KR20010039301A - 전계방출표시소자의 스페이서 고정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출표시소자(Field Emission Display; 이하 FED라 칭함)를 이루는 상판과 하판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서의 고정방법에 관한 것으로, 상부기판의 블랙매트릭스상에 정전접합에 필요한 Al막을 형성하고, +자형이나 ⊥형 또는 ㄱ형과 같이 절곡부를 가져 안정적으로 세울 수 있는 구조의 스페이서를 정전접합이 가능한 재질로 형성하고, 금속막을 상부에 가지는 지지기판을 준비한 후, 상기 지지기판에 감광성 폴리이미드막을 형성하고, 노광마스크를 사용한 선택 노광 및 현상으로 스페이서 삽입이 예정되어있는 부분의 금속막을 노출시키는 폴리이미드막 패턴을 형성하여 상기 패턴에 스페이서를 삽입시킨 후, 상기 지지기판상에 상부기판을 정렬시켜 스페이서를 상부기판의 AL막상에 정전접합시켜 스페이서를 고정시켰으므로, 노광마스크의 설계를 변경하는 것만으로 스페이서의 고정 위치를 조절할 수 있고, 저가로 스페이서 고정틀을 형성할 수 있으며, 고종횡비의 스페이서라도 별도의 보조 장치 없이 용이하게 삽입 고정시킬 수 있고, 대면적 기판에도 적용할 수 있어 공정이 간단하고, 고종횡비의 스페이서를 안정적으로 재현성 높게 기판에 부착시킬 수 있어 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

전계방출표시소자의 스페이서 고정방법{Forming method for spacer of field emission display}

본 발명은 FED의 스페이서 고정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FED를 이루는 상판과 하판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 높은 종횡비를 가지고 안전적으로 설치될 수 있는 형상으로 정전접합이 가능한 재질로 형성하고, 지지기판상에 감광성 폴리이미드층으로 스페이스가 삽입되는 마스크를 형성하고, 상기 마스크에 스페이서를 끼우고 지지기판과 상부기판에 전압을 인가하여 스페이서를 Al막상에 고정시켜, 공정이 간단하고, 고종횡비의 스페이서를 안정적으로 재현성 높게 기판에 부착시킬 수 있어 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 FED의 스페이서 고정방법에 관한 것이다.

최근에는 초고집적 반도체 제조기술과 초고진공 기술이 급속히 발달함에 따라 새로운 형태인 마이크론 크기의 삼극진공관 소자의 연구가 활기를 띠고 있으며, 이러한 소자를 디스플레이에 응용하여 CRT의 고화질성과 액정표시장치(LCD)의 경박화 및 저전압 구동등과 같은 장점만을 가진 새로운 평판표시장치를 개발하는 데 주목하고 있다.

FED는 평판디스플레이의 일종으로서, 전자를 방출하는 팁형 또는 웨지(Wedge)형의 캐소드와 형광체가 도포된 애노드를 구성하고, 다수의 마이크로 팁으로부터 전자방출을 유도하여, 발생된 전자를 투명전도막이 형성된 애노드의 형광체에 층돌시켜, 형광체가 자극을 받아 형광체의 최외각 전자들이 여기 되고, 천이 되는 과정에서 발생된 빛을 이용하여 원하는 화상표시를 나타내도록 구성되어 있다.

그 중에서도 FED의 상.하측 기판이 고진공시의 압축응력으로 인해 파괴되거나 혹은 휘어지는 것을 방지하기 위해 형성되는 스페이서는, 투명전극과 형광층이 형성된 상판과 캐소드 어레이 및 게이트 전극이 형성된 하판을 100∼3000 ㎛ 의 간격으로 유지시키는 역할을 하는 구조체이다.

상기 스페이서를 형성하는 종래의 기술로서는 캐소드 어레이와 게이트 전극이 형성되어 있는 하판 상에 스페이서용 물질을 균일하게 도포하고 이를 패턴닝 하는 사진식각법과, 소정의 간격을 갖는 구형의 스페이서를 산포하는 방법 또는 이미 제작된 스페이서를 하판에 배열한 후, 상판을 하판과 부착시키는 등의 여러 가지 방법이 검토되고 있다.

상술한 종래의 기술에 있어서, 사진식각법이 미세한 스페이서를 제조하는데 많은 장점을 가지고 있어 널리 이용되고는 있으나, 그 공정에 있어서 스페이서재로 형성된 물질 상에 감광막패턴을 형성하여, 스페이서 재를 패터닝하고 잔존하는 감광막 패턴을 제거하여야하는 등의 공정과정을 거쳐야 하므로 공정이 매우 복잡한 단점이 있었다.

종래의 다른 기술로서 스페이서용 미세입자를 기판상에 뿌리는 경우 스페이서용 미세입자를 선택적으로 위치시킬 수 없어 캐소드 팁을 손상시키거나 스페이서가 전자의 방출을 방해하여 발광효율을 저해시키는 등의 문제가 있었다.

상기 하판 상에 직접 스페이서를 형성하지 않고 개별공정으로 스페이서를 제조하여 캐소드 전극이 형성된 하판에 배열되는 방법의 경우에 있어서도 스페이서를 정확한 위치에 정렬 고정시키기는 어렵다.

또한 종래의 방법으로 인쇄법을 이용하더라도 스페이서의 모양이 점의 형태를 이루기 때문에 그 형상이 불균일하게 되고 인쇄작업을 수행하기도 어려울 뿐만 아니라, 정밀성과 안정성도 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 종래의 고종횡비를 가지는 스페이서의 고정방법으로 정전접합을 이용하는 방법이 있는데, 이는 스페이서를 (110) Si 웨이퍼나 감광성 유리로된 고정틀을 이용하여 수직으로 기판상에 세우고 스페이서와 기판에 전압을 인가하여 스페이서를 고정시키는 방법이 있으나, 이러한 방법은 고정틀을 정확한 위치에 정렬시키기 어렵고, 대면적의 고정틀을 형성하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 종횡비를 가지고 안정적으로 설치될 수 있는 +자형상의 스페이서를 정전접합이 가능한 재질로 형성하고, 상부기판의 블랙 매트릭스상에 Al막을 형성하고, 지지기판에는 금속막을 형성하고, 그 상부에 감광성 폴리이미드층을 이용하여 스페이서가 부착될 부분의 Al막을 노출시키는 폴리이미드 패턴으로된 마스크를 형성하고, 상기 패턴의 사이에 스페이서를 끼우고 지지기판과 상부기판에 전압을 인가하여 스페이서를 Al막상에 고정시켜, 공정이 간단하고, 고종횡비의 스페이서를 안정적으로 재현성 높게 기판에 부착시킬 수 있어 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 FED의 스페이서 고정방법을 제공함에 있다.

도 1은 본발명에 따른 스페이서 고정방법에 사용되는 일실시예의 스페이서의 사시도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 스페이서고정방법에 사용되는 지지기판의 측면도 및 평면도.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명에 따른 FED의 스페이서 고정 공정도.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 스페이서 15 : 지지기판

17 : 금속층 19 : 감광성 폴리이미드막

20 : 상부기판 22 : 블랙 매트릭스

24 : Al막 26 : 전원

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FED의 스페이서 고정방법의 특징은,

적어도 하나의 절곡부를 가지는 스페이서를 형성하는 공정과,

애노드가 형성된 상부기판의 블랙 매트릭스상에 제1금속막을 형성하는 공정과,

상기 스페이서를 지지하기 위한 지지기판상에 제2금속막을 형성하고, 상기 금속막상에 감광성 폴리이미드막을 형성한 후, 상기 폴리이미드막을 선택 노광 및 현상하여 상기 스페이서와 대응되는 부분의 제2금속막을 노출시키는 폴리이미드막 패턴을 형성하는 공정과,

상기 지지기판의 폴리이미드막 패턴 사이의 공간에 스페이서를 삽입시키고, 지지기판과 상부기판을 정렬시켜 상부기판을 스페이서와 밀착시키는 공정과,

상기 상부기판의 제1금속막과 지지기판의 제2금속막에 전압을 인가하여 상기 스페이서를 제1금속막상에 접합시키는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본 발병에 따른 FED의 스페이서 고정방법에 관하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본발명의 일실시예에 따른 스페이서로서, 소다라임 글라스등과 같은 정전접합이 가능한 재질로 형성하되, 상기 스페이서(10)는 고종횡비를 가지더라도 안정적으로 수직으로 세울 수 있도록 +형상으로 형성하였으나, ⊥ 형상이나 ㄱ자 형상등과 같이 적어도 하나의 절곡부를 가져 안정적으로 세울수 있는 구조를 가지면된다.

도 2a 및 도 2b는 본발명에 따른 FED 스페이서 고정방법에 사용되는 지지기판(15)을 설명하기 위한 도면들로서, 서로 연관시켜 설명한다.

먼저, 유리 재질의 지지기판(15) 상에 ITO등으로된 금속층(17)이 형성되어 있으며, 상기 금속층(17)상에 감광성 폴리이미드막(19)을 스핀코팅등의 방법으로 형성한 후, 상기 도1의 스페이서(10) 삽입이 예정되어있는 부분을 선택 노광 및 현상 공정으로 제거하여 금속층(17)을 노출시키는 폴리이미드막(19) 패턴을 형성한다.

상기 폴리이미드막(19) 패턴 형성공정의 실시예로서, ITO상에 감광성 폴리이드막으로서, 예를들어 제품명 PROBIMIDE 7020을 500rpm으로 10초 및 750rpm으로 10초 동안의 스핀 코팅을 실시하여 형성하고, 핫플레이트에서 기판을 50℃에서 6분 및 100℃에서 6분 정도 소프트 베이크 시킨다.

그다음 노광마스크를 사용하여 405㎚ 파장의 자외선으로 700mJ/㎠의 에너지로 노광하고, 예를들어 제품명 OCGQZ3501의 현상액으로 현상하고, OCGQZ3512 용액으로 세척한 후, 350℃에서 60분 동안 하드 베이크 시켜 폴리이미드막 패턴을 형성한다.

도 3a 및 도 3b는 본발명에 따른 FED의 스페이서 고정 공정도이다.

먼저, 애노드전극을 구비하는 상부기판(20)의 블랙 매트릭스(22)상에 Al막(24)을 형성한 후, 도 2b의 폴리아미드막(19) 패턴을 구비하는 지지기판(15)에서 스페이서 고정 위치로 예정되어있는 부분상에 도 1의 스페이서(10)를 삽입한다.

그다음 상기 지지기판(15)상부에 상부기판(20)을 정렬시킨 후, 지지기판(15)과 상부기판(20)에 압력을 가하여 스페이서(10)가 Al막(24) 및 금속층(17)과 밀착되도록하고, 상기 Al막(24)과 금속층(17)에 전압을 인가하되, 250∼400℃ 정도의 공정온도에서, Al막(24)에는 음극을 금속층(17)에는 양극의 직류를 500∼1kV 정도의 전원(26)을 인가하여 상기 스페이서(10)를 Al막(24)에 정전접합시킨다. 여기서 상기 Al막(24)은 접착성 및 가공성이 우수한 모든 도전층으로서 가공시 하부 구조에 영향을 미치지 않는 도전층, 예를들어 Si이나 Ti 등과 같은 정전접합이 가능한 물질을 사용할 수도 있다. (도 3a 참조).

그후, 상기 지지기판(15)을 제거하면 스페이서(10)가 부착된 상부기판(20)을 얻을 수 있다. (도 3b 참조).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 FED의 스페이서 고정방법은 상부기판의 블랙매트릭스상에 정전접합에 필요한 Al막을 형성하고, +자형이나 ⊥형 또는 ㄱ형과 같이 절곡부를 가져 안정저으로 세울 수 있는 구조의 스페이서를 정전접합이 가능한 재질로 형성하고, 금속막을 상부에 가지는 지지기판을 준비한 후, 상기 지지기판에 감광성 폴리이미드막을 형성하고, 노광마스크를 사용한 선택 노광 및 현상으로 스페이서 삽입이 예정되어있는 부분의 금속막을 노출시키는 폴리이미드막 패턴을 형성하여 상기 패턴에 스페이서를 삽입시킨 후, 상기 지지기판상에 상부기판을 정렬시켜 스페이서를 상부기판의 AL막상에 정전접합시켜 스페이서를 고정시켰으므로, 노광마스크의 설계를 변경하는 것만으로 스페이서의 고정 위치를 조절할 수 있고, 저가로 스페이서 고정틀을 형성할 수 있으며, 고종횡비의 스페이서라도 별도의 보조 장치 없이 용이하게 삽입 고정시킬 수 있고, 대면적 기판에도 적용할 수 있어 공정이 간단하고, 고종횡비의 스페이서를 안정적으로 재현성 높게 기판에 부착시킬 수 있어 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 적어도 하나의 절곡부를 가지는 스페이서를 형성하는 공정과,

   애노드가 형성된 상부기판의 블랙 매트릭스상에 제1금속막을 형성하는 공정과,

   상기 스페이서를 지지하기 위한 지지기판상에 제2금속막을 형성하고, 상기 금속막상에 감광성 폴리이미드막을 형성한 후, 상기 폴리이미드막을 선택 노광 및 현상하여 상기 스페이서와 대응되는 부분의 제2금속막을 노출시키는 폴리이미드막 패턴을 형성하는 공정과,

   상기 지지기판의 폴리이미드막 패턴 사이의 공간에 스페이서를 삽입시키고, 지지기판과 상부기판을 정렬시켜 상부기판을 스페이서와 밀착시키는 공정과,

   상기 상부기판의 제1금속막과 지지기판의 제2금속막에 전압을 인가하여 상기 스페이서를 제1금속막에 접합시키는 공정을 구비하는 FED의 스페이서 고정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서를 +자, ⊥자 또는 ㄱ자 형상중 어느하나의 형상으로 형성하는 것을 특징으로하는 FED의 스페이서 공정방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1금속막을 Al, Si 또는 Ti중 어느하나의 물질로 형성하는 것을 특징으로하는 FED의 스페이서 고정방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2금속막을 ITO막으로 형성하는 것을 특징으로하는 FED의 스페이서 고정방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 감광성 폴리이미드막을 스핀코팅 방법으로 형성하는 것을 특징으로하는 FED의 스페이서 고정방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 폴리이미드막을 제품명 PROBIMIDE 7020으로 500rpm으로 10초 및 750rpm으로 10초 동안의 스핀 코팅하여 형성하는 것을 특징으로하는 FED의 스페이서 고정방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 정전접합 공정은 250∼400℃ 공정온도에서, 제1금속막에는 음극을 제2금속막에는 양극의 직류를 500∼1kV 정도 인가하는 것을 특징으로하는 FED의 스페이서 고정방법.