 이때 상기 광개시제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 상기 PDP 전극용 페이스트의 노광 감도가 저하되고, 4.5 중량부를 초과하면 노광된 영역의 선폭이 작게 나오거나 노광되지 않은 영역에 대해 현상이 안 되는 문제가 발생하여 깨끗한 전극 패턴을 얻을 수 없다.

가교제는 광개시제에 의해 라디칼 중합 반응할 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 단관능 및 다관능 모노머를 이용할 수 있으며, 노광 감도를 향상하기 위해 다관능 모노머를 이용할 수 있다. 이러한 다관능 모노머로는 에틸렌글리콜디아크릴레이트(EGDA)와 같은 디아크릴레이트계; 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시레이트트리아크릴레이트(TMPEOTA), 또는 펜타에리스리톨트리아크릴레이트와 같은 트리아크릴레이트계; 테트라메틸올프로판테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트 와 같은 테트라아크릴레이트계; 및 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA)와 같은 헥사아크릴레이트계 또는 이들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 조성물 등을 사용할 수 있다.

상기 가교제는 상기 비히클 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 2.0 중량부의 양으로 포함할 수 있다. 이때 상기 가교제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 PDP 전극 형성시 노광 공정에서 노광 감도가 저하되고 현상 공정시 전극 패턴에 흠이 생기는 경향이 있고, 이와 반대로 2.0 중량부를 초과하면 현상 후 선폭이 커지면서 전극 패턴 형성 시 패턴 모양이 깨끗하지 않아 소성 후 전극 주위에 잔사를 발생할 수 있다.

상기 바인더는 상기 PDP 전극용 페이스트를 기판 상에 도포할 때, 적절한 점도를 나타내어 인쇄 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 알루미늄 입자의 소결 특성을 향상할 수 있으며, 또한 상기 알루미늄 입자와 PDP 기판 사이에 접착력을 부여할 수 있다. 상기 바인더로는 광개시제에 의해 가교가 가능하며, 전극 형성시 현상 공정에 의해 쉽게 제거되는 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 수지, 스티렌 수지, 노볼락 수지, 폴리에스테르 수지, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 카르복실기를 함유하는 모노머류, 수산화기를 함유하는 모노머류, 공중합이 가능한 모노머류 등을 사용할 수 있다. 카르복실기를 함유하는 모노머류로 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘선, 계피산, 숙신산모노(2-(메트)아크릴로일옥시에틸) 또는 ω-카르목시-폴리카프로락톤모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 수산화기를 함유하는 모노머류로 (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산3-히드록시프로필 등의 수산화기 함유 단량체류; o-히드록시스티렌, m-히드록시스티렌, p-히드록시스티렌 등의 페놀성 수산화기 함유 모노머류를 들 수 있다. 공중합 가능한 모노머류로는 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산 n-부틸, (메트)아크릴산 n-라우릴, (메트)아크릴산벤질, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 디시클로로펜타닐(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산에스테르류; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 방향족 비닐계 모노머류; 부타디엔, 이소프렌 등의 공역 디엔류; 폴리스티렌, 폴리(메트)아크릴산메틸, 폴리(메트)아크릴산에틸, 폴리(메트)아크릴산벤질 등의 중합체 사슬의 한쪽의 말단에 (메트)아크릴로일기 등의 중합성 불포화기를 갖는 마크로 모노머류 등이 있다.

상기 바인더는 비히클 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 5.0 중량부의 양으 로 포함할 수 있다. 0.05 중량부 미만이면 건조 및 노광/현상 공정 중 PDP 전극 기판 또는 다른 PDP 전극에 밀착하는 특성이 약해질 수 있고, 5.0 중량부를 초과하면 현상 공정시 미현상 불량을 유발할 수 있다.

또한, 상기 비히클로 용매와, 각각의 목적에 따라 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 용매는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 또는 무기 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어 케톤류, 알코올류, 에테르계 알코올류, 포화 지방족 모노카르복실산알킬 에스테르류, 락트산 에스테르류, 에테르계 에스테르류, 또는 이들의 조합으로 이루어진 조성물 등을 사용할 수 있다. 첨가제로 알루미늄 입자를 분산하는 분산제, 감도를 향상시키는 증감제, 전극 형성 조성물의 보존성을 향상시키는 중합 금지제 및 산화방지제, 해상도를 향상시키는 자외선 흡광제, 페이스트 내의 기포를 줄여 주는 소포제, 분산성을 향상시켜 주는 분산제, 인쇄시 막의 평탄성을 향상시키는 레벨링제 또는 요변 특성을 주는 가소제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 반드시 사용되는 것은 아니고 필요에 따라 사용하며, 첨가 시에는 일반적으로 알려진 양을 적절하게 조절하여 사용할 수 있다.

이와 같은 비히클은 15.5 내지 37.5 중량부로 함유할 수 있다. 15.5 중량부에 미달되는 경우에는 상기 PDP 전극 페이스트의 점성에 영향을 미쳐 인쇄 특성이 좋지 않고 노광 감도가 저하되며, 37.5 중량부를 초과하면 상대적으로 알루미늄 입자의 함량비가 적어 소성시에 도전막의 수축이 심하고, 단선이 발생할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 PDP 전극용 페이스트를 이용하여 PDP 전극을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 관하여 첨부된 도 1 내지 3을 참조하여 상세히 설명 한다.

우선, 도 1을 참조하면 PDP 기판(10)을 준비하고, 상기 PDP 기판(10) 상에 상기 상술한 PDP 전극용 페이스트를 도포하여 건조함으로써 도전층(20)을 형성한다. 이때, PDP 기판(10) 상에 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 상기 PDP 전극용 페이스트를 인쇄할 수 있다. 인쇄 후, 50 내지 130 ℃의 온도 범위 이내에서 5 내지 30분간 가열 및 건조한다.

도 2을 참조하면, 상기 도전층(20)이 형성된 기판(10)과 이격 하여 소정의 패턴이 형성된 포토 마스크(30)를 대면시키고, 상기 포토 마스크(30)를 통해 방사선을 선택적 조사(노광)하여 광개시제에 의해 바인더 및 가교제를 경화한다. 이때 노광은 통상의 노광 장치를 이용하여 가시광선, 자외선, 원적외선, 전자선 또는 X선 등의 방사선을 조사하여 수행한다.

본 실시 예에서는 포지티브 노광 공정을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 광개시제, 바인더 및 가교제의 종류에 따라 네가티브 노광 공정을 행할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 노광 후 알칼리 현상액으로 현상 처리하여 도전층(도 2의 20)의 비노광 영역을 제거한다. 따라서 원하는 패턴의 전극(21)을 형성한다.

이때 알칼리 현상액은 염기를 포함하는 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 염기로 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산수소이칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 인산이수소나트륨, 규산리튬, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 붕 산리튬, 붕산나트륨, 붕산칼륨, 등의 무기 알칼리성 화합물; 암모니아, 테트라메틸암모늄히드록시드, 트리메틸히드록시에틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 에탄올아민 등의 유기 알칼리성 화합물 등이 있다. 이는 예시적인 것이며, 본 발명이 상기 알칼리 현상액의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.

상기 현상 공정의 처리 조건은 통상적인 것으로, 현상액의 종류, 농도, 현상 시간, 현상 온도 및 침지법, 요동법, 샤워법, 스프레이법, 패들법과 같은 현상 방법과, 현상 장치 등을 적절하게 선택할 수 있다. 또한 현상 공정 이후 통상적으로 세정 처리가 실시되며, 필요에 따라서 현상 처리 후에 전극(21)의 측면 및 기판 노출부에 불필요한 잔류물을 제거하는 공정을 포함할 수 있다.

그리고, 550 ℃ 내지 650 ℃, 온도에서 약 10 분 내지 약 3시간 동안 소성 공정을 수행하여 미세 패턴의 전극(21)을 제조한다. 이때 소성 공정은 환원 또는 산화분위기 하에서 수행하여도 무관하다.

상술한 본 발명의 일 실시 예에 관한 PDP 전극 형성 방법은, PDP를 구동함에 있어서 Y 전극과 대항하여 어드레스 방전을 일으키도록 소정의 전압이 인가되는 어드레스 전극 뿐만 아니라, 서로 교호하게 전압이 인가되어 유지 방전을 일으키는 X 전극 또는 Y 전극을 형성함에 있어서도 적용될 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 PDP 전극 형성 방법에 따라 형성한 PDP 전극을 제공한다.

상기 PDP 전극은 알루미늄 입자의 표면에 표면 처리제가 잔류하는 알루미늄과 글래스 프릿을 포함한다. 그리고 상기 PDP 전극은 비저항이 20 μΩ?㎝ 이하인 것을 특징으로 한다.

상술한 PDP 전극용 페이스트를 소성하여 알루미늄 입자가 서로 결합(necking)함으로써 전도성을 갖는 PDP 전극을 형성할 수 있다. 상기 PDP 전극용 페이스트는 소성 공정을 거침에도 알루미늄 입자의 산화를 방지하여 비저항이 20 μΩ?㎝ 이하인 PDP 전극을 제조할 수 있다. 알루미늄 입자의 산화는 소성 공정을 거친 후에도 잔류하는 표면 처리제에 의해 방지할 수 있다. 전극의 비저항은 작으면 작을수록 전도성이 우수하다. 본 발명에서는 종래 대략 100 μΩ?㎝ 이상을 갖는 알루미늄 전극 대비, 비저항을 최소 20 μΩ?㎝ 이하로 줄인 PDP 전극을 제공한다. 20 μΩ?㎝은 제품으로서 90% 신뢰성을 갖는 PDP의 전극으로 사용할 수 있는, 최소한으로 요구되는 비저항 값이다.

또한, 상기 PDP 전극은 포토리소그라피 공정에 의해 형성되므로, 광개시제, 가교제, 바인더를 함유한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다. 상기 플라즈마 디스플레이 패널은 상술한 알루미늄 액상 조성물(알루미늄 입자와 적어도 550℃ 소성 온도에서 잔류하는 표면 처리제를 함유하는)과 글래스 프릿을 함유하는 페이스트를 이용하여 형성한 어드레스 전극을 포함한다. 본 실시 예에서 상기 페이스트는 어드레스 전극을 형성하는데 사용되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며 X 전극 또는 Y 전극 등과 같이 PDP의 어떠한 전극을 형성하는데도 이용 될 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 PDP는 외부로 빛을 방출하는 전면 패널(100)과 형광체가 배치되어 빛을 발광하는 후면 패널(200)을 구비한다. 전면 패널(100)에서, 상기 전면 글래스 기판(110) 상에 X 방향으로 연장하는 복수의 투명 전극들이 배치되고, 각 투명 전극(120) 상에 버스 전극(130)이 형성된다. 따라서 버스 전극(130)은 투명 전극(120)에 실질적으로 평행한다. 전면 유전체층(140)과 보호층(150)이 상기 투명 전극(120)과 상기 버스 전극(130)을 덮도록 상기 전면 글래스 기판(110) 상에 순차적으로 형성된다. 상기 전면 유전체층(140)은 방전에 참여하는 하전 입자의 직접적인 충돌로부터 상기 버스 전극(130)과 투명 전극(120)을 보호할 수 있다. 그리고 상기 전면 유전체층(140)은 보호층(150)에 의해 보호될 수 있다. 또한, 상기 보호층(150)은 전면 유전체층(140) 보호 역할에 더하여 2차 전자의 방출을 유도함으로써 방전을 활성화시키는데 기여할수 있다.

후면 패널(200)은 후면 글래스 기판(210) 상에 Y 방향으로 연장하는 복수의 어드레스 전극(220)들이 배치된다. 상기 어드레스 전극(220)은 알루미늄 입자의 소성체, 표면 처리제, 글래스 프릿을 함유한다. 상기 어드레스 전극(220)은 20 μΩ?㎝ 이하의 비저항을 갖는다. 본 발명에서 "비저항"은 소성하여 형성된 전극에서 측정한 단위 면적 및 단위 부피당 저항값을 의미하는 것이다.

상기 어드레스 전극(220)을 덮도록 후면 유전체층(230)이 배치되고, 방전 공간을 구획하는 격벽(240)을 형성한다. 따라서 복수의 방전셀들이 형성된다. 그리고 상기 방전셀 내부에는 형광체층(250)이 배치된다. 상기 형광체층(250)은 격벽(240) 의 측벽 및 후면 유전체층(230) 상에 배치된다. 구체적으로, 복수의 방전셀들 각각에 서로 다른 형광체층(250)들이 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 적색 형광체층, 녹색 형광체층, 청색 형광체층이 각각의 방전셀에 배치될 수 있다.

도 12의 단면도인 도 13을 참조하면, 일 방전셀은 격벽(240)에 의해 인접한방전셀로부터 독립적인 발광 영역을 구성한다. 구체적으로 상기 일 방전셀은 쌍을 이루는 유지전극쌍(X, Y)과, 상기 유지전극쌍(X, Y)과 교차하는 방향으로 연장하는 어드레스 전극(220)을 갖추고 있다. 상기 유지전극쌍(X, Y) 각각은 X 전극(X)과 Y 전극(Y)으로 구성되어 있다. 상기 X 전극(X)은 X 투명 전극(120X)과 X 버스 전극(130X)은 구비하며, 상기 Y 전극(Y)은 Y 투명 전극(120Y)과 Y 버스 전극(130Y)을 구비한다. 상기 유지전극쌍(X, Y)은 서로 교호하게 전압이 인가되어 상호 표시방전을 일으키며, 상기 표시방전에 선행하여 상기 Y 전극(Y)과 어드레스 전극(220) 사이에 어드레스 방전을 일으킨다. 상기 어드레스 방전은 표시하고자 하는 방전셀 내에 프라이밍 입자들을 축적시킴으로써 표시방전을 일으켜 외부로 빛을 방출할 수 있는 전처리 방전에 해당하는 것이라 할 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 PDP 전극용 페이스트를 제조하고, 상기 전극용 페이스트를 이용하여 포토리소그라피 공정으로 PDP 전극을 제조한 실시 예들을 설명한다. 또한, 실시 예들의 비저항, 표면의 다공성 특성 평가도 함께 설명한다.

실시 예 1: 알루미늄 입자의 평균 반지름이 7 ㎛ 인 PDP 어드레스 전극의 제조

알루미늄 입자의 평균 반지름이 7 ㎛인 알루미늄 분말 600g, 에틸셀룰로오 즈(ethylcellulose, EC) 50g , 0.4㎕의 분산제(BYK사의 disperbyk-190)를 포함하는 에틸 알코올 350g을 함유한 알루미늄 액상 조성물 1000g을 준비하였다.

그리고 상기 알루미늄 액상 조성물 1000g, 글래스 프릿 50g, 광개시제 3.5g, 가교제 3.5g, 바인더 16.5g을 326.5 ml의 에틸 알콜에 첨가하여 교반하였다.

글래스 프릿으로 SiO2, PbO, Bi2O3, ZnO 및 BaO를 혼합한 혼합물을 사용하였으며, 광개시제로 2,2-디메톡시-2-페닐-2-페닐아세토페논을, 가교제로 테트라메틸올프로판 테트라아크릴레이트를 사용하였다. 그리고 바인더로 메틸메타크릴레이트/메타크릴레이트 공중합체(Methylmethacrylate/Methacrylic acid copolymer, (MMA/MAA) copolymer), 하이드록시프로필 셀룰로오즈(Hydroxypropyl cellulose, HPC), 에틸셀룰로오즈(Ethylcellulose, EC), 및 폴리(이소부틸 메타크릴레이트)(Poly(isobutyl methacrylate), PIBMA)의 혼합물을 사용하였다.

이어서 교반기에서 교반 및 분산을 더욱 수행한 다음, 여과 및 탈포 공정을 거쳐 PDP 전극 형성용 페이스트를 제조하였다.

미리 준비한 유리 기판(10cm×10cm)을 세정 및 건조한 후, 상기 PDP 전극용 페이스트를 상기 유리 기판상에 스크린 인쇄법으로 도포하였다. 드라이 오븐에서 100℃, 15분간 건조하여 도전층을 형성하였다. 상기 도전층 상에 스트라이프 패턴이 형성된 포토 마스크를 이격 배치한 다음, 고압 수은 램프를 이용하여 450 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 노광하였다. 그리고 35℃의 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액을 노즐을 통해 1.5kgf/㎠의 분사 압력으로 25 초간 분사하여 현상하여 노광되지 않은 도전층 영역을 제거함으로서 전극 패턴을 형성하였다.

이어서, 전기 소성로를 이용하여 580℃에 15분간 소성하여 막 두께가 약 12 ㎛인 패턴화된 어드레스 전극을 제조하였다.

실시 예 2: 알루미늄 입자의 평균 반지름이 5 ㎛ 인 PDP 어드레스 전극의 제조

본 실시 예에서도 평균 반지름 5 ㎛인 알루미늄 분말 600g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시 예 1과 동일한 방법으로 어드레스 전극을 제조하였다. 이때 얻어진 어드레스 전극의 두께는 약 9 ㎛이다.

실시 예 3: 알루미늄 입자의 평균 반지름이 3 ㎛ 인 PDP 어드레스 전극의 제조

본 실시 예에서도 평균 반지름 3 ㎛인 알루미늄 분말 600g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시 예 1과 동일한 방법으로 어드레스 전극을 제조하였다. 이때 얻어진 어드레스 전극의 두께는 약 8 ㎛이다.

비교예: 은(Ag) 분말을 포함하는 어드레스 전극의 제조

상기 실시 예 1에서 알루미늄 액상 조성물 대신 은 분말을 함유하는 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법으로 어드레스 전극을 제조하였다.

평가 예 1: 전극의 비저항 평가

본 평가 예에서는 상기 실시 예들에 따른 PDP 어드레스 전극의 비저항을 측정하였다. 비저항 측정은 4-point probe 저항 측정 장치를 이용하였다.

비저항 측정 결과 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다. 따라서 본 발명에 따른 PDP 전극들은 PDP 제품으로서 90% 신뢰성을 갖는 PDP의 전극으로 사용할 수 있도록 최소한으로 요구되는 비저항 20 μΩ?㎝ 이하의 값을 가짐을 확인할 수 있다.

종류	비저항(μΩ?㎝)
실시 예 1	13.5
실시 예 2	16.7
실시 예 3	20.2

평가 예 2 : 전극 표면의 다공성 평가

본 평가 예에서는 상기 실시 예들에 따른 PDP 어드레스 전극의 미세 구조를 확인하기 위하여 주사전자현미경(SEM) 사진을 촬영하였다.

도 4는 상기 실시 예 1로부터 얻은 PDP 어드레스 전극의 표면 사진이고, 도 5는 도 4의 사진의 일 영역을 확대한 사진이다.

도 6은 상기 실시 예 2의 PDP 어드레스 전극의 표면 사진이고, 도 7은 도 6의 확대 사진이며, 8과 9는 실시 예 3의 PDP 어드레스 전극의 사진들이다. 도 9는 도 8의 확대 사진이다.

도 10은 상기 비교예로부터 얻은 PDP 어드레스 전극의 표면 사진이며, 도 11은 도 10의 확대 사진이다.

90% 이상의 신뢰성을 갖는 PDP 제품으로 판단되는 대조군의 어드레스 전극 표면을 기준으로, 상기 실시 예들의 PDP 어드레스 전극들을 살펴보면, 실시 예 2와 3은 유사한 표면 거칠기를 갖는 것으로 확인할 수 있다. 즉, 알루미늄 입자의 크기가 작아 전극 표면의 다공질화(porous) 정도가 상기 대조군과 동등 이상의 특성을 나타낸다. 그러나, 실시 예 1의 전극 표면은 대조군 대비 상당히 다공질화(porous)되어 방전 가스가 유입되는 리크(leak) 현상이 발생할 수 있다.

그러므로, 평균 반지름이 5 ㎛ 이하인 알루미늄 입자를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 표면 처리제와 알루미늄 입자를 함유하는 알루미늄 액상 조성물을 포함하는 PDP 전극용 페이스트, 상기 페이스트를 이용한 PDP 전극의 형성 방법 및 상기 방법에 따라 형성한 PDP 전극을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 내지 3은 본 발명에 관한 PDP 전극 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 4와 5는 평균 반지름 크기가 7 ㎛인 알루미늄 입자를 함유하는 PDP 전극의 표면을 나타낸 사진들이다.

도 6과 7는 평균 반지름 크기가 5 ㎛인 알루미늄 입자를 함유하는 PDP 전극의 표면을 나타낸 사진들이다.

도 8와 9는 평균 반지름 크기가 3 ㎛인 알루미늄 입자를 함유하는 PDP 전극의 표면을 나타낸 사진들이다.

도 10과 11은 은을 포함하는 PDP 전극의 표면을 나타낸 사진들이다.

도 12는 본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.

도 13는 도 12의 1-1'단면도이다.

Claims

알루미늄 입자와 표면 처리제를 함유하는 알루미늄 액상 조성물; 및

글래스 프릿;을 함유하고,

상기 표면 처리제는 적어도 550℃의 온도에서 소성 과정을 거친 후에도 알루미늄 입자의 표면에 잔류하는 PDP 전극용 페이스트.
삭제
제1항에 있어서, 상기 알루미늄 액상 조성물은 60 내지 68 중량부, 상기 글래스 프릿은 2.5 내지 5.5 중량부로 함유하는 것을 특징으로 PDP 전극용 페이스트.
제1항에 있어서, 상기 페이스트에서 상기 표면 처리제를 3 내지 34 중량부, 상기 알루미늄 입자를 18 내지 40.8 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제1항에 있어서, 상기 알루미늄 액상 조성물은 용매와 분산제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제1항에 있어서, 상기 알루미늄 액상 조성물은 산화 방지제, 광안정제, 자외 선 흡수제, 윤활제, 안료, 난연제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 첨가제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제6항에 있어서, 상기 첨가제는 상기 알루미늄 액상 조성물 100 중량부를 기준으로 5 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제1항에 있어서, 상기 표면 처리제는 에틸 셀룰로오스 및 그 유도체들 중에서 선택된 것을 함유하는 PDP 전극용 페이스트.
제8항에 있어서, 상기 표면 처리제는 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 트리틸셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 카르복시에틸셀룰로오스, 아미노에틸셀룰로오스 및 이들의 유도체들로 이루어진 군에서 선택되는 표면 처리제를 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제1항에 있어서, 상기 알루미늄 입자의 평균 반지름은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제1항에 있어서, 광개시제, 가교제 및 바인더를 포함하는 비히클을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
제11항에 있어서, 상기 비히클 100 중량부를 기준으로 상기 광개시제를 0.01 내지 4.5 중량부로, 상기 가교제를 0.01 내지 2 중량부, 상기 바인더를 0.05 내지 5 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극용 페이스트.
알루미늄 입자들의 소성체, 표면 처리제, 글래스 프릿을 포함하고, 20 μΩ?㎝ 이하의 비저항을 갖고,

상기 표면 처리제는 적어도 550℃의 온도에서 소성 과정을 거친 후에도 알루미늄 입자의 표면에 잔류하는 PDP 전극.
제13항에 있어서, 상기 알루미늄 입자는 평균 반지름은 5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 PDP 전극.
삭제
제13항에 있어서, 상기 표면 처리제는 에틸 셀룰로오스 및 그 유도체들 중에서 선택되는 것인 것을 특징으로 하는 PDP 전극.
알루미늄 입자, 표면 처리제, 글래스 프릿을 포함하고, 상기 알루미늄 입자는 적어도 일부 표면에 표면 처리제에 의해 덮여지며,

상기 표면 처리제는 적어도 550℃의 온도에서 소성 과정을 거친 후에도 알루미늄 입자의 표면에 잔류하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극.
알루미늄 입자와 표면 처리제를 함유하는 알루미늄 액상 조성물을 제공하는 단계;

상기 알루미늄 액상 조성물에 글래스 프릿과 광개시제를 첨가하여 페이스트를 제조하는 단계;

기판 상에 상기 페이스트를 도포하는 단계;

상기 페이스트를 건조하여 도전층을 형성하는 단계;

상기 도전층을 패터닝하여 패턴화된 도전층을 형성하는 단계; 및

상기 패턴화된 도전층을 소성하여 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,

상기 전극은 20 μΩ?㎝ 이하의 비저항을 갖는 PDP 전극의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 페이스트를 건조하는 단계는 50 내지 130 ℃ 에서 5 내지 30분 동안 건조하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 패턴화된 도전층은 상기 도전층을 노출하여 노출 영역을 갖는 노출된 도전층을 형성하고, 상기 노출된 도전층을 현상하여 노출되지 않은 영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 패턴화된 도전층을 소성하는 단계는 550 ℃ 내지 650 ℃, 온도에서 10 분 내지 3시간 동안 소성하는 것을 특징으로 하는 PDP 전극의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 알루미늄 입자는 5 ㎛ 이하의 평균 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 PDP 전극의 제조 방법.
삭제
제13항, 제14항 및 제16항 중 어느 한 항의 전극을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
삭제