KR20050119906A

KR20050119906A - 형광막 구조체 제조방법

Info

Publication number: KR20050119906A
Application number: KR1020040045046A
Authority: KR
Inventors: 허정나; 박상현; 정태원; 김종민
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2005-12-22
Also published as: CN1710693A; JP2006004926A; EP1607996A3; US20050281941A1; EP1607996A2

Abstract

애노드 기판의 격벽 사이에 형광막을 형성하는 공정이 개선된 형광막 구조체 제조방법이 개시되어 있다.

이 개시된 제조방법은 격벽에 의하여 구분되는 내부공간을 가지는 기판을 준비하는 단계와; 상기 격벽 및 상기 내부공간 상에 희생층을 형성하여, 상기 기판 상면을 평탄화하는 단계와; 상기 희생층 상에 형광체를 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하여, 상기 형광체가 상기 내부공간에 위치되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

형광막 구조체 제조방법{Method for manufacturing phosphors structure}

본 발명은 전계방출 표시소자 등에 채용되는 형광막 구조체 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 애노드 기판의 격벽 사이에 형광막을 형성하는 공정이 개선된 형광막 구조체 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어, 디스플레이 시장에서 대화면 구현이 용이하고, 적은 설치 공간을 차지하는 평판 표시장치(Flat Panel Display)가 대두되고 있다.

이 평판 표시장치의 예로는 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시장치(PDP) 및 전계방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 등이 있다. 이들 평판 표시장치 중 전계방출 표시장치는 투과형 광을 이용하여 문자 및 영상을 디스플레이 한다. 이 전계방출 표시소자는 캐소드 전극 위에 일정한 간격으로 배열된 에미터에 게이트 전극으로부터 강한 전기장을 인가함으로써 에미터로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 애노드 기판의 표면에 도포된 형광체에 충돌시켜 발광되도록 한다.

이 전계방출 표시소자는 각 칼라별 형광체 사이의 광학적 색 간섭을 최소화 할 것이 요구된다. 이를 위하여 격벽 구조로 된 애노드 기판이 미합중국 특허번호 제6,022,652호(특허일 : 2000년 2월 8일, 발명의 명칭 : High Resolution Flat Panel Phosphor Screen with Tall Barriers)에 개시되어 있다. 이와 같이, 애노드 기판에 대해 격벽을 마련하고, 이 격벽 사이의 내부공간에 형광체를 형성하는 경우, 상기 격벽이 색순도와 화면의 명암 대비의 감소를 줄여 줄 수 있어서, 색순도를 높일 수 있다.

또한, 상기한 전계방출 표시소자에 있어서 형광체가 균일하게 도포 되는지 여부에 따라서 휘도와 명암 및 색순도에 중요한 영향을 미친다.

한편, 상기한 격벽 구조의 애노드 기판을 채용한 전계방출 표시소자는 격벽 내에 형광체를 도포하여야 하므로, 형광체를 균일하게 도포하는 것이 용이하지 않다는 단점이 있다.

즉, 형광막 형성 공정으로 형광체 슬러리(slurry)를 스핀 코팅에 의해 도포하는 방식과, 형광체 슬러리를 스크린 프린팅(screen printing)에 의해 고려해 볼 수 있으나, 이 경우 격벽 내부에 형광막을 도포하여야 하므로, 실질상 형광막의 균일 도포가 곤란하다는 문제점이 있다.

다음으로, 드라이 필름(dry film) 타입의 형광체를 이용하여 형광막을 형성하는 공정을 고려해 볼 수 있다. 이 공정에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 격벽을 가지는 기판에 대한 형광막 구조체 제조공정을 보인 개략적인 도면이다.

소정 간격 이격된 채로 스트라이프 형상으로 돌출 형성된 격벽(3)을 가지는 기판(1)을 준비한다. 이 격벽(3) 사이에는 내부공간이 마련되며, 이웃한 내부공간에는 적색, 녹색, 청색 형광막이 후술하는 공정을 통하여 형성된다. 이를 위하여 상기 기판(1) 상에 소정 색상 예컨대 적색의 형광막(5R)을 위치시킨다(도 1a).

이어서, 블레이드 또는 가열롤러를 이용하여 형광막(5R)을 기판(1) 상의 격벽(3)과 내부공간을 덮도록 한다(도 1b). 이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 형광막(5R) 상에 소정 패턴(7a)을 가지는 마스크(7)를 위치시킨 후, 노광 및 현상 공정을 수행한다. 이 공정을 통하여 도 1d에 도시된 바와 같이, 적색 형광막(5R)이 형성될 부분을 제외한 나머지 부분에 위치된 형광막이 제거된다. 따라서, 상기 기판(1) 상에 적색 형광막(5R)을 소정 패턴으로 형성할 수 있다.

이어서, 녹색 형광막과 청색 형광막에 대해서 상기한 적색 형광막 형성공정을 반복함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 적, 녹, 청색 형광막(5R, 5G, 5B)이 형성된 구조의 형광막 구조체가 완성된다. 이 경우, 격벽 사이의 내부공간에 형광막을 고르게 형성할 수 있다는 이점이 있다. 하지만, 필름타입의 형광막을 사용하므로 그 가격이 고가이고, 상기한 공정을 수행하는데 있어서 고가의 장비를 이용하여야 하는 단점이 있다. 또한, 형광막을 박막으로 형성하기가 곤란하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 공정을 단순화하면서도 격벽을 가지는 기판 상에 형광막을 균일하게 도포할 수 있도록 된 형광막 구조체 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 형광막 구조체 제조방법은, 격벽에 의하여 구분되는 내부공간을 가지는 기판을 준비하는 단계와; 상기 격벽 및 상기 내부공간 상에 희생층을 형성하여, 상기 기판 상면을 평탄화하는 단계와; 상기 희생층 상에 형광체를 형성하는 단계와; 상기 희생층을 제거하여, 상기 형광체가 상기 내부공간에 위치되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 형광막 구조체 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 형광막 구조체 제조공정을 보인 개략적인 도면이다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이 격벽(13)에 의하여 구분되는 내부공간(12)을 가지는 기판(11)을 준비한다. 여기서, 상기 기판(11)은 전계방출 표시소자 등의 디스플레이에 이용될 수 있다. 이 경우, 상기 기판(11)은 애노드 전극으로 이용되는 것으로, 입사빔을 투과시키는 재질로 구성된다.

상기 기판(11)과 격벽(12)은 단일 부재로 구성되는 것도 가능하고, 서로 다른 부재로 구성되는 것도 가능하다. 여기서, 상기 격벽(12)은 본 발명에 따른 형광막 구조체가 디스플레이에 채용시, 디스플레이의 색순도 증대 및 화면의 명암 대비 감소를 고려하여 상기 기판(11)의 표면에 대해 대략 10 내지 200㎛ 높이로 형성되는 것이 바람직하다.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 내부공간(12) 및 격벽(13) 상에 희생층(15)을 형성하여, 상기 기판(11)의 상면을 평탄화한다.

상기 희생층(15)은 초기에 유동성을 가지는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 된 것이 바람직하다. 따라서, 초기 도포시 상기 내부공간(12)으로 자연스럽게 흘러들어가 상기 내부공간(12)에 충진된다. 한편, 상기 희생층(15)은 열 또는 빛에 의해 경화되며, 소정 온도 또는 플라즈마에 의해 제거되는 층이다.

상기 희생층(15)은 ABS(Acrylonitrile -butadiene-styrene terpolymer), 아세탈(Acetal) ,셀룰로오즈류(Cellulose-based), 나일론(Nylon: PA), 폴리부티렌테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate: PBT), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate: PMMA), 폴리페닐렌 옥사이드(Polyphenylene oxide: PPO), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리설폰(Polysulfone: PSF), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride: PVC), 폴리스티렌-아크릴로니트릴(Polystyrene-acrylonitrile: SAN), 폴리비닐알콜(polyvinyl alchol : PVA) 등의 열가소성 수지 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어 질 수 있다.

또한, 상기 희생층(15)은 알키드(Alkyd) 수지, 에폭시(Epoxy) 수지, 멜라민(Melamine) 수지, 페놀-포름알데히드(Phenol-Formaldehyde) 수지, 페놀(Phenolic)수지, 폴리에스테르(Polyester), 실리콘류(Silicones), 우레아-포름알데히드(Urea-Formaldehyde) 수지, 폴리우레탄(Polyurethane) 등의 열경화성 수지 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어 질 수 있다.

상기한 바와 같이 초기에 유동성을 가지는 희생층(15)을 상기 기판(11) 상에 도포하는 경우, 그 내부공간을 자연스럽게 채우게 되며, 그 상면이 평탄화된다. 이어서, 열을 가하거나 빛을 조사하여 상기 희생층(15)을 경화시키면, 그 상면이 평탄화된 채로 고체 또는 겔(gel) 상태가 된다.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이 희생층(15) 상에 각 색상의 형광체(17R, 17G, 17B)를 도포한다. 여기서, 상기 형광체(17R, 17G, 17B)는 소정량의 형광체 슬러리를 상기 희생층(15) 상에 올려 놓은 후 회전에 의해 균일 두께로 코팅하는 스핀 코팅방식, 형광체를 인쇄하는 프린팅 방식, 희생층(15)이 형성된 기판(11)을 경사 배치한 후 자중에 의하여 형광체가 도포되도록 하는 경사도포 방식 등으로 도포된다. 또한, 상기 형광체(17R, 17G, 17B) 도포 방식으로서, 형광체가 수용된 용기 내에 기판(11)을 담가서, 형광체가 도포되도록 하는 디핑(dipping) 방식을 이용하는 것도 가능하다. 도 3c에 있어서, 상기 형광체(17R, 17G, 17B)는 스핀 코팅방식에 의하여 각각 입경 3 내지 5㎛의 알갱이를 2층 두께로 형성한 것을 예로 들어 나타낸 것이다.

이와 같이, 도포된 형광체(17R, 17G, 17B)를 도포한 후, 건조시킴에 의해 상기 희생층(15) 상에 형광체가 형성 공정이 완료된다.

한편, 상기 형광체는 상기 기판 상부 전체면에 도포되는 것이 아니라, 상기 기판(11)의 내부공간(12) 상부에 대응되는 상기 희생층(15) 상에 선택적으로 도포되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 형광체(17R, 17G, 17B)는 각 색상별로 다른 위치를 점유하는 것으로, 상기 형광체 형성공정은 각 색상별로 진행된다.

이후, 희생층(15)을 제거하여, 그 상부에 위치되었던 형광체(17R, 17G, 17B)가 도 3d에 도시된 바와 같이 각각 대응되는 내부공간(12)에 하강 위치되도록 함으로써, 균일 박막의 형광막 구조체의 제조 공정이 완료된다. 여기서, 상기 희생층(15)은 에어(Air) 분위기 하에서 소성하거나 플라즈마 상태가 되도록 함으로써 제거된다.

도 4 내지 도 6 각각은 본 발명에 따른 형광막 구조체 제조방법의 일 실험 결과를 나타낸 전자현미경 사진이다.

도 4는 도 3c의 공정에 대응되는 소성 전 형광막 구조체를 보인 전자현미경 사진이다. 즉, 도 4는 글래스 기판 상에 알루미늄으로 이루어진 격벽을 형성한 후, 내부공간(12) 및 격벽(13) 상부에 걸쳐 형성된 희생층(15)과 그 상부에 형성된 형광체(17)를 나타낸 것이다. 여기서, 희생층(15)이 셀룰로오즈류(Cellulose-based)의 일종인 에틸-셀룰로오즈(Ethyl cellulose)로 구성되고, 형광체막이 디핑법으로 형성된 것을 예로 들어 나타내었다.

도 5 및 도 6은 도 3d의 공정에 대응되는 소성 후 형광막 구조체의 평면 및 단면을 각각 보인 전자현미경 사진이다. 도면을 살펴보면, 소성에 의하여 희생층이 제거되면서 그 상부에 위치되었던 형광체(17)가 격벽(13) 사이의 내부 공간(12)에 형성됨을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 형광막 구조체 제조방법은 그 제조공정을 단순화하면서도, 격벽 구조를 가지는 기판에 대해 형광체를 균일하게 도포할 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 상기한 제조방법에 의하여 형광막 구조체를 제조하고, 이를 이용하여 전계방출 표시소자 등의 디스플레이를 구현하는 경우 화소간 색순도를 높일 수 있다는 이점이 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 형광막 구조체 제조공정을 보인 개략적인 도면.

도 2는 도 1a 내지 도 1d의 공정에 의해 제조된 형광막 구조체를 보인 개략적인 부분 단면도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 형광막 구조체 제조공정을 보인 개략적인 도면.

도 4는 도 3c의 공정에 대응되는 소성 전 형광막 구조체를 보인 전자현미경 사진.

도 5 및 도 6은 도 3d의 공정에 대응되는 소성 후 형광막 구조체의 평면 및 단면을 각각 보인 전자현미경 사진.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11...기판

12...내부공간

13...격벽

15...희생층

17R, 17G, 17B...형광체

Claims

격벽에 의하여 구분되는 내부공간을 가지는 기판을 준비하는 단계와;

상기 격벽 및 상기 내부공간 상에 희생층을 형성하여, 상기 기판 상면을 평탄화하는 단계와;

상기 희생층 상에 형광체를 형성하는 단계와;

상기 희생층을 제거하여, 상기 형광체가 상기 내부공간에 위치되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 희생층은,

상기 내부공간에 형성시 유동성을 가지는 것으로, 열 또는 빛에 의해 경화되며, 소정 온도 또는 플라즈마에 의해 제거될 수 있는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 희생층은,

열가소성 수지로 된 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 희생층은,

ABS, 아세탈, 셀룰로오즈류, 나일론(PA), 폴리부티렌테레프탈레이트(PBT), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰(PSF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 및 폴리비닐알콜(PVA) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 희생층은,

열경화성 수지로 된 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 희생층은,

알키드 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 페놀수지, 폴리에스테르, 실리콘류, 우레아-포름알데히드 수지 및, 폴리우레탄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격벽은

10 내지 200㎛ 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광체 형성단계는,

스핀 코팅, 프린팅, 경사 도포 또는 디핑(dipping) 방식으로 상기 희생층 상에 도포하는 단계와;

도포 된 형광체를 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 형광체는,

상기 기판의 내부공간 상부에 대응되는 상기 희생층 상에 도포 형성되는 것을 특징으로 하는 형광막 구조체 제조방법.