KR19980073422A - 평판표시소자의 투명전극 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판표시소자의 기판상에 투명전극을 형성하는 신규한 방법을 개시한다.

부착성이 불량한 ITO는 패턴인쇄가 불가능할 뿐아니라, 전면도포도 어려워 종래에는 고가의 특수기판을 사용하여 투명전극을 형성하였다.

그 해결을 위해 본 발명에서는 ITO를 감광성 필름으로 형성하여 기판에 접착시켜 패터닝한 뒤 가열에 의해 바인더를 열분해시켜 일관공정에 의한 투명전극의 형상이 가능하도록 하였다.

Description

평판표시소자의 투명전극 형성방법

본 발명은 평판표시소자의 제조에 관한 것으로, 특히 전면기판에 투명전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.

LCD나 PDP등 평판표시소자는 두 기판에 전극을 대향 배열하여 선택하는 구성을 가지고 있는데, 임의 화상의 구현을 위한 도트 매트릭스(dot matrix)방식의 소자는 도 1에 도시된 바와 같이 두 기판(P1,P2)의 전극(E1,E2)이 서로 교차대향 배열된다. 이 예는 특히 PDP를 도시한 것인바, 부호 B는 화소간의 구획을 위한 격벽이다.

이러한 소자에 있어서 각 화소에서 발광 또는 투과한 빛은 전면기판(P1)을 통해 사용자에게 전달되는 바, 이러한 광경로상에 전면전극(E1)이 위치하게 되므로 소자의 개구율(開口率)을 감소시켜 휘도를 저하시키는 문제가 있다.

이에 따라 전면전극(E1)을 ITO(Indium Tin Oxide)등의 투명재질로 형성하여 투명전극으로 구성하는 것이 바람직하다.

그런데 PDP와 같이 높은 전압을 사용하는 소자의 경우 도전성 낮은 ITO는 전압강하가 심해 소자가 커질수록 균일한 화면휘도를 얻을 수 없게 된다.

이에 따라 도 2A에 도시한 바와 같이 투명전극(T)상에 버스(bus)전극으로 금속전극(M)을 적층한 구성의 전면전극(E1)이 일반적으로 사용되고 있는 바, 도 2B의 구성은 A의 투명전극(T)의 박리(peeling)가 심하고 금속전극(M)의 소성(燒成)에 의한 투명전극(T)의 특성저하를 방지하기 위해 금속전극(M)의 완성후 투명전극(T)을 형성한 본원인의 선원이다.

그런데 투명전극(T)의 형성에 있어서 가장 큰 문제점은 이것을 패턴 인쇄할 수 없다는 점이다. 즉 투명전극(T)은 유리제의 기판(P1,P2)과의 부착성이 나빠 이를 패턴인쇄하면 에지(edge)가 불규칙해지는등 전극구성에 필요한 진직성(進直性)을 얻을 수 없게 된다.

이에 따라 기판(전면기판;P1)상에 ITO를 전면도포하여 ITO층을 형성한 뒤 이를 사진식각법(photo lithgraphy)에 의해 패터닝하여 투명전극(T)을 형성하는 것이다.

이러한 방법은 후막(厚膜)공정인 인쇄에 의해 전극(E1,E2)이나 격벽(B)등의 다른 기능층을 형성할 수 있는데 비해 ITO 투명전극(T)은 박막(薄膜)공정인 사진식각법에 의존해야 하므로 공정원가를 현저히 증가시키고 있다.

그런데 이러한 방법에는 더욱 큰 문제가 내재되어 있는바, ITO층의 전면 도포도 현장시공에 있어 균일한 두께의 성막(聖幕)이 곤란하여, 부득이 ITO층이 형성된 기판(P1)을 구득하여 사용하고 있는 실정이다. ITO층이 성막된 기판(P1)은 나면(裸面) 상태의 기판(P1)에 비해 십수배 이상의 고가임에도 그 성막방법은 스퍼터링(sputtering)방법이 아닌가 추정될 뿐 기판 제조업체의 노우하우로 외부에 알려지지 않아, 소자제조 업체는 어쩔수 없이 고가의 성마기판을 구득사용할 수밖에 없다.

이에 따라 본 발명의 목적은 투명전극을 기판상에 직접 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

도 1는 평판소자의 구성을 보이는 단면도,

도 2A,B는 전면기판의 전극 구성을 보이는 부분확대 단면도들,

도 3A내지 D는 본 발명의 한 방법을 설명하는 순차적 단면도들,

도 4A 내지 E는 본 발명의 다른 방법을 설명하는 순차적 단면도들이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

P,P1,P2 : 기판E1,E2 : 전극

M : 금속전극T : 투명전극

1 : 감광성필름1' : 필름층

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명 방법은 ITO를 감광물질 및 유기(有機) 바인더(binder)와 혼합하여 시이트(sheet)상의 감광성 필름(film)를 구성하여, 이 감광성 필름을 기판상에 접착시키고, 마스크를 통해 이 감광성 필름을 노광 및 현상하여 투명전극의 패턴으로 형성한 뒤, 이를 가열하여 감광물질과 유기바인더를 열분해시킴으로써 투명전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면 기판과 부착성이 불량한 ITO를 감광성 필름의 접착으로 기판상에 균일하게 전개시킨 뒤 이를 패터닝하고 유기바인더를 열분해로 제거함으로써 우수한 패턴의 투명전극을 일관적인 공정으로 구현할 수 있게 되는 것이다.

[실시예]

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3A에서 기판(P), 바람직하기로는 전면기판(P1)상에 시이트상의 감광성필름(1)이 합성수지계등의 접착제에 의해 접착된다. 이 감광성필름(1)은 투명전극 재질인 ITO를 사진식각을 위한 감광물질과 함께, 기체(base)인 열분해성의 유기바인더, 예를들어 PVA나 PVP에 분산시켜 구성한다. 이때 감광성 필름(1)에는 필요에 따라 SiO₂를 포함하는 유리계분말이 더 포함될 수 있는 바, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

건조된 필름상태에서 PVA나 PVP등의 유기바인더는 일부 결합팔간의 결합만으로 분자간의 결합이 불완전하게 이루어진 고분상태인 바, 도 3B와 같이 마스크(10)를 통해 선별적으로 노광하게 되면 노광부위와 비노광부위에 감광물질에 의해 결합팔들의 결합정도가 달라져 분해성 차이가 생기게 된다.

이에 따라 노광된 감광성필름(1)을 순수(純水) 세척이나 산세(酸洗)등으로 현상하면 도3C와 같이 투명전극(T)과 동일한 패턴의 필름층(1')이 잔류하게 된다.

이 필름층(1')에는 투명전극(T)을 형성할 ITO뿐아니라 감광물질과 유기바인더가 포함되어 있는 바, 유기바인더를 열분해성을 가지므로 도3D와 같이 이를 가열하면 유기바인더가 열분해되어 휘산되고 ITO가 잔류하여 투명전극(T)을 형성하게 된다. 이때 감광물질은 그 특성에 따라 일부 잔류할 수도 있는바, ADC(Ammonium Di-Chloride)나 디아조(Di-Azo)계 감광물질을 사용하는 경우 이들은 가열에 의해 효율적으로 제거되어 ITO만이 잔류하여 투명전극(T)을 형성할 수 있다.

여기서 도3D의 가열과정은 별도로 수행될 수도 있지만 도2A와 같이 투명전극(T)상에 금속전극(M)이 적층되는 경우는 도 3C의 상태에서 필름층(1)상에 금속전극(M)을 인쇄하여, 이 금속전극(M)을 소성할 때 필름층(1')이 가열되어 투명전극(T)을 형성하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 패턴인쇄뿐아니라 균일한 도포도 어려운 ITO층을 시이트상의 감광성필름(1)의 접착에 의해 형성함으로써 일반적인 유리기판(P)을 사용하여도 투명전극(T)을 형성할 수 있게 하였다.

한편 투명전극(T)이 ITO만으로 구성되는 경우 그 도막(途膜)강도가 부족하여 박리(peeling)등의 문제가 발생될 수 있다.

이에 따라 감광성필름(1)에 전술한 바와 같이 유리계분말을 혼합구성하여 도3 (라)의 단계에서 소성(燒成)하는 것이 바람직하다. 유리계분말은 가열에 의해 용융 및 경화되어 ITO를 유리질의 기제에 고정한 투명전극(T)을 형성하게 된다.

여기서 유기바인더만의 열분해시 가열온도 150∼250℃ 정도의 비교적 낮은 온도가 되고, 소성시의 온도는 SiO₂의 용융온도, 즉 450∼550℃ 정도가 된다.

그런데 ITO는 열에 취약하므로 반복적인 소성과정을 겪게 되면 도전특성등이 크게 저하된다. 따라서 이와 같이 소성으로 형성되는 투명전극(T)상에 도2A와 같이 금속전극(M)을 인쇄하게 되면 그 소성과정을 다시 겪게 되어 도전특성이 저하될 수밖에 없다.

이에 따라 투명전극(T)을 소성하는 경우에는 도 4와 같은 방법이 바람직하다.

즉 도 4A와 같이 기판(P)상에는 인쇄 및 소성을 거쳐 금속전극(M)이 먼저 형성된다.

그러면 B와 같이 그 위에 감광성필름(1)을 접착하고, C와 같이 노광하여 현상하면 D와 같이 금속전극(M)상에 필름층(1)이 형성된다.

이 상태에서는 금속전극(M)의 두께에 의해 필름층(1')의 접착부위에 틈새(20)가 발생되지만, E와 같은 가열에 의해 유기바인더의 열분해 및 그 연소가스의 방출과정에서 틈새(20)의 공기도 함께 방출되어, 금속전극(M)상에 투명전극(T)이 적층된 전극(E1)이 완성된다.

이와 같은 도 4의 방법에서는 투명전극(T)이 단 1회만이 가열과정을 겪게 되므로, 감광성필름(1)에 유리계분만을 포함하여 E의 단계에서 소성함으로써 도막강도가 큰 투명전극(T)을 형성할 수 있게 된다.

한편 도 4B에서 금속전극(M)상에는 감광성필름(1)이 전면적으로 접착되는 바, 감광성필름(1)은 공정의 진행중 이 금속전극(M)에 대한 보호층의 역할도 해내게 된다.

따라서 도 4A의 금속전극(M)은 굳이 소성을 한 상태일 필요가 없이 건조 상태만으로 감광성필름(1)을 접착하여 필름층(1')을 패터닝한뒤 도4E의 단계에서 소성하는 것이 바람직하다.

그러면 금속전극(M)과 투명전극(T)의 소성이 단 1회로 이루어질 수 있어서 제조공수나 시설원가에서 매우 큰 이점이 있다. 즉 소성등 가열과정에 있어서 유리제의 기판(P)이 급격한 열변화에 취약하므로 서열(徐熱) 및 서냉이 필요한 바, 이에 따라 각 가열과정에는 해당온도로 설정된 수십 m 길이의 가열로를 수시간에 걸쳐 기판(P)이 통과하게 된다. 그러므로 금속전극(M) 및 투명전극(T)의 동시소성은 적어도 수시간의 제조공수의 절감과 수십 m의 가열로 및 그 운용원가의 절감을 의미하는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 종래의 평판표시소자의 제조업체의 현장생산이 불가능하였던 투명전극을 일관생산에 의해 형성할 수 있게 되어, 본 발명은 투명 전극을 가지는 평판표시소자의 제조원가 절감과 생산성 향상에 매우 큰 효과가 있다.

Claims (7)

1. 평판표시소자의 기판상에 소성패턴의 투명전극을 형성하는 방법에 있어서,

   ITO를 감광물질 및 유기바인더와 혼합하여 시이트상의 감광성 필름을 구성하여,

   이 감광성필름을 상기 기판상에 접착시키고,

   마스크를 통해 이 감광성필름을 노광 및 현상한여 상기 소성패턴의 필름층을 형성한 뒤,

   이 필름층을 가열하여 상기 감광물질과 유기물질을 열분해시킴으로써 투명전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 투명전극 형성방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 감광성 필름에 유리계분말이 더 포함되어 상기 필름층의 가열시 상기 유리계분말을 소성하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 투명전극 형성방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 투명전극상에 금속전극이 인쇄 및 소성으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판소자의 투명전극 형성방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 필름층의 가열이 상기 금속전극의 소성시 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 투명전극 형성방법.
5. 제2항에 있어서,

   상기 유리계분말의 소성이 상기 금속전극의 소성시 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 투명전극 형성방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 기판상에 금속전극이 더 형성되어, 상기 감광성 필름이 상기 금속전극상에 접착되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 투명전극 형성방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 금속전극의 건조상태에서 상기 감광성필름이 접착되고,

   상기 필름층의 가열시 상기 금속전극의 소성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 투명전극 형성방법.