KR100300392B1 - 평판표시장치의양극및그의제조방법 - Google Patents

Abstract

마이크로 팁의 오염을 방지하고, 전기 증착법을 이용하여 용이하게 제조할 수 있는 평판 표시 장치의 양극 구조 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 투명한 기판에 각 셀마다 단위 색 각각에 구분되어 요부를 형성한다. 상기 요부의 내면상에, 인근의 요부와는 독립되어 형성되어 있는 투명 전극층을 형성하고, 상기 요부사이의 철부상에 블랙 매트릭스층을 형성한 후, 상기 요부가 형성되어 기판을 각 셀 단위로 한정하는 스페이서를 형성한다. 다음에, 상기 투명 전극의 일부에 전압을 인가하고, 전압이 인가된 투명전극상에 형광체 물질을 증착하여 형광체층을 형성한다. 리프트 오프 공정이 필요없이 용이하게 형광체층을 각 색깔별로 증착시킬 수 있고, 요부를 이용하여 마스크의 얼라인 공정을 용이하게 수행할 수 있다.

Description

평판 표시 장치의 양극 및 그의 제조 방법

제1도는 종래 공지된 전계 방출 표시 소자의 양극 구조를 나타내는 단면도이고;

제2도 및 제3도는 상기 미합중국 특허에 개시된 방법을 설명하기 위한 개략도이고;

제4도는 본 발명의 평판 표시 소자의 양극 구조의 일예를 나타내는 단면도이고;

제5도 내지 제9도는 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 양극부의 제조 방법의 일예를 나타내기 위한 단면도들이고;

제10도는 본 발명의 전기 증착 공정을 설명하기 위한 개략도 이다.

본 발명은 평판 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 캐소도발광성(cathodoluminescent) 물질을 전기증착법을 이용하여 증착시킨 평판 표시 장치의 양극부 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 거대한 디스플레이인 CRT대신에 소형화가 가능하고 평면적이어서 점유하는 공간을 줄일 수 있는 각종 평면 스크린 이나 평판 디스플레이가 걔발되어 왔다. 이러한 평판 패널 디스플레이로서는, 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 소자, 형광 표시관, 전계 방출 표시 소자 등이 있다. 이러한 평판 패널 디스 플레이중에서도, 저소비 전력으로 구동할 수 있고, 칼라 화상의 구현이 용이한 전계 방출 표시 소자에 대하여 연구가 활발하게 진행중에 있다.

상기 전계 방출 표시 소자에 있어서는, 단위 화소당 전계 방출원인 캐소오드팁을 고집적화한 전계 방출 어레이(FEA)를 이용하여 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 표시 소자의 양극 형광체층에 포착되어 단위화소를 형성하게 된다.

제1도는 종래 공지된 전계 방출 표시 소자의 양극 구조를 나타내는 단면도이다. 제1도에 나타낸 종래의 양극 구조는 하나의 셀을 대향하여 형성된 단위화소의 양극 구조를 나타낸 것이다. 제1도에서, 참조 번호 10은 유리 기판, 12는 ITO(Indium Tin Oxide)로 구성된 투명전극층, 14는 형광체층, 그리고 16은 블랙 매트릭스층을 각각 나타낸다. 도시된 바와 같이, 투명한 유리 기판(l0)상에 투명 전극층(12) 및 형광체층(l4)이 형성되어 있고, 상기 투명 전극층(l2) 및 형광체층(14)은 각 단위셀에 레드(R), 그린(G) 및 블루우(B)의 각각의 칼라색에 대응하여 패터닝되어 하나의 화소를 형성한다. 또한 상기 패터닝된 형광체층(14)사이에는 블랙 매트릭스(16)가 형성되어 각 화소를 구분한다. 상기와 같은 평판 표시 장치의 양극 구조물을 마이크로 팁(tip)과 같은 전계 방출 어레이에 결합되어 방출된 전자가 포착되어 발광하여 하나의 화소를 형성한다.

상기한 종래의 평판 표시 소자의 양극 구조에서는, 마이크로 팁에 상기 양극 구조를 대응시켜 결합시키기 위하여 마이크로 팁이 형성된 전계 방출 어레이인 음극부에 폴리 이미드등과 같은 절연물을 사용하여 상기 양극부 및 음극부를 각 셀 단위로 한정하기 위하여 스페이서를 형성시킨다. 이와 같이, 음극부에 상기 스페이서가 형성되기 때문에, 음극의 마이크로 팁은 고분자 물질에 의해 오염될 염려가 있다.

또한, 상기 형광체층을 형성하기 위하여, 전기 증착법(electrodeposition)이 공지되어 있다. 예를 들면 미합중국 특허 제 4,990,416호(Mooney)에는, 패터닝된 포토레지스트층을 마스크로 이용하여 형광체 물질을 전기 증착시키는 방법이 개시되어 있다. 제2도 및 제3도는 상기 미합중국 특허에 개시된 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

제2도를 참조하면, 투명한 유리 기판(3)상에 ITO(Induim Tin 0xide)로 구성된 투명 전극층(2)을 형성한 후, 상기 투명 전극층(2)상에 형광체층이 형성될 부위를 노출시키는 개구부(4)를 포함하는 포토레지스트층(1)을 형성한다. 다음에, 상기 포토 레지스트의 표면을 코로나 차아징(corona charging)방법에 의해 + 전하를 띠도록 하고, 상기 투명전극에는 - 전압을 인가하고, + 대향전극을 상기 기판(3)의 상부에 위치시킨 후, + 전하를 띠는 형광체 입자를 증착시켜면, 제3도에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트층(1)의 개구부(4)에 의해 노출된 투명 전극층(2)상에만 형광체 입자들이 선택적으로 증착된다. 다음에, 포토 레지스트층(1)을 스트립하여 제거한 후, 다시 제2의 포토 레지스트층을 형성한 후, 다른 부위에 개구부를 형성시킨 후, 상기 전기 증착 공정을 반복한다. 따라서, 칼라 화소에 대응하는 R,G,B 색을을 나타내는 형광체층을 형성하기 위하여는 상기 포토레지스트층을 도포화여 전기 증착시키는 공정을 3회 반복하여 수행하여야 한다. 이러한 공정을 리프트 오프(lift-off)공정이라 한다.

본 발명의 목적은 고분자 물질에 의한 오염 가능성을 최소화하는 평판 표시 소자의 양극부 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 리프트 공정을 반복하지 않고도 간단히 전기 증착법에 의해 형광체층을 형성할 수 있는 평판 표시 소자의 양극부 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 각 셀마다 단위 색 각각에 구분되어 요부가 형성되어 있는 투명한 기판; 상기 요부의 내면상에, 인근의 요부와는 독립되어 형성되어 있는 투명 전극층; 상기 요부사이의 철부상에 형성된 블랙 매트릭스층; 상기 투명전극층상에 형성되어 있는 각각 형성된 형광체층; 및 상기 요부가 형성되어 기판을 각 셀 단위로 한정하는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자가 제공된다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명한 기판상에 각 단위 색에 구분되어 있고, 전기적으로 절연된 다수의 투명 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 투명전극층중의 어느 하나에, 전압을 가하고 상기 기판의 대향 전극을 제공하여 상기 전압이 인가된 투명 전극층상에 형광체를 전기 증착하여 형광체층을 형성하는 단계로 구성된 평판 표시 소자의 제조 방법을 제공한다. 상기 투명 전극층을 형성하는 단계 이전에, 상기 기판의 형광체층이 형성될 부위에 요부를 형성하고, 상기 투명전극층을 상기 요부의 내면상에 형성하는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 평판 표시 소자의 양극 및 그의 제조 방법을 설명한다.

제4도는 본 발명의 평판 표시 소자의 양극 구조의 일예를 나타내는 단면도이다.

제4도에 도시한 본 발명의 양극 구조는 하나의 셀만을 나타낸 것이지만, 양극부 전면에는 도시된 셀들이 무수히 형성되어 있다. 동도에서, 참조 번호 20은 각 셀단위로 각 R,G,B 화소 마다 요부(凹剖)를 갖는 투명 기판을 나타내고, 참조 번호 22a, 22b 및 22c는 상기 세 요부의 내면 즉 요부의 측면 및 저면상에 각각 형성된 제1 투명전극층, 제2 투명전극층 및 제3 투명전극층을 나타내고, 참조 번호 24는 상기 요부사이의 철부(凸剖)에 형성된 블랙 메트릭스층을 나타내고, 참조 번호 26a, 26b 및 26c는 상기 투명 전극층들(22a, 22b 및 22c)상에 각각 형성된 제1 형광체층, 제2 형광체층 및 제3 형광체층을 나타내고, 참조 번호 28은 각 셀을 한정하면서 평판 표시 소자의 음극부와의 접속시 양극부와 음극부간의 공간을 형성하기 위한 스페이서를 각각 나타낸다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 상기 본 발명의 평판 표시 소자의 양극부를 제조하기 위한 방법을 설명한다.

제5도 내지 제9도는 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 양극부의 제조 방업의 일예를 나타내기 위한 단면도들이다.

제5도는 투명 기판에 요부를 형성하는 단계를 나타낸다. 먼저 투명한 유리 기판(20)을 준비한다. 기판(20)의 쟤료로서는, 소프트 유리, 보로실리케이트 글래스, 사파이어, 석영등을 사용할 수 있다. 상기 준비된 기판(20)을 세정한 후, 기판(20)상에 포토레지스트를 스핀 도포하여 포토레지스트층(30)을 형성한다. 상기 포토레지스트층(30)을 포토 마스크를 사용하여 노광하고, 노광된 포토 레지스트층(30)을 현상하여 요부가 형성될 부위의 기판(20)을 노출시키는 개구부를 상기 포토 레지스트층(30)에 형성시킨다. 다음에, 상기 개구부가 형성된 포토 레지스트층(30)을 에칭 마스크로 사용자여 기판(20)전면에 반응성 이온 식각법(RIE)에 의해 이방성 에칭 공정을 수행하여 깊이 1 내지 10㎛의 요부를 형성한다. 이 때, 요부 사이의 철부의 폭(또는 요부간의 간격)은 약 10 내지 20㎛정도가 되도록 하고, 세요부를 포함하는 각 셀의 폭(W)은 악 300㎛가 되도록 하고, 각 셀간의 간격은 약 100㎛가 되도록 한다.

제6도는 투명 전극층(22)의 형성단계를 나타낸다. 제5도의 단계에서 기판(20)에 요부를 형성한 후, 잔류하는 포토 레지스트층(30)을 스트립하여 제거한다. 다음에, 요부가 형성되어 있는 기판(20)의 전면에 스퍼터링 방법으로 ITO와 같은 투명한 도전성 물질을 약 0.5㎛의 두께로 증착하여 투명 전극층(22)을 형성한다.

제7도는 투명 전극층(22)을 패터닝하는 단계 및 블랙 매트릭스(24)를 형성하는 단계를 나타낸다. 상기 제6도에서 형성된 투명 전극층(22)상에 포토 레지스트를 도포하여 포토레지스트층(도시 안됨)을 형성하고, 상기 포토래지스트층을 포토마스크를 사용하여 노광 시킨 후, 현상하여 철부상에 형성되어 있는 투명 전극층(22)의 일부를 노출시키는 개구부를 형성한 후, 포토 레지스트층을 에칭 마스크로 사용하여 상기 투명 전극층(22)을 식각하여 각각의 요부의 내면상에 각 화소마다 전기적으로 분리된 투명전극층(22a, 22b 및 22c)을 형성한다. 다음에,상기 포토 레지스트 층을 스트립하여 제거하고, 결과물의 전면에 통상의 방법에 따라서, 블랙 매트릭스층을 형성한다. 상기 블랙매트릭스층도 또한 상술한 바와 동일한 방법으로, 요부 형성시에 사용했던 마스크와 동일한 마스크를 사용하여, 패터닝하여 기판(20)의 철부상 및 셀의 주변부의 기판(20)상에 블랙 매트릭스층(24)을 형성한다.

제8도는 스페이서(28)의 형성 단계를 나타낸다. 상기 제7도의 단계후, 결과물의 전면에 폴리이미드와 같은 스페이서 물질을 도포한 후, 상술한 바와 같은, 통상의 방법에 따라서 패터닝하여 도시한 바와 같이, 각 셀 단위를 한정하는 스페이서(28)를 형성한다. 스페이서 물질로서는 스핀 도포가 가능한 절연성 물질이면, 임의의 것을 사용할 수 있다.

제9도는 전기 증착법에 의하여 형광체층(26a, 26b 및 26c)을 형성하여 본 발명의 양극 어레이를 완성하는 단계를 나타낸다. 제8도의 단계 후, 결과물을 형광체 전기 증착 챔버에 도입하고, 제1의 투명 전극층(22a)에 - 전압을 가하고, 기판(20)의 상부에 일정 거리를 두고 대향 전극을 위치시켜 + 전압을 가한다. 다음에, + 전하를 띤 레드, 그린 및 블루우 형광체 중 어느 하나를 전기 증착시켜 상기 제1 투명 전극층(22a)상에 제1의 형광체층(26a)을 형성시킨다.

제10도는 본 발명의 전기 증착 공정을 설명하기 위한 개략도 이다. 동도에서 참조 번흐 100은 챔버를 나타내고, 참조 번호 110은 대향 전극을 나타낸다. 이와 같이, 기판(20)의 의 오목부에 형성된 다수의 투명 전극층(22a, 22b 및 22c)들 중 일군의 투명전극층(22a)에 선택적으로 전압을 가함으로써, 형광체 층을 특정한 투명 전극층(22a, 22b 및 22c)중 일부의 특정 투명 전극층(22a)상에 선택적으로 형성시킬 수 있다. 이러한 전기 증착 방법은 상술한 미합중국 특허 제4,990,416호에 상세하게 개시되어 있다.

다음에, 제2형광체층(26b)을 형성하기 위하여는 전압을 다시 제2투명전극층(22b)에 가하고, 제1형광체층(26a)과는 다른 종류의 형광체를 전기 증착시킨다. 이와 같은 전기 증착 공정을 반복하여 하나의 화소에 레드, 그린 및 블루우 형광체층을 리프트 공정을 사용하지 않고서도 형성시킬 수 있다.

본 발명의 평판 표시 장치에서는 스페이서를 양극부에 형성함으로써, 마이크로 팁의 폴리머에 의한 오염을 방지할 수 있다. 또한, 투명전극층을 각 형광체 별로 각각 전기적으로 분리하여 형성하고, 각 투명전극에 전압을 인가하기 때문에, 특정한 투명 전극층상에만 선택적으로 형광체층을 전기 증착시킬 수 있다. 따라서, 리프트 오프의 공정이 필요없게 되어 평판표시 장치를 용이하게 제조할 수 있다.

게다가, 투명전극층 및 형광체층이 형성될 부위를 에칭하여 요부를 미리 형성함으로서, 포토 마스크를 얼라인할 때, 단자를 이용하여 용이하게 얼라인할 수 있다. 따라서, 후속 리토그래피 공정에서, 얼라인 공정을 정확하게 수행할 수 있다.

Claims (2)

1. 각 셀마다 단위 색 각각에 구분되어 요부가 형성되어 있는 투명한 기판; 상기 요부의 내면상에, 인근의 요부와는 독립되어 형성되어 있는 투명 전극층; 상기 요부사이의 철부상에 형성된 블랙 매트릭스층; 상기 투명 전극층상에 형성되어 있는 각각 형성된 형광체층; 및 상기 요부가 형성되어 기판을 각 셀 단위로 한정하는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
2. (정정) 투명한 기판상에 요철부를 형성하고, 각 단위색에 구분되어 있으며 전기적으로 상호 절연되는 다수의 투명 전극층을 상기 요부의 내면상에 형성하는 단계; 상기 기판의 철부상에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계; 상기 기판상에 각 셀단위로 한정하는 스페이서를 형성하는 단계; 및 상기 투명전극층중의 어느 하나에, 전압을 가하고 상기 기판의 대향 전극을 제공하여 상기 전압이 인가된 투명 전극층상에 형광체를 전기 증착하여 형광체층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조방법.