KR100300323B1 - 전계 방출 표시소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

전자를 방출시키는 에미터의 표면을 보다 균일화시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시소자의 제조방법으로서, 제 1 및 제 2 기판의 일면으로 애노드 전극과 캐소드 전극을 각각 형성하고, 애노드 전극의 일면으로 형광체를 도포하며, 캐소드 전극의 일면으로 에미터를 형성한 다음, 접합된 기판 내부에 불활성 가스를 주입하고 방전시킨다. 이와 같이 불활성 가스를 주입하고 방전시키면 방전시 발생하는 불활성 가스의 이온들이 에미터의 불균일한 표면에 우선적으로 충돌하여 방전동안 에미터의 표면을 점차적으로 균일하게 만든다. 이로서 각 에미터들간의 전자방출 특성이 균일화되어 정확한 화상 구현을 행하며, 화면의 휘도를 균일화시키는 등, 화질 특성을 향상시킨다.

Description

전계 방출 표시소자의 제조방법 {Manufacturing method of field emission display}

본 발명은 전계 방출 표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자를 방출시키는 에미터의 표면을 보다 균일화하여 전자 방출 특성 및 전체 화면의 휘도를 균일화시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전계 방출 표시소자(FED;Field Emission Display)는 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 형성된 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자를 형광체가 도포된 애노드 전극에 충돌시킴으로써 화상을 구현하는 표시소자이다.

여기서, 전자를 방출시키는 에미터에는 캐소드 전극과 게이트 전극에 인가되는 전압 차이에 의해 전자를 방출시키는 선단이 뾰족한 스핀트(spindt) 타입의 에미터와, 게이트 전극의 형성 없이 캐소드 전극과 애노드 전극에 인가되는 전압 차이에 의해 전자를 방출시키는 박막 타입의 에미터가 있다.

상기 스핀트 타입의 에미터는 캐소드 전극의 일면으로 절연막과 게이트 전극을 형성한 다음 게이트 전극과 절연막을 식각하고, 식각된 공간으로 몰리브덴이나 실리콘 등의 에미터 형성물질을 적층시키는 과정으로 제조된다.

이러한 스핀트 타입의 에미터는 마이크로미터 단위의 에미터 팁 형성이 요구되므로, 전체적으로 균일한 에미터 형성이 어렵게 된다. 따라서 각 에미터들간의 전자방출 특성이 상이하게 되어 정확한 화상 구현을 저해하며, 화면의 휘도를 불균일하게 만드는 등 디스플레이 품위를 저하시키는 문제점을 나타낸다.

그리고 상기 박막 타입의 에미터는 캐소드 전극의 일면으로 다이아몬드나 다이아몬드상 카본(Diamond Liked Carbon) 또는 그라파이트 등을 화학 기상 증착이나 플라즈마 인헨스트 화학 기상 증착 또는 레이저 애블레이션 증착(laser ablation deposition) 등의 방법을 이용하여 형성되는데, 상기 방법들은 대면적의 에미터를 제조하기가 어렵고, 균일한 에미터면을 형성하기 어려운 단점이 있다.

따라서 박막 타입의 에미터 또한 그 표면이 불균일하여 균일한 전자방출 특성을 저해하므로, 정확한 화상 구현과 균일한 휘도 구현을 저해시키는 불리한 점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 에미터의 표면을 보다 균일화하여 각 에미터들간의 전자방출 특성을 균일화시켜 디스플레이 품위를 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조방법을 순차적으로 도시한 공정 순서도.

도 2는 전계 방출 표시소자의 개략적인 단면도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

제 1 기판과 제 2 기판의 일면으로 도전막을 증착하여 애노드 전극과 캐소드 전극을 각각 형성하는 공정과, 상기 애노드 전극의 일면으로 녹, 청, 적 형광체를 소정 패턴으로 도포하여 형광막 스크린을 형성하는 공정과, 상기 캐소드 전극의 일면으로 에미터 형성물질을 적층 또는 증착하여 에미터를 형성하는 공정과, 배기구를 제외한 애노드 기판과 캐소드 기판의 둘레면을 접합시키는 공정과, 접합된 기판 내부에 불활성 가스를 주입하고 방전시켜 에미터의 표면을 균일화시키는 공정, 및 불활성 가스를 배기시킨 후 기판 내부를 진공으로 형성하고 배기구를 밀봉시키는 공정을 포함하는 전계 방출 표시소자의 제조방법을 제공한다.

상기 불활성 가스는 10∼760 토르(torr)의 압력으로 기판 내부에 주입되고, 하나 이상의 불활성 가스를 혼합하여 사용하는 경우, 상기 불활성 가스는 0∼100:100∼0 부피%의 혼합비로 존재하며, 불활성 가스의 주입 및 방전 횟수는 적어도 1회 이상으로 이루어진다.

이와 같이 불활성 가스를 주입하고 방전시키면, 방전시 발생하는 불활성 가스의 이온들이 에미터의 불균일한 표면에 우선적으로 충돌하여 방전동안 에미터의 표면을 점차적으로 균일하게 만든다. 이로서 표면이 균일화된 에미터들은 각 에미터들간의 전자방출 특성이 균일화되어 정확한 화상 구현을 행하며, 화면의 휘도를 균일화시키는 등, 화질 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이고, 도 2는 본 발명에 의해 제조된 전계 방출 표시소자의 단면도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자의 제조방법은 제 1 및 제 2 기판의 일면으로 각각 애노드 전극과 캐소드 전극을 형성하고, 애노드 전극의 일면으로 형광체를 도포하며, 캐소드 전극의 일면으로 에미터를 형성한 다음, 배기구를 제외하고 애노드 기판과 캐소드 기판을 접합시키며, 접합된 기판 내부로 불활성 가스를 주입 및 방전시키고, 불활성 가스를 배기시킨 후 기판 내부를 진공으로 형성하고 밀봉시키는 과정을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 전계 방출 표시소자의 제조방법을 도 2를 참고하여 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.

전계 방출 표시소자를 제작하기 위하여, 우선 투명한 유리 재질인 제 1 기판(2)의 일면으로 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링 한 다음, 이를 에칭하여 라인 형태의 애노드 전극(4)을 형성한다.

그리고 애노드 전극(4)의 표면으로 각각의 녹, 청, 적 형광체(6)를 일정 형상으로 스크린 인쇄하고 열처리하여 형광막 스크린을 형성한다. 이어서, 격벽용페이스트를 형광체 사이사이로 평행하게 인쇄하고 열처리하여 애노드 기판(10)을 완성한다.

또다른 투명한 유리 재질인 제 2 기판(12)의 일면으로 인듐 틴 옥사이드 또는 은을 스퍼터링 또는 스크린 인쇄하여 라인 형태의 캐소드 전극(14)을 형성한다. 그리고 스크린 인쇄법을 이용하여 캐소드 전극(14) 사이사이에 격벽용 페이스트를 인쇄하고 열처리한다.

이어서, 다이아몬드상 카본 또는 그라파이트를 화학 기상 증착 방법을 이용, 캐소드 전극(14)의 일면에 증착하여 에미터(16)를 형성하는 것으로 캐소드 기판(20)을 완성한다.

이 때, 다른 실시예로서 캐소드 전극(14)의 일면에 절연막과 게이트 전극을 형성하고, 게이트 전극과 절연막을 에칭한 다음, 에칭된 공간으로 몰리브덴이나 실리콘을 적층시키는 것으로 에미터를 형성할 수도 있다.

제조된 애노드 기판(10)과 캐소드 기판(20)의 가장자리에 배기구가 될 부분을 제외하고 실 프리트(seal frit)(22)를 도포한다. 이 때, 라인 형태의 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(14)이 서로 수직으로 교차하도록 애노드 기판(10)과 캐소드 기판(20)을 배치하고, 적당한 압력을 가하면서 열처리함으로써 봉착시킨다.

이어서, 배기구에 불활성 가스를 주입할 펌프의 배기관을 연결시키고, 펌프를 가동시켜 접합된 애노드 기판(10)과 캐소드 기판(20) 내부에 대략 10∼760 토르(torr)의 압력으로 불활성 가스를 주입한다.

상기 불활성 가스는 원소 주기율표의 0족 원소로서, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 라돈(Rn)의 6가지 원소가 있으며, 이는 화학적으로 극히 안정하여 원자 상호간 또는 다른 원자와 쉽게 결합하지 않는 성질을 갖는다.

이와 같은 성질의 불활성 가스를 하나 이상 혼합 사용하는 경우, 상기 불활성 가스는 0∼100:100∼0 부피%의 혼합비로 존재한다.

다음으로, 상기 배기구를 밀봉하고 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(14)에 전압을 인가하여 전계를 형성시킨다. 이러한 전계 형성으로 애노드 기판(10)과 캐소드 기판(20) 사이에 주입된 불활성 가스가 방전을 일으키며, 이온을 방출시킨다.

이 때, 방출되는 불활성 가스의 이온은 불균일한 에미터(16)의 표면에 우선적으로 부딪혀 방전이 진행될수록 불균일한 에미터(16)의 표면을 점진적으로 균일하게 만든다.

이와 같은 불활성 가스의 방전 이후, 배기구를 통하여 불활성 가스와 방전으로 인해 생긴 이물질을 동시에 배기시킨다. 그리고 상기 불활성 가스의 주입과 방전 과정을 적어도 1회 이상 반복 실시하여 에미터(16)의 표면을 보다 균일화시킨다.

이러한 불활성 가스의 방전 및 배기 공정은 상기 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(14)에 대략 100∼1,000V의 전압을 1분 동안 인가하고 5분 동안 배기시키는 과정으로 이루어지며, 이러한 방전과 배기 공정을 5회 이상 반복 수행하는 것이 바람직하다.

이 때, 원자량이 큰 불활성 가스를 사용할수록 배기를 진행하면서 방전으로인해 생긴 이물질을 동시에 배기시키는 퍼지(purge) 효과를 나타낼 수 있으므로, 원자량이 큰 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

이어서, 배기구에 진공 펌프를 연결하여 기판 내부를 10^-7∼10^-10토르(torr)의 압력으로 진공화시키고, 배기구를 밀봉하여 전계 방출 표시소자를 완성한다.

이와 같이 제조된 전계 방출 표시소자는 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(14) 사이에 형성된 강한 전계에 의해 에미터(16)로부터 전자를 방출시키며, 방출된 전자는 애노드 전극(4)에 형성된 각각의 형광체(6)를 여기시켜 발광시킨다.

이 때, 애노드 기판(10)과 캐소드 기판(20)은 격벽(30)에 의해 내부가 지지되며, 라인 형태의 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(14)은 서로 교차하도록 배치되어 각각의 화소를 구성한다.

이와 같은 전계 방출 표시소자는 각각의 화소를 구성하는 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(14)에 펄스 신호 전압을 인가하여 화상을 구현한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 불활성 가스의 방전 과정을 통하여 에미터의 표면을 점차적으로 균일화시킨다. 이로서 각 에미터들은 균일한 전자방출 특성을 나타내어정확한 화상을 구현하며, 휘도를 균일화시키는 등, 디스플레이 품위를 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 제 1 기판 및 제 2 기판의 일면으로 도전막을 증착하여 애노드 전극과 캐소드 전극을 각각 형성하는 공정과;

   상기 애노드 전극의 일면으로 녹, 청, 적 형광체를 소정 패턴으로 도포하여 형광막 스크린을 형성하는 공정과;

   상기 캐소드 전극의 일면으로 에미터 형성물질을 적층 또는 증착하여 에미터를 형성하는 공정과;

   배기구를 제외한 제 1 기판과 제 2 기판의 둘레면을 접합시키는 공정과;

   접합된 기판 내부에 불활성 가스를 주입하고, 이 불활성 가스의 방전과 배기를 적어도 5회 이상 반복 수행하여 방전시 발생하는 이온 충격에 의해 에미터의 표면을 균일화시키는 공정; 및

   불활성 가스를 배기시킨 후 기판 내부를 진공으로 형성하고 배기구를 밀봉시키는 공정을 포함하는 전계 방출 표시소자의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 10∼760 토르(torr)의 압력으로 주입되는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스의 방전은 애노드 전극과 캐소드 전극에 100∼1,000V의 전압을 인가하는 것으로 이루어지는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 불활성 가스의 방전과 배기는 각각 1분 동안의 방전과 5분 동안의 배기로 이루어지는 전계 방출 표시소자의 제조 방법.