KR100296955B1 - 전계방출표시소자및에미터제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 간단한 박막 증착 기법에 의해 제조 가능한 4극 구조의 에미터들을 갖는 전계 방출 표시소자에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 박막 증착 공정과 마스크 및 식각 공정을 통해 전계 방출 표시소자에 채용되는 4극 구조의 에미터들을 형성하기 때문에, 일정 깊이로 판 홀 내에 에미터 물질을 적층하여 원추형 에미터를 형성하는 종래 전계 방출 표시소자에 비해, 에미터의 높이 균일도를 일정하게 제어할 수 있어, 에미터에서 방출되는 전류의 균일도를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전류 방출을 균일하게 유지할 수 있어 발광 휘도 레벨을 균일하게 유지할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 평판 표시 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고진공 패키징을 필요로 하며 또한 전계를 이용하여 발생하는 전자를 가속시켜 R.G.B 형광체에 충돌시킴으로써, 소망하는 칼라 표시 화면을 디스플레이하는 데 적합한 전계 방출 표시소자((FIELD EMISSION DISPLAY : FED)에 관한 것이다.
최근 들어, PDP, LCD 등에 이어 본 발명에 관련되는 전계 방출 표시소자(FED)가 평판 표시소자를 대표하는 소자로써, 기술 개발 및 상용화가 도처에서 활발하게 진행되고 있다.
상기한 평판 표시소자들 중 본 발명에 관련되는 전계 방출 표시소자의 전형적인 일 예에 대한 일부 단면도가 도 4에 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 시청자의 배면 측에 위치하는 하부 패널 상에는 도시 생략된 캐소드 전극층이 형성된 하부 기판(402)이 형성되고, 이 하부 기판(402)상에는 원추형으로 이루어져 전계의 발생에 의해 전자를 방출하는 다수개의 에미터(emitter : 406)들이 형성된다. 또한, 에미터(406)들 사이에는 이들 에미터들을 각각 에워싸는 형태로 고립시키는 일체형의 절연체층(404)이 형성되며, 이 절연체층(404)의 상부에는 게이트 전극층(408)이 형성된다. 여기에서, 각 에미터(406)들은 실리콘 팁 또는 금속 팁으로 형성된다.
또한, 상부 패널 상에는 고진공 상태를 유지하는 공간(410)을 사이에 두고각 에미터(406)들에서 발생한 전자들이 표면에 충돌할 때 광을 내는 형광체층(412), 애노드 전극층(414) 및 상부 기판(416)이 순차 형성된다.
한편, 하부 기판(402)상에 형성된 원추형의 각 에미터(406)들은, 일 예로서 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 전극층(408)에, 예를 들면 직경 1 - 2μm 정도 크기의 홀(418)을 대략 수십 내지 수백 만개 형성한 다음 증착 공정을 통해 각 홀(408)내에 형성하고 있다.
따라서, 종래의 전계 방출 표시소자에서는 그 구조적인 특성상 전자를 발생하는 원추형 에미터들을 형성하는 증착 공정이 대단히 큰 정밀도를 필요로 하기 때문에 제작이 곤란하다는 문제가 있다. 즉, 각 에미터들은 균일한 전류를 방출해야만 되는 데, 이를 위해서는 각 에미터들이 균일한 높이를 갖도록 형성해야 한다.
그러나, 각 홀에 증착 공정을 통해 에미터들을 형성하는 경우 그 높이 균일도를 고정밀하게 유지하기가 대단히 곤란하기 때문에 원추형 에미터들을 채용하는 종래 전계 방출 표시소자에서는 균일한 발광 휘도 레벨을 구현하는 데 한계를 가질 수밖에 없었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 박막 증착 기법에 의해 제조 가능한 4극 구조의 에미터들을 갖는 전계 방출 표시소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전계 방출 표시소자에 채용되는 4극 구조의 박막형 에미터를 제조할 수 있는 에미터 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 하부 기판과 이 하부 기판 상에 형성된 다수개의 전자 방출 에미터들로 된 하부 패널과, 고진공 공간을 사이에 두고 상기 하부 패널과 마주하는 상부 패널을 포함하는 전계 방출 표시소자에 있어서, 상기 전자 방출 에미터들이, 상기 하부 기판 상에 일정 간격으로 이격되어 형성된 다수의 에지 에미터, 상기 각 에지 에미터에 대응하는 다수의 하부 게이트 전극층, 상기 각 에지 에미터 및 하부 게이트 전극층상에 각각 형성된 절연체층, 상기 절연체층의 상부에 각각 형성된 상부 게이트 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 하부 기판을 갖는 하부 패널과, 고진공 공간을 사이에 두고 상기 하부 패널과 마주하며, 상부 기판을 갖는 상부 패널을 포함하는 전계 방출 표시소자의 에미터를 제조하는 방법에 있어서, 상기 하부 기판 상에 에미터 물질을 증착한 다음 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 하부 기판의 일부를 노출시킴으로써, 상기 하부 기판 상에 일정 간격을 갖는 에지 에미터들을 형성하는 단계; 상기 노출된 하부 기판 및 상기 형성된 에지 에미터의 상부 전면에 걸쳐 하부 게이트 전극용 물질을 증착하고, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 에지 에미터가 형성되지 않은 상기 하부 기판의 상부에 일정 간격을 갖는 하부 게이트 전극들을 형성하는 단계; 및 상기 노출된 하부 기판, 상기 에지 에미터 및 상기 하부 게이트 전극의 상부 전면에 걸쳐 절연체 물질 및 상부 게이트 전극용 물질을 순차 증착하고, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 각 에지 에미터 및 상기 각 하부 게이트 전극의 상부 일부에 절연체층 및 상부 게이트전극을 순차 형성하는 단계로 이루어진 전계 방출 표시소자용 에미터 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전계 방출 표시소자를 수직 방향으로 절단한 일부 단면도,
도 2는 본 발명에 따라 박막 증착 공정, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 4극 구조의 에미터를 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자에 채용되는 4극 구조 에미터들의 일부 평면도,
도 4는 팁형 에이터를 갖는 종래의 전형적인 전계 방출 표시소자를 수직 방향으로 절단한 일부 단면도,
도 5는 종래의 전계 방출 표시소자에 채용되는 하부 기판의 일부 평면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
102 : 하부 기판 104 : 에지 에미터
106 : 하부 게이트 전극층 108 : 절연체층
110 : 상부 게이트 전극층 112 : 공간
114 : 형광체층 116 : 애노드 전극층
118 : 상부 기판
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 종래 전계 방출 표시소자에서와 같이 원추형의 실리콘 팁 또는 금속 팁 에미터를 채용하는 것이 아니라, 간단한 박막 증착 공정을 통해 4극 구조의 에미터들을 채용한다는 것으로, 이러한 변형된 에미터 구조를 이용함으로써, 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전계 방출 표시소자를 수직 방향으로 절단한 일부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자는 하부 기판(102)상에서 전류를 방출하는 각 에미터들이 4극 구조를 갖는다는 점을 제외한 나머지 다른 구성소자들은 실질적으로, 도 3에 도시된 종래 전계 방출 표시소자에서의 그것들과 동일한 구조를 갖는다.
즉, 본 발명의 전계 방출 표시소자는 하부 패널과의 사이에 고진공 공간(112)을 게재하여 형성된 시청면 측에 형광체층(114), 애노드 전극층(116) 및상부 기판(118)이 순차 형성되어 상부 패널을 이루고, 시청 배면 측에 있는 하부 패널 상에는 도시 생략된 캐소드 전극층을 갖는 하부 기판(102) 및 다수개의 전자 방출 소자들이 형성된다.
보다 상세하게, 하부 기판(102)상에는 에지 에미터(104) 또는 하부 게이트 전극층(106)이 교번적으로 각각 형성되고, 각 에지 에미터(104) 또는 하부 게이트 전극층(106)상에는 소정 두께의 절연체층(108)이 각각 형성되며, 각 절연체층(108)의 상부에는 상부 게이트 전극층(110)이 각각 형성된다.
따라서, 상기한 바와같은 구조의 전계 방출 표시소자에서는 전계 인가 시에 각 에지 에미터(104)에서 방출된 전자가 상부 게이트 전극층(110)의 제어에 의해 목표로 하는 상부 패널의 형광체층(114)에 충돌하고, 이러한 충돌에 의해 나타나는 가시광 영역의 빛이 투명제의 상부 기판(118)을 투과하여 전달됨으로써, 소망하는 영상을 디스플레이한다.
한편, 본 발명의 전계 방출 표시소자에 채용되는 에미터들은, 종래 전계 방출 표시소자에 채용되는 원추형의 에미터를 제조하는 방법, 즉 직경 1 - 2μm 정도 크기의 홀을 대략 수십 내지 수백 만개 형성한 다음 증착 공정을 통해 각 홀 내에 원추형 에미터를 각각 형성하는 종래 방법과는 달리, 박막을 순차 증착시키는 간단한 공정을 통해 균일한 높이로 제조할 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 전계 방출 표시소자에 채용되는 4극 구조의 에미터를 제조하는 과정에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따라 박막 증착 공정, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 4극 구조의 에미터를 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 2a를 참조하면, 도시 생략된 캐소드 전극층이 형성된 하부 기판(102)상에 증착 공정을 통해 에지 에미터 물질(104')을 증착시킨 다음 마스크 및 식각 공정(즉, 포토리소그라피 공정)을 통해 임의의 패턴으로 패터닝함으로써, 도 2b에 도시된 바와 같이, 목표로 하는 각 위치의 하부 기판(102)상에 에지 에미터(104)들을 형성한다.
또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 노출된 하부 기판(102) 및 에지 에미터(104)의 상부 전면에 걸쳐 하부 게이트 전극용 물질(106')을 증착시킨 다음 마스크 및 식각 공정을 수행하여 임의의 패턴으로 패터닝함으로써, 목표로 하는 각 위치의 하부 기판(102), 즉 에지 에미터(104)가 형성되지 않은 하부 기판(102)의 목표 위치에 하부 게이트 전극층(106)들을 형성한다(도 2d).
이때, 에지 에미터(104)를 형성하는 과정과 하부 게이트 전극층(106)을 형성하는 과정은 서로 반대로 수행, 즉 하부 게이트 전극층(106)을 먼저 형성하고, 에지 에미터(104)를 나중에 형성할 수도 있다.
다음에, 노출된 하부 기판(102), 에지 에미터(104) 및 하부 게이트 전극층(106)의 상부 전면에 걸쳐, 도 2e에 도시된 바와 같이, 절연체 물질(108') 및 상부 게이트 물질(110')을 순차 증착한 다음 마스크 및 식각 공정을 수행하여 각 에지 에미터(104) 및 각 하부 게이트 전극층(106)의 상부 일부에 절연체층(108) 및 상부 게이트 전극층(110)을 각각 형성함으로써, 도 2f에 도시된 바와 같이, 하부 기판(102)상에 4극 구조의 에미터를 완성한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같은 평면을 갖는 4극 구조의 에미터들이 완성, 예를 들어 에지 에미터(104)들이 일정 간격으로 분리되고 하부 게이트 전극층(106) 및 상부 게이트 전극층(110)들이 서로 연결되는 형태를 갖는 4극 구조의 에미터들이 완성된다.
한편, 절연체층(108)과 상부 게이트 전극층(110)은, 상기한 방법과는 달리, 별도의 증착 공정, 마스크 및 식각 공정을 통해 순차 형성할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 박막 증착 공정과 마스크 및 식각 공정을 통해 전계 방출 표시소자에 채용되는 4극 구조의 에미터들을 형성하기 때문에, 일정 깊이로 판 홀 내에 에미터 물질을 적층하여 원추형 에미터를 형성하는 종래 전계 방출 표시소자에 비해, 에미터의 높이 균일도를 일정하게 제어할 수 있어, 에미터에서 방출되는 전류의 균일도를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전류 방출을 균일하게 유지할 수 있어 발광 휘도 레벨을 균일하게 유지할 수 있다.
Claims (3)
- 하부 기판과 이 하부 기판 상에 형성된 다수개의 전자 방출 에미터들로 된 하부 패널과, 고진공 공간을 사이에 두고 상기 하부 패널과 마주하는 상부 패널을 포함하는 전계 방출 표시소자에 있어서,상기 전자 방출 에미터들이, 상기 하부 기판 상에 일정 간격으로 이격되어 형성된 다수의 에지 에미터, 상기 각 에지 에미터에 대응하는 다수의 하부 게이트 전극층, 상기 각 에지 에미터 및 하부 게이트 전극층상에 각각 형성된 절연체층, 상기 절연체층의 상부에 각각 형성된 상부 게이트 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
- 하부 기판을 갖는 하부 패널과, 고진공 공간을 사이에 두고 상기 하부 패널과 마주하며, 상부 기판을 갖는 상부 패널을 포함하는 전계 방출 표시소자의 에미터를 제조하는 방법에 있어서,상기 하부 기판 상에 에미터 물질을 증착한 다음 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 하부 기판의 일부를 노출시킴으로써, 상기 하부 기판 상에 일정 간격을 갖는 에지 에미터들을 형성하는 단계;상기 노출된 하부 기판 및 상기 형성된 에지 에미터의 상부 전면에 걸쳐 하부 게이트 전극용 물질을 증착하고, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 에지 에미터가 형성되지 않은 상기 하부 기판의 상부에 일정 간격을 갖는 하부 게이트 전극들을 형성하는 단계; 및상기 노출된 하부 기판, 상기 에지 에미터 및 상기 하부 게이트 전극의 상부 전면에 걸쳐 절연체 물질 및 상부 게이트 전극용 물질을 순차 증착하고, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 각 에지 에미터 및 상기 각 하부 게이트 전극의 상부 일부에 절연체층 및 상부 게이트 전극을 순차 형성하는 단계로 이루어진 전계 방출 표시소자용 에미터 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 절연체층 및 상부 게이트 전극 형성 단계는:상기 노출된 하부 기판, 상기 각 에지 에미터 및 상기 각 하부 게이트 전극의 상부 전면에 걸쳐 절연체 물질을 증착하고, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 각 에지 에미터 및 상기 각 하부 게이트 전극의 상부 일부에 절연체층을 각각 형성하는 단계; 및상기 노출된 하부 기판, 상기 노출된 각 에지 에미터, 상기 노출된 각 하부 게이트 전극 및 상기 절연체층의 상부 전면에 걸쳐 상부 게이트 전극용 물질을 증착하고, 마스크 및 식각 공정을 수행하여 상기 각 절연체층의 상부에 상부 게이트 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자용 에미터 제조 방법.
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