KR19980020318A

KR19980020318A - 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법

Info

Publication number: KR19980020318A
Application number: KR1019960038752A
Authority: KR
Inventors: 김창욱; 임익철; 유승준; 강기욱
Original assignee: 손욱; 삼성전관 주식회사
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-06-25

Abstract

본 발명은 0.1 내지 5중량%의 안료, 80 내지 99중량%의 캐리어 유체(carrier liquid), 0.1 내지 10중량%의 고분자 물질 및 0.1 내지 2중량%의 전하 디렉터(charge director)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 리소그래피공정에 따른 종래의 블랙 매트릭스 패턴 형성시와는 달리, 품질의 산포가 감소된다. 또한 식각공정을 거치지 않기 때문에 도트내의 에지 첨예도가 매우 우수하며, 제조공정이 단축되어 생산성이 향상된다.

Description

음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법

본 발명은 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법에 관한 것으로서, 상세하기로는 도트내의 에지 첨예도(edge sharpness)가 우수하고 품질의 산포가 감소된 음극선관의 블랙 매트릭스 패턴을 형성할 수 있는 토너 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법에 관한 것이다.

칼라 음극선관의 스크린막에는 녹색, 청색 및 적색 발광 형광체 패턴이 도트(dot) 또는 스트라이프(stripe) 형태로 규칙적으로 배열되어 있다. 그리고 각 형광체 패턴사이에는 스크린막의 콘트라스트 및 색순도를 향상시키기 위하여 블랙 매트릭스가 형성되어 있다. 이러한 블랙 매트릭스는 일반적으로 리소그래피공정을 이용하여 형성된다.

리소그래피공정은 포토레지스트를 도포, 노광 및 현상하는 공정을 포함한다. 여기에서 포토레지스트는 네거티브형과 포지티브형으로 구분할 수 있는데, 감도, 패턴 형태, 해상도, 기판과의 밀착성 등을 고려하여 선택적으로 이용된다.

현재, 블랙 매트릭스 패턴 형성시 상기 포토레지스트중 네거티브형 포토레지스트를 이용하는데, 이를 이용한 리소그래피공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 음극선관의 패널 내면에 네거티브형 포토레지스트 조성물을 도포한 다음, 건조하고 나서 노광, 현상하면 후에 형광체 패턴이 형성될 노광부에 수지 패턴이 형성된다. 상기 수지 패턴이 형성된 면의 상부에 흑연을 도포하고 황산과 같은 식각액을 이용하여 포토레지스트 패턴 및 이의 상부에 형성된 흑연을 식각, 제거함으로써 블랙 매트릭스 패턴이 완성된다.

상기와 같은 방법에 따라 블랙 매트릭스 패턴을 형성하는 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 포토레지스트 조성물의 점도, 포토레지스트 조성물을 도포하기 이전의 음극선관 패널의 온도, 포토레지스트 조성물을 도포한 후의 건조온도, 노광시 광원의 조도 등의 조건에 따라 블랙 매트릭스 막질의 특성이 변화되는 정도 즉, 그 편차가 매우 심한 편이다. 즉 품질의 산포가 매우 큰 편이다.

둘째, 상기 제조공정에는 식각공정이 포함되어 있는데, 이 공정라인(process line)이 길고, 식각이 효과적으로 이루어지지 않아서 도트안의 에지 첨예도(edge sharpness)가 불량하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제점을 해결하여 품질의 산포가 감소되고 도트내의 에지 첨예도가 우수한 블랙 매트릭스 패턴을 형성할 수 있는 토너 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 토너 조성물을 이용한 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 0.1 내지 5중량%의 안료, 80 내지 99중량%의 캐리어 유체(carrier liquid), 0.1 내지 10중량%의 고분자 물질 및 0.1 내지 2중량%의 전하 디렉터(charge director)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 과제는, (a) 음극선관의 패널 내면에 도전층을 형성하는 단계;

(b) 상기 도전층 상부에 광도전층을 형성하는 단계; (c) 코로나 대전기를 이용하여 상기 광도전층을 대전시킨 다음, 그 소정부위를 섀도우마스크를 통하여 노광하는 단계; 및 (d) 노광부의 전하를 중화시키고 비노광부에 정전기적 인력을 이용하여 0.1 내지 5중량%의 안료, 80 내지 99중량%의 캐리어 유체, 0.1 내지 10중량%의 고분자 물질 및 0.1 내지 2중량%의 전하 디렉터를 포함하는 토너 조성물을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법에 의하여 달성된다.

본 발명에서는 복사기의 원리를 이용하여 블랙 매트릭스 패턴을 형성하고자 한 것이다. 즉 복사기용 토너 조성물에서 안료인 카본블랙대신 흑연을 사용하고, 다른 구성성분의 조합비를 최적화하여 블랙 매트릭스 패턴 형성에 적용한 것이다.

본 발명의 토너 조성물은 전술된 바와 같이 안료, 캐리어 유체, 고분자 물질 및 전하 디렉터를 포함한다.

상기 안료로는 미립화된 흑연을 사용하는데, 이때 흑연의 입경은 0.2 내지 0.5μm인 것이 바람직하다. 안료의 함량은 0.1 내지 5중량%, 바람직하기로는 0.1 내지 2중량%이다.

캐리어 유체는 토너 조성물에서 용매 역할을 하며, 유전상수값이 작고 고저항이면서 무극성인 탄화수소 화합물, 특히 이소파라핀 탄화수소 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 화합물중 상업화되어 시판되고 있는 것으로는 이소파르 지(Isopar G: 엑손사), 솔트롤 100(Soltrol 100: 필립스페트륨사) 등이 있다. 이 때 캐리어 유체의 함량은 80 내지 99중량%이며, 바람직하기로는 90 내지 96중량%이다.

고분자 물질로는 상기 캐리어 유체에 잘 용해되는 물질이여야 하며, 여기에는 아크릴수지, 올레핀-알킬화 폴리비닐피롤리돈(olefin-alkylated polyvinylpyrrolidone), 안료에 대한 흡착 친화도가 높은 베타-피논(beta-pinone) 등이 있다. 이러한 화합물중 상품화되어 있는 것으로서 네오크릴 B-707(Neocryl B-707: 폴리비닐케미칼사), 잉크 가넥스 216(Inc Ganex 216, GAF사), 감마프렌 A-115(Gammaprene A-115, 라이콜드 케미칼사) 등이 있다. 상기 고분자 물질의 함량은 0.1 내지 10중량%이며, 바람직하기로는 0.5 내지 6중량%이다.

전하 디렉터는 콘트라스트를 증가시키고 전하를 잘 띠게 하는 역할을 하는 물질로서, 파라핀 용매에 잘 용해되거나 분산되는 물질이여야 한다. 이러한 캐리어 디렉터로는 스테아르산 알루미늄, 2-에틸헥산 코발트, 2-에틸헥산 철, 2-에틸헥산 망간, 2-에틸헥산 지르코늄, 리놀레산 망간, 망간, 납, 철, 지르코늄, 칼슘 및 알루미늄중에서 선택된 금속을 포함하는 나프텐산(naphthenic acid) 금속염, 인지질(phospholipid), 레시틴(lecithin) 및 술폰산염으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 전하 디렉터의 함량은 전술한 바와 같이 0.1 내지 2중량%이며, 바람직하기로는 0.1 내지 1중량%이다.

본 발명의 토너 조성물에는 소수성 물질(hydrophobic agent)이 더 포함될 수 있다. 여기에는 실란처리된 퓸실리카( silane treated fumed silica)가 있으며, 이러한 화합물중 상품화되어 시판되고 있는 것으로는 실라녹스 101(Silanox, 카보트사) 등이 있다.

본 발명에 따른 토너 조성물을 이용하여 블랙 매트릭스 패턴을 형성하는 방법을 설명하기로 한다.

음극선관 패널 내면을 세정한 다음, 도전성 조성물을 코팅하여 도전층을 형성한다. 이 도전층을 형성하는 도전체로는 산화주석, 산화인듐, 산화인듐주석 등의 무기 도전체 또는 4가의 암모늄염인 유기 도전체 등이 사용될 수 있다. 소성공정시의 열분해성 등을 고려하여 유기 도전체를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 도전층 상부에 광도전체, 결합제, 계면활성제 및 용매를 포함하는 광도전성 조성물을 코팅하여 광도전층을 형성한다. 이 때 소성후 잔류물 제거시 알루미늄(Al)막이 부푸는 현상을 억제하기 위하여 광도전층의 두께가 지나치게 두껍지 않도록 형성한다.

상기 광도전체는 어두운 곳에서는 절연성을 나타내지만 자외선이나 가시광선 등의 빛을 조사하면 전자를 방출하거나 정공을 생성하여 전기적인 성질을 띠는 물질로서, 여기에는 전하이동물질과 전하발생물질이 포함된다. 상기 전하이동물질로는 4-(디에틸아미노)벤즈알데히드 N-메틸-N-페닐히드라존, 4-에톡시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존, 4-(디에틸아미노)벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존, 4-(디에틸아미노)벤즈알데히드 N,N-디메틸히드라존, 9-에틸-3-카르바졸카르복시알데히드 N,N-디페닐히드라존 및 2-메틸-4-(디에틸아미노)페닐알데히드 N,N-디페닐히드라존 등이 사용된다. 또한, 전하발생물질로는 3,5-디니트로벤조니트릴, 2,6-디클로로퀴논-N-클로로이미드, 2,6-디브로모퀴논-N-클로로이미드, 모던트 오렌지 1, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 크리스탈 바이올릿 락톤 등이 사용된다.

상기 광도전성 조성물에 포함되어 있는 계면활성제는 음극선관 패널 내면에 광도전성 조성물을 도포하는 경우, 그 조성물의 표면장력을 감소시키기 위하여 첨가하는데, 실리콘 실라 100, 플루로닉 P-84 등이 주로 사용된다. 그리고 상기 용매에는 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 아세톤, 톨루엔, 사이클로헥사논 및 사이클로펜타논 등이 사용되며, 결합제로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 등이 사용된다.

코로나 대전기를 이용하여 광도전층을 대전시키고 그 소정부위를 섀도우마스크를 통하여 노광한다. 노광부의 전하를 중화시키고, 정전기적 인력을 이용하여 비노광부에 토너조성물을 부착시킨다. 이 때 상기 토너조성물은 전술한 바와 같이 0.1 내지 5중량%의 안료, 80 내지 99중량%의 캐리어 유체, 0.1 내지 10중량%의 고분자 물질 및 0.1 내지 2중량%의 전하 디렉터를 포함한다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

패널 내면을 세정한 후, 도전층을 도포하였다. 그 도전층 상부에 4-(디에틸아미노)벤즈알데히드 N-메틸-N-페닐히드라존 15g, 3,5-디니트로벤조니트릴 10g, 폴리메틸메타크릴레이트 100g, 실리콘 실라 100 1g 및 사이클로헥사논 900g을 포함하는 조성물을 도포하여 약 4μm 두께의 광도전막을 형성하였다.

코로나 대전기를 이용하여 광도전층을 대전시킨 다음, 새도우마스크를 이용하여 상기 광도전층의 소정부위를 노광하였다. 그 노광부의 전하를 중화시킨 다음, 비노광부에 토너조성물을 부착시켰다. 여기에서 토너조성물을 다음과 같이 준비하였다.

흑연 12g, 네오크릴 B 160g 및 이소파르 G 210g을 혼합하였다. 이 혼합물 20g에 이소파르 G 532g, 지르코늄 옥토에이트 8g을 부가하고 약 15분동안 교반하였다.

상기 혼합물 632ml와 이소파르 G 3000ml를 혼합하였다.

비교예

6%의 PADV 수용액 200g, DAS 1.2g, 순수 400g, 통상적인 계면활성제 및 접착력 보강제 등을 혼합하여 감광성 조성물을 제조하였다.

얻어진 감광성 조성물을 패널의 내면에 도포하고 건조시킨 후, 초고압수은등으로부터 광을 새도우 마스크를 통해서 각색 도트가 형성될 영역에 조사하였다. 새도우 마스크를 제거한 후 물로 현상하여 감광성 수지 패턴을 형성시켰다.

수지 패턴의 상부에 흑연을 도포하고 황산으로 에칭하여 블랙 매트릭스 패턴을 형성시켰다.

상기 실시예 및 비교예에 따라 형성된 블랙 매트릭스 패턴의 상태를 전자주사현미경을 이용하여 살펴보았다. 그 결과, 비교예의 경우에는 도트가 작고 불균일한 블랙 매트릭스가 형성된 반면, 실시예의 경우에는 도트내의 에지 첨예도가 매우 우수하면서 견고한 블랙 매트릭스가 형성됨을 알 수 있었다.또한 실시예의 경우는 리소그래피공정을 거치지 않으므로 비교예의 경우와는 달리 품질의 산포가 감소되었다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 리소그래피공정에 따른 종래의 블랙 매트릭스 패턴 형성시와는 달리, 품질의 산포가 감소된다.

둘째, 식각공정을 거치지 않기 때문에 도트내의 에지 첨예도가 매우 우수하며, 제조공정이 단축되어 생산성이 향상된다.

Claims

0.1 내지 5중량%의 안료, 80 내지 99중량%의 캐리어 유체(carrier liquid), 0.1 내지 10중량%의 고분자 물질 및 0.1 내지 2중량%의 전하 디렉터(charge director)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물.
제1항에 있어서, 소수성 물질을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너조성물.
제1항에 있어서, 상기 안료가 흑연인 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물.
제3항에 있어서, 상기 흑연의 입경이 0.2 내지 0.5μm인 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제1항에 있어서, 상기 캐리어 유체가 이소파라핀 탄화수소 화합물인 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물.
제1항에 있어서, 상기 고분자 물질이 아크릴수지, 올레핀-알킬화 폴리비닐피롤리돈 및 베타-피논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물.
제1항에 있어서, 상기 전하 디렉터가 스테아르산 알루미늄, 2-에틸헥산 코발트, 2-에틸헥산 철, 2-에틸헥산 망간, 2-에틸헥산지르코늄, 리놀레산 망간, 망간, 납, 철, 지르코늄, 칼슘 및 알루미늄중에서 선택된 금속을 포함하는 나프탈렌산 금속염, 인지질, 레시틴 및 술폰산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관 블랙 매트릭스 패턴 형성용 토너 조성물.
(a) 음극선관의 패널 내면에 도전층을 형성하는 단계;

(b) 상기 도전층 상부에 광도전층을 형성하는 단계;

(c) 코로나 대전기를 이용하여 상기 광도전층을 대전시킨 다음, 그 소정부위를 섀도우마스크를 통하여 노광하는 단계; 및

(d) 노광부의 전하를 중화시키고 비노광부에 정전기적 인력을 이용하여 0.1 내지 5중량%의 안료, 80 내지 99중량%의 캐리어 유체, 0.1 내지 10중량%의 고분자 물질 및 0.1 내지 2중량%의 전하 디렉터를 포함하는 토너 조성물을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 토너조성물이 소수성 물질을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 토너조성물의 안료가 흑연인 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제10항에 있어서, 상기 흑연의 입경이 0.2 내지 0.5μm인 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 캐리어 유체가 이소파라핀 탄화수소 화합물인 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 고분자 물질이 아크릴수지, 올레핀-알킬화 폴리비닐피롤리돈 및 베타-피논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.
제8항에 있어서, 상기 전하 디렉터가 스테아르산 알루미늄, 2-에틸헥산 코발트, 2-에틸헥산 철, 2-에틸헥산 망간, 2-에틸헥산 지르코늄, 리놀레산 망간, 망간, 납, 철, 지르코늄, 칼슘 및 알루미늄중에서 선택된 금속을 포함하는 나프탈렌산 금속염, 인지질, 레시틴 및 술폰산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스 패턴의 형성방법.