KR100863581B1 - 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 관한 것으로서, (a) 화면표시부의 기판을 초음파 세정하는 단계; (b) 질소 제전건을 이용하여 세정된 기판의 오염물질을 제거하는 단계; (c) 기판을 기판 장착돔에 장착하는 단계; (d) 진공 챔버 내부를 진공상태로 유지하기 위해 펌핑하는 단계; (e) 진공 챔버 내부를 소정 온도로 유지하는 단계; (f) 전자 빔을 이용하여 소재 반입부에 담겨있는 증착재료의 표면을 진공 챔버의 셔터가 닫혀있는 상태에서 녹이는 단계; (g) 가스 유량계를 이용하여 이온 빔에 아르곤과 산소 가스를 인입하는 단계; (h) 이온 빔의 필라멘트에 전원을 인가하여, 중성가스인 아르곤과 산소 가스의 양이온과 전자를 분리시키고 양이온을 가속시키는 단계; (j) 두 화합물을 교번하여 증착하는 단계; (k) 진공 챔버의 진공을 파기하는 단계; 및 (l) 기판을 탈착하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에 따르면, 형광표시관의 최상부 화면 표시부에 콘트라스트 향상용 구조물 형성함으로써, 하프미러와 같은 별도의 부품 없이 높은 콘트라스트는 물론, 휘도 저하 및 발광색 순도의 왜곡이 없는 형광표시관을 제조할 수 있다.

콘트라스트, 형광표시관, 굴절률

Description

콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법{Structure formation method for enhancing of contrast}

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성장치에 관한 구성도.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 관한 전체 흐름도.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 굴절률을 갖는 두 화합물의 설계치를 나타내는 일예시도.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 적층 형성된 구조물을 나타내는 일예시도.

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 적층 형성된 구조물의 투과율을 나타내는 그래프.

본 발명은 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 형광표시관 및 각종 디스플레이의 최상부 화면표시부에 형성되어, 높 은 콘트라스트(Contrast)를 실현하기 위한 구조물 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 형광표시관(Vacuum Flouscent Display: VFD)은 CRT와 마찬가지로 형광체를 이용한 자기발광표시소자로서, 고진공의 용기에 형성된 캐소드, 그리드 및 애노드 전극으로 구성되며, 캐소드에서 방출하는 열전자가 그리드 및 애노드에 인가한 정전압으로 가속되어 애노드에 도포된 형광체를 자극하여 발광된다.

이러한 형광표시관은 주지된 바와 같이, 저속 전자선 발광특성을 갖는 형광체에 열전자를 조사해 문자, 기호, 도형 등의 표시기능을 갖게 한 플랫(flat)디스플레이에 속하는 진공관으로서, 표시패턴의 임의성 및 시인성이 높으며 동작전압이 낮기 때문에 저전압용 구동부품의 적용에 용이하다.

또한, 1만 시간 이상의 긴 수명과, -40°C ~ 85°C의 동작온도에 따른 특성으로 인해 VTR나 오디오기기 등 가전제품, 자동차의 계기판, POS 등 컴퓨터 단말기, 복사기의 조작표시판 등 넓은 분야에서 사용되고 있으며, 저속 전자선 발광 형광체의 개발로 인해 청색, 황색, 오렌지색, 적색 등 여러 가지 색 표시가 가능한 장점이 있다.

한편, 상술한 형광표시관에 관해서는, 국내 공개특허 제10-2000-0025120호(발명의 명칭 : 형광표시관)(이하, '선행특허') 외에 다수 출원 및 등록되어 있다.

보다 구체적으로, 선행특허에 따른 형광표시관은 그 출원 명세서에 기재된 바와 같이, 한 쌍의 기판 및 이들 기판 사이에 위치하여 밀폐된 공간을 형성하는 사이드 글라스와, 상기 기판 중 어느 하나의 기판에 마련되어 외부 전원을 인가받는 애노드 전극 및 이 전극의 표면에 도포된 형광체와, 상기 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되는 고정 지지체와 텐션 지지체에 의해 양 단부가 고정 설치되어 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트로 구성되되, 상기 텐션 지지체는 기판에 고정되는 고정판과, 복수 본의 필라멘트가 여러 종류의 피치로 고정되는 단일 평판상의 고정편, 및 상기 고정편을 기판 외측으로 가압하도록 고정판과 고정편을 연결하는 탄성편을 포함한다.

그러나, 상기한 형광표시관은 낮은 콘트라스트로 인해 자연광 하에서는 시인성의 확보가 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 하프미러를 형상표시관의 커버(Cover)로 사용하여 콘트라스트의 향상 효과를 얻을 수 있으나, 이 또한 형광표시관 자체의 휘도를 떨어뜨리고, 발광색 순도가 왜곡되며, 자연광의 표면반사로 인한 어려움이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 형광표시관이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 제 1 목적은, 형광표시관 및 각종 디스플레이의 최상부 화면 표시부에 콘트라스트 향상용 구조물을 형성함으로써, 높은 콘트라스트는 물론 형광표시관의 휘도 저하 및 발광색 순도의 왜곡이 없는 형광표시관을 제조할 수 있는, 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법을 제공함에 있다.

그리고 제 2 목적은, 하프미러와 같은 별도의 부품의 필요 없이 높은 콘트라스트를 갖는 형광표시관을 제조할 수 있는, 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법을 제공함에 있다.

본 발명은 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 관한 것으로서, (a) 화면표시부의 기판을 초음파 세정하는 단계; (b) 별도의 질소 제전건을 이용하여 세정된 상기 기판의 오염물질을 제거하는 단계; (c) 상기 기판을 기판 장착돔에 장착하는 단계; (d) 상기 진공 챔버 내부를 진공상태로 유지하기 위해 펌핑하는 단계; (e) 상기 진공 챔버 내부를 소정 온도로 유지하는 단계; (f) 상기 전자 빔을 이용하여 소재 반입부에 담겨있는 증착재료의 표면을 상기 진공 챔버의 셔터가 닫혀있는 상태에서 녹이는 단계; (g) 상기 가스 유량계를 이용하여 이온 빔에 아르곤(Ar)과 산소(O₂) 가스를 인입하는 단계; (h) 상기 이온 빔의 필라멘트에 전원을 인가하여, 중성가스인 아르곤(Ar)과 산소(O₂) 가스의 양이온과 전자를 분리시키고 양이온을 가속시키는 단계; (j) 상기 두 화합물을 교번하여 증착하는 단계; (k) 상기 진공 챔버의 진공을 파기하는 단계; 및 (l) 상기 기판을 탈착하는 단계; 를 포함한다.

바람직하게 상기 (h) 단계 이후에, (i) 소재표면과 증착막의 밀착력을 향상시키기 위해 상기 이온 빔을 이용하여 상기 증착재료의 표면을 처리하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게 상기 두 화합물(a,b)은, 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 관해 도 1 내지 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 콘트라스트 향상을 위한 구조물을 형성하기 위한 장치(이하, '형성장치' 라고 약함)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(10), 기판 장착돔(20), 이온 빔(30), 소재 반입부(40), 전자 빔(50), 가스 유량계(60), 할로겐 히터(70), 두께 보정판(80), 열전대(90)를 포함하는 E-Beam Evaporator를 사용하도록 한다. 참고로, E-Beam Evaporator는, E-beam Source인 hot filament에 전류를 공급하여 나오는 전자 beam을 전자석에 의한 자기장으로 유도하여 증착재료에 위치시키면 집중적인 전자의 충돌로 증착 재료가 가열되어 증발하며, 이때 윗부분에 위치한 기판에 박막이 형성되는 원리를 이용한 것이다. 박막 증착 시에는 Thickness Monitor을 통해 박막의 두께를 확인하며 공정을 진행할 수 있다.

상술한 형성장치를 이용한 구조물 형성방법은, 전술한 바와 같이 높은 콘트라스트를 제공함과 아울러 형광표시관의 휘도 저하 및 발광색 순도의 왜곡이 없는 형광표시관을 제조하기 위한 본 발명의 특징적인 목적을 달성하기 위하여, 서로 다른 굴절률을 갖는 금속산화물 또는 질화물을 이용한다. 상기 금속산화물 또는 질화 물(이하, '화합물'이라 약함)을 이용하여 구조물을 형성하는 구체적인 방법은 이하에서 설명하도록 한다.

이하, 본 발명의 특징적인 양상에 따른 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 관해 도 2 및 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 화면표시부 전면기판(이하, '기판'이라 약함)을 중성세제, 탈이온수, 알콜 등의 물질로 초음파 세정을 실행하고(S10), 별도의 질소 제전건을 이용하여 세정된 기판의 오염물질을 제거한다(S20).

이후, 기판을 진공 챔버 내부의 기판 장착돔(20)에 장착하고(S30), 진공 챔버 내부의 진공을 유지하기 위해 펌핑(pumping)을 실행한다(S40). 이러한 펌핑 작업은 저진공 펌프 및 고진공 펌프가 사용되며, 저진공 펌프를 이용하여 진공을 뽑아낸 뒤, 고진공 펌프를 이용하여 진공을 뽑는다.

보통 증착막은 고온일수록 밀착력이 높으며, 고밀도의 증착막 형성이 가능하다. 따라서, 진공 챔버 내부를 소정 온도로 유지시키는 과정을 실행한다(S50). 아크릴 기판일 경우 70°C 내지 90°C, 바람직하게, 80°C 로 유지시키며, 유리 기판일 경우 150°C 내지 170°C, 바람직하게, 160°C 로 유지시킨다.

다음으로, 진공 챔버의 셔터가 닫혀있는 상태에서, 전자 빔(50)을 이용하여 소크(Soak)과정을 실행한다(S60). 이는, 진공 상태에서 소재 반입부에 담겨있는 증착재료의 표면을 미리 녹이는 과정으로서, 이에 따라 불순물이 섞여있지 않는 순수한 원 증착재료의 증착이 가능하다.

또한, 가스유량계(60)를 통해 이온 빔(30)으로 아르곤(Ar) 및 산소(O₂) 가스를 인입시킨 후(S70), 이온 빔(30)의 필라멘트에 전원을 인가하여, 중성가스인 아르곤(Ar)과 산소(O₂) 가스의 양이온과 전자를 분리시키고 양이온을 가속시킨다(S80).

이후, 소재표면과 증착막의 밀착력을 향상시키기 위해 이온 빔(30)을 이용하여 상기 증착재료의 표면에 표면 에너지를 주는 처리작업을 실행한다(S90). 상술한 표면처리작업은 전자 빔으로부터 발생된 빔과 이온 빔에서 만들어진 이온을 기판에 동시에 직접적으로 비춰주는 과정으로서, 박막증착에 부가적인 화학 효과를 준다.

그리고, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 화합물(a, b)을 교번하여 증착한다(S100). 이후, 진공 챔버의 진공을 파기한 후(S110), 상기 기판을 기판 장착돔(20)으로부터 탈착한다(S120).

본 실시예에서, 초음파 세정을 실행하는 물질을 구체적으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는 바, 그 기판의 종류에 따라 변경될 수 있다. 그리고, 본 실시예에서, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 화합물을 각각 SiO₂(a), TiO₂(b)로 설정하겠으나, 본 발명이 그 화합물에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 두 화합물을 증착할 시, 3.0 내지 8.0(Å/Sec), 바람직하게 6.0(Å/Sec)의 속도로 증착되어야 하며, 18 내지 22(sccm), 바람직하게 20(sccm)의 산소(O₂)의 양이 공급되어야 한다.

그리고, 이온 빔(30)의 anode voltage 및 anode current는 각각 150eV, 7.5 내지 8.0(A), 바람직하게 7.8(A)가 만족되어야 하며, 전자 빔(50)의 Acc voltage는 7.5kV, SiO₂, TiO₂의 emmision current는 각각 180mA, 490mA로 설정되어야 한다.

도 3 은 본 발명의 특징적인 일 양상에 따른 서로 다른 굴절률을 갖는 두 화합물의 설계치이다. 이러한 설계치를 바탕으로 두 화합물을 서로 교번되게 적층 하여 도 4 와 같은, 화면표시부 전면 기판의 상층에 44층으로 적층된 구조물을 형성한다. 도 5 는 적층 형성된 구조물의 투과율을 나타낸다. 본 실시예에서는 44층으로 형성하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.

지금까지 상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법은, 종래와 달리 단색 및 full 컬러용 형광표시관의 발광 특성에 적합한 구조물을 형성할 수 있다는 특징적인 장점을 갖는다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 형광표시관의 최상부 화면 표시부에 콘트라스트 향상용 구조물을 형성함으로써, 하프미러와 같은 별도의 부품 없이 높은 콘트 라스트는 물론, 휘도 저하 및 발광색 순도의 왜곡이 없는 형광표시관을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 진공 챔버(10), 기판 장착돔(20), 이온 빔(30), 소재 반입부(40), 전자 빔(50), 가스 유량계(60), 할로겐 히터(70), 두께 보정판(80), 열전대(90)로 구성되는 형성장치를 이용한 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법에 있어서,

   (a) 화면표시부의 기판을 초음파 세정하는 단계;

   (b) 별도의 질소 제전건을 이용하여 세정된 상기 기판의 오염물질을 제거하는 단계;

   (c) 상기 기판을 기판 장착돔(20)에 장착하는 단계;

   (d) 상기 진공 챔버 내부를 진공상태로 유지하기 위해 펌핑하는 단계;

   (e) 상기 진공 챔버 내부를 소정 온도로 유지하는 단계;

   (f) 상기 전자 빔(50)을 이용하여 소재 반입부에 담겨있는 증착재료의 표면을 상기 진공 챔버의 셔터가 닫혀있는 상태에서 녹이는 단계;

   (g) 상기 가스 유량계(60)를 이용하여 이온 빔(30)에 아르곤(Ar)과 산소(O₂) 가스를 인입하는 단계;

   (h) 상기 이온 빔(30)의 필라멘트에 전원을 인가하여, 중성가스인 아르곤과 산소 가스의 양이온과 전자를 분리시키고 양이온을 가속시키는 단계;

   (j) 두 화합물 SiO₂, TiO₂ 를 교번하여 증착하는 단계;

   (k) 상기 진공 챔버(10)의 진공을 파기하는 단계; 및

   (l) 상기 기판을 탈착하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (h) 단계 이후에,

   (i) 소재표면과 증착막의 밀착력을 향상시키기 위해 상기 이온 빔(30)을 이용하여 상기 증착재료의 표면을 처리하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 두 화합물(SiO₂, TiO₂)은,

   서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 콘트라스트 향상을 위한 구조물 형성방법.

Images