KR101100490B1 - 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트 및 플라즈마 디스플레이 패널용 블랙 버스 전극 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트 및 플라즈마 디스플레이 패널용 블랙 버스 전극 Download PDF

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Abstract

흑색 안료, 유리 프릿, 유기 결합제 및 용매를 갖는 플라즈마 디스프레이 패널용 전극 페이스트가 개시되며, 여기서 흑색 안료는 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 포함한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트 및 플라즈마 디스플레이 패널용 블랙 버스 전극{ELECTRODE PASTE FOR PLASMA DISPLAY PANEL AND BLACK BUS ELECTRODE FOR PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP)용 전극 페이스트 및 PDP에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 전극의 블랙 성분(black component)의 개선에 관한 것이다.
PDP에서, PDP의 전면 패널 상의 버스 전극은 콘트라스트(contrast)를 개선하기 위하여 블랙 성분을 포함한다. 단층 버스 전극 및 2층 버스 전극이 버스 전극으로서 알려져 있다. 단층 버스 전극은 은과 같은 전도성 성분, 및 블랙 성분을 포함한다. 2층 버스 전극에서는, 은과 같은 전도성 성분을 포함하는 화이트 전극(white electrode)과 블랙 성분이 라미네이팅된다.
산화루테늄, 루테늄 화합물 (미국 특허 제5851732호), Co3O4 (일본 특허 제3854753호), Cr-Cu-Co (미국 특허 출원 공개 제 2006-0216529호), 란탄 화합물 (일본 특허 제3548146호), 및 Cuo-Cr2O3-Mn2O3 (미국 특허 제6555594호)이 블랙 성분으로서 알려져 있다.
PDP에서 콘트라스트를 개선하기 위하여, 블랙 성분의 흑색도(blackness)는 높은 것이 바람직하다. PDP에서, 흑색도는 보통 L-값(L-value)으로 정해진다. 그러나, 전력 소모를 고려할 때, 블랙 성분의 첨가에 의해 야기되는 저항값의 증가를 최소화할 필요가 있다. 일반적으로, 블랙 성분의 양이 증가하면, 흑색도가 증가하며 그에 의해 저항값이 또한 증가하는 경향이 있다. 그러므로, 흑색도가 높고 저항값이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 흑색도가 높고 저항값이 낮은 블랙 전극(black electrode)을 제공하며, 그에 의해 PDP의 특성을 개선한다.
본 발명은 흑색 안료, 유리 프릿(frit), 유기 결합제 및 용매를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트이며, 여기서 흑색 안료는 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 포함한다.
본 발명의 전극 페이스트에서, 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량은 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 45 중량% 내지 90 중량%이고 바람직하게는 50 중량% 내지 85 중량%이다. 본 발명의 전극 페이스트는 전도성 입자를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극을 포함한다. 본 발명의 버스 전극의 제1 실시 형태는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극으로서, 버스 전극은 블랙 전극 및 화이트 전극을 포함하는 블랙/화이트 2층 구조를 갖고, 블랙 전극은 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 흑색 안료로서 포함한다.
본 발명의 버스 전극의 제2 실시 형태는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극으로서, 버스 전극은 블랙 단층 버스 전극을 포함하며, 블랙 단층 버스 전극은 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 흑색 안료로서 포함한다.
버스 전극에 포함되는 흑색 안료인 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량은 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 45 중량% 내지 90 중량%이고 바람직하게는 50 중량% 내지 85 중량%이다.
본 발명의 전극 페이스트를 사용하여 흑색도가 높고 저항값이 낮은 블랙 전극이 형성된다. 더욱이, 본 발명의 PDP는 블랙 전극의 높은 흑색도로 인해 콘트라스트가 탁월하며, 블랙 전극의 낮은 저항값으로 인해 전력 소모가 낮다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 교류 플라즈마 디스플레이 패널 장치를 개략적으로 도시한 확대 사시도.
도 2는 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 2층의 버스 전극을 생성하는 방법의 일련의 단계들을 나타내는 설명도이며, 여기서 도 2A는 블랙 전극을 형성하기 위한 전극 페이스트 층을 적용하는 단계를 나타내고, 도 2B는 화이트 전극을 형성하기 위한 버스 전도체 페이스트를 적용하는 단계를 나타내고, 도 2C는 전술한 페이스트를 노광하여 전극 패턴을 정의하는 단계를 나타내고, 도 2D는 현상 단계를 나타내고, 도 2E는 소성 단계를 나타내는 설명도.
도 3은 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 2층의 버스 전극을 생성하는 방법의 일련의 단계들을 나타내는 설명도이며, 여기서, 도 3A는 투명 전극을 기판 상에 형성하는 단계를 나타내고, 도 3B는 블랙 전극을 형성하기 위한 전극 페이스트 층을 적용하는 단계를 나타내고, 도 3C는 전술한 페이스트 층을 노광하여 전극 패턴을 정의하는 단계를 나타내고, 도 3D는 현상 단계이고, 3E는 소성 단계이고, 도 3A 내지 도 3E는 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 2층의 버스 전극을 생성하는 방법의 일련의 단계들을 나타내는 설명도에 상응하고; 도 3F 내지 도 3I는 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 2층의 버스 전극을 생성하는 방법을 설명하는 일련의 단계들을 계속해서 나타내며, 도 3F는 화이트 전극을 형성하기 위한 버스 전도체 페이스트 층(7)을 형성한 후 건조하는 단계를 나타내고, 도 3G는 버스 전도체 페이스트 층을 이미지식으로(imagewise) 노광하여 전극 패턴을 정의하는 단계를 나타내고, 도 3H는 현상 단계를 나타내고, 도 3I는 소성 단계를 나타내는 설명도.
본 발명의 제1 태양은 흑색 안료, 유리 프릿, 유기 결합제 및 용매를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트이며, 여기서 흑색 안료는 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 포함한다.
본 발명의 광-형성 블랙 전극의 성분을 하기에 설명한다.
(A) 전극 페이스트의 흑색 안료
본 발명의 전극 페이스트의 흑색 안료는 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 포함한다. 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량은 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 45 중량% 내지 90 중량%이고 바람직하게는 50 중량% 내지 85 중량%이다.
전극 페이스트의 흑색 안료는 유기 매질을 포함하는 전체 조성물의 중량을 기준으로 4 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 6 중량% 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 5 중량% to 15 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 9 중량% 내지 12 중량%의 비율로 사용된다.
(B) 전극 페이스트의 전도성 금속 입자
본 발명의 전극 페이스트는 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리 및 이들의 조합을 포함하는 귀금속을 선택적으로 포함할 수 있다. 특히 본 발명의 전극 페이스트를 블랙 단층 전극으로서 사용하는 경우에, 전술한 금속이 전극 페이스트에 포함된다.
사실상, 구형 입자 및 박편 (막대형, 원추형, 및 판형)을 포함하는 임의의 형태의 금속 분말을 본 발명의 페이스트에 사용할 수 있다. 바람직한 금속 분말은 금, 은, 팔라듐, 백금, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 입자는 원형인 것이 바람직하다.
전도성 페이스트는 입자 직경이 0.2 ㎛ 미만인 상당한 양의 전도성 금속 고체를 포함하지는 않아야만 하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 작은 입자가 존재하는 경우, 그의 필름 또는 층을 소성하여 유기 매질을 제거할 때 유기 매질의 완전한 연소를 적절히 행하기가 어렵다. 무기 결합제 및 금속 고체를 소결하는 것이 또한 어렵다. 본 발명의 전극 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄에 의해 보통 적용되는 후막 페이스트를 생성하는 경우, 최대 입자 직경은 스크린의 두께를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 전도성 고체의 적어도 80 중량%가 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛ 사이의 입자 직경 범위 내에 드는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 선택적으로 선택된 전도성 금속 입자의 표면적과 중량 사이의 비는 20 ㎡/g를 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 10 ㎡/g를 초과하지 않고, 가장 바람직하게는 5 ㎡/g를 초과하지 않는다. 표면적과 중량 사이의 비가 20 ㎡/g를 초과하는 금속 입자를 사용하는 경우에, 수반되는 무기 결합제의 소결 특성이 때때로 유해한 영향을 받을 수 있다. 적절한 연소를 행하기 어려울 수 있으며, 기포(blister)가 나타날 수 있다.
필수적인 것은 아니지만, 부착성을 개선하기 위해 산화구리가 흔히 페이스트에 첨가된다. 산화구리는 입자 직경이 바람직하게는 약 0.1 마이크로미터 내지 5 마이크로미터인 미세 입자의 형태로 존재하는 것이 바람직하다. Cu2O로서 존재하는 경우에, 산화구리는 전체 페이스트의 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%를 구성하며, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 1.0 중량%를 구성한다. Cu2O의 일부 또는 전부가 몰당량의 CuO로 대체될 수 있다.
(C) 유리 프릿
본 발명에 사용되는 유리 프릿은 전도성 성분 입자를 소결하는 데 도움을 준다. 유리 프릿의 연화점이 전도성 성분의 융점보다 낮다면, 이러한 유리 프릿을 본 기술 분야에 알려진 임의의 페이스트에 사용할 수 있다. 유리 프릿의 연화점은 소결 온도에 큰 영향을 미친다. 층 상에서 본 발명의 전극 페이스트를 충분히 소결하기 위한 유리 연화점은 바람직하게는 약 325℃ 내지 700℃, 더욱 바람직하게는 약 350℃ 내지 650℃, 그리고 더욱 더 바람직하게는 약 375℃ 내지 600℃이다.
용융이 325℃ 미만의 온도에서 일어나는 경우, 유기 재료가 쉽게 둘러싸일 수 있고, 유기 재료가 분해될 때 페이스트 내에 기포가 쉽게 생성된다. 다른 한편, 연화점이 700℃를 초과하는 경우, 페이스트의 점성이 쉽게 열화될 수 있다.
사용될 유리 프릿은, 가장 바람직하게는, 아연, 비스무스, 카드뮴, 칼슘 또는 다른 알칼리 토금속을 갖는 붕규산염 프릿이다. 이러한 유리 프릿을 제조하는 방법이 알려져 있으며, 예를 들어, 유리 성분을 그의 산화물 상태로 용융하고 용융된 페이스트를 물 중에 공급하여 프릿을 얻는 방법이 있다. 물론, 통상의 프릿 제조 조건 하에서 원하는 산화물을 생성하기 위한 임의의 화합물을 배치식(batch) 성분으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화붕소를 붕산으로부터 얻을 수 있으며, 이산화규소를 플린트(flint)로부터 얻을 수 있고, 산화바륨을 탄산바륨으로부터 얻을 수 있다.
더욱이, 무연 및 무카드뮴 Bi계 비정질 유리, 또는 무연 및 저융점 유리, 예를 들어, P계 또는 Zn-B계 조성물을 유리 프릿으로서 사용할 수 있다. 그러나, P계 유리는 내수성이 양호하지 못하며, Zn-B계 유리는 비정질 상태로 얻기 어렵고 따라서 Bi계 유리가 바람직하다. Bi 유리는 알칼리 금속을 첨가하지 않고 상대적으로 낮은 융점을 갖도록 생성될 수 있으며, 유리 분말을 생성할 때 문제가 거의 발생하지 않는다. 이러한 Bi계 유리는, 예를 들어, 일본 특허 출원 제2006-339139호에 개시되어 있다.
고체 페이스트는 교착하지 않는 것이 바람직하다. 프릿은 미세한 체를 통과시켜 큰 입자를 제거한다. 유리 프릿의 표면적과 중량 사이의 비는 10 ㎡/g 이하인 것이 바람직하다. 입자의 적어도 90 중량%는 바람직하게는 입자 직경이 0.4 ㎛ 내지 10 ㎛이다.
유리 프릿의 중량 퍼센트는 바람직하게는 전극 페이스트의 고형물 함량의 0.01 중량% 내지 25 중량%이다. 유리 프릿의 비율이 높으면, 기판에 대한 접속성이 낮아지게 된다.
(D) 유기 결합제
유기 결합제는 본 발명의 페이스트에 있어서 중요한 요소이다. 유기 결합제를 선택할 때 바람직하게는 수계 현상 가능성이 고려되며, 고해상도를 갖는 유기 결합제를 선택하여야만 한다. 하기 유기 결합제는 이러한 요건을 충족시킨다. 특히, 이러한 유기 결합제는 (1) C1 내지 C10 알킬 아크릴레이트, C1 내지 C10 알킬 메타크릴레이트, 스티렌, 치환된 스티렌, 또는 이들의 조합을 포함하는 비-산성 공단량체, 및 (2) 중합체의 총 중량의 적어도 15 중량%의 양이며 에틸렌계 불포화 카르복실산을 포함하는 성분을 갖는 산성 공단량체로부터 제조된 공중합체 또는 혼성 중합체 (복합 중합체)이다.
전극 페이스트 중의 산성 공단량체 성분의 존재가 본 발명의 기술에 중요하다. 산성 작용기에 따라, 현상은 수성 기재(aqueous base)에서, 예를 들어, 0.8% 탄산나트륨을 포함하는 수성 용액에서 행할 수 있다. 산성 공단량체의 함량이 15 % 미만이면, 전극 페이스트가 수성 기재에 의해서 완전히 스카우링되지(scoured) 않는다. 산성 공단량체의 함량이 30 %를 초과하면, 현상 조건 하에서 페이스트의 안정성이 열화되게 되고, 이미지 형성 부분에서 단지 부분적인 현상이 행해진다. 적절한 산성 공단량체의 예에는 에틸렌계 불포화 모노카르복실산, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산 및 크로톤산, 에틸렌계 불포화 다이카르복실산, 예를 들어, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 비닐 석신산 및 말레산, 이들의 헤미에스테르, 및 일부 경우에, 이들의 무수물 및 혼합물이 포함된다. 메타크릴 중합체는, 이것이 저산소 분위기에서 더욱 깨끗하게 연소하기 때문에 아크릴 중합체보다 더 바람직하다.
전술한 비-산성 공단량체가 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트인 경우, 이러한 비-산성 공단량체는 중합체 결합제의 적어도 50 중량%, 바람직하게는 70 중량% 내지 75 중량%를 구성하는 것이 바람직하다. 비-산성 공단량체가 스티렌 또는 치환된 스티렌인 경우, 이러한 비-산성 공단량체가 중합체 결합제의 50 중량%를 구성하는 한편, 나머지 50 중량%는 산성 무수물, 예를 들어, 말레산 무수물의 헤미에스테르인 것이 바람직하다. 바람직한 치환된 스티렌은 α-메틸스티렌이다.
바람직하지는 않지만, 중합체 결합제의 비-산성 부분은 중합체의 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 스티렌, 또는 치환된 스티렌 대신에 약 50 중량% 이하의 다른 비-산성 공단량체를 포함할 수 있다. 예에는 아크릴로니트릴, 비닐 아세테이트, 및 아크릴아미드가 포함된다. 그러나, 이러한 경우에는 완전한 연소가 더욱 어렵기 때문에, 이러한 단량체는 유기 결합제의 총량의 약 25 중량% 미만으로 사용하는 것이 바람직하다. 전술한 다양한 조건을 충족시키기만 한다면, 단일 공중합체 또는 공중합체의 혼합물을 유기 결합제로서 사용할 수 있다. 공중합체에 더하여 소량의 다른 유기 중합체 결합제를 또한 첨가할 수 있다. 이러한 유기 중합체 결합제의 예에는 폴리올레핀, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리아이소부틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 및 폴리에틸렌 옥사이드와 같이 저급 알킬렌 옥사이드 중합체로서의 폴리에테르가 포함된다.
이러한 중합체는 아크릴산 에스테르 중합 분야에서 보통 사용되는 용액 중합 기술에 의해서 제조될 수 있다.
전형적으로, 상기한 산성 아크릴산 에스테르 중합체는 하기 방식으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 낮은 비점 (75 내지 150℃)을 갖는 유기 용매 중에서, α- 또는 β-에틸렌계 불포화 산 (산성 공단량체)을 하나 이상의 유형의 공중합성 비닐 단량체 (비-산성 공단량체)와 혼합하여 10% 내지 60% 단량체 혼합물 용액을 얻는다. 다음으로, 이렇게 얻은 단량체에 중합 촉매를 첨가하여 중합을 행한다. 그 다음, 이렇게 얻은 혼합물을 정상 압력 하에 용매 환류 온도로 가열한다. 중합 반응이 실질적으로 완료된 후에, 생성된 산성 중합체 용액을 실온으로 냉각한다. 샘플을 회수하고, 중합체의 점도, 분자량 및 산 당량을 측정한다.
전술한 산-함유 유기 결합제는 분자량이 50,000 미만, 바람직하게는 25,000 미만, 그리고 더욱 바람직하게는 15,000 미만이다.
전극 페이스트가 스크린 인쇄에 의해 적용되는 경우, 유기 결합제의 Tg (유리 전이 온도)는 90℃를 초과하는 것이 바람직하다.
스크린 인쇄를 행한 후에 전극 페이스트를 통상적으로 90℃ 이하의 온도에서 건조시킬 때, Tg 값이 이러한 온도 이하이면, 페이스트의 점도가 보통 극심하게 높아지게 된다. 스크린 인쇄 이외의 방법을 사용하여 적용을 행하는 경우, 더 낮은 Tg 값을 갖는 물질을 채택할 수 있다.
유기 결합제는 보통 건조된 전극 페이스트 총량의 5 중량% 내지 45 중량%의 양으로 존재한다.
(E) 용매
본 발명의 전극 페이스트는 용매로서 유기 매질을 포함한다. 유기 매질을 사용하는 주 목적은 페이스트의 미분화된 고형 내용물의 분산물이 세라믹 또는 다른 기판에 쉽게 적용될 수 있는 매체로서 기능하게 하는 것이다. 따라서, 첫째로, 유기 매질은 고형 내용물을 그의 적절한 안정성을 유지하면서 분산시킬 수 있어야만 한다. 둘째로, 유기 매질의 리올로지(rheology) 특성은 당해 분산물에 탁월한 코팅 특성을 제공하여야만 한다.
유기 매질은 단일 성분 또는 복수의 유기 매질의 혼합물일 수 있다. 유기 매질은 중합체 및 다른 유기 성분이 유기 매질 중에 완전히 용해될 수 있도록 적절히 선택된다. 바람직하게는, 유기 매질은 이것이 페이스트 중의 다른 성분들과 반응하지 않도록 적절히 선택된다. 선택된 유기 매질은 충분히 높은 휘발성을 가져서 대기압 하에 상대적으로 저온에서 코팅되더라도 분산물로부터 증발할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 유기 매질은 인쇄 작업중 보통의 실온에서 스크린 상에 페이스트가 신속히 건조될 만큼 휘발성이지는 않은 것이 바람직하다. 전극 페이스트에 사용하기에 바람직한 유기 매질은 정상 압력 비점이 300℃ 미만, 또는 바람직하게는 250℃ 미만이다. 이러한 유기 매질의 예에는 지방족 알코올, 아세트산 에스테르, 프로피온산 에스테르, 또는 전술한 알코올의 에스테르; 송진, α- 또는 β-테르피네올, 이들의 혼합물, 또는 다른 테르피넨; 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 또는 에틸렌 글리콜의 다른 에스테르; 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 카르비톨 아세테이트, 또는 다른 카르비톨 에스테르; 텍사놀 (2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 모노아이소부티레이트), 및 다른 적합한 유기 매질이 포함된다.
전술한 필수적인 성분 외에, 본 발명의 전극 페이스트는 하기의 선택적인 물질을 포함할 수 있다.
(F) 광개시제
바람직한 광개시제는 185℃ 이하의 온도에서 화학선에 노광될 때 열적으로 불활성이나 자유 라디칼을 생성한다. 이러한 광개시제는 공액 탄소 고리 내에 2개의 분자내 고리를 갖는 화합물인, 치환된 또는 비치환된 다핵 퀴논을 포함한다. 예에는 9,10-안트라퀴논, 2-메틸 안트라퀴논, 2-에틸 안트라퀴논, 2-t-부틸 안트라퀴논, 옥타메틸 안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 벤조[a]안트라센-7,12-다이온, 2,3-나프타센-5,12-다이온, 2-메틸-1,4-나프토퀴논, 1,4-다이메틸 안트라퀴논, 2,3-다이메틸 안트라퀴논, 2-페닐 안트라퀴논, 2,3-다이페닐 안트라퀴논, 레텐 퀴논, 7,8,9,10-테트라하이드로나프타센-5,12-다이온, 및 1,2,3,4-테트라하이드로벤조[a]안트라센-7,12-다이온이 포함된다. 다른 유용한 광개시제가 미국 특허 제2,760,863호에 개시되어 있다 (그러나, 이러한 광개시제의 일부는 심지어 85℃의 저온에서도 열적으로 활성이며; 이들은 인접 케탈도닐 알코올(vicinal ketaldonyl alcohol), 예를 들어, 벤조인 또는 피발로인; 벤조인 또는 다른 아실로인 에테르의 메틸 및 에틸 에테르; α-메틸 벤조인, α-알릴 벤조인, α-페닐 벤조인, 티옥산톤 및 이들의 유도체, 및 수소 공여체를 함유하는 탄화수소-치환된 방향족 아실로인이다).
광환원성 염료 및 환원제를 광개시제로서 사용할 수 있다. 예로는 미국 특허 제2,850,445호, 미국 특허 제2,875,047호, 미국 특허 제3,097,96호, 미국 특허 제3,074,974호, 미국 특허 제3,097,097호, 및 미국 특허 제3,145,104호에 개시된 것들, 페나진, 옥사진, 및 퀴논, 예를 들어, 미힐러 케톤(Michler's ketone), 에틸 미힐러 케톤, 벤조페논 등, 수소 공여체 함유 류코 염료(leuco dye)를 사용하여 형성된 2,4,5-트라이페닐 이미다조일 이량체, 및 이들의 혼합물 (미국 특허 제3,427,161호, 미국 특허 제3,479,185호, 및 미국 특허 제3,549,367호에 개시됨)이 포함된다. 또한, 미국 특허 제4,162,162호에 개시된 감광제를 광개시제 및 광억제제와 함께 사용할 수 있다. 광개시제 또는 광개시제 시스템은 건조된 광중합성 층의 총량을 기준으로 0.05 중량% 내지 10 중량%의 양으로 존재한다.
(G) 광경화성 단량체
본 발명에 사용할 수 있는 광경화성 단량체 성분은 적어도 하나의 중합성 에틸렌 기를 갖는 적어도 하나의 유형의 부가 중합성 에틸렌계 불포화 화합물을 포함한다.
이러한 화합물은 자유 라디칼의 존재에 따라 중합체 형성을 개시할 수 있으며 사슬연장 부가 중합을 행할 수 있다. 이러한 단량체 화합물은 비-기체 형태이며, 즉, 이것은 비점이 100℃를 초과하고 유기 중합체 결합제에 가소성을 제공하는 효과가 있다.
단독으로 또는 다른 단량체와 조합하여 사용할 수 있는 바람직한 단량체에는 t-부틸 (메트)아크릴레이트, 1,5-펜탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, N,N-다이메틸 아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥사메틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,3-프로판다이올 다이(메트)아크릴레이트, 데카메틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,4-사이클로헥산 다이올 다이(메트)아크릴레이트, 2,2-다이메틸올프로판 다이(메트)아크릴레이트, 글리세롤 다이 (메트)아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이 (메트)아크릴레이트, 글리세롤 트라이 (메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 미국 특허 제3,380,381호에 개시된 화합물, 2,2-다이(p-하이드록시페닐)-프로판 다이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리옥시에틸-1,2-다이-(p-하이드록시에틸)프로판 다이메타크릴레이트, 비스페놀 A 다이-[3-(메트)아크릴옥시-2-하이드록시프로필]에테르, 비스페놀 A 다이-[2-(메트)아크릴옥시에틸]에테르, 1,4-부탄다이올 다이-(3-메타크릴옥시-2-하이드록시프로필)에테르, 트라이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 폴리옥시프로필 트라이메티롤 프로판 트라이아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,2,4-부탄다이올 트라이(메트)아크릴레이트, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, 1-페닐에틸렌-1,2-다이메타크릴레이트, 다이알릴 푸마레이트, 스티렌, 1,4-벤젠다이올 다이메타크릴레이트, 1,4-다이아이소프로펜일 벤젠, 및 1,3,5-트라이아이소프로펜일 벤젠 (본 명세서에서, " (메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및 "메타크릴레이트" 둘 모두를 의미함)이 포함된다.
분자량이 적어도 300인 에틸렌계 불포화 화합물이 또한 유용하다. 예로는 C2 내지 C15 알킬렌 글리콜 또는 1 내지 10개의 에테르 결합을 갖는 폴리알킬렌 글리콜, 또는 미국 특허 제2,927,022호에 개시된 화합물, 예를 들어, 특히 말단기로서 존재하는 경우 부가 중합성 에틸렌 결합을 갖는 화합물로부터 생성되는 알킬렌 또는 폴리알킬렌 글리콜 다이아크릴레이트가 포함된다.
다른 유용한 단량체가 미국 특허 제5,032,490호에 개시된다.
바람직한 단량체에는 폴리옥시에틸화된 트라이메틸올프로판 트라이 (메트)아크릴레이트, 에틸화된 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 트라이메틸올프로판트라이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 모노하이드록시 펜타크릴레이트, 및 1,10-데칸다이올 다이메타크릴레이트가 포함된다.
다른 바람직한 단량체에는 모노하이드록시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트 (분자량이 약 200임), 및 폴리에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 (분자량이 약 400임)가 포함된다. 불포화 단량체 성분은 건조된 광중합성 층의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재한다.
(H) 추가적인 성분들
분산제, 안정제, 가소제, 이형제, 박리제(stripping agent), 소포제(anti-foaming agent), 윤활제, 및 본 기술 분야에 잘 알려진 다른 추가적인 성분들을 또한 페이스트에 첨가할 수 있다. 적절한 물질의 일반적인 예가 미국 특허 제532490호에 개시된다.
블랙 전극 및 화이트 전극으로 구성되는 2층 구조를 갖는 PDP에서, 본 발명의 전극 페이스트를 블랙 전극으로서 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 하기에 기재된 버스 전도체 페이스트를 화이트 전극으로서 사용할 수 있다. 본 발명에서, 버스 전도체 페이스트로부터 얻은 전극은 "화이트 전극"이라고 부르는 한편, 전술한 흑색 안료를 갖는 전극 페이스트로부터 형성된 전극은 "블랙 전극"이라고 부른다는 것에 유의한다. 그러나, 화이트 전극 자체의 색상이 반드시 백색인 것은 아니다.
(I) 버스 전도체 페이스트 (화이트 전극 페이스트)
본 발명에 사용되는 버스 전도체 페이스트는 구매가능한 감광성 후막 전도체 페이스트이다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 페이스트는 은 입자, UV-중합성 캐리어(carrier) 및 유리 프릿을 포함한다.
전도성 상은 전형적으로 입자 직경이 0.05 내지 20 ㎛(마이크로미터)인 랜덤 형상 또는 얇은 박편 형상의 은 입자를 포함하는, 전술한 버스 전도체 페이스트의 주성분이다. UV-중합성 매질을 페이스트와 함께 사용하는 경우, 은 입자는 입자 직경이 0.3 마이크로미터 내지 10 마이크로미터인 것이 바람직하다. 바람직한 페이스트는 이러한 은 입자를 포함하는 전체 후막 페이스트를 기준으로 바람직하게는 66 중량%의 은 입자를 포함한다. 이러한 경우에, 은 입자의 표면적은 0.34 ㎡/g이다.
버스 전극 (버스 전도체 페이스트)을 형성하기 위한 은 전도체 페이스트는 유리 또는 그 전구체를 형성하지 않는 1 중량% 내지 10 중량%의 내화 재료를 포함하며, 상기 재료는 미분화된 무기 입자이다. 이러한 재료의 예에는 산화알루미늄, 산화구리, 산화카드뮴, 산화가돌리늄, 산화지르코늄, 코발트/철/크롬 산화물, 알루미늄, 및 구리가 포함된다. 이러한 산화물 또는 그 전구체는 입자 직경이 0.05 마이크로미터 내지 44 마이크로미터이고, 이러한 입자의 적어도 80 중량%는 입자 직경이 0.1 마이크로미터 내지 5 마이크로미터이다. 버스 전구체 페이스트는 연화점이 325 내지 600℃인 유리 프릿 5 중량% 내지 20 중량%를 또한 포함한다. 바람직한 유리 프릿으로서, 붕규산염 유리가 있으나, 더욱 바람직한 페이스트는 하기 조성을 갖는다 (몰 %): PbO (53.1), B2O3 (2.9), SiO2 (29.0), TiO2 (3.0), ZrO2 (3.0), ZnO (2.0), Na2O (3.0), 및 CdO (4.0). 이러한 유리 프릿 및 적절한 첨가제는, 금속 성분을 600℃로 용융된 피복제에 1시간 동안 침지하더라도, 미세 라인을 갖는 소성된 금속 성분이 금속 성분 아래의 블랙 전극에 대해 반응하지 않거나, 용해되지 않거나, 손상되게 되지 않거나, 또는 그 점성을 잃지 않도록 처리된다. 또한, 전술한 무연 유리 프릿을 유리 프릿으로서 사용할 수 있다.
버스 전도체 페이스트는 전술한 미립자형 재료가 분산되는 10 중량% 내지 30 중량%의 감광성 매질을 또한 포함할 수 있다. 이러한 감광성 매질의 예로는 폴리메틸 메타크릴레이트 및 다작용성 단량체 용액이 있다. 버스 전도체 페이스트의 제조 중에, 그리고 UV 경화를 행하기 전 인쇄/건조 공정 중에 증발을 최소화하기 위하여, 이러한 단량체는 휘발성이 낮은 것들로부터 선택하는 것이 바람직하다. 감광성 매질은 또한 용매 및 UV 개시제를 포함한다. 바람직한 UV-중합성 매질은 95/5의 비(중량 기준)의 메틸 메타크릴레이트/에틸 아크릴레이트를 기재로 하는 중합체를 포함한다. 전술한 은 전도체 페이스트는 점도가 50 내지 200 파스칼·초(㎩·s)인 자유-유동 페이스트를 얻도록 처리된다.
이러한 매질에 적합한 용매는 부틸 카르비톨 아세테이트 및 β-테르피네올이지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 이러한 매질은 분산제, 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
85부의 유리 프릿 (몰% 조성: PbO, 68.2; SiO2, 12.0; B2O3, 14.1; CdO, 5.7; 연화점 480℃) 및 14부의 에틸 셀룰로오스 캐리어를 포함하는 피복제 페이스트를 이러한 은 전도체 전극에 적용할 수 있다. 이러한 방식으로 얻어진 코팅된 전극 복합체가 AC PDP를 제조하는 데 유용하다.
<응용>
본 발명의 페이스트를 전술한 감광성 재료와 혼합하여 감광성 페이스트를 얻을 수 있다. 이러한 감광성 페이스트는 평판 디스플레이 응용을 포함하는 다양한 응용에 사용될 수 있다.
본 발명의 전극 페이스트를 전도성 재료로서 사용하는 경우, 이러한 페이스트는 유전체 층 또는 유리 기판(예를 들어, 베어(bare) 유리 패널)과 같은 다양한 기판 상에 형성될 수 있다.
<평판 디스플레이 응용>
본 발명은 상기한 전극 페이스트로부터 형성된 블랙 전극을 포함한다. 본 발명의 블랙 전극은 바람직하게는 평판 디스플레이 응용에, 특히 교류 플라즈마 디스플레이 패널(AC PDP) 장치에 사용될 수 있다. 블랙 전극은 장치 기판과 전도체 전극 어레이 사이에 형성될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 전극은 하기에 기재된 바와 같이 AC PDP 응용에 사용된다. 본 발명의 전극 페이스트 및 전극은 다른 평판 디스플레이 응용에 사용될 수 있으며, AC PDP 장치의 설명은 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아닌 것으로 이해된다. AC PDP에 사용되는 본 발명의 블랙 전극의 예를 하기에 설명한다. 이러한 설명은 기판 상의 블랙 전극의 단층 버스 전극, 및 블랙 전극 및 화이트 전극을 갖는 2층 버스 전극을 포함한다. 또한, AC PDP 장치를 제조하는 방법을 간단히 설명한다.
AC PDP 장치는 사이에 간극이 있는 전면 및 배면 유전체 기판과, 이온화 기체로 충전된 방전 공간 내의 평행하는 제1 및 제2 전극 복합체 군(electrode composite group)을 포함하는 전극 어레이로 이루어진다. 제1 및 제2 전극 복합체 군은 중간에 방전 공간을 두고 수직으로 서로 마주본다. 소정 전극 패턴이 유전체 기판의 표면 상에 형성되며, 유전체 재료가 유전체 기판의 적어도 한쪽 면 상의 전극 어레이 상에 코팅된다. 이러한 장치에서, 적어도 전면 유전체 기판 상의 전극 복합체에는 동일 기판 상의 버스 전도체에 접속되는 전도체 전극 어레이 군이 설치되고, 본 발명의 블랙 전극은 전술한 기판과 전술한 전도체 전극 어레이 사이에 형성된다.
도 1은 AC PDP 장치의 특정 구조를 나타낸다. 도 1은 본 발명의 블랙 전극이 사용된, 전술한 2층 AC PDP 장치를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, AC PDP 장치는 하기 구성요소들을 갖는다: 유리 기판(5) 상에 형성된 하층 투명 전극(1); 투명 전극(1) 상에 형성된 블랙 전극(10) (본 발명의 전극 페이스트가 블랙 전극(10)에 사용됨); 및 블랙 전극(10) 상에 형성된 화이트 전극(7) (화이트 전극(7)은 Au, Ag, Pd, Pt 및 Cu 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 금속으로부터 얻어지는 전도성 금속 입자를 포함하는 감광성 버스 전도체 페이스트임 (이는 상기에 설명되어 있음)). 본 발명에서, 블랙 전극 및 화이트 전극으로 구성된 버스 전극은 블랙 전극(전도체 입자를 포함하는 본 발명의 전극 페이스트를 사용)으로 구성된 단층 버스 전극으로 받아들여질 수 있다.
더욱이, AC PDP 장치는 전면 기판과 대향하는 배면 유전체 기판(6), 이온화 기체로 충전된 방전 공간(3), 및 투명 전극(1)에 평행한 제2 전극(어드레스 전극, 2)을 갖는다. 방전 공간은 셀 배리어(cell barrier, 4)에 의해 동일한 간격으로 형성된다. 또한, 투명 전극(1) 및 제2 전극(2)은 방전 공간(3)을 중간에 두고 서로 수직으로 대향한다.
블랙 전극(10) 및 화이트 전극(7)을 화학 방사선에 의해 이미지식으로 노광하여 패턴을 형성하고, 염기성 수성 용액 중에서 현상하고, 고온에서 소성하여 유기 성분을 제거하고 무기 재료를 소결한다. 블랙 전극(10) 및 화이트 전극(7)은 동일한 또는 매우 유사한 이미지를 사용하여 패턴화한다. 마지막으로, 투명 전극(1)의 표면 상에 흑색인 것으로 보이는 소성된 고도의 전도성 전극 복합체를 얻는다. 이 전극 복합체가 전면 유리 기판 상에 위치하는 경우, 외부 광의 반사가 억제된다.
본 발명에서, 버스 전극은 오직 블랙 전극(10)인, 단층 전극에 의해 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 전술한 화이트 전극(7)을 블랙 전극 상에 제공하지 않고 각각의 공정을 행할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "블랙"(black)이라는 단어는 백색 배경에 대하여 상당한 시각적 콘트라스트를 갖는 어두운 색상을 의미한다. 그러므로, 이 용어는 "블랙"에 반드시 제한되지는 않는데, 이는 색상의 부재를 포함한다. "흑색도"의 정도를 색도계에 의해서 측정하여 L-값을 결정할 수 있다. L-값은 명도(lightness)를 나타내며, 여기서 100은 순수한 백색을 표시하고 0은 순수한 흑색을 표시한다. 도 1에 나타내었지만, 하기에 설명된 투명 전극(1)은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치를 형성하는 데 필수적이지 않다.
(J) 투명 전극
투명 전극은 이온 스퍼터링 또는 이온 도금과 같은 화학 증착 또는 전착 기술에 의해서 SnO2 또는 ITO를 사용하여 형성된다. 이러한 투명 전극의 구성 및 이를 형성하는 방법이 통상적인 AC PDP 기술 분야에 알려져 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 AC PDP는 패턴화되고 소성된 금속피복(metallization) 위에 투명 유전체 코팅 층 (투명 오버글레이즈 층) (TOG) (8) 및 MgO 코팅 층(11)을 갖는 유리 기판을 기반으로 한다.
다음으로, PDP 장치의 전면 패널의 유기 기판 상의 선택적으로 선택된 투명 전극 위에 블랙 및 화이트 전극 둘 모두를 갖는 버스 전극을 생성하는 방법을 상세히 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 버스 전극의 형성 방법은 일련의 공정들 ((A) 내지 (E))을 포함한다.
(A) 유리 기판(5) 상에 당업자에게 알려진 통상적인 방법에 따라 SnO2 또는 ITO를 사용하여 형성된 투명 전극(1) 상에 상기에 기재된 본 발명의 블랙 전극을 형성하기 위한 블랙 전극 페이스트 층(10)을 적용한 다음, 전극 페이스트 층(10)을 질소 또는 공기 분위기에서 건조하는 공정(도 2A).
(B) 전술한 적용된 전극 페이스트 층(10)에, 화이트 전극을 형성하기 위하여 감광성 후막 전도체 페이스트 (버스 전도체 페이스트, 7)를 적용한 다음, 이 버스 전도체 페이스트 층(7)을 질소 또는 공기 분위기에서 건조하는 공정 (도 2B).
(C) 전술한 적용된 블랙 전극 페이스트 층(10) 및 버스 전도체 페이스트 층(7)을, 전극 페이스트 층 및 버스 전도체 페이스트 층의 현상 후에 정확한 전극 패턴을 생성하는 노광 조건에 의해서, 투명 전극(1)과 상호 관련되어 배열되는 블랙 및 화이트 전극의 패턴에 상응하는 형상을 갖는 포토툴(phototool) 또는 표적(13)을 통해 화학 방사선(전형적으로 UV 공급원)에 이미지식으로 노광하는 공정 (도 2C).
(D) 각각 블랙 전극 페이스트 층(10) 및 버스 전도체 페이스트 층(7)의 노광된 부분 (10a, 7a)을 염기성 수성 용액, 예를 들어, 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액 또는 다른 알칼리 수성 용액 중에서 현상하는 공정. 이 공정은 각 층(10, 7)의 노광되지 않은 부분 (10b, 7b)을 제거한다. 노광된 부분 (10a, 7a)은 남겨진다 (도 2D). 그 다음, 현상된 생성물을 건조한다.
(E) 공정 (D)에 후속하여, 부분들을 기판의 재료에 따라 450 내지 650℃의 온도에서 소성하여 무기 결합제 및 전도성 성분을 소결한다 (도 2E).
본 발명의 제2 실시 형태의 형성 방법을 도 3 및 도 4를 참고하여 하기에 설명한다. 편의를 위해, 도 4의 각 부분에 할당된 번호는 도 3의 것과 동일하다. 제3 실시 형태의 방법은 일련의 공정 (a 내지 h)을 포함한다.
a. 유리 기판(5) 상에 당업자에게 알려진 통상적인 방법에 따라 SnO2 또는 ITO를 사용하여 투명 전극(1)을 형성한 후에(도 3A), 이러한 투명 전극 상에, 블랙 전극을 형성하기 위하여 블랙 전극 페이스트 층(10)을 적용한 다음, 이러한 전극 페이스트 층(10)을 질소 또는 공기 분위기에서 건조하는 공정(도 3B).
b. 전술한 적용된 블랙 전극 페이스트 층(10)을, 전극 페이스트 층의 현상 후에 정확한 블랙 전극 패턴을 생성하는 노광 조건에 의해서, 투명 전극(1)과 상호관련되어 배열되는 블랙 전극의 패턴에 상응하는 형상을 갖는 포토툴 또는 표적(13)을 통해 화학 방사선(전형적으로 UV 공급원)에 이미지식으로 노광하는 공정 (도 3C).
c. 전술한 블랙 전극 페이스트 층(10)의 노광되지 않은 부분(10b)을 제거하기 위하여, 층(10)의 노광된 부분 (10a)을 염기성 수성 용액, 예를 들어, 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액 또는 다른 알칼리 수성 용액 중에서 현상하는 공정 (도 3D). 그 다음, 현상된 생성물을 건조한다.
d. 공정 c에 후속하여, 이러한 부분들을 기판의 재료에 따라 450 내지 650℃의 온도에서 소성하여 무기 결합제 및 전도성 성분을 소결한다 (도 3E).
e. 블랙 전극 페이스트 층(10)의 소성되고 패턴화된 부분(10a)의 블랙 전극 (10a)에, 화이트 전극을 형성하기 위하여 버스 전도체 페이스트 층(7)을 적용한 다음, 이를 질소 또는 공기 분위기에서 건조하는 공정 (도 4F). 버스 전도체 페이스트는 상기에 설명된다.
f. 전술한 적용된 버스 전도체 페이스트 층(7)을, 버스 전도체 페이스트 층의 현상 후에 정확한 전극 패턴을 생성하는 노광 조건에 의해서, 투명 전극(1) 및 블랙 전극 (10a)과 상호관련되어 배열되는 버스 전극의 패턴에 상응하는 형상을 갖는 포토툴 또는 표적(13)을 통해 화학 방사선(전형적으로 UV 공급원)에 이미지식으로 노광하는 공정 (도 4G).
g. 버스 전도체 페이스트 층(7)의 노광되지 않은 부분(7b)을 제거하기 위하여, 층(7)의 노광된 부분 (7a)을 염기성 수성 용액, 예를 들어, 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액 또는 다른 알칼리 수성 용액 중에서 현상하는 공정 (도 4H). 그 다음, 현상된 생성물을 건조한다.
h. 공정 g에 후속하여, 이러한 부분들을 그 후에 기판의 재료에 따라 450 내지 650℃의 온도에서 소성하여 무기 결합제 및 전도성 성분을 소결한다 (도 4I).
다음으로, PDP 장치의 전면 패널의 유리 기판 상의 선택적으로 선택된 투명 전극 상에 단층 블랙 버스 전극 (제3 실시 형태)을 생성하는 방법을 설명한다.
제3 실시 형태는 하기에 기재된 일련의 공정들 ((i) 내지 (iv))을 포함한다.
(i) 블랙 전극 페이스트를 기판 상에 로딩하는 공정. 이러한 블랙 전극 페이스트는 상기한 전도성 금속을 포함하는 본 발명의 블랙 전극 페이스트이다.
(ii) 화학 방사선에 의해 블랙 전극 페이스트를 이미지식으로 노광하여 전극 패턴을 경화하는 공정.
(iii) 화학 방사선에 노광되지 않은 영역을 제거하기 위하여 노광된 블랙 전극 페이스트를 염기성 수성 용액에 의해서 현상하는 공정.
(iv) 현상된 블랙 전극 페이스트를 소성하는 공정.
본 발명의 제3 실시 형태의 형성 방법은 하기에 기재된 일련의 공정들 a' 내지 d'를 포함하나, 이 일련의 공정들은 상기한 제2 실시 형태의 일련의 공정들(a 내지 h)중 공정들(a 내지 d)과 동일하다.
a'. 유리 기판(5) 상에 당업자에게 알려진 통상적인 방법에 따라 SnO2 또는 ITO를 사용하여 형성된 투명 전극(1) 상에, 블랙 전극을 형성하기 위하여 블랙 전극 페이스트 층(10)을 적용한 다음, 이러한 전극 페이스트 층(10)을 질소 또는 공기 분위기에서 건조하는 공정(도 3A).
b'. 전술한 적용된 블랙 전극 페이스트 층(10)을, 전극 페이스트 층의 현상 후에 정확한 블랙 전극 패턴을 생성하는 노광 조건에 의해서, 투명 전극(1)과 상호관련되어 배열되는 블랙 전극의 패턴에 상응하는 형상을 갖는 포토툴 또는 표적(13)을 통해 화학 방사선(전형적으로 UV 공급원)에 이미지식으로 노광하는 공정 (도 3B).
c'. 전술한 블랙 전극 페이스트 층(10)의 노광되지 않은 부분(10b)을 제거하기 위하여, 층(10)의 노광된 부분 (10a)을 염기성 수성 용액, 예를 들어, 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액 또는 다른 알칼리 수성 용액 중에서 현상하는 공정 (도 3C). 그 다음, 현상된 생성물을 건조한다.
d'. 공정 c'에 후속하여, 이러한 부분들을 기판의 재료에 따라 450 내지 650℃의 온도에서 소성하여 무기 결합제 및 전도성 성분을 소결한다 (도 3D).
상기한 방식으로 형성된 전면 유리 기판 어셈블리를 AC PDP에 사용할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 1을 참조하면, 전면 유리 기판(5) 상에 블랙 전극(10) 및 버스 전극(7)과 상관되게 투명 전극(1)을 형성한 후에, 전면 유리 기판 어셈블리를 유전체 층(8)으로 피복한 다음, MgO 층(11)으로 코팅한다. 다음으로, 전면 유리 기판(5)을 배면 유리 기판(6)과 합한다. 형광 물질에 의해 스크린-인쇄되는 몇몇 디스플레이 셀을 따라, 셀 배리어(4)가 배면 유리(6) 상에 형성된다. 전면 기판 어셈블리 상에 형성된 전극은 배면 유리 기판 상에 형성된 어드레스 전극(2)에 수직이다. 전면 유리 기판(5)과 배면 유리 기판(6) 사이에 형성된 방전 공간을 유리 밀봉재로 밀봉하고 이와 동시에 방전 기체 혼합물을 상기 공간 내에 밀봉한다. AC PDP 장치는 이러한 방식으로 조립된다.
[실시예]
본 발명의 실시 형태를 하기에 더욱 상세하게 설명한다. 하기에 기재된 실시 형태는 예시이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다.
<전극 페이스트의 제조>
(i) 단층 버스 전극의 경우의 블랙 전극 페이스트
(A) 유기 매질의 제조
용매로서의 텍사놀(2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 모노아이소부티레이트) 및 분자량이 30,000인 아크릴 중합체 결합제를 혼합하고, 교반하고, 100℃로 가열하였다. 가열 및 교반을 행하여 결합제 중합체의 용해가 완료되게 하였다. 생성된 용액을 75℃로 냉각하고, 시바 스페셜티 케미칼스(Chiba Specialty Chemicals)에 의해 제조된 이르가큐어(Irgacure) 907 및 이르가큐어 651과 같은 광중합성 개시제, 및 TAOBN: 1, 4, 4-트라이메틸-2, 3-다이아자바이사이클로 [3.2.2]-논-2-엔-N,N-다이옥사이드와 같은 안정제를 첨가하였다. 이 혼합물을 75℃에서 모든 고체 재료가 용해될 때까지 교반하였다. 이 용액을 40-㎛ 메시 필터에 통과시킨 다음 냉각하였다.
(B) 페이스트의 제조
24.19 중량%의 전술한 유기 매질을, 혼합 용기에서 황색광 하에, TMPEOTA (트라이메틸-프로판 에톡시 트라이아크릴레이트), TMPPOTA (프로폭실화된 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트), 및 바스프 코포레이션(BSAF Corporation)의 라노머(Lanomer) LR8967 (폴리에틸 아크릴레이트 올리고머)로 구성된 광중합성 단량체, 및 다른 유기 성분, 예를 들어 0.12 중량%의 부틸화된 하이드록시톨루엔, 0.11 중량%의 말론산 및 0.12 중량%의 비와이케이-케미 코포레이션(Byk-Chemie Corporation)의 BYK085와 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 그 다음, 무기 재료, 예를 들어, 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O) 뿐만 아니라, 전도성 입자인 Ag의 구형 입자 및 유리 프릿을 이 유기 성분 혼합물에 첨가하였다. 산화코발트(Co3O4)와 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O) 사이의 비는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. 무기 입자가 유기 재료로 습윤될 때까지 전체 페이스트를 혼합하였다. 이러한 혼합물을 3-롤 밀을 사용하여 롤-밀링하였다. 생성된 페이스트를 20-㎛ 메시 필터에 통과시켰다. 이때, 용매 텍사놀에 의해서 페이스트의 점도를 조정하고, 그로써 인쇄 응용에 가장 적합한 점도를 얻었다.
Figure 112010014273035-pct00001
( ii ) 2층의 블랙 및 화이트 전극을 갖는 버스 전극의 경우의 블랙 전극 페이스트
(A) 유기 매질의 제조
용매로서의 텍사놀 (2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 모노아이소부티레이트) 및 분자량이 30,000인 아크릴 중합체 결합제를 혼합하고, 교반하고, 100℃로 가열하였다. 가열 및 교반을 행하여 결합제 중합체의 용해가 완료되게 하였다. 생성된 용액을 75℃로 냉각하고, 시바 스페셜티 케미칼스에 의해 제조된 이르가큐어 907 및 이르가큐어 651과 같은 광중합성 개시제, 및 TAOBN: 1, 4, 4-트라이메틸-2, 3-다이아자바이사이클로 [3.2.2]-논-2-엔-N,N-다이옥사이드와 같은 안정제를 첨가하였다. 이 혼합물을 75℃에서 모든 고체 재료가 용해될 때까지 교반하였다. 이 용액을 40-㎛ 메시 필터에 통과시킨 다음 냉각하였다.
(B) 블랙 전극 페이스트의 제조
36.19 중량%의 전술한 유기 매질을, 혼합 용기에서 황색광 하에, TMPEOTA (트라이메틸-프로판 에톡시 트라이아크릴레이트) 및 바스프 코포레이션의 라노머 LR8967 (폴리에틸 아크릴레이트 올리고머)로 구성된 광중합성 단량체, 및 다른 유기 성분, 예를 들어 0.12 중량%의 부틸화된 하이드록시톨루엔, 0.46 중량%의 말론산 및 0.12 중량%의 비와이케이-케미 코포레이션의 BYK085와 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 그 다음, 무기 재료, 예를 들어, 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O) 및 유리 프릿을 이 유기 성분 혼합물에 첨가하였다. 산화코발트(Co3O4)와 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O) 사이의 비는 상기 표 1에 나타낸 바와 같다. 무기 입자가 유기 재료로 습윤될 때까지 전체 페이스트를 혼합하였다. 이러한 혼합물을 3-롤 밀을 사용하여 롤-밀링하였다. 생성된 페이스트를 20-㎛ 메시 필터에 통과시켰다. 이때, 용매 텍사놀에 의해서 페이스트의 점도를 조정하고, 그로써 인쇄 응용에 가장 적합한 점도를 얻었다.
(C) Ag 페이스트 (버스 전도체 페이스트)의 제조 방법
24.19 중량%의 전술한 유기 매질을, 혼합 용기에서 황색광 하에, TMPPOTA (프로폭실화된 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트) 및 바스프 코포레이션의 라노머 LR8967 (폴리에틸 아크릴레이트 올리고머)로 구성된 광중합성 단량체, 및 다른 유기 성분, 예를 들어 0.12 중량%의 부틸화된 하이드록시톨루엔, 0.11 중량%의 말론산 및 0.12 중량%의 비와이케이-케미 코포레이션의 BYK085와 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 그 다음, 무기 재료, 예를 들어, 전도성 입자인 Ag의 구형 입자 및 유리 프릿을 이 유기 성분 혼합물에 첨가하였다. 무기 입자가 유기 재료로 습윤될 때까지 전체 페이스트를 혼합하였다. 이러한 혼합물을 3-롤 밀을 사용하여 롤-밀링하였다. 생성된 페이스트를 20-㎛ 메시 필터에 통과시켰다. 이때, 용매 텍사놀에 의해서 페이스트의 점도를 조정하고, 그로써 인쇄 응용에 가장 적합한 점도를 얻었다.
( iii ) 전극의 제조 조건
(A) 제작 조건
페이스트를 제조하거나 구성요소를 제작할 때, 더러운 오염이 결함을 야기할 수 있기 때문에 이러한 오염을 방지하도록 주의하였다.
(A-1) 블랙 전극의 형성
200 메시 내지 400 메시 스크린을 사용하여 스크린 인쇄를 행함으로써 조성물 및, 원하는 건조후 두께에 따라, 페이스트를 유리 기판에 부착하였다. 350 메시 폴리에스테르 스크린을 사용하여 스크린 인쇄를 행함으로써 실시예의 블랙 페이스트를 유리 기판에 부착하였다. 2층 구조 요소(part)로서 시험할 요소를 투명 전극 (박막 ITO)이 형성된 유리 기판 상에서 준비하였다. 단층 (블랙 단독)으로서 시험할 요소를 ITO 코팅 필름이 형성되지 않은 유리 기판 상에서 준비하였다. 다음으로, 이들 요소를 100℃에서 온풍 순환 오븐(warm-air circulating oven)에서 20분 동안 건조시키고, 그로써 건조 필름 두께가 2 내지 6 ㎛인 블랙 전극을 형성하였다.
다음으로, 단층 (블랙 단독) 구조 요소로서 시험할 요소를 소성하였다.
이어서, 2층 구조 요소로서 시험할 요소를 하기에 기재된 방식으로 처리하였다.
(A-2) 버스 전도체 전극 (화이트 전극)의 형성
후속적으로, 스테인레스 강으로 만들어진 325 메시 스크린을 사용하여 스크린 인쇄를 행함으로써 전술한 Ag 페이스트를 적용하였다.
이 요소를 다시 100℃에서 20분 동안 건조시켰다. 건조 필름의 두께는 6 내지 10 ㎛였다. 건조된 2층 구조 요소의 두께는 10 내지 16 ㎛였다.
(A-3) UV 패턴 노광
2층을 갖는 요소를 포토툴을 통과하여 시준된 UV 광원에 노광하였다(조도: 5 내지 20 ㎽/㎠; 노광 에너지: 400 mj/㎠; 비-접촉 노광, 마스크와 코팅 사이의 간극: 150 ㎛).
(A-4) 현상
노광된 요소를 컨베이어 상에 놓고 0.4 중량% 탄산나트륨 수용액을 현상액으로서 포함하는 스프레이 현상기 내로 도입하였다. 현상액의 온도를 30℃에서 유지하고, 68.9 ㎪ 내지 137.9 ㎪ (10 psi 내지 20 psi)에서 분무하였다. (TTC를 스카우링하는 데 필요한 시간보다 3배 내지 4배 더 긴) 20초 동안 이 요소를 현상하였다. 강제 기류에서 여분의 수분을 불어 날림으로써 현상된 요소를 건조시켰다.
(A-5) 소성
건조된 요소를 공기 분위기 중에 벨트 노(belt furnace)에서 총 길이가 1.0 시간인 프로파일을 사용하여 580℃의 최고 온도까지 소성하였다.
(A-6) TOG 코팅
다음으로, 스테인레스 강으로 만들어진 250 메시 스크린을 사용하여 스크린 인쇄를 행함으로써 TOG 페이스트를 적용하였다. 이 요소를 다시 100℃에서 20분 동안 건조시켰다. 생성된 요소를 공기 분위기 중에 벨트 노에서 총 길이가 2.0 시간인 프로파일을 사용하여 580℃의 최고 온도까지 소성하였다.
<평가>
2층 Ag /흑색의 L-값
소성을 행한 후에, 유리 기판의 배면으로부터 관찰되는 흑색도를 기계적으로 측정하였다. 흑색도에 있어서, 색상 (L*)은 니폰 덴쇼쿠 고교(Nippon Denshoku Kogyo)의 광 센서 SZ 및 색상 측정 시스템 S80을 사용하여 측정하였고, 여기서 표준 백색판을 사용하여 보정을 행하였으며, 0은 순수 흑색이고 100은 순수 백색이었다. L*은 명도를 나타내며 여기서 100은 순수 백색을 표시하고 0은 순수 흑색을 표시한다는 것에 유의한다.
단층 (블랙 단독)의 L-값
ITO 필름이 없는 절연 유리 기판을 상기한 (A-1)에서와 같이 블랙 전극으로 코팅한 다음, 건조시켰다. 각각의 공정 (A-2), (A-3) 및 (A-4)를 생략하였고, 이렇게 얻은 건조 블랙 전극을 공정 (A-5)에서와 동일한 조건 하에 소성하여 단일한 고체-소성된 블랙 전극 층을 형성하였다. 소성 후에, 생성된 기판을 필요에 따라 공정 (A-6)에 처하고, 유리 기판의 배면으로부터 관찰되는 흑색도를 전술한 2층 Ag/흑색의 L-값에 대해 사용한 조건 하에 니폰 덴쇼쿠의 색도계 또는 미놀타(Minolta) CR-300 색도계로 측정하였다. 이때, 0은 순수 흑색을 표시하고 100은 순수 백색을 표시한다.
블랙 저항 (Ω)
이 평가에서는 블랙 전극의 저항을 측정하였다. 이 방법은 소성된 블랙 층의 전도 특성을 확인하는 데 사용하였다. 상기에 기재된 시험 요소(단층의 L-값)를 사용하여, 탐침 거리가 약 4 ㎝인 저항계에 의해서 블랙 전극 소성 필름의 저항을 측정하였다. 이 장치를 사용하면 측정할 수 있는 최대 저항은 1 GΩ이다.
＜결과＞
Figure 112010014273035-pct00002
Figure 112010014273035-pct00003
상기에 나타낸 결과에 따르면, 본 발명의 전극 페이스트는 단층 버스 전극과 2층 버스 전극 사이에서 동일한 성향을 나타낸다. Co3O4 및 Cr-Cu-Co 산화물을 흑색 안료로서 포함함으로써, 본 발명의 전극 페이스트는 단일 Cr-Cu-Co 산화물 및 단일 Co3O4와 비교하여, 더 높은 흑색도 및 더 낮은 저항값을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 포함하는 흑색 안료와, 유리 프릿과, 유기 결합제와 용매를 포함하고, 상기 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량은 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 45 중량% 내지 90 중량%인, 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량이 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 50 중량% 내지 85 중량%인 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트.
  4. 제1항에 있어서, 전도성 입자를 추가로 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 전극 페이스트.
  5. 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극으로서, 버스 전극은 블랙 전극 및 화이트 전극을 포함하는 블랙/화이트 2층 구조를 가지고, 블랙 전극은 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 흑색 안료로서 포함하고, 상기 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량은 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 45 중량% 내지 90 중량%인 버스 전극.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량이 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 50 중량% 내지 85 중량%인 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극.
  8. 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 상에 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극으로서, 버스 전극은 블랙 단층 버스 전극을 포함하고, 블랙 단층 버스 전극은 산화코발트(Co3O4) 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물(Cr-Cu-Co-O)을 흑색 안료로서 포함하고, 상기 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량은 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 45 중량% 내지 90 중량%인 버스 전극.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 함량이 산화코발트 및 구리-크롬-코발트 복합 산화물의 총량을 기준으로 50 중량% 내지 85 중량%인 플라즈마 디스플레이 패널용 버스 전극.
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