KR20080090370A - 전계방출소자의 스페이서 및 스페이서에 사용되는 모재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법은: 먼저, 기판을 제공하는 단계와; 상기 기판 상에 콜로이드(colloid)를 형성하는 단계와; 상기 기판의 콜로이드 상에 패턴화된 포토레지스트층(photoresist layer)을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴과 동일하게 상기 콜로이드에 패턴을 형성하는 단계와; 상기 패턴화된 포토레지스트층을 제거하고, 상기 기판 상의 콜로이드를 경화시키는 단계; 그리고 마지막으로, 상기 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명에 의한 스페이서에 사용되기 위한 모재에 따르면, 스페이서의 제조비용이 적게 들고, 많은 양의 제품을 생산할 수 있어 경제적 이윤을 획득할 수 있다.
전계방출, 디스플레이패널, 스페이서, 콜로이드
Description
본 발명은 전계방출소자의 스페이서(spacer) 및 스페이서에 사용되는 모재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전계방출 디스플레이장치용 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 및 스페이서에 사용되는 모재의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 일상 생활에서 디스플레이장치의 중요성이 더욱더 강조되고 있다. 상기 디스플레이장치는 컴퓨터 및 인터넷뿐만 아니라 TV, 휴대형전화기, 휴대형정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 차량용 정보시스템 등에 널리 사용되고 있다. 그리고 사용자가 평판 디스플레이(flat panel display)장치를 선택함에 있어 무게감, 부피감, 건강상의 이유가 중요한 척도가 되고 있다. 최근의 디스플레이 장치에 관한 많은 기술 중에서, 특히 전계방출 디스플레이장치(FEDs: Field Emission Display device, 이하 'FEDs' 라함)는 종래 액정 디스플레이장치의 좁은 시야각, 좁은 범위의 사용온도 및 느린 반응속도와 같은 단점을 보완하여 고화질의 수상관(picture tube)에 사용될 수 있다. 상기 FEDs는 높은 생산율, 빠른 반응속도, 양호한 화면조정, 100ftL의 밝기, 경박단소화 구조, 더 넓은 범위의 색온도, 양호한 휴대성, 경사방향 인식 용이성 등의 면에서 장점을 지니고 있다. 또한, 상기 FEDs는 고효율의 형광성 막이 사용되는 발광 평판 디스플레이장치이기 때문에 옥외의 일광 환경에서도 우수한 밝기를 유지할 수 있다. 따라서 상기 FEDs는 LCD와 대등하거나 또는 LCD를 대체할 기술로 인정받고 있다.
FEDs의 발광원리는 10-6 torr의 진공하에서 전기장의 음극판으로부터 전자가 방출되는 것이다. 양극판의 양전압(positive voltage)이 가속되면, 상기 음극판으로부터 방출된 전자는 상기 양극판의 형광성 파우더(powder)에 충격을 가하여 상기 형광성 파우더가 발광한다. 그리고 상기 전기장의 세기는 상기 음극으로부터 방출되는 전자의 양에 영향을 미친다. 즉, 상기 전기장의 세기가 강할수록 더 많은 전자가 상기 음극으로부터 방출된다. 또한, 상기 FEDs의 게이트는 원형으로 형성되기 때문에 균일하지 않은 전기장이 생성된 경우, 상기 음극으로부터 방출된 전자의 원형 분배가 균일하지 않게 된다. 따라서 상기 FEDs가 균일하지 않은 밝기를 가지고, 디스플레이 영상의 질이 저하되는 결과를 초래한다.
또한, 상기 음극 및 양극을 제외하고, 상기 FEDs는 상기 음극과 양극 사이의 공간을 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 더 포함하여 구성된다. 종래의 FEDs를 구성하는 스페이서는 상기 스페이서가 차지하는 디스플레이 영역을 줄이도록 큰 종횡비(aspect ratio)를 가졌다. 그러나 큰 종횡비를 가지는 상기 FEDs의 스페이서는 쉽게 경사지는 제조상의 문제점이 있었다. 또한, 종래의 스페이서는 몰드(mold) 공정 또는 레이저(laser) 공정을 통해 제조되었다. 상기 공정에 의해 제조된 스페이서는 지나치게 비싸 경제적 이윤을 획득할 수 없다. 그리고 다른 스페이서는 카보런덤 샌드블래스팅(carborundum sandblasting) 방식에 의해 형성될 수 있으나, 상 기 방식의 설비 또한 매우 비싸서 제품의 생산성이 경제적이지 못하다.
상술한 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명은 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 목적은 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법을 제공하는 것이다. 이때, 상기 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법은: 먼저, 기판을 제공하는 단계와; 상기 기판 상에 콜로이드(colloid)를 형성하는 단계와; 상기 기판의 콜로이드 상에 패턴화된 포토레지스트층(photoresist layer)을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴과 동일하게 상기 콜로이드에 패턴을 형성하는 단계와; 상기 패턴화된 포토레지스트층을 제거하고, 상기 기판 상의 콜로이드를 경화시키는 단계; 그리고 마지막으로, 상기 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 이에 의해 전계방출 디스플레이패널에 사용되는 스페이서는 완성된다.
본 발명에 따른 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법에 의하면, 상기 기판은 특정 재질로 제한되지 않고, 바람직하게는 단단한 재질에 의해 구성되는 평평한 표면으로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 기판은 유리, 금속 및 세라믹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다. 또한, 이형제를 상기 기판 상에 도포할 수 있다. 그리고 상기 콜로이드는 상기 이형제 상에 형성될 수 있다. 이때, 상기 기판은 상기 이형제를 제거함으로써 재거될 수 있다. 그리고 상기 이형제는 흑연(graphite), 세라믹 파우더(ceramic powder), 유화제(emulsifier), 친수성 용제(hydrophilic solvent) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 기판 상에 형성된 콜로이드는 스크린-프린팅(screen-printing), 스패튤라-프린팅(spatula-printing) 및 스프레이(spraying)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방식에 의해 수행될 수 있다. 이때, 상기 콜로이드는 페이스트(paste) 형태일 수 있고, 바람직하게는 유리시멘트일 수 있다. 또한, 상기 유리시멘트는 산화납(lead oxide), 산화붕소(boron oxide), 산화아연(zinc oxide), 이산화규소(silica), 산화나트륨(sodium oxide), 알루미나(alumina), 산화칼슘(calcium oxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 콜로이드 상에 형성되는 상기 패턴화된 포토레지스트층은 어떠한 감광성의 재질로 구성될 수도 있으나, 바람직하게는 드라이필름(dry film)의 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 기판 상에 콜로이드를 형성한 이후, 상기 콜로이드는 가열된다. 그리고나서 상기 패턴화된 포토레지스트층은 상기 기판의 콜로이드 상에 형성된다. 이때, 상기 콜로이드의 가열온도는 상기 콜로이드의 재질에 따라 결정될 수 있으나, 바람직하게는 80℃ 내지 150℃ 범위의 온도로 가열된다. 여기서, 상기 콜로이드를 가열하는 목적은 상기 콜로이드를 상에 패턴화된 포토레지스트층을 형성하기 위함이다. 이때, 상기 콜로이드를 완전하게 경화시키는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 상기 기판의 콜로이드 상에 패턴화된 포토레지스트층을 형성한 이후에, 에칭(etching) 또는 샌드블래스팅(sandblasting) 방식에 의해 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴과 동일하게 상기 콜로이드에 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 더욱 바람직하게는 샌드블래스팅 방식에 의해 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴과 동일하게 상기 콜로이드에 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 기판의 콜로이드를 경화시키는 단계는 가열에 의해 수행될 수 있다. 이때, 바람직하게는 350℃ 내지 600℃ 범위 온도의 가열에 의해 상기 기판의 콜로이드를 경화시키는 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 스페이서에 사용되기 위한 모재를 제공함에 있다. 이때, 상기 모재는 이형제와, 콜로이드, 그리고 상기 기판 상에 형성된 이형제를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 콜로이드는 상기 기판의 이형제 상에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 스페이서에 사용되기 위한 모재에 의하면, 상기 기판은 단단한 특성을 가지는 재질에 의해 구성되는 평평한 표면으로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 기판은 유리, 금속 및 세라믹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다. 이때, 상기 콜로이드는 페이스트 형태일 수 있고, 바람직하게는 유리시멘트일 수 있다. 또한, 상기 유리시멘트는 산화납, 산화붕소, 산화아연, 이산화규소, 산화나트륨, 알루미나, 산화칼슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다. 그리고 상기 이형제는 흑연, 세라믹 파우더, 유화제, 친수성 용제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법 및 모재에 따르면, 스페이서의 제조 비용을 줄일 수 있고, 제품의 질을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법 및 모재에 의하면, 예컨대 전계방출 디스플레이패널 또는 백라이트(back light)모듈 등의 다양한 요구를 만족할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 장점 및 기술적 특징은 이하에서 서술될 첨부된 도면과 관련된 상세한 설명에 의해 분명해질 것이다.
결론적으로, 본 발명에 의한 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조방법은 종래의 몰드 공정, 레이저 공정 또는 카보런덤 샌드블래스팅 방식과 다르다. 본 발명에서는 유리시멘트가 스크린-프린팅, 스패튤라-프린팅 또는 스프레이 방식에 의해 형성된다. 또한, 본 발명에서는 샌드블래스팅 또는 에칭 방식에 의해 유리시멘트가 패턴형성되도록 패턴화된 포토레지스트층에 의해 상기 유리시멘트를 덮는다. 그리고 상기 기판 상에 형성된 이형제는 상기 유리시멘트로 만들어진 스페이서로부터 상기 기판을 제거하기 용이하게 한다. 따라서 상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법을 통하여 제품의 생산비용을 절감할 수 있으므로 경제적 이익을 획득할 수 있다.
이하에서 설명될 구체적인 실시예에 따르면, 본 발명은 실제에 응용될 수 있다. 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 개시된 내용을 통해 본 발명의 효과 및 장점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 아래에서 설명될 실시예에 한정되지 않고 다른 실시예를 통해서도 실시되거나 응용될 수 있다. 본 발명의 의도를 벗어나지 않는 범위에서 본 명세서의 세부적인 사항은 다른 목적과 응용에 따라 변형 및 개작될 수 있다.
상술한 도면은 본 발명의 구성요소만을 간략하게 나타낸 것으로서, 도면에 도시된 구성요소는 실제에 적용되는 구성과는 차이가 있을 수 있다. 또한, 실제에 적용되는 구성요소의 양과 형상은 선택적으로 변형될 수 있다. 그리고 실제에 적용되는 구성요소의 구성은 더욱 복잡할 수 있다.
실시예
1
도 1A에 도시된 바와 같이 기판(11)이 제공될 수 있다. 상기 기판(11)은 단단한 특성의 물질에 의해 평평한 표면으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 기판(11)의 재질은 유리이다. 상기 기판(11) 위에 이형제(release agent)(12)가 도포된다. 상기 이형제(12)의 재질은 흑연, 세라믹 파우더, 유화제 및 친수성 용제 중에서 선택될 수 있다. 다음으로, 도 1B에 도시된 바와 같이, 유리시멘트(glass cement)(13)를 스크린-프린팅(screen printing)방식에 의해 도포한다. 상기 유리시멘트(13)의 주재질은 이산화규소(silica)이다. 상기 유리시멘트(13)의 두께는 약 0.7㎜이다. 또한, 상기 유리시멘트(13)는 페이스트(paste) 상태이다. 그리고 상기 유리시멘트(13)가 도포된 기판(11)은 80℃ 내지 150℃ 범위의 온도에서 가열되는 단계를 거친다. 이는 상기 유리시멘트(13)가 완전히 경화되지 않고, 약간 경화되도록 하기 위함이다. 여기서 상기 유리시멘트(13)가 도포된 기판(11)은 모재(20)를 구성한다. 상기 모재(20)가 후술할 단계를 거치면, 상기 유리시멘트(13)는 스페이서로 사용된다. 본 실시예에서, 상기 유리시멘트(13)은 전계방출 디스플레이패널의 스페이서로 사용될 수 있다.
다음으로, 도 1C에 도시된 바와 같이, 드라이필름(dry film)으로 형성된 포토레지스트(photoresist)층(14)은 약간 경화된 상기 유리시멘트(13) 위에 패턴화된다. 상기 포토레시스트층(14)은 노출 및 현상(development)에 의한 리소그라피(lithography) 방식에 의해 패턴형성된다.
이어서, 도 1D에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트층(14)의 형성 이후 상기 패턴화된 포토레지스트층(14)에 의해 덮여 있지 않은 상기 유리시멘트(13)의 일부분은 샌드블래스팅(sandblasting) 방식에 의해 제거된다. 반면에, 상기 패턴화된 포토레지스트층(14)에 의해 덮여 있는 상기 유리시멘트(13)의 다른 부분은 유지된다. 이에 의해 패턴형성된 유리시멘트(13)를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 1E에 도시된 바와 같이 상기 패턴화된 포토레지스트층(14)은 제거된다. 상기 패턴형성된 유리시멘트(13)는 350℃ 내지 600℃ 범위의 온도에서 가열되어 경화된다. 상기 패턴형성된 유리시멘트(13)를 가열하는 목적은 상기 패턴형성된 유리시멘트(13)를 완전히 경화시키기 위함이다.
마지막으로, 도 1F에 도시된 바와 같이 상기 기판(11)은 상기 이형제(12)에 의해 상기 패턴형성된 유리시멘트(13)로부터 제거된다. 상기 패턴형성된 유리시멘트(13)의 스페이서로서의 두께는 약 0.5㎜이다. 도 2를 참고하면, 완전히 경화된 유리시멘트(13)는 평판 스페이서, 즉 전계방출 디스플레이패널의 스페이서(30)로서 동작한다. 도 1F에 도시된 상기 패턴형성된 유리시멘트(13)는 도 2에 도시된 상기 스페이서(30)의 일부분에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 전계방출 디스플레이장치에 사용되는 스페이서의 분해도이다. 이때, 상기 전계방출 디스플레이장치는 음극판(40), 양극판(50) 및 상기 음극판(40)과 양극판(50)의 사이에 구비되는 스페이서(30)를 포함하여 구성된다. 상기 스페이서(30)가 완성되면, 상기 스페이서(30)는 상기 음극판(40) 및 양극판(50)의 사이에 위치하여 봉입된다.
이하에서는 상기 음극판(40) 및 양극판(50)의 구조를 설명한다. 상기 음극판(40)은 기판(41), 음극(42), 음극전자방출소자(43), 제1 절연층(44) 및 게이트(45)를 포함하여 구성된다. 상기 음극(42)은 상기 기판(41) 상에 위치한다. 상기 음극전자방출소자(43)는 상기 음극(42) 상의 적절한 위치에 배열된다. 상기 음극전자방출소자(43)의 재질은 탄소 나노튜브(carbon nanotube)와 같은 음극전자방출물질이다. 이는 상기 전계방출 디스플레이패널의 발광을 제어하는 전자를 제공하기 위함이다. 따라서 상기 음극(42)과 게이트(45) 사이의 볼트 차의 변화량 제어를 통해 모든 음극전자방출소자(43)는 지정된 시간에 전자를 방출할 수 있다. 또한, 상기 양극판(50)은 발광층(51), 마스크층(mask layer)(54), 양극(52) 및 투과패널(transparent panel)(53)을 포함하여 구성된다. 상기 양극(52)의 재질은 투과성 전도물질, 예컨대 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)이다. 상기 발광층(51) 및 마스크층(54)은 상기 양극(52) 아래에 구비된다. 상기 발광층(51)의 재질은 형광체 등을 방출하는 발광물질이다. 상기 투과패널(53)은 유리 또는 다른 투과물질 의 재질로 구성되고, 상기 양극(52) 상에 위치한다.
본 발명에 의한 평판 스페이서(30)는 상기 음극판(40) 및 양극판(50) 사이의 간격을 유지하고, 전자들이 상기 음극판(40)으로부터 어긋나 방출되는 것을 방지한다.
실시예
2
본 실시예는 기판(11)이 금속재질로 형성되는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사하다(도 1A 참조)
실시예
3
본 실시예는 기판(11)이 세라믹(ceramic)재질로 형성되는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사한다(도 1A 참조).
실시예
4
본 실시예는 유리시멘트(13)가 스패튤라-프린팅(spatula printing) 방식에 의해 기판(11)의 이형제(12) 상에 형성되는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사하다(도 1B 참조).
실시예
5
본 실시예는 유리시멘트(13)가 스프레이(spraying) 방식에 의해 기판(11)의 이형제(12) 상에 형성되는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사하다(도 1B 참조).
실시예
6 내지 11
실시예 6 내지 11은 유리시멘트(13)가 표 1의 재질로 형성되는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사하다(도 1B 참조).
| 실시예 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 재질 | 산화납 (Lead oxide) | 산화붕소 (Boron oxide) | 산화아연 (Zinc oxide) | 산화나트륨 (Sodium oxide) | 알루미나 (Alumina) | 산화칼슘 (Calcium oxide) |
실시예
12
본 실시예는 포토레지스트층(14)에 의해 덮여 있지 않은 유리시멘트(13)가 에칭(etching) 방식에 의해 제거되는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사하다(도 1D 참조).
본 발명이 이상에서 설명한 구체적인 실시예와의 관계에서 설명되었으나, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1A 내지 도 1F는 본 발명에 의한 전계방출 디스플레이패널의 스페이서 제조 순서를 나타내는 단면도이다;
도 2는 본 발명에 의한 전계방출 디스플레이패널 스페이서의 사시도이다; 그리고
도 3은 본 발명에 의한 전계방출 디스플레이장치의 단면도이다.
Claims (5)
- 이형제가 형성된 기판과;상기 기판의 이형제 상에 형성된 콜로이드를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이패널의 스페이서로 사용되기 위한 모재.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판은 유리, 금속 및 세라믹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성됨을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이패널의 스페이서로 사용되기 위한 모재.
- 제 1 항에 있어서,상기 이형제는 흑연, 세라믹 파우더, 유화제, 친수성 용제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성됨을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이패널의 스페이서로 사용되기 위한 모재.
- 제 1 항에 있어서,상기 콜로이드는 유리시멘트임을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이패널의 스페이서로 사용되기 위한 모재.
- 제 4 항에 있어서,상기 유리시멘트는 산화납, 산화붕소, 산화아연, 이산화규소, 산화나트륨, 알루미나, 산화칼슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재질로 구성됨을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이패널의 스페이서로 사용되기 위한 모재.
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