KR20060060972A - 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법 및카본나노튜브 전계방출표시소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판표시소자의 전면 유리기판과 배면 유리기판을 밀착하여 실장시 두 기판 간에 일정간격을 유지시키는 스페이서(spacer) 제조방법 및 그를 이용한 CNT 전계방출 표시소자 제조방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 전면판과 배면판 중 적어도 하나의 유리기판에 유전체 페이스트나 프릿 페이스트로 된 선형패턴을 가로축(X-축)과 세로축(Y-축) 방향으로 번갈아 가며 격자형으로 중첩 인쇄하고 건조시켜, 격자형 패턴의 격자점내에 기둥형태의 스페이서가 포함된 격자형 스페이서 구조물을 형성시키는 스페이서 제조방법, 및 상기 격자형 스페이서 구조물이 형성된 기판의 전면에 네가티브형 감광성 CNT 페이스트를 도포하고, 후면 노광 및 현상에 의해 CNT 페이스트를 격자형 유전체 패턴이 없는 부분에만 선택적으로 남기는 CNT 전계방출표시소자의 제조방법을 제공하여, 패널의 상, 하판 간에 간격 유지를 위한 스페이서를 용이하게 제조하고, CNT 에미터 전극 형성이 용이한 스페이서를 갖는 다이오우드형 CNT 전계방출표시소자를 제조할 수 있게 한다.

격자형 스페이서, 카본나노튜브(CNT), 전계방출표시소자(FED), 감광성 페이스트, 후면 노광

Description

격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법 및 카본나노튜브 전계방출표시소자 제조방법{Fabrication method of Spacers by A Mesh-type Insulation Patterns and Fabrication method for the CNT Field Emission Display}

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 예시하는 전체적인 제조공정도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서 제조방법에 의해 완성된 격자형 스페이서 구조물의 평면도 및 실험결과에 대한 전자현미경 사진

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원의 제조공정을 설명하기 위해 예시한 기판 단면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 3극형 전계방출표시소자에 적용하여 제조한 기판 단면도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 2극형 전계방출표시소자에 적용하여 제조한 기판 단면도

도 6a와 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 예시하는 공정도

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 의한 2극형 또는 3극형 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원의 제조방법을 설명하기 위하여 예시한 패널 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1 : 하부 유리기판(전면판) 2 : 투명전극막

3,5 : 세로축 선형패턴 4,6 : 가로축 선형패턴

10,10a : 격자형 스페이서 구조물 11,11a : CNT 페이스트

12 : 캐소드 금속전극막 13 : 게이트 절연막

14 : 게이트 금속전극막 15 : 상부 유리기판(배면판)

16 : 형광체 스크린 17 : 전도성 페이스트

18 : 실런트 t : 패턴 두께

d1 : 패턴 폭 d2 : 패턴 간격

h1 : 라인부분에서 누적되는 패턴높이 h2 : 격자점에서 누적되는 패턴높이

본 발명은 전계방출소자로부터 방출되는 전자빔을 이용하여 화상신호를 표시하거나 빛을 발생시키는 평판표시소자(flat panel display)나 면광원(flat lamp)을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 유전체(insulator) 페이스트(paste)나 프릿(frit) 페이스트를 가로축과 세로축 방향으로 번갈아 가며 인쇄한 후 건조하여 얻어지는 격자(mesh)형 구조물의 격자점에서 형성되는 기둥(pillar)의 높이를 이용한 스페이서(spacer) 제조방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 격자형 유전체 스페이서 구조물 패턴이 형성된 유리기판의 전면에 네거티브(negative)형 감광성 탄소나노튜브(CNT) 페이스트를 도포한 다음 후면(back side) 노광(exposure) 및 현상(developing)에 의해 격자형 유전체 패턴이 없는 부분에만 CNT 에미터를 형성시키는 CNT 전계방출표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

Field emission display(FED), vacuum fluorescent display(VFD) 및 plasma display panel(PDP) 등 평판(flat panel) 형태의 미세전자(microelectronic) 표시장치를 제조하는데 있어서 중요한 요소기술 중의 하나가 패널(panel) 내부의 간격을 일정하게 유지시키고 지지시키기 위한 스페이서(spacer)를 형성하는 것이다.

FED에 있어서, 스페이서는 일반적으로 20㎛ 내지 2mm의 높이를 갖는 절연성 구조물을 가공하여 패널의 상판이나 하판의 일정 부위에 고정시키는 방법으로 만들어진다. 이때 수 많은 개수의 미세한 스페이서 기둥들을 따로 가공하기도 어렵고 에미터 소자가 없는 위치에 일일이 안착시키기도 어렵다. 다른 방법으로서 두꺼운 절연막을 상판이나 하판의 일정면에 도포한 후 사진식각방법(photolithography)에 의해 형성하기도 한다. 이 경우에도 20㎛ 내지 2mm의 두꺼운 막을 식각공정에 의해 가공하기가 어려워 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

PDP의 경우는 스크린 프린팅(screen printing)이나 샌드 블레스팅(sand blasting) 방법에 의해 격벽(barrier ribs)를 형성함으로써 상판과 하판 간에 일정한 거리를 유지시킨다. 그러나 이때 격벽의 구조물은 높이가 일정한 스트라이프(stripe)형 혹은 밀폐(closed)형 구조물을 가지기 때문에 상판과 하판을 봉착(sealing)하여 진공 배기시 배기 컨덕턴스가 제한되어 고진공도의 확보가 어렵게 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 유리기판의 전면에 가로-세로방향으로 균일하게 교차되는 유전체 패턴을 인쇄하여 격자형 패턴을 형성하고 그 격자형 패턴의 각 격자점에서 패턴의 교차 및 겹침에 의해 기둥형태의 유전체 스페이서를 형성함으로써, 평판표시소자 또는 면광원 제조시 상, 하판 패널의 간격을 일정하게 유지 및 지지할 수 있으면서도 상,하판 패널 봉착시 진공배기에 따른 배기 컨덕턴스의 제한이 없어 고진공도의 확보가 용이한 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 상기 격자형 패턴의 각 격자점에서 패턴의 교차 및 겹침에 의해 기둥형태의 유전체 스페이서를 형성한 유리기판의 전면에 카본나노튜브 페이스트를 이용하여 에미터 전극을 안착시킴으로써, 상, 하판의 패널 봉착시 진공 배기에 따른 배기 컨덕턴스의 제한이 없어 고진공도의 확보가 가능한 다이오우드형 카본나노튜브의 제조를 용이하게 하여 대형패널 제조시 양산화에 의한 제조단가를 줄일 수 있도록 한 카본나노튜브 전계방출표시소자의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 제 1목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부 유리기판과 하부 유리기판으로 구성되는 평판표시소자 또는 면광원의 스페이서 제조방법에 있어서, 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격으로 나열 되는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정; 상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정; 상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 다시 번갈아가며 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 수회 반복하는 제 3공정을 포함하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥(pillar) 형태의 스페이서가 포함된 격자형 스페이서 구조물을 형성하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 제공한다.

또한 상기 제 1목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예로서, 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격을 갖는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정; 상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정; 상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 전도성 페이스트를 이용하여 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 차례로 수행하고, 그 위에 다시 유전체 페이스트를 이용하여 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향에 대하여 번갈아가며 1회 내지 9회 반복하는 제 3공정을 포함하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥 형태의 스페이서가 포함되고 게이트 전극이 하단부에 포함된 격자형 스페이서 구조물을 형성하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 제공한다.

또한 상기 본 발명에 의한 각 실시예의 제조방법은 에미터 전극 및 게이트 전극으로 구성된 3극형 전계방출 어레이(array)가 형성된 하부 유리기판 상에 적용 되어 3극형(triode) 전계방출표시소자의 스페이서 제조방법을 제공할 수 있게 한다.

또한 상기 본 발명에 의한 각 실시예의 제조방법은 형광체 스크린이 형성된 애노드 상부 유리기판 상에 적용되어 2극형 전계방출표시소자의 스페이서 제조방법을 제공할 수 있게 한다.

상기 제 2목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 불투명 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격을 갖는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정; 상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정; 상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 번갈아가며 2회 내지 10회 반복하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥 형태의 스페이서를 포함하는 격자형 불투명 스페이서 구조물을 형성하는 제 3공정; 상기 제 3공정에 의해 격자형 불투명 스페이서 구조물이 형성된 유리 기판의 전면에 스크린 프린팅이나 스트리핑 방법에 의해 네가티브형 감광성 카본나노튜브(CNT) 페이스트를 도포하는 제 4공정; 상기 CNT 페이스트가 도포된 면의 반대쪽에서 자외선(UV)을 입사시켜 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트에 노광을 실시하는 제 5공정; 상기 노광된 기판을 현상하여 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트만을 남기고 격자형 불투명 스페이서 구조물 상에 도포된 CNT 페이스트를 제거하는 제 6공정을 포함하는 2극형 카본나노튜브 전계방출어레이 제조방법, 및 이러한 방법에 의해 제조된 2극형 전계방출어레이의 하부기판을 형광체 스크린이 형성된 애노드 상부기판과 진공 실장하여 2극형 패널형태로 제조하는 2극형 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 불투명 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격을 갖는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정; 상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정; 상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 전도성 페이스트를 이용하여 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 차례로 수행하고, 그 위에 다시 불투명 유전체 페이스트를 이용하여 동일 패턴(단지 게이트 전극에 전압을 인가할 수 있도록 끝부분이 전도성 전극라인에 대해 열려있는 패턴)을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 번갈아가며 1회 내지 9회 반복하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥 형태의 스페이서가 포함되고 게이트 전극이 하단부에 포함된 격자형 불투명 스페이서 구조물을 형성하는 제 3공정; 상기 제 3공정에 의해 격자형 불투명 스페이서 구조물이 형성된 유리 기판의 전면에 스크린 프린팅이나 스트리핑 방법에 의해 네가티브형 감광성 카본나노튜브(CNT) 페이스트를 도포하는 제 4공정; 상기 CNT 페이스트가 도포된 면의 반대쪽에서 자외선(UV)을 입사시켜 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트에 노광을 실시하는 제 5공정; 상기 노광된 기판을 현상하여 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트만을 남기고 격자형 불투명 스페이서 구조물 상에 도포된 CNT 페이스트를 제거하는 제 6 공정을 포함하는 3극형 카본나노튜브 전계방출어레이 제조방법, 및 이러한 방법에 의해 제조된 3극형 전계방출어레이의 하부기판을 형광체 스크린이 형성된 애노드 상부기판과 진공 실장하여 3극형 패널형태로 제조하는 3극형 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원 제조방법을 제공한다.

상기 본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법과 전계방출형 평판표시소자에의 응용방법, 그에 따른 작용 효과를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자형(mesh-type) 유전체 패턴에 의한 스페이서(spacer) 제조방법을 예시하는 전체적인 제조공정도로서, 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격으로 나열되는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정(도 1a와 도 1b 참조)과, 상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정(도 1c와 도 1d 참조)과, 상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 다시 각 방향으로 번갈아가며 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 수회 반복하는 제 3공정(도 1e 내지 도 1h 참조)을 포함하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에기둥(pillar) 형태의 스페이서가 포함된 격자형 스페이서 구조물(도 5b의 사진 참조)을 형성하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조공정의 일 실시예를 예시 하고 있다.

도 1a는 유리(glass) 기판(1) 상에 투명 전극막(2)이 형성된 기판 단면도로서, 평판표시소자 또는 면광원 제조시 상,하부 패널로 사용될 상부 유리기판 또는 하부 유리기판을 예시하고 있다.

도 1b는 본 발명의 제 1공정에 의해 형성되는 첫 번째 선형 패턴을 예시한 것으로서, 상기 도 1a의 유리 기판(1) 상에 유전체 페이스트나 프릿(frit) 페이스트를 이용하여 한쪽 방향(예; 세로 축 혹은 Y-축 방향)으로 균일하게 나열된 여러 개의 선형 패턴(3)을 프린팅(printing)하고 건조시킨 상태의 기판 단면도이다.

도 1c와 도 1d는 본 발명의 제 2공정에 의해 형성되는 첫 번째 격자형 패턴을 예시한 것으로서, 상기 도 1b와 동일한 유전체 혹은 프릿(frit) 페이스트를 이용하여 상기 도 1b에서 형성된 선형 패턴과 직교하는 방향(예; 가로 축 방향 혹은 X-축 방향)으로 균일하게 나열된 여러 개의 선형 패턴(4)을 프린팅하고 건조시킨 상태의 기판 단면도와 평면도이다.

상기 제 1공정 및 제 2공정에서 특히 상기 유전체 페이스트는 투명 유전체이거나 백색의 불투명 유전체 혹은 프릿(frit) 페이스트 중 어느 한 종류를 사용할 수 있으며 스크린 프린팅(screen printing)이나 스트리핑(stripping), 닥터 블레이드(doctor blade)법에 의해 도포 가능할 것이며, 이렇게 도포된 유전체 페이스트는 80 내지 150℃의 온도 범위에서 건조시킴으로써 선형 패턴을 형성할 수 있게 되는 것이다. 여기서 상기 가로축 방향으로 도포된 유전체 선형 패턴(4)들의 폭(d1: 여기서, 폭이라 함은 선형 패턴이 투명전극막과 직접 접하고 있는 하단부분의 폭)은 10㎛ 내지 500㎛이고 1회 프린팅시 건조 후의 두께(t)는 1㎛ 내지 50㎛ 범위를 갖는 것이 바람직하며, 상기 각 패턴들의 라인과 라인 사이의 간격(d2)은 5㎛ 내지 500㎛ 범위를 갖는 것이 바람직하다.

특히 상기 제 1,2공정에서 유전체 페이스트의 건조온도 범위는 80 내지 150℃로서, 유동성이 있는 페이스트를 건조시킴으로써 페이스트가 옆으로 퍼지는 것을 방지할 수 있게 되는 것이며, 이때 상기 건조 온도는 최소 80℃ 정도이어야 하는데, 이는 이후에 건조 공정을 여러번 반복해야하므로 건조 온도가 너무 높게 되면 생산성이 떨어질 수 있음이다.

또한 상기 패턴 폭(d1)은 10㎛ 내지 500㎛로서 작게 할수록 좋으나 스크린 프린트의 해상도나 스페이서가 어느 정도 기계적 지지력을 갖기 위해서는 필요한 범위이며, 이 값이 너무 커지면 패널의 해상도가 저하되므로 100㎛ 이하를 갖는 것이 바람직하다.

또한 1회 프린팅시 페이스트의 두께(t)는 1㎛ 내지 50㎛ 범위로서, 페이스트의 점도에 따라 달라지나 바람직하게는 15㎛ 내외이다.

또한 라인 사이의 간격(d2)은 5㎛ 내지 500㎛ 범위로서, 패널 상의 픽셀크기나 개구율 및 프린팅시 프린팅 해상도에 따라 달라지나, 바람직하게는 300 내지 500㎛ 범위의 값이다.

도 1e는 상기 도 1b에서 형성된 세로축의 첫 번째 선형 패턴(3)들과 같은 방향으로 동일한 두 번째 선형 패턴(5)들을 중첩시켜 프린팅하고 건조한 상태의 단면도이고, 도 1f는 도 1c에서 형성된 가로축의 첫 번째 선형 패턴(4)들과 같은 방향 으로 동일한 두 번째 선형 패턴(6)들을 중첩시켜 프린팅하고 건조한 상태의 단면도로서, 이 공정에서는 상기 제 1공정과 제 2공정을 세로축 방향 및 가로축 방향에 대하여 각각 2회 내지 10회 반복 수행할 수 있으며, 이러한 공정에서 얻어지는 2겹 또는 그 이상의 격자형 패턴은 400 내지 600℃의 온도 범위에서 소성시키는 것이 바람직할 것이다.

도 1g와 도 1h는 상기의 제 3공정을 2회 내지 10회 반복하여 형성된 가로축 및 세로축 방향의 유전체 패턴으로 이루어진 격자형 스페이서 구조물(10)을 도시하고 있으며, 도 1g와 도 1h는 각각 도 1d의 A-A' 선 및 B-B' 선 상에서 바라본 단면도로서, 이러한 반복 공정에 의해 형성되는 상기 격자형 스페이서 구조물은 유전체 선형패턴들이 교차되는 격자점에서 누적되는 패턴의 높이(h2)를 10㎛ 내지 1mm까지의 범위로 형성하되, 유전체 패턴이 교차되지 않는 라인 부분에서 누적되는 패턴의 높이(h1)는 상기 격자점에서의 높이에 비해 1/3 내지 2/3 범위의 값을 유지할 수 있을 것이다.

이때 상기 제3공정에서의 반복 횟수는 2회 내지 10회의 범위로서, 제조하고자 하는 형광체 및 에미터의 특성, 그리고 2극형이냐 3극형이냐에 따라 상판과 하판의 간격이 다르게 요구되며 바람직하게는 50 내지 200㎛ 이므로, 50㎛ 간격에 대해서는 2-3회, 200㎛ 간극에 대해서는 8-10회가 바람직하다.

또한 상기 소성온도는 400 내지 600℃의 온도 범위로서, 페이스트 내의 아웃개싱을 일으키는 유기물 내지는 vehicle 성분을 제거하기 위한 온도 이상이어야 하며, 소다라임 유리가 변형되지 않는 온도 이하라야 한다.

또한 상기 격자형 패턴의 유전체 패턴의 높이의 비(h1/h2)는 1/3 내지 2/3의 범위로서, 이상적으로는 교차점의 높이에 비해 선상의 높이가 1/2이 되겠으나 건조나 소성 과정에서 퍼짐이 발생하므로 달라질 수 있으며, 그 높이의 차이가 클수록 바람직하다.

도 2는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서 제조방법에 의해 완성된 격자형 스페이서 구조물의 평면도 및 실험결과에 대한 전자현미경(SEM) 사진을 예시하고 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원의 제조공정을 설명하기 위해 예시한 기판 단면도로서, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 내지 제 3공정의 제조방법에서 특히 불투명한 유전체 페이스트를 사용하여 얻어진 격자형 스페이서 구조물(10a)이 포함된 유리기판(1)의 전면에 네가티브(negative)형 감광성(photo-sensitive) CNT(Carbon Nano Tube) 페이스트(11)를 도포하는 제 4공정(도 3a)과, 상기 네가티브형 감광성 CNT 페이스트(11)가 도포된 유리기판(1)의 후면에서 자외선을 조사하여 노광하는 제 5공정(도 3b), 및 상기 노광된 기판을 현상하여 불투명한 유전체 패턴에 의해 노광되지 않은 부분의 CNT 페이스트는 제거되고 유전체 패턴이 없는 부분의 CNT 페이스트(11a)만 남기는 제 6공정(도 3c)으로 이루어지는 전계방출표시소자(FED; Field Emission Display) 혹은 면광원(Flat Lamp)의 제조방법에 관한 공정도를 예시하고 있다.

도 3a는 도 1a 내지 도 1h와 같은 방법으로 얻어진 격자형 스페이서 구조물 (10a)이 포함된 유리기판(1)의 전면에 네가티브형 감광성 CNT 페이스트(11)를 도포한 상태의 제 4공정 후의 단면도이다. 이때 상기 네가티브형 감광성 CNT 페이스트는 통상적으로 CNT 파우더(powder)와 바인더(binder) 및 용매(solvent)를 일정비율로 혼합하고 자외선(UV) 파장의 광선에 반응할 수 있도록 감광성수지(photopolymer) 성분의 감광성 재료를 혼합하여 만들게 되는데, 특히 전도성을 높이기 위해 금속분말을 일정비율 혼합할 수도 있으며 결합력을 높이기 위해 프릿(frit)을 일정비율 혼합할 수도 있고, 이렇게 제조된 감광성 CNT 페이스트는 스크린 프린팅(screen printing)이나 스트리핑(stripping) 방법, 닥터블레이드(doctor blade) 방법 혹은 스핀 코팅(spin coating) 방법에 의해 도포가 가능하다.

도 3b는 상기에서와 같은 방법으로 CNT 페이스트(11)가 도포된 면의 반대쪽에서 자외선(UV)을 조사하여 노광(expose)시키는 제 5공정 실시 상태의 단면도이다. 이때 입사된 빛은 불투명한 유전체 페이스트를 사용하여 얻은 격자형 스페이서 구조물(10a)의 유전체 패턴들을 통과하지 못하고 ITO를 포함한 유리기판(1)의 투명한 영역만 통과할 수 있게 되므로, 격자형 유전체 패턴이 없는 'ITO/유리기판' 상에 도포된 CNT 페이스트에만 빛이 흡수된다.

도 3c는 제 6공정의 현상공정을 실시한 후의 기판 단면도로서, 상기 노광된 CNT 페이스트(11)를 현상용액에 현상시킬 때에 빛이 흡수되지 않은 격자형 유전체 패턴 상의 CNT 페이스트는 제거되고 ITO를 포함한 투명 유리기판 상의 CNT 페이스트(11a)만 남겨진 상태의 단면도이다.

도 4는 상기 도 1a 내지 도 1h에 예시된 본 발명에 의한 격자형 유전체 패턴 에 의한 스페이서 제조방법을 3극형(Triode-type) 전계방출표시소자에 적용하여 제조한 기판 단면도로서, 투명 전극막(2)이 형성된 하부 유리기판(1; 전면판) 상에 캐소드 금속전극막(12)과 CNT 페이스트(11)가 도포되고 상기 캐소드 금속전극막(12) 위에 게이트 절연막(13)과 게이트 금속전극막(14)이 차례로 형성되어 있는 3극형 전계방출어레이에 있어서, 상기 게이트 금속전극막(14) 위에 격자형 스페이서 구조물(10)을 제조한 상태를 예시하고 있다. 이러한 제조방법은 에미터 전극 및 게이트 전극으로 구성된 3극형 전계방출 어레이(array)가 형성된 하부 유리기판 상에 적용되어 3극형(triode) 전계방출표시소자의 스페이서 제조방법을 제공할 수 있게 한다. 여기서 3극형이라 함은 '에미터 전극-게이트 전극-애노드 전극' 구조를 갖는 전계방출소자를 의미하고 2극형이하 함은 '에미터 전극-애노드 전극' 구조를 갖는 전계방출소자를 의미한다.

도 5는 상기 도 1a 내지 도 1h에 예시된 본 발명에 의한 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법을 형광체(phosphor) 스크린(16)이 형성된 상부 유리기판(15; 배면판) 상에 적용하여 격자형 스페이서 구조물(10)을 제조한 기판 단면도로서, 이러한 제조방법은 2극형 전계방출표시소자의 스페이서 제조방법을 제공할 수 있게 한다.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격자형(mesh-type) 유전체 패턴에 의한 스페이서(spacer) 제조방법을 예시하는 공정도로서, 도 6a는 본 발명 제조방법의 제 3공정에 해당하는 상기 도 1e 및 도 1f의 제조단계에서 세로축 선형 패턴과 가로축 선형 패턴을 프린팅함에 있어서, 두 번째 선형 패턴을 반복하여 중 첩 프린팅할 때에 게이트 전극으로 사용될 전도성(conductive) 페이스트(17)를 유전체 페이스트 대신 도포하여 격자형 유전체 패턴을 형성함으로써 격자형 스페이서 구조물(10)의 하단부에 3극형 전계방출표시소자의 게이트 전극을 삽입시킨 상태의 단면도이고, 도 6b는 상기 도 6a의 구조에 본 발명의 제 4공정 내지 제 6공정에 의한 CNT 페이스트(11)의 도포공정과 노광공정, 및 현상공정을 거쳐 CNT 에미터 전극을 형성한 구조의 단면도이다.

즉, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3공정의 다른 실시예는 상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 첫 번째 격자형 패턴 위에 전도성 페이스트(17)를 이용하여 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 차례로 수행하여 전도성을 갖는 두 번째 격자형 패턴을 형성하고, 상기 전도성 페이스트로 된 두번째 격자형 패턴 위에 다시 유전체 페이스트를 이용하여 동일 패턴(단지 게이트 전극에 전압을 인가할 수 있도록 끝부분이 전도성 전극라인에 대해 열려있는 패턴)을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향에 대하여 번갈아가며 1회 내지 9회 반복하는 공정으로 이루어진다. 이로써 본 발명 제조방법의 다른 실시예에 의하면 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥(pillar) 형태의 스페이서가 포함되고 게이트 전극이 하단부에 포함된 격자형 스페이서 구조물을 갖도록 함으로써 3극형 전계방출표시소자의 게이트 전극 및 스페이서로 사용할 수 있게 된다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 의한 2극형 또는 3극형 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원의 제조방법을 설명하기 위하여 예시한 패널 단면도로서, 상기 도 3c와 도 6b에 각각 예시된 방법으로 제조된 2극형 전계방출어레이 또는 3극형 전계방출어레이를 실장한 하부 유리기판(1)을 형광체 스크린(16)을 형성한 상부 유리기판(15)과 나란히 배열하고 실런트(18)를 이용하여 진공 실장시킨 상태의 패널 단면도이다. 이때 상기 2극형 전계방출어레이 또는 3극형 전계방출어레이의 격자형 스페이서 구조물에 포함된 유전체 패턴은 특히 불투명 유전체 페이스트를 사용하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 도 3c와 같이 제 3공정에서 격자점 내에 기둥 형태의 스페이서가 포함된 격자형 불투명 스페이서 구조물이 형성된 하부 유리기판의 전면에 제 4공정 내지 제 6공정을 거치면서 네가티브형 감광성 CNT 페이스트 도포, 노광 및 현상에 의해 유전체 패턴이 없는 격자형 내부의 투명한 유리기판 위에만 CNT 페이스트로 된 에미터 전극을 형성하여 2극형 카본나노튜브 전계방출어레이를 제조할 수 있게 되며, 이러한 방법에 의해 제조된 2극형 전계방출어레이의 하부 유리기판(1)을 도 7a와 같이 형광체 스크린(16)이 형성된 애노드 상부 유리기판(15)과 나란히 배열하고 실런트(18)로 진공 실장하여 2극형 패널형태의 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원을 제조할 수 있게 된다.

또한 도 6b와 같이 제 3공정에서 격자점 내에 기둥 형태의 스페이서가 포함되고 게이트 전극이 하단부에 포함된 격자형 불투명 스페이서 구조물이 형성된 하부 유리기판의 전면에 제 4공정 내지 제 6공정을 거치면서 네가티브형 감광성 CNT 페이스트 도포, 노광 및 현상에 의해 유전체 패턴이 없는 격자형 내부의 투명한 유리기판 위에만 CNT 페이스트로 된 에미터 전극을 형성하여 3극형 카본나노튜브 전 계방출어레이를 제조할 수 있게 되며, 이러한 방법에 의해 제조된 3극형 전계방출어레이의 하부 유리기판(1)을 도 7b와 같이 형광체 스크린(16)이 형성된 애노드 상부 유리기판(15)과 나란히 배열하고 실런트(18)로 진공 실장하여 3극형 패널형태의 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원을 제조할 수 있게 된다.

이상의 본 발명에 의하면, 유전체 페이스트의 선형 패턴을 X축 방향과 Y축방향으로 순차적으로 번갈아 가며 스크린 프린팅함으로써 선형 패턴들의 교차점에서 높은 단차의 기둥을 형성시킬 수 있음으로 인하여 유리기판의 상판과 하판 간에 일정 간격을 유지시키기 위한 스페이서를 용이하게 형성시킬 수 있으며, 이렇게 하여 형성된 격자형 유전체 패턴상에 네거티브 감광성 CNT 페이스트를 도포하고 후면노광 및 현상공정을 수행함으로써 유전체 패턴을 제외한 '투명전도막/유리기판' 상의 투명한 영역에만 선택적으로 CNT 에미터를 남길 수 있으므로 스페이서를 갖는 CNT 전계방출표시소자의 제조가 용이하기 때문에 대형패널 제조시 양산화에 의한 제조단가의 감소를 달성할 수 있게 된다.

Claims (13)

1. 상부 유리기판과 하부 유리기판으로 구성되는 평판표시소자 또는 면광원의 스페이서 제조방법에 있어서,

   투명전극막이 코팅된 상부 유리기판 또는 하부 유리기판 중 적어도 하나의 유리기판의 일면에 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격으로 나열되는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정;

   상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정;

   상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 다시 번갈아가며 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 수회 반복하는 제 3공정을 포함하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥(pillar) 형태의 스페이서가 포함된 격자형 스페이서 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 3공정은,

   상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 전도성 페이스트를 이용하여 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 차례로 수행하는 공정과;

   상기 전도성 페이스트로 된 선형 패턴 위에 다시 유전체 페이스트를 이용하 여 동일 패턴(단지 게이트 전극에 전압을 인가할 수 있도록 끝부분이 전도성 전극라인에 대해 열려있는 패턴)을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향에 대하여 차례로 반복하여 수행하는 공정으로 이루어져, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥(pillar) 형태의 스페이서가 포함되고 게이트 전극이 하단부에 포함된 격자형 스페이서 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 1공정 및 제 2공정에서의 선형패턴을 80 내지 150℃의 온도 범위에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 3공정에서 격자형 스페이서 구조물을 400 내지 600℃의 온도 범위에서 소성시키는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 유전체 페이스트는 투명 유전체이거나 백색의 불투명 유전체 또는 프릿 페이스트 중의 어느 한 종류를 사용하며, 스크린 프린팅(screen printing), 스트리핑(stripping), 닥터 블레이드(doctor blade) 방법 중의 어느 한 방법에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 인쇄된 선형패턴의 폭이 10㎛~500㎛이고, 1회 프린팅시 건조후의 두께는 1㎛~50㎛의 범위를 가지며, 각 선형패턴의 라인과 라인사이의 간격은 5㎛~500㎛의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 3공정을 2회 내지 10회 범위 내에서 반복 진행하여, 유전체 선형패턴들이 교차되는 격자점에서 누적되는 패턴의 높이를 10㎛ 내지 1mm까지의 범위로 형성하되, 패턴이 교차되지 않는 라인 부분에서 누적되는 패턴의 높이는 상기 격자점에서의 높이에 비해 1/3 내지 2/3 범위의 값을 유지하는 것을 특징으로 하는 격자형 유전체 패턴에 의한 스페이서 제조방법.
8. 에미터 전극 및 게이트 전극으로 구성된 3극형 전계방출 어레이가 형성된 하부 유리기판 상에 상기 제 1항의 방법으로 격자형 스페이서 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 3극형(triode) 전계방출표시소자의 스페이서 제조방법.
9. 형광체 스크린이 형성된 애노드 상부 유리기판 상에 상기 제 1항의 방법으로 격자형 스페이서 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 2극형 전계방출표시소자의 스페이서 제조방법.
10. 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 불투명 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격을 갖는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정;

    상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정;

    상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 번갈아가며 2회 내지 10회 반복하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥(pillar) 형태의 스페이서를 포함하는 격자형 불투명 스페이서 구조물을 형성하는 제 3공정;

    상기 제 3공정에 의해 격자형 불투명 스페이서 구조물이 형성된 유리 기판의 전면에 스크린 프린팅이나 스트리핑(stripping) 방법에 의해 네가티브(negative)형 감광성 카본나노튜브(CNT) 페이스트를 도포하는 제 4공정;

    상기 CNT 페이스트가 도포된 면의 반대쪽에서 자외선(UV)을 입사시켜 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트에 노광을 실시하는 제 5공정;

    상기 노광된 기판을 현상하여 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트만을 남기고 격자형 불투명 스페이서 구조물 상에 도포된 CNT 페이스트를 제거하는 제 6공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 2극형 카본나노튜브 전계방출표시소자의 제조방법.
11. 상기 제 10항의 방법으로 제조된 2극형 전계방출어레이의 하부 유리기판을 형광체 스크린이 형성된 애노드 상부 유리기판과 진공 실장하여 2극형 패널형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 2극형 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원 제조방법.
12. 투명전극막이 코팅된 유리기판의 일면에 불투명 유전체 페이스트를 이용하여 일정한 간격을 갖는 선형패턴들을 인쇄하여 건조하는 제 1공정;

    상기 선형패턴들이 형성된 유리기판 위에 상기 제 1공정과 동일 패턴들을 상기 선형패턴들에 직교하는 방향으로 교차되게 인쇄하여 건조하는 제 2공정;

    상기 제 1공정 및 제 2공정에 의해 형성된 격자형 패턴 위에 전도성 페이스트를 이용하여 동일 패턴을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 차례로 수행하고, 그 위에 다시 불투명 유전체 페이스트를 이용하여 동일 패턴(단지 게이트 전극에 전압을 인가할 수 있도록 끝부분이 전도성 전극라인에 대해 열려있는 패턴)을 중첩 인쇄하여 건조하는 공정을 각 방향 패턴에 대하여 번갈아가며 1회 내지 9회 반복하여, 각 선형패턴들이 교차하는 격자점 내에 기둥(pillar) 형태의 스페이서가 포함되고 게이트 전극이 하단부에 포함된 격자형 불투명 스페이서 구조물을 형성하는 제 3공정;

    상기 제 3공정에 의해 격자형 불투명 스페이서 구조물이 형성된 유리 기판의 전면에 스크린 프린팅이나 스트리핑(stripping) 방법에 의해 네가티브(negative)형 감광성 카본나노튜브(CNT) 페이스트를 도포하는 제 4공정;

    상기 CNT 페이스트가 도포된 면의 반대쪽에서 자외선(UV)을 입사시켜 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트에 노광을 실시하는 제 5공정;

    상기 노광된 기판을 현상하여 투명 유리기판 상에 도포된 CNT 페이스트만을 남기고 격자형 불투명 스페이서 구조물 상에 도포된 CNT 페이스트를 제거하는 제 6공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 3극형 카본나노튜브 전계방출표시소자의 제조방법.
13. 상기 제 12항의 방법으로 제조된 3극형 전계방출어레이의 하부 유리기판을 형광체 스크린이 형성된 애노드 상부 유리기판과 진공 실장하여 3극형 패널형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 3극형 카본나노튜브 전계방출표시소자 또는 면광원 제조방법.

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