KR100278505B1 - 포토다이오드를이용한전계방출표시소자및그의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출표시소자의 형광층의 발광되는 후발광 빛을 포토 다이오드를 이용하여 흡수하여 전압원으로 사용할 수 있는 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 기판(20) 상에 후발광 빛을 이용하여 자발전위를 발생하도록 형성한 포토 다이오드층(36)과, 상기 포토 다이오드층(36)에서 발생되는 전류의 흐름을 차단하도록 형성한 게이트 절연층(30)과, 상기 게이트 절연층(30)에 팁홀(38)을 형성하여 팁홀(3) 내부에 전자를 방출하도록 원뿔형상으로 형성한 메탈팁(34)과, 그리고 상기 게이트 절연층(30)의 상부측에 메탈팁(34)에서 전자를 인출시키도록 그 끝단이 메탈팁(34)에 근접하게 게이트 금속 전극(32)을 형성하도록 구성하고, 상기의 제조 방법을 기판(20) 상에 캐소드 전극층(22)을 형성한 후, 그 위에 비정질 실리콘층(24)을 형성하는 공정과, 비정질 실리콘층(24)의 상부측에 투명전극을 형성한 다음 패턴 형성후 식각처리하는 공정과, 게이트 절연층(30)을 형성하고, 그 위에 게이트 금속 전극(32)을 증착하여 형성한 후, 팁홀(38)을 형성하는 공정과, 그리고 전자빔 증착기를 이용하여 Al희생층을 경사증착하고, 메탈팁(34)을 수직증착한 후 리프트 오프에 의해 Al희생층을 제거하는 공정으로 이루어진 특징이 있다.

Description

포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자 및 그의 제조방법

본 발명은 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계방출표시소자의 형광층의 발광되는 후발광 빛을 포토 다이오드를 이용하여 흡수하여 전압원을 사용할 수 있는 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전계방출소자는 새로운 기술분야인 진공 미세 전자 공학을 이용하여 고체소자 산업에서 개발된 미세가공기술을 진공소자의 제조에 응용한 것으로, 반도체와 같은 물질로 형성되는 고체소자와 비교하여 볼때에, 전송매질이 진공인 관계로 방사능이 발생하는 분위기하에서나, 비정상적인 온도 상황에서도 소자의 수행능력에 영향을 받지 않고 전달속도 또한 매우 빠를 뿐만 아니라, 소자의 크기를 마이크론 단위로 극소화할 수 있다.

또한 현재 각광 받고 있는 평판표시소자의 하나인 LCD에 비해 시야각, 응답속도, 소모전력 등의 특수성이 우수하여 전계방출표시소자에 대한 기술개발이 진행되고 있다.

그중에서도 전계방출표시소자에서의 구성요소중 캐소드 전극에서 방출되는 전자를 받아 빛을 발하는 것으로 애노드 전극층에 형성되어 있는 형광층에 의해 화상의 선명도가 달라지므로 형광층은 전계방출표시소자를 이루는 중요한 요소중 하나이다.

그러나 일반적으로 종래의 전계방출표시소자에 사용되는 것으로 애노드 전극에 형성되어 있는 캐소드 전극의 구조를 살펴보면, 도 1 에 도시된 바와 같이 기판(8)의 상부측에 전류를 흘려주도록 형성된 캐소드 라인(6)과, 그 상부측에 캐소드 라인(6)을 통해 전자를 방출하는 금속팁(10)과 게이트 절연층(4)을 형성하고, 그리고 게이트 절연층(4)의 상부측에는 금속팁(10)에서 전자를 원할하게 방출시키도록 하는 게이트 금속층(2)을 형성하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 전계방출표시소자용 하부 기판의 구조는 금속팁(10)에서 방출된 전자가 상판(도시않음)에 형성되어 있는 형광층을 때려 발광하게 되면 전면측으로 발광하는 빛과, 하부 기판(8)측으로 반사되거나 후발광되는 빛이 크게 작용하므로 인해 상기 후발광의 빛은 최근까지 문헌등에서는 전혀 사용이 어려운 에너지로 이웃하는 픽셀의 색순도를 감소시키게 되는 문제가 야기되었다.

또한 상기와 같은 형광층에서 후발광되는 빛에너지를 거의 이용하지 못하였다.

따라서 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 전계방출표시소자의 형광층에서 후발광되는 빛을 포토다이오드를 이용하여 흡수하여 이를 전압원으로 사용할 뿐만 아니라 후발광되는 빛에 의해 색순도의 저하를 방지할 수 있는 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

도 1 은 종래의 전계방출표시소자를 나타내는 도면.

도 2 는 본 발명의 포토 다이오드층을 적층하여 형성한 것을 나타내는 단면도.

도 3 은 본 발명의 포토 다이오드층의 상부측에 팁홀(38)을 형성한 것을 나타내는 단면도.

도 4 는 본 발명의 포토 다이오드층을 갖는 전계방출표시소자의 메탈팁이 완성된 것을 나타내는 도면.

도 5 는 본 발명의 포토 다이오드층의 반응을 나타내는 그래프이고, 도 6 은 본 발명의 포토 다이오드층의 전류이동도를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 기판 36: 포토 다이오드층

30: 게이트 절연층 38: 팁홀

34: 메탈팁

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자는, 기판 상에 후발광 빛을 이용하여 자발전위를 발생하도록 형성한 포토다이오드층과, 상기 포토 다이오드층에서 발생되는 전류의 흐름을 차단하도록 형성한 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층에 팁홀을 형성하여 홀내부에 전자를 방출하도록 원뿔형상으로 형성한 메탈팁과, 그리고 상기 게이트 절연층의 상부측에 메탈팁에서 전자를 인출시키도록 그 끝단이 메탈팁에 근접하게 게이트 금속 전극을 형성하도록 구성한 특징이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 구성 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명의 포토 다이오드층을 적층하여 형성한 것을 나타내는 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 포토 다이오드층의 상부측에 팁홀(38)을 형성한 것을 나타내는 단면도이고, 도 4 는 본 발명의 포토 다이오드층을 갖는 전계방출표시소자의 메탈팁이 완성된 것을 나타내는 도면이고, 도 5 는 본 발명의 포토 다이오드층의 반응을 나타내는 그래프이고, 도 6 은 본 발명의 포토 다이오드층의 전류이동도를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자는, 도시하지는 않았지만 애노드 전극층에 형성되어 있는 형광체의 후발광되는 빛을 이용하여 자발전극을 발생시킬 수 있도록 하부 기판(20)상에 포토 다이오드층(36)을 형성하고, 그 위에는 게이트 절연층(30)을 형성하고, 계속해서 그위에 게이트 금속 전극(32)을 형성하고, 식각에 의해 형성된 팁홀(38)을 형성하고, 상기 팁홀(38)에 메탈팁(34)를 형성하고 있다.

또한 포토 다이오드층(36)을 이루는 구성요소는, 기판(20)의 상부측에 캐소드 전극층(22)을 형성하고, 상기 캐소드 전극층(22) 상에는 비정질 실리콘(24)을 형성하고, 그 위에는 애노드 전극(도시않음)의 형광층에서 발광되는 후발광을 투과시켜 자발전위를 발생시킬 수 있도록 투명 전극(28)을 형성한다.

상기 캐소드 전극층(22)과 비정질 실리콘(24)과 투명 전극(28)의 3층으로 이루어진 포토 다이오드층(36)은, 도 6 에 도시한 바와 같이 형광체에서 빛이 발광되지 않는 암상태에서는 평형 상태를 이루고 있지만, 상기 형광체가 발광되어 후발광이 발생되면 이 빛을 받아 광상태에서는 가전도대(Valance Band)의 전자가 빛 에너지에 의해 전도대(Conduction Band)로 여기되고, 상기 여기되는 전위의 차이에 의해, 즉 내부전계에 의해 투명전극(28)측에서 캐소드 전극층(22)측으로 이동하게 되는 것으로 전류의 방향응 반대다.

이는 포토 다이오드층(36)이 빛 에너지에 의해 전지의 소스로서의 작용을 하게되는 것으로 포토 다이오드층(36)의 양단에 전류계 등을 붙여서 확인하여 보면 광상태에서 전류가 흐르는 것을 알 수 있다.

즉 기판(20)상에 형성한 포토 다이오드층(36)은 광상태에서 소자내부에 빛의 에너지량에 비례하는 자발전위가 발생되어 그 전류를 회수하여 구동전압에 필요한 전압을 충당하므로 전력의 감쇄효과를 줄뿐만 아니라, 상기 형광층에서 발생되는 후발광되는 400∼700㎚ 정도의 가시 파장의 빛을 포토 다이오드층(36)에서 흡수하므로 재반사되어 다른 픽셀에 영향을 주지않는다.

또한 도 5 에서 도시한 그래프와 같이 포토 다이오드층의 반응속도를 나타내는 것으로 형광체에서 후발광되는 빛을 받았을때의 초기 순간 반응속도는 2㎲정도이므로 반응속도에 대해서는 문제가 전혀되지 않는 것으로 실험에 의해 확인할 수 있었다.

또한 상기와 같은 본 발명의 구성에 의해 작용되는 포토 다이오드층을 이용한 전계방출표시소자의 제조방법은 아래와 같다.

전계방출표시소자를 이루는 패널의 하부 기판(20) 상에 캐소드 전극층(22)을 형성한 후, 그 위에 비정질 실리콘층(24)을 형성하고, 상기 비정질 실리콘층(24)의 상부측에 투명전극(38)을 형성한 다음 패턴 형성후 식각처리하여, 캐소드 전극층(22), 비정질 실리콘층(24), 캐소드 전극층(22)으로 이루어진 포토 다이오드층(36)을 형성한다.

상기와 같이 형성된 포토 다이오드층(36)의 상부측에 계속해서 게이트 절연층(30)을 형성하고, 그 위에 게이트 금속 전극(32)을 증착하여 형성한 후, 팁홀(38)을 형성한다.

그리고 마지막 공정으로 전자빔 증착기를 이용하여 Al희생층을 경사증착하고, 메탈팁(34)을 수직증착한 후, 리프트 오프에 의해 Al희생층을 제거하면 도 4 와 같은 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자를 제작할 수 있다.

따라서 상기와 같은 본 발명이 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자로 인해 전계방출표시소자의 형광층에서 후발광되는 빛을 포토 다이오드를 이용하여 흡수하여 이를 전압원으로 사용하여 소모전력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 상기 후발광되는 빛에 의해 색순도의 저하 또한 방지할수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자를 형성함에 있어서,

   기판(20) 상에 후발광 빛을 이용하여 자발전위를 발생하도록 형성한 포토 다이오드층(36)과, 상기 포토 다이오드층(36)에서 발생되는 전류의 흐름을 차단하도록 형성한 게이트 절연층(30)과, 상기 게이트 절연층(30)에 팁홀(38)을 형성하여 팁홀(3) 내부에 전자를 방출하도록 원뿔형상으로 형성한 메탈팁(34)과, 그리고 상기 게이트 절연층(30)의 상부측에 메탈팁(34)에서 전자를 인출시키도록 그 끝단이 메탈팁(34)에 근접하게 게이트 금속 전극(32)을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 포토 다이오드층(36)은, 캐소드 전극층(22)과, 상기 금속층(22)의 상부측에 비정질 실리콘층(24)을 증착하여 형성하고, 그위에 빛 투과용 투명 전극(28)을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자.
3. 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자의 제조방법에 있어서,

   기판(20) 상에 캐소드 전극층(22)을 형성한 후, 그 위에 비정질 실리콘층(24)을 형성하는 공정과,

   비정질 실리콘층(24)의 상부측에 투명전극을 형성한 다음 패턴 형성후 식각처리하는 공정과,

   게이트 절연층(30)을 형성하고, 그 위에 게이트 금속 전극(32)을 증착하여 형성한 후, 팁홀(38)을 형성하는 공정과,

   그리고 전자빔 증착기를 이용하여 Al희생층을 경사증착하고, 메탈팁(34)을 수직증착한 후 리프트 오프에 의해 Al희생층을 제거하는 것을 특징으로하는 포토 다이오드를 이용한 전계방출표시소자의 제조방법.

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