KR100599769B1 - 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법 및 이 방법에 의해제조된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 패턴을 형성하도록 사출되는 피인쇄체의 중앙 부위와 모서리 부위의 두께차를 감소시킬 수 있는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법과, 이 방법에 의해 제조되어 균일성 및 모서리 부분에서의 전자 방출도가 향상된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 본 발명의 소자는, 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과; 상기 기판중 어느 하나의 기판에 형성되는 캐소드 전극과; 박막 패턴에 대응하는 크기의 마스크 홀을 복수개 구비하는 메탈 마스크를 이용하여 후막 인쇄하는 것에 의해 상기 캐소드 전극 위에 형성되며, 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 에미터와; 상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 형성되는 애노드 전극과; 상기 애노드 전극 위에 형성되는 형광막;을 포함한다. 이로써, 균일성 및 모서리 부분의 전자 방출도가 향상된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자를 제조할 수 있다.

전계, 방출, 메탈 마스크, 메쉬 마스크, 에치 에미션, 균일성

Description

평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법 및 이 방법에 의해 제조된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자{METHOD FOR PRINTING THIN FILM PATTERN OF FLAT PANEL DISPLAY DEVICE AND FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE HAVING EMITTER MADE BY THE SAME METHOD}

도 1은 메쉬 마스크를 이용한 종래의 박막 패턴 인쇄 방법을 나타내는 도면.

도 2는 메탈 마스크를 이용한 본 발명의 박막 패턴 인쇄 방법을 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 적용된 메탈 마스크의 사시도.

도 4는 메탈 마스크와 메쉬 마스크를 이용한 본 발명의 박막 패턴 인쇄 방법을 나타내는 도면.

도 5는 도 2 또는 도 4의 방법에 따라 제조된 에미터를 갖는 본 발명에 따른 전계 발광 표시 소자의 단면도.

본 발명은 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법 및 이 방법에 의해 제조된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 패턴 을 형성하도록 사출되는 피인쇄체의 중앙 부위와 모서리 부위의 두께차를 감소시킬 수 있는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법과, 이 방법에 의해 제조되어 균일성 및 모서리 부분의 전자 방출도가 향상된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.

일반적으로 평판 표시 소자(FPD; Flat Panel Display device)는 큰 부피와 고전압을 필요로 하는 음극선관과는 달리, 두께가 얇고 저전압으로 구동되는 실질적으로 평탄한 표시 소자를 통칭하는바, 이러한 평판 표시 소자로는 액정 표시 소자(LCD; Liquid Crystal Display device)와, 전계 방출 표시 소자(FED; Field Emission Display device)와, 플라즈마 표시 소자(PDP; Plazma Display Panel device), 및 형광 표시관(VFD; Vacuum Fluorescent Display device)이 있으며, 상기한 평판 표시 소자는 음극선관과 같이 화면 확대에 따른 급격한 부피 증가를 수반하지 않으므로, 노트북 컴퓨터의 표시장치와 디지털 카메라의 뷰파인더 등 고기능화 및 소형화 지향의 전자기기에 널리 사용되고 있다.

이러한 평판 표시 소자는 종류에 따라 세부적인 구조 또한 상이하나, 대부분의 평판 표시 소자는 투명한 두장의 기판 내부에 전극을 형성하고, 상기 전극에 전압 파형을 인가하여 화소별 구동을 행하는 구조로 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖는 평판 표시 소자에 있어서, 종래에는 박막 패턴(주사전극과 데이타 전극 등의 전극과 발광막과 전자 방출막 등)을 형성하기 위해 도 1에 도시한 바와 같이, 메쉬 마스크(102)를 이용한 후막 인쇄법을 이용하였다.

여기에서, 상기 후막 인쇄법이라 함은 스퀴이즈나 고무 로울러를 이용하여 메쉬 마스크(102)의 메쉬 홀(104)을 통해 피인쇄체(통상적으로, 점성을 갖는 용액 또는 페이스트를 의미함)(106)를 기판(108)으로 밀어내어 인쇄하는 방법을 말하는 것으로, 피인쇄체의 인쇄는 기판(108)과 메쉬 마스크(102)를 스크린 인쇄기에 고정시키고, 스퀴이즈를 이용하여 피인쇄체(106)를 기판에 인쇄하는 과정으로 이루어지며, 기판(108)에 소정의 박막 패턴을 인쇄하기 위해 상기 메쉬 마스크(102)에는 인쇄 패턴을 제외한 부분에 대략 15㎛ 이하의 두께를 갖는 포토레지스트막이 제공된다.

따라서, 메쉬 마스크(102)상의 피인쇄체는 포토레지스트막이 제공되지 않은 인쇄 패턴 부분의 메쉬 홀을 통해 기판으로 사출된다.

그런데, 상기와 같이 메쉬 마스크를 이용하는 후막 인쇄법에 의하면, 인쇄 패턴 내부에는 복수개의 메쉬 홀이 있으므로, 인쇄 작업시 피인쇄체는 각각의 메쉬 홀을 통해 분할 사출된 후 점성에 의해 서로 달라붙어 기판상에서 소정의 패턴을 형성하게 되며, 포토레지스트막에 의해 형성된 인쇄 패턴의 모서리와 메쉬 홀 사이에 위치하는 피인쇄체는 포토레지스트막의 막 두께가 작음으로 인해 패턴 중앙의 피인쇄체보다 적게 사출된다.

따라서, 상기한 메쉬 마스크를 이용하여 전계 발광 표시 소자의 에미터를 제조하는 경우에는 인쇄 완료후 기판에 형성된 에미터의 패턴 중앙과 모서리의 높이 차이로 인해 에미터 페이스트가 도 1에 도시한 바와 같이 모서리로 퍼지게 되며, 패턴 영역 내에서 메쉬가 차지하는 면적만큼 에미터 페이스트의 사출량이 감소되므 로 에미터 인쇄 높이가 낮아지게 되며, 또한, 메쉬 마스크의 메쉬 자국으로 인해 에미터 내부에 크랙이 발생할 위험성이 증가된다.

그리고, 상기와 같이 에미터 내부에 크랙이 발생되면 이 크랙으로 인해 에미터의 전자 방출 영역이 감소된다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 형성하고자 하는 하나의 패턴이 하나의 마스크 홀을 통해 일체로 사출되도록 하여 피인쇄체의 중앙 부위와 모서리 부위의 두께차를 감소시킬 수 있는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 방법에 의해 제조되어 균일성 및 모서리 부분의 전자 방출도가 향상된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

인쇄하고자 하는 박막 패턴에 대응하는 크기를 가지며 피인쇄체가 일체 사출되는 마스크 홀을 마스크 부재에 제공하는 단계와; 상기 마스크 부재를 기판의 상측에 고정하는 단계와; 피인쇄체를 상기 마스크 홀을 통해 일체로 사출함으로써 기판에 박막 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함하는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

상기 기판중 어느 하나의 기판에 형성되는 캐소드 전극과;

박막 패턴에 대응하는 크기의 마스크 홀을 구비하는 마스크 부재를 이용하여 도전 페이스트를 일체 사출함으로써 상기 캐소드 전극 위에 형성되며, 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 에미터와;

상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 형성되는 애노드 전극과;

상기 애노드 전극 위에 형성되는 형광막;

을 포함하는 전계 방출 표시 소자를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 표시 소자의 박막 인쇄 방법 및 이 방법에 의해 제조된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 메탈 마스크를 이용한 본 발명의 박막 패턴 인쇄 방법을 나타내는 도면을 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 적용된 메탈 마스크의 사시도를 도시한 것이다.

메탈 마스크(12)는 대략 30㎛ 이상의 두께를 갖는 메탈 플레이트에 복수의 마스크 홀(14)을 형성하여서 된 것으로, 상기 마스크 홀(14)은 에칭 등의 방법을 이용하여 형성한 것이며, 각 마스크 홀(14)은 기판(16)에 형성하고자 하는 박막 패턴에 대응하는 크기를 갖는다.

이러한 구성의 메탈 마스크(12)를 이용하여 박막 패턴을 인쇄할 때에는, 메탈 마스크(12)를 기판(16)의 상측에 고정하고, 스퀴이즈를 이용하여 메탈 마스크(12)상의 피인쇄체를 마스크 홀(14)을 통해 일체로 사출함으로써 기판(16)에 박막 패턴(18)을 인쇄한다.

따라서, 상기 마스크 홀(14)을 통해 일체로 사출되어 기판(16)에 인쇄된 박막 패턴(18)은 마스크와 마스크 홀의 경계부를 제외한 나머지 부분이 거의 동일한 사출량을 보이게 되므로, 인쇄된 박막 패턴의 모서리는 종래의 메쉬 마스크를 이용하여 인쇄한 경우에 비해 퍼짐의 정도가 작고, 중앙부의 높이가 균일한 부분의 영역이 종래에 비해 현저히 증가되며, 마스크 홀 내부에 격자상의 메쉬가 없기 때문에 사출량이 증가되어 박막 패턴의 높이가 종래에 비해 증가된다.

한편, 크기가 큰 패턴을 인쇄하는 경우 또는 스퀴즈압이 너무 센 경우에는 상기 메탈 마스크에 의해 인쇄된 박막 패턴의 중앙부위가 기판 측으로 오목한 형상을 갖게 되는바, 이러한 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이, 메탈 마스크(12)의 상측 또는 하측에 메쉬 마스크(20)를 설치하고, 메쉬 마스크(20)의 메쉬 홀(22)과 메탈 마스크(12)의 마스크 홀(14)을 통해 피인쇄체를 사출한다.

여기에서, 상기 메쉬 마스크(20)는 피인쇄체의 사출량을 균일하게 조절하는 작용을 하고, 메탈 마스크는 패턴 크기를 조절하는 작용을 한다.

따라서, 상기와 같이 메쉬 마스크와 메탈 마스크를 이용하여 피인쇄체를 사출하면, 박막 패턴(18)의 중앙부는 기판 측으로 오목하게 형성되지 않고 메쉬 마스크의 특성(중앙부가 볼록해지는 현상)으로 인해 높이가 균일하게 형성된다.

상기에서, 메탈 마스크와 함께 사용하는 메쉬 마스크는 패턴 크기 및 스퀴이즈 압에 따라 여러 가지 크기의 것 중에서 선택할 수 있으며, 종래에 비해 낮은 숫자의 메쉬 마스크를 사용할 수 있다.

도 5는 도 2 및 도 4의 방법에 의해 제조된 에미터를 갖는 본 발명에 따른 전계 발광 표시 소자의 단면도를 도시한 것으로, 전계 방출 표시 소자는, 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판(24,26)과, 제1 기판(24)의 일면에 라인 형상으로 배치되는 캐소드 전극(28)과, 캐소드 전극(28)과 수직으로 교차하도록 제2 기판(26)의 일면에 수직으로 배치되는 라인 형상의 애노드 전극(30)을 포함한다.

그리고 상기 캐소드 전극(28)의 표면으로는 전자 방출용 물질로 이루어지는 다수개의 에미터(32)가 위치하며, 상기 에미터(32)와 마주하는 애노드 전극(30)의 일면으로는 형광막(34)이 위치한다.

여기에서, 상기 에미터(32)는 흑연, 카본 섬유, 다이아몬드상 카본(DLC; Diamond Like Carbon), 카본 나노튜브(CNT: carbon nanotube) 등의 카본 계열 전자 방출 물질 중에서 선택된 어느 하나의 물질을 프리트와 바인더 등의 첨가제와 혼합하여 에미터 페이스트를 제조하고, 이 에미터 페이스트를 메탈 마스크(12) 또는 메탈 마스크(12)와 메쉬 마스크(20)를 이용한 도 2 또는 도 4의 후막 인쇄법에 의해 기판에 사출함으로써 제조되는데, 상기 방법에 의해 제조된 에미터(32)는 메탈 마스크를 이용한 방법의 특성상 종래의 에미터에 비해 모서리로의 퍼짐량이 작으며, 중앙부의 높이가 균일한 부분의 영역이 증가되고, 높이 또한 증가된다.

따라서, 높이(또는 셀 갭)가 균일한 영역이 증가되어 전계 방출의 특성 중에서 균일성(uniformity)이 향상되고, 특히 에미터의 모서리 부분에서 전자 방출도가 향상되어 원하는 크기와 모양의 발광 패턴을 용이하게 얻을 수 있으며, 에미터 내부의 크랙 발생량이 적어 전자 방출 영역이 증가된다.

여기에서, 미설명 도면부호 36,38은 각각의 캐소드 전극 및 각각의 애노드 전극 사이에 제공되어 기판(24,26)을 일정한 간격으로 유지함과 아울러, 기판 밀봉시에 기판의 파손을 방지하는 스페이서이다.

이에 따라, 캐소드 전극(28)과 애노드 전극(30)으로 소정의 전압 패턴을 인가하면, 양 전극(28,30)에 인가된 전압 차이에 따라 전계가 형성되어 상기 에미터(32)에서 전자가 방출되고, 방출된 전자는 형광막(34)에 충돌하여 형광막(34)을 발광시킴으로써 화상을 구현하게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허 청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 박막 패턴 인쇄 방법에 의하면, 인쇄 패턴의 중앙 부위와 모서리 부위의 높이 차이가 감소된 박막 패턴을 인쇄할 수 있으며, 인쇄 패턴이 큰 경우에 원하는 발광 패턴 모양을 설계치와 유사하게 얻을 수 있다.

그리고, 인쇄 높이가 높기 때문에 패턴 내부의 크랙 발생이 적고, 인쇄 패턴이 아주 미세할 경우(패턴 폭 또는 직경이 50㎛ 이하인 경우)에는 기존의 메쉬 마스크보다 사출량이 많아 패턴 형성이 용이하며, 마스크의 정밀도가 뛰어난 등의 효과가 있다.

따라서, 이러한 방법에 의해 제조된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자는 에미터의 중앙 부위와 모서리 부위의 높이차가 감소되어 모서리 부분에서의 전자 방출량이 종래에 비해 증가되고, 에미터 내부의 크랙 발생이 감소되어 전자 방출 영역이 종래에 비해 상대적으로 증가되며, 에미터와 형광층 사이의 간격이 동일한 영역이 증가되어 균일성이 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (6)

1. 인쇄하고자 하는 박막 패턴에 대응하는 크기를 가지며 피인쇄체가 일체 사출되는 마스크 홀을 마스크 부재에 제공하는 단계와;

   상기 마스크 부재를 기판의 상측에 고정하는 단계와;

   상기 마스크 홀을 통해 피인쇄체를 일체로 사출함으로써 기판에 박막 패턴을 인쇄하는 단계;

   를 포함하며,

   상기 박막 패턴이 인쇄되는 마스크 홀 내부에 복수의 격자상 메쉬를 구비하는 메쉬 마스크를 상기 마스크 부재의 상측 또는 하측에 설치하여 박막 패턴 중앙부의 높이차를 감소시키는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마스크 부재는 메탈 플레이트에 마스크 홀을 형성하여서 된 메탈 마스크로 이루어지는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 마스크 홀은 에칭법에 의해 제공되는 평판 표시 소자의 박막 패턴 인쇄 방법.
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