KR19990079558A - 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

평판 디스플레이의 셀갭을 유지하도록 하는 스페이서의 제조방법으로서, 스페이서 형성층과 이 형성층을 지지하도록 하는 지지층이 번갈아 적층되어 형성된 다층막을 평판 디스플레이용 기판 위에 배치한다. 이 기판 위에는 접착 부위가 소정의 패턴을 유지하여 형성되어 있으며, 상기 다층막은 이후 공정의 지지층 제거 단계에 따라 스페이서 형성층을 기판 위에 남게 함으로써, 하이 어스펙트 비를 갖는 스페이서를 형성하게 된다. 이러한 스페이서 제조방법은, 그 공정 단계가 간단하여 제조 공정상에 제조비 절감, 생산성 향상 등의 효과를 발생한다.

Description

평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법

본 발명은 평판 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평판 디스플레이의 셀갭을 유지하는 스페이서의 제조방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이(Flat Panel Display)에서 스페이서(spacer)는, 양 기판 사이에 배치되어 그 해당 평판 디스플레이의 셀갭을 유지하도록 한다.

특히, 전계 방출 디스플레이에서는, 상기 스페이서의 기능이 중요하게 대두되는데, 이는 애노드 기판과 캐소드 기판 사이에 형성되는 사이 간격을 균일하게 유지시켜야만 화상의 해상도와 휘도를 양호하게 얻을 수 있고 또한, 디스플레이 화면의 왜곡을 방지할 수 있기 때문이다.

그러나, 전계 방출 디스플레이와 같이 양 기판 사이에 형성되는 내부 공간부를 대략 10^-7torr 정도의 진공 상태로 유지하고 있는 평판 디스플레이는, 상기 양 기판 사이의 압력과 외부 대기압과의 압력 차이로 인해 다른 디스플레이보다 상기한 기판들 사이의 간격을 균일하게 유지하는 것이 어렵다.

따라서, 전계 방출 디스플레이를 비롯한 평판 디스플레이에서, 스페이서는 중요한 역할을 담당하게 되는데, 이는 디스플레이의 크기가 클수록 더욱 그러하다.

이러한 스페이서는 통상적으로 갖추어야할 조건이 있는데, 이는 1) 애노드와 캐소드 어레이(array)와의 전기적인 브레이크다운(breakdown) 막기 위한 비전도성의 특성, 2) 대기압 하에서 평판 디스플레이가 무너지는 것을 방지할 수 있도록 기계적 강도, 3) 전자 충돌에 의한 안정성, 4) 기판 내부 공간부를 고진공 상태로 얻을 수 있도록 높은 온도(약 400℃)에서 견뎌낼 수 있는 능력, 5) 디스플레이 화면 상에 보이지 않도록 충분히 작은 폭을 갖고 형성되는 것 등이다.

이를 고려하여 종래에 제시된 평판 디스플레이용 스페이서로서, 미국 특허 5,486,126에는 이른바 하이 애스팩트 비(high aspect ratio)를 충족시키기 위한 스페이서가 개시되고 있다.

즉, 이 기술에서는, 글라스 화이버(glass fiber)와 바인더가 혼합되어 형성된 묶음 덩어리를 얇게 잘라 하나의 슬라이스(slice)를 형성하고, 이 슬라이스를 평판 디스플레이용 기판의 접착 부위에 얹져 놓고 바인더를 제거하여 접착 부위에 붙어 남아 있는 글라스 화이버로서 스페이서를 형성하고 있다.

그러나, 이 기술에서는, 설비 제작에 높은 비용을 초래하는 글라스 화이버의 사용으로 인해, 스페이서의 제조 단가가 높아지는 문제점이 있다.

또한, 글라스 화이버는 그 재질 특성에 따라 강도상에 부족한 면이 있는 바, 이를 보완하여 상기 기술에 따라 스페이서를 제조하기 위해서는 많은 글라스 화이버를 사용해야 하므로, 이 또한 스페이서의 제조 단가를 높이는 요인이 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 적은 비용으로도 간단하게 제조될 수 있는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법을 제공함에 있다.

이에 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,

스페이서 형성층과 이 스페이서 형성층을 지지하는 지지층을 번갈아 적층하여 다층막을 형성하는 공정과;

이 다층막을 슬라이스로 절단하는 공정과;

이 슬라이스를 평판 디스플레이용 기판의 접착 부위에 위치시키는 공정과;

상기 지지층을 제거하는 공정 단계를 포함하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 스페이서가 적용된 평판 디스플레이를 개략적으로 도시한 사시도이고,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다층막을 설명하기 위해 도시한 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 다층막을 절단하여 슬라이스를 형성하는 과정을 설명하기 위해 도시한 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 다층막이 평판 디스플레이용 기판에 배치된 상태를 도시한 평면도이고,

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 평판 디스플레이용 기판에 형성되는 접착 부위의 형성 패턴을 설명하기 위해 도시한 도면이고,

도 7은 본 발명에 따라 평판 디스플레이용 기판에 스페이서가 형성된 상태를 도시한 부분 사시도이고,

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다층막의 형성방법을 설명하기 위해 도시한 사시도이고,

도 9a 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이서 형성층의 패턴을 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스페이서가 적용된 평판 디스플레이 개략적으로 도시한 사시도로서, 본 실시예에서 상기 평판 디스플레이로 적용되는 디스플레이는, 전계 방출 디스플레이이다.

도시된 바와 같이 상기 전계 방출 디스플레이는, 통상과 마찬가지로, 전계 방출용 음극(도시안됨)이 배치되는 백 플레이트(1)와, 형광층(도시안됨)이 배치되는 페이스 플레이트(3)를 소정의 간격을 유지하여 평행하게 배치하고, 그 사이에는 다수의 스페이서(5)를 배치하여 이 스페이서(5)에 의해 상기 플레이트(1,3)들의 셀갭이 유지되도록 하고 있다.

상기한 스페이서(5)를 본 발명에서는 다음과 같이 제조하게 되는 바, 이를 단계적으로 알아보면 우선, 상기 스페이서(5)의 제조를 위해 다층막(21)을 형성하게 된다.

이 다층막(21)은 상기 스페이서(5)를 형성하기 위한 물질로 이루어진 스페이서 형성층(21a)과, 이 형성층(21a)을 지지하는 지지층(21b)이 교대로 적층되어 이루어지는 것으로서, 이에 대한 참고 도면이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.

상기 다층막(21)을 형성하는 방법으로서는, 상기한 스페이서 형성층(21a)과 지지층(21b)을 형성 기판(23)에 스핀 코팅(spin coating)이나 슬러리(slurry)방법으로 번갈아 소정의 두께를 유지하여 적층 형성하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 스페이서 형성층(21a)은 그 형성 두께(d)를, 최종적으로 완성되는 스페이서(5)의 폭에 맞추어 조절하며, 그 형성 패턴은 납작한 판인 시트(sheet) 모양으로 이루어진다.

상기에서 스페이서 형성층(21a)을 형성하는 물질로는, 알루미나를 주원료로 하는 세라믹(ceramic)와 같은 스페이서 형성 재료로 이루어짐이 바람직하며, 상기 지지층(21b)의 형성 물질로는, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 왁스(wax), 아크릴로이드 아클릭 플라스틱(acryloid acrylic plastic) 등의 재료로 이루어짐이 바람직하다.

실질적으로 본 실시예에서는 주원료가 Al₂O₃로 이루어진 세라믹을 상기 스페이서 형성층(21a)으로 적용하고, 또한 IPA(isopropyl alcohol)에 녹는 왁스(wax)(제품명;Alco wax 5402F)을 상기 지지층(21b)에 적용하여 상기 다층막(21)을 형성하였다.

이와 같이 형성된 상기 다층막(21)은, 도 4에 도시한 바와 같이 소정의 크기 다시 말해, 상기 플레이트(1,3)의 사이 간격에 맞는 높이(h)에 맞추어 다이아몬드 휠과 같은 절단수단에 의해 절단됨으로써 하나의 슬라이스(slice)(25)로 형성된다.

이 후, 상기 슬라이스(25)는, 상기 플레이트(1,3) 중 일측으로 가령, 상기 페이스 플레이트(1)의 일면으로 배치된다. 이 때, 상기 페이스 플레이트(1)의 일면에는 접착 부위(27)가 소정의 패턴을 유지하여 마련되어 있는데, 이 실시예에서 상기 접착부위(27)는, 상기 페이스 플레이트(1)에 형성된 전극(29) 사이에 형성된다. 여기서 상기 접착 부위가(27)가 갖는 형성 패턴은, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 전극(29) 사이에 스트라이프형으로 형성되거나, 혹은 도 6a에 도시한 바와 같이 상기 전극(29) 사이에 소정의 간격을 두고 띄엄띄엄 형성되는 소위, 아일랜드 타입으로도 형성될 수 있고, 또한, 도 6b에 도시한 바와 같이 픽셀과 픽셀 사이의 전극이 교차하는 부분에 원형으로도 형성될 수 있다.

참고로 상기 접착 부위(27)는, 에폭시(epoxy), 글라스 플리트(glass frit), 실리카(silica), 알루미나(alumina) 및 퍼스페이트 바인더(phosphate binder)와 같이 글라스와 접착력이 강한 재료로 이루어짐이 바람직하고, 그 형성 방법으로서는 스크린 프린팅, 리쏘그라피(lithography), XY 디스펜스 시스템(XY dispence system) 등을 사용하는 것이 좋다.

이러한 상기 접착 부위(27)에 상기 슬라이스(25)가 배치될 때, 상기 접착 부위(27)로는, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 스페이서 형성층(21a)이 상기 플레이트(1)에 대해 수직 상태를 이루면서 배치된다. 이 때, 상기 스페이서 형성층(21a)의 폭이, 상기 접착 부위(27)의 폭보다 좁으므로 상기 스페이서 형성층(21a)은, 상기 접착 부위(27)에 정확히 일직선 상태를 이루어 정렬되지 않아도 상기한 배치를 적절히 이룰 수 있게 된다.

이와 같이 상기 접착 부위(27)에 상기 스페이서 형성층(21a)이 고정되도록 상기 슬라이스(25)가 배치되면, 그 다음으로는, 슬라이스(25)에 상기 지지층(21b)을 제거하도록 하는 용액 가령, 물, IPA(isopropyl alcohol), 에탄올, 현상액 등이 공급된다.

그러면, 상기 스페이서 형성층(21a)와 함께 상기 접착 부위(27)에 부착되어 있던 상기 지지층(21a)이 상기한 용액에 의해 녹아 제거되어 상기 접착 부위(27)로부터 떨어져 나가게 되므로, 이에 상기 플레이트(1) 상에는, 도 7에 도시한 바와 같이 최종적으로 상기 스페이서 형성층(21a)만이 남게 되어 상기한 스페이서(5)를 형성하게 된다.

본 발명에 따라 이와 같이 형성된 상기 스페이서(5)는, 상기 양 플레이트(1,3) 사이에 배치되어 이를 지지함으로써, 대기압 하에서도 전계 방출 디스플레이가 충분히 견뎌낼 수 있도록 한다.

한편, 본 발명은 상기한 다층막(21)에 있어 스페이서 형성층(21a)의 구성을 달리한 다른 실시예로도 마련될 수 있다.

즉, 제1 실시예에서는 상기 스페이서 형성층(21a)을 시트 모양의 얇은 판으로 구성하였으나, 이 제2 실시예에서는 다양한 패턴을 가진 기둥체으로 상기 스페이서 형성층(21a)을 구성한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 다층막(21)은 제1 실시예에서와 같이 스페이서 형성층(21a)과 지지층(21b)이 번갈아 배치되는 꼴로 형성되며, 이 때, 상기 지지층(21b)은 전술한 예와 같이 IPA에 녹는 왁스(wax)로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 스페이서 형성층(21a)은, 세라믹을 주원료로 하는 다수의 기둥체(210a)로 이루어지는데, 이 기둥체(210a)은 다양한 패턴으로 이루어짐이 가능하다. 이 제2 실시예에서 상기 기둥체(210a)은, 도 9a에 도시한 바와 같은 원기둥 형상으로 이루어지며, 이는 도 9b 내지 도 9d에 도시한 바와 같이 원통형의 파이프 형상이나 십자기둥 또는 에이치 빔(H beam) 형상으로도 변형될 수 있다.

이러한 상기 다층막(21)을 형성하기 위해서는, 핫 플레이트(50)에 놓여진 형성 기판(52) 위에 먼저 상기 지지층(21b)을 도포하고 이에 상기 기둥체(210a)을 다수로 배열시키고, 다시 상기 지지층(21b)을 상기 기둥체(210a) 위로 도포하는 식으로 이를 번갈아 조합시킨다. 이후, 상기 핫 플레이트(50)에 열을 공급하여 상기 지지층(21b)이 녹으면서 상기 기둥체(210a)가 이에 혼합되도록 한 다음, 이를 냉각시켜 상기 기둥체(210a)가 상기 지지층(21b)에 응고되도록 함으로써, 상기 다층막(21)을 형성하게 된다.

이와 같이 형성된 상기 다층막(21)은, 제1 실시예서의 다층막과 마찬가지로 본 발명에 따라서 스페이서를 형성하게 되는 바, 이의 자세한 설명은 상기한 설명으로 대치하기로 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 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.

상기한 본 발명의 구성과 작용 설명을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 평판 디스플레이용 스페이서는, 간단한 방법을 통해 제조 가능하여 제조 단가를 줄일 수 있게 되므로, 작업 생산성에 이점을 갖도록 하는 효과를 낳게 된다.

또한, 본 발명에 따른 스페이서는 평판 디스플레이용 플레이트에 보다 넓은 면적에 배치됨이 가능하므로, 평판 디스플레이가 대형으로 제작시, 유용하게 적용될 수 있는 이점을 갖는다.

Claims (6)

1. 스페이서 형성층과 이 스페이서 형성층을 지지하는 지지층을 번갈아 적층하여 다층막을 형성하는 공정과;

   이 다층막을 슬라이스로 절단하는 공정과;

   이 슬라이스를 평판 디스플레이용 기판의 접착 부위에 위치시키는 공정과;

   상기 지지층을 제거하는 공정 단계를 포함하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 형성층은, 얇은 판의 시트 형상로 이루어짐을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 형성층은, 원기둥 또는 원형 파이프 또는 십자형 또는 에이치 빔의 기둥체 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 접착 부위는, 상기 기판의 일면에 형성된 전극 사이에 배치 형성됨을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 접착 부위는, 에폭시, 글라스 플리트, 실리카, 알루미나, 퍼스페이트 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 형성층은, 왁스 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 스페이서의 제조방법.