KR100299427B1 - 2극다이아몬드박막형전계방출표시소자및그제조방법 - Google Patents

2극다이아몬드박막형전계방출표시소자및그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자에 관한 것으로, 특히, 상기 전계방출 표시소자의 상부 기판에 형성되는 화소단위의 형광체들간의 경계를 절연체로 채우고 상기 절연체 상부에 금속 박막을 코팅함으로써, 다이아몬드 박막에 미터에서 방출되어 한화소 이외의 인접한 화소에 영향을 미치는 전자를 금속박막이 흡수하여 크로스토크를 방지하고, 형광체 여기후 형광체 표면에 남아 있는 전자를 흡수하므로 음이온 대전을 방지하여 휘도 및 선명도가 향상된 다이아몬드 박막필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자를 제공한다.

Description

2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자 및 그 제조 방법
본 발명은 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자에 관한 것으로, 특히, 상기 전계방출 표시소자에 사용되는 상부 기관의 애노드 전극 표면에 형성되는 화소단위의 형광체 사이에 금속 경계면을 형성하여 화소단위의 형광체간에 발생하는 크로스토크(crosstalk)를 효과적으로 감소시키고, 발광효율을 저하시키는 형광체의 음이온 대전을 방지한 금속경계 형광체를 갖는 전계방출 표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전졔방출 표시소자는 필드 에미터에서 방출되는 전자를 형광체에 자극시켜 문자 또는 그래픽을 표시하게 된다. 필드 에미터는 전자를 방출시키는 케소드 전극 상부의 에미터의 형상에 따라 팁(Tip)형, 웨지(Wedge)형, 그리고 박막형 필드 에미터 등이 있으며, 전계방출 표시소자 내부의 전극의 수에 따라 2극(diode) 형과, 3극(triode) 형이 있다.
본 발명에서는 종래의 2극 다이아몬드 박막형 필드 에미터를 갖는 전계방출표시소자에 사용되는 상부 기판에 관한 것으로써, 먼저 종래의 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자를 살펴보면 제 1도와 제 2도에 도시된 바와 같이 하부기판(100) 상부에 스프라이프 형태의 캐소드 전극(101)이 형성되어 있고, 상기 캐소드 전극(101) 상부에는 박막형의 다이아몬드 박막 에미터(102)가 캐소드 전극(101) 상부마다 일정한 폭으로 형성되어 있으며, 상부기판(105)에는 하부기판(100)의 캐소드 전극(101)과 직각으로 교차하는 방향으로 애노드전극(104)이 형성되어 있고, 상기 하부기판(100)의 다이아몬드 박막 에미터(102)와 교차하는 애노드 전극(104)의 상부에는 한화소를 이루는 형광체(103)가 형성되어있다.
종래의 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자는 단순히 캐소드전극(101) 표면의 다이아몬드 박막 에미터(102)와 애노드 전극(104) 표면이 한 화소 단위의 형광체(103)가 상하 10 ∼ 25㎛ 간격을 두고 평행하게 교차되어 하나의 화소를 이루고 있다. 따라서 캐소드 전극(101)과 애노드 전극(104) 사이에 200 ∼500V의 전압을 인가하면 캐소드 전극(101)의 표면에 위치한 다이아몬드 박막 에미터(102)에서 전자가 방출되어 애노드 전극(104) 표면에 위치한 형광체(103)를 자극하여 발광하게 된다.
그러나 구조적으로 볼 때, 화소단위의 형광체들이 매우 근접해 있고, 게이트전극이 없어 전자의 경로를 제어하기 힘들므로 화소간의 크로스토크(crosstalk)가 발생된다는 문제점이 있다. 즉, 화소의 온(on), 오프(off)시 이웃한 화소에 영향을 주게된다.
또한, 절연체인 형광체를 사용함으로 저속 전자에 의한 형광체 여기는 형광체의 표면 부하만을 가중시킬 뿐만 아니라 이로 인해 정전기 장벽만 높여 발광효율을 더욱 떨어뜨리는 결과를 초래한다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 2극 다이아모드 박막형 전계방출표시소자의 상부기판에 형성되는 각 화소단위의 형광체를 금속박막에 의해 경계를 갖게하고, 상기 금속경계면에 저전압을 가함으로써, 화소간의 발생하는 크로스토크를 방지하고, 동시에 전도성을 줌으로써 형광체의 음이온 대전을 방지하여 발광효율을 높인 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1a 도는 종래의 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자를 나타낸 단면도.
제 1b 도는 제 1a 도의 상부 기판에 형성되어 있는 애노드 전극과 형광체를 나타낸 사시도.
제 2a 도 내지 제 2d 도는 본 발명에 따른 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자에 사용되는 금속경계 형광체를 갖는 상부기판의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도.
제 3 도는 제 2a 내지 제 2d 도의 공정에 의해 제조된 상부기판의 애노드 전극과 금속경계면을 갖는 형광체를 나타낸 사시도.
제 4 도는 본 발명에 따른 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자를 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100, 200 : 하부 기판 101, 201 : 캐소드 전극
102, 202 : 다이아몬드 박막 103, 203 : 형광체
104, 204 : 애노드 전극 105, 205 : 상부 기판
206 : 절연체 207 : 금속막
208 : 포토레지스트 209 : 전자
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하부기판 상부에 스크라입스 형태로 형성되어 있는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극 상부에 형성되어 있는 박막형의 다이아몬드 박막 에미터와, 상부 기판에 형성되어 있는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 상부에 형성되어 있고 하부 기판의 다이아몬드 박막과 교차하는 부분의 형광체와, 상기 한화소를 이루는 형광체와 다른 화소를 이루는 형광체들 사이의 공간에 형광체의 높이로 형성되어 있는 격자 모양의 절연체와, 상기 격자 모양의 절연체 상부에 형성되어 있는 금속 박막을 포함하는 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자를 특징으로 한다.
또한, 하부기판에 캐소드 전극을 스트라입스 형태로 형성한 후, 상기 캐소드 전극 상부에 다이아몬드 박막을 형성하여 다이아몬드 박막 필드 에미터를 형성하는 단계와, 상부 기판에 애노드 전극과 절연체 그리고 금속박막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 금속 박막 상부에 격자 모양의 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴 이외의 부분을 식각하여 애노드 전극을 노출시기는 단계와, 상기 노출된 애노드 전극 상부에 형광체를 형성하는 단계와, 상기 형광체가 형성된 상부기판을 하부기판 상부에 스페이서를 매개체로 접합시키는 단계를 포함하는 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자의 제조 방법을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 2극 다아아몬드 박막형 전계방출 표시소자는 3극 팁형 전계방출 표시소자와는 달리 게이트 전극이 없다. 따라서 다이아몬드 박막 에미터에서 방출되는 전자의 제어가 어렵다. 본 발명은 상술한 문제를 상부기판에 형성되는 각 화소를 이루는 형광체 경계면에 금속박막을 형성함으로써 해결하고자 한다.
제 2a도 내지 제 2d도는 본 발명에 따른 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자의 상부 기판에 형성되는 형광체가 금속경계면을 갖도록 제조하는 공정을 순차적으로 나타낸 것으로써, 제 2a도는 상부기판(205) 상부에 ITO와 같은 투명전극을 사용하여 스크라입스 형태의 애노드 전극(204)을 형성하고, 상기 애노드 전극(204) 상부에 절연체(206)를 평탕하게 증착한 후, 상기 절연체(206) 상부에 금속박막(207)을 형성한 다음, 상기 금속박막(207) 상부에 마스크 패턴을 형성하기 위한 포토레지스트(208)를 형성한 공정을 나타낸 것이다. 제 2b도는 제 2a도의 포토레지스트(208)에 의한 사진식각공정에 의해 하부기판(200)의 캐소트 전극(201)과 상기 애노드 전극(204)이 교차되는 부분에 형광체(203)를 형성하기 위하여 금속박막(207) 상부의 포트레지스트(208)를 사진식각공정으로 부분 식각하여 격자 모양의 마스크 패턴을 형성한 다음, 상기 노출된 금속 박막(207)을 반응성 이온 식각법으로 비등방식각하고, 계속해서 절연체(206)를 비등방식각하여 이후에 형광체를 형성시킬 부분의 애노드 전극(204)을 노출시킨 공정을 나타낸 것이다. 제 2c도는 제 2b도와 같이 노출된 애노드 전극(204)과 마스크 패턴의 상부로부터 형광체(203)를 절연체(206)의 두께 만큼 증착한다. 이때 상기 형광체(203)는 상기 애노드 전극(204)상부 뿐만 아니라 포토레지스트(208)로 구성되는 마스크 패턴 상부에도 잔류하게된다. 제 2d 도는 상기 마스크 패턴 상부에 잔류하는 형광체(203)를 제거하여 상기 형광체(203)가 에노드 전극(204) 상부에만 형성되게 한다. 그리고 상기 마스크 패턴을 구성하는 포토레지스트(208)를 제거한다. 따라서 금속박막(207) 경계면을 갖는 형광체(203)가 형성된 상부기판을 제조한 공정을 나타낸다.
제 3도는 제 2a도 내지 제 2d도의 공정으로 제조된 형광체와 상부 기판의 애노드 전극을 나타낸 것으로써, 형광체(203)는 스트라입스 형태의 애노드 전극(204) 상부 즉, 애노드 전극(204)과 하부기판(200)의 다이아몬드 박막 에미터(204)와 교차하는 부분에 화소단위로 형성되며, 한화소의 형광체(203)와 다른 한화소의 형광체(203)의 사이의 절연체(206)에 의해 분리되어 있다. 또한 상기 절연체(206) 상부에는 금속박막(207)이 형성되어 각 화소단위의 형광체(203)들 사이의 경계면을 이룬다.
제 4도는 제 3도의 형광체(203)와 애노드 전극(204)이 형성되어 있는 상부기판(205)과 다이아몬드 박막 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판(200)을 스페이서(도시되지 않음)를 매개체로 접합시키고, 진공실링하여 완성된 전계방출 표시소자의 일부분을 나타낸 것으로써, 하부기판(200)의 캐소드 전극(201)과 상부기판(205)의 애노드 전극(204) 사이에 적당한 전압을 인가하면 다이아몬드 박막 에미터(202)에서 전자(209)들이 방출된다. 이때, 화소단위의 형광체(203)들간의 경계를 이루는 금속박막(207)에 애노드 전극(204)에 비해 낮은 전압을 인가한다. 따라서, 다이아몬드 박막 에미터(202)에서 방출되는 전자(209)중 각 화소간의 경계면으로 주사되는 전자는 전기력에 의해 금속박막(207)에 흡수되고, 형광체(203)로 주사되는 전자중 애노드 전극(204)에 의해 가속되어 형광체(203)를 여기시킨 후, 형광체(203) 표면에 남아 있는 에미션 및 발광 효율을 저하시키는 전자들 또한 제거되므로 휘도를 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 다이아몬드 박막(202)은 당업자에 의해 용이하게 제조할 수 있는 것으로서, 먼저 기판상에 캐소드 물질 및 다이아몬드 박막 물질을 순차적으로 스퍼터링에 의해 증착하여 캐소드 전극 및 다이아몬드 박막을 형성한다. 그리고 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포트레지스트 패턴을 마스크로 사용하는 사진식각공정을 수행한다. 이에 따라 소정 부위의 다이아몬드 박막 및 캐소드 전극을 식각한다. 그리고 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거하여 기판상에 다이아몬드 박박을 형성한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 금속 박막 경계 형광체를 가진 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자에 관한 것으로, 각 화소에서 방출되는 전자가 인접한 화소에 영향을 미치는 것을 화소를 이루는 형광체 경계의 금속 박막이 흡수하게 되므로 크로스토크 방지에 근 효과를 나타낸다.
또한, 형광체 여기에 사용되고 난후 형광체 표면 부하를 가중시기는 전자를 금속박막이 흡수하게 되므로 음이온 대전을 방지하여 전계방출 표시소자의 휘도 및 선명도를 향상시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 하부기판 상부에 스크라입스 형태로 형성되어 있는 캐소드 전극과,
    상기 캐소드 전극 삼부에 형성되어 있는 박막형의 다이아몬드 박막 에미터와,
    상부 기판에 형성되어 있는 애노드 전극과,
    상기 애노드 전극 상부에 형성되어 있고 하부 기판의 다이아몬드 박막과 교차하는 부분의 형광체와,
    상기 한화소를 이루는 형광체와 다른 화소를 이루는 형광체들 사이의 공간에 형광체의 높이로 형성되어 있는 격자 모양의 절연체와,
    상기 격자 모양의 절연체 상부에 형성되어 있는 금속 박막을 포함하는 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자.
  2. 하부기판에 캐소드 전극을 스트라입스 형태로 형성한 후, 상기 캐소드 전극상부에 다이아몬드 박막을 형성하여 다이아몬드 박막 필드 에미터를 형성하는 단계와,
    상부 기판에 애노드 전극과 절연체 그리고 금속박막을 순차적으로 형성하는 단계와,
    상기 금속 박막 상부에 격자 모양의 마스크 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 마스크 패턴 이외의 부분을 식각하여 애노드 전극을 노출시기는 단계와,
    상기 노출된 애노드 전극 상부에 형광체를 절연체의 두께만큼 형성하는 단계와,
    상기 형광체가 형성된 상부 기판을 하부기판 상부에 스페이서를 매개체로 접합시키는 단계를 포함하는 2극 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자의 제조 방법.
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