KR100615179B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법은, 전극들이 형성된 기판 상에 격벽 재료를 도포하여 레지스트층을 형성하는 단계; 상기 레지스트층 상에 감광성 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 포토레지스트층을 경화시키는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 레지스트층을 식각하는 단계를 포함하며, 상기 포토레지스트 패턴은 경화 작용에 의해 견고하게 됨으로써 그 자체가 격벽이 되고, 고정세 격벽 선폭을 정의할 수 있는 동시에, 그 하부에 배치되는 레지스트층에 대한 에칭 마스크의 역할 또는 샌드블래스팅에 대한 마스크의 역할을 수행한다.
등방향성 레지스트, 감광성 포토레지스트, 격벽 선폭, 경사기능재료(FGM)

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 및 그 제조 방법{A barrier rib of plasma display panel and fabricating method thereof}
도 1은 종래의 스크린 프린팅법에 의한 PDP의 격벽 제조 방법을 보여주는 개략적 공정 단계별 단면도.
도 2는 종래의 에칭법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 개략적 단면도.
도 3은 종래의 샌드블래스트(Sandblast)법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 개략적 단면도.
도 4는 종래의 스퀴징(squeezing)법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 도면.
도 5는 종래의 페이스트 포토리소그래피(Paste Photolithography)법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 개략적 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 도시한 개념도.
도 7a는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 도시한 흐름도.
도 7b는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 도시한 흐름도.
도 8은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 다른 일실시예를 개략적으로 도시한 개념도.
도 9는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 다른 일실시예를 개략적으로 도시한 흐름도.
도 10은 상층의 감광성 포토레지스트층과 하층의 등방향성 레지스트층간에 중간층이 존재함으로써, 복수층의 레지스트층들이 경사기능재료(FGM)를 구성하고 있는 모습을 나타내는 단면도.
도 11은 경사기능재료로서의 레지스트층들에 대해, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 적용한 모습을 나타내는 측면도.
도 12는 본 발명에 따라 형성된 격벽을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널의 모습을 나타내는 사시도.
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1...플라즈마 디스플레이 패널,
5...배면 기판 및 유전층,
10...등방향성 레지스트층,
10a...등방향성 레지스트 패턴,
15...중간층,
15-1...자외선에 노광된 중간층,
15a...중간층 패턴,
16...형광층,
20...감광성 포토레지스트층,
20a...감광성 포토레지스트 패턴,
25...전면 기판 및 유전층,
30...포토 마스크,
40...자외선,
100...격벽.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽의 분할 구간을 포토리소그래피법에 의해 최초 정의한 후 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭법에 의해 완성함으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 제조비 감소 및 고정세화를 동시에 이룰 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP로 약칭한다)은 전면판과 배면판으로 구성되어져 있으며, 전면판에는 표시전극이 형성되고, 배면판에는 어드레스 전극 및 격벽이 형성된다. 이때, 표시전극과 어드레스 전극이 서로 교차되도록 전면판과 배면판이 조립되는데, 그 사이에 네온(Ne)이나 헬륨(He) 및 크세논(Xe)등의 혼합 방전 가스가 채워지고, 방전셀 단위로 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 형광체가 구분되어 도포된다.
이러한 격벽(Barrier Rib)은 플라즈마의 방전 공간을 제공하여 화소를 정의하고, 형광체가 코팅될 수 있는 공간을 제공하며, 각각의 어드레스 전극 사이에 소정의 패턴, 예컨대 스트라이프 모양으로 형성되어 어드레스 전극을 복수의 방전셀로 분리하는 역할을 한다. PDP의 격벽의 형성 방식에 대한 연구개발에 있어서는, 화소간의 혼색(Cross talk)을 방지함으로써 표시 소자의 콘트라스트를 향상시키는 것 및 PDP의 제조 원가 경감이 주된 문제가 되고 있다.
격벽의 형성 방식에는 스크린 프린팅법, 에칭법, 샌드블라스트법, 스퀴징법, 감광성 페이스트를 이용한 포토리소그래피법 등이 있다.
도 1은 종래의 스크린 프린팅법에 의한 PDP의 격벽 제조 방법을 보여주는 개략적 공정 단계별 단면도이다. 스크린 프린팅법 인쇄 공정은 가장 오랫동안 응용된 방식으로서, 글래스 위에 격벽 재료인 글래스 페이스트를 소정의 두께로 인쇄한 후 건조한다. 그 후, 원하는 높이의 격벽을 형성하기 위하여 상기 스크린 프린팅을 동일한 위치에 수십회 반복하여 실시하고, 원하는 높이로 격벽이 형성되면 소성로에서 고온의 소성을 수행하여 유기물질을 제거하고 제품을 완성한다. 이러한 스크린 프린팅법은 스크린 인쇄장치와 소성로 등의 비교적 간단한 장비로 제조할 수 있고, 재료의 이용효율이 높은 장점이 있다. 그러나, 적어도 10회 이상의 반복적인 인쇄 공정이 요구되어 이 과정에서 격벽의 높이를 맞추기가 용이하지 않고 공정시간이 길며, 반복적인 인쇄와 건조시마다 이전 격벽층과 인쇄 패턴과의 정렬을 이 루어야 하지만 정확한 정위치를 잡기가 어려워 비뚤어진 적층이 발생하여 50㎛ 이하의 선폭을 가지는 격벽의 제조가 불가능하다. 스크린 프린팅법은 이러한 단점으로 인해 해상도 구현의 한계를 가지고 있어 고정밀 세밀화 PDP의 제조에는 이용될 수 없는 방식이다.
도 2는 종래의 에칭법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 개략적 단면도이다. 도시된 바와 같이, 에칭법은 프릿 글래스 페이스트(Frit Glass Paste)를 기판에 코팅하고 소성한 후, 그 위에 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist;DFR)를 도포하고 노광 및 현상을 하여 마스크(레지스트 패턴)를 만든 다음, 이를 이용하여 에칭액으로 프릿 글래스층을 식각함으로써 격벽을 형성하고 레지스트를 제거하여 다시 한번 소성하는 방식이다. 에칭법은 대면적 패널의 제조가 가능하고, 높은 해상도의 패널을 저가로 제조할 수 있으며, 다양한 모양의 격벽 패턴을 용이하게 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 에칭법은 습식 식각법을 이용하므로 고정세화 PDP의 직벽 구조의 형성이 어려울 뿐 아니라, 에칭액의 온도와 농도를 조절하고 균일하게 유지하기 어려우며, 세정 후에도 에칭액이 남아있는 단점이 있다.
도 3은 종래의 샌드블래스트(Sandblast)법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 개략적 단면도이다. 샌드블래스트법은 글래스 기판상에 격벽 형성용 절연층을 형성하고 그 위에 마스크를 패터닝한 다음에, 세라믹 입자나 탄산칼슘(CaCO3)제 미립자와 같은 절삭입자를 고압으로 불어 넣음으로써 그 운동에너지를 이용하여 필요없는 부분을 절삭하여 격벽을 형성하는 방법으로써 50㎛ 이내의 선폭의 격벽까지 제작 가능하다.
샌드블래스트 공정은 고정세 패턴으로 형상이 직벽에 가까운 격벽 제조가 가능하기 때문에 여러 제조사에서 응용되고 있으며 현재 AC PDP 개발품에서 가장 많이 적용되고 있는 격벽 제조 방법이다. 그러나, 분진으로 인한 환경적인 폐해, 격벽의 재료가 되는 무연 프릿 글래스의 환경친화성 물질의 개발, 제조비 감소를 위한 폐재의 재활용 문제 및 전극이나 방전 공간의 오염 문제 이외에도, 고정세화 추세로 진행됨에 따라 격벽의 두께가 얇아질수록 식각 입자의 충돌에너지를 격벽이 이기지 못하여 깨어질 수 있는 등 해결해야 할 문제점이 많이 있다.
도 4는 종래의 스퀴징(squeezing)법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 스퀴징법은 기판 상에 두꺼운 레지스트를 도포하고 노광과 현상을 거쳐서 남은 레지스트 부(-)패턴에 글래스 페이스트를 채워 소성한 다음 남은 부패턴을 제거함으로써 격벽을 형성한다.
스퀴징법은 광원을 이용하여 공정하므로 미세한 형상의 격벽 형성이 가능하고 유리 기판에 적합한 장점이 있으나, 100㎛ 이상의 패턴을 도포할 때 시간이 많이 소요되고 형성된 패턴이 허물어지거나 소성시 격벽 균열의 위험이 있고 소성 후에도 감광성 필름이 잔존하여 이를 깨끗이 제거해야 한다는 과제가 있다.
도 5는 종래의 페이스트 포토리소그래피(Paste Photolithography)법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 공정 순서별로 보여주는 개략적 단면도이다. 페이스트 포토리소그래피법은 감광성 페이스트를 격벽 재료로 이용하는 것으로서, 도시된 바와 같이, 두꺼운 감광성 격벽 물질의 페이스트를 도포하여 건조한 다음, 패턴된 마스크를 올려 노광하고 현상하여 남은 형상을 소성하여 격벽을 형성하는 방법이다. 격벽 물질로서 감광성 페이스트를 이용한 공정은 다른 격벽 제조 방법에 비하여 고정밀 세밀화가 가능하지만, 감광성 페이스트 재료의 가격이 비싸고 재료의 이용 효율이 낮아 제조 비용이 극히 높으며, 최소한 3~5번의 노광 횟수로 인한 공정지연 및 노광 시간 등 노광 공정의 안정성이 극히 높게 요구되어야 하는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 및 다른 여러 문제점을 해소하고 각 방식의 장점만을 채택하여 공정 절차를 간소화시킴과 동시에 고정세화에 부응하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 고가의 감광성 페이스트 사용량을 최소한으로 줄임과 동시에 여러번 수행되어야 하는 노광 및 현상, 소성을 최소한의 횟수로 줄일 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고정세화 PDP의 직벽 구조의 형성이 곤란한 에칭법의 단점을 극복할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법은, 전극들이 형성된 기판 상에 격벽 재료를 도포하여 레지스트층을 형성하는 단계; 상기 레지스트층 상에 감광성 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 포토레지스트층을 경화시키는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 레지스트층을 식각하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 식각하는 단계는 상기 노출된 레지스트층을 소정의 에칭액으로 에칭하는 단계이고, 상기 격벽 재료는 등방향성 에칭 재료이다.
이로써, 감광성 포토레지스트층의 패턴은 그 자체가 자외선 노광 및 현상에 의하여 격벽 선폭을 정의할 수 있는 동시에 경화되어 격벽의 일부를 이루며, 등방향성 레지스트층 상에 형성되므로 등방향성 레지스트층에 대한 포토 마스크의 역할을 수행할 수 있다.
즉, 먼저 기판 상에 에칭액에 의해 식각될 수 있는 등방향성 에칭 재료를 도포한 후 그 위에 격벽 재료로서 사용될 감광성 페이스트를 도포한다. 그리고, 이러한 복수층의 격벽 재료를 자외선에 노광시켜서, 예컨대 포지(+)형의 경우 노출된 포토레지스트층을 현상 및 박리한다. 이로써, 그 후 포토레지스트층을 소성하면 포토레지스트층의 두께에 해당하는 상층 부분은 패턴화되고, 현상되고 남은 부분이 격벽의 고정세 선폭을 정의함과 동시에 하층의 등방향성 에칭 재료에 대한 마스크가 된다. 이 후에는, 이 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 통상적인 에칭법 또는 샌드블래스트법에 따라 노출된 등방향성 레지스트층이 노광 및 현상되는 과정을 거치게 된다.
이때, 등방향성 레지스트층 형성 단계와 포토레지스트층 형성 단계는, 그 형성 두께에 따라 레지스트를 스핀 코팅법 또는 캐스팅법으로 기판 상에 균일하게 도포하여 형성할 수 있다. 예컨대, 높은 폭의 격벽을 제조하는 경우에, 감광성 페이스의 소비량 감소 측면에서, 하층의 등방향성 레지스트층은 캐스팅법으로 두껍게 형성하고 상층의 감광성 포토레지스트층은 스핀 코팅법에 의해 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 식각하는 단계는, 에칭을 대신하여, 노출된 상기 레지스트층을 소정의 세라믹 입자를 가지는 압축공기를 분사하여 제거하는 샌드블래스트법에 의해서 수행될 수도 있다. 이 경우 통상의 샌드블래스트법에 비하여 경화된 감광성 포토레지스트층의 패턴이 압축공기에 대한 마스크 작용을 하여 고정세 격벽의 제조가 가능하게 되며, 분진의 양을 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법에 따르면, 감광성 포토레지스트 패턴은 그 자체가 자외선 노광 및 현상에 의하여 격벽 선폭을 정의할 수 있는 동시에, 경화에 의하여 등방향성 레지스트층상에 견고하게 형성되므로 등방향성 레지스트층에 대한 포토 마스크의 역할 또는 샌드블래스팅에 대한 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 감광성 포토레지스트층에 가려진 부분은 에칭되지 않고 감광성 포토레지스트층 간의 노출 부분은 에칭될 수 있으므로, 고가의 감광성 페이스트의 소비량을 경감할 수 있고 노광이 1회로 완료될 수 있고 공정 시간이 감소되어, 고정세화 PDP를 저가에 고속으로 생산할 수 있다. 또 한, 샌드블래스팅의 양을 감광성 포토레지스트의 두께만큼 감소시킬 수 있으며, 감광성 포토레지스트가 경화되어 샌드블래스트법 이용시 마스크 작용을 하여 고정세 격벽의 제조가 가능하게 된다.
본 발명의 다른 측면에 있어서의, 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법은, 상기 레지스트층 상에, 상기 감광성 포토레지스트와 상기 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간재료를 퇴적하여 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 레지스트층을 적어도 3개층 이상의 경사기능재료(Functionally Gradient Material)로 하여, 즉 성질이 서로 다른 두가지 이상의 재료를 접합하지 않고 재료의 조성을 서서히 변화시킨 중간층을 삽입시켜 줌으로써 재료의 물성이 연속적으로 변화되게 적층시킨다.
여기서, 레지스트층이 경사기능재료의 성질을 가지도록 하는, 감광성 격벽 재료와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간층은, 노광 시간의 선택폭을 넓혀 주어 보다 정밀하고 세밀한 식각 깊이 조절이 용이하도록 하기 위한 것이다. 즉, 중간층으로 인해, 자외선 노출에 의해 가용성(포지형)/불용성(네가형)으로 변이되는 상층의 감광성 포토레지스트층의 깊이를 초과하여, 중간층의 일부까지 변이될 수 있도록 노광 시간을 탄력적으로 조절할 수 있다.
이때, 중간층은 기판측(하층)에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 높도록 혼합되고, 상층에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 낮도록 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 '중간층의 일부'라 함은 중간층의 수직적 깊이에 따른 일부분을 지칭할 수도 있고, 중간층의 밀도가 상이한 일부분을 지칭할 수도 있다.
기판 상에 에칭액에 의해 식각될 수 있는 등방향성 에칭 재료를 도포한 후 그 위에 감광성 격벽 재료와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간재료를 도포하고, 그 위에 격벽 재료로서 사용될 감광성 페이스트를 도포한다. 다시 말하면, 격벽 및 마스크로 될 레지스트 재료를 3개층 이상의 경사기능재료(Functionally Gradient Material)로 하여, 즉 성질이 서로 다른 두가지 이상의 재료를 접합하지 않고 재료의 조성을 서서히 변화시킨 중간층을 삽입시켜 줌으로써 재료의 물성이 연속적으로 변화되게 적층시킨다.
그리고, 이러한 복수층의 격벽 재료를 자외선에 노광시켜서, 예컨대 포지(+)형의 경우 노출된 포토레지스트층을 현상 박리한다. 이로써, 그 후 포토레지스트 를 소성하여 경화시키면 포토레지스트층의 두께에 해당하는 최상층 및, 중간층의 일부는 패턴화된다. 그리고, 패턴화되어 남은 포토레지스트층의 최상층 및, 중간층의 일부는 격벽의 고정세 선폭을 정의함과 동시에 중간층의 일부 및, 최하층의 등방향성 에칭 재료에 대한 마스크가 된다. 이 후에는, 최상층의 포토레지스트 패턴 및 중간층의 일부 패턴을 마스크로 하여 통상적인 에칭법에 따라 노출된 중간층의 일부 및 노출된 등방향성 레지스트층이 노광 및 현상되는 과정을 거치게 된다.
이로써, 경화된 감광성 포토레지스트 패턴은 그 자체가 자외선 노광 및 현상에 의하여 격벽 선폭을 정의할 수 있는 동시에, 등방향성 레지스트층 상에 형성되므로 등방향성 레지스트층에 대한 포토 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 레지스트층들이 경사기능재료의 성질을 가지도록 하는, 감광성 격벽 재료와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간층은, 노광 시간의 선택폭을 넓혀 주어 보다 정밀하고 세밀한 식각 깊이 조절이 용이하도록 하기 위한 것이다. 즉, 중간층으로 인해, 자외선 노출에 의해 가용성(포지형)/불용성(네가형)으로 변이되는 상층의 감광성 포토레지스트층의 깊이를 초과하여, 중간층의 일부까지 변이될 수 있도록 노광 시간을 탄력적으로 조절할 수 있다.
이때, 등방향성 레지스트층 형성 단계와 포토레지스트층 형성 단계는, 그 형성 두께에 따라 레지스트를 스핀 코팅법 또는 캐스팅법으로 기판 상에 균일하게 도포하여 형성할 수 있다. 예컨대, 높은 폭의 격벽을 제조하는 경우에, 본 발명의 취지인 감광성 페이스의 소비량 감소 측면에서, 하층의 등방향성 레지스트층은 캐스팅법으로 두껍게 형성하고 상층의 감광성 페이스트의 포토레지스트층은 스핀 코팅법에 의해 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 중간층의 코팅 방법은 노광 시간 조절의 정밀도에 따라 탄력적으로 선택할 수 있다.
이때, 중간층은 기판측(하층)에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 높도록 혼합되고, 상층에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 낮도록 혼합되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널은, 서로 대향된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판에 구비된 복수 쌍의 유지 전극과, 상기 제2 기판에 구비된 복수 개의 어드레스 전극과, 방전공간을 복수개의 방전셀로 구획하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널로서, 상기 격벽은 제2 기판상에 형성된 제1 격벽과 상기 제1 격벽 상에 형성된 제2 격벽으로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제1 격벽 및 제2 격벽은 동일 패턴으로 이루어진다.
상기 제1 격벽은 등방향성 에칭 재료로 형성된 것이거나 샌드블래스트법에 의해 식각될 수 있는 있는 재료로 형성된 것이다.
상기 제2 격벽은 감광성 포토레지스트로 구비되며, 감광성 포토레지스트가 1회의 노광 및 현상으로 패터닝될 수 있는 두께를 가지는 것이 바람직하다. 지나치게 큰 두께를 가지는 경우 노광 및 현상을 여러번 반복해야 하므로 제조 시간이 길어질 수 있기 때문이다. 제2 격벽은 경화 작용을 통해 견고하게 함으로써 그 자체가 격벽 역할을 함과 동시에 에칭 마스크 또는 샌드블래스트 마스크의 역할을 용이하게 수행할 수 있다.
그리고, 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽의 사이에는 제3 격벽이 개재될 수 있다. 이때, 상기 제3 격벽은 감광성 포토레지스트와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간재료인 것이 바람직하다. 이렇게 하면 제1, 제2, 제3 격벽은, 감광성 격벽 재료 및 등방향성 에칭 재료가 순차적으로 적층된 경사기능재료(FGM)가 된다. 그리고, 제3 격벽은 그 자체가 자외선 노광 및 현상에 의하여 고정세 격벽의 선폭을 정의할 수 있는 동시에, 등방향성 레지스트층 상에 형성되므로 등방향성 레지스트층에 대한 포토 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 감광성 포토레지스트층에 가려진 부분은 에칭되지 않고 감광성 포토레지스트층 간의 노출 부분은 에칭될 수 있으므로, 고가의 감광성 페이스트의 소비량을 경감할 수 있고 노광이 1회로 완료될 수 있고 공정 시간이 감소되어, 고정세화 PDP를 저가에 고속으로 생산할 수 있다.
특히, 식각 단계에서 에칭법을 대신하여 샌드블래스트법을 사용할 수도 있는데, 이때 감광성 포토레지스트층은 그 자신이 경화되어 견고한 격벽의 일부를 이룸은 물론 샌드블래스팅에 대한 마스크 작용을 하므로, 고정세화 패턴이 가능하게 되며 분진의 양을 감소시킬 수 있다.
한편, 중간층인 제3 격벽은 레지스트 상층의 감광성 페이스트층과 레지스트 하층의 등방향성 에칭 재료와의 사이에서, 노광 시간에 따른 정확한 깊이로 감광층 식각이 용이하지 않은 경우에 식각 깊이의 완충지대로 작용할 수 있는 작용을 할 수 있다. 즉, 중간층으로 인해, 자외선 노출에 의해 가용성(포지형)/불용성(네가형)으로 변이되는 상층의 감광성 포토레지스트층의 깊이를 초과하여, 중간층의 일부까지 변이될 수 있도록 노광 시간을 탄력적으로 조절할 수 있다.
이러한 복수층의 레지스트 재료를 자외선에 노광시켜 노출된 포토레지스트층을 현상 박리한 후 포토레지스트 상을 소성하면 포토레지스트층의 두께에 해당하는 상층 부분은 패턴화되고, 현상되고 남은 부분이 격벽의 선폭을 정의함과 동시에 하층의 등방향성 에칭 재료에 대한 마스크가 될 수 있다.
이때, 등방향성 레지스트층과 포토레지스트층은, 그 형성 두께에 따라 레지스트를 스핀 코팅법 또는 캐스팅법으로 기판 상에 균일하게 도포하여 형성할 수 있다. 예컨대, 높은 폭의 격벽을 제조하는 경우에, 본 발명의 취지인 감광성 페이스의 소비량 감소 측면에서, 하층의 등방향성 레지스트층은 캐스팅법으로 두껍게 형성하고 상층의 감광성 페이스트의 포토레지스트층은 스핀 코팅법에 의해 얇게 형성 하고 1회의 노광 및 현상에 의해 패턴형성이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽에 따르면, 감광성 격벽 재료는 그 자체가 자외선 노광 및 현상에 의하여 격벽 선폭을 정의할 수 있는 동시에, 등방향성 레지스트층 상에 형성되므로 등방향성 레지스트층에 대한 포토 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 감광성 포토레지스트층에 가려진 부분은 에칭되지 않고 감광성 포토레지스트층 간의 노출 부분은 에칭될 수 있으므로, 고가의 감광성 페이스트의 소비량을 경감할 수 있고 노광이 1회로 완료될 수 있고 공정 시간이 감소되어, 고정세화 PDP를 저가에 고속으로 생산할 수 있다.
또한, 등방향성 레지스트층과 포토레지스트층과의 사이에서 감광성 포토레지스트 재료와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 제3 격벽은, 기판측(하층)에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 높도록 혼합되고, 상층에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 낮도록 혼합되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 7a는 경화된 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 이용하는 실시예를 나타내는 흐름도이다. 도 6(a)에서 아래부터 순서대로 기판 및 유전층(5), 등방향성 레지스트층(10), 포토레지스트층(20), 포토 마스크(30)가 배치되어 있다.
먼저, 기판 및 유전층(5) 상에 등방향성 에칭 재료를 도포하여 등방향성 레 지스트층(10)을 형성하고(S110), 등방향성 레지스트층(10) 상에 감광성 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(20)을 형성한다(S120). 그리고, 도 6(b) 에 도시된 바와 같이, 등방향성 레지스트층과 포토레지스트층을 포함하여 퇴적된 복수층의 격벽 재료를 포토 마스크(30)를 거쳐 자외선(40)에 노광시켜 포토리소그래피법으로 포토레지스트층(20)을 패터닝하여 포토레지스트 패턴(20a)을 생성한다(S130). 포토리소그래피법에 의해 생성된 포토레지스트 패턴(20a) 상을 현상한 후 소성하여 경화시킴으로써, 포토레지스트 패턴을 견고하게 만든다(S140).
이어서, 도 6(c)와 같이, 경화된 포토레지스트 패턴(20a)을 에칭 마스크로 하여, 노출된 상기 등방향성 레지스트층(10)을 에칭하여 도 6(d)과 같이 깊은 격벽(10a)을 형성한다(S150). 마지막으로, 소성 작업을 거쳐 격벽(100)이 완성된다(S160).
결국 완성된 격벽(100)은 최상부에는 감광성 포토레지스트 격벽 재료, 그 밑에는 중간층 재료, 그 하부에는 등방향성 에칭용 격벽 재료로 구성되게 된다.
감광성 격벽 재료로 사용되는 감광성 페이스트는, 예를 들어, 우레탄 화합물 및 무기 미립자 이외에, 필요에 따라 바인더 폴리머, 분산제, 가소제, 증점제, 유기 용매, 침강 방지제, 산화 방지제 등이 첨가된 페이스트에, 감광작용을 위한 화학물질들(반응성 모노머, 반응성 올리고머, 반응성 폴리머, 광중합 개시제, 광산 발생제, 광염기 발생제, 증감제, 증감 조제, 자외선 흡수제, 유기 염료, 산, 염기 등)이 가해진 것이 사용될 수 있다. 그러나, 등방향성 에칭액에 의해 식각되지 않는 성분으로 이루어져야 한다.
도 7b는 경화된 포토레지스트 패턴을 샌드블래스팅 마스크로 이용하는 실시예를 나타내는 흐름도이다. 여기서는, 도 6(c)에서 에칭액을 도포하는 것에 대신하여, 세라믹 입자를 포함하는 압축 공기를 강하게 불어넣는 샌드블래스트법을 이용하여 식각한다. 이 경우 경화된 포토레지스트 패턴(20a)은 견고성을 갖추어서 압축 공기에 대한 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 이때, 도 6(a)의 격벽 재료가 되는 레지스트층(10)은 세라믹 입자에 의해 절삭될 수 있는 절연물질이면 어느 것이라도 사용될 수 있다. 먼저, 기판 및 유전층(5)상에 세라믹 입자에 의해 절삭될 수 있는 격벽재료를 도포하고(S115), 격벽재료상에 감광성 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(20)을 형성한다(S125). 그리고, 도 6(b) 에 도시된 바와 같이, 격벽재료와 포토레지스트층(20)을 포함하여 퇴적된 복수층의 격벽 재료를 포토 마스크(30)를 거쳐 자외선(40)에 노광시켜 포토리소그래피법으로 포토레지스트층(20)을 패터닝하여 포토레지스트 패턴(20a)을 생성한다(S135). 포토리소그래피법에 의해 생성된 포토레지스트 패턴(20a) 상을 현상한 후 소성하여 경화시킴으로써, 포토레지스트 패턴을 견고하게 만든다(S145).
이어서, 도 6(c)와 같이, 경화된 포토레지스트 패턴(20a)을 마스크로 하여, 노출된 상기 격벽재료를 향하여 세라믹 입자를 가진 압축공기를 분사하여 도 6(d)과 같이 깊은 격벽(10a)을 형성한다(S155). 마지막으로, 소성 작업을 거쳐 격벽(100)이 완성된다(S165).
감광성 페이스트의 소비량 감소 측면에서, 하층의 등방향성 레지스트층 또는 세라믹 절삭 가능한 격벽재료(10)는 캐스팅법으로 두껍게 형성하고, 상층의 감광성 페이스트(20)의 포토레지스트층은 스핀 코팅법에 의해 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법의 다른 일실시예를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 9는 그 흐름도이다.
다른 실시예에 있어서, 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법은, 먼저 AC형 PDP의 경우 데이터 전극들이 형성된 기판(5) 또는 DC형 PDP의 경우 양극 전극 상에, 등방향성 에칭 재료를 퇴적하여 등방향성 레지스트층(10)을 형성한다(S210). 그리고, 등방향성 레지스트층(10) 상에, 감광성 격벽 재료와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간재료를 퇴적하여 중간층(15)을 형성한다(S215). 이어서, 중간층(15) 상에 감광성 격벽 재료를 퇴적하여 포토레지스트층(20)을 형성한다(S220). 등방향성 레지스트층과 중간층 및 포토레지스트층을 포함하여 퇴적된 복수층의 격벽 재료(10,15,20)를 자외선에 노광시켜 포토레지스트층과 중간층의 일부를 포토리소그래피법으로 패터닝한다(S230). 포토리소그래피법에 의해 생성된 포토레지스트 패턴(20a) 상을 현상한 후 소성한다(S240). 포토레지스트 패턴(20a)을 에칭 마스크로 하여, 노출된 중간층(15)의 일부 및 등방향성 레지스트층(10)을 에칭하여 격벽(15a + 10a)을 형성한다(S250).
중간층은, 격벽 및 마스크로 될 레지스트 재료를 3개층 이상의 경사기능재료(Functionally Gradient Material)로 만들기 위한 것으로서, 성질이 서로 다른 두가지 이상의 재료를 접합하지 않고 재료의 조성을 서서히 변화시켜 재료의 물성이 연속적으로 변화되도록 한다.
이러한 복수층의 격벽 재료(10,15,20)를 자외선(40)에 노광시켜서, 예컨대 포지(+)형의 경우 노출된 포토레지스트층을 현상 박리한다. 이로써, 그 후 포토레지스트를 소성하면 도 8(b)와 같이, 포토레지스트층의 두께에 해당하는 최상층(20a) 및, 중간층(15)의 일부는 패턴화된다. 그리고, 패턴화되어 남은 포토레지스트 패턴의 최상층(20a) 및, 중간층의 일부(15a)는 격벽의 고정세 선폭을 정의함과 동시에 중간층의 일부(15) 및, 최하층(10)의 등방향성 에칭 재료에 대한 마스크가 된다. 이 후에는, 최상층의 포토레지스트 패턴(20a) 및 중간층(15)의 일부 패턴을 마스크로 하여 통상적인 에칭법에 의해 노출된 중간층(15)의 일부 및 노출된 등방향성 레지스트층(10)이 노광 및 현상되어 격벽(15a + 10a)을 이루게 된다. 마지막으로, 소성 작업을 거쳐 격벽(100)이 완성된다(S160).
결국 완성된 격벽(100)은 최상부에는 감광성 포토레지스트 격벽 재료, 그 밑에는 중간층 재료, 그 하부에는 등방향성 에칭용 격벽 재료로 구성되게 된다.
도 10은 상층의 감광성 포토레지스트층(20)과 하층의 등방향성 레지스트층(10)간에 중간층(15)이 존재함으로써, 복수층의 레지스트층들(10,15,20)이 경사기능재료(FGM)를 구성하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.
도 11은 경사기능재료로서의 레지스트층들(10,15,20)에 대해, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 적용한 모습을 나타내는 측면도이다.
최초의 중간층(15)은, 자외선에 노광된 후에는 감광성 포토레지스트 성분만이 용해되고(포지형의 경우) 등방향성 에칭 재료만이 남는 에칭 가능 중간층(15-1) 로 변이되며, 에칭을 거치면 에칭 가능 중간층(15-1)이 완전 용해되어, 격벽의 일부를 이루는 중간층(15a)로 변이된다(15 → 15-1 → 15a).
도 11(a)의 경사기능재료로서의 레지스트층들(10,15,20)의 상부에서 자외선(40)을 조사하면 포토 마스크(30)를 통과한 자외선이 감광성 포토레지스트층(20)의 화학적 성질을 변화시켜 현상이 가능하게 되어, 도 11(b)와 같이 감광성 포토레지스트층(20)은 레지스트 패턴(20a)으로 되고, 중간층(15)은 그 일부가 용해되고 나머지 일부만이 남게 되는 에칭 가능 중간층(15-1)으로 남는다. 이어서, 에칭 작업을 거치면 감광성 포토레지스트층(20)은 에칭 마스크로 작용하여, 에칭 가능 중간층(15-1) 및 등방향성 레지스트층(10)은 식각된다. 최종적으로, 도 11(c)와 같이, 소성을 거쳐 나타나는 격벽(100)은 등방향성 레지스트층(10a), 중간층(15a), 감광성 포토레지스트층(10a)의 결합으로 나타난다.
여기서, 레지스트층이 경사기능재료의 성질을 가지도록 하는, 감광성 격벽 재료와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간층(15)은, 노광 시간의 선택폭을 넓혀 주어 더욱 정밀하고 세밀한 식각 깊이 조절이 용이하도록 하기 위한 것이다. 즉, 중간층(15)으로 인해, 자외선 노출에 의해 가용성(포지형)/불용성(네가형)으로 변이되는 상층의 감광성 포토레지스트층(20)의 깊이를 초과하여, 중간층(15)의 일부까지 변이될 수 있도록 노광 시간을 탄력적으로 조절할 수 있다.
이때, 등방향성 레지스트층(10) 및 포토레지스트층(20)은, 그 형성 두께에 따라 레지스트를 스핀 코팅법 또는 캐스팅법으로 기판(5)상에 균일하게 도포하여 형성할 수 있다. 예컨대, 높은 폭의 격벽을 제조하는 경우에, 본 발명의 취지인 감광성 페이스의 소비량 감소 측면에서, 하층의 등방향성 레지스트층(10)은 캐스팅법으로 두껍게 형성하고 상층의 감광성 페이스트의 포토레지스트층(20)은 스핀 코팅법에 의해 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 중간층(15)의 코팅 방법은 노광 시간 조절의 정밀도에 따라 탄력적으로 선택할 수 있다.
이때, 중간층(15)은 기판측(하층)에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 높도록 혼합되고, 상층(20)에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 격벽 재료의 밀도보다도 낮도록 혼합되는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명에 따라 형성된 격벽을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널의 모습을 나타내는 사시도이다. 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 전면 기판과 유전층(25) 및 배면 기판과 유전층(5) 사이에는, 어드레스 전극 라인들(AR1, AG1, ..., AGm, ABm), Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn), X 전극 라인들(X 1, ..., Xn), 형광층(16), 격벽(10a, 20a) 및 보호층으로서의 일산화마그네슘(MgO)층(12)이 마련되어 있다. 특히, 격벽(10a, 20a)은 본 발명에 따라 형성된 상부의 경화된 감광성 포토레지스트 패턴(20a)과 하부의 레지스트 패턴(10a)으로 이루어져 있음을 볼 수 있다. 이와 같이 형성된 격벽(10a, 20a)은 셀의 선폭 및 방전공간을 정의하며 셀 사이의 간섭현상(Crosstalk)을 방지하는 역할을 한다.
지금까지, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 기준으로 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 내용이 그에 한정되 는 것이 아니다. 본 발명의 구성에 대한 일부 구성요소의 부가, 삭감, 변경, 수정 등이 있더라도 첨부된 특허청구범위에 의하여 정의되는 본 발명의 기술적 사상에 속하는 한, 본 발명의 범위에 해당된다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 경화된 포토레지스트층이 에치마스크의 역할을 하는 것을 위주로 설명되었으나, 샌드블래스트법을 이용할 때 세라믹입자를 가진 압축공기에 대한 마스크의 역할을 하는 경우도 본 발명의 범위에 속함을 부인할 수 없다.
본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법 및 격벽 재료에 의하면, 종래 감광성 페이스트를 이용한 포토리소그래피법의 장점인 다양한 패턴과 폭 조절을 이룰 수 있고 고정세화 격벽을 제조할 수 있음과 동시에 에칭법의 장점인 생산비 절감 및 공정 시간 단축이 가능하게 된다.
또한, 종래 감광성 페이스트를 이용한 포토리소그래피법의 경우 패널 제조후 원재료의 70% 이상이 산업폐기물로 되었으나, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법 및 격벽 재료에 의하면, 산업폐기물의 양이 현저히 감소하게 되어 친환경적인 고정세화 패널의 제조가 가능하게 된다.
특히, 경화작용을 거친 포토레지스트 패턴은 그 자신이 격벽의 일부를 이루면서 에치마스크 또는 샌드블래스트 마스크 작용을 하며, 경화 작용에 의해 견고한 특성을 가지게 되므로, 에칭법 및 샌드블래스트법을 더욱 고정세화 패턴에 이용하는데 용이하게 하는 역할을 한다.

Claims (13)

  1. 전극들이 형성된 기판 상에 격벽 재료를 도포하여 레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 레지스트층 상에 감광성 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 포토레지스트층을 경화시키는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 레지스트층을 식각함으로써, 상기 패터닝된 포토레지스트층을 포함하는 격벽의 형상을 형성하는 단계;를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식각하는 단계는 상기 노출된 레지스트층을 소정의 에칭액으로 에칭하는 단계인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 격벽 재료는 등방향성 에칭 재료인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레지스트층 상에, 상기 감광성 포토레지스트와 상기 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간재료를 퇴적하여 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 기판측에 가까울수록 등방향성 에칭 재료의 밀도가 감광성 포토레지스트의 밀도보다도 높도록 혼합된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 식각하는 단계는 노출된 상기 레지스트층을 소정의 세라믹 입자를 가지는 압축공기를 분사하여 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법.
  7. 서로 대향된 제1 기판 및 제2 기판과,
    상기 제1 기판에 구비된 복수 쌍의 유지 전극과,
    상기 제2 기판에 구비된 복수 개의 어드레스 전극과,
    방전공간을 복수개의 방전셀로 구획하는 격벽을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 격벽은,
    제2 기판상에 형성되고 등방향성 에칭 재료를 포함하는 제1 격벽; 및
    상기 제1 격벽 상에 형성되고 감광성 포토레지스트를 포함하는 제2 격벽을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 격벽 및 제2 격벽은 동일 패턴인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 상기 감광성 포토레지스트가 1회의 노광 및 현상으로 패터닝될 수 있는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽의 사이에는 제3 격벽이 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 격벽은 감광성 포토레지스트와 등방향성 에칭 재료가 혼합된 중간재료인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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