KR20020094980A - 평판 표시 소자의 스페이서 형성방법 - Google Patents

Abstract

평판표시소자의 스페이서 형성방법에 관해 기술된다. 스페이서 형성방법은: 1) 소정 형상의 다수 스페이서를 마련하는 단계; 2) 평판 표시 소자에서 상기 스페이서가 부착되는 한 기판을 준비하는 단계; 3) 상기 기판의 상면에 감광성 접착물질을 소정 두께로 도포하는 단계; 4) 상기 스페이서를 상기 기판 상에 정렬한 후 상기 감광성 접착 물질을 의존하여 부착하는 단계; 5) 상기 기판의 상방으로 부터 광을 조사하여 상기 감광성 접착 물질에서 상기 스페이서가 위치하지 않은 부분을 감광시키는 단계; 6) 상기 5)의 감광 단계에서 노광된 감광성 접착물질의 노광 부분을 제거하는 현상 단계;를 포함하여 상기 스페이서가 그 하부에 위치하는 상기 감광성 접착물질에 의해 상기 기판상에 고정되도록 한다. 기판에 대한 스페이서의 고정이 지그에 의한 탑재, 일시적인 노광, 현상등에 의해 이루어 질 수 있게 된다. 또한 지그에 의해 스페이서를 기판에 일시에 올릴 수 있기 때문에 지그에 의한 정밀한 스페이서의 위치 정렬이 가능하게 된다. 이러한 본 발명의 특징은 평판 표시 소자의 대량 생산 체계에 매우 효율적인 방법이다.

Description

평판 표시 소자의 스페이서 형성방법{Forming method of spacer in flat panel display}

본발명은 평판 표시 소자의 스페이서 형성 방법에 관한 것으로서, 상세히는 FED(Field Effect Display)와 같이 내부 진공이 요구되는 평판 표시 소자의 스페이서 형성 방법에 관한 것이다.

FED 등과 같이 진공 공간에 대한 전자방출 및 방출된 전자에 의한 형광체 여기 등의 동작 특성을 가지는 평판 표시 소자는 전면판과 배면판 및 이들 사이의 스페이서를 포함한다.

이와 같이 내부 진공 공간을 가지는 평판 표시 소자는 결과적으로 대기압에 의해 진공공간 및 이를 지지하는 구조물을 보호하기 위한 부품을 요구한다. 상기 스페이서는 전면판과 배면판 사이에 위치하면서 소자의 외부로 부터 가해지는 대기압에 대항하여 전면판과 배면판 간의 간격을 일정하게 유지시켜 준다.

일반적으로 FED의 경우는 전면판에 애노드 전극과 형광체층이 형성되고, 배면판의 내면에는 마이크로 팁 또는 CNT(carbon nano tube) 등의 전자방출원 및 전자 방출을 제어하는 캐소드 및 게이트 전극 등이 적층된 구조를 가진다.

따라서, 대기압 및 기타의 외압에 의해 전면판 또는 배면판이 변형되게 되면, 그 내부의 구성 부품의 손상 등이 나타날 수 있고, 특히 전면판과 배면판의 간격 변화가 발생되면 목적하는 바대로의 전자의 방출 및 제어가 불가능하게 될 가능성이 높다.

따라서, FED 와 같은 평판 표시 소자는 전면판과 배면판 간의 간격이 확고하고 안정적으로 유지되지 않으면 안된다. 또한, 전면판과 배면판 사이에 위치하는 스페이서는 주어진 위치, 특히 화상표시에 장애가 되지 않는 영역에 정확히 위치해 있지 않으면 표시 화면에 영향을 미치게 된다.

이를 위하여 종래에 스페이서를 개별적으로 하나씩 형성하거나 프린트 법등에 의해 쌓아 올리는 방법을 채택하고 있다. 개별적 스페이서 형성 방법은 스페이서에 접착제를 바른 후 스페이서의 고정 대상, 예를 들어 배면의 내면의 주어진 위치에 정렬한 후 올려 놓아야 한다. 이러한 방법은 접착제의 도포, 스페이서의 정렬, 스페이서의 로딩 등이 필요하기 때문에 긴 공정시간을 요구하고, 한편 스페이서의 정렬 오차와 스페이서에 도포된 접착제 번짐으로 인한 배면판 등의 오염이 발생될 수 있다. 나아가서는 특히, FED의 경우 전면판의 내면에 형성된 애노드의 블랙 매트릭스들 사이에 상기 스페이서가 정확히 정렬되어야 하기 때문에 이를 위한 고정밀도의 고가 장비가 요구된다.

접착제를 스페이서에 먼저 도포한 후 스페이서를 고정 대상물에 부착할 수 있지만 이에 따른 접착제 선정과 프린팅 마스크 최저치인 50㎛ 이내 패턴이 기존 기술로는 어렵다.

그리고, 프린팅에 의한 스페이서 형성방법은 고정세를 만족시키기 위하여 여러 번 프린트를 해야하는 공정의 번거로움이 있으며 최대 도달 높이에도 한계가 있다.

본 발명은 평판 표시 소자에 대한 스페이서 정밀한 정렬 및 고정이 가능하고 그리고 이를 위한 공정의 단순화로 스페이서 형성시 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있는 평판 표시 소자의 스페이서 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따라 스페이서가 고정된 전계방출 평판 표시 소자의 일부 발췌 평면도이다.

도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.

도 3은 본 발명에 적용되는 스페이서의 개략적 사시도이다.

도 4 내지 도 11은 본 발명의 스페이서 형성 방법의 한실시예를 보이는 공정도이다.

도 12는 본 발명에 따라 스페이서가 장착된 FED의 일부분을 보인 SEM 사진이다.

도 13은 본 발명에 따라 스페이서가 장착된 FED에서 스페이서 부분을 확대해 보인 SEM 사진이다.

도 14는 도 13의 점선으로 에워싸인 부분을 확대 SEM 사진이다.

도 15는 본 발명에 따라 상기 스페이서를 고정하는 접착층의 두께 등을 확인하기 위하여 스페이서를 강제적으로 분리시킨 후, 스페이서가 고정되었던 부분을 확대 해 보인 SEM 사진이다.

도 16은 도 15에서 점선으로 싸인 부분의 확대 SEM 사진이다.

도 17은 도 16에서 점선으로 싸인 부분의 확대 SEM 사진이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,

1) 소정 형상의 다수 스페이서를 마련하는 단계;

2) 평판 표시 소자에서 상기 스페이서가 부착되는 한 기판을 준비하는 단계;

3) 상기 기판의 상면에 감광성 접착물질을 소정 두께로 도포하는 단계;

4) 상기 스페이서를 상기 기판 상에 정렬한 후 상기 감광성 접착 물질을 의존하여 부착하는 단계;

5) 상기 기판의 상방으로 부터 광을 조사하여 상기 감광성 접착 물질에서 상기 스페이서가 위치하지 않은 부분을 감광시키는 단계;

6) 상기 5)의 감광 단계에서 노광된 감광성 접착물질의 노광 부분을 제거하는 현상 단계;를 포함하여

상기 스페이서가 그 하부에 위치하는 상기 감광성 접착물질에 의해 상기 기판상에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법이 제공된다.

본 발명의 평판 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법의 한 실시예에 따르면, 상기 5) 단계 전에 상기 감광성 접착물질을 열원에 의해 소프트 베이크하는 단계가 더 행해지게 된다.

또한, 본 발명의 평판 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법의 한 실시예에 따르면, 상기 6) 단계 이후에 상기 기판을 건조하는 건조단계 및 상기 스페이서를 상기 기판에 고정하는 스페이서 하부의 접착물질을 어닐링하는 어닐링 단계가 더 구비된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법의 한 실시예를 설명한다. 이하의 실시예에서는 내부의 진공공간이 요구되고 특히 전면판과 배면판(기판)의 사이에 스페이서가 마련되어야 하는 FED 장치를 기준으로 설명된다.

먼저 본 발명에 따른 스페이서 형성방법의 대상이 되는 평판 표시 소자에서 FED 로의 기본적인 구조를 설명한다.

도 1은 FED 에서 전자방출원(전계방출구조물)이 마련되는 배면판(이하 기판, 10)의 일부 발췌 평면도이며, 도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면 참조하면, 기판 상에 제1방향(도면에서 종방향)으로 다수의 캐소드 전극(K₁, K₂, K₃... Kn, K)가 소정 간격을 두고 배치된다. 그리고 상기 캐소드 전극(K)의 상부에는 게이트 절연층(20)이 형성되고, 게이트 절연층(20)의 위에는 상기 제1방향에 직교하는 제2방향(도면에서 횡방향)으로 다수의 게이트 전극(G₁, G₂, G₃... G_n, G)이 배치된다. 상기 게이트 절연층(20)에는 상기 캐소드 전극(K)들 상에 형성되는 마이크로 팁(30)이 위치하는 공동부를 제공하는 관통공(21)를 갖는다. 상기 각 게이트 전극(G)에서 상기 케소드 전극(K)에 교차하는 부위 마다 전자가 통과하는 다수의 게이트 홀(G_H)이 밀집되게 형성되어 있다. 이들 게이트 홀(G_H)은 상기 게이트 절연층(20)의 관통공(21)에 대응하게 형성된다. 상기와 같은 구조에 따르면, 하나의 픽셀(게이트와 캐소드의 교차하는 부위)에 다수의 마이크로 팁에 의한 전자방출구조가 마련됨을 알 수 있다. 그리고, 상기 구조물의 위에는 "+" 자형 스페이서(50)가 고정된다. 상기 스페이서(50)는 상기 게이트 전극(G)들의 사이와 케소드 전극(K)들의 사이의 갭 부분, 즉 전자가 방출되지 않는 비화소영역에 규칙적으로 다수 배치된다. 상기 스페이서(50)는 상기 게이트 전극(G) 및 게이트 절연층(20)의 상면에 대해 접착층(40)에 의해 고정된다. 도 2에서는 상기 스페이서(50)에서 게이트 전극(G)에 접착층(40)에 의해 고정된 상태가 보인다. 이 접착층(40)은 폴리이미드(polyimide)와 같은 포토레지스트(photoresist)에 의해 형성된다.

상기 스페이서(50)의 두께는 약 50㎛로서 게이트 전극(G)간의 간격 및 케소드 전극(K)간의 간격과 같거나 이보다 작은 두께를 가지며, 한 방향의 길이가 약 1mm 정도이다. 이러한 스페이서(50)는 일반적인 소다라임 글래스로 제작된다.

이하, 본 발명의 평판 표시 소자의 스페이서 형성방법의 실시예를 단계적으로 설명한다.

먼저, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 전자방출을 위한 캐소드 전극(K), 게이트전극(G) 및 게이트 절연층(20) 등이 형성된 기판(10)을 준비한다. 역시 전술한스페이서(50)는 하나의 기판에 대해 다수 정렬되어야 하므로 필요한 만큼 준비한다. 이하의 설명에서 참조되는 도 4 및 이 이하의 도면에서는 기판(10)에 형성되는 캐소드 전극 등의 기판(10) 상에 형성되는 모든 요소는 복잡성을 피하기 위하여 편의상 생략된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같이, 캐소드 전극, 게이트 전극 및 게이트 절연층 등 필요 요소가 형성된 기판(10) 상에 폴리 이미드 등과 같은 포지티브 포토레지스트를 소정 두께, 예를 들어 3㎛의 두께로 도포하여 접착층(40)을 형성한다. 이때에, 접착층(40)을 도포는 일반적인 스핀 코팅법에 의하는 것이 바람직하다. 상기 접착층(40)이 기판(10)에 형성된 이 후에는 상기 접착층(40)이 후속 되는 스페이서 형성 공정 중에 기판(10)에 도포된 상태에서 기판(10)에 형성된 주요 구성요소를 물리 화학적으로 보호해주게 됨으로써 공정 중에 불의의 외부 공격으로 부터 마이크로팁, 게이트 전극 등을 보호해 주게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 접착층(40) 상에 다수의 스페이서(50)를 정렬하여 탑재한다. 상기 스페이서(50)들은 전술한 바와 같이 전자방출에 방해하지 않는 영역에만 위치한다. 이때에 다수의 스페이서(50)가 기판(10) 상에 설치되어야 하므로 스페이서(50)를 일시에 올릴 수 있는 지그 등을 이용하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)을 핫플레이트(100)과 같은 가열장치에 올린 후 상기 접착층(40)을 소프트 베이크(soft bake)를 행한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 상방으로 부터 자외선 등을 조사하여 상기 접착층(40)을 노광한다. 이때에 상기 접착층(40) 중 상기 스페이서(50)에 가리워 지지 않은 노출부분과 감광된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 핫 플레이트(100)에 올린 후 노광후 베이크(post exposure bake)를 행한다. 이와 같은 노광 후 베이크에 의해 접착층(40)을 이루는 폴리이미드의 결정활성화가 나타나게 되고, 그리고 접착층(40)에 의해 스페이서(50)가 기판(10)에 대해 강하게 고정되게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 접착층(40)을 현상하여 노광된 부분을 제거한다. 이 과정은 일반적인 포토 리소그래피에서 행하는 현상단계의 일종으로서 이때에 사용되는 현상액은 상기 접착층 중 노광된 부분에 대한 용해성을 가지는 물 등과 같은 식각액이다. 이와 같은 현상 이후에는 세척 및 린스 과정을 통해 기판에 발생된 잔류 유기물 등의 오염물질을 제거한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 일측 상방으로 부터 경사진 방향으로 공기를 불어 넣어서 상기 기판(10)의 상면에 마련된 캐소드 전극, 게이트전극, 게이트 절연층, 게이트 절연층 상에 접착층에 의해 고정된 스페이서(50)를 건조 시킨다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)을 진공 챔버(110) 내에서 약 350도의 온도로 가열하여 진공 어닐링(vacuum annealing)을 행하여 목적하는 바 대로 스페이서가 고정된 평판 표시 소자의 기판을 얻는다.

이상과 같은 과정을 거쳐 스페이서가 형성된 FED 기판을 실제적인 결과를 확인하기 위하여 FED 기판을 국부적으로 SEM(secondary electron microscopy)에 의해 측정하였다.

도 12는 스페이서가 형성된 기판의 평면사진이다. 도 12에서 "+" 형 스페이스를 다른 부분에 비해 크게 두드러지게 나타나지 않는 것은 스페이서가 투명한 재료로 형성되어 그 하부의 모양이 스페이서를 통해 투영되었기 때문이다. 그러나, 자세히 살펴보면 기판의 중앙 부분에서 다름 부분에 비해 약간 어두운 "+" 모양의 부분, 즉 스페이서를 확인할 수 있다.

도 13은 기판 상에 형성된 스페이서를 크게 확대하여 본 SEM이며, 도 14는 13에서 점선으로 싸여진 부분의 확대도이다. 도 13과 14에 도시된 바와 같이 스페이서의 하부에 스커트 형태로 펼쳐진 접착층을 확인할 수 있다.

도 15내지 도 17은 상기 스페이서를 고정하는 접착층의 두께 등을 확인하기 위하여 스페이서를 강제적으로 분리시킨 후, 스페이서가 고정되었던 부분을 보이는 도면으로서, 도 15는 스페이서가 고정되었던 부분을 멀리서 본 사진이며, 도 16은 도 15에서 점선으로 싸인 부분의 확대도이며 그리고 도 17은 도 16에서 점선으로 싸인 부분의 확대도이다.

도 15내지 도 17에 나타난 바와 같이 스페이스를 고정하는 접착층이 일정한 두께를 가지고 스페이서를 고정했음을 확인 할 수 있고, 특히 도 17에 도시된 바와 같이 접착층의 연결부분에 불규칙적인 절개면이 나타남으로써 접착층에 의한 스페이서의 고정강도가 상당히 높았음을 알 수 있다.

이와 같이 평판 표시 소자의 기판에 스페이서를 형성함에 있어서, 포토리소그래피법이 응용됨으로써 스페이서를 기판에 대해 매우 강하게 고정할 수 있음은 물론이고, 그리고 스페이서의 고정에 필요한 부분에만 접착층이 형성되고 그 나머지 부분에는 전혀 남기지 않을 수 있게 된다. 이를 위하여 평판 표시 소자에서 전면판과 배면판(기판)의 간격을 유지해 주는 스페이서는 그 스스로를 고정하기 위한 접착층 형성시, 필요부분에만 접착층을 남기기 위한 포토리소그래피 공정시 마스크로 이용되게 된다. 또한, 상기 접착층은 현상 단계 이전까지 기판의 전면에 도포되어 있는 관계로 그 하부에 위치하는 마이크로 팁, 게이트 전극 등과 같은 평판 표시 소자의 중요 요소를 보호하게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 기판에 대한 스페이서의 고정이 지그에 의한 탑재, 일시적인 노광, 현상등에 의해 이루어 질 수 있게 된다. 또한 지그에 의해 스페이서를 기판에 일시에 올릴 수 있기 때문에 지그에 의한 정밀한 스페이서의 위치 정렬이 가능하게 된다. 이러한 본 발명의 특징은 평판 표시 소자의 대량 생산 체계에 매우 효율적인 방법이다.

또한, 본 발명에 의하면 접착제로서 폴리이미드와 같은 포토레지스트를 이용하기 때문에 스페이서 형성 공정 중에 기판에 도포된 상태에서 기판에 형성된 주요 구성요소를 물리 화학적으로 보호해주게 됨으로써 스페이서 형성 공정 중에 불의의 외부 공격으로 부터 마이크로팁, 게이트 전극 등과 같은 평판 표시 소자의 중요 요소를 보호해 준다.

이상의 설명에서는 FED를 중심으로 설명되었으나, 본 발명의 스페이서 형성방법은 스페이서를 요구하는 평판 표시 소자, 특히 고정밀로의 정렬과 강한 고정력을 요구하는 어떠한 평판 표시 소자에도 적용가능하다.

따라서, 특허청구범위에 기재된 평판 표시 소자는 FED 에 국한되지 않고 전술한 바와 같이 어떠한 형태의 평판 표시 소자에 대한 스페이서 형성방법도 청구범위에 기술된 본 발명의 기술적 특징이 이용되는 한 본 발명의 범위 내에 있음은 당연하다.

Claims (8)

1) 소정 형상의 다수 스페이서를 마련하는 단계;

2) 평판 표시 소자에서 상기 스페이서가 부착되는 한 기판을 준비하는 단계;

3) 상기 기판의 상면에 감광성 접착물질을 소정 두께로 도포하는 단계;

4) 상기 스페이서를 상기 기판 상에 정렬한 후 상기 감광성 접착 물질을 의존하여 부착하는 단계;

5) 상기 기판의 상방으로 부터 광을 조사하여 상기 감광성 접착 물질에서 상기 스페이서가 위치하지 않은 부분을 감광시키는 단계;

6) 상기 5)의 감광 단계에서 노광된 감광성 접착물질의 노광 부분을 제거하는 현상 단계;를 포함하여

상기 스페이서가 그 하부에 위치하는 상기 감광성 접착물질에 의해 상기 기판상에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 스페이서 형성방법.

제 1 항에 있어서,

상기 5) 단계 전에 상기 감광성 접착물질을 열원에 의해 소프트 베이크하는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 평판 표시소자의 스페이서 형성 방법.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 6) 단계 이후에 상기 기판을 건조하는 건조단계 및 상기 스페이서를 상기 기판에 고정하는 스페이서 하부의 접착물질을 어닐링하는 어닐링 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 스페이서 형성 방법.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 스페이서는 "+" 자 형인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 스페이서 형성방법.

제 3 항에 있어서, 상기 스페이서는 "+" 자 형인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 스페이서 형성방법.

제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 접착층은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.

제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 기판은 전계방출구조물을 포함하는 FED(Field effect Display)의 배면판인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조방법.

제 3 항에 있어서,

상기 기판은 전계방출구조물을 포함하는 FED(Field effect Display)의 배면판인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조방법.