KR100393420B1 - 복합층 도전성 매트릭스 형성 방법 - Google Patents

복합층 도전성 매트릭스 형성 방법 Download PDF

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컨데슨트 인터렉추얼 프로퍼티 서비시스 인코포레이티드
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Abstract

평면 패널 디스플레이 장치를 위한 3차원 복합층 도전성 매트릭스 구조를 형성하기 위한 방법이 개시된다. 하나의 태양에서, 본 발명은 평면 패널 디스플레이의 페이스플레이트 표면을 가로질러 제 1 픽셀 분리 구조를 형성한다. 제 1 픽셀 분리 구조는 인접한 제 1 서브-픽셀 영역을 분리시킨다. 이 태양에서, 제 1 픽셀 분리 구조는 페이스플레이트의 표면을 가로질러 광-영상 재료의 제 1 층을 적용하는 것에 의해 형성된다. 다음에, 광-영상 재료의 제 1 층의 일부가 제거되어 대응하는 제 1 서브-픽셀 영역을 덮는 광-영상 재료의 제 1 층의 영역을 남긴다. 다음에, 도전성 재료의 제 1 층이 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 영역 사이에 배치되도록, 도전성 재료의 제 1 층이 페이스플레이트의 표면 위에 적용된다. 다음에 본 발명은 광-영상 재료의 제 1 층의 영역을 제거하여, 제 1 서브-픽셀 영역 사이에 배치되는 도전성 재료의 제 1 층으로 형성되는 제 1 픽셀 분리 구조 만을 남긴다. 본 발명은 제 2 서브-픽셀 영역 사이에 제 2 픽셀 분리 구조를 형성하기 위해 유사한 단계를 수행한다. 제 2 픽셀 분리 구조는 제 1 픽셀 분리 구조에 대하여 실질적으로 직각으로 배향되어 형성되고, 본 태양에서는 제 1 픽셀 분리 구조와 다른 높이를 갖는다. 이렇게 하여, 3차원 복합층 도전성 매트릭스 구조가 형성된다.

Description

복합층 도전성 매트릭스 형성 방법{MULTI-LEVEL CONDUCTIVE MATRIX FORMATION METHOD}
평면 패널 디스플레이의 페이스플레이트(faceplate) 상의 서브-픽셀 영역은 통상 "블랙 매트릭스(black matrix)"라고 불리우는 불투명 망상 구조에 의해 전형적으로 분리된다. 서브-픽셀 영역을 분리하는 것에 의해, 블랙 매트릭스는 하나의 서브-픽셀로 향한 전자가 "후방-분산되고(back-scattered)" 다른 서브-픽셀에 충돌하는 것을 막고 있다. 이렇게 하여, 통상의 블랙 매트릭스는 평면 패널 디스플레이에서 선명한 해상도를 유지하는 것을 돕는다. 또한, 블랙 매트릭스는 예를 들어 지지벽과 같은 구조를 위치시키는 베이스로서 사용되기도 한다.
하나의 선행 기술 블랙 매트릭스에서는, 도전성 재료의 매우 얇은 층(예를 들어 대략 2-3 ㎛)이 서브-픽셀 영역을 둘러싸는 페이스플레이트의 내부 표면으로 적용된다. 전형적으로, 도전성 블랙 매트릭스는 도전성 흑연 재료로 형성된다. 도전성 블랙 매트릭스를 갖는 것에 의해, 블랙 매트릭스의 상부 또는 측부에 충돌하는 전자에 의해 유도되는 과도 전하가 페이스플레이트의 내부 표면으로부터 용이하게 유출될 수 있다. 부가적 이점으로서, 도전성 블랙 매트릭스는 페이스플레이트 상의 전위를 제어하는 것을 허용한다. 또한, 필드 방출형 평면 패널 디스플레이에서는, 도전성 블랙 매트릭스를 갖는 것에 의해 평면 패널 디스플레이의 필드 방출기와 페이스플레이트 사이에서 발생하는 전기적 아크가 보다 쉽게 블랙 매트릭스에 충돌하게 될 것이다. 전기적 아크가 서브-픽셀과 필드 방출기 사이 대신 블랙 매트릭스와 필드 방출기 사이에서 발생되도록 하는 것에 의해, 형광체와 위에 적층된 알루미늄층의 보전성이 유지된다. 불리하게도, 이러한 선행 기술 도전성 블랙 매트릭스의 비교적 낮은 높이로 인해 아크는 여전히 필드 방출기로부터 서브-픽셀 영역으로 일어날 수 있다. 이러한 아크의 결과, 형광체와 위에 적층된 알루미늄층이 손상될 수 있다. 그러나, 상기 언급된 바와 같이 블랙 매트릭스 또한 하나의 서브-픽셀로부터 다른 서브-픽셀로의 전자의 후방-분산을 방지하도록 의도된다. 따라서, 각 서브-픽셀을 대응하는 이웃 서브-픽셀로부터 충분히 분리시키는 높이를 갖는 블랙 매트릭스를 갖는 것이 요망된다. 그러나, 도전성 흑연 재료의 물리적 특성으로 인해, 블랙 매트릭스의 높이는 상기 언급된 2-3 ㎛으로 제한된다.
다른 선행 기술 블랙 매트릭스에서는, 비도전성 폴리이미드 재료가 블랙 매트릭스의 내부 표면을 가로질러 패터닝된다. 이러한 통상의 블랙 매트릭스에서, 블랙 매트릭스는 대략 20-40 ㎛의 균일한 높이를 갖는다. 따라서, 이러한 블랙 매트릭스의 높이는 각 서브-픽셀을 대응하는 이웃 서브-픽셀로부터 분리시키는데 잘 적용된다. 결과적으로, 이러한 블랙 매트릭스 구조는 전자가 이웃 서브-픽셀로 원치 않게 후방-분산되는 것을 효과적으로 방지한다. 불리하게도, 선행 기술 폴리이미드 블랙 매트릭스는 도전성이 아니다. 결과적으로, 비록 폴리이미드 블랙 매트릭스의 상부 가장자리가 서브-픽셀 영역에 비해 필드 방출기까지 훨씬 가깝다 하더라도, 필드 방출기로부터 서브-픽셀 영역으로 여전히 원치 않는 아크가 발생될 수 있다. 이러한 아크를 방지하기 위한 선행 기술의 시도에서는, 도전성 코팅(즉, 산화인듐주석(ITO))을 비도전성 폴리이미드 블랙 매트릭스에 적용하고 있다. 그러나, ITO 코팅된 비도전성 블랙 매트릭스에 문제가 없는 것은 아니다. 예를 들어, ITO로 비도전성 매트릭스를 코팅하는 것은 복잡성을 증가시키고 평면 패널 디스플레이 제작 공정 비용을 증가시킨다. 또한, ITO 성분의 높은 원자 번호는 전자의 원치 않는 후방-분산을 야기시킨다. 더우기, ITO는 불리하게도 높은 제 2 전자 방출 계수 δ를 갖는다.
다른 시도에서는(1997. 3. 31 출원되어 진행 중인 드럼(Drumm) 등과 공유된 미국 특허출원), 블랙 매트릭스 구조의 형상을 정의하기 위해 모세관 작용이 사용된다. 이러한 시도에서는, 포토레지스트 구조의 로우 및 컬럼이 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트 표면 상에 형성된다. 포토레지스트 구조는 서브-픽셀 영역으로 사용되는 영역 위에 직접 놓인 페이스플레이트 상에 형성된다. 다음에 도전성 재료가 포토레지스트 구조 사이에 적용되고 약하게 경화된다. 이러한 시도에서는, 도전성 재료의 물리적 특성(예를 들어, 점성, 표면 장력, 밀도 등)이 포토레지스트 구조의 로우와 컬럼 사이에 형성되는 블랙 매트릭스 구조의 높이 및 형상을 결정한다. 그러나, 도전성 재료의 물리적 특성은 특정한 물리적 치수를 갖는 블랙 매트릭스 구조의 형성을 허용하지 않거나 또는 방해할 수도 있다.
그러므로, 이웃 서브-픽셀을 효과적으로 분리시키는데 충분한 높이를 갖는 도전성 매트릭스 구조에 대한 필요성이 존재한다. 필드 방출기로부터 서브-픽셀로의 아크를 감소시키는 도전성 매트릭스 구조에 대한 필요성도 존재한다. 증가된 비용 및 복잡성, 증가된 후방-분산율, 및 ITO 코팅된 블랙 매트릭스 구조와 관련된 바람직하지 않게 높은 제 2 전자 방출 계수를 갖지 않는 도전성 매트릭스 구조에 대한 필요성 또한 존재한다. 매트릭스 구조를 형성하는데 사용되는 재료의 물리적 특성에 크게 의존하지 않는 도전성 매트릭스 형성 방법에 대한 필요성 역시 존재한다.
본 발명은 평면 패널 디스플레이 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 청구된 발명은 평면 패널 디스플레이 스크린 구조의 "블랙 매트릭스"에 관련된다.
본 명세서에 도입되고 일부를 형성하는 첨부된 도면은, 본 발명의 태양을 예시하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다:
도 1은 본 발명에 따라 광-영상 재료의 제 1 층을 그 위에 침착시킨 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트의 투시도,
도 2는 본 발명에 따라 광-영상 재료의 제 1 층의 패터닝 후 도 1의 구조의 투시도,
도 3은 본 발명에 따라 도전성 재료의 제 1 층을 그 위에 배치한 도 2의 구조의 투시도,
도 4는 본 발명에 따라 패터닝된 광-영상 재료의 제 1 층을 이로부터 제거한 도 3의 구조의 투시도,
도 5는 본 발명에 따라 광-영상 재료의 제 2 층을 그 위에 침착시킨 도 4의구조의 투시도,
도 6은 본 발명에 따라 광-영상 재료의 제 2 층의 패터닝 후 도 5의 구조의 투시도,
도 7은 본 발명에 따라 도전성 재료의 제 2 층을 그 위에 배치한 도 6의 구조의 투시도,
도 8은 본 발명에 따라 패터닝된 광-영상 재료의 제 2 층을 이로부터 제거하여 복합층 도전성 매트릭스 구조를 뒤에 남긴 도 7의 구조의 투시도,
도 9는 본 발명에 따라 지지벽을 지지하는 도 8의 구조의 투시도,
도 10은 본 발명에 따라 제 1 픽셀 분리 구조의 제 1 층을 그 위에 침착시킨 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트의 투시도,
도 11은 본 발명에 따라 완성된 제 1 픽셀 분리 구조를 그 위에 침착시킨 도 10의 구조의 투시도,
도 12는 본 발명에 따라 제 2 픽셀 분리 구조를 그 위에 침착시킨 도 11의 페이스플레이트 구조의 투시도,
도 13은 본 발명에 따라 완성된 제 2 픽셀 분리 구조를 그 위에 침착시켜 복합층 도전성 매트릭스 구조를 형성하는 도 12의 구조의 투시도.
본 설명에 언급되는 도면은 특별히 언급되지 않으면 축척도에 따라 도시되지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 이웃 서브-픽셀을 효과적으로 분리시키는데 충분한 높이를 갖는 도전성 매트릭스 구조를 제공한다. 본 발명은 또한 필드 방출기로부터 서브-픽셀로의 아크를 감소시키는 도전성 매트릭스 구조를 제공한다. 본 발명은 또한 증가된 비용 및 복잡성, 증가된 후방-분산율, 및 ITO 코팅된 블랙 매트릭스 구조와 관련된 바람직하지 않게 높은 제 2 전자 방출 계수를 갖지 않는 도전성 매트릭스 구조를 제공한다. 또한, 본 발명은 매트릭스 구조를 형성하는데 사용되는 재료의 물리적 특성에 크게 의존하지 않는 도전성 매트릭스 형성 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 도전성 매트릭스 구조는 많은 유형의 평면 패널 디스플레이에 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다.
구체적으로, 하나의 태양에서, 본 발명은 평면 패널 디스플레이의 페이스플레이트의 표면을 가로지르는 제 1 픽셀 분리 구조를 형성한다. 제 1 픽셀 분리 구조는 인접한 제 1 서브-픽셀 영역을 분리시킨다. 이 태양에서, 제 1 픽셀 분리 구조는 페이스플레이트의 표면을 가로질러 광-영상(photo-imagable) 재료의 제 1 층을 적용하는 것에 의하여 형성된다. 다음에, 광-영상 재료의 제 1 층의 일부를 제거하여 대응하는 제 1 서브-픽셀 영역을 덮는 광-영상 재료의 제 1 층의 영역을 남겨 놓는다. 다음에, 도전성 재료의 제 1 층이 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 영역 사이에 배치되도록 도전성 재료의 제 1 층을 페이스플레이트의 표면 위에 적용한다. 본 발명에서는 다음에, 광-영상 재료의 제 1 층의 영역을 제거하여, 제 1 서브-픽셀 영역 사이에 배치된 도전성 재료의 제 1 층으로 형성된 제 1 픽셀 분리 구조 만을 남겨 놓는다. 본 발명은 제 2 서브-픽셀 영역 사이에 제 2 픽셀 분리 구조를 형성하기 위해 유사한 단계를 수행한다. 제 2 픽셀 분리 구조는 제 1 픽셀 분리 구조에 대하여 실질적으로 직각으로 배향되어 형성되고, 본 태양에서는 제 1 픽셀 분리 구조와 다른 높이를 갖는다. 이렇게 하여, 3차원 복합층 도전성 매트릭스 구조가 형성된다.
다른 태양에서, 본 발명은 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트의 표면 위로 제 1 픽셀 분리 구조를 적층시킨다. 제 1 픽셀 분리 구조는, 제 1 픽셀 분리 구조가 제 1 서브-픽셀 영역을 분리시키도록 페이스플레이트의 표면 상에 배치된다. 본 태양에서, 제 1 픽셀 분리 구조는, 제 1 픽셀 분리 구조가 제 1 서브-픽셀 영역 사이에서 원하는 높이를 갖고 형성될 때까지 페이스플레이트의 표면 위에 도전성 재료의 층을 반복적으로 적용하는 것에 의해 형성된다. 다음에, 본 발명은 페이스플레이트의 표면 위로 제 2 픽셀 분리 구조를 침착시킨다. 본 태양에서, 제 2 픽셀 분리 구조는, 제 2 픽셀 분리 구조가 제 2 서브-픽셀 영역 사이에서 원하는 높이를 갖고 형성될 때까지 페이스플레이트의 표면 위에 도전성 재료의 층을 반복적으로 적용하는 것에 의해 형성된다. 제 2 픽셀 분리 구조는, 제 2 픽셀 분리 구조가 제 1 픽셀 분리 구조에 대하여 직각으로 배향되도록 페이스플레이트의 표면 상에 배치된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적 및 이점은, 여러 가지 도면에 예시된 바람직한 태양의 다음 상세한 설명을 읽은 후 본 분야의 당업자에게는 의심할 바 없이 자명하게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 태양을 상세히 참조하는데, 이들의 실시예는 첨부된 도면에 예시된다. 본 발명은 바람직한 태양과 관련하여 기술되었지만, 이들이 본 발명을 이들 태양으로 제한하도록 하지 않는 것이 이해될 것이다. 반대로, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의하여 정의되는 본 발명의 정수 및 범위 내에 포함될 수 있는 대체물, 변경 및 균등물을 커버하도록 의도된다. 또한, 다음 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 많은 특정 설명이 진행된다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 설명 없이도 실시될 수 있음은 본 분야의 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 본 발명의 양상을 불필요하게 모호하게 만들지 않도록 공지의 방법, 공정, 조성 및 회로는 상세히 기술되지 않는다.
도 1을 참조하면, 복합층 도전성 블랙 매트릭스 구조의 형성에서 본 태양에 사용되는 제 1 단계가 나타나 있다. 보다 구체적으로는, 도 1은 본 발명에 따라 광-영상 재료 102의 제 1 층을 그 위에 침착시킨 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트 100의 투시도를 보여준다. 비록 본 발명의 매트릭스 구조가 때때로 블랙 매트릭스로 언급되고 있지만, "블랙"이라는 용어는 매트릭스 구조의 불투명 특성을 칭하는 것임이 이해될 것이다. 즉, 본 발명은 블랙 외의 색상을 갖는 것에도 잘 적용된다. 또한, 간명하게 하기 위한 목적으로, 다음 도면에서는 페이스플레이트의 내부 표면의 일부 만이 보여진다.
게속해서 도 1을 참조하면, 본 태양에서 광-영상 재료의 층 102는 예를 들어 AZ4620 포토레지스트(Hoechst-Celanese of Somerville, New Jersey)와 같은 포토레지스트로 구성된다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 유형 및 공급자의 광-영상 재료의 사용에도 잘 적용된다는 것이 이해될 것이다.
도 2를 참조하면, 광-영상 재료의 층 102의 침착 후에 광-영상 재료의 층 102는 노출 처리를 받는다. 노출 처리 후에 본 태양은 광-영상 재료의 층 102의 일부를 제거하여, 포토레지스트 구조의 경화된 로우(row) 102a, 102b, 102c 및 102d 만이 페이스플레이트 100 상에 남도록 한다. 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d는 서브-픽셀 영역의 대응하는 로우를 덮도록 배치된다. 비록 도 1에서는 간명화시키기 위하여 단지 4개의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d 만을 나타내었지만, 페이스플레이트의 내부 표면 상에 포토레지스트 구조의 많은 로우가 형성될 것임이 이해될 것이다. 본 태양에서, 예를 들어 포토레지스트 구조 100의 로우 102a와 102b와 같은 인접한 로우는 거리 d1만큼 서로 분리되는데, 여기에서 d1은 서브-픽셀 영역의 인접 로우 사이의 분리 거리이다. 보다 구체적으로는, 본 태양에서 광-영상 재료의 인접한 로우 102a와 102b는 대략 65-80 ㎛의 거리 만큼 분리된다. 비록 본 태양에서는 로우 분리 거리가 이렇게 특정되어 있지만, 본 발명은 인접한 로우를 여러 가지 다른 거리 만큼 분리시키는 것에도 잘 적용된다.
이제 도 3을 참조하면, 다음에 본 태양은 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d 위에 도전성 재료의 층 104를 적용시킨다. 보다 구체적으로, 하나의 태양에서는, 도전성 재료가 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d의 위 및 사이에 배치되도록 도전성 재료의 층 104가 페이스플레이트 100의 내부 표면 및 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d 위에 적용된다. 본 태양에서는, 도전성 재료의 층 104가 예를 들어 CB800A DAG(Acheson Colloids of Port Huron,Michigan)로 구성된다. 하나의 태양에서는, 도전성 재료의 층 104가 흑연-베이스의 도전성 재료로 구성된다. 다른 태양에서는, 도전성 재료의 층 104의 수축을 감소시키기 위하여 흑연-베이스의 도전성 재료의 층이 반건조 스프레이로서 적용된다. 이렇게 하여, 본 발명은 도전성 재료의 층의 최종 깊이에 대하여 개선된 제어를 허용한다. 비록 이러한 침착 방법이 상기 언급되고 있지만, 본 발명은 페이스플레이트 100의 내부 표면 위와 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d 사이에 여러 가지 다른 도전성 재료를 침착시키기 위하여 여러 가지 다른 침착 방법을 사용하는 데에도 잘 적용된다.
게속 도 3을 참조하면, 하나의 태양에서, 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d의 상부 위 및/또는 사이에 배치되는 여분의 도전성 재료는, 포토레지스트 구조 102a, 102b, 102c 및 102d의 상부 표면으로부터 도전성 재료를 닦아내는 것(예를 들어 "스퀴징(squeegeeing)" 등)에 의하여 제거된다. 이렇게 하여, 본 태양은 도전성 재료의 층 104가 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d의 사이에서 원하는 깊이가 되는 것을 보장한다. 다른 태양에서, 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d의 상부 위 및/또는 사이에 배치된 여분의 도전성 재료는 도전성 재료의 여분의 양을 기계적으로 연마하는 것(polishing off)에 의하여 제거된다. 역시, 이러한 접근은 도전성 재료가 상기 광-영상 재료의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d의 사이에서 원하는 깊이로 침착되는 것을 보장한다.
다음 도 4를 참조하면, 도전성 재료의 층 104가 경화된다. 본 태양에서, 도전성 재료의 층 104는 대략 80-90 ℃에서 대략 4-5 분 동안 베이킹된다. 도전성재료의 층 104가 경화된 후, 본 발명은 광-영상 구조의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d를 제거한다. 본 태양에서는, 공업용 등급의 아세톤이 광-영상 구조의 로우 102a, 102b, 102c 및 102d에 적용되어 페이스플레이트 100으로부터 이들을 제거한다. 본 발명은 400T 포토레지스트 제거제(Hoechst-Celanese of Somerville, New Jersey), NMP 제거제 등과 같은 많은 다른 용제를 사용하여 광-영상 구조 102a, 102b, 102c 및 102d를 제거하는 데도 잘 적용된다. 결과적으로, 경화된 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c가 페이스플레이트 100 위에 형성된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 태양에서는 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c가 서브-픽셀의 로우 사이에 배치된다. 또한, 본 태양에서 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c는 대략 60-80 ㎛의 폭 rw및 대략 10-20 ㎛의 높이 rh를 갖도록 형성된다. 후속 처리 단계 동안, 평면 패널 디스플레이의 서브-픽셀은 픽셀 분리 구조의 로우 104a, 104b 및 104c 사이에 위치되는 서브-픽셀 영역에 형성된다.
다음 도 5를 참조하면, 본 태양에서는 다음에 광-영상 재료의 제 2 층 106이 페이스플레이트 100과 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c 위에 적용된다. 상기 언급된 바와 같이, 하나의 태양에서는, 광-영상 재료의 층 106이 예를 들어 AZ4620 포토레지스트(Hoechst-Celanes of Somerville, New Jersey)와 같은 포토레지스트로 구성된다. 광-영상 재료의 층 106은 본 태양에서 대략 40-60 ㎛의 깊이로 침착된다.
다음 도 6을 참조하면, 광-영상 재료의 층 106의 침착 후에 광-영상 재료의층 106은 노출 처리를 받는다. 노출 처리 후에, 본 태양은 광-영상 재료의 층 106 내에 전형적으로 108로서 보여지는 개구가 형성되도록 광-영상 재료의 층 106의 일부를 제거한다. 개구 108은 서브-픽셀 영역의 대응하는 컬럼 사이에 형성된다. 본 태양에서, 인접하는 개구는 거리 d2만큼 서로 분리되는데, 여기에서 d2는 서브-픽셀 영역의 인접하는 컬럼 사이의 분리 거리이다. 보다 구체적으로는, 본 태양에서, 광-영상 재료의 제 2 층 106 내의 인접하는 개구는 대략 25-30 ㎛의 거리 만큼 분리된다. 비록 컬럼 분리 거리가 본 태양에서는 이와 같이 특정되었지만, 본 발명은 여러 가지 다른 거리 만큼 인접하는 개구가 분리되는 데에도 잘 적용된다.
이제 도 7을 참조하면, 본 태양은 다음에 광-영상 재료의 층 106 위에 도전성 재료의 층 110을 적용시킨다. 보다 구체적으로, 하나의 태양에서는, 도전성 재료가 광-영상 재료의 층 106으로 형성된 개구 108 위와 안에 배치되도록 도전성 재료의 층 110이 페이스플레이트 100의 내부 표면 및 광-영상 재료의 층 106 위에 적용된다. 상기 언급된 바와 같이, 본 태양에서 도전성 재료의 층 110은 예를 들어 CB800A DAG(Acheson Colloids of Port Huron, Michigan에서 제조)로 구성된다. 또한, 하나의 태양에서는, 도전성 재료의 층 110이 흑연-베이스의 도전성 재료로 구성된다. 또 다른 태양에서, 흑연-베이스의 도전성 재료의 층은 도전성 재료의 층 110의 수축을 감소시키기 위하여 반-건조 스프레이로서 적용된다. 이렇게 하여, 본 발명은 개구 108 내에서 도전성 재료의 층 110의 최종 깊이에 대하여 개선된 제어를 허용한다. 비록 이러한 침착 방법이 상기 언급되고 있지만, 본 발명은 페이스플레이트 100의 내부 표면 위와 광-영상 재료의 층 106 내의 개구 108 내로 여러 가지 다른 도전성 재료를 침착시키기 위해, 여러 가지 다른 침착 방법을 사용하는 것에도 잘 적용된다는 것이 이해될 것이다.
계속 도 7을 참조하면, 상기 도 3과 관련하여 언급된 바와 같이, 본 태양은 예를 들어 스퀴징 처리, 기계적 연마 등을 사용하여 도전성 재료의 층 110의 여분의 양을 제거하는데 잘 적용된다. 역시, 이러한 접근은 도전성 재료가 광-영상 재료의 층 106의 개구 108 내에 원하는 깊이로 침착되는 것을 보장한다.
다음 도 8을 참조하면, 다음에 도전성 재료의 층 110이 경화된다. 본 태양에서, 도전성 재료의 층 110은 대략 80-90 ℃에서 대략 4-5 분 동안 베이킹된다. 도전성 재료의 층 110이 경화된 후, 본 발명은 광-영상 재료의 층 106을 제거한다. 본 태양에서는, 공업용 등급의 아세톤이 광-영상 재료의 층 106에 적용되어 페이스플레이트 100으로부터 이것을 제거한다. 결과적으로는, 전형적으로 110a-110f로서 나타낸 경화된 픽셀 분리 구조가 페이스플레이트 100 상에 형성된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 태양에서는 픽셀 분리 구조 110a-110f가 서브-픽셀의 컬럼 사이 및 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c의 로우 사이에 배치된다. 즉, 픽셀 분리 구조 110a-110f는 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c에 대하여 실질적으로 직각으로 배향되어 형성된다. 또한, 본 태양에서 픽셀 분리 구조 110a-110f는 대략 20-30 ㎛의 폭 cw, 대략 40-60 ㎛의 높이 ch, 및 대략 200-220 ㎛의 길이 cl를 갖도록 형성된다. 따라서, 본 발명은 복합층 3차원 도전성 매트릭스를 형성하기 위한 방법을 제공한다.
본 복합층 3차원 도전성 매트릭스의 실질적 높이는 이웃하는 서브-픽셀을 효과적으로 분리시키고 원치 않는 후방-분산을 방지하는 것이다. 본 복합층 도전성 매트릭스의 실질적 높이 및 도전성은 필드 방출기로부터 페이스플레이트로의 아크를 방지한다. 필드 방출기로부터 페이스플레이트로의 아크를 방지하는 것에 의해 본 발명은 본 복합층 3차원 도전성 매트릭스가 채용되는 평면 패널 디스플레이의 높은 전압 견고성을 증가시킨다. 더우기, 본 발명에 의해 형성된 복합층 3차원 도전성 매트릭스의 도전 특성은 여분의 전하가 평면 패널 디스플레이의 페이스플레이트로부터 용이하게 제거되도록 허용한다. 본 발명은 ITO 코팅의 적용을 필요로 하지 않고 상기 목표를 달성한다.
다음 도 9를 참조하면, 본 발명에서는 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c와 픽셀 분리 구조 110a-110f 사이의 높이 차이가 유의적으로 유리하다. 구체적으로, 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c와의 교차점 근방의 픽셀 분리 구조 110a-110f의 보다 긴 높이는 픽셀 분리 구조 104a, 104b 및 104c를 따라 배치된 지지 구조 112a, 112b 및 112c를 위한 지지를 제공하게 된다. 즉, 통상적으로 로우 분리 부분 104a-104 상에 위치된 벽 또는 리브(112a-112c), 또는 다른 지지 구조는 보다 긴 가깝게 위치된 픽셀 분리 구조 110a-110f에 의하여 안정화 또는 지지된다.
비록 상기 태양은 픽셀 분리 구조의 로우 104a-104c를 형성하고 다음에 픽셀 분리 구조의 컬럼 110a-110f을 형성하는 것을 언급하고 있지만, 본 발명은 픽셀 분리 구조의 로우 104a-104c를 형성하기 전에 픽셀 분리 구조의 컬럼 110a-110f을 형성하는 데에도 잘 적용된다. 유사하게, 본 발명은 픽셀 분리 구조의 로우 104a-104c가 픽셀 분리 구조의 컬럼 110a-110f 보다 길게 되도록 픽셀 분리 구조를 형성하는 데에도 역시 잘 적용된다.
다음 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 태양이 예시되어 있다. 도 10의 태양에서는, 전형적으로 202로 나타낸 대응하는 픽셀 분리 구조의 제 1 부분을 그 위에 침착시킨 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트 200을 나타내었다. 이 태양에서, 픽셀 분리 구조의 제 1 부분 202는 예를 들어 CB800A DAG(Acheson Colloids of Port Huron, Michigan 제조), 흑연-베이스의 도전성 재료 등과 같은 도전성 재료로 구성된다. 비록 이러한 도전성 재료가 본 태양과 관련하여 언급되었지만, 본 발명은 여러 가지 다른 도전성 재료를 사용하는 데에도 잘 적용된다. 본 태양에서, 픽셀 분리 구조의 제 1 부분 202은 스크린 프린팅 처리를 사용하여 페이스플레이트 200 상에 침착된다. 즉, 본 태양은 상기 태양에서 언급된 광-영상 층의 침착 및 패터닝을 필요로 하지 않는다.
다음 도 11을 참조하면, 본 태양은 전형적으로 204로 나타낸 픽셀 분리 구조가 완전히 형성될 때까지 페이스플레이트 200의 표면 위에 도전성 재료의 층을 반복적으로 적용한다. 본 태양에서, 도전성 재료는 픽셀 분리 구조 204가 대략 10-15 ㎛의 높이를 가질 때까지 페이스플레이트 200의 표면에 반복적으로 적용된다. 또한, 본 태양에서 픽셀 분리 구조 204는, 픽셀 분리 구조 204가 서브-픽셀 영역의 로우를 분리시키도록 페이스플레이트 200의 표면 상에 형성된다.
이제 도 12를 참조하면, 픽셀 분리 구조 204의 침착 후에, 본 태양은 전형적으로 206으로 나타낸 픽셀 분리 구조의 제 1 부분을 페이스플레이트 200의 표면으로 침착시킨다. 또한, 픽셀 분리 구조의 제 1 부분 206은, 예를 들어 CB800A DAG (Acheson Colloids of Port Huron, Michigan 제조), 흑연-베이스의 도전성 재료 등과 같은 도전성 재료로 구성된다.
이제 도 13을 참조하면, 본 태양은 전형적으로 208로 나타낸 픽셀 분리 구조가 완전히 형성될 때까지 페이스플레이트 200의 표면 위에 도전성 재료의 층을 반복적으로 적용한다. 본 태양에서, 도전성 재료는 픽셀 분리 구조 208이 대략 30-60 ㎛의 높이를 가질 때까지 페이스플레이트 200의 표면에 반복적으로 적용된다. 또한, 본 태양에서 픽셀 분리 구조 208은, 픽셀 분리 구조 208이 픽셀 분리 구조 204에 대하여 실질적으로 직각으로 배향되도록, 그리고 픽셀 분리 구조 208이 서브-픽셀 영역의 컬럼을 분리시키도록 페이스플레이트 200의 표면 상에 형성된다. 상기 언급된 바와 같이, 본 태양은 광-영상 재료의 층의 침착 및 패터닝을 요구하지 않는 복합층 3차원 도전성 매트릭스의 형성 방법을 제공한다. 또한, 비록 상기 태양은 픽셀 분리 구조의 로우 204를 형성하고 다음에 픽셀 분리 구조의 컬럼 208을 형성하는 것을 언급하고 있지만, 본 발명은 픽셀 분리 구조의 로우 204를 형성하기 전에 픽셀 분리 구조의 컬럼 208을 형성하는 데에도 잘 적용된다. 유사하게, 본 발명은 픽셀 분리 구조의 로우 204가 픽셀 분리 구조의 컬럼 208 보다 길게 되도록 픽셀 분리 구조를 형성하는 데에도 역시 잘 적용된다.
본 발명의 상기 언급된 태양은 이와 관련된 몇 가지 실질적인 이점을 갖는다. 예를 들어, 상기 흑연-베이스의 도전성 재료를 사용하여 픽셀 분리 구조를 형성하는 것에 의해, 본 발명은 선행 기술 폴리이미드 베이스의 블랙 매트릭스 구조와 관련된 해로운 갈색화 및 기체 방출을 제거시킨다. 또한, 본 발명에 활용된 도전성 재료는, 매트릭스 구조가 폴리이미드로 형성될 때 사용되는 것 보다 높은 처리 온도에서 손상을 받지 않고 처리될 수 있다. 따라서, 본 발명은 형광체 스크리닝 처리의 부산물로서 남는 유기물의 보다 완전한 제거를 제공한다.
이에 따라, 본 발명은 이웃하는 서브-픽셀을 효과적으로 분리시키는데 충분한 높이를 갖는 도전성 매트릭스 구조를 제공한다. 본 발명은 또한 필드 방출기로부터 서브-픽셀로의 아크를 감소시키는 도전성 매트릭스 구조를 제공한다. 본 발명은 또한 증가된 비용 및 복잡성, 증가된 전자 후방-분산율 및 ITO 코팅된 블랙 매트릭스 구조와 관련된 원치 않는 높은 제 2 전자 방출 계수를 갖지 않는 도전성 매트릭스 구조를 제공한다. 더우기, 본 발명은 매트릭스 구조를 형성하는데 사용되는 재료의 물리적 특성에 크게 의존하지 않는 도전성 매트릭스 형성 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 특정 태양의 기술은 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것이다. 이들은 소모적이거나 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하도록 의도된 것은 아니고, 상기 교시에 비추어 많은 변경 및 변형이 명백히 가능하다. 본 태양은 본 발명의 원리 및 이의 실질적 적용을 가장 잘 설명하기 위하여, 이에 의해 본 분야의 다른 당업자들로 하여금 본 발명 및 의도된 특정 사용에 적합한 여러 가지 변형을 갖는 여러 가지 태양을 가장 잘 활용하도록 하기 위하여 선택되고 기술된 것이다. 본 발명의 범위는 이에 첨부된 특허청구범위 및 이의 균등물에 의하여 정의되도록 의도된다.

Claims (30)

  1. 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트 상에서 서브-픽셀의 로우/영역 및 컬럼을 분리시키기 위한 복합층 도전성 매트릭스 구조를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법이
    a) 상기 페이스플레이트를 가로질러 광-영상(photo-imagable) 재료의 제 1 층을 적용하고;
    b) 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 로우/영역이 대응하는 서브-픽셀 영역의 로우/영역을 덮고 배치되도록 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 일부를 제거하고;
    c) 도전성 재료의 제 1 층이 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 로우/영역 사이에 배치되도록 상기 도전성 재료의 제 1 층을 상기 페이스플레이트 위에 적용하고;
    d) 상기 도전성 재료의 제 1 층의 로우/영역이 상기 서브-픽셀 영역의 로우/영역 사이에서 상기 페이스플레이트 위에 형성되도록 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 로우/영역을 제거하고;
    e) 상기 페이스플레이트를 가로질러 광-영상 재료의 제 2 층을 적용하고;
    f) 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내에 개구가 형성되고, 상기 개구는 대응하는 상기 서브-픽셀 영역의 컬럼 사이에 배치되도록 상기 광-영상 재료의 제 2 층의 일부를 제거하고;
    g) 도전성 재료의 제 2 층이 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내의 상기 개구내에 배치되도록 상기 도전성 재료의 제 2 층을 상기 페이스플레이트 위에 적용하고; 그리고
    h) 상기 도전성 재료의 제 2 층의 컬럼이 상기 서브-픽셀 영역의 컬럼 사이 및 상기 도전성 재료의 제 1 층의 상기 로우/영역 사이에서 상기 페이스플레이트 위에 형성되도록 상기 광-영상 재료의 제 2 층을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계 a)는 상기 페이스플레이트를 가로질러 포토레지스트의 제 1 층을 적용하는 것을 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 단계 a)는 상기 광-영상 재료를 대략 10-20 ㎛의 깊이로 적용하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 단계 c)는 흑연-베이스의 도전성 재료의 제 1 층을 상기 페이스플레이트 위에 적용하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 단계 d)는 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 로우를 용제를 사용하여 제거하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 단계 e)는 상기 페이스플레이트를 가로질러 포토레지스트의 제 2 층을 적용하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 단계 e)는 상기 광-영상 재료를 대략 40-60 ㎛의 깊이로 적용하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 단계 g)는 흑연-베이스의 도전성 재료의 제 2 층을 상기 페이스플레이트 위에 적용하는 것을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 단계 h)는 상기 광-영상 재료의 제 2 층을 용제를 사용하여 제거하는 것을 포함하는 방법.
  10. a) 제 1 픽셀 분리 구조를 페이스플레이트의 표면 위로 침착시키되, 상기 제 1 픽셀 분리 구조가 제 1 서브-픽셀 영역을 분리시키도록 상기 제 1 픽셀 분리 구조를 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위에 배치하고; 그리고
    b) 제 2 픽셀 분리 구조를 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위로 침착시키되, 상기 제 2 픽셀 분리 구조가 제 2 서브-픽셀 영역을 분리시키도록 상기 제 2 픽셀 분리 구조를 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 방법은 평면 패널 디스플레이 장치의 페이스플레이트 상의 서브-픽셀의 로우 및 컬럼을 분리시키기 위한 복합층 도전성 매트릭스 구조를 형성하기 위한 것이고, 또한 단계 b)에서 상기 제 2 픽셀 분리 구조는 상기 제 1 픽셀 분리 구조에 대하여 직각으로 배향되는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 방법은 평면 패널 디스플레이 장치를 위한 3차원 복합층 도전성 매트릭스 구조를 형성하기 위한 것이고, 단계 a)에서 침착은
    a) 제 1 서브-픽셀 영역을 분리시키기 위해 상기 평면 패널 디스플레이 장치의 상기 페이스플레이트의 표면을 가로질러 적어도 하나의 제 1 픽셀 분리 구조를 형성하는 것으로, 단계 a)는
    a1) 상기 페이스플레이트의 상기 표면을 가로질러 광-영상 재료의 제 1 층을 적용하고;
    a2) 노출 처리 후, 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 영역이 대응하는 상기 제 1 서브-픽셀 영역을 덮으면서 배치되도록 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 일부를 제거하고;
    a3) 도전성 재료의 제 1 층이 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 영역 사이에 배치되도록 상기 도전성 재료의 제 1 층을 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위에 적용하고;
    a4) 상기 제 1 픽셀 분리 구조가 상기 도전성 재료의 제 1 층으로 형성되고 상기 제 1 픽셀 분리 구조가 상기 제 1 서브-픽셀 영역 사이에 배치되도록 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 영역을 제거하는 단계를 더욱 포함하고;
    단계 b)에서 침착은 제 2 서브-픽셀 영역을 분리시키기 위해 상기 평면 패널디스플레이 장치의 상기 페이스플레이트의 상기 표면을 가로질러 적어도 하나의 제 2 픽셀 분리 구조를 형성하는 것으로, 단계 b)는
    b1) 상기 페이스플레이트의 상기 표면을 가로질러 광-영상 재료의 제 2 층을 적용하고;
    b2) 노출 처리 후, 대응하는 상기 제 2 서브-픽셀 영역 사이에서 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내에 개구가 형성되도록 상기 광-영상 재료의 제 2 층의 일부를 제거하고;
    b3) 도전성 재료의 제 2 층이 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내의 상기 개구 내에 배치되도록 상기 도전성 재료의 제 2 층을 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위에 적용하고;
    b4) 상기 제 2 픽셀 분리 구조가 상기 도전성 재료의 제 2 층으로 형성되고 상기 제 2 픽셀 분리 구조가 상기 제 2 서브-픽셀 영역 사이 및 상기 제 1 픽셀 분리 구조 사이에 배치되도록 상기 광-영상 재료의 제 2 층을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 제 1 층은 상기 도전성 재료의 제 1 층의 수축을 감소시키기 위해 반-건조 스프레이로서 적용되는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 제 2 층은 상기 도전성 재료의 제 2 층의 수축을 감소시키기 위해 반-건조 스프레이로서 적용되는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 제 1 층은 흑연-베이스의 재료로 구성되는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 도전성 재료의 제 2 층은 흑연-베이스의 재료로 구성되는 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서, 도전성 재료의 제 1 층을 적용하는 단계는,
    상기 도전성 재료의 제 1 층이 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 로우/영역 사이에서 원하는 깊이가 되도록 상기 도전성 재료의 제 1 층의 여분의 양을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 도전성 재료의 제 1 층을 적용하는 단계는, 상기 도전성 재료의 제 1 층이 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 로우/영역 사이에서 원하는 깊이가 되도록 상기 도전성 재료의 제 1 층의 상기 여분의 양을 닦아내는(wiping off) 것을 더욱 포함하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 도전성 재료의 제 1 층을 적용하는 단계는, 상기 도전성 재료의 제 1 층이 상기 광-영상 재료의 제 1 층의 상기 로우/영역 사이에서 원하는깊이가 되도록 상기 도전성 재료의 제 1 층의 상기 여분의 양을 기계적으로 연마하는(polishing off) 것을 더욱 포함하는 방법.
  20. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서, 도전성 재료의 제 2 층을 적용하는 단계는,
    상기 도전성 재료의 제 2 층이 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내의 상기 개구 내에서 원하는 깊이가 되도록 상기 도전성 재료의 제 2 층의 여분의 양을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
  21. 제 20 항의 3차원 복합층 도전성 매트릭스 구조를 형성하는 방법에 있어서, 도전성 재료의 제 2 층을 적용하는 단계는, 상기 도전성 재료의 제 2 층이 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내의 상기 개구 내에서 원하는 깊이가 되도록 상기 도전성 재료의 제 2 층의 상기 여분의 양을 닦아내는(wiping off) 것을 더욱 포함하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 도전성 재료의 제 2 층을 적용하는 단계는, 상기 도전성 재료의 제 2 층이 상기 광-영상 재료의 제 2 층 내의 상기 개구 내에서 원하는 깊이가 되도록 상기 도전성 재료의 제 2 층의 상기 여분의 양을 기계적으로 연마하는 (polishing off) 것을 더욱 포함하는 방법.
  23. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 서브-픽셀 영역은 상기 서브-픽셀 영역의 로우인 방법.
  24. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 서브-픽셀 영역은 상기 서브-픽셀 영역의 컬럼인 방법.
  25. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 픽셀 분리 구조는 대략 10-15 ㎛의 높이를 갖도록 형성되는 방법.
  26. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 픽셀 분리 구조는 대략 30-60 ㎛의 높이를 갖도록 형성되는 방법.
  27. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 픽셀 분리 구조는 흑연-베이스의 재료로 구성되는 방법.
  28. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 픽셀 분리 구조는 흑연-베이스의 재료로 구성되는 방법.
  29. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 단계 a)는 상기 제 1 픽셀 분리 구조가 상기 제 1 서브-픽셀 영역 사이에서 원하는 높이를 갖도록 형성될 때까지 도전성 재료의 층을 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위에 반복적으로 적용하는 것을 포함하는 방법.
  30. 제 16 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 단계 a)는 상기 제 1 픽셀 분리 구조가 상기 제 1 서브-픽셀 영역 사이에서 원하는 높이를 갖도록 형성될 때까지 도전성 재료의 층을 상기 페이스플레이트의 상기 표면 위에 반복적으로 적용하는 것을 포함하는 방법.
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