평판 Display 전극용 구리 페이스트 제조 및 접착력 향상에 관한 연구

Abstract

평판 디스플레이는 크게 발광형과 비발광형으로 분류된다. 평판 디스플레이의 대표격인 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD)는 비발광형이며, 발광형에는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 전계방출 디스플레이(field emission display, FED), 전계발광 디스플레이(electro luminescent display, ELD), 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등이 있다. 평판 디스플레이가 슬림화, 경량화를 요구하면서 전력 소모가 낮은 디스플레이를 요구하고 있다. 현재 디스플레이의 전원을 담당하는 전극은 대부분 은으로 전극이 형성되어 있다. 은은 전기적 특성이 우수하며, 은을 적용하는데 있어 잉크나 페이스트의 연구가 많이 되었으며 지금도 상업적으로 많이 사용되고 있다. 하지만, 은의 가격이 상승하고 있어서 현재는 전극의 물질을 가격이 저렴하며, 전기전도도가 우수한 구리로 바꾸는 연구가 많이 진행되고 있다. 기존의 평판 디스플레이에 사용되는 유리기판은 전극 생성이나 TFT 제조 등의 공정상에서는 안정성이 있어 유리하지만 무겁다는 단점이 있다. 또한 금속 산화물 전극이나 실리콘 반도체를 이용한 TFT는 유리 기판상에 제조하는 공정 기법이 잘 개발되어 있지만 진공 상태에서 작업이 이루어지며, 포토리소그래피를 이용해야 하기 때문에 공정 중에 소모되는 비용이 큰 단점이 있다. 박막트랜지스터를 이루는 게이트, 소스, 드레인의 세 개의 단자 전극과 이들을 드라이버와 연결하는 배선 전극 및 이미지를 구현하는 화소 전극으로 구성된다. 대표적인 예로써 LCD용 TFT array 제조 공정은 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체 채널, 화소 전극, 데이터 전극(배선 전극) 및, 소스, 드레인 전극으로 구성된다. 각 층은 진공 상태에서 스퍼터링하여 박막을 형성한 후 회로를 구성하기 위하여 화학약품으로 에칭하는 공정을 거쳐 제조된다. 구리 접착력을 향상시키기 위해서 기판과 구리 사이에 크롬, 알미늄, 몰리브덴과 같은 접착력 향상 물질을 사용하여 접착층을 형성하지만, 접착력을 향상시키는 물질을 형성하기 위하여 리소그래피 공정이 추가되기 때문에 디스플레이를 제작하는데 있어서 공정 비용 및 시간이 많이 소요된다. 이런 리소그래피 공정의 문제점을 개선하기 위해서 많은 연구들이 진행되어 오고 있다. 그 중, 전도성 패턴을 형성하는 방법으로 직접인쇄방법을 이용하여 전도성 전극을 형성하는 기술이 연구되고 있다. 직접인쇄방법은 다수의 과정인 표면 세정, 프린팅, 소성의 공정 등을 단순화 시킴으로써, 환경오염을 유발할 수 있는 과정을 제거하면서도 정밀하고 신속하게 원하는 소자 부품을 제조할 수 있다. 또한 단순한 공정으로 인하여 인쇄시간을 단축시킬 수 있는 기술이다. 그리고 기존 리소그래피 공정에 비하여 많은 장비가 소요되지 않으므로 공정비용도 줄일 수 있다. 따라서 본 논문에서는, 구리 분말을 이용하여 유기 Vehicle인 바인더와 분산제를 이용하여 전도성 구리 페이스트를 제조하여, 직접인쇄 방법 중 스크린 프린팅 방법으로 기판에 전도성 패턴을 형성하였다. 또한, 구리와기판간의 접착력을 개선하기 위해서 실란 커플링 에이젼트의 가수분해 시간에 따른 접착력 변화를 스크래치 테스트로 확인하였다.