전기영동법에 의한 형광막 제조 및 발광효율 향상을 위한 표면처리 연구

Abstract

Showing excellent performances of the thin and light types that make up for the weak points in the CRT, the LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED (Organ ic Light Emitting Display) flat panel display have drawn muc h attention from industry while the FED (Field Emission Disp lay) has proven its feasibiltiy through various researches. In this work, I studied a phosphor screen-forming technolo gy using a phosphor out of important factors that influence the performance of flat panel displays except the LCD, and a surface treatment meth od to enhance the efficiency of the manufactured fluorescent screen s. In particular, the field emission display (FED) requires an appr opriate technology that deposits phosphors on a glass substrate co ated with indium-tin-oxide because its incident electrons have a short length of penetration. As one of phosphor screening processes, electrophoresis is a suitable phosphor deposition technique, since it has a lot of advantages, such as low level contamination, low cost, and short deposition time. Electrophosis procedure (EP) is to transport conducting or non-conducting particles in a suspension under an electric field and then adhere to the substrate. In this work, an electrophoretic procedure was done to obta in high efficiency by changing electric field strength, deposit ion time, charger, and additive materials. The deposited phosphors were characterized by photoluminescence (PL) and cathodoluminescence (CL) measurement for measure ment of screen adhesion. Also surface of phosphor screen was analyzed by Scanning Electron Microscopy(SEM) for uniformity of phosphor screen. La(NO₃)₃ + Al(NO₃)₃ mixed charger has the more excellent luminescence property and deposition density than Mg(NO₃)₂ charger. It was confirm ed that additive of conductivity material In2O3 and glycerine on susp ension has the great effect to prevents the negative charge accumul ation on surface of phosphor screen and to maintenance the luminesc ence efficiency. In a second place, surface treatment method on luminesce nt efficiency of phosphor screens has been investigated as a function of laser power and irradiation number of using third harmonics 355nm of Nd:YAG pulse laser and 1064nm wavelength of continuous Nd:YAG laser. Ultraviolet laser irradiation resulted in significant increase of emission efficiency which might indicate photo-decompos ition of organic contaminants can be main mechanism for improvement. During the laser irradiation, the luminescent intensity and the chromaticity increased gradually, resulting from surface cleaning of the phosphor.; CRT의 단점을 보완한 경량, 초박형의 우수한 성능으로 인해 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED (Organic Light Emitting Display) 평판 디스플레이가 각광받고 있으며 FED(Field Emission Display)도 연구를 통하여 가능성을 확인하고 있다. 본 연구에서는 LCD를 제외한 평판 디스플레이의 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 인자중에 형광체를 사용한 형광막 형성 기술과제조된 형광막의 효율 향상을 위한 표면처리 방법에 대하여 연구하였다. 특히, 전계방출 디스플레이는 입사전자의 침투 깊이가 매우 짧기 때문에 indium-tin-oxide가 코팅된 유리기판 위에 형광체를 증착하는 적당한 증착기술이 필요하다. 그래서 전계방출 디스플레이는 공기중에 노출되거나 제조과정동안 산화되고 쉽게 오염되는 형광체 막의 표면을 깨끗하게 해 주는 것이 필요하다. 본 연구에서, 사용한 전기영동법은 형광막 제조공정으로 널리 사용되어지는 방법으로 오염이 적고 비용이 낮으며 증착시간이 짧다는 등의 많은 장점을 가진다. 전기영동법은 인가된 전기장에 의해 suspension안의 대전되거나 대전되지 않은 입자가 이동하여 기판에 증착되는 방법이다. 본 연구에서, 먼저 최적의 형광막을 제작하기 위해 전기영동 증착법의 공정 변수인 전기장의 세기, 증착 시간, charger 종류별 농도, 대전성 및 접착성에 영향을 주는 첨가물의 양을 변화시키면서 실시되었다. 형광막의 접착성(adhesion)을 분석하기 위한 방법으로는 photoluminescence(PL) intensity, cathodolumin esence(CL)을 측정하였으며, 형광막의 uniformity를 관찰하기 위해 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 측정하였다. La(NO₃)3 + Al(NO₃)3 혼합 charger가 Mg(NO₃)₂ charger보다 발광특성 및 deposition density가 더 우수하였으며 suspension에 첨가한 additive material은 작은 양을 첨가할수록 발광특성이 향상됨을 관찰하였다. 형광체에 전도성 물질인 In₂O₃의 첨가시에 10 ~ 15%의 함유량이 최적량으로 분석되었으며 막 표면의 음전하 축적을 방지하는데 탁월한 효과가 있는 것을 확인하였다. 두번째로 제조된 형광막의 발광 효율 향상을 위한 표면처리 방법으로 third harmonics된 355nm의 Nd:YAG 펄스 레이저와 1064 nm의 continuous 레이저를 형광막의 표면에 조사하였으며, 레이저 power와 조사 횟수를 변화시키면서 관찰하였다. Ultraviolet 영역의 레이저 조사에서 발광 효율의 현저한 증가가 나타나며 이러한 향상의 주된 mechanism은 형광막 표면에 존재하는 유기 오염물질들의 photo-decomposition으로 생각된다. 즉 레이저 조사시 형광막 표면이 깨끗해짐으로써 발광 세기 및 색순도(chromaticity)가 향상되는 것을 볼 수 있었다.