KR100290142B1 - 전계방출표시소자제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 높이의 포커스 전극을 갖는 전계방출 표시소자 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전계방출 표시소자 제조방법은 하부기판의 상부에 전계방출 팁 및 게이트 전극을 형성하는 단계와, 하부기판의 상부에 절연층을 형성하는 단계와, 절연층의 상부에 시드층을 형성하는 단계와, 시드층의 상부에 포토레지스트를 이용하여 몰드를 형성하는 단계와, 몰드에 금속막을 형성하는 단계와, 포토레지스트, 시드층 및 절연층을 순차적으로 제거하는 단계를 포함한다.

이에따라, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치 제조방법은 균일한 포커싱전극을 형성함과 아울러, 포커스 레이어의 제작을 용이하게 한다.

Description

전계방출 표시소자 제조방법 (Fabricating Method of Field Emission Display Element)

본 발명은 평판 표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 균일한 높이의 포커스 전극을 갖는 전계방출 표시소자 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로, 전계방출 표시장치(Field Emission Display ; 이하 ″FED″라 함)는 구동전압을 공급하는 로오 드라이버(Raw Driver)와, 화상데이터를 공급하는 칼럼 드라이버(Column Driver)와, 상기 로오 및 칼럼 드라이버의 교차부에 매트릭스(Matrix) 구조로 형성된 화소(Pixel)를 구비한다. FED는 로오 드라이버(Raw Driver) 또는 칼럼 드라이버(Column Driver)로부터 공급되는 구동전압 또는 화상데이터에 따라 매트릭스 구조로 형성된 화소에서 전자가 방출되어 화상을 표시하게 된다. 이러한 FED는 형광체(12)의 종류에 따라 ″저전압 FED″와 ″고전압 FED″로 나누어 진다. 먼저, 저전압 FED는 약 400∼1000V의 구동전압을 요구한다. 이 경우, 적(R)· 녹(G)· 청(B) 형광체(12)는 400V∼1000V 범위의 전압에서 동작하는 저전압 형광체를 사용하게 된다. 상기 저전압 FED는 이미 개발된 저전압 형광체의 발광효율이 좋지 않고 빔의 집속이 능동적이지 못한 단점을 안고 있다. 반면에, 고전압 FED는 3 - 10KV의 구동전압을 요구한다. 이 경우, 고전압 FED는 음극과 양극사이에 고전압이 인가되므로 소정의 거리를 유지함과 아울러, 방출된 전자가 이웃한 픽셀의 형광체와 충돌(즉, 크로스토크)하는 것을 방지하기위해 포커스 전극을 필요로 하게 된다. 또한, 전자빔을 해당셀로 집중시키는 포커스 전극이 게이트 전극과 동일한 면상에 형성된 평면형과 게이트 전극의 상부에 포커스전극이 형성된 상부형으로 나누어 진다.

도 1을 참조하면, 평면형 포커스 전극을 갖는 FED는 전자를 방출하는 전자방출 팁(6)과, 전자방출 팁(6)에서 방출된 전자를 집속하는 게이트 전극(6)과, 게이트 전극과 동일한 면상에 형성되어 상기 방출된 전자를 집중시키는 포커스 전극(14)을 구비한다. 전자방출팁(6)과 게이트 전극(10) 사이에 소정의 구동전압이 인가되면 전자방출팁(6)에서 전자가 방출된다. 이러한 방출전자는 다수개의 전자방출 팁(6)들에서 방출되므로 빔의 형태를 이루며 상부기판(4)쪽으로 진행하게 된다. 이 경우, 애노드(도시되지 않음)에는 방출된 전자를 유도하기위해 고전압이 인가된다. 또한, 게이트 전극(10)과 동일 면상에 설치된 포커스 전극(14)에는 게이트 전압과 반대의 극성을 갖는 포커스 구동전압을 인가하게 된다. 이에따라, 방출된 전자는 집중되어 상부기판(4)으로 진행하여 형광체(12)와 충돌하여 가시광선을 발생하게 된다. 이 경우, 상부기판(4)에는 칼라를 구현하기 위해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 형광체(12)가 마련되어 있다. 반면에, 포커스 전극이 마련되지 않은 경우에는 도 3에 도시된바와같이 방출된 전자는 인접한 셀의 형광체와 충돌하는 크로스토크(Crosstalk)를 발생하게 된다. 평면형 포커스전극(14)은 게이트 전극의 에칭과 동시에 에칭함에 의해 형성되므로 제작이 용이한 장점이 있다. 그러나 포커스 효과가 감소되어 포커스 전압 및 이에 대응하는 게이트 전압을 높여야 하므로 FED의 설계가 어려운 단점이 있다.

도 2를 참조하면, 상부형 포커스 전극을 갖는 FED가 도시되어 있다. 상부형 포커스 전극(14')은 게이트 전극(10)의 상부에 소정의 높이를 갖는 절연층(16)을 형성한후, 절연층(16)의 상부에 포커스 전극(14')을 형성하게 된다. 상기와같이 상부형 포커스전극은 그효과가 뛰어나 장점이 있다. 이하, 도 4를 결부하여 상부형 포커스 전극(14')의 제조방법에 대해서 살펴보기로 한다.

상부형 포커싱전극(14')은 도 4에 도시된바와같이 전자빔 증착방법에 의해 형성되어 진다. 이 전자빔 증착공정시 전자빔 증착기의 소스(18)의 수직방향과 하부기판(2)의 회전축이 소정의 각도(θ, 예를들면, 5 - 15°)를 가지도록 상기 회전축을 기울여 회전시킴으로써 전자빔 증착기의 전자빔에 의해 전자빔 소스(18)로부터 증발된 금속원자가 절연층(16)의 표면에만 증착되도록 한다. 즉, 전자빔 소스(18)로부터 증발된 금속원자가 도 4에 도시된바와같이 하부기판(2)의 게이트전극(10)보다 아래층에 증착되지 않게끔 θ의 경사각도를 가지고 증착되도록 한다. 그러나, 상기와 같이 경사지게 증착시키는 방법은 포커스 전극(14')의 두께를 균일하게 형성하기 어려울뿐만 아니라 대형화에 대응하기 어려운점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 균일한 높이의 포커스 전극을 갖는 전계방출 표시소자 제조방법을 제공 하는데 있다.

도 1은 평면형 포커스 전극을 갖는 종래의 전계방출 표시소자의 구조를 도시한 도면.

도 2는 상부형 포커스 전극을 갖는 종래의 전계방출 표시소자의 구조를 도시한 도면.

도 3은 포커싱 전극이 없는 전계방출 표시소자를 설명하기 위해 도시한 도면.

도 4는 종래의 전계방출 표시소자의 제조방법을 설명하기위해 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 도면.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

2,22 : 하부기판 4 : 상부기판

6,26 : 전계방출 팁 8,16,28 : 절연층

10,30 : 게이트 전극 12 : 형광체

14,34 : 포커싱 전극 18 : 전자빔 소스

24 : 절연층 32 : 포토레지스트

36 : 시드층

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출 표시소자 제조방법은 하부기판의 상부에 전계방출 팁 및 게이트 전극을 형성하는 단계와, 하부기판의 상부에 절연층을 형성하는 단계와, 절연층의 상부에 시드층을 형성하는 단계와, 시드층의 상부에 포토레지스트를 이용하여 몰드를 형성하는 단계와, 몰드에 금속막을 형성하는 단계와, 포토레지스트, 시드층 및 절연층을 순차적으로 제거하는 단계를 포함한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자 제조방법을 설명하기위한 도면이 도시되어 있다.

전계방출 팁(26) 및 게이트 전극(30)을 형성한다. (제1 단계) 하부기판(22)의 상부에 스핀트법 등을 이용하여 전계방출 팁(30)을 형성한후 절연막(28)의 상부에 게이트 전극(30)을 형성하게 된다. 이때, 도 5의 (a)에 전계방출 팁(26) 및 게이트 전극(30)이 도시되어 있다. 하부기판(22)의 상부에 소정의 두께로 절연층(24)을 형성한다. (제2 단계) 스핀 코팅법(Spin Coating Method)을 이용하여 도 5의 (b)에 도시된바와같이 하부기판(22)의 상부에 소정의 두께(예를들면, 5㎛)로 절연층(24)를 코팅하게 된다. 이때, 절연막의 두께는 설계자의 의도에따라 변경될수 있을 것이다. 이 경우, 절연막의 재질은 스핀코팅법으로 코팅 및 두께 조절이 용이한 액상 폴리이미드(Polyimide)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 절연층(24)의 상부에 시드층(36)을 형성한다. (제3 단계) 시드층(36)은 스퍼터링법(Sputtering Method)을 이용하여 Cr을 소정의 두께(예를들면, 0.1㎛)로 증착하여 시드층(36)을 형성하게된다. 도 5의 (c)에 도시된바와같이, 시드층(36)은 후술하는 전기도금법(Electroplating Method)의 전극으로 사용된다. 상기 시드층(36)의 상부에 포토레지스트를 도포한후, 사진식각법에 의해 몰드를 형성한다. (제4 단계) 시드층(36)의 상부에 포토레지스트(PR)를 소정의 두께(예를들면, 30㎛)로 도포한후 사진식각법(Photoetching Method)을 이용하여 몰드(38)를 형성한다. 몰드(38)에는 후술하는 전기도금시 도금재료가 충진되어진다. 이에따라, 몰드는 포커스전극(34)의 두께의 20% 이상 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 도 5의 (d)에 포토레지스트에 형성된 몰드(38)가 도시되어 있다. 전기도금법을 이용하여 상기 몰드(38)에 금속막(34')을 형성한다. (제5 단계) 도 5의 (e)에 도시된바와같이 전기도금법을 이용하여 몰드(38)에 소정의 두께(예를들면, 20㎛)를 갖는 금속막(34')을 형성한다. 이때, 도금재료로는 내식성이 우수함과 아울러 도금이 용이한 Cr을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 금속막(34')은 후술하는 포커스 전극(34)으로 사용된다. 상기 포토레지스트층, 시드층(26) 및 절연층(24)을 순차적으로 제거한다. (제6 단계) 몰드(38)를 형성한 포토레지스트층(PR)은 도 5의 (f)에 도시된바와같이 아세톤에 녹여 제거하게 된다. 이어서, 시드층(26)은 도 5의 (g)에 도시된바와같이 Cr용제에 담구어 제거한다. 마지막으로, 절연층(24)은 도 5의 (h)에 도시된바와같이 O₂플라즈마를 사용한 건식식각법을 이용하여 제거한다. 이로인해, 본 발명에 따른 FED제조방법은 두꺼운 포커스 레이어를 간편하게 제작함과 아울러, 균일한 포커싱 전극을 형성할수 있다. 또한, 본 발명에따른 FED제조방법은 대면적의 FED제작시 적용되므로 대형화에 용이하다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치 제조방법은 균일한 포커싱전극을 형성함과 아울러, 포커스 레이어의 제작을 용이하게 할수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

1. 하부기판의 상부에 전계방출 팁 및 게이트 전극을 형성하는 단계와,

   하부기판의 상부에 절연층을 형성하는 단계와,

   상기 절연층의 상부에 금속 시드층을 형성하는 단계와,

   상기 금속 시드층 상에 포토레지스트를 전면 도포하고 상기 금속 시드층의 일부분이 노출되도록 상기 포토레지스트를 패터닝하는 단계와,

   전기도금을 실시하여 상기 금속 시드층의 노출부분에 금속을 성장시킴으로써 포커스전극을 형성하는 단계와,

   상기 포커스전극 위치 이외에 존재하는 불필요한 포토레지스트, 시드층 및 절연층을 순차적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연층은 스핀 코팅에 의해 상기 하부기판 상에 전면 도포되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 절연층의 두께가 5㎛인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속 시드층은 Cr을 스퍼터링하여 상기 절연층 상에 전면 증착되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 포커스전극의 재표가 Cr인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 포토레지스트, 시드층 및 절연층을 순차적으로 제거하는 단계는,

   상기 포토레지스트를 아세톤으로 녹이는 단계와,

   상기 금속 시드층을 솔벤트에 담구어 제거하는 단계와,

   상기 절연층을 O₂플라즈마를 이용한 건식식각법으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치 제조방법.