KR100196117B1 - 필터층을 가진 표시면 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필터층을 갖는 표시면, 특히 칼라 수상관에 이용되는 표시면에 관한 것으로서, 외광에 대한 콘트라스트 특성을 향상시킴과 동시에 제조공정중에서 패턴의 박리현상이 발생하지 않도록 표시면을 제공하는 것을 목적으로 하며, 투명기판(10)상에 미립자 안료층으로 이루어지는 적색필터, 녹색필터 및 청색필터(RF, GF, BF)가 형성되어 있고, 이 위에 블랙매트릭스층(BM)이 형성되어 있고, 블랙매트릭스층(BM)의 홀부에는 적필터, 녹필터 및 청필터(RF, GF,BF)의 색에 대응한 발광색의 적색 형광체층, 녹색 형광체층 및 청색 형광체층(RP, GP, BP)가 형성되어 있으며, 입자직경이 작고 막수축력이 큰 것을 우선 형성하고 있기 때문에 패터닝시에 하층에 걸리는 힘을 경감할 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
제1도는 종래의 표시면을 설명하기 위한 개략단면도.
제2(a)도 ~ 제2(c)도는 본 발명의 표시면의 한 예를 도시한 도면, 제2(a)도는 개략적인 평면도,제2(b)도는 제 2(a)도의 X-X단면을 도시한 모식단면도, 제2(c)도는 제2(a)도의 Y-Y단면을 도시한 모식단면도.
제3(a)도~제3(g)도는 본 발명의 표시면의 제조방법의 한 예를 설명하기 위한 도면.
제4(a)도~제4(f)도는 본 발명의 표시면의 제조방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
제5도는 본 발명의 표시면의 다른 예를 도시한 도면,
제5(a)도는 개략적인 평면도.
제5(b)도는 제5(a)도는 C-C단면을 도시한 모식단면도.
제6도는 본 발명의 표시면을 적용할 수 있는 칼라수상관의 한 예를 도시한 개략도.
제7도는 제6도의 형광면을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 투명기판 RF : 적색 필터층
GF : 녹색 필터층 BF : 청색 필터층
BM : 블랙매트릭스(black matrix)층 RP : 적색 형광체층
BP : 청색 형광체층
본 발명은 필터층을 표시면에 관한 것이며, 특히 칼라수상관에 이용되는 표시면에 관한 것이다.
종래부터 실용화되고 있는 칼라수상관은 내면에 형광면이 형성된 패널과 이 패널에 연접(接)하는 퍼넬로 이루어진 용기를 가지며, 퍼넬의 네크부에 설치된 전자총에서 사출된 전자빔을 용기의 외벽에 장착된 편향 요크가 발생하는 자계에 의해 편향주사하여 화상을 재현하고 있다.
이 형광면은 페이스플레이트(face-plate)의 안쪽면에 형성되며, 소정위치에 원형 도트(dot), 직사각형 도트 또는 스트라이프(strip)형상의 홀(holl)부를 가진 흑색 안료입자로 이루어진 블랙매트릭스층과 이 홀부를 메우는 원형 도트, 직사각형 도트 또는 스트라이프 형상으로 형성된 형광체층으로 되어 있다. 통상, 칼라수상관에는 외광반사성분을 감쇠시켜 콘트라스트비를 높이기 위하여 광투과율이 낮은 페이스플레이트, 이른바 틴트(tint)ㆍ패널과 다크틴트(dark tint)ㆍ패널이 사용되고 있다. 그러나, 패이스플레이트를 이용하면 외광반사성분 뿐만 아니라 형광체의 발광도 감쇠시켜 버리는 결점이 있다.
따라서, 최근에는 일본국 특개평5-275006호 공보등에 개시된 바와 같이, 형광체층과 페이스플레이트사이에 형광체층의 형광체의 여러 가지 발광색에 대응한 안료층으로 이루어진 필터 패턴을 형성하여 형광체층의 반사를 억제하여 콘트라스트를 향상시키는 기술이 주목되고 있다.
제1도에 종래의 표시면을 설명하기 위한 개략 단면도를 도시한다. 예를 들면, 제1도에 도시한 바와 같은 블랙매트릭스(BM)의 홀부에 적색, 녹색 및 청색 필터(RF, GF, BF)와 적색, 녹색 및 청색 형광체층(RP,GP, BP)이 형성되어 이루어진 필터부착 형광면을 제조하기 위해서는 종래부터 알려져 있는 형광면의 제조공정에 더해 형광체층(RP. GP. BP)의 앞면, 즉 페이스플레이트(10)측에 필터 패턴(RF, GF, BF)을 형성하는 공정이 필요하게 된다. 그것을 위한 방법으로서, 최근에 제안되고 있는 것은 페이스플레이트의 안쪽면에 블랙매트릭스(BM)를 형성한 후에 형광체층 형성전에 필터패턴을 형성하는 방법이 대부분이다.
또한 상기 반사를 제어하는 다른 방법으로서, 일본국 특개소 54-563호 공보에 개시한 바와 같이, 형광체층과 페이스플레이트 사이에 형광체의 발광에 대응한 광학적 간섭막을 형성하는 것이 있다. 그러나, 공정수 및 비용면에서는 각각의 형광체에 대응시켜 안료입자층을 형성하는 방법쪽이 우위이다.
형광체층과 외면 사이에 안료입자층으로 이루어진 필터 패턴을 형성하는 방법에 의하면, 광투과율이 높은 페이스플레이트를 사용해도 이론적으로는 콘트라스트ㆍ발광 휘도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 홀부의 형광체층과 페이스플레이트 사이에 광학 필터패턴을 형성한 것으로는 흑색안료입자의 난반사성분이 억제되지 않아 기대하는 만큼의 외광반사의 억제효과가 얻어지지 않는다. 이 때문에 고휘도ㆍ고콘트라스트가 얻어지지 않는 문제가 있었다.
또한, 종래의 필터 부착 형광면의 제조방법에 있어서는 제조중, 즉 블랙매트릭스가 형성된 기판상에 필터층을 형성하여 패터닝하는 단계에서 필터층의 하부(기판측) 블랙매트릭스가 박리해버리는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 블랙매트릭스를 가진 필터기판 및 칼라수상관의 외광반사 억제작용을 효율적으로 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 제조공정 도중에 블랙매트릭스의 박리현상이 일어나지 않는 필터기관 및 칼라수상관의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1태양에 의하면, 투명기판상에 복수의 형광체층과 상기 형광체층의 투명기판측에 형광체층의 발광색에 대응하는 칼라안료를 포함하는 광학필터층과 흑색 안료입자를 포함한 블랙매트릭스층을 가진 표시면에 있어서, 광학필터층은 평균 입자직경 0.2㎛이하의 칼라안료입자를 포함하며, 직사각형 도트형상, 원형 도트형상 또는 스트라이프형상으로 투명기판상에 형성되고, 블랙매트릭스층은 평균 입자직경 0.2 내지 5㎛의 흑색 안료 입자를 포함하며, 상기 광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 중앙부를 제거해 그 둘레 테두리 영역을 덮도록 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 제2태양에 의하면, 투명기판상에 평균 입자직경0.2㎛이하의 칼라 안료입자를 포함하는 칼라 안료분산액을 도포, 건조하여 칼라 안료 분산액 도포막을 형성하고, 상기 도포막을 패터닝하여 직사각형 도트형상, 원형 도트형상 또는 스트라이프형상의 칼라광학필터층을 형성하는 공정, 상기 칼라광학필터층위에 평균 입자직경 0.2 내지 5㎛의 흑색 안료입자를 포함한 흑색 안료분산액을 도포, 건조하여 흑색안료층을 형성하고, 상기 흑색 안료층을 패터닝하여 상기 안료층의 둘레테두리 영역을 제거하며, 흑색 안료층을 부분적으로 제거하고 칼라 광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 중앙부를 노출시켜 칼라 광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 둘레 테두리 영역을 덮도록 블랙매트릭스층을 형성하는 공정 및 칼라광학필터층위에 형광체를 포함하는 현탁액을 도포하여 형광체 도포막을 형상하고, 패터닝에 의해 상기 광학필터층 위에 상기 광학필터층에 포함되는 안료의 색에 대응하는 발광색을 가진 형광체층을 임의의 순서로 형성하는 공정을 구비한 표시면의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 흑색 안료입자로 이루어진 블랙매트릭스와 기판사이에도 미립자 안료로 이루어진 필터층이 형성되어 있기 때문에 흑색 안료입자에 의한 난반사성분을 억제하여 표시면의 외광에 대한 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 본 발명의 표시면을 이용하면 휘도ㆍ콘트라스트 모두 양호한 칼라수상관이 얻어진다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의하면 입자 직경이 작은 것부터 패터닝해 가기 때문에 제조과정에서 이미 형성된 패턴이 상부층의 패터닝을 할 때 박리되는 현상을 일으키지 않아 양호한 표시면 및 칼라 수상관을 얻을 수 있다.
발명자들은 종래의 필터부착 형광면의 문제점, 즉
i) 기대한 대로 외광반사 방지 효과가 얻어지지 않는 것 : 및
ii) 블랙매트릭스층이 제조중에 박리하기 쉬운 것 등의 원인에 대해서 검토를 실시하였다.
그 결과, 우선 i)에 대해서는 투명기판인 페이스플레이트의 고투과율화에 따라 블랙매트릭스를 형성하는 안료입자에 의한 난반사가 눈에 띄는 것을 알았다. 이 난반사 때문에 필터를 채용하므로서 기대할 수 있는 정도까지의 고휘도ㆍ고콘트라스트가 얻어지지 않았던 것이다.
자세하게 설명하면, 페이스플레이트와 형광체층사이에 형성된 광학필터층에 포함되는 안료입자는 평균 입자직경이 0.2㎛이하이기 때문에 입자에 의한 난반사 현상은 생기지 않지만 블랙매트릭스층에 포함된 흑색안료입자는 평균 입자직경이 0.2㎛~5㎛로 비교적 큰 입자이기 때문에 블랙매트릭스층에서 외광의 난반사가 생기는 것이다. 종래 사용되던 페이스플레이트는 광투과율이 낮았기 때문에 이 난반사는 문제가 되지 않았었지만 페이스플레이트의 광투과율화에 따라 블랙매트릭스층에 대한 난반사가 감쇠되지 않아 눈에 띄게 된 것이다.
요컨대, 종래의 필터기판 및 필터부착 형광면을 가진 칼라수상관은 비발광부인 블랙매트릭스층에 대한 고려, 즉 블랙매트릭스층에 대한 난반사의 방지가 전혀 이루어지지 않았던 것이 기대하는 만큼의 외광반사방지 효과가 얻어지지 않는 원인이였다.
또한, ii)에 대해서, 제조과정에서의 블랙매트릭스 박리 현상은 도포막을 건조하는 과정에서의 광학필터층과 블랙매트릭스층의 막 압축에 따르는 힘이 상이하다는 것에 기인한다는 것을 알았다.
이것에 대해 다음과 같이 자세하게 설명한다.
도포막을 건조하는 과정에서 발생하는 막 압축에 의거한 힘은 수축력을 P, 표시장력을 r, 공간의 반경을 r로 하면 다음 식 (I)로 나타내어진다.
입자직경이 작은만큼 공간의 반경(r)은 작아진다. 따라서, 식(I)에서 입자 직경이 작은만큼 수축력(P)이 커진다는 것을 알 수 있다.
광학 필터층에 사용되는 안료입자의 평균 입자직경은 0.2㎛이하 한편, 블랙매트릭스층에 사용되는 흑색 안료입자의 평균 입자직경은 0.2내지 5㎛이기 때문에 블랙매트릭스층의 수축력과 광학필터층의 수축력사이에 큰 차가 있다. 블랙매트릭스층이 박리하는 것은 블랙매트릭스층의 수축력과 광학필터층의 수축력의 차가 원인이였다.
앞에서 설명한 것으로부터 본 발명자들은 블랙매트릭스층에 대한 외광의 난반사를 방지하고, 광학필터층의 수축력의 영향을 받지 않도록 그 구성을 연구함으로써 잘기 i), ii)의 간격을 해결할수 있다고 생각해본 발명을 완성하는데 이르렀던 것이다.
본 발명의 제1태양에 의하면, 투명기판위에 복수의 형광체층과 상기 형광체층의 투명기판측에 형광체층의 발광색에 대응하는 칼라안료를 포함하는 광학필터층과 흑색안료입자를 포함하는 블랙매트릭스층을 가진 표시면에 있어서, 광학필터층은 평균 입자직경 0.2㎛이하의 칼라 안료입자를 포함하며, 직사각형 도트형상, 원형 도트형상 또는 스트라이프형상으로 투명기판위에 형성되고, 블랙매트릭스층은 평균 입자직경 0.2 내지 5㎛의 흑색 안료입자를 포함하며, 상기 광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 중앙부를 제거해 그 둘레 테두리 영역을 덮도록 형성되어 있다.
종래의 표시면의 블랙매트릭스층이 투명기판위에 직접 형성되어 있으며, 그 사이에 광학필터층은 존재하지 않았었지만 본 발명의 표시면에서는 블랙매트릭스층과 투명기판 사이의 적어도 일부에 광학필터층이 형성되어 있으며, 이 광학필터층에 의해 블랙매트릭스층에 대한 난반사가 억제된다. 이것에 의해 이 표시면을 이용한 칼라 수상관은 콘트라스트 및 휘도의 향상이 도모된다.
여기에서 여러 가지 색의 광학필터층을 원형도트형상으로 형성하면, 필터층의 원과 원사이에 틈이 생기고, 이 틈으로 기판에 직접 블랙매트릭스층이 형성되어 광학필터층이 존재하지 않으므로, 광학필터층은 블랙매트릭스층과 페이스플레이트층 사이의 일부영역에 형성되게 된다. 이것에 대해서 여러 가지 색의 광학필터층을 기판전체를 덮도록 틈없이 인접시켜 스트라이프형상으로 형성하면 플랙매트릭스층과 기판사이의 전부에 광학필터층이 형성되므로, 기판전면에서 흑색안료입자의 난반사를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 제2태양에 의하면, 투명기판상에 평균입자직경 0.2㎛이하의 칼라안료입자를 포함한 칼라안료분산액을 도포, 건조하여 칼라안료분산막을 형성하고, 상기 막을 패터닝하여, 직사각형 도트형상, 원형도트형상 또한 스트라이프형상 칼라광학필터층을 형성하는 공정, 상기 칼라광학필터층상에 평균입자직경 0.2 내지 0.5㎛의 흑색안료입자를 포함한 흑색안료분산액을 도포, 건조하여 흑색안료층을 형성하고, 상기 흑색안료층을 패터닝하여 상기 광학필터의 각 도트 또는 스트라이프의 바깥둘레영역을 없애 흑색안료층을 부분적으로 제거하고, 광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 중앙부를 노출시켜 칼라광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 바깥둘레영역을 덮도록 블랙매트릭스층을 형성하는 공정 및 칼라광학필터층상에 형광체를 포함한 현탁액을 도포하고, 형광체도막을 형성하여, 패터닝에 의해 상기 광학필터층상에 상기 광학필터층에 포함된 안료색에 대응하는 발광색을 갖는 형광체층을 임의의 순서로 형성하는 공정을 구비한 표시면의 제조 방법이 제공된다.
칼라광학필터층은 칼라안료입자와 레지스트(resist)를 포함한 분산액을 도포하여, 도포막을 형성하는 공정, 상기 도포막을 빛에 노출시키는 공정 및 노출된 도포막을 현상하는 공정을 색수에 따라서 반복하여, 각 색마다 형성할 수 있다. 이와같이 얻어진 칼라광학필터층은, 특히 원형도트형상인 경우 각 도트간에 틈이 생긴다.
칼라광학필터층은 또한 다음과 같은 방법으로 만들 수 있다. 예를 들면 n개의 색을 가진 칼라광학필터층을 형성하는 경우, 제1안료분산액을 도포전하기전에 레지스트용액을 도포하여 레지스트막을 형성한다.
레지스트막을 빛에 노출시키고, 현상하여 제2칼라광학필터층을 형성하는 영역에 레지스트페턴을 형성한다. 상기 레지스트패턴상에 상기 제1안료분산액을 도포, 건조하여 안료분산액 도막을 형성한다. 상기 제1안료분산액 도막상에 래지스트분해액을 가하고, 상기 제2내지 제n칼라광학필터층을 형성해야 하는 영역내의 레지스트패턴과 함께 그 위에 형성된 제1색안료분사액 도막을 제거하여 상기 영역내의 기판을 노출한다.
그후 노출된 기판상에, 우선 제2안료분산액을 도포하여 제2안료분산액 도막을 형성하고 상기 안료분산액 도막을 빛에 노출시키고, 현상하여 제2칼라광학필터층을 패터닝한다. 이와 같이 하여 제n칼라광학필터층을 형성하기까지 차례로 패터닝을 반복한다.
이와 같이 하여 얻어진 광학필터층사이의 틈에 상당하는 부분이 제1칼라광학필터층에 메워져 있으므로 틈이 생기지 않는다. 따라서 원형도트형상의 경우에는 전자의 방법보다 후자의 방법으로 얻어진 표시면쪽이 흑색안료입자의 난반사를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 블랙매트릭스층은 다음과 같이 하여 형성할 수 있다.
칼라광학필터층상에 레지스트용액을 도포하여 레지스트도포막을 형성한다.
레지스트도포막을 빛에 노출시키고, 현상하여 패터닝을 실행하고, 칼라광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프 중앙부근의 형광체층을 형성해야하는 영역에 레지스트층을 형성한다. 이어서 레지스층이 형성된 칼라광학필터층상에 흑색안료분산액을 도포하여 흑색안료층을 형성한다.
흑색안료층상에 레지스트분해제를 가하여 형광체층을 형성해야 하는 영역내의 레지스트층과 흑색안료층을 제거한다. 이와 같이 하여, 각 광학필터층의 중앙부 부근을 노출시켜 칼라안료층의 바깥둘레부분을 덮도록 블랙매트릭스층을 형성할 수 있다.
종래의 방법에서는, 블랙매트릭스층을 형성한 위에 광학필터층을 형성하고 있기 때문에, 광학 필터층의 도포막건조시에 발생하는 강한 수축력의 영향을 받아 그 아래에 형성된 블랙매트릭스층이 박리하기 쉬웠다.
그러나 본 발명의 제조방법에서는 광학필터층패턴을 블랙매트릭스층보다도 먼저 형성되어 있으므로, 블랙매트릭스층은 광학필터층의 수축력의 영향을 받지 않는다. 또한 블랙매트릭스층의 도포건조시에 발생하는 약한 수축력은 그 아래에 설치된 광학필터층을 박리시킬 정도의 힘은 없다.
다시 말하면, 직경이 작을수록 도막시의 막수축력이 크므로, 본 발명의 제조방법에 있어서는 이 막수축력이 큰 것을 먼저 형성하여 상층의 패터닝시에 하층에 관련한 힘을 경감시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면 블랙매트릭스층을 박리하지 않고 표시면, 예를 들면 필터부착형광면을 얻을 수 있다.
본 발명에 이용된 칼라안료입자는 소망하는 빛을 투과하여 충분한 투명성 및 성막성을 갖는 광학필터층을 얻기 때문에, 그 평균입자직경은 0.005㎛ 내지 0.2㎛이다. 0.2㎛보다 크면 산란이 문제가 되는 한편, 실용가능한 안료중 직경이 작은 것은 0.005㎛정도이다. 특히 0.01㎛ 내지 0.15㎛ 범위내의 직경이 바람직하다. 구체적으로 다음과 같은 안료를 예시할 수 있다.
적색안료로서는 산화 제2철계인 상품명 시코트랜스레드 L-2817(입자직경 0.01㎛~0.02㎛, BASF사제), 안스라키논계인 상품명 크로모패털레드 A2B(입자직경001㎛, 치바가이기사제)가 있다. 청색안료로서는 알루미늄산코발트(AL2O3-CoO)게인 상품명 코발트블-X(입자직경. 0.01㎛~0.02㎛, 동양안료사제), 프타로시아닝블계인 상품명 리오놀블-FG-7330(입자직경 0.01㎛, 동양잉크사제)이 있다. 녹색안료로서는 TiO2-Nio-CoO-Zno계인 상품명 다이피로키사이드TM그린#3320(입자직경 0.01㎛~0.02㎛, 대일정화사제), CoO-A12O3-Cr2O3-T1O2계인 상품명 다이피로기사이드TM그린#3340 (입자직경 0.01㎛~0.02㎛, 대일정화사제), Co0-A1203-Cr203계인 상품명 다이비로기사이드 TM 그린 #3420(입자직경 0.01㎛~0.02㎛, 대일정화사제), 염소화 프타로시아닝린계인 상품명 파스트겐그린계인 상품명 파스트겐그린2YK(입자직경 0.01㎛, 대일본잉크사제)를 예를 들 수 있다.
또한 흑색의 제2안료입자는 평균입자직경 0.2㎛ 내지 5㎛가 바람직스럽고, 구체적으로 흑연입자를 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 형광면의 제조공정에 있어서 먼저 입자직경이 작은 미립자 안료층으로 이루어진 칼라필터층을 형성하게 되므로, 그 후 블랙매트릭스층을 형성하기 위해 그 위에 직경이 큰 흑색안료입자를 형성하여 도포막을 패터닝하여도, 그 아래의 직경이 작은 미립자안료층의 패턴을 박리시키지 않고 양호한 형광면을 얻을 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 구체예에 대해서 상세히 설명한다.
[실시예 1]
제2(a)도는 투명기판상에 원형도트형상 광학필터층과 블랙매트릭스층이 형성된 표시면에 있어서, 광학필터층과 블랙매트릭스층의 위치를 기판측에서 보아 개략적으로 나타낸 평면도이고, 제2(b)도 및 (c)는 각각 제2(a)도의 X-X단면, Y-Y단면을 나타낸 모식단면도이다.
제2(a)도중, 사선은 블랙매트릭스층이 존재하는 영역을 나타내고, 파선의 원으로 둘러싸인 부분은 블랙매트릭스층이 존재하지 않는 홀부를 나타내며, 실선의 원으로 둘러싸인 부분은 원형도트상의 광학필터층이 형성된 영역을 나타낸다. 제2(a)도에 나타낸 바와 같이, 투명기판(10) 위에는 적색필터(RF),녹색필터(GF), 청색필터(BF)가 인접하도록 형성되어 있다.
적색필터(RF)는 평균입자직경 0.01㎛의 벤갈입자로 이루어진 적색안료, 녹색필터(GF)는 평균입자직경의 코발트그린으로 이루어진 녹색안료, 그리고 청색필터(BF)는 평균입자직경 0.01㎛의 코발트그린으로 이루어진 청색안료에 의해 각각 형성되어 있다.
또한 제2(b)도 및 (c)도에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 칼라안료미립자로 이루어진 광학필터층(RF,GF,BF)의 위에는 블랙매트릭스층(BM)으로 흑연입자에 의해 이루어진 층이 형성된다. 제2(a)도에 있어서 도트형상의 각 필터층(RF,GF,BF)의 중앙부, 즉 파선으로 나타낸 원형영역내는 제2(b)도에 나타낸 바와 같이 블랙매트릭스층(BM)이 형성되지 않고 홀부(20)로 되어 있고, 블랙매트릭스층(BM)은 필터층(RF,GF,BF) 중앙의 홀부(20)를 제외한 바깥둘레영역과 필터층사이를 감싸도록 형성되어 있다.
또한 원형도트형상 안료입자층을 조밀하게 배치하여도 묻어지지 않는 도트간영역의 기판(10)위에는 제2(a)도에 나타낸 바와 같이 블랙매트릭스층(BM)이 형성된다. 이 경우에 제2(a)도 및 제2(c)도에서 명확한 바와 같이 적어도 실선으로 나타낸 원과 파선으로 나타낸 원사이의 영역에 대해서는 광학필터층이 블랙매트릭스층(BM)과 기판(10)사이에 위치하는 구조로 되어있다. 이와 같이 형성하여 미립자안료층이 블랙매트릭스의 전면 즉 기판측을 감싸는 피복률은 종래 구조에서는 0%인 것에 비해서 본 발명의 표시면에 있어서 블랙매트릭스 전면의 미립자안료층의 피복률은 특히 높게 된다.
이어서 본 발명에 따른 표시면 제조방법의 일례에 대해서 설명한다.
제3(a)도 내지 제3(g)도는 본 발명의 표시면의 제조방법의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.
우선 제3(a)도에 나타낸 바와 같이 청정한 투명기판(10)의 한쪽면에 적색연료로 벤갈입자를 준비하고, 이것에 중크로산 암모늄/포팔계의 포토 레지스트를 혼합하여 적색안료분산액을 조제하고, 얻어진 적색안료분산액을 도포건조했다. 그후 적색도트위치를 빛에 노출시키고, 현상하여 적색필터층(RF)을 형성한다.
이어서 청색안료로서 코발트블을 준비하고, 이것에 중크롬암모늄/포팔계 포트레지스터를 혼합하여 청색안료분산액을 조제하고, 얻어진 청색안료분산액을 도포ㆍ건조한 후 청색도트위치를 빛에 노출시키고, 현상하여 제3(b)도에 나타낸 바와 같이 청색필터층(BF)을 형성한다. 같은 방법으로 녹색안료로 코발트그린을 사용하여 제3(c)도에 나타낸 바와 같이 녹색필터층(GF)을 형성했다.
다음으로, 제3(d)도에 나타내는 바와 같이 비스아디드/폴리비닐피롤리돈계 포토 레지스트를 도포하여 레지스트층(32)을 형성했다. 그후 종래 알려진 방법으로 녹, 청, 적의 각 도트 위치를 빛에 노출시키고, 현상하여 제3(e)도에 나타내는 바와 같은 레지스트 패턴(34R, 34G,34B)을 형성했다. 제3(f)도에 나타내는 바와 같이 흑연분산액(40)을 도포하여 도포막을 형성하고, 레지스트 분해제를 적용하여 레지스트 패턴(34R, 34G, 34B)을 분해하고, 약 4~8kg/cm2의 고압 스프레이수(水) 현상에 의해 레지스트 패턴(34R, 34G, 34B) 및 그 위에 형성된 흑연도포막을 제거하고, 제3(g)도에 나타내는 바와 같이 적, 녹, 청의 각 도트위치, 즉 홀부(20)이외의 장소에 블랙매트릭스층(BM)을 형성했다.
또한, 적안료 분산액, 청안료 분산액, 녹안료 분산액은 각각 하기 조성으로 이루어져 있다.
(적안료 분산액)
칼라 안료의 분산제는 안료를 분산하는 것이면 어느 것이나 좋지만, 음이온계 또는 비이온계의 분산제 중 어느 한쪽 또는 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다.
음이온계 분산제로는 아크릴계, 아크릴스틸렌계, 아크릴공중합물, 폴리카르본산형, 나프탈렌설폰산포르마린축합물, 폴리옥시에틸렌알킬에테르셀페이드 등을 들 수 있다. 비이온계 분산제로는 폴리옥시에틸렌올리에테르, 폴리옥시에틸렌유도체, 폴리옥시알킬렌에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌솔비탄모노라울레이트 등을 들 수 있다.
포토 레지스트로는 크롬산염/포발계, 디아조늄염 등/포발계, 스티바졸계, 크롬산염/카제인계 등을 들 수 있다.
사용되는 레지스트 분해제로는 H2SO4,설파민계, HNO3등의 산, H2O2,MnKO4,KIO4,NaIO4등의 과산화물, 또는 치오요소 및 이 혼합물을 들 수있다.
이와 같은 방법에 의해 표시면을 형성하면 형성공정도중 이미 형성된 패턴이 박리하는 현상은 발생하지 않았다.
또한, 얻어진 표시면에서는 블랙매트릭스층과 기판 사이에 미립자 안료층으로 이루어지는 칼라광학필터층이 위치하고 있기 때문에 흑색안료입자에 의한 난반사가 감소하여 표시면의 콘트라스트 특성이 향상되었다.
또한, 필요에 따라 필터층 형성후 블랙매트릭스층 형성전에 칼라광학필터층의 보호막으로서 코로이달실리카, 물유리 등을 도포해도 좋다. 또한 블랙매트릭스층의 안료입자의 접착력을 향상시킬 목적으로 실란커플링제 등을 도포해도 좋다.
[실시예 2]
상기 실시예 1은 각 칼라광학필터층의 도트 사이에는 흑색안료입자를 포함하는 블랙매트릭스층이 형성되지만, 기판의 전면을 미립자 안료를 포함하는 필터층으로 덥고, 그 위에 블랙매트릭스층을 형성할 수도 있다. 제4(a)도 내지 제4(f)도를 이용하여 본 발명에 따른 표시면 제조방법의 다른 일례에 대해서 설명한다.
우선, 청정한 투명기판(10)의 한쪽면에 중크롬산암모늄/포발계의 포토레지스트용액을 도포하여 도막을 형성한다. 그 후 청도트 위치와 녹도트 위치를 빛에 노출시키고, 현상하여 노출된 위치에 제4(a)도에 나타내는 바와 같은 레지스트 패턴(50G, 50B)을 남긴다.
다음으로 제4(b)도와 같이 적색안료로서 벤갈을 이용한 적색안료 입자 분산액을 도포ㆍ건조하고, 그 후 분해제로 레지스트 패턴(50G, 50B)을 박리하고, 제4(c)도에 나타내는 바와 같이 녹색도트 위치와 청색도트 위치를 제외한 영역에 적색필터(RF)를 형성한다.
그후 청색안료로서의 코발트블루에 중크롬산암모늄/포발계의 포토 레지스트를 혼합한 청안료 분산액을 도포하고, 청도트 위치를 빛에 노출시키고, 현상하여 제4(d)도에 나타내는 바와 같이 청색필터(BF)를 형성한다. 그 후 동일한 방법으로 제4(e)도에 나타내는 바와 같이 코발트그린을 사용하고, 녹색필터(GF)를 형성한다.
그 후 비스아디드/폴리비닐피롤리돈계 포토 레지스트를 도포하여 레지스트층을 형성하고, 전술한 방법으로 녹, 청, 적의 각 도트 위치를 빛에 노출시키고, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하며, 흑연현탁액의 도포, 분해제 처리, 현상공정을 거쳐, 녹, 청, 적의 각 도트 위치, 즉 홀부(20) 이외의 장소에 블랙매트릭스층(BM)을 형성한다.
얻어진 필터기판은 제4(f)도에 나타내는 바와 같이 블랙매트릭스층 (BM)의 기판(10)측에는 미립자 안료층으로 이루어지는 필터(RF, GF, BF)가 간격없이 배치되어 있기 때문에 블랙매트릭스층을 구성하는 흑색안료입자에 의한 난반사는 실시예 1에 비해 더 감소할 수 있다.
[실시예 3]
상기 실시예는 도트형상의 필터층에 대해서 설명했는데 여기서는 다른 형상의 필터층을 예시한다.
제5(a)도는 스트라이프형상의 블랙매트릭스층을 갖는 표시면을 기판측에서 본 모습을 나타내는 개략도이다. 사선은 블랙매트릭스층이 존재하는 영역을 나타낸다. 또한, 제5(b)도는 제5(a)도의 C-C단면을 나타내는 모식도이다. 제5(a)도 및 제5(b)도에 나타내는 바와 같이 이 표시면은 기판(10)상에 필터층(BF, GF, BF,)이 스트라이프형상으로 거의 틈없이 형성되고, 이 필터층(BF, GF, BF)상에 필터층의 중앙부를 제외하고 그 둘레가장자리영역을 덮도록 스트라이프형상의 블랙매트릭스층(BM)이 형성되어 있다.
본 실시예의 필터기판도 상기 실시예1 또는 2와 동일 방법으로 제조할 수 있으며, 형성과정에 있어서 패턴의 박리현상은 발생하지 않았다.
또한, 본 실시예는 실시예 1과 비교하여 흑색안료입자와 기판 사이에 미립자 안료층을 위치시키는 비율, 즉 피복율이 높고, 상기 실시예1에 비해 콘트라스트 향상 정도가 높다.
[실시예 4]
이하, 본 발명을 칼라 수상관에 적용한 경우의 실시예에 대해서 설명한다.
제6도는 본 발명에 의한 칼라 수상관의 일례에 대해서 설명하는 일부 절단면도이다. 본 실시예에 의한 칼라 수상관(60)은 진공의 유리제 외관용기(61)를 갖고 잇다. 외관용기(61)는 네크부(62)와 이 네크부(62)에 연속하는 퍼넬부(63)를 갖고, 퍼넬부(63)에는 프리트 유리에 의해 페이스플레이트(10)가 접합되어 있다. 또한 페이스플레이트(10)의 측벽부 주변에는 금속제의 방폭 밴드(65)가 감겨 있다. 네크부(62)내에는 복수의 전자빔을 출사하는 전자총(66)이 배치되고 페이스플레이트(10)의 안쪽면에는 필터층과 형광체층으로 이루어지는 형광면(67)이 형성되어 있다. 또한 외관용기의 외벽에 장착된 편향 요크(도시하지 않음)가 발생하는 자계에 의해 전자빔을 편향주사하는 것으로 화상을 재현하고 있다.
다음에 제7도를 이용하여 형광면(67)의 구조를 설명한다. 형광면(67)으로는 예를 들면 실시예 1 내지 3중 어느 한 필터 기판상에 형광체층을 형성한 것을 사용할 수 있다. 제7도에 나타내는 바와 같이 블랙매트릭스층(BM)의 홀부에 미립자 안료층으로 이루어지는 적색필터, 녹색필터 및 청색필터(RF, GF, BF)의 색에 대응한 발광식의 적색형광체층, 녹색형광체층 및 청색형광체층(RP, GP, BP)이 형성되어 있다. 또한 투명기판인 페이스플레이트(10)의 투명율은 약 90%로 투명하다.
이와 같은 형광면을 갖는 칼라 수상관에 의하면 형광체층(RP, GP, BP)의 발광휘도는 각 색필터(RF, GF, BF)의 투과율에 비례하고, 또한 기판인 페이스플레이트도 투명하기 때문에 형광체의 발광성분의 감쇠는 적다. 한편, 각 색필터는 대응하는 형광체의 발광성분 이외의 광에 대한 투과율이 낮고, 외광(제7도에서는 도면의 하측에서 기판에 입사함) 중 형광체의 발광성분 이외의 광, 예를 들면 적색필터(RF)에 있어서 적색이외의 광은 낮은 투과율의 2승에 비례하여 감쇠한다. 따라서 외광반사 성분은 각 색필터가 감쇠시키기 때문에 콘트라스트가 향상된다.
또한 블랙 매트릭스층(BM)을 구성하는 평균입자직경 0.02㎛이하의 적, 녹, 청의 미립자 안료층이 설치된 구조로 이루어지기 때문에 기판과의 경계에서의 난반사 성분을 억제할 수 있기 때문에 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다. 따라서 형광체층의 전방면의 필터 효과를 최대한 이용할 수 있다.
이와 같은 칼라 수상관의 형광면은 상기 각 실시예에서 블랙매트릭스층을 형성한 후에 통상의 방법에 의해 홀부에 형광체층을 형성하므로서 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 흑색안료입자로 이루어지는 블랙매트릭스와 기판 사이에도 미립자 안료로 이루어지는 필터층이 형성되어 있기 때문에 흑색안료입자에 난반사성분을 억제하고, 표시면의 외광에 대한 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 본 발명의 표시면을 이용하면 휘도ㆍ콘트라스트 모두 양호한 칼라 수상관이 얻어진다.
또한 표시면의 제조공정에 있어서도 우선 입자직경이 작은 미립자 안료층을 형성하게 되므로, 그 후 그 위에 입자직경이 큰 흑색안료입자를 형성하여 도포막을 패터닝해도 그 아래의 입자직경이 작은 미립자 안료층의 패턴을 박리시키는 일없이 양호한 표시면이 얻어진다.
Claims (8)
- 투명기판상에 복수의 형광체층과 상기 형광체층의 투명기판측에 형광체층 발광색에 대응하는 칼라안료를 포함하는 광학 필터층과, 흑색안료입자를 포함하는 블랙매트릭스층을 갖는 표시면에 있어서, 광학 필터층은 평균 입자직경 0.2㎛이하의 칼라안료입자를 포함하며, 직사각형 도트형상, 원형 도트형상, 또는 스트라이프형상으로 투명기판상에 형성되고, 블랙매트릭스층은 평균 입자직경 0.2 내지 5㎛의 흑색안료입자를 포함하며, 상기 광학 필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 중앙부를 제외하고 그 둘레가장자리영역을 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시면.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터층은 적안료입자를 포함하는 적색광학필터층과, 청안료입자를 포함하는 청색광학필터층과, 녹안료입자를 포함하는 녹색광학필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시면.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터층의 간격은 흑색안료입자로 메워져 있는 것을 특징으로 하는 표시면.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 필터층은 틈없이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시면.
- 투명기판상에 평균입자직경 0.2㎛이하의 칼라안료입자를 포함하는 칼라안료 분산액을 도포, 건조하여 칼라 안료 분산액 도막을 형성하고, 상기 도막을 패터닝하여 직사각형 도트형상, 원형 도트형상, 또는 스트라이프 형상의 칼라광학필터층을 형성하는 공정 : 상기 칼라광학필터층상에 평균입자직경 0.2 내지 5㎛의 흑색안료입자를 포함하는 흑색안료 분산액을 도포, 건조하여 흑색안료층을 형성하고, 상기 흑색안료층을 패터닝하여 상기 칼라광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 둘레가장자리영역을 제외하고 흑색안료층을 부분적으로 제거하고, 칼라광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 중앙부를 노출시켜 칼라광학필터층의 각 도트 또는 스트라이프의 둘레가장자리영역을 덮도록 블랙매트릭스층을 형성하는 공정 : 및 칼라광학필터층상에 형광체를 포함하는 현탁액을 도포하고, 형광체 도막을 형성하여 패터닝에 의해 상기 광학필터층상에 상기 광학필터층에 포함되는 안료의 색에 대응하는 발광색을 갖는 형광체층을 임의 순서로 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시면의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 광학필터의 형성공정에 있어서, 상기 칼라 안료 분산액으로서 각각 적색안료입자를 포함하는 녹색안료 분산액을 이용하고, 상기 광학필터층의 형성공정을 임의의 색순서로 실시하고, 적안료입자를 포함하는 적색광학필터층과, 청안료입자를 포함하는 청색광학필터층과, 녹안료입자를 포함하는 녹색광학필터층을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시면의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 칼라광학필터층을 형성하는 공정은 칼라 안료와 레지스트를 포함하는 분산액을 도포하고 도포막을 형성하는 공정, 상기 도포막을 빛에 노 출하는 공정 및 노광된 도포막을 현상하는 공정을 색의 수에 따라서 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시면의 제조방법.
- 상기 칼라광학필터층은 제1광학필터층과 제2광학필터층을 포함하고, 상기 칼라 광학 필터층의 형성공정은 제1안료 분산액을 도포하기 전에 레지스트 용액을 도포하여 레지스트층을 형성하는 공정, 상기 레지스트층을 노광, 현상하므로서 제2칼라광학필터층을 형성하는 영역에 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴상에 상기 제1안료 분산액을 도포, 건조하여 안료 분산막을 형성하는 공정, 상기 제1안료 분산막상에 레지스트 분해액을 적용하고, 상기 제2칼라광학필터층을 형성해야 할 영역내의 레지스트층 패턴과 함께 그위에 형성된 제1색의 안료 분산막을 제거하고, 상기 영역내의 기판을 노출하는 공정, 노출된 기판상에 제2안료 분산액을 도포하여 제2안료 분산막을 형성하는 공정, 상기 안료분산막을 빛에 노출시키고 현상하므로서 제2칼라광학필터층을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시면의 제조방법.
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