KR100201159B1 - Manufacturing method of barriers of flat panel display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PDP등의 평판표시소자에 격벽을 형성하는 신규한 방법을 개시한다.The present invention discloses a novel method for forming partitions in flat panel display elements such as PDPs.

인쇄방법은 공정원가가 저렴하고 용이하나 어느 이상의 높이의 격벽은 수율과 품질이 저하되며, 사진식각법 역시 격벽 높이가 커지면 충분한 노광과 식각이 곤란하게 된다.The printing method is inexpensive and easy to process, but the barrier rib of more than one height is lowered in yield and quality, and the photolithography method also becomes difficult to expose and etch sufficiently when the barrier rib height is increased.

본 발명에서는 인쇄방법과 사진식각법을 병용하여 상,하층 격벽으로 격벽을 형성함으로써 양 방법의 장점만을 발휘할 수 있도록 하고 종래의 어느 방법으로도 달성할 수 없던 높이의 격벽구성이 가능하게 하였다.In the present invention, by using a printing method and a photolithography method to form a partition wall with the upper and lower partition walls, it is possible to exhibit only the advantages of both methods and to enable a partition structure having a height that cannot be achieved by any conventional methods.

Description

평판표시소자의 격벽 형성방법Method of forming partition wall of flat panel display device

제1도는 인쇄에 의한 격벽형성방법을 보이는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a partition formation method by printing.

제2도는 사진식각에 의한 격벽형성방법을 보이는 단면도.2 is a cross-sectional view showing a method of forming a partition wall by photolithography.

제3도는 본 발명의 한 방법을 보이는 순차적 단면도들.3 is a sequential cross-sectional view showing one method of the present invention.

제4도는 본 발명의 다른 방법에 의해 형성된 기판의 단면도.4 is a cross-sectional view of a substrate formed by another method of the present invention.

제5도는 본 발명의 또 다른 방법에 의한 격벽형성과정을 보이는 순차적 단면도들이다.5 is a sequential cross-sectional view showing a partition formation process according to another method of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

S : 기판 B : 격벽(barrier rib)S: Substrate B: Barrier rib

B1 : 하층격벽 B2 : 상층격벽B1: Lower bulkhead B2: Upper bulkhead

B' : (감광성) 절연층 F : 충전층(filler layer)B ': (photosensitive) insulation layer F: filler layer

본 발명은 평판표시소자의 제조에 관한 것으로, 특히 평판표시소자의 격벽(barrier rib)를 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of flat panel display devices, and more particularly, to a method of forming barrier ribs of a flat panel display device.

박막소자는 박막으로 된 기능층을 적층하여 소정의 기능을 수행하는 디바이스(device)를 구성한 소자로서, 반도체소자로부터 PDP이나 LCD등의 평판표시소자의 이르기까지 다양한 소자에 응용되고 있다.A thin film device is a device that constitutes a device that performs a predetermined function by stacking a thin layer of functional layers, and has been applied to various devices ranging from semiconductor devices to flat panel display devices such as PDPs and LCDs.

이러한 평판표시소자등에 있어서 박막을 성막(成膜)하는 방법으로는 인쇄법이나 스프레이(spray) 또는 스핀(spin) 도포등의 후막(厚膜)법과, 증착(蒸着)이나 스퍼터링(sputtering)등의 박막(薄膜)법이 사용되고 있다. 한편 박막을 소정패턴의 기능층으로 형성하는 방법으로는 박막자체를 소정 패턴으로 형성하는 인쇄법과, 성막된 박막을 다시 소정패턴으로 형성하는 식각법이 주로 사용되고 있다. 이외에도 마스크(mask)를 통한 증착방법도 일부 사용되고 있다.As a method of forming a thin film in such a flat panel display device, such as a printing method, a thick film method such as spray or spin coating, and deposition or sputtering The thin film method is used. As a method of forming a thin film into a functional layer of a predetermined pattern, a printing method of forming the thin film itself into a predetermined pattern and an etching method of forming the formed thin film into a predetermined pattern are mainly used. In addition, a deposition method using a mask is partially used.

여기서 인쇄법은 대표적인 후막법으로 대면적의 패턴을 용이하고 저렴하게 형성할 수 있어서 평판표시소자의 구성에 우선적으로 선호된다. 그러나 인쇄법은 수십 ㎛ 이하의 미세패턴의 형성이나 두꺼운 패턴의 형성은 곤란한 문제가 있다.Here, the printing method is a representative thick film method, and since a large area pattern can be easily and inexpensively formed, it is preferentially preferred for the construction of a flat panel display element. However, the printing method has a problem that it is difficult to form fine patterns of several tens of micrometers or less or form thick patterns.

예를들어 제1도에 도시된 바와 같이 플라즈마 표시소자(PDP)의 격벽(B)을 형성하는 예를 살펴보면, 격벽(B)은 PDP의 해상도 증가를 위해 좁은 피치(pitch) 및 폭을 가져야 함에도 방전공간의 유지를 위해 상당히 큰 높이를 가져야 한다. 이와 같이 좁고 높은 격벽(B)은 1회의 인쇄로 얻을 수 없으므로 기판(S)상에 다수의 인쇄층(P1, P2, …)을 순차적으로 반복 인쇄 적층하여 형성하게 된다For example, as shown in FIG. 1, in the example of forming the partition wall B of the plasma display device PDP, the partition wall B should have a narrow pitch and width to increase the resolution of the PDP. It must have a fairly large height to maintain the discharge space. Since the narrow and high partition wall B cannot be obtained by one printing, a plurality of printed layers P1, P2, ... are sequentially formed on the substrate S by repeated printing lamination.

이러한 반복인쇄는 한 인쇄층(P1)의 인쇄후에 이를 건조시키고 다음 인쇄층(P2)을 아래 인쇄층(P1)에 정합(align)시켜 인쇄하는 번거로운 작업을 반복해야 하므로 많은 시간과 공수를 소요할 뿐아니라, 인쇄층(P1, P2, …)들이 잘 무너져 내리는 등 미세 패턴으로 갈수록 공정이 어렵고 수율(收率)이 낮아지는 문제가 커진다.This repetitive printing requires a lot of time and labor since the cumbersome operation of printing after printing one printing layer (P1) and drying it and then aligning the next printing layer (P2) with the lower printing layer (P1). In addition, as the printed layers (P1, P2, ...) collapses well, the process becomes more difficult and the yield is lowered as the fine pattern becomes smaller.

상술한 문제는 특히 PDP나 FED등의 격벽을 형성할 때 격벽(B) 하부의 폭을 80㎛ 이하로 형성하기 어렵게 하므로 20 이하의 패널로는 VGA급의 해상도를 달성하기 어렵게 하여 고해상도 평판표시소자의 구현에 큰 장애가 되고 있었다.The above-mentioned problem makes it difficult to form the width of the lower portion of the partition B below 80 μm, especially when forming a partition such as a PDP or FED. Thus, it is difficult to achieve VGA-class resolution with a panel of 20 or less, so that a high resolution flat panel display device It was a big obstacle to the implementation of the.

이에 따라 제2도에 도시된 바와 같이 사진식각법에 의해 격벽을 형성하고자 하는 기술이 제안되었다. 이것은 FODEL법으로 통칭되는 것으로, 기판(S)상에 감광특성을 가지는 절연층(10)을 적층한 뒤 그 상부에 적절한 마스크(M)를 설치하여, 절연층(1)을 선별적으로 노광 및 현상함으로써 격벽(B)을 형성하는 것이다.Accordingly, a technique for forming a partition by photolithography as shown in FIG. 2 has been proposed. This is commonly referred to as FODEL method, and after the insulating layer 10 having photosensitive characteristics is laminated on the substrate S, an appropriate mask M is provided on the upper portion thereof to selectively expose and insulate the insulating layer 1. By developing, the partition B is formed.

이러한 방법은 일견하여 일반적인 사진식각법과 동일한 것 같으나, 그 구현에는 많은 어려움이 수반된다.This method seems to be the same as general photolithography at first glance, but its implementation involves a lot of difficulties.

즉 격벽(B)은 전극이나 절연층등 다른 기능층들에 비해 매우 두께가 크고 폭이 좁아 균일한 식각이 어려울 뿐아니라, 그 특성상 절연 특성 뿐아니라 화소간의 광투과도 차단하여야 하므로 불투명하게 구성되어야 한다. 후자의 문제는 노광광의 충분한 침투가 어려워 일반적인 감광제로는 충분한 노광이 이루어지지 않으므로 격벽재료가 되는 절연층(10)에 고가의 특수 감광제를 요하며, 그럼에도 불구하고 어느 높이 이상의 격벽(B)은 1회의 식각으로는 형성하기 곤란하였다.In other words, the partition wall (B) is much thicker and narrower than other functional layers such as an electrode or an insulating layer, and thus it is difficult to uniformly etch. In addition, the partition B must not only be insulated but also to block light transmission between pixels. . The latter problem is difficult to sufficiently penetrate the exposure light, so a sufficient photoresist is not achieved with a general photosensitive agent, and therefore, an expensive special photoresist is required for the insulating layer 10 to be a partition material. It was difficult to form by ash etching.

이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 인쇄방법과 사진식각법의 단점들을 해결하여 양자의 장점만을 발휘할 수 있는 격벽형성방법을 제공하는 것이다.In view of such a conventional problem, an object of the present invention is to provide a barrier rib formation method capable of exerting both advantages by solving disadvantages of a printing method and a photolithography method.

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 격벽형성방법은 격벽을 상층격벽과 하층격벽으로 나누어 하층격벽을 인쇄방법 또는 사진식각법중의 어느 한 방법으로 형성한 뒤, 상층격벽을 나머지 한 방법으로 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the partition wall forming method according to the present invention divides the partition into an upper partition and a lower partition to form a lower partition by any one of a printing method and a photolithography method, and then the upper partition is the remaining method. It is characterized by forming.

이와 같은 구성에 의하면 인쇄 또는 사진식각으로 형성할 높이가 낮아지므로 인쇄에 의해서도 고품질의 격벽을 높은 수율로 얻을 수 있으며, 사진식각에 의해서도 충분하고 효율적인 노광이 가능하게 된다. 뿐만아니라 종래 인쇄방법이나 사진식각방법을 단일하게 적용해서는 얻을 수 없던 폭이 좁고 높이가 매우 큰 격벽을 얻을 수 있게 된다.According to such a configuration, since the height to be formed by printing or photolithography is lowered, high-quality partition walls can be obtained with high yield even by printing, and sufficient and efficient exposure can be achieved by photolithography. In addition, it is possible to obtain a bulkhead having a narrow width and a very high height which cannot be obtained by applying a single printing method or a photolithography method.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.Such specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

제3도에는 하층격벽(B1)을 인쇄방법으로 상층격벽(B2)을 사진식각법으로 형성하는 방법이 도시되어 있다.3 shows a method of forming the upper partition B2 by a photolithography method by printing the lower partition B1.

먼저 제3도 (a)와 같이 기판(S)상에 인쇄방법에 의해 격벽 페이스트를 소정패턴으로 적층인쇄하고 필요에 따라 건조 및 소성함으로써 하층격벽(B1)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, the barrier rib paste is laminated and printed in a predetermined pattern by a printing method on the substrate S, and the lower barrier rib B1 is formed by drying and firing as necessary.

다음 하층격벽(B1)상에 제3도 (b)와 같이 감광성 절연층(B')을 적층한 뒤, ( c)와 같이 마스크(M)를 통해 노광시켜 이를 현상하면 (d)와 같이 인쇄방법에 의한 하층격벽(B1)상에 사진식각법에 의한 상층격벽(B2)이 형성되어 격벽(B)이 완성된다.Next, the photosensitive insulating layer B 'is laminated on the lower partition B1 as shown in FIG. 3 (b), and then exposed through a mask M as shown in (c) and developed as shown in (d). On the lower partition B1 by the method, the upper partition B2 by the photolithography method is formed, and the partition B is completed.

이와 같은 본 발명 방법은 인쇄방법과 사진식각법의 단순한 결합으로는 예측할 수 없던 다음과 같은 특유의 효과를 발휘하게 된다.Such a method of the present invention exhibits the following unique effects that cannot be predicted by a simple combination of a printing method and a photolithography method.

즉 인쇄방법은 격벽(B)의 높이가 그다지 높지 않은 경우, 즉 인쇄층의 적층수가 많지 않을 경우에는 매우 용이하고 저렴하게 수행될 수 있다. 그런데 적층수가 많아지면 하층과의 정합이 어려워지고 인쇄의 특성상 압력이 가해지므로 소정 층수의 인쇄시마다 적층된 인쇄층을 소성(燒成)시키지 않으면 상층의 인쇄시 하층이 무너져 내리게 된다. 또 한가지 인쇄방법의 문제점은 형성할 수 있는 격벽(B)의 높이에 비례하여 그 폭이 넓어지게 되어 고정세(高精細)한 평판표시소자의 구성에 큰 장애가 되고 있다.In other words, the printing method can be performed very easily and inexpensively when the height of the partition B is not so high, that is, when the number of laminated layers of the printed layer is not large. However, when the number of layers is increased, it becomes difficult to match with the lower layer and pressure is applied due to the characteristics of printing. Therefore, the lower layer collapses during the printing of the upper layer unless the printed layers laminated at each predetermined number of layers are fired. Another problem of the printing method is that the width becomes wider in proportion to the height of the partition wall B that can be formed, which is a major obstacle to the construction of a high-definition flat panel display device.

한편 사진식각법은 인쇄방법과는 반대로 1회의 공정만으로 임의폭 및 높이의 격벽(B)을 구성할 수 있으나 높이가 어느 이상 커지면 노광광이 충분히 침투하지 못하고 식각이 깊게 이루어지지 않아 고가의 특수재질을 사용한다하더라도 형성가능한 격벽(B)의 높이에 한계가 있다.On the other hand, in contrast to the printing method, the photolithography method can form a partition wall B having an arbitrary width and height by only one process. However, when the height is larger than the above, the exposure light does not penetrate sufficiently and the etching is not deep, so that the special material is expensive. Even if it is used, there is a limit to the height of the partition wall (B) that can be formed.

그런데 본 발명에 있어서는 저렴하고 용이한 인쇄방법으로 하층격벽(B1)을 형성한 뒤 잔여부분을 사진식각법에 의해 상층격벽(B2)으로 형성함으로서 양 방법의 장점만을 발휘할 수 있게 된다.By the way, in the present invention, after forming the lower partition B1 by the inexpensive and easy printing method, the remaining part is formed as the upper partition B2 by the photolithography method, thereby achieving only the advantages of both methods.

즉 적절한 높이까지만 인쇄방법으로 형성하므로 품질이나 수율의 저하없이 인쇄방법의 장점인 저렴하고 용이한 특성을 그대로 발휘하고, 사진식각법에 있어서도 식각될 깊이가 작아지므로 특수한 재질을 사용할 필요없이 단 1회로 깨끗하게 잔여부분, 즉 상층격벽(B2)을 형성할 수 있게 된다.In other words, since it is formed by the printing method only up to the appropriate height, it exhibits the inexpensive and easy characteristics, which are the advantages of the printing method, without any deterioration in quality or yield. It is possible to cleanly form the remaining part, that is, the upper partition B2.

그런데 제3도의 방법을 사용하면 특히 제3도 (b)에서 하층격벽(B1)의 하부까지 절연층(B')이 형성되므로 감광성 절연층(B')의 재료손실이 커지고 이를 식각할 현상수등 식각용액의 소모도 커지게 된다.However, when the method of FIG. 3 is used, since the insulating layer B 'is formed from the lower part of the lower partition B1 in FIG. 3 (b), the material loss of the photosensitive insulating layer B' is increased and the number of phenomena to be etched. Etch solution is also consumed.

이에 따라 제3도 (b)의 공정은 제4도에 도시된 바와 같이, 제3도 (a)에서 인쇄방법에 의해 하층격벽(B1)의 형성이 완료되면 그 높이까지 충전층(F)을 인쇄방법등으로 형성하고, 이 충전층(F)과 하층격벽(B1)의 상면에 절연층(B')을 적층하도록 하는 것이 바람직하다.Accordingly, in the process of FIG. 3B, as shown in FIG. 4, when the formation of the lower partition wall B1 is completed by the printing method in FIG. 3A, the filling layer F is increased to its height. It is preferable to form by the printing method etc., and to laminate the insulating layer B 'on the upper surface of this filling layer F and lower partition wall B1.

여기서 충전층(F)의 조성은 인쇄후 신속히 건조되어 그 상면에 절연층(B')을 지지할 정도의 강도를 지니는 도막(塗膜)을 형성하며, 절연층(B')의 현상시 식각용액, 예를들어 현상수에 용이하게 분해될 수 있는 것이면 충분하다.Here, the composition of the filling layer (F) is rapidly dried after printing to form a coating film having a strength sufficient to support the insulating layer (B ') on the upper surface, and etching during development of the insulating layer (B'). It is sufficient that it can be easily decomposed into a solution, for example developing water.

충전층(F)을 형성할 인쇄페이스트의 조성으로 가장 쉽게 선택할 수 있는 구성으로는 SiO2분말을 PVA등 소량의 바인더와 물로 혼합한 것을 사용할 수 있다. 이러한 페이스트는 인쇄후 즉시 건조되어 강한 도막을 형성하므로 절연층(B')의 지지에 문제가 없을 뿐아니라 노광후 절연층(B')을 현상수의 분사등으로 현상시킬 때 쉽게 분해되어 제거될수 있다. 이러한 충전층(F)으로 더욱 적합한 조성은 후속되는 실용화 실험에서 파악될 수 있을 것이다.As the composition which can be most easily selected as the composition of the printing paste to form the filling layer F, a mixture of SiO 2 powder with a small amount of binder such as PVA and water may be used. Since the paste is dried immediately after printing to form a strong coating film, there is no problem in supporting the insulating layer B ', and it can be easily decomposed and removed when developing the insulating layer B' after exposure by spraying with developing water. have. A more suitable composition for this packed bed (F) may be found in subsequent practical experiments.

이상의 실시예에서는 하층격벽(B1)이 인쇄방법으로 상층격벽(B2)이 사진식각법으로 형성되는 것으로 하였으나 제5도에 도시된 바와같이 하층격벽(B1)을 사진식각법으로 (가), 상층격벽(B2)을 인쇄방법으로 (나) 형성하는 구성 역시 가능함은 물론이다. 이러한 구성은 특히 격벽(B)의 하부에 깨끗한 에지(edge)를 얻을 수 있는 장점도 있다.In the above embodiment, the lower partition B1 is formed by a photolithography method using a printing method, but as shown in FIG. 5, the lower partition B1 is formed by a photolithography method (a) and the upper layer. Of course, it is also possible to form the partition (B2) by the printing method (b). This configuration also has the advantage that a clean edge can be obtained, particularly at the bottom of the partition B.

이상의 설명에서는 소정높이의 격벽(B)을 하층격벽(B1)과 상층격벽(B2)으로 분할하여 구성하는 것을 관점으로 설명되었으나, 본 발명은 또한 종래의 인쇄방법으나 사진식각법 단독으로는 달성할 수 없던 매우 큰 높이의 격벽(B)을 구성하는데도 사용될 수 있다. 예를들어 인쇄방법으로 구성할 수 있는 최대 높이의 격벽을 하층격벽(B1)으로 형성한 뒤 그 상부에 사진식각법에 의해 상층격벽(B2)을 형성하면 매우 큰 높이의 격벽(B)이 구성될 수 있는 것이다.In the above description, the partition wall B having a predetermined height is divided into a lower partition B1 and an upper partition B2, but the present invention has been described. It can also be used to construct bulkheads B of very high heights. For example, if the bulkhead having the maximum height that can be configured by the printing method is formed as the lower partition wall (B1), and the upper partition wall (B2) is formed by the photolithography method on the upper part, the partition wall (B) having a very large height is configured It can be.

여기서 인쇄방법으로 구성할 수 있는 격벽의 최대높이는 실제적으로는 소자상에서 허용될 수 있는 격벽의 최대폭에 제한되는 바, 본 발명에서와 같이 양 방법을 병용하면 폭과 높이의 비, 즉 단면의 종횡비가 매우 큰 격벽(B)을 얻을수 있게 되는 것이다.Here, the maximum height of the partition wall that can be configured by the printing method is practically limited to the maximum width of the partition wall that can be allowed on the device. When the two methods are used together as in the present invention, the ratio of width and height, that is, the aspect ratio of the cross section Very large bulkheads (B) can be obtained.

이와 같이 본 발명에 의하면 인쇄방법과 사진식각법의 단점을 해결하고 장점만을 발휘하여 PDP등 편판표시소자의 격벽을 낮은 공정원가와 높은 수율로 형성할 수 있게 되며, 특히 종래에 비해 현저히 높은 격벽의 형성도 가능하게 된다.Thus, according to the present invention, it is possible to solve the disadvantages of the printing method and the photolithography method and to exhibit only the advantages, thereby to form partition walls of flat panel display devices such as PDPs at low process cost and high yield. Formation is also possible.

Claims (4)

평판표시소자의 기판에 격벽을 형성하는 방법에 있어서, 상기 기판상에 인쇄방법에 의해 소정높이의 하층격벽을 형성한 뒤, 상기 하층격벽상에 감광성 절연층을 적층하여 상기 절연층을 노광 및 현상하는 사진식각법에 의해 상층격벽을 형성함으로써, 상기 하층격벽과 상층격벽에 의해 격벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 격벽 형성방법.A method of forming a barrier rib on a substrate of a flat panel display device, wherein a lower barrier rib having a predetermined height is formed on the substrate by a printing method, and then a photosensitive insulating layer is laminated on the lower barrier rib to expose and develop the insulation layer. Forming a partition by the lower partition and the upper partition by forming a top partition by a photolithography method. 제1항에 있어서, 상기 하층격벽을 형성한 뒤, 상기 하층격벽의 높이까지 충전층을 형성하고, 상기 감광성 절연층을 적층하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 격벽 형성방법.The method of claim 1, wherein after forming the lower partition wall, a filling layer is formed to a height of the lower partition wall, and the photosensitive insulating layer is laminated. 제2항에 있어서, 상기 충전층이 SiO2분말을 소량의 바인더와 물로 혼합한 페이스트를 인쇄하여 형성되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 격벽 형성방법.The method of claim 2, wherein the filling layer is formed by printing a paste obtained by mixing SiO 2 powder with a small amount of binder and water. 평판표시소자의 기판에 격벽을 형성하는 방법에 있어서, 상기 기판상에 감광성 절연층을 적층하여 이를 노광 및 현상하는 사진식각법에 의해 하층격벽을 형성한 뒤, 상기 하층격벽상에 인쇄방법에 의해 상층격벽을 형성함으로써, 상기 하층격벽과 상층격벽에 의해 격벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 격벽 형성방법.A method of forming a barrier rib on a substrate of a flat panel display device, the method comprising: forming a lower barrier rib by a photolithography method in which a photosensitive insulating layer is laminated on the substrate and exposing and developing the same, and then printing on the lower barrier rib by a printing method A partition wall forming method for a flat panel display device, characterized in that the partition wall is formed by forming the upper partition wall and the lower partition wall and the upper partition wall.
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KR19990012628A (en) * 1997-07-30 1999-02-25 엄길용 Manufacturing Method of Plasma Display Device

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