KR100766509B1 - 디스플레이용 형광면의 형성방법 - Google Patents

Abstract

형광막이 균일하고, 각색형광막과 BM층과의 경계선이 샤프하고, 형광막이나 BM층에 결락이 없고, 소망의 형광막 패턴을 충실히 재현할 수 있음과 동시에, 혼색이 없는 고 해상도의 형광면을 구비한 디스플레이용 형광면의 형성방법을 제공하려고 하는 것이다.

기판상에 적어도 블랙 매트릭스층 및 형광막을 갖는 형광면의 형성방법에 있어서, 최초로 포토리소그래피법으로 기판상에 블랙 매트릭스층을 형성한 후에, 형광막에 대응하여 제작된 제판을 사용하여 인쇄법으로 형광체함유 잉크조성물을 도포하여 형광막을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 형광면의 형성방법이다.

형광막, 형광면, 블랙매트릭스층, 형광체함유잉크조성물

Description

디스플레이용 형광면의 형성방법{METHOD FOR FORMING PHOSPHOR SCREEN FOR DISPLAY}

도 1은 본발명의 일실시예에 의한 3색 형광면의 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본발명의 방법으로 형성된 BM층의 개구부와, 형광막패턴의 윤곽부와의 관계를 도시한 도면이다.

도 3은 종래의 형성방법으로 얻은 BM층(C)과 형광막(B,G,R)과의 관계를 도시한 확대도이다.

도 4는 본발명의 형성방법으로 얻은 BM층(C)과 형광막(B,G,R)과의 관계를 도시한 확대도이다.

본발명은 표시장치(디스플레이)용 형광면의 형성방법에 관한것이다. 상세하게는, 인쇄법을 사용한 필드에미션디스플레이(FED), 전장발광형디스플레이(ELD), 평면형의 음극선관(플랫 CRT)등의 평면형 디스플레이(FPD)용의 형광면의 형성방법의 개량에 관한것이다.

일반적으로, 음극선관(CRT)등의 디스플레이의 형광면은 포토리소그래피법에 의하여 형성된다. 우선 형광체와 PVA 등 수용성 고분자에 중크롬산 암모늄을 첨가한 감광성수지를 함유하는 형광체도포슬러리, 즉, 형광체함유 포토레지스트슬러리를 글라스등으로 이루어지는 페이스 플레이트상의 소정의 위치에 도포하고, 여기에 광을 조사하여 감광성수지를 경화시켜(노광공정), 뒤이어 도포면을 수세하여 이 노광부의 상기 슬러리를 씻어내고(현상공정) 형광면을 형성하고있다.

그리고, 컬러디스플레이는, 상기 공정을 3회 반복하여 적색, 청색, 녹색의 3색 형광체로 이루어지는 형광막 및 광흡수층(블랙매트릭스,「BM」이라함)의 4종류의 막을 페이스플레이트의 소정의 위치에 형성한다. 이 BM층은 화상의 콘트라스트를 높이기 위하여 각색형광막의 주위(간극)에 광흡수물질을 충전하여 형성한다. 각색형광막은, 통상, 발광색이 같지않는 3종류의 형광체로 이루어지고 그형상은 도트형상, 직사각형상 또는 스트라이프형상이다. 그리고 BM층은 도트형상, 직사각형상 또는 스트라이프형상의 형광막간의 간극전체를 다 메워버리도록 형성된다.

이에대하여, FED, ELD등의 평면형 디스플레이용의 형광면은, 형광면이 평면상이므로 인쇄법으로 형광면을 형성할수가 있다. 즉, 바인더 수지에 형광체를 분산시켜 페이스트상 형광체함유잉크조성물을 조제하고, 판을 사용하여 스크린 인쇄법으로 소정의 패턴에 상기 잉크조성물을 기판상에 인쇄도포하여 형광막을 형성하는 것이 일반적이다.

이와같이 인쇄법으로 디스플레이의 형광면을 형성하는 방법은, 포토리소그래피법이 갖는 현상공정(세정, 제거공정)을 필요로하지않기때문에, 막형성설비를 간 략화할수있고, 형광체의 로스가 매우 적다는 이점이 있다.

그러나, 인쇄법으로 BM층을 형성하면, BM층에 줄무늬나 얼룩이 생기기쉽고, BM의 에지부의 절단이　나쁘고, BM층의 윤곽부의 직선성이 뒤떨어지고, 나아가서는 형광면의 막의 균일성 및 해상도가 저하한다. 또 특히, BM층에 있어서는 미소의 먼지등의 이물질이 혼입한경우, 외관상의 결함이 생기기쉽다라는 결점이 있고, 그들의 개선이 요망되고 있었다.

여기서, 본 발명은 상기의 결점을 해소하고, 형광막이 균일하고, 각색형광막과 BM층과의 경계선이 샤프하고, 형광막이나 BM층에 결락이 없고, 소망의 형광막 패턴을 충실하게 재현할수있음과 동시에, 혼색이 없는 고 해상도의 형광면을 구비한 디스플레이용 형광면의 형성방법을 제공하려고 하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자등은, 컬러 디스플레이용의 형광면을 형성하는경우, 최초로 BM층 만을 포토리소그래피법으로 형성하고, 그후, 형광막을 인쇄법으로 형성함으로써 형광막 및 BM층에 줄무늬나 얼룩이 없고, 에지의 절단이 양호하고, 균일 동시에 고 해상도의 형광면이 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본발명의 구성은 다음과 같다.

(1) 기판상에 적어도 블랙 매트릭스(BM)층 및 형광막을 갖는 형광면의 형성방법에 있어서, 최초로 포토리소그래피 법으로 기판상에 블랙 매트릭스(BM)층을 형 성한 후에, 형광막에 대응하여 제판된 판을 사용하여 인쇄법으로 형광체 함유 잉크조성물을 도포하여 형광막을 형성하는것을 특징으로 하는 디스플레이용 형광면의 형성방법.

(2) 상기 기판이 평면상 투명판인것을 특징으로 하는 상기 (1)기재의 디스플레이용 형광면의 형성방법.

(3) 상기 블랙매트릭스층을 갖는 기판상에 상기 형광막을 형성하는 경우에, 상기 형광체함유잉크조성물을, 상기 블랙매트릭스층간의 개구부 및 그 개구부에 인접하는 상기 블랙 매트릭스층의 일부에 중첩시켜서 도포하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 디스플레이용 형광면의 형성방법.

(4) 상기 중첩도포부의 폭을 10μm 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 (3)기재의 디스플레이용 형광면의 형성방법.

(발명의 실시형태)

이하, 본발명의 방법에 의하여 3색형광막을 갖는 디스플레이용 형광면을 형성하는 수순을 도1에 의하여 상세히 설명한다.

도 1a는 글라스등의 평면상 투명기판(1)위에 포토레지스트막(2)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 우선 수중에 폴리비닐알코올(PVA)과 광중합 촉매인 중크롬산 암모늄을 첨가하여 혼합하여 포토레지스트 슬러리를 조제하고, 형광면을 형성하려고하는 기판상(1)에 상기의 포토레지스트 슬러리를 도포하여 포토레지스트막(2)을 형성한다.

도 1b는, 3색의 형광막패턴의 마스크(섀도마스크)(3)를 통하여, 3색의 형광 막(B,G,R)이 형성되어야할 부분(b,g,r)에 자외선을 조사하여 그부분의 포토레지스트막(2)을 경화하는 상황을 도시한 도면이다.

도 1c는 미경화의 포토레지스트막(2)을 물로 씻어내려 각색의 형광막(B,G,R)이 형성되어야할 장소(b,g,r)에 경화한 포토레지스트막(4)을 형성한 도면이다. 더욱이, 도 1b 및 도 1c가 소위 현상처리공정이다.

도 1d는 흑연분말등의 광흡수물질을 수중에 현탁시킨 슬러리(5)를 기판(1) 전면에 도포한 도면이다.

도 1e는, 과산화수소수 포토레지스트층 박리액을 사용하여 재차 현상함으로써, 각색의 형광막(B,G,R)이 형성되어야할 위치(b,g,r)에 형성되어있는 경화한 포토레지스트(4)만을 박리하여, 기판(1)상의 각 형광막(B,G,R)이 형성되어야할 위치(b,g,r) 이외의 장소에 BM층(C)을 형성한 도면이다.

BM층(C)은 후에 형성되는 형광막(B,G,R)이 스트라이프 형상인 경우에는 BM층(C)도 스트라이프 형상으로 하고, 그폭이 대략 20∼200μm의 스트라이프 형상으로 한다. 또, 후에 형성하는 각 형광막(B,G,R)이 도트형상 또는 장방형의 직사각형인 경우에는, BM층(C)은 형광막이 형성되어야할 장소(b,g,r)를 제외한 형광면의 전면을 덮는 형상으로 한다. 이렇게하여 얻어진 BM층(C)은, 포토리소그래피 법으로 형성되기때문에 그에지가 샤프하고 결락부분이나 칠얼룩이 없는 세밀한 층을 형성할수가 있다.

더욱이, BM층(C)은 도 1a∼도 1e에 도시한 바와같이, 투명기판(1)상에 포토레지스트 슬러리를 도포한후, 섀도마스크(3)를 통하여 3색의 형광막(B,G,R)이 형성 되어야할 부분(b,g,r)에 자외선을 조사하여 이 부분을 경화시켜 그위로부터 흑연분말등의 흑색안료를 현탁시킨 슬러리(5)를 전면 도포하고, 다음에 포토레지스트층 박리액을 사용하여 3색의 형광막(B,G,R)이 형성되어야할부분(b,g,r)을 박리시켜 BM층(C)을 형성한다는 상술의 방법대신에, 우선, 투명기판(1)상의 전면에, 포토레지스트 슬러리중에 흑연이나, 체색을 갖는 금속산화물등의 흑색안료를 현탁시킨 흑색안료함유 포토레지스트 슬러리를 도포하고, 다음에 3색의 형광막(B,G,R)이 형성되어야할 부분(b,g,r) 이외의 부분만이 개구한 마스크(3)를 통하여 노광하고, 현상함으로써 BM층(C)을 형성(도 1e)한 후, 이하, 상술한 바와같이하여 도 1f∼도 1i에 도시한 바와같이 각 BM층(C)간의 개구부, 즉, 3색의 형광막(B,G,R)이 형성되어야할 부분(b,g,r)에 3색의 각형광체함유 잉크조성물(Ib,Ig,Ir)을 색마다 3회로 나워서 순차 스크린 인쇄하여 BM층(C) 및 3색의 형광막(B,G,R)를 구비한 형광막을 얻어도 괜찮다.

다음에, 기판(1)상의 BM층(C)이 형성되어있지않는부분(b,g,r)에 스크린 인쇄법에 의하여 3색의 형광막(B,G,R)를 순차 형성하여간다. 형광막(B,G,R)은, 우선, 3색의 각형광체를 각각 에틸 셀룰로오스등의 바인더 수지에 분산시켜 혼련하여 형광체함유잉크조성물(Ib,Ig,Ir)을 조제한다. 각형광막(B,G,R)의 소망의 패턴에 제판된 3매의 판(Sb,Sg,Sr)을 사용하고, 3색의 형광막(B,G,R)이 형성되어야할 각 소정의 위치(b,g,r)에 도포되도록 인쇄위치를 조정하여 3색의 각형광체 함유잉크조성물(Ib,Ig,Ir)을 색마다 3회에 걸쳐서 순차 스크린 인쇄하여 도포하고, 건조한다(도 1f, g, h). 이와같이하여 기판(1)상에 BM층(C) 및 3색의 형광막(B,G,R)을 구비한 형광면을 얻는다(도 1i).

이때 사용되는 스크린 인쇄용의 판(Sb,Sg,Sr)은 주로 스테인레스제 메시를 판재로하고, 소망의 패턴으로 제판한 것이다.

형광막 패턴의 제판(Sb,Sg,Sr)은 당연한 것이지만, 그의 각 형광막의 형상도 BM층(C)의 개구부형상에 맞춘 도트형상, 직사각형 형상 또는 스트라이프형상의 형광막을 인쇄할수 있도록 형광막패턴에 대응한 것이다.

상기의 제판(Sb,Sg,Sr)을 사용하여, BM층(C)를 갖는 기판(1)상에 소정의 색의 형광체함유잉크조성물(Ib,Ig,Ir)을 각각 따로 따로 인쇄도포한다. 그경우 각 잉크조성물(Ib,Ig,Ir)은, 도 2a에 도시하는 바와같이, 형광막을 형성하여야할 BM층(C)간의 개구부분(b,g,r)에 충전함과 동시에, 그 개구부분(b,g,r)의 주위의 BM층(C)의 주변부표면(Ce)에도 중첩하여 도포하는것이 바람직하다. 이를 위하여는, 이 중첩도포하는 BM층(C)의 주변부표면(Ce)의 폭(t)에만은, BM층(C)의 개구부분(b,g,r) 보다큰 개구부를 갖는 제판(Sb,Sg,Sr)을 사용한다.

도 2b는, 이와같은 판(Sb,Sg,Sr)을 사용하여 형광막패턴을 인쇄도포한 측에서 관찰한 평면도이다. 형광막패턴의 윤곽부(E)는, BM층(C)간의 개구부분(b,g,r)의 외측에 위치하도록 각형광체함유잉크조성물(Ib,Ig,Ir)을 인쇄도포한다. 이와같이하여 얻은 기판(1)은, BM층(C)이 포토리소그래피 법으로 형성되어있기때문에, BM층(C)의 개구부주위가 샤프이고, 그결과, BM층(C)의 개구부를 통하여 관찰되는 형광막(B,G,R)의 윤곽부는 샤프하게되고, 가령 형광막의 주위에 결락이나 에지절단이 있더라도 BM층(C)과의 중첩부분으로 덮혀지기 때문에 그들은 관찰되지않고, 극 히 양질의 형광면을 얻을수가 있다.

도 3은, 스트라이프 형상의 각 형광막(B,G,R) 및 BM층(C)을 모두 인쇄법에 의하여 형성한 종래의 형광면을 모식적으로 도시한 것이고, 도 4는 본발명의 방법에 의하여 포토리소그래피 법으로 BM층(C)을 형성한후에, 인쇄법으로 형광막(B,G,R)을 형성한 형광면을 모식적으로 도시한 것이다.

도 3a 및 도 4a는 모두 기판(1)을 형광막패턴 도포측에서 관찰한 도면이고, 도 3b 및 도 4b는 기판(1)을 도 3a 및 도 4a와는 반대측에서 관찰한 도면이다. 특히, 도 3b와 도 4b를 대비하면 명백한 바와같이, BM층(C)을 포토리소그래피 법으로 형성한 본발명의 형광막(도 4b)의 편이, 형광막(B,G,R) 및 BM층(C)을 모두 종래의 인쇄법으로 형성한 형광막(도 3b)보다, BM층(C)의 개구부를 통하여 관찰되는 각 형광막(B,G,R)의 윤곽부, 즉 경계선이 분명하고, 에지부의 샤프한 형광면이 얻어진다.

더욱이, 본 발명에 있어서, 각색 형광체함유 잉크조성물 Ib, Ig, Ir를 인쇄도포할때에, 각색 형광체함유잉크조성물(Ib,Ig,Ir)이 중첩도포되는 BM층(C)의 끝가장자리부(Ce)의 폭(t)은, 10μm 이상 확보하는것이 중요하지만, 인접하는 다른색의 형광막과 겹치지 않는 거리에 멈출 필요가 있다.

본 발명의 형광면의 형성에 사용하는 형광체는, 종래의 디스플레이용 형광면에 사용하는 형광체와 다른바는 없고, 예를들면 적색형광체로서 Y₂O₂S:Eu, 청색형광체로서 ZnS:Ag, 녹색형광체로서 ZnS: Cu, Al등, 고저속 전자선 여기에 의하여 발광 할수있는 형광체이면 특히 제한은 없다. 이경우, 화상의 콘트라스트를 높이기 위하여, 형광체의 발광색과 같은 체색을 갖는 안료를 표면에 부착시킨 안료가 달린 형광체를 사용하여도 좋다.

본 발명의 방법에 의하면, 인쇄법으로 형광막(B,G,R) 및 BM층(C) 모두를 형성한 종래의 형광면에 비하여, 형광막(B,G,R)과 BM층(C)과의 윤곽부가 선명하고 고해상 화상이 얻어지고, 또 인쇄법에 의하여 BM층을 형성하는 경우와 달리, BM층(C)의 줄무늬, 얼룩이 적고, 이물질에 의한 막의 결함이 적은 양호한 형광면이 얻어진다. 또, 포토리소그래피 법으로 형광막을 형성하는 경우와 비교하여, 형광막형성을 위한 설비나 공정을 간략화할수가 있고, 형광면 형성중의 형광체의 로스를 거의없이 할수있고, 더욱더 특정색의 형광막중에 다른색의 형광체가 혼입하는 크로스 컨태미네이션을 방지할수있다는 이점이 있다.

(실시예)

이하, 도 1를 사용하여 실시예에 의하여 본 발명을 설명한다.

우선, PVA와 중크롬산 암모늄을 수중에 용해시켜서 이루는 감광성수지슬러리를, 두께 3mm의 평판상 글라스판(1)위의 전면에 도포하고, 건조하여 감광성수지층(포토레지스트층)(2)을 형성하였다(도 1a).

뒤어어, 스트라이프형상으로 개구한 특정패턴의 금속메시상 섀도마스크(3)를 통하여 자외선을 조사한 (도 1b)후, 물로 글라스판을 세정하고, 자외선의 조사를 받지않는 미경화의 부분의 포토레지스트층(2)을 제거하고, 후에 형광막을 형성하여야할 부분(b,g,r)에 포토레지스트층(4)을 형성하였다(도 1c).

포토레지스트층(4)을 갖는 평판글라스(1)상에, 흑연을 수중에 현탁시킨 흑연슬러리를 전면에 도포하여 건조시키고, 일단 전면에 흑연층(5)을 형성한 다음(도 1d), 흑연층(5)의 전체를 묽은 과산화수소수로 세정함으로서, 앞서 경화시킨 포토레지스트층(4)만을 박리하여, 폭 120μm의 스트라이프형상의 BM층(C)을 350μm 피치로 작성하였다(도 1e).

다른한편, 100중량부의 청색형광체(ZnS:Ag) 형광체, 10중량부의 에틸 셀룰로오스 및 60중량부의 테르피네올(terpineol)로 이루어지는 혼합조성물을 3본로울밀로 혼합하여 50000 cp로 조정한 청색형광체(ZnS:Ag) 함유 잉크조성물의 페이스트를 제조하였다.

다음에 스트라이프폭 250μm, 피치 1050μm의 스크린인쇄용의 판을 사용하여, 상기의 청색형광체(ZnS:Ag) 함유잉크조성물을 스크린 인쇄법으로 글라스판(1)위에 인쇄도포하고, 130℃에서 30분간 건조시켜 청색형광막(B)을 형성하였다.

마찬가지로, 녹색형광체(ZnS: Cu, Al) 함유 잉크조성물 및 적색형광체(Y₂O₂S:Eu) 함유 잉크조성물을 각각 사용하여, 스크린 인쇄법으로 글라스기판(1)상에 녹색형광막(G) 및 적색형광막(R)을 순차 형성시켜 3색의 형광면을 제조하였다.

(비교예)

스트라이프폭 120μm, 피치 350μm의 스크린 인쇄용의 판을 사용하여, 흑연분말 100중량부에 대하여 에틸셀룰로오스 20중량부, 테르피네올 150중량부의 혼합 액을 3본 로울밀을 사용하여 분산처리하고, 그 점도를 100000 cp로 조정한 흑연 페이스트를 작성하고, 스크린 인쇄법에 의하여, 폭 120μm의 스트라이프 형상의 BM층(C)을 글라스기판상에 작성한 이외는, 실시예와 동일하게하여 청,녹,적 각색의 형광막을 인쇄법에 의하여 형성하여, 비교예의 형광면을 제조하였다.

이와같이하여 얻은 실시예 및 비교예의 각형광면을 비교한즉, 형광막도포면과는 역의면에서 기판(1)을 관찰한즉, 실시예의 형광면에서는 BM층의 개구부를 통하여 관찰되는 형광막의 윤곽부 즉 BM층과 형광막과의 경계선이 샤프이고, 형광막의 외관도 매우 우수하였다. 그러나 비교예의 형광면에서는 BM층에 줄무늬나 얼룩 및 이물질에 의한 막면의 융기, 흑연의 국소적집합 등의 결함이 발생하고, 상기 경계선이 지그재그이고, 외관에도 문제가 있었다.

또, 상기와 동일하게, 실시예의 형광면 및 비교예의 형광면을 각각 80매를 제작하여, 육안으로 관찰한즉, 얻어진 각형광면의 BM층내에 줄무늬, 얼룩, 미량의 먼지등 이물질의 혼입에 의한 국부적흑화, 막면의 국부적인 융기등의 외관불량의 수를 계측하여 비교한즉, 실시예에서 5매 있었던 것에 대하여 비교예에서는 48매 있고, 실시예의 편이 형광면의 불량품 발생율이 현저히 낮게 억제할 수 있었다.

본발명은, 상기의 구성을 채용함으로써 각 형광막의 에지가 샤프하고 균일하고 동시에 고 해상 형광면을 형성할수가 있고 게다가, 이와같은 형광면을 비교적 간편한 형성설비로 형성할수가 있고, 형성시의 불량품율도 대폭으로 억제하는것이 가능하게 되었다.

Claims (4)

1. 기판상에 적어도 블랙 매트릭스(BM)층 및 형광막을 갖는 형광면의 형성방법에 있어서, 최초로 포토리소그래피 법으로 기판상에 블랙 매트릭스(BM)층을 형성한 후에, 형광막에 대응하여 제판된 판을 사용하여 인쇄법으로, 상기 기판상에 형성된 상기 블랙매트릭스층간의 개구부 및 그 개구부에 인접하는 상기 블랙 매트릭스층의 일부에 중첩시켜서, 형광체 함유 잉크조성물을 도포하여 형광막을 형성하는것을 특징으로 하는 디스플레이용 형광면의 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 평면상 투명판인것을 특징으로 하는 디스플레이용 형광면의 형성방법.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중첩도포부의 폭을 10μm 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 형광면의 형성방법.

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