KR100282266B1 - 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 제조방법에 관한 것으로, 포토 센시티브 글래스 재질의 하부기판을 준비하는 단계와; 상기 포토 센시티브 글래스를 노광 및 식각하여 다수의 팁 형상을 갖도록 하는 단계와; 상기 팁 형상을 갖는 포토 센시티브 글래스 위에 캐소드 전극을 형성하는 단계와; 상기 캐소드 전극 위에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계와; 상기 다이아몬드 박막의 팁과 팁 사이에 전도성 금속막을 형성하는 단계와; 포토 센시티브 글래스 재질의 스페이서를 별도로 형성하는 단계와; 애노드 전극 및 형광체가 형성된 상부기판을 형성하는 단계와; 상기 하부기판의 캐소드 전극과 상기 상부기판의 애노드 전극 사이에 상기 스페이서를 정렬시켜 진공중에 접합하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 별도의 추가공정 없이 팁 형태의 다이아몬드 박막 에미터를 형성하며, 에미션의 균일도 및 좀 더 낮은 구동전압을 구현할 수 있으며, 화소간 크로스토크 발생을 억제할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
Description
본 발명은 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자(Field Emission Display)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부기판 및 스페이서를 포토 센시티브 글래스로 형성하여 팁 형상을 위한 별도의 제조공정을 단순화하며, 팁과 팁 사이에 전도성 금속막을 형성하여 에미션의 균일도 및 특성을 향상시킬 수 있는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전계효과 전자방출 표시소자(Field Emission Display; 이하 FED로 약칭함.)는 캐소드에서 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 발광함으로써 원하는 패턴 또는 문자나 기호를 표시하는 평판 디스플레이의 일종으로서, 최소한의 전력소모로 고해상도, 고휘도의 칼라패턴을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 FED는 하부기판에 캐소드 전극과 에미터가 구비된 2극 구조와, 캐소드 전극과 에미터 및 게이트 전극이 구비된 3극 구조가 있다.
일반적인 2극 구조의 FED 구성이 도 1에 도시되어 있다.
하부기판(10) 위에는 캐소드 전극(12)이 형성되며, 캐소드 전극(12)위에는 다이아몬드 박막 에미터(14)가 형성되며, 스페이서(16)에 의해 소정 공간 이격되어 캐소드 전극(12)과 대면하도록 애노드 전극(22)이 형성된 상부기판(20)이 접합되며, 상기 애노드 전극(22) 하부에는 형광체(24)가 도포되어 있으며, 상기 애노드 전극(22)과 캐소드 전극(12) 사이는 소정의 진공으로 유지되어 있다.
따라서, 캐소드 전극(12)과 애노드 전극(22) 사이에 미소전압을 인가하면 전계방출원리에 의해 다이아몬드 박막 에미터(14) 표면에서 전자들이 방출되고 방출된 전자들은 형광체(24)를 여기시켜 표시소자를 구동하게 된다.
그런데 이와같은 종래의 2극 구조의 FED는 다이아몬드 박막 에미터(14)에 의한 우수한 전자방출 특성을 가지고 있으나, 게이트 전극이 구비된 3극 구조의 팁 형상의 에미터에 비해 에미션 특성 및 균일도가 떨어지고 디스플레이 작동에 필요한 구동전압이 커지는 단점이 있다.
또한, 폴리머 재질의 스페이서(16)가 전자방출 경로를 제어하지 못해 화소간 크로스 토크(cross-talk) 문제가 심각하게 발생되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 팁 형상을 갖는 포토 센시티브 글래스 재질의 하부기판을 이용하여 별도의 추가공정 없이 팁 형태의 다이아몬드 박막 에미터를 형성하며, 팁과 팁 사이에 전도성 금속막을 형성하여 에미션의 균일도 및 좀 더 낮은 구동전압을 구현할 수 있으며, 포토 센시티브 글래스 재질의 스페이서를 사용하여 화소간 크로스토크 문제를 극복할 수 있는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 포토 센시티브 글래스 재질의 하부기판을 준비하는 단계와; 상기 포토 센시티브 글래스를 노광 및 식각하여 다수의 팁 형상을 갖도록 하는 단계와; 상기 팁 형상을 갖는 포토 센시티브 글래스 위에 캐소드 전극을 형성하는 단계와; 상기 캐소드 전극 위에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계와; 상기 다이아몬드 박막의 팁과 팁 사이에 전도성 금속막을 형성하는 단계와; 포토 센시티브 글래스 재질의 스페이서를 별도로 형성하는 단계와; 애노드 전극 및 형광체가 형성된 상부기판을 형성하는 단계와; 상기 하부기판의 캐소드 전극과 상기 상부기판의 애노드 전극 사이에 상기 스페이서를 정렬시켜 진공중에 접합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 일반적인 2극 구조의 FED를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 2극 구조의 FED를 도시한 단면도,
도 3a 내지 3f는 본 발명에 따른 2극 구조의 FED의 제조공정도.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ＞
30 ; 하부기판 31 ; 포토 레지스트
32 ; 캐소드 전극 33 ; 다이아몬드 박막
34 ; 전도성 금속막 35 ; 에미터
36 ; 스페이서(Spacer) 37 ; 형광체
38 ; 애노드 전극 39 ; 상부기판
이하 본 발명에 따른 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 제조방법을 첨부된 도면과 함께 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 2극 다이아몬드 박막 팁 형상의 에미터를 갖는 FED소자를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 하부기판(30)은 포토 센시티브 글래스(photo sensitive glass) 재질로 이루어지며, 통상적인 사진식각 공정을 통해 단위 화소마다 다수의 팁이 형성된 구조를 갖는다. 그 위에 캐소드 전극(32)이 증착되며, 캐소드 전극(32) 위에는 다이아몬드 박막(33)이 팁 형상으로 증착된다. 한편, 다이아몬드 박막 팁과 팁 사이에 전도성 금속막(34)이 증착되어 다이아몬드 박막 팁의 선단이 일부 노출되어 에미터(35)를 이룬다. 또한, 그 상부로 다수의 스페이서(36)에 의해 소정간격 이격되어 애노드 전극(38)이 증착된 상부기판(39)이 접합되며, 애노드 전극(38)의 저면에는 형광체(37)가 도포된 구조를 갖는다.
상기 스페이서(36)는 하부기판(30)과 동일한 재질의 포토 센시티브 글래스 재질로 이루어지며, 격자무늬 형상으로 패터닝되어 단위 화소마다 격막에 의해 에워싸여지는 구조를 이루므로 화소간 크로스 토크(cross-talk) 문제를 다소 해결할 수 있다.
상기 전도성 금속막(34) 위로 노출된 다이아몬드 박막 팁 형상의 에미터(35)는 전자방출 특성 및 에미션 균일도를 향상시키고 좀 더 낮은 구동전압을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 2극 구조의 FED 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3a를 참조하면, 포토 센시티브 글래스 재질의 하부기판(30) 상에 포토 레지스트(31)를 도포하여 노광 공정을 통해 소정 형상으로 패터닝한다. 이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 식각공정을 통해 하부기판(30)이 노출된 부분에 다수의 팁 형상을 식각한 후 포토 레지스트(31)를 제거한다.
도 3c를 참조하면, 상기 팁 형상으로 패터닝된 하부기판(30) 전면에 캐소드 전극(32)을 증착한 다음 이어서, 캐소드 전극(32) 전면에 다이아몬드 박막(33)을 증착한다.
도 3d를 참조하면, 상기 다이아몬드 박막(33) 위에 전도성 금속막(34)을 얇게 증착한 다음 이온 밀링(ion-milling), H2플라즈마 식각 또는 습식 식각 등의 방법으로 식각하여 도 3e에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 박막(33)의 팁 선단부가 일부 노출되도록하여 에미터(35)를 형성한다. 이는 전도성 금속막(34)이 다이아몬드 박막(33) 보다 식각속도가 더 빠르며, 팁과 팁 사이보다 날까로운 팁 선단부의 전도성 금속막(34)이 빠르게 식각되는 현상을 이용한 것이다.
도 3f를 참조하면, 별도의 상부기판(39) 상에 ITO투명도전막이 형성된 애노드 전극(38)을 형성하고, 그 위에 형광체(37)를 도포한 다음, 스페이서(36)를 매개로하여 하부기판(30)의 에미터(35)와 상부기판(39)의 애노드 전극(38)이 소정 간격 이격되어 서로 대면할 수 있도록 정렬시켜 진공이 유지되도록 접합한다.
상기 스페이서(36)는 포토 센시티브 글래스 재질로 이루어져 사진 식각 공정으로 화소 단위로 격막을 형성함으로써 고온 공정 및 압력차에 따른 스트레스에 견딜 수 있으며, 화소간 크로스 토크 발생을 억제할 수 있다.
상기 스페이서(36)를 포토 센시티브 글래스 재질을 이용해 제조하는 방법은 본 출원인이 출원한 출원번호 95-4305호를 포함한 다수의 출원서에 개시되어 있으며, 상기 선행출원된 발명의 스페이서는 3극 구조에 적용한 것일 뿐만 아니라 2극 구조에도 적용할 수 있으므로 본 발명에서는 이를 그대로 적용할 수 있음을 밝혀두며 따라서, 스페이서를 제조하기 위한 선행출원된 출원명세서에 상세히 기재되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
전술한 공정을 통해 제조한 본 발명의 2극 구조의 FED는 에미터(35)가 다이아몬드 박막 팁 형상을 가지며, 전도성 금속막(34) 위로 다이아몬드 박막 팁을 노출시킴으로써 캐소드 전극(32)과 애노드 전극(38) 사이에 적당한 전압을 인가하면 전도성 금속막(34) 사이로 노출된 다이아몬드 박막 팁에서 전자들이 집중적으로 방출, 가속되며, 이때 가속된 전자가 형광체(37)를 여기시켜 빛을 내게된다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자의 제조방법은 전자방출 특성이 우수한 팁 형상을 갖는 에미터를 형성함에 있어서 포토 센시티브 글래스 재질의 하부기판을 이용함으로써 팁 형상을 이루기 위한 별도의 추가공정 없이 간단히 제조할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 스페이서가 화소 단위로 격막을 형성한 구조이므로 화소간 크로스 토크 발생이 억제되는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 에미터가 다이아몬드 박막 팁으로 이루어지며, 팁의 선단부를 전도성 금속막 위로 노출 시킴으로써 전자방출 특성 및 에미션 균일도를 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.
Claims (5)
- 포토 센시티브 글래스 재질의 하부기판 표면을 다수의 팁 형상을 갖도록 패터닝하는 제 1 단계와;상기 팁 형상을 갖는 하부기판 표면 위에 캐소드 전극 및 다이아몬드 박막을 형성하는 제 2 단계와;상기 다이아몬드 박막의 팁과 팁 사이에 전도성 금속막을 형성하는 제 3 단계와;별도의 상부기판 상에 ITO 투명도전막이 형성된 애노드 전극을 형성하고, 그 위에 형광체를 도포하는 제 4 단계와;상기 하부기판의 캐소드 전극과 상기 상부기판의 애노드 전극 사이에 상기 스페이서를 정렬시켜 진공중에 접합하는 제 5 단계를 포함하는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하부기판을 형성하는 공정은 하부기판 상에 포토 레지스트를 도포하고 노광 공정을 통해 소정 형상으로 패터닝하여 일부를 제거한 후 식각공정을 통해 하부기판이 노출된 부분에 다수의 팁 형상을 식각한 다음 포토 레지스트를 제거하는 것을 특징으로 하는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 전도성 금속막을 형성하는 공정은 이온 밀링(ion-milling), H2플라즈마 식각 또는 습식 식각하는 것을 특징으로 하는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 전도성 금속막이 상기 다이아몬드 박막 보다 빠르게 식각되어 다이아몬드 박막의 팁 선단부가 노출되어 에미터가 형성되는 것을 특징으로 하는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자 제조방법.
- 포토 센시티브 글래스(photo sensitive glass) 재질로 이루어지며, 단위 화소마다 다수의 팁이 형성된 구조를 갖는 하부기판과; 상기 하부기판 상에 형성된 캐소드 전극 및 다이아몬드 박막(33)과; 상기 다이아몬드 박막 팁과 팁 사이에 형성된 전도성 금속막과; 상기 다이아몬드 박막 팁의 선단이 일부 노출되어 형성되는 에미터와; 포토 센시티브 글래스 재질의 스페이서와; 상기 스페이서에 의해 소정간격 이격되어 형성되는 애노드 전극과; 상기 애노드 전극 저면에 형성된 형광체 및 이를 지지하는 상부기판을 포함하는 2극 구조의 전계효과 전자방출 표시소자.
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