KR100696459B1 - 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 형광막 패턴 형성용슬러리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광성 고분자 조성물 및 이를 이용한 형광막 패턴 형성용 슬러리에 관한 것으로서, a) 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자; b) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물; c) 분산제; 및 d) 분산매를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물을 사용하면 중크롬산 나트륨과 같은 감광제를 사용하지 않고도 형광막 패턴의 형성이 가능하며, 또한 형광막 패턴의 크기 조절이 용이하다.

<화학식 1>

상기 식에서, l:m:n = (1.0 - 4.5):(70.0 - 98.0):(1.0 - 20.0)임.

<화학식 2>

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 형광막 패턴 형성용 슬러리{Photosensitive resin composition and slurry forming phosphor layer pattern using the same}

본 발명은 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 형광막 패턴 형성용 슬러리에 관한 것으로서, 상세하기로는 크롬 이온을 함유하지 않으며, 형광막 패턴의 크기 조절이 용이한 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 형광막 패턴 형성용 슬러리에 관한 것이다.

칼라 음극선관의 패널 내면에는 외광의 흡수를 위하여 일정간격으로 형성된 블랙 매트릭스 패턴, 이 블랙 매트릭스 패턴 사이로 전자빔과의 충돌에 의해 색광을 발하게 하는 형광체층, 전자빔과의 충돌에 의해 형광체가 발하는 광중에서 패널의 내부로 향하는 빛을 패널의 외부, 즉 화상이 표시되는 쪽으로 반사시켜 주기 위해 상기 형광체층과 소정 간격으로 이격되게 형성된 알루미늄 증착막 등이 형성되어 있다.

상기 각 요소중에서 블랙 매트릭스는 감광성 수지의 감광 원리를 이용하여 흑연으로 이루어진 광흡수막을 만드는 공정에 의해 형성된다. 이를 위해서는 먼저 고분자, 감광제, 순수 등으로 이루어진 감광성 수지 조성물을 세정된 패널의 내면에 도포하여 건조시키고, 이후 새도우 마스크를 사용하여 노광 및 현상하는 것에 의하여 감광성 수지 패턴을 형성시킨다. 형성된 감광성 수지 패턴의 상부에 흑연을 도포하고 감광성 수지 패턴 및 이의 상부에 형성된 흑연을 에칭, 제거함으로서 블랙 매트릭스 패턴을 형성한다.

형성된 블랙 매트릭스 패턴의 상부에 새도우 마스크를 사용하여 적색, 녹색, 청색의 각각 형광막 패턴을 차례로 형성시키는 것에 의하여 형광막이 완성되는 것이다.

상기 형광막 패턴을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물로는 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol: PVA)과 중크롬산 나트륨(sodium dichromate: SDC)을 포함하는 슬러리액, PVA, SDC 및 디아조계 화합물을 포함하는 슬러리액 등이 있다.

상기 감광성 수지 조성물중, PVA와 SDC를 포함하는 슬러리액은 현재의 칼라 음극선관 형광막 제조공정에서 가장 빈번하게 사용되고 있는 조성물로서 빛을 받으면 크롬 이온의 이온가가 변화하면서 경화되는 성질을 이용한 것이다. 그런데 이 조성물을 사용하여 형광막을 형성하는 것은 경제적인 장점은 있으나, 광민감성이 낮은 단점이 있으며, 특히 중금속인 크롬이 함유되어 있어서 폐수처리 등과 같은 향후 강화되는 환경제약조건에 대응하기가 매우 힘들며, 형광막에 고착되어 남은 크롬 이온으로 인하여 형광막의 발광효율을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, PVA, SDC 및 디아조계 화합물을 포함하는 슬러리액은 디아조계 화합물 을 함유함으로써 조성물의 광감도가 종래보다 증가될 수 있다. 그러나, 종래기술에 따른 감광성 수지 조성물이 갖고 있는 문제점 즉, 크롬에 의해 나타나는 문제점들은 미해결된 채로 남아 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 크롬을 사용하지 않고 자체적으로 감광성을 가진 감광성 고분자 수지를 사용하여 형광막을 제조할 수 있는 방법과 음극선관의 고정세화에 따라 피치가 감소되는 현 추세에 적합한 형광막 패턴을 형성시키기 위해서는 형광막 패턴의 크기를 감소시킬 수 있는 방법이 요구된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 크롬을 사용하지 않고 자체적으로 감광성을 가지며, 형광막 패턴의 크기 조절이 용이한 감광성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 조성물을 이용한 형광막 패턴의 형성용 슬러리를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은

a) 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자;

b) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물;

c) 분산제; 및

d) 분산매를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물을 제공한다.

상기 식에서, l:m:n = (1.0 - 4.5):(70.0 - 98.0):(1.0 - 20.0)이고 X^-는 ^-OSO₂OCH₃이다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 감광성 수지 조성물 전체를 기준으로 0중량% 초과하며 10중량% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물에 있어서, 상기 분산제가 에톡실레이트, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하며, 그 함량은 감광성 수지 조성물 전체를 기준으로 0.1 내지 7중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 아크릴 에멀젼을 더 포함할 수 있으 며, 그 함량은 감광성 수지 조성물 전체를 기준으로 5 내지 50중량%인 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상술한 바와 같은 감광성 수지 조성물 중 어느 하나와 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광막 패턴 형성용 슬러리를 제공한다.

본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 음극선용 형광막 형성, 플라즈마 디스플레이 패널의 칼라 필터 형성 등 다양한 디스플레이 장치에 이용될 수 있으나 음극선관용 형광막 형성에 사용되는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

상기 화학식 1로 표시되는 감광성 수지는 종래의 중크롬산 나트륨과 같은 중크롬계 감광제에 비하여 5 내지 10배 우수한 광민감성을 보인다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 중크롬계 감광제를 사용할 필요가 없으며, 중크롬계 감광제를 사용하지 않으므로써 크롬이온에 따른 환경오염 문제 및 형광막 발광효율 저하 문제를 미연에 방지할 수 있는 장점과 노광시간을 30% 이상 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광민감성이 우수하여 노광 초기에는 형광체 입자간에 가교을 일으키고, 노광 중반 이후에는 유리 기판과의 접착성을 향상시키는 역할을 하나, 이러한 이유로 노광 시간을 짧게하는 형광막 패턴 형성 방법을 사용할 필요가 있다, 그러나 노광 시간을 짧게하는 방법으로는 형광막 패턴 크기 조절에 용이하지 않은 점에 있다.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명자는 감광성 수지 조성물 에 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함시킴으로써 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 광민감성을 적절하게 조절하여 크롬을 사용하지 않으면서 형광막 패턴 크기 조절이 용이한 감광성 수지 조성물을 완성할 수 있었다.

이하, 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물을 이용한 형광막 패턴의 형성방법을 상세히 설명하기로 한다.

우선, 반응 용기에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 분산매에 넣고 1시간 이상 동안 교반하여 분산액을 제조한 후 적색발광 형광체를 더 부가하고 1시간 동안 더 교반하여 적색발광 형광체가 분산된 분산액을 제조한다.

상기 분산액에 분산제를 더 부가하고 교반하여 형광체를 충분히 분산시킨 후 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 분산매에 분산시킨 별도의 분산액을 부가하고 4시간 이상 동안 교반하면 적색 발광 형광체가 포함된 감광성 수지 조성물을 제조할 수 있다.

상기 분산매는 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 분산할 수 있는 용매면 특별한 제한을 받지 않으나 순수인 것이 바람직하다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 감광성 수지 조성물을 기준으로 0중량%를 초과하고, 10중량% 이하 포함되는 것이 바람직한데, 화학식 2로 표시되는 화합물이 10중량% 이상 포함되는 경우에는 감광성 수지 조성물의 광반응 특성이 급격히 저하되는 문제점이 발생한다.

형광체를 충분히 분산시키기 위해서 투입되는 상기 분산제는 감광성 수지 조성물을 기준으로 0.1 내지 7중량% 포함되는 것이 바람직한데, 상기 분산제의 함량 이 0.1 중량% 미만이면 분산 효과가 부족한 문제가있으며, 7중량%를 초과하면 재응집이 발생하는 문제가 있으며, 상기 분산제는 본 발명이 속하는 기술분야에서 분산제로 사용되는 것이라면 특별한 제한을 받지 않으나. 에톡실레이트, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하는 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 감광성 수지 조성물은 형광막의 강도를 높이기 위하여 아크릴 에멀젼을 더 포함할 수 있는데, 그 함량은 감광성 수지 조성물을 지준으로 5 내지 50중량%인 바람직하다. 상기 에크릴 에멀젼의 함량이 5중량% 미만이면 막을 형성하는데 문제가 발생하며, 50중량%를 초과하면 형광체를 재생할 수 없는 문제점이 발생한다.

이어서, 음극선관 패널을 세정한 다음, 패널에 상기 제조한 적색발광 형광체를 포함하는 감광성 고분자 수지 조성물을 스핀 코팅한 다음, 건조하였다. 이어서 0.27피치 마스크를 장착하고 초고압수은등을 이용하여 조도 0.055 내지 0.1mW/㎠에서 약 15 내지 60초 동안 노광한 후, 약 40℃의 순수를 사용하여 현상하여 적색 형광막 패턴을 형성한다.

상기 스핀 코팅, 노광 및 현상은 본 발명이 속하는 기술분야에 널리 알려진 방법 및 조건에 따라 실시할 수 있다.

이어서 상술한 것과 동일한 방법으로 녹색발광 형광체와 청색발광 형광체를 포함하는 감광성 고분자 수지 조성물을 제조하고 동일한 방법과 조건으로 녹색 및 청색 형광막 패턴을 순차적으로 형성하면 본 발명에 따른 형광막 패턴의 제조가 완 료되는 것이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 하술하는 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되지 않음은 명백하다.

<실시예 1>

반응 용기에 일본 토요 고제이사로부터 상품명 SPP-H-13으로 구입가능한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 20g을 순수 60g에 넣고 60분 동안 교반하여 분산액을 제조한 후 적색발광 형광체를 30g 부가하고 1시간 동안 교반하였다. 상기 분산액에 바스프사로부터 상품명 L81로 구입가능한 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드계 분산제를 3.0g 부가하여 형광체를 충분히 분산시켰다.

이어서, 상기 분산액에 아크릴 에멀젼 C-72(Rohm & Haas로부터 상업적으로 입수가능)과, 순수 90g에 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 10g을 넣고 교반하여 별도로 제조한 10중량% 분산액 0.4g을 부가하고 4시간 동안 교반하여 적색발광 형광체를 포함하는 감광성 고분자 수지 조성물을 제조하였다.

이어서, 음극선관 패널을 세정한 다음, 패널에 상기 제조한 적색발광 형광체를 포함하는 감광성 고분자 수지 조성물을 스핀코팅한 다음, 건조하였다. 이어서 0.27피치 마스크를 장착하고 초고압수은등을 이용하여 조도 0.060mW/㎠에서 약 35초동안 노광하였다. 그 후, 약 40℃의 순수를 사용하여 현상하여 적색 형광막 패턴을 형성하였다.

이어서 녹색발광 형광체와 청색 발광 형광체를 사용하여 감광성 고분자 수지 조성물을 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 녹색 및 청색 형광막 패턴을 순 차적으로 형성하였다.

상술한 바와 같은 제조된 형광막 패턴의 크기를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타냈다.

<실시예 2>

상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 10중량% 분산액 0.8g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 각각 적색, 녹색 및 청색 형광막 패턴을 형성하고 그 크기를 측정하여 결과를 표 1에 나타냈다.

<실시예 3>

상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 10중량% 분산액 2.4g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 각각 적색, 녹색 및 청색 형광막 패턴을 형성하고 그 크기를 측정하여 결과를 표 1에 나타냈다.

<비교예>

상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 10중량% 분산액을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 각각 적색, 녹색 및 청색 형광막 패턴을 형성하고 그 크기를 측정하여 결과를 표 1에 나타냈다.

	화학식 2로 표시되는 화합물의 함량	형광막 패턴의 크기 (㎛)
실시예 1	0.4g(0.5중량%)	180-185
실시예 2	0.8g(1.0중량%)	170-175
실시예 3	2.4g(3.0중량%)	155-160
비교예	사용하지 않음	185-190

상기의 표 1을 보면 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 본 발명의 범위 내 에서 사용한 실시예 1, 2 및 3에서는 형광막 패턴의 크기가 사용함량에 따라 선형적으로 감소하였으나, 비교예의 경우는 형광막 패턴의 크기가 상기 실시예들 보다 큰 것으로 나타났다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물을 사용하면 중크롬산 나트륨과 같은 감광제를 사용하지 않고도 형광막 패턴의 형성이 가능하며 또한 형광막 패턴의 크기 조절이 용이하다.

본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. a) 하기 화학식 1로 표시되는 감광성 고분자;

   b) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물;

   c) 분산제; 및

   d) 분산매를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.

   <화학식 1>

   

   상기 식에서, l:m:n = (1.0 - 4.5):(70.0 - 98.0):(1.0 - 20.0)이고 X^-는 ^-OSO₂OCH₃이다.

   <화학식 2>

   
2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 감광성 수지 조성물 전체를 기준으로 0중량% 초과하며 10중량% 이하인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 분산제가 에톡실레이트, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 분산제의 함량이 감광성 수지 조성물 전체를 기준으로 0.1 내지 7중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
5. 제1항에 있어서, 아크릴 에멀젼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 아크릴 에멀젼의 함량이 감광성 수지 조성물 전체를 기준으로 5 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 감광성 수지 조성물 및 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광막 패턴 형성용 슬러리.