KR100844021B1 - 평판표시장치용 기판 및 제조방법 그리고 상기 기판을이용한 평판표시장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마표시장치나 전계발광표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯해서 반사형 액정표시소자 등의 비발광식 평판표시장치에도 사용 가능한 평판표시장치용 기판 및 이의 제조방법과 상기 기판을 이용한 평판표시장치 및 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명은 양극산화막이 형성되고 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질로 이루어진 평판표시장치용 기판을 제공하고, 아울러 a) 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 박판을 준비하는 단계와; b) 상기 박판에 양극산화막을 형성하는 단계를 포함하는 평판표시장치용 기판 제조방법을 제공하며, 이를 이용한 여러 가지 종류의 평판표시장치 및 제조방법을 제공한다. 이러한 본 발명에 따른 기판은 롤투롤 공정이 가능해서 대량생산에 적합한 이점과 평탄도가 우수하고 공정 호환성이 뛰어나고 내열 및 절연특성이 뛰어난 특징을 보인다. 특히 본 발명에 따른 기판은 유연성이 뛰어나므로 향후 플렉시블 평판표시장치에 적용 가능한 이점을 나타내는데, 특히 발열특성이 우수하고 대면적화에 따른 경량화 특성이 뛰어난 특징을 보이고 있어 최적의 대상으로 기대된다.

Description

평판표시장치용 기판 및 제조방법 그리고 상기 기판을 이용한 평판표시장치 및 제조방법{substrate for flat panel display device and manufacturing method the same, flat panel display device and manufacturing method the same}

도 1은 일반적인 반사형 액정표시장치의 단면 모식도.

도 2는 일반적인 유기전계발광표시장치의 단면 모식도.

도 3은 일반적인 플라즈마표시장치의 분해 모식도.

도 4는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조공정에 대한 순서도.

도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조공정 순서에 의한 공정단면도.

도 7은 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판 제조방법을 나타낸 모식도.

도 8은 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판을 이용한 반사형 액정표시장치의 일부 단면도.

도 9는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판을 이용한 유기전계발광표시장치의 일부 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판을 이용한 플라즈마표시장치의 일부 단면도.

도 11a 내지 도 11e는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판을 이용한 플라즈마표시장치의 제조공정 순서에 의한 공정단면도.

도 12는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판의 변형 예를 이용한 유기전계발광표시장치의 일부 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 기판 102 : 베이스판

104 : 양극산화막 106 : 기공

120 : 절연성물질

본 발명은 평판표시장치용 기판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마표시장치나 전계발광표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯해서 반사형 액정표시소자 등의 비발광식 평판표시장치에도 사용 가능한 평판표시장치용 기판 및 이의 제조방법과 상기 기판을 이용한 평판표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.

근래의 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 전기적 정보를 인지 가능한 화상으로 변환 및 표시하는 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 경량화, 박형화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 지닌 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)로서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전계발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등이 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.

이때, 일반적인 평판표시장치에는 화상구현을 위한 핵심적인 요소로서 평판표시패널(flat display panel)이 갖추어지며, 이는 통상적으로 나란한 두 기판(substrate) 사이에 특정의 형광 또는 편광 물질층을 개재시킨 형태를 나타내는바, 최근에는 평판표시패널에 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬로 배열하고, 각 화소를 개별 제어하는 능동행렬방식(Active Matrix type)이 해상도 및 동영 상 구현능력에 뛰어나 널리 이용된다.

한편, 일반적인 평판표시장치는 자체발광 능력 유무에 따라 발광식과 비발광식으로 구분 가능한데, 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합에 의한 발광원리를 나타내는 전계발광표시장치 또는 진공 자외선이 형광체를 타격함으로 인해 발광하는 플라즈마표시장치는 발광식에 해당되고, 액정의 광학적 이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)을 응용한 액정표시장치는 비발광식 평판표시장치의 대표적인 예로 꼽힌다. 따라서 액정표시장치의 평판표시패널인 액정패널 배면에는 통상 백라이트(back light)라 지칭되는 별도의 보조광원이 마련되어 액정패널을 투과하도록 빛을 발하지만, 해당 내용은 이른바 투과형(transmission type) 내지는 반사투과형(reflection and transmission type) 액정표시장치에 한정되며, 외부의 자연광이나 조명 등을 이용하는 반사형(reflection type) 액정표시장치의 경우에 백라이트는 생략된다.

그 결과 전계발광표시장치나 플라즈마표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯해서 반사형 액정표시장치와 같은 비발광식 평판표시장치에 있어서, 평판표시패널을 이루는 두 기판 중 사용자를 향하는 전방측 기판은 투명 절연재질이 사용되지만, 다른 하나인 후방측 기판은 빛을 차단하는 비투과성 재질이 사용될 수 있다.

도면을 통해 확인하면, 먼저 첨부된 도 1은 일반적인 반사형 액정표시장치의 단면을 간략하게 나타낸 모식도로서, 서로 나란한 제 1 및 제 2 기판(2,52) 사이로 액정층(50)이 개재된 형태를 나타낸다.

이때 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(2) 내면의 각 화 소(P)에는 반사율이 높은 화소전극(12)이 실장되어 박막트랜지스터(T) 등의 스위칭소자와 일대일 대응 접속되고, 컬러필터기판(color-filter substrate)이라 불리는 제 2 기판(52) 내면에는 컬러구현을 위한 컬러필터(54)와 공통전극(56)이 구비되는바, 화소 및 공통전극(12,56)과 액정층(50)은 액정캐패시터를 이루고, 두 전극(12,56) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

그리고 이러한 투과율 차이는 외부로부터 화소전극(12)에 의해 재 반사된 빛에 반영되어 화상이 표시된다.

다음으로 도 2는 전계발광표시장치의 일례로서 유기전계발광표시장치에 대한 단면 모식도이다.

보이는 것처럼 일반적인 유기전계발광표시장치 역시 서로 나란한 제 1 및 제 2 기판(2,52) 사이로 유기발광체(24)가 개재된 형태를 나타내는데, 제 1 기판(2) 내면의 각 화소(P)에는 제 1 전극(22)이 실장되어 박막트랜지스터(T) 등의 스위칭소자와 일대일 대응 접속되고, 이중 제 1 전극(22) 상부에는 각 화소(P) 별 특정컬러, 일례로 R,G,B 컬러광을 발하는 유기발광체(24)가 위치하며, 이의 상부로는 제 2 전극(32)이 덮여 있다. 이때 도시된 유기전계발광표시장치가 제 2 기판(52)을 향하는 전면으로 빛을 방출하는 전면발광방식(top emission type)이라는 전제 하에, 제 2 전극(32)은 투명 도전성물질로 이루어지고, 발광층(24)은 제 1 전극(22)으로부터 전자주입층(electron injection layer : 26), 유기발광층(organic emission layer : 28), 정공주입층(hole injection layer : 30)이 차례로 적층된 유기전계 발광다이오드의 형태를 나타내는 바, 제 1 및 제 2 전극(22,32)에 각각 음과 양의 전압이 인가되면 전자와 정공의 재결합에 따른 에너지 차이로 빛이 방출되어 화상을 디스플레이한다.

또한 도 3은 플라즈마표시장치를 나타낸 분해 모식도로서, 형광체(48)가 존재하는 방전공간(C)을 사이에 두고 나란히 합착된 제 1 및 제 2 기판(2,52)으로 이루어진다.

이때 제 1 기판(2)에는 스트라이프 형태로 놓여진 복수의 어드레스 전극(42)이 제 1 절연층(44)에 덮히고, 그 상부에는 격벽(46) 사이로 어드레스 전극(42)에 대응되는 방전공간(C)이 정의되며, 방전공간(C) 내에는 형광체(48)가 형성되어 있다. 또한 제 2 기판(52) 내면에는 방전공간(C)과 교차되는 방향으로 번갈아 배치된 X 전극(62)과 Y 전극(64)을 제 2 절연층(68) 및 보호막(70)이 덮고 있다.

이로써 방전공간(C) 내에는 어드레스전극(42) 및 X, Y 전극(62,64)의 교차로 인한 방전셀이 정의되고, 여기에는 불활성 기체가 충진되는 바, 어드레스 전극(42)을 비롯한 X, Y 전극(62,64)에 적절한 전압을 인가해서 방전셀 내에 생성된 플라즈마로부터 발생된 자외선이 형광체(48)에 의해 가시광선으로 변환 및 방출되어 화상을 디스플레이한다.

이상에서 각각 간략하게 살펴본 것처럼, 전계발광표시장치 및 플라즈마표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯한 반사형 액정표시장치에서 제 1 기판(2)은 비 투과성 재질이 이용될 수 있다.

한편, 일반적인 평판표시장치의 제조공정은 기판을 대상으로 진행되며, 세정 및 가열과 더불어 패터닝(patterning)을 위한 박막증착(thin film deposition), 포토리소그라피(photolithography), 식각(etching) 등의 물리·화학적 처리과정이 수 차례 반복되는바, 기판으로는 평탄도가 우수하고 공정 호환성이 뛰어나며 내열 특성이 뛰어난 유리 또는 석영재질이 주로 사용되었다.

하지만 최근의 사용자 요구에 의한 평판표시장치의 대면적화 경향에 따라 기판의 사이즈 또한 급격하게 증가하고 있는 추세인데, 유리 또는 석영 재질 기판은 목적하는 강도를 얻기 위해서 일정 정도의 두께가 보장되어야 하며, 이로 인한 엄청난 무게증가와 비용지출을 수반해서 사용자의 또 다른 요구인 경량화와 가격경쟁력을 정면으로 위배하는 결과를 낳고 있다. 아울러 유기전계발광표시장치의 경우에 유기전계 발광다이오드가 안착되는 제 1 기판은 효과적인 방열기능이 필수적이지만, 기존의 유리 또는 석영 재질 기판은 열전도도가 낮아 취약한 단점을 보인다.

이에 기존의 유리 또는 석영재질을 대체할 수 있는 평판표시장치용 기판으로서 박판 형태의 스테인리스 기판이 소개되기도 하였지만, 스테인리스는 여타의 금속에 비해 상대적으로 열전도성이 낮은 편에 속한다. 아울러 스테인리스 기판을 이용할 경우에 여기에 탑재되는 각종 소자와의 절연을 위해서 표면에 절연막을 형성하는 절연공정이 필수적이지만, 절연막의 접착성, 열팽창계수와 고온에 대한 내구성 등에 제약이 크고, 특히 저가의 공정을 통한 대량생산이 어려운 한계를 나타내고 있다.

따라서 현재 경량의 박판형태를 나타내면서도 목적하는 강도를 유지할 수 있고, 열전도성이 뛰어나며, 대량생산에 따른 가격경쟁력을 두루 갖춘 새로운 평판표시장치용 기판의 상용화가 시급히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 평판표시장치의 대면적화에 따른 방열기능의 한계와 무게증가, 재료비 가중 등의 단점을 나타내는 기존의 유리 또는 석영 재질을 대체할 수 있는 새로운 형태의 평판표시장치용 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.

구체적으로 본 발명은 플라즈마표시장치나 전계발광표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯해서 반사형 액정표시장치 등의 비발광식 평판표시장치에도 활용이 가능한 평판표시장치용 기판으로서, 방열효과의 극대화를 통해 소자를 보호할 수 있고, 일정강도를 유지함은 물론 사이즈 증가에 대해서 경량화 특성을 유지하며, 대량생산에 적합한 평판표시장치용 기판 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적을 둔다. 아울러 본 발명은 상기의 기판을 이용하여 보다 개선된 특징을 보이는 평판표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 알루미늄 또는 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하는 금속 재질로 이루어지고, 적어도 화소가 정의되는 부분은 양극산화막을 가지는 평판표시장치용 기판을 제공한다.
이때 상기 금속은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 알루미늄과 마그네슘의 합금 중에서 선택되는 것을 특징으로 하고, 상기 양극산화막은 다수의 기공이 내포된 다공성 산화막이고, 상기 다수의 기공 내을 봉공시키도록 충진된 절연성 물질을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 절연성 물질은 글라스계 또는 레진 계열인 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 a) 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 박판을 준비하는 단계와; b) 상기 박판에서 적어도 화소가 정의되는 부분을 양극산화처리하여 양극산화막으로 변환하는 단계를 포함하는 평판표시장치용 기판 제조방법을 제공한다.
이때 상기 a) 단계 이후 상기 b) 단계 이전, a') 상기 박판 표면에 포토레지스트를 도포하는 단계와; 상기 b) 단계 이후, b') 상기 포토레지스트를 박리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 b) 단계 이후, c) 상기 양극산화막에 내포된 다수의 기공을 봉공하도록 절연성 물질을 충진시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 이 경우 상기 b) 단계 이후, d) 상기 양극산화막 표면을 평탄하게 연마하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 b) 단계는, 상기 박판을 전해산화화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 기판 제조를 위한 각 단계는, 상기 박판이 권취된 제 1 롤로부터 상기 기판이 권취되는 제 2 롤로 이동되는 동안 진행되는 롤투롤 방식인 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 알루미늄과 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하는 금속 재질로 이루어지고, 적어도 화소가 정의되는 부분은 양극산화막을 가지는 기판과; 상기 각 화소에 실장된 스위칭소자와; 상기 각 화소에 실장되어 상기 스위칭소자와 일대일 대응 접속된 유기전계 발광다이오드를 포함하는 평판표시장치를 제공하는바, 상기 유기전계 발광다이오드는; 상기 스위칭소자와 연결된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 차례로 적층된 전자주입층, 유기발광층, 정공주입층으로 이루어진 발광층과; 상기 발광층 상에 안착된 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 양극산화막이 형성되고, 다수의 화소가 정의된 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 기판과; 상기 각 화소에 실장된 스위칭소자와; 상기 각 화소에 실장되어 상기 스위칭소자와 일대일 대응 접속된 액정 캐패시터를 포함하는 평판표시장치를 제공한다. 이때 상기 액정 캐패시터는, 상기 스위칭소자와 연결된 화소전극과; 상기 화소전극과 마주보는 공통전극과; 상기 화소전극 및 공통전극 사이로 개재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 이 경우 상기 기판에는, 상기 스위칭소자와 접속된 상태로 외부로 노출된 상기 금속 재질의 배선패턴이 더욱 포함되고, 상기 배선패턴을 제외한 나머지는 양극산화막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 양극산화막이 형성되고, 일면에 스트라이프 형상의 홈으로 이루어진 방전공간이 정의된 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 기판과; 상기 방전공간을 따라 상기 양극산화막 내에 내장된 스트라이프 형태의 어드레스 전극과; 상기 방전공간의 내면에 형성된 형광체와; 상기 방전공간 내에 충진되는 불활성 기체를 포함하는 평판표시장치를 제공한다.

그리고 이를 위해 a) 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 박판을 준비하는 단계와; b) 상기 박판 일면에 제 1 포토레지스트 패턴을 구현 하는 단계와; c) 상기 박판 일면을 식각하여 스트라이프 형상의 격벽 사이의 홈으로 이루어진 방전공간을 형성하는 단계와; d) 상기 박판 타면에 제 2 포토레지스트 패턴을 구현하는 단계와; e) 상기 박판에 양극산화막을 형성하고, 상기 방전공간을 따라 상기 양극산화막 내에 내장되는 스트라이프 형태의 어드레스 전극을 형성하는 단계와; f) 상기 방전공간 내면을 따라 형광체를 형성하는 단계와; g) 상기 방전공간 내에 불활성 기체를 충진하는 단계를 포함하는 평판표시장치 제조방법을 제공한다. 이때 상기 e) 단계는 상기 박판을 전해산화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판(100, 이하, 간략하게 기판(100)이라 한다.)을 나타낸 단면도로서, 금속의 베이스판(102) 상에 양극산화막(104)이 형성된 형태를 나타낸다. 이때 베이스판(102)의 재질은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나를 포함하는바, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 또는 알루미늄과 마그네슘 합금 등이 가능하고, 그 두께는 전체 기판(100) 두께의 0% 이상 100% 미만의 범위에서 목적에 따라 조절될 수 있고, 양극산화막(104)의 두께 또한 0% 초과 100% 이하의 범위에서 목적에 따라 조절될 수 있다.

그리고 이중 양극산화막(104)은 목적에 따라서 베이스판(102)의 일면 또는 양면에 형성되거나 더 나아가 어느 한 표면의 일부 또는 전부에 형성될 수 있는데, 이는 특히 베이스판(102)의 전해산화로 얻어진 양극산화막(104)일 수 있는바, 잘 알려진 것처럼 알루미늄 또는 마그네슘을 포함한 금속의 전해산화에 의한 양극 산화피막은 표면이 거칠고 무수한 기공(pore)이 내포된 다공성 표면에 가깝다. 하지만 본 발명에 따른 기판(100)은, 원내의 확대도와 같이 양극산화막(104) 내의 기공(106)이 절연성 물질(120)로 봉공(封孔)되고, 표면이 평탄하게 연마되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 기판(100)은 양극산화막(104)이 형성된 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함한 금속 재질로서, 양극산화막(104)은 금속의 전해산화를 통해 얻어진 관계로 베이스판(102)과 강한 접착력을 나타내며, 특히 그 내부의 기공(106)은 절연성 물질(120)로 봉공되어 강한 전기적 절연성을 보임과 동시에 표면이 평탄하게 연마된 형태를 나타낸다.

이러한 본 발명에 따른 기판(100) 제조공정을 살펴본다.

도 5는 본 발명에 따른 기판 제조공정에 대한 순서도로서, 도 4와 함께 참조하면, 최초 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함한 금속 박판을 준비하는 것으로 시작된다.(st1) 이때 박판은 목적에 따라 다양한 두께를 나타낼 수 있으며, 전성(malleability)과 연성(ductility)이 뛰어난 알루미늄 또는 마그네슘의 고유의 특성을 감안하면 압연(壓延) 등의 방법을 통해 손쉽게 얻어질 수 있다.

다음으로, 준비된 박판 표면에 초기양극산화막을 형성한다.(st2)

이때 초기양극산화막은 박판의 전해산화로 얻어질 수 있고, 이를 위해서 박판을 양극산화 용액에 침지시킨 후 양의 전압을 인가하여 그 표면으로부터 초기양 극산화막이 형성되도록 한다. 이 경우 양극산화 용액으로는 황산, 옥살산, 말론산 내지 붕산, 인산, 크롬산 용액 등이 사용될 수 있으며, 전압크기나 양극산화 용액의 농도 내지는 전해산화 시간 및 온도 등의 반응조건을 조절해서 전체 두께의 0% 이상 100% 미만을 나타내는 베이스판(102) 그리고 전체 두께의 0% 초과 100% 이하를 나타내는 초기양극산화막을 얻을 수 있다.

다음을 설명하기에 앞서, 목적에 따라 본 발명에 따른 기판(100)은 베이스판(102)의 일면 또는 양면에 양극산화막(104)을 형성하거나 어느 한 면의 일부 또는 전부에 대해서 형성할 수 있다 하였는데, 이를 위해 st1 단계 이후 st2 단계 이전에, 박판의 표면 중에서 목적하는 위치로 포토레지스트를 도포하는 별도의 포토레지스트 도포공정이 추가될 수 있다.(st1') 그리고 이 같이 포토레지스트가 도포된 박판을 전해산화시키면 포토레지스트가 도포된 부분에는 양극산화 현상이 나타나지 않지만 그 외의 부분에서는 초기양극산화막이 형성되고, st2 단계 이후의 적절한 단계에서 포토레지스트를 박리함으로써 해당 부분을 통해 베이스판(102)을 노출시킬 수 있다.(st2')

다음은 초기양극산화막에 내포된 다수의 기공(106)을 봉공하는 단계로서(st3), 초기양극산화막 표면에 액상의 절연물질을 바르거나 또는 전체를 액상의 절연물질 내에 침지시켜 기공(106) 내로 절연성 물질(120)이 충진되도록 한다. 이때 절연성 물질(120)은 일례로 레진(resin) 또는 글라스(glass)계가 사용될 수 있다.

이어서 기공(106) 내에 충진된 절연성 물질(120)을 경화시키는 경화단계가 뒤 따를수 있으며, 후속해서 초기양극산화막 표면을 평탄하게 하는 연마단계가 진행된다.(st4) 이때 연마란 굳기가 높은 입상(粒狀)이나 분말상의 물질을 이용하여 가공물 표면을 갈고 닦아 가공물의 품질을 높이는 마무리 일반적인 방법을 일컬으며, 이를 통해 본 발명에 따른 기판으로서 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 베이스판에 양극산화막이 형성된 완성품을 얻을 수 있다.

도 6a 내지 도 6d는 이상에서 살펴본 본 발명에 따른 기판(100) 제조공정 순서에 대한 공정단면도로서, 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나가 포함된 금속 박판(102a)을 준비해서 그 이면에 포토레지스트(130)를 도포한 상태가 도 6a에 나타나 있고, 이를 전해산화 시킴으로써 베이스판(102) 표면에 초기양극산화막(104a)이 형성된 상태가 도 6b에 나타나 있으며, 포토레지스트(130)의 박리 및 액상의 절연물질을 사용해서 초기양극산화막(104a) 표면의 기공(106)을 봉공한 상태가 도 6c에 나타나 있고, 최종적으로 초기양극산화막(104a) 표면을 연마하여 평탄화시킨 상태가 도 6d에 나타나 있다.

한편, 이상의 설명에 있어서, 목적에 따라 포토레지스트의 도포 및 박리 단계(st1',st2')를 비롯한 양극산화막 형성단계(st2)를 적절하게 추가 또는 변형하는 것도 가능한데, 앞서의 기재내용 및 참조된 도면은 본 발명에 따른 기판(100) 제조공정의 기본적인 소개에 불과하므로 반드시 이에 한정되지 않으며, 그 변형 예는 해당 부분에서 상세하게 살펴본다.

참고로 이상에서 살펴본 본 발명에 따른 기판(100) 제조방법은 이른바 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 진행이 가능하며, 이에 대한 모식도를 도 7에 나타내었다. 이때 롤투롤 공정이란 박판형태의 제품을 대량 생산하기 위한 연속공정의 하나로 흔히 릴투릴(rill-to-rill) 공정이라 불리기도 하는데, 어느 한 롤에 권취된 모재를 다른 한 롤로 옮겨 감는 과정 중에 제조공정을 완료하는 방법을 의미한다.

따라서 도면에 나타난 것처럼, 제 1 롤(142)에 권취된 모재로서 금속의 박판(102a)은 제 2 롤(144)로 옮겨 권취되는 과정 중에 포토레지스트의 도포를 위한 도포유닛(150), 전해산화를 위한 전해산화유닛(152), 포토레지스트의 박리를 위한 박리유닛(154), 초기양극산화막 내의 기공을 절연성 물질로 충진시키는 봉공유닛(156), 초기양극산화막 표면을 평탄하게 하는 연마유닛(158)을 차례로 경유하며, 이를 통해 완성된 기판(100)은 제 2 롤(144)에 최종 권취된다.

이 경우 도포유닛(150)은 일례로 슬릿노즐(slit nozzle)을 이용해서 그 하단을 지나는 박판(102a)에 포토레지스트를 도포하는 방식이 가능하고, 전해산화유닛(152)은 양극산화 용액을 저장한 상태로 박판(102a)이 침지 및 이동될 수 있는 베스(bath)를 갖출 수 있으며, 박리유닛(154)은 소정의 약액을 분사해서 잔류 포토레지스트를 제거하는 형태가 가능하다. 또한 봉공유닛(156)은 액상의 절연성 물질을 분사해서 초기양극산화막 표면의 기공 내에 충진시키는 방식이 가능하고, 연마유닛(158)은 소정의 연마수단으로 초기양극산화막 표면을 갈아 평탄하게 할 수 있다.

또한 이상에서 살펴본 본 발명에 따른 기판(100)은 플라즈마표시장치나 전계발광표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯해서 반사형 액정표시장치 등의 비발광식 평판표시장치에 활용되기에 최적의 물성을 나타내는데, 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 베이스판(102)에 양극산화막(104)이 형성된 형태를 나타내는 바, 사이즈의 대형화에 불구하고 일정수준의 강도유지 및 경량화 달성이 가능하고, 열전도도가 높아 높은 방열기능을 기대할 수 있으며, 양극산화막(104) 내의 기공(106)을 절연성 물질(120)로 봉공하여 외부의 산소 및 수분의 침투를 억제함은 물론 그 상부에 탑재되는 전기적 소자의 절연을 효과적으로 유지할 수 있고, 특히 양극산화막(104) 표면은 연마로 인해 높은 평탄도를 나타내고 있다. 더 나아가 본 발명에 따른 기판(100)은 굽힘성이 뛰어나므로 현재 각광받고 있는 플렉시블(flexible) 평판표시장치의 구현을 가능케 한다.(도 4 참조)

이하, 본 발명에 따른 기판의 구체적인 활용 예를 살펴본다.

먼저, 도 8은 본 발명에 따른 기판(100)을 이용한 반사형 액정표시장치의 일부 단면도로서, 본 발명에 따른 기판(100)이 어레이기판이라 불리는 액정패널의 제 1 기판을 이루고 있다. 이때, 특별한 언급이 없는 한 본 발명에 따른 기판(100)과 제 1 기판은 동일하므로 동일부호를 사용하는바, 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 베이스판(102) 및 양극산화막(104)을 확인할 수 있다.

그리고 이러한 제 1 기판(100)의 양극산화막(104) 상에는, 비록 명확하게 나타나지는 않았지만 서로 절연되어 교차하는 게이트 및 데이터라인에 의해 화소(P)가 정의되고, 게이트 및 데이터라인의 교차점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소에 실장된 화소전극(152)과 일대일 대응 접속되어 있다.

이때 본 변형 예에 나타낸 제 1 기판(100)은 일반적인 액정표시장치의 제조공정에 무리 없이 적용 가능하고, 절연성과 굽힘성이 뛰어나며, 대면적화에 대해 경량성을 유지하고 방열효과가 뛰어난 장점을 나타낸다.

다음으로 도 9는 본 발명에 따른 기판(100)을 전계발광표시장치의 일종으로, 청색을 비롯한 가시광선의 모든 영역에 대한 빛을 방출하고 낮은 동작전압에서도 높은 휘도를 발휘할 수 있어 상대적으로 널리 이용되는 유기전계발광표시장치의 제 1 기판(100)에 활용한 예로서, 이 역시 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 베이스판(102) 상에 양극산화막(104)이 형성된 형태를 나타내며, 양극산화막(104) 상부에는 행렬방식의 화소(P)가 정의되어 각 화소(P)마다 적어도 하나의 박막트랜지스터(T)로 이루어진 스위칭소자 및 이와 접속된 유기전계 발광다이오드가 탑재되어 있다.

이때 유기전계 발광다이오드는 제 1 기판(100)에서부터 순서대로, 스위칭소자에 접속된 제 1 전극(154), 전자주입층(158), 유기발광층(160), 정공주입층(162), 제 2 전극(164)이 적층된 형태를 나타내며, 전면발광형이라는 전제 하에 제 1 전극(154)은 일함수가 높은 금속이 사용되고 제 2 전극(164)은 투명도전성 물질이 사용되며, 바람직하게는 전자주입층(158)과 유기발광층(160) 사이로 전자수송층이 개재될 수 있고, 유기발광층(160)과 정공주입층(162) 사이로 정공수송층이 개재될 수 있다.

그리고 본 변형 예에 나타난 제 1 기판(100) 또한 일반적인 유기전계발광소자의 제조공정에 무리 없이 적용 가능하고, 절연성과 굽힘성, 대면적화에 대한 경량성이 뛰어나며, 특히 높은 방열효과를 나타내어 유기전계 발광다이오드의 효율 및 수명을 연장하는 효과를 나타낸다.

첨부된 도 10은 본 발명에 따른 기판을 대화면 구현에 유리해서 현재 널리 활용되는 교류형 플라즈마표시장치에 적용시킨 것으로, 본 변형 예에서 구체적인 형태가 다소 차이를 보이므로 달리 제 1 하부기판(200)이라 칭한다.

이때 본 발명에 따른 제 1 하부기판(200)의 대부분은 양극산화막 재질로 이루어지고, 일면에는 스트라이프 형태의 방전공간(176)이 제 1 하부기판(200)과 일체로 이루어진 두 격벽(174) 사이의 홈 형상으로 마련되며, 내부에는 방전공간(176)에 대응되는 스트라이프 형태의 어드레스 전극(172)이 내장되어 있다. 그리고 방전공간(176) 내면을 따라서는 형광체(178)가 형성되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 제 1 하부기판(200)을 일반적인 플라즈마표시장치의 제 1 기판(도 3의 2 참조, 이하 동일하다.)과 비교하면, 별도의 제 1 절연층(44)이나 격벽(46)이 생략된 채 제 1 하부기판(200)이 이들을 대신하고 있으며, 제 1 하 부기판(200) 내부에 어드레스 전극(172)이 내장된 것에 차이가 있지만, 화상구현의 기능 및 작용은 동일하다.

이 같은 본 활용 예에 따른 제 1 하부기판(200)은 앞서 살펴본 본 발명에 따른 기판 제조공정에 대한 응용을 통해 제조 가능한바, 첨부된 도 11a 내지 도 11e는 이를 설명하기 위한 공정 단면도이다.

먼저, 도 11a에 나타난 것처럼 금속의 박판(102a)을 준비한다.

이어서 도 11b에 나타난 것처럼 박판(102a)의 양면에 포토레지스트를 각각 도포하고, 박판(102a) 일면의 포토레지스트를 마스크로 노광 및 현상한 후 식각해서 소정형상의 제 1 포토레지스 패턴(132)을 구현하며, 반대쪽 타면에는 전면을 덮는 제 2 포토레지스트패턴(134)을 형성한다. 이때 제 1 포토레지스트 패턴(132)은 후속의 방전공간(176) 형성을 위한 것으로, 격벽(174)에 대응되는 스트라이프 형상을 나타낸다.

다음으로 박판(102a)을 대상으로 식각을 진행해서 도 11c에 나타난 것처럼 제 1 포토레지스 패턴(132) 사이의 노출된 부분을 일정 정도 제거하여 격벽(174) 및 방전공간(176)을 형성한다.

이어서 도 11d에 나타난 것처럼 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(132,134)을 제거한 후 박판(102a) 타면에 포토레지스트를 도포하고, 소정의 마스크로 노광 및 현상한 후 식각해서 제 3 포토레지스트 패턴(136)을 구현한다. 이 경우 제 2 포토레지스트 패턴(134)을 제거하는 대신 마스크를 동원해서 노광 및 현상함으로써 제 3 포토레지스트 패턴(136)을 구현할 수도 있다. 그리고 이러한 제 3 포토레 지스트 패턴(136)은 후술하는 어드레스전극(172)을 구현하기 위한 것으로, 목적에 따라 적절한 형태를 나타낼 수 있지만, 일례로 어드레스전극(172)에 대응되는 스트라이프 또는 슬릿의 형태를 나타낼 수 있다.

계속해서 박판(102a)을 양극산화 용액에 침지시켜 전해산화를 진행하며, 특히 전해산화의 정도를 크게 해서 박판(102a) 대부분을 양극산화막으로 변화시킨다. 이때 제 3 포토레지스트 패턴(136)에 의해 가려진 부분은 모재금속이 남는 것으로 예상할 수 있지만, 등방성의 전해산화와 방전공간에서도 전해산화가 진행되어 해당 부분으로부터는 박판(102a) 내에 실장된 어드레스 전극(172)이 얻어진다. 그리고 만약 전해산화되지 않은 금속 패턴이 박판(102a) 타면으로부터 노출된 경우에 제 3 포토레지스 패턴(136)을 제거한 후 2차 전해산화를 실시함으로써 박판(102a) 내에 실장된 어드레스 전극을 완성할 수 있다.

그 결과 도 11e와 같은 제 1 하부기판(200)이 완성되며, 방전공간(176) 내면으로 형광체(178)를 형성해서 도 10의 플라즈마표시장치용 제 1 하부기판(200)을 완성한다.

아울러 본 발명에 따른 기판은 목적에 따라 또 다른 변형이 가능한 바, 그 변형 예를 도 12에 나타내었다. 이때 본 발명에 따른 기판은 제 2 하부기판(300)이라 한다.

보이는 것처럼 본 변형 예에서는 유기전계발광소자용 제 2 하부기판(300) 대부분이 양극산화막으로 이루어지는 대신, 박막트랜지스터(T) 등의 전기소자가 안착 되는 부분에만 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속패턴(302)이 잔존해서 외부로 노출된 배선의 역할을 대신하고 있다.

이러한 본 발명에 따른 제 2 하부기판(300)을 구현하기 위해서는 금속 박판 양면에 각각 서로 대응되는 포토레지스트 패턴을 형성한 후 전해산화 하는 방법이 가능하며, 이에 대해서는 별도의 도면이 첨부되지 않아도 앞서의 도 11a 내지는 도 11e에 대한 설명을 참조하면 쉽게 예상할 수 있다. 그리고 이러한 배선을 이용해서 유기전계발광표시장치용 구동회로를 제 2 하부기판(300) 배면에 직접 탑재시킬 수 있는 이점이 있는바, 이에 대한 기술적 사상은 앞서의 반사형 액정표시장치는 물론 플라즈마표시장치에도 동일하게 적용 가능하다.

이로써 본 발명은 평판표시장치의 대면적화에 따른 기판의 무게증가 및 재료비 가중 등의 문제점을 해소하고, 방열기능을 크게 강화시켜 기존의 유리 또는 석영 재질보다 우수한 새로운 형태의 평판표시장치용 기판을 제공하고 있다.

특히 본 발명은 플라즈마표시장치나 전계발광표시장치 등의 발광식 평판표시장치를 비롯해서 반사형 액정표시장치 등의 비발광식 평판표시장치에도 활용이 가능하며, 롤투롤 공정이 가능해서 대량생산에 적합한 이점을 나타내고 있다.

더욱이 본 발명은 유연성을 지니고 있으며, 평탄도가 우수하고 공정 호환성이 뛰어나고 내열 및 절연특성이 뛰어난 기판을 제공하는 바, 이를 이용한 평판표시장치의 품질을 크게 향상시키는 효과가 있다.

더 나아가 본 발명에 따른 기판은 기존의 유리 또는 석영재질 기판과 비교하여 유연성이 뛰어나므로 향후 플렉시블 평판표시장치에 적용 가능한 이점을 나타내는데, 특히 현재의 플렉시블 평판표시장치용 기판으로 연구되는 스테인리스 기판과 대비할 경우에 발열특성이 우수하고 대면적화에 따른 경량화 특성이 뛰어난 특징을 보이고 있어 최적의 대상으로 기대된다.

Claims (18)

1. 유리 또는 석영재질의 기판을 대신할 평판표시장치용 기판으로서,

   알루미늄과 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하는 금속재질로 이루어지고, 적어도 화소가 정의되는 부분은 양극산화막을 가지고,

   상기 양극산화막은 다수의 기공이 내포된 다공성 산화막이고, 상기 다수의 기공 내를 봉공시키도록 충진된 절연성 물질을 포함하는 평판표시장치용 기판.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 금속은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 알루미늄과 마그네슘의 합금 중에서 선택되는 평판표시장치용 기판.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 절연성 물질은 글라스계 또는 레진 계열인 평판표시장치용 기판.
5. 유리 또는 석영재질의 기판을 대신할 평판표시장치용 기판을 제조하는 방법에 있어서,

   a) 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 박판을 준비하는 단계와;

   b) 상기 박판에서 적어도 화소가 정의되는 부분은 양극산화처리하여 양극산화막으로 변환하는 단계와;

   c) 상기 양극산화막에 내포된 다수의 기공을 봉공하도록 절연성 물질을 충진시키는 단계

   를 포함하는 평판표시장치용 기판 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 a) 단계 이후 상기 b) 단계 이전, a') 상기 박판 표면에 포토레지스트를 도포하는 단계와;

   상기 b) 단계 이후, b') 상기 포토레지스트를 박리하는 단계

   를 더욱 포함하는 평판표시장치용 기판 제조방법.
7. 삭제
8. 제 5항에 있어서,

   상기 c) 단계 이후,

   d) 상기 양극산화막 표면을 평탄하게 연마하는 단계

   를 더욱 포함하는 평판표시장치용 기판 제조방법.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 b) 단계는, 상기 박판을 전해산화하는 단계

   를 포함하는 평판표시장치용 기판 제조방법.
10. 제 5항, 제 6항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

    상기 기판 제조를 위한 각 단계는, 상기 박판이 권취된 제 1 롤로부터 상기 기판이 권취되는 제 2 롤로 이동되는 동안 진행되는 롤투롤 방식인 평판표시장치용 기판 제조방법.
11. 알루미늄과 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하는 금속 재질로 이루어지고, 적어도 화소가 정의되는 부분은 양극산화막을 가지는 기판과;

    상기 각 화소에 실장된 스위칭소자와;

    상기 각 화소에 실장되어 상기 스위칭소자와 일대일 대응 접속되고, 상기 스위칭소자와 연결된 제 1 전극과 상기 제 1 전극 상에 차례로 적층된 전자주입층, 유기발광층, 정공주입층으로 이루어진 발광층과 상기 발광층 상에 안착된 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광다이오드

    를 포함하는 평판표시장치.
12. 삭제
13. 유리 또는 석영재질의 기판을 대신하는 것으로서, 양극산화막을 가지고 알루미늄 또는 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하는 금속재질로 이루어진 기판;

    상기 기판의 상부에 정의되는 다수의 화소;

    상기 각 화소에 실장되는 스위칭소자;

    상기 각 화소에 실장되어 상기 스위칭소자와 일대일 대응 접속된 액정 캐패시터;

    를 포함하는 평판표시장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 액정 캐패시터는,

    상기 스위칭소자와 연결된 화소전극과;

    상기 화소전극과 마주보는 공통전극과;

    상기 화소전극 및 공통전극 사이로 개재된 액정층

    을 포함하는 평판표시장치.
15. 제 11항, 제 13항 및 제 14항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

    상기 기판에는, 상기 스위칭소자와 접속된 상태로 외부로 노출된 상기 금속 재질의 배선패턴이 더욱 포함되고, 상기 배선패턴을 제외한 나머지는 양극산화막으로 이루어진 평판표시장치.
16. 양극산화막이 형성되고, 일면에 스트라이프 형상의 홈으로 이루어진 방전공간이 정의된 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 재질의 기판과;

    상기 방전공간을 따라 상기 양극산화막 내에 내장된 스트라이프 형태의 어드레스 전극과;

    상기 방전공간의 내면에 형성된 형광체와;

    상기 방전공간 내에 충진되는 불활성 기체

    를 포함하는 평판표시장치.
17. a) 알루미늄 또는 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 금속 박판을 준비하는 단계와;

    b) 상기 박판 일면에 제 1 포토레지스트 패턴을 구현하는 단계와;

    c) 상기 박판 일면을 식각하여 스트라이프 형상의 격벽 사이의 홈으로 이루어진 방전공간을 형성하는 단계와;

    d) 상기 박판 타면에 제 2 포토레지스트 패턴을 구현하는 단계와;

    e) 상기 박판에 양극산화막을 형성하고, 상기 방전공간을 따라 상기 양극산화막 내에 내장되는 스트라이프 형태의 어드레스 전극을 형성하는 단계와;

    f) 상기 방전공간 내면을 따라 형광체를 형성하는 단계와;

    g) 상기 방전공간 내에 불활성 기체를 충진하는 단계

    를 포함하는 평판표시장치 제조방법.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 e) 단계는 상기 박판을 전해산화하는 단계를 포함하는 평판표시장치 제조방법.

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