KR19990019650A - 개별 스페이서를 이용한 평판 디스플레이용 스페이서 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 FED 에서 사용되는 스페이서 (2) 를 높이기 위해 미리 형성된 개별 스페이서, 하드 마스크 및 프리트 글라스를 이용한 스페이서 형성 방법은, 개별 스페이서 (3) 를 정렬 시키기 위해 기판 (1) 을 준비하는 단계, 형성될 스페이서 (3) 보다 폭이 좁은 홀을 갖는 프리트 글라스용 인쇄 마스크를 기판 (1) 상에 정렬시키는 단계, 프리트 글라스 (5) 페이스터를 이용하여 인쇄를 하는 단계, 프리트 글라스용 인쇄 마스크를 기판 (1) 으로부터 제거하는 단계, 프리트 글라스 (5) 를 프리배이킹하여 유제와 바인더를 제거하는 단계, 하드 마스크 (7) 를 기판 (1) 에 정렬시키는 단계, 개별 스페이서 (3) 를 하드 마스크 (7) 의 각 홀에 공급하는 단계, 공급된 스페이서 (3) 를 평행 툴로 압력을 가하고 400 ℃ 이상의 온도에서 소성하는 단계, 및 하드 마스크 (7) 를 제거하는 단계로 이루어진다. 본 발명에 따른 방법은 스페이서의 높이를 종래보다 더 높게 할 수 있고, 애노드부에 보다 높은 전압을 인가시킬 수 있어 고휘도와 고 발광 효율의 패널을 제조할 수 있다.

Description

개별 스페이서를 이용한 평판 디스플레이용 스페이서 형성 방법

본 발명은 개별적으로 형성시킨 스페이서와 하드마스크를 이용한 평판 디스플레이용 스페이서 형성 방법에 관한 것으로, 특히, 프리트 글라스를 이용하여 스페이서를 고착시키는 스페이서 형성 방법에 관한 것이다.

최근에는 초고집적 반도체 제조기술과 초고진공 기술이 급속히 발달함에 따라 새로운 형태인 마이크론 크기의 삼극 진공관 소자의 연구가 활기를 띠고 있으며, 이러한 소자를 디스플레이에 응용하여 CRT 와 LCD 의 장점만을 갖은 새로운 평판 디스플레이를 개발하는데 주목하고 있다.

전계 방출 표시 소자는 평판 디스플레이의 일종으로서 전자를 방출하는 팁형 또는 웨지형 캐소드와 형광체가 도포된 애노드를 구성하고, 다수의 마이크로 팁으로부터 전자 방출을 유도하여, 형광체가 자극을 받아 형광체의 최외각 전자들이 여기되고, 천이되는 과정에서 발생된 빛을 이용하여 원하는 화상 표시를 나타내도록 구성하고 있다. 즉, 전계방출 표시소자는 진공 내에서 금속 혹은 도체에 높은 전기장 ( 약 5 × 107V/cm) 을 인가하면 전자들이 고체로부터 진공 밖으로 양자역학적인 터널링을 통해 튀어나오게 되는데, 이 것들이 맞은 편의 후면 전극에 인가된 전압에 의한 자장에 의하여 가속되어 전극 위에 형성된 형광층을 때려서 발광시키므로로써 영상을 표시하는 디스플레이 소자이다.

또한, 상기와 같은 전계 방출 표시소자는 형광층과 투명 전극이 형성되는 상판과, 캐소드 어레이 및 게이트 전극이 형성되는 하판으로 구성되며, 이들 사이에는 서로간에 일정한 간격을 유지하기 위한 스페이서로 구성된다.

상기 스페이서는 전계 방출표시 소자의 고 진공시에 압축 응력으로 인해 기판이 파괴되거나 혹은 휘어 지는 것을 방지하기 위해 형성되며, 투명 전극과 형광층이 형성된 상판과 캐소드 어레이 및 게이트 전극이 형성된 하판을 통상적으로 100 마이크로 내지 3000 마이크로미터의 간격으로 유지시키는 역할을 하는 구조체이다.

전계방출 표시소자의 기판간의 간격은 150 에서 3000 ㎛ 의 범위에 있지만 고휘도와 고 발광 효율의 패널을 위해서는 가능한한 간격이 크도록, 즉, 수천 ㎛ 정도가 되도록 하며, 또한 소자의 고 진공시에 압축 응력으로 인해 기판이 파괴되거나 혹은 휘어 지는 것을 방지하기 위해서 통상적으로 스페이서를 형성한다.

그러나, 전계방출 표시소자용 스페이서의 높이가 약 2000 ㎛ 가 되도록 제조하는 것은 난해한 많은 문제점을 수반한다. 이를 해결하기 위한 여러 가지의 스페이서 형성 방법이 거론되고 있다. 스페이서 형성 방법중 종래의 방법에는, 캐소드 어레이와 게이트 전극이 형성되어 있는 하판 사이에 스페이서용 물질을 균일하게 도포하고 이를 패터닝하는 사진 식각법, 스페이서용 미세 입자를 기판 위에 산포하는 방법, 하판상에 직접 스페이서를 형성하지 않고 개별 공정으로 스페이서를 제조하여 캐소드 어레이와 게이트 전극이 형성된 하판에 배열시키는 방법, 및 인쇄법등이 있다.

그러나, 상술한 방법은 각각 큰 문제점을 가지고 있다. 사진식각법은 미세한 스페이서를 제조하는데 큰 장점을 가지고 있지만, 스페이서재로 형성된 물질상에 감광막을 형성하여 스페이서재를 패터닝하고 잔존하는 감광막 패턴을 제거하는 등의 공정이 복잡하고, 재료 선정의 어려움이 있고, 스페이서용 미세 입자를 기판위에 산포하는 방법의 경우 고밀도의 패널제작이 어렵고, 또한 패널 전체에 산포하는 경우 캐소드 팁들을 손상 시킬 수 있고, 개별 공정으로 스페이서를 제조하여 배열하는 경우, 스페이서를 정확한 위치에 정렬 고정시키기 어려우며, 인쇄법의 경우 기존의 PDP에서 사용되고 있는 격벽형성방법을 응용하여 이용할 수 있으므로 상당히 유용하지만 좁은 폭으로 높은 높이 (300 ㎛) 를 갖는 스페서를 형성하기 어려운 단점이 있다.

또한, 종래의 인쇄법을 더 상세하게 살펴보면, 마스크 두께 정도만큼 스페이서가 형성된 후에, 다음 인쇄시 기존에 형성된 스페이서가 마스크 패턴홀에 끼어서 기판으로부터 분리될 때 마스크와 함께 분리되는 경향 때문에, 종래의 인쇄법으로 도트나 선 모양의 스페이서를 형성하는데 있어서 인쇄용 마스크 이상의 두께를 형성하기가 어려운 단점이 있다. 또한 적층 인쇄를 계속적으로 실행함에 따라서 마스크와 인쇄된 면의 상단부가의 갭이 바뀌게 되어 이에따라 인쇄 인압도 바뀌게 되고 또한 기존에 인쇄된 부분이 마스크 패턴홀에 약간씩 끼게 됨으로서 적층 인쇄를 실행할 수록 1 회당 누적되는 인쇄 두께가 점차 감소하는 경향이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 보다 향상된 개별 스페이서를 이용한 방법, 즉 희망하는 높이를 갖는 개별 스페이서를 하드 마스크와 프리트 글라스를 이용하여 고착시키므로서 스페이서를 형성시키는 방법을 제공하는데 있다.

도 1a 는 본 발명에 따라 스페이서가 형성된 기판을 도시한 평면도.

도 1b 는 도 1a 의 스페이서가 형성된 기판의 측면도.

도 2 는 기판과 스페이서 사이에 위치한 프리트 글라스를 표시한 단면도.

도 3a 는 본 발명에 따른 하드 마스크를 표시한 평면도.

도 3b 는 도 3a 의 하드 마스크의 단면을 도시한 측면도.

도 4 는 스페이서가 프리트 그라스 상부에 위치하며 하드마스크에 의해서 정렬되어 평행툴에 의해 압력을 가하는 것을 표시한 도면 및 그 부분의 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판

3 : 스페이서

5 : 프리트 글라스

7 : 하드 마스크

9 : 스페이서 정렬 홈

11 : 요철

13 : 평행툴

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조로하여 상세하게 설명한다.

개별 스페이서 (3) 를 이용한 스페이서 형성방법은 개별 스페이서 (3) 를 정열 시킬 기판 (1) 을 준비하는 단계, 형성될 스페이서 (3) 보다 폭이 좁은 홀을 갖는 프리트 글라스용 인쇄 마스크를 상기 기판 (1) 상에 정렬시키는 단계, 프리트 글라스 (5) 를 페이스터로하여 인쇄를 하는 단계, 프리트 글라스용 인쇄 마스크를 상기 기판 (1) 으로부터 제거하는 단계, 프리트 글라스 (5) 를 프리배이킹하여 유제와 바인더를 제거하는 단계, 하드 마스크 (7) 를 기판 (1) 에 정렬시키는 단계, 개별 스페이서 (3) 를 하드 마스크 (7) 의 각 홀에 공급하는 단계, 공급된 스페이서 (3) 를 평행툴 (13) 로 압력을 가하고 400 ℃ 이상의 온도에서 소성하는 단계, 및 하드 마스크 (7) 를 제거하는 단계로 이루어진다.

본 발명에 사용되는 기판 (1) 과 개별 스페이서 (3) 는 열팽창 계수가 거의 동일하고 재질이 기판 (1) 과 거의 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 스페이서 (3) 는 소다 라임 (Soda-Lime) 으로 제작된 것을 사용한다. 높이는 상하판 사이에 인가되는 전압을 고려하여 적당한 두께로 선정하여 설계할 필요가 있고, 또한 폭은 제품의 사양에 맞게 적당히 선택할 수 있다. 길이는 작업성을 고려하여 적당히 수 cm 정도로 선택하여 형성할 수도 있다. 본 발명의 하드 마스크 (7) 는 스페이서 (3) 본딩시 기판 (1) 과 같이 고온 공정을 거쳐야 하므로 가능한한 기판 (1) 과 열팽창 계수값이 거의 동일한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서 열 팽창 계수가 소다 라임과 거의 동일한 포토 센스티브 글라스나 이와 유사한 재료를 이용한다.

하드 마스크 (7) 는 스페이서 (3) 를 끼워서 수직으로 세울수 있게 하기 위한 스페이서 정렬홈 (9) 및 기판 (1) 으로부터 약간의 간격이 생기도록 하며 프리트 글라스 (5) 가 마스크에 접촉되지 않도록 하는 요철 (11) 로 이루어진다. 하드 마스크 (7) 의 두께는 개별 스페이서 (3) 가 수직으로 서도록 하며, 평행 툴로 압력을 인가하고 온도 증가시 스페이서 (3) 의 위치가 변경되지 않도록 하는 범위내에서 설계된다. 즉, 두께에 있어서는 프리트 글라스 (5) 프리 배이킹시 형성된 높이정도 스페이서 (3) 보다 낮게 설계하고, 홀의 크기는 스페이서 (3) 보다 약간 크도록 타당하게 제작한다. 상기 설명은 스페이서 (3), 프리트 글라스 (5) , 하드마스크의 패턴홀 크기 요철 (11) 의 두께 등의 크기와 길이 및 양에 대한 결정은 당해 기술 분야에서 숙련된 자에게 타당하도록 설계할 수 있어 변경이 충분히 가능한 것으로 이해되어야 한다.

요철 (11) 은 프리배이킹 후 하드마스크가 기판 (1) 상에 정렬되어 온도가 가해지는 동안 프리트 글라스 (5) 가 열에 의해서 다시 배이킹될 때 유동이 생겨서 하드마스크에 영향을 주는 것을 방지하도록하여 기판 (1) 으로부터 하드 마스크 (7) 가 공간 확보되도록 한다.

본 발명에 따른 다른 실시예는 스페이서 (3) 의 높이를 타당하게 높게 제작할 수 있어, 패널간 간격을 크게하는 것이 가능하여 애노드 부에 보다 높은 전압을 인가 시킬수 있으므로 고휘도와 고효율의 패널을 제작할 수 있는 특징을 가지고 있다.

인쇄되는 도트형 및 라인형 스페이서 (3) 는 일반적으로 인쇄 특성을 고려해서 적당한 폭을 가져야되며, 또한 배기 컨덕턴스를 고려할 때 갯수가 너무 많으면 불리해지는 특성이 있으므로 타당한 수를 가지도록 설계한다.

또한 외부 대기압을 견디기 위해서 스페이서 (3) 는 단위 면적당 적당한 수로 형성시키도록 설계한다.

이상의 상술에 따른 본 발명은 스페이서 (3) 의 높이를 용이하고 다양하게 할 수 있으며, 폭은 스페이서 (3) 를 인쇄하는 것보다 매우 좁힐 수 있어, 고밀도의 디스플레이 소자의 제작이 가능하고, 종래에 형성된 스페이서 (3) 보다 몇배 높게 할 수 있으므로 애노드부에 종래 보다 높은 전압을 인가 할 수 있어 고 휘도 및 고효율의 패널을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다.

Claims (3)

1. 개별 스페이서 (3) 를 이용한 스페이서 형성방법은 개별 스페이서 (3) 를 정렬 시키기 위해 기판 (1) 을 준비하는 단계, 형성될 스페이서 (3) 보다 폭이 좁은 갭을 갖는 프리트 글라스용 인쇄 마스크를 상기 기판 (1) 상에 정렬시키는 단계, 프리트 글라스 (5) 페이스터를 이용하여 인쇄를 하는 단계, 상기 프리트 글라스용 인쇄 마스크를 상기 기판 (1) 으로부터 제거하는 단계, 상기 프리트 글라스 (5) 를 프리배이킹하여 유제와 바인더를 제거하는 단계, 하드 마스크 (7) 를 기판 (1) 에 정렬시키는 단계, 개별 상기 스페이서 (3) 를 하드 마스크 (7) 의 각 홀에 공급하는 단계, 공급된 상기 스페이서 (3) 를 평행 툴로 압력을 가하고 400 ℃ 이상의 온도에서 소성하는 단계, 및 상기 하드 마스크 (7) 를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페이서 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 (1), 스페이서 (3) 및 하드마스크는 열팽창 계수가 거의 동일하고 재질이 거의 동일한 것을 특징으로 하는 스페이서 형성 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하드 마스크 (7) 는 스페이서 (3) 를 끼워서 수직으로 세울수 있게 하기 위한 스페이서 정렬홈 (9), 및 프리트 글라스 (5) 가 마스크에 접촉되지 않도록 기판 (1) 으로부터 이격시키는 요철 (11) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페이서 형성 방법.