KR20010039303A - 전계방출표시소자의 스페이서 고정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출표시소자를 이루는 상판과 하판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서의 고정방법에 관한 것으로, 특히 스페이서를 기판에 열압착시킬 수 있는 재질로 형성한 후, 상기 스페이서를 고정시킬 수 있는 하드 마스크를 스페이서 높이의 60∼90% 정도의 높이로 형성하고, 이를 기판 상에 정렬시킨 후에 스페이서를 설치하고, 가압기판으로 스페이서를 기판에 밀착시킨 다음 열압착시켜 기판에 스페이서를 고정하였으므로, 높은 종횡비를 가지는 폭이 좁은 스페이서도 안정적으로 기판에 부착할 수 있고, 스페이서 부착 공정이 간단해져 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

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

본 발명은 전계방출표시소자(Field Emission Display; 이하 FED라 칭함)의 스페이서 고정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FED를 이루는 상판과 하판의 간격을 유지시키는 스페이서를 열압착이 가능한 재질로 형성하고, 이를 하드 마스크를 사용하여 애노드기판에 정렬시킨 후, 가압기판으로 밀착시켜 고온으로 열압착시켜 고정시켜, 공정이 간단하고, 고종횡비의 스페이서를 안정적으로 설치할 수 있으며, 좁은 폭의 스페이서도 용이하게 설치할 수 있어 소자 설계 및 제작이 용이한 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 구동 등과 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 층돌 시켜, 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 스페이서 재로 형성된 물질 상에 감광막패턴을 형성하여, 스페이서 재를 패턴잉하고 잔존하는 감광막 패턴을 제거하여야하는 등의 공정과정을 거쳐야 하므로 공정이 매우 복잡한 단점이 있었다.

종래의 다른 기술로서 스페이서용 미세입자를 기판 상에 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 미합중국특허 제 5,705,079 호에 기재되어 있는 발명은 투명전극이 형성되어있는 애노드기판상에 스페이서가 형성될 부분을 노출시키는 감광막패턴을 형성하고, 상기 노출된 ITO 상에 전기영동법으로 프리트 그라스층을 형성하고, 그 상부에 코아 글라스와 클레딩 글라스로 이루어지는 글라스 시트를 정렬시켜 접합시킨 후, 클레딩 글라스를 식각 제거하여 스페이서를 설치하는 방법으로 예시하고 있으나, 이 방법은 식각 용액과 접촉되는 시간이 길어 형광체가 열화되거나 오염되어 소자의 발광 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 스페이서를 열압착이 가능한 재질로 형성한 후, 상기 스페이서를 고정시킬 수 있는 하드 마스크를 사용하여 기판 상에 스페이서를 설치하고, 가압기판으로 밀착시킨 다음 열압착시켜 기판에 스페이서를 부착하여 높은 종횡비를 가지는 폭이 좁은 스페이서도 안정적으로 기판에 부착할 수 있으며, 스페이서 부착 공정이 간단해져 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 FED의 스페이서 고정방법을 제공함에 있다.

도 1a 및 도 1c는 본 발명에 따른 FED의 스페이서 고정 공정도.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 기판 20 : 하드마스크

22 : 스페이서 삽입구 24 : 요철

30 : 스페이서 40 : 가압기판

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

FED를 구성하는 기판을 형성하는 공정과,

기판과 열압착이 가능한 재질로된 스페이서를 형성하는 공정과,

스페이서 삽입구를 구비하며, 기판상에 형성된 소자와의 접촉에 의한 소자의 손상을 방지하기 위한 하부 요철을 가지는 하드마스크를 기판 상에 설치하는 공정과,

상기 하드마스크의 스페이서 삽입구에 스페이서를 삽입시키는 공정과,

상기 기판의 상부에 스페이서와 열압착되지 않는 재질의 가압기판을 정렬시켜 스페이서를 기판에 밀착시키는 가압공정과,

상기 기판 및 스페이서에 소정온도로 열을 가하여 기판과 스페이서를 열압착시키는 공정과,

상기 기판의 온도를 내리고 하드마스크를 제거하는 공정을 구비함에 있다.

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

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 FED의 스페이서 고정 공정도이다.

먼저, 투명전극과 형광체 및 블랙매트릭스가 소정의 패턴으로 형성된 소다라임 글라스 재질의 애노드 기판(10)상에 스페이서 삽입구(22)를 구비하는 하드마스크(20)를 정렬시킨다. 여기서 상기 기판(10)은 애노드 기판을 예로 들었는데, 이는 캐소드나 게이트 등이 형성되어있는 캐소드 기판보다 후속 열압착 공정에서 소자가 열화될 가능성이 적기 때문이다.

또한 상기 하드마스크(20)는 기판(10)과 열팽창 계수가 비슷한 물질, 예를 들어 소다라임이나 포토 센시티브 글라스 재질로 형성하고, 기판(10)상에 형성된 소자들과 접촉되어 소자가 손상되는 것을 방지하기 위하여 하부에 요철(24)을 가져 기판(10)과는 블랙메트릭스 부분에서만 접촉되도록 한다. 더욱이 상기 하드마스크(20)의 크기 및 스페이서 삽입구(22)의 크기는 후속 평행툴로 압력을 가하고 온도를 증가시키는 스페이서 열압착 공정시 스페이서의 위치가 변형되지 않는 범위 내에서 정해지며, 하드마스크(20)의 전체 높이는 고정될 스페이서 높이의 60∼90%정도, 바람직하게는 80% 정도가 되도록 형성하며, 상기 스페이서 삽입구(22)의 폭 및 길이는 삽입될 스페이서의 폭 및 길이 보다 1∼5%, 바람직하게는 실제 폭 및 길이 보다 10∼20㎛ 정도 크게 형성한다. 이러한 크기는 FED의 종류와 설계에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. (도 1a 참조).

그다음 상기 기판(10)과 열압착이 가능하고 열팽창 계수 차가 적은 물질, 예를 들어 포토센시티브 글라스로된 스페이서(30)를 형성하고, 상기 스페이서 삽입구(22)에 기 형성된 스페이서(30)를 삽입한 후, 상기 기판(10)의 상부에 가압기판(40)을 설치하여 스페이서(30)를 고정시킨다. 여기서 상기 스페이서(30)는 소다라임 재질의 기판(10)과 확산접합(diffusion bonding)이 가능하고 후속 열압착 공정에서의 기판과의 열 변형차에 의한 파손을 방지할 수 있는 재질로 형성하는데, 소다라임 글라스로 스페이서(30)를 형성할 수도 있으나, 이 경우에는 확산접합을 위한 온도가 600℃ 정도로 매우 높아지게 되어 포토 센시티브 글라스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 가압기판(40)은 스페이서(30)와 접합되지 않도록 금속 재질로 형성하거나, 유리 기판 상에 ITO와 같은 도전층을 도포하여 스페이서(30)와 접촉되도록 할 수도 있다.

그후 상기 기판(10)과 가압기판(40)에 평행툴로 압력은 인가하여 스페이서를 밀착시키고 전체 온도를 450∼500℃ 정도로 유지하면 스페이서(30)가 기판(10)에 열압착되어 고정된다. (도 1b 참조).

그다음 전체 온도를 상온으로 내리고 가압기판(40)과 하드마스크(20)를 제거한다. (도 1c 참조).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 FED의 스페이서 고정방법은 스페이서를 기판에 열압착시킬 수 있는 재질로 형성한 후, 상기 스페이서를 고정시킬 수 있는 하드 마스크를 사용하여 기판 상에 스페이서를 설치하고, 가압기판으로 밀착시킨 다음 열압착시켜 기판에 스페이서를 고정하였으므로, 높은 종횡비를 가지는 폭이 좁은 스페이서도 안정적으로 기판에 부착할 수 있고, 종래와 같은 프릿글라스층이나 금속층을 형성할 필요가 없어 스페이서 부착 공정이 간단해져 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. FED를 구성하는 기판을 형성하는 공정과,

   기판과 열압착이 가능한 재질로된 스페이서를 형성하는 공정과,

   스페이서 삽입구를 구비하며, 기판 상에 형성된 소자와의 접촉에 의한 소자의 손상을 방지하기 위한 하부 요철을 가지는 하드마스크를 기판 상에 설치하는 공정과,

   상기 하드마스크의 스페이서 삽입구에 스페이서를 삽입시키는 공정과,

   상기 기판의 상부에 스페이서와 열압착되지 않는 재질의 가압기판을 정렬시켜 스페이서를 기판에 밀착시키는 가압공정과,

   상기 기판 및 스페이서에 소정온도로 열을 가하여 기판과 스페이서를 열압착시키는 공정과,

   상기 기판의 온도를 내리고 하드마스크를 제거하는 공정을 구비하는 FED의 스페이서 고정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판을 소다라임 글라스 재질로 형성하되, 애노드기판인 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서를 포토센시티브 글라스로 형성하는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드마스크를 소다라임이나 포토 센시티브 글라스로 형성하는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드마스크의 요철에 의해 기판의 블랙메트릭스 부분에서만 접촉되도록 하는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드마스크의 전체 높이는 고정될 스페이서 높이의 60∼90%로 형성하는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서 삽입구의 폭 및 길이는 삽입될 스페이서의 폭 및 길이 보다 1∼5% 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 스페이서 삽입구의 폭 및 길이는 삽입될 스페이서의 폭 및 길이 보다 10∼20㎛ 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 가압기판이 금속재질이거나 유리기판에 금속층이 도포되어 있는 면이 스페이서와 접촉되도록 하는 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 열압착 온도가 450∼500℃ 인 것을 특징으로 하는 FED의 스페이서 고정방법.