KR100222600B1 - 칼라표시패널 광도전층용 전자수용체 - Google Patents
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Abstract
열분해 온도가 낮고 전자수송능 및 전하유지력이 우수한 성질을 갖는 전자수용체 치옥산센 유도체를 첨가한 광도전층 조성물을 사용함으로써 칼라표시패널 형광면의 발광휘도 및 색좌표의 변화가 없는 칼라표시패널을 제조할 수 있다.
Description
[산업상 이용분야]
본 발명은 칼라표시패널 광도전층에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기 바인더, 전자수송물질을 포함하는 광도전층 조성물 중에서 전자수용체 물질로 치옥산센 유도체를 사용함으로써 열분해 온도가 낮고 전자수송능 및 전하유지력이 우수하여 형광면의 발광휘도 및 색좌표의 변화가 없는 칼라표시패널을 제조할 수 있는 칼라표시패널 광도전층용 전자수용체에 관한 것이다.
[종래 기술]
일반적으로 칼라표시패널용 형광막은 스핀법을 이용한 슬러리 도포방식에 의하여 제조되는데, 우선 세정된 유리 벌브의 패널을 회전하여 폴리비닐 알코올과 암모늄 디크로메이트와 같은 포토레지스트(photoresist)가 고르게 도포되게 한 후에 가열 건조시킨다. 마스크 어셈블리를 조립시킨 패널을 노광대 위에 올려놓고 섀도우 마스크 슬롯을 통하여 자외선을 주사하여 패널 내면의 포토레지스트를 도트(dot)나 스트립(stripe)상으로 노광시킨다. 이렇게 포토레지스트를 패널의 내부에 고착시킨 후에 이온을 제거한 증류수로 세척하여 자외선에 노광되지 않은 포토레지스트를 제거하고 건조한다. 도트 또는 스트립 사이의 빈 공간에는 흑연 용액과 같은 비발광성 광흡수제를 도포하고 열에 의해 건조한 후에 과산화수소로 세척한다. 그리고 나서 고압 증류수 스프레이로 패널을 세정하여 포토레지스트와 그 위를 덮은 흑연 용액을 제거한다. 패널을 급속히 회전하여 습기를 건조시키면 남아 있는 흑연 용액이 블랙매트릭스를 형성한다. 형성된 블랙매트릭스 사이에 적색, 녹색 및 청색 형광체를 각각 적용시켜 형광막을 완성한다. 상기한 적, 녹 청색 형광체를 블랙매트릭스에 적용시키는 공정에는 슬러리 방식과 전자 사진 방식의 두 가지 방식이 있다. 슬러리 방식은 우선 적색 형광체 슬러리를 도포하고 패널을 일정한 속도로 회전하여 형광체 슬러리가 고르게 도포되도록 한다. 그 후에 패널을 가열하여 형광체를 건조시키고 마스크와 패널을 재조립하여 노광한다. 노광 후에 마스크를 분리하고 노광되지 않은 형광체를 이온을 제거한 증류수 스프레이를 사용하여 제거하면 패널 내면에 적색 형광체 도트나 스트립이 형성된다. 녹색과 청색 형광체에 대해서도 동일한 과정으로 진행되며 완성된 패널은 수천개의 도트 또는 스트립으로 되어있다. 이 과정에서 정해진 포인트에서만 형광체가 노광되어 3가지의 형광체가 중첩되지 않게 하기 위하여 광원의 특정각을 설정한 후에 노광하는 것을 제외하고는 상기한 노광의 방법과 동일하다. 마지막으로 건조대에서 건조 증기로 형광막을 건조시키면 형광면이 완성되는 것이다. 이 방법에 의하여 형성되는 형광막은 패널의 중앙부와 주변부의 건조되는 속도의 차이가 발생하여 노광시 패널 중앙부 도트의 폭과 주변부 도트의 폭에 있어서 그 폭의 차이가 심하게 나며 도트의 형상 또한 나빠져서 칼라표시패널의 색순도(color purity)를 저하시키는 문제점이 있다.
이러한 슬러리 방식의 단점을 개선하기 위한 다른 하나의 방법인 전자 사진 방식은 다음과 같다.
칼라표시패널 내면에 도전성 물질을 코팅하여 형성한 도전층과 그 위에 광도전성 물질을 코팅하여 이루어진 광도전층을 형성한다. 그 후에 대전공정을 통하여 패널 내면에 일정한 표면 전위를 갖도록 대전한 다음 가시광선을 이용하여 선택적으로 노광을 실시하면 노광된 부분은 전하를 잃게 되고 그 전하가 제거된 부분에 형광체 분말을 분사하여 형광면을 형성한다.
여기에서 광도전성 물질로 이루어진 광도전층은 어두운 곳에서는 일반적으로 절연층 역할을 하지만 자외선이나 가시광선과 같은 일정 영역의 파장을 갖는 광원하에서는 전자 또는 정공을 방출하여 전기적인 특성을 띠고 있다.
광도전층을 사용하여 칼라표시패널용 형광막을 형성한 구조를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 도 3에 나타낸 광도전층은 칼라표시패널(11)위에 유기 도전층(13)과 전하발생 및 전하수송물질을 분산시킨 폴리머로 이루어진 전하발생 및 수송층(15)으로 이루어진 단층형의 광도전층이며 이 경우에 히드라존 화합물, 스티릴 화합물, 피라조린 화합물, 트리페닐아민 화합물 등의 정공수송성 또는 전자수송성의 전하수송물질을 첨가해도 무방하다. 도 4에 나타낸 광도전층은 칼라표시패널(11)위에 유기 도전층(13)을 코팅한 후에 정공수송물질 즉, 전자공여체 물질(25)을 적층한 후에 그 위에 전자수송물질 즉, 전자수용체 물질(27)을 적층한 구조로 여기에서 전자공여체 물질(25) 및 전자수용체 물질(27)은 바인더 폴리머중에 분산시킨 것이다. 이 경우에도 전하수송 보조계로서 히드라존 화합물, 스티릴 화합물, 피라조린 화합물, 트리페닐아민 화합물 등의 정공수송성 또는 전자수송성의 전하수송물질을 첨가할 수 있다.
상기한 광도전층을 형성하는 광도전층 조성물에는 유기 바인더, 전자수용체 화합물 및 전자공여체 화합물로 이루어진 전자수송 재료 그리고 잔여의 용매가 혼합되어 구성되어 있다. 일반적으로 사용되는 유기 바인더는 폴리비닐카바졸(polyvinyl cabazole), 폴리메틸 메타아크릴레이트(polymethylmetacrylate) 또는 폴리프로필렌 카보네이트(polypropylene carbonate)가 있다. 그리고 전자수용물질로는 주로 복사기에 적용되는 저분자 도전성 물질인 히드라존 화합물, 스티릴 화합물, 피라조린 화합물, 트리페닐아민 화합물 등이 사용되고 있다. 이러한 전하수송물질은 정공(+) 수송성이기 때문에 (-)코로나 대전을 시켜야 하는 관계로 대량의 오존이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 전자수송능을 갖는 화합물로서 일본 공개특허공보 특개평 2-214866, 특개소 61-233750 등에 개시되어 있는 전자수용체인 트리니트로 플루오레논(trinitrofluorenone: TNF), 안트라퀴논 유도체와 전자공여체인 디메틸페닐 디페닐부타트리엔(dimethylphenyl diphenylbutatriene: DMPBT)등이 사용되고 있다. 그러나 상기한 전자수송물질은 폴리머 바인더에 대한 상용성 및 전자수송능이 충분하지 않은 점 및 전하유지능이 충분하지 못한 문제점이 있다. 그리고 상기한 디메틸페닐 디페닐부타트리엔은 높은 열분해온도를 가지고 있어서 칼라표시패널 제조공정 중 약 450℃ 정도의 온도에서 진행되는 패널 및 펀넬(funnel)의 봉착공정에서 패널 내면에 도포되어 있는 광도전성 물질이 불완전하게 연소된다. 패널 내면에 도포되어 있는 광도전성 물질이 불완전하게 연소됨으로써 상기의 광도전성 물질은 450℃에서도 10% 이상이 잔류하여 칼라표시패널의 형광면 발광휘도 및 색좌표를 저하시키는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 칼라표시패널용 형광막을 형성하는 공정에 사용되는 전자수용체로서 열분해성이 우수하여 유기물질의 잔존량이 없고 전자수송능 및 전하유지력이 우수하여 형광면 발광휘도 및 색좌표가 우수한 칼라표시패널을 제조할 수 있는 칼라표시패널 광도전층용 전자수용체를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래의 칼라표시패널용 광도전층 조성물의 온도에 따른 열분해 특성을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 의한 칼라표시패널용 광도전층 조성물의 온도에 따른 열분해 특성을 나타낸 그래프.
도 3은 칼라표시패널용 형광막 형성을 위한 광도전층의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 칼라표시패널용 형광막 형성을 위한 광도전층의 구조를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 패널
13 : 유기도전층
15 : 전하발생 및 수송층
25 : 전자수용체 물질
27 : 전자공여체 물질
본 발명은 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 구성을 갖는다.
본 발명에 있어서, 하기한 화학식 1로 표시되는 칼라표시패널의 광도전층 전자수용체용 치옥산센 유도체를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R4는 알킬기, 알콕시기 또는 아릴기로 치환한 카르보닐기이며, R5는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 에스테르기 그리고 트리플루오메틸기로 이루어진 군에서 선택된 작용기이다.
상기한 화학식 1에서 R4는 에톡시카르보닐기, 부톡시카르보닐기, 페녹시카르보닐기, 벤질옥시카르보닐기, 에틸카르보닐기, 프로필카르보닐기, 부틸카르보닐기 그리고 t-부틸카르보닐기로 이루어진 군에서 선택된 작용기인 것이 바람직하다.
상기에서 제시한 전하수송물질은 착체를 형성하여 양호한 전하발생능을 가지고 있으며, 폴리머는 통상의 전자사진 감광체에 사용하는 접착성이 우수한 절연성의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 알파 메틸스티렌 및 이들의 공중합체가 사용 가능하다. 유기 도전층 및 전하수송물질의 도포는 스핀코팅, 와이어바 코팅 및 롤 코팅 등의 방법이 가능하며 도 3에서 전하발생 및 수송층의 막두께는 5미크론 이하, 도 4의 각각의 수송층은 3미크론 이하가 바람직하다.
[실시예]
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
9-옥소-9H-치옥산센-3-카르복실산 20g(0.069mol)과 1-브로모 부탄 23.8g(0.173mol)을 250ml의 디메틸포름아미드(DMF)에 용해시킨 후, 촉매량의 NAHCO3를 첨가한 후 70℃에서 18시간 반응시킨 후, 대량의 증류수에 투입 유기층을 분리한 후, 칼럼 정제에 의해 9-옥소-9H-치옥산센-3-부틸 에스테르 및 마로노니트릴 3.6g(0.054mmol)을 디클로로메탄에 용해시킨 후, 냉각하면서 산 촉매량의 사염화티탄을 첨가한 후 실온에서 1시간 교반시켰다. 다음에 55ml의 피리딘을 첨가하고 실온에서 12시간 반응시켰다. 반응종료후 증류수에 투입하고 유기층을 분리한 후 칼럼 분리에 의해 정제 후 건조시켜 화학식 1에서 R4가 부틸에스테르기인 치옥산센 유도체 15.6g을 얻었다.
브라운관용 패널 위에 유기 도전층을 스핀코팅법에 의하여 형성하였다. 그 위에 스티렌 아크릴레이트 공중합체 바인더를 톨루엔에 용해시킨 후 정공수송물질로서 테트라페닐부타트리엔 유도체와 전자수송물질로서는 상기에서 제조한 치옥산센 유도체를 분산시켜 얻어진 광도전성 물질을 유기 도전층 위에 스핀코팅하여 막두께 4미크론의 형광막 형성용 광도전막을 제작하였다. 이렇게 하여 제작된 광도전체를 +12kV로 코로나 대전을 시킨 후에 조도 500lux의 고압 수은등으로 노광하여 대전특성을 검토하였다. 대전특성으로는 대전후 초기 표면전위 V0, 1분후 암감쇄율 V1/V0, 잔류전위 Vr를 측정하였다. 결과는 대전후 초기 표면전위 V0가 +320V, 1분후 암감쇄율 V1/V0는 0.97, 잔류전위 Vr는 30V였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 전자수용체로 9-옥소-9H-치옥산센-3-옥틸에스테르를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며 그 결과는 대전후 초기 표면전위 V0가 +340V, 1분후 암감쇄율 V1/V0는 0.97, 잔류전위 Vr는 30V였다.
본 실시예를 통하여 제조된 광도전성 조성물의 열분해 특성을 평가해 본 결과 종래의 광도전성 조성물과 비교하여 분해온도가 낮고 380℃에서 99.8% 분해됨을 도 1과 도 2에서 확인할 수 있다.
본 발명에 의한 칼라표시패널의 광도전층 조성물은 도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이, 열분해온도가 종래의 광도전성 조성물보다 낮음으로써 열분해성이 우수하여 칼라표시패널의 제조시 유기물질의 잔존량이 없으므로 형광면의 발광휘도 및 색좌표 변화에 영향이 없다. 특히 종래에 사용된 TNF는 발암성 등의 환경 유해 물질로 알려져 선진국에서는 점차 생산을 중단하고 있는 반면 본 발명의 광도전성 조성물에 사용된 전자수송물질인 치옥산센 유도체는 이와 같은 환경유해성이 전혀 없는 장점이 있다.
Claims (2)
- 하기한 화학식 1로 표시되는 칼라표시패널의 광도전층 전자수용체용 치옥산센 유도체.[화학식 1]상기 화학식 1에서 R4는 알킬기, 알콕시기 또는 아릴기로 치환한 카르보닐기이며, R5는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 에스테르기 그리고 트리플루오메틸기로 이루어진 군에서 선택된 작용기이다.
- 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1에서 R4는 에톡시카르보닐기, 부톡시카르보닐기, 페녹시카르보닐기, 벤질옥시카르보닐기, 에틸카르보닐기, 프로필카르보닐기, 부틸카르보닐기 그리고 t-부틸카르보닐기로 이루어진 군에서 선택된 작용기인 칼라표시패널의 광도전층 전자수용체용 치옥산센 유도체.
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