KR20040096064A

KR20040096064A - 형광막 및 이를 채용한 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20040096064A
Application number: KR1020030028868A
Authority: KR
Inventors: 최홍규; 강병헌; 이종상; 임재홍; 차석환
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-16
Also published as: CN1610048A; CN1610048B; US20040224187A1; US20080203889A1; US7361417B2

Abstract

본 발명은 콘트라스트 특성이 개선된 형광막과 이를 채용한 화상 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 형광막 제조방법에 의하면, 필터 스크린 방법에 비하여 제조공정수가 대폭적으로 감소되어 제조단가가 감소되며, 기존의 형광막 제조공정을 그대로 사용할 수 있다. 이러한 제조방법에 따라 형성된 형광막은 휘도 특성이 양호할 뿐만 아니라 콘트라스트 특성이 개선된다. 본 발명의 형광막은 음극선관, 플라즈마 표시 패널, 전계 방출 표시 소자, 유기 전계 발광 소자 등의 화상 표시 장치에 유용하게 이용가능하다.

Description

형광막 및 이를 채용한 화상 표시 장치{Phosphor layer and display device employing the same}

본 발명은 형광막 및 이를 채용한 화상 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 콘트라스트 특성이 개선된 형광막과 이를 채용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.

현재 산업사회가 고도화됨에 따라, 디스플레이용 음극선관의 고휘도화 및 고정세화 등이 요구되어지고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 전자선에 의한 발광강도를 향상시키고 외광에 의한 반사율을 저하시키고자 하는 노력이 계속되어지고 있다.

도 1을 참조하여, 종래의 칼라 음극선관의 형광막 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.

칼라 음극선관의 페이스 플레이트 (11) 내면에는 외광의 흡수를 위하여 일정간격으로 형성된 블랙 매트릭스 (12), 이 블랙 매트릭스 (12) 사이로 전자빔과의 충돌에 의해 각색광을 발하게 하는 형광막 (13a), (13b) 및 (13c)이 형성되어 있다.

상기 페이스 플레이트 (11) 내면에 형성된 형광막 자체의 반사율 저하를 방지하고 콘트라스트와 휘도를 향상시키기 위한 방법으로서, 형광체 표면에 미세크기를 갖는 안료를 코팅하는 방법이나 도 2와 같이 페이스 플레이트(21)와 형광막(23a), (23b) 및 (23c)사이에 필터(filter)층 (24)을 형성하는 필터 스크린(filter screen) 방법이 사용되고 있다. 여기에서 참조번호 (22)는 블랙 매트릭스를 나타낸다.

상기 방법중, 미세크기 안료를 형광체 표면에 부착하는 방법은 실시하기가 용이하고 코팅되는 안료 사용량이 증가함에 따라 콘트라스트는 증가하나, 과량의 안료를 사용하는 경우에는 코팅된 안료가 제조공정중 탈락되는 문제점을 갖고 있다.

한편, 필터층을 형성하는 방법은 콘트라스트, 휘도 등의 특성은 매우 뚜렷하게 개선되지만 제조공정이 매우 복잡하고 제조단가가 상승된다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 첫번째 및 두번째 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 제조하기가 용이하면서 콘트라스트 개선 효과가 우수한 형광막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 세번째 기술적 과제는 상기 형광막을 채용함으로써 콘트라스트 특성이 개선되면서 휘도 특성이 양호한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.

도 1 및 2는 통상적인 음극선관의 형광막에 대한 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 형광막의 층구성을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

11, 21, 30... 페이스 플레이트 12, 22... 블랙 매트릭스

13a, 13b, 13c, 23a, 23b, 23c, 33... 형광막

24... 필터층 31... 형광체

32... 초미립자 안료

본 발명의 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 초미립자 안료, 분산제, 형광체, 감광제 및 결합제를 포함하며,

상기 형광체는 막의 두께를 따라 균일하게 분포되어 있고, 상기 안료는 막의 두께를 따라 점진적으로 감소하는 농도 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 형광막이 제공된다.

상기 두번째 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 초미립자 안료, 분산제 및 용매를 혼합하여 안료 분산액을 얻는 단계;

상기 안료 분산액을 형광체, 감광제 및 결합제를 혼합하여 형광막 형성용 조성물을 준비하는 단계;

상기 형광막 형성용 조성물을 기판 상부에 도포한 다음, 이를 노광 및 현상하는 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 두번째 기술적 과제는 또한 초미립자 안료, 분산제 및 용매를 혼합하여 안료 분산액을 얻는 단계;

상기 안료 분산액을 형광체, 감광제 및 결합제를 혼합하여 형광막 형성용 조성물을 준비하는 단계; 및

상기 형광막 형성용 조성물을 기판 상부에 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법에 의하여 이루어진다.

본 발명의 세번째 기술적 과제는 상기 형광막을 채용한 화상 표시 장치에 의하여 이루어진다.

본 발명은 칼라 필터층을 별도로 형성하지 않아도 되므로 제조공정수가 증가하거나 제조비용이 상승되는 문제점이 없이 콘트라스트가 향상된 화상 표시 장치를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 형광막의 제조방법을 설명하기로 하되, 일구현예로서 음극선관용 형광막의 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 초미립자 안료, 분산제 및 용매를 혼합하여 안료 분산액을 얻는다. 여기에서 초미립자 안료의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 30 중량부, 특히 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부를 사용한다. 만약 초미립자 안료의 함량이 0.05 중량부 미만이면 콘트라스트가 저하되고 30 중량부를 초과하면 휘도가 저하되므로 바람직하지 못하다.

상기 초미립자 안료의 평균입경은 10 내지 300nm인 것이 바람직한데, 그 이유는 안료의 평균 입경이 상기 범위일 때 형광체가 발광하는 빛의 투과를 적제 저하시키는 특성을 갖고 있기 때문이다.

상기 초미립자 안료의 구체적인 예로는, TiO₂-CoO-NiO-ZrO₂, Fe₂O₃, CoO-Al₂O₃등을 들 수 있다. 그리고 초미립자 안료의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 30 중량부를 사용한다. 특히 안료중에서 녹색 형광막 형성시 사용하는 안료(예: 황색 안료, 녹색 안료 등)의 함량은 녹색 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 10 중량부이고, 청색 형광막 형성시 사용되는 안료(예: 녹색 안료 등)의 함량은 청색 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 10 중량부이고, 적색 형광막 형성시 사용되는 안료(예: 적색 안료 등)의 함량은 적색 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.

상기 용매로는 안료를 분산시킬 수 있는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 이의 구체적인 예로는, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜 등을 사용한다. 그리고 이 용매의 함량은 안료 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 400 중량부를 사용한다.

상기 분산제는 용매내에서 안료를 분산시키는 것으로서, 이의 구체적인 예로는 음이온 계면활성제로서, 시트르산 나트륨, 알킬카르복실산 나트륨염, 나프탈렌 나트륨염 등을 들 수 있다. 이 분산제의 함량은 안료 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 6 중량부를 사용한다.

이어서, 상기 안료 분산액을 형광체, 감광제 및 결합제를 혼합하여 형광막 형성용 조성물을 준비한다.

상기 감광제로는 중크롬산 나트륨, 중크롬산 암모늄 등의 중크롬산계 화합물, 디아조계 염 등을 이용하며, 이의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.001 내지 0.2 중량부를 사용한다. 만약 감광제의 함량이 상기 범위를 벗어나면 막 패턴을 목적하는 바대로 형성하기가 어렵게 되므로 바람직하지 못하다.

상기 결합제로는 폴리비닐알콜 등을 사용하며, 이의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 0.3 중량부를 사용한다. 만약 결합제의 함량이 상기 범위를 벗어나면 형광막의 패널 글래스에 대한 접착력면에서 바람직하지 못하다.

상기 형광체로는 형광막 제조시 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하다. 그중에서도 적색의 경우에는 Y₂O₂S:Eu을 사용하고, 청색의 경우에는 ZnS:AgCl을 사용하고, 녹색의 경우에는 ZnS:CuAl을 사용한다.

상기 형광막 형성용 조성물을 음극선관 패널 상부에 도포한 다음, 포토마스크를 이용하여 이를 노광 및 현상하여 패턴화된 형광막을 형성한다.

적색, 녹색 및 청색 형광막 형성시, 그 형성순서가 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 형광체 회수 측면을 고려하여 녹색, 청색 및 적색 형광막 순서로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 형광막 형성용 조성물 제조시, 안료 분산액을 미리 만들지 않고, 형광체, 결합제 및 감광제 혼합시 안료를 분말 상태로 혼합하는 것도 가능하다. 이와 같이 부가순서를 변경하는 것도 본 발명의 개시범위안에 속한다.

한편, 형광막 형성방법으로는 상술한 바와 같이 노광 현상법을 사용할 수도 있지만, 형광막 형성용 조성물의 농도를 적절하게 조절하여 페이스트 상태로 얻고,이를 이용하여 인쇄하여 형광막을 얻을 수도 있다.

본 발명의 형광막은 도 3에 나타난 바와 같은 층 구성을 갖는다.

도 3을 참조하여, 형광막(33)은 페이스 플레이트(30) 상부에 형성되고 있고, 형광막(33)에서 형광체(31)은 막의 전체에 걸쳐 균일하게 분산되어 있고, 안료는 페이스 플레이트(30)에 인접된 쪽에는 고농도로 존재하며, 막의 두께를 따라 안료의 농도가 점진적으로 감소되는 분포를 갖고 있다.

상술한 층 구성을 갖는다는 사실은, 투과전자현미경(TEM), 형광분석 등을 통하여 확인가능하다.

본 발명의 형광막은 상기 과정에서 기술한 음극선관이외에 플라즈마 표시 패널, 전계 방출 표시 소자, 유기 전계 발광 소자 등의 화상 표시 장치에 이용가능하다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 구체적으로 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

안료로서 평균입경 30nm인 TiO₂-CoO-NiO-ZrO₂10g, 용매로는 순수 100g과 디에틸렌 글리콜 5g을, 분산제로는 알킬카르복실산 나트륨염 0.4g을 투입하고, 1mm 글래스 볼 400 g을 부가하고 볼 밀기를 이용하여 120rpm 조건에서 2일동안 볼밀하여 녹색 안료 분산액을 제조하였다.

이와 마찬가지로 안료로서 평균입경 20nm인 CoO-Al₂O₃10g 및 평균입경 30nm인 Fe₂O₃5g을 각각 사용하여 적색 안료 분산액 및 청색 안료 분산액을 각각 제조하였다.

이와 별도로, 상기 녹색 안료 분산액 10g에 녹색 형광체인 ZnS:CuAl 100g, 폴리비닐알콜 80g, 순수 110g, 중크롬산 나트륨 8g, 프로필렌 옥사이드-에틸렌 옥사이드 코폴리머 5% 용액 2g, 소비탄 모노라우레이트 5% 용액 2g, 알킬카르복실산 나트륨염 5% 용액 5g을 혼합하여 녹색 형광막 형성용 조성물을 준비하였다.

이와 마찬가지로, 녹색 안료 분산액 및 녹색 형광체 대신 청색 안료 분산액 40g 및 청색 형광체인 ZnS:AgAl 100g을 각각 사용한 것을 제외하고는 녹색 형광막 형성용 조성물의 제조공정과 동일한 방법에 따라 실시하여 청색 형광막 형성용 조성물을 제조하였다.

녹색 안료 분산액 및 녹색 형광체 대신 적색 안료 분산액 15g 및 적색 형광체인 Y₂O₂S:Eu 100g을 각각 사용한 것을 제외하고는 녹색 형광막 형성용 조성물의 제조공정과 동일한 방법에 따라 실시하여 적색 형광막 형성용 조성물을 제조하였다.

블랙 매트릭스이 형성된 음극선관 패널 상부에 상기 녹색 형광막 형성용 조성물을 도포한 다음, 이를 포토마스크를 이용하여 소정영역만 노광하고, 이를 현상하여 패턴화된 녹색 형광막을 형성하였다.

상기 녹색 형광막이 형성된 패널 상부에 상기 청색 형광막 형성용 조성물을 도포한 다음, 이를 노광 및 현상하여 패턴화된 청색 형광막을 형성하였다.

<실시예 2-4>

청색 안료 분산액 제조시 청색 안료의 함량이 각각 20g, 40g, 60g으로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 청색 형광막을 형성하였다.

<실시예 5-6>

적색 안료 분산액 제조시 청색 안료의 함량이 각각 8g, 20g으로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 청색 형광막을 형성하였다.

<비교예 1>

형광체 100 중량부 대비 0.3 중량부의 안료가 부착된 부착된 적색 및 녹색 형광체(Y₂O₂S:Eu, ZnS:Cu, Al), 형광체 100 중량부 대비 4 중량부의 안료가 부착된 청색 형광체(ZnS:Ag, Al) 100g를 각각 물 120g, 폴리비닐알콜 80g, 10% 중크롬산나트륨 7g, 폴리옥시에틸렌(20), 솔비탄 모노로우레이트 5% 용액이 각각 2g

혼합한 다음, 약 5시간정도 교반하여 형광체 슬러리를 제조하였다.

음극선관 패널 상부에 녹색 형광체 슬러리를 도포한 다음, 노광 및 현상하여 녹색 형광막 패턴을 형성하였다.

상기 녹색 형광체 슬러리 대신 청색 형광체 슬러리와 적색 형광체 슬러리를 각각 사용하여 상기 과정을 반복하여 청색 및 적색 형광막 패턴을 형성하였다.

상기 실시예 1-4 및 비교예 1에 따라 형성된 청색 형광막의 휘도 및 콘트라스트 특성을 조사하여 하기 표 1에 나타내었고, 상기 실시예 1, 5-6 및 비교예 1에따라 제조된 적색 형광막의 휘도 및 콘트라스트 특성을 조사하여 하기 표 2에 나타내었다.

구분	형광체 100 중량부 대비사용된청색 안료의 함량(중량부)	휘도(%)	콘트라스트(%)
비교예 1	-	100	100
실시예 1	0.5	103	105
실시예 2	1.5	99	113
실시예 3	3	97	122
실시예 4	4	95	128

구분	형광체 100 중량부 대비사용된적색 안료의 함량(중량부)	휘도(%)	콘트라스트(%)
비교예 1	-	100	100
실시예 1	0.1	98	110
실시예 5	0.2	92	123
실시예 6	0.3	88	132

상기 표 1 및 2로부터 알 수 있듯이, 상기 실시예 1-4의 청색 형광막 및 실시예 1, 5 및 6의 적색 형광막은 각각 안료 부착 형광체를 사용한 비교예 1의 청색 형광막 및 적색 형광막의 경우와 비교하여 제조공정단계가 추가됨이 없이 콘트라스트가 개선된다는 것을 알 수 있었다. 그리고 실시예 1의 형광막은 비교예 1의 경우와 비교하여 휘도 특성이 보다 더 우수하였고, 특히 실시예 2-4의 형광막과 실시예 5-6의 형광막은 안료 부착 형광체를 사용하는 비교예 1의 경우와 비교하여 휘도 특성이 다소 저하되기는 하였지만, 음극선관에 적용하기에 양호한 수준의 휘도 특성을 갖고 있다.

본 발명의 형광막 제조방법에 의하면, 필터 스크린 방법에 비하여 제조공정수가 대폭적으로 감소되어 제조단가가 감소되며, 기존의 형광막 제조공정을 그대로사용할 수 있다. 이러한 제조방법에 따라 형성된 형광막은 휘도 특성이 양호할 뿐만 아니라 콘트라스트 특성이 개선된다.

본 발명의 형광막은 음극선관, 플라즈마 표시 패널, 전계 방출 표시 소자, 유기 전계 발광 소자 등의 화상 표시 장치에 유용하게 이용가능하다.

Claims

초미립자 안료, 분산제, 형광체, 감광제 및 결합제를 포함하며,

상기 형광체는 막의 두께를 따라 균일하게 분포되어 있고, 상기 안료는 막의 두께를 따라 점진적으로 감소하는 농도 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 형광막.
제1항에 있어서, 상기 초미립자 안료의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 형광막.
제1항에 있어서, 상기 초미립자 안료는 평균입경이 10 내지 300nm인 것을 특징으로 하는 형광막.
제1항에 있어서, 상기 초미립자 안료는 TiO₂-CoO-NiO-ZrO₂, Fe₂O₃, CoO-Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 형광막.
초미립자 안료, 분산제 및 용매를 혼합하여 안료 분산액을 얻는 단계;

상기 안료 분산액을 형광체, 감광제 및 결합제를 혼합하여 형광막 형성용 조성물을 준비하는 단계;

상기 형광막 형성용 조성물을 기판 상부에 도포한 다음, 이를 노광 및 현상하는 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 초미립자 안료의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 초미립자 안료는 평균입경이 10 내지 300nm인 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 초미립자 안료는 TiO₂-CoO-NiO-ZrO₂, Fe₂O₃, CoO-Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
초미립자 안료, 분산제 및 용매를 혼합하여 안료 분산액을 얻는 단계;

상기 안료 분산액을 형광체, 감광제 및 결합제를 혼합하여 형광막 형성용 조성물을 준비하는 단계; 및

상기 형광막 형성용 조성물을 기판 상부에 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 초미립자 안료의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.05 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 초미립자 안료는 평균입경이 10 내지 300nm인 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 초미립자 안료는 TiO₂-CoO-NiO-ZrO₂, Fe₂O₃, CoO-Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 형광막의 제조방법.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항의 형광막을 채용한 화상 표시 장치.