KR100400206B1 - 전계효과전자방출소자의스페이서제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스크린 프린트법을 사용하여 스페이서를 제조하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법에 관한 것으로, (가) 스크린 프린트시 스페이서 재료 침투용의 홀들을 갖되 상기 홀들의 가장자리 뾰족부가 그 두께의 중앙에 위치하도록 스크린 프린트용의 마스크를 형성하는 단계; (나) 스트라이프 상의 양극들이 형성된 배면 기판 상에 상기 마스크를 배치하고 스크린 프린팅을 실시하여 스페이서를 형성하는 단계; (다) 상기 스페이서를 건조시키는 단계; 및 (라) 상기 스페이서를 소정의 온도에서 열처리 하는 단계;를 포함하여 형광체 도포 공정시 형광체가 붙지 않고 고 정세율의 스페이서를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 스크린 프린트법을 사용하여 스페이서를 제조하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 개략적 단면도이다. 도시된 바와같이, 종래의 전계 효과 전자 방출 소자는, 배면 기판(1) 상에 음극(2)이 다수 마련되고, 각 음극(2)의 위에는 다수의 마이크로 팁(2')들이 어레이 형태로 형성되어 있다. 이 마이크로 팁(2')들은 음극(2) 위에 형성된 절연층(3)의 관통공(3a) 내에 마련되어 있다. 그리고 절연층(3)의 위에는 관통공(3a)에 대응하는 개구부(4a)를 가지는 게이트(4)들이 적층되어 있다. 그리고 게이트(4)들 위에는 스페이서(8)에 의해 일정한 간격을 두고 지지되는 전면 기판(6)이 마련되어 있으며, 이 전면 기판 (6) 상에는 마이크로 팁(2')과 대향하도록 다수의 양극(5)이 형성되어 있고, 양극 (5) 상에는 형광막(7)이 형성되어 있다. 여기서 스페이서(8)는 전면 기판(6)과 배면 기판(1) 사이의 간격을 유지하는 지지대의 역할을 한다.
이와 같이 지지대의 구실을 하는 스페이서(8)의 제조는, 제2도에 도시된 바와 같이, 마스크(9)를 사용하여 수회에 걸쳐 스크린 프린트하는 방법을 사용한다. 그러나, 하부가 뾰족한 스크린 프린트용 마스크(9)를 사용하여 스크린 프린팅을 하는 경우, 스페이서 형성용 재료의 배합이 적절하지 못하면 제2도에 도시된 바와 같이 스페이서 형성용 재료가 퍼져(spreading)서 고 정세율(high aspect ratio)의 스페이서 제조가 어렵거나, 스크린 프린팅 공정시 표면 처리가 미숙하면 제3도에 도시된 바와 같이 스페이서(8)가 기울어진다. 또한, 정상적인 스페이서가 제조되었다 하더라도 그 표면이 거칠게 형성되면 제4도에 도시된 바와 같이 형광체 도포 공정시 형광체(7')가 스페이서(8)에 붙어서 전기적 전도성을 띄게된다. 따라서 누설 전류가 발생할 염려가 있게된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 형광체 도포 공정시 형광체가 붙지 않으면서도 스크린 프린트법으로 고 정세율의 스페이서를 제조할 수 있는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 개략적 단면도,
도 2 내지 도 4는 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 공정시의 문제점을 개략적으로 설명하기 위한 스페이서 단면도,
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법을 도식적으로 설명하기 위해 공정 단계별로 나타낸 스페이서의 단면도로서,
도 5는 마스크 형성을 위해 포토레지스트를 합금의 양쪽면에 도포하여 패터닝한 후의 단면도,
도 6 도 5 의 합금을 양쪽면에서 식각하여 마스크를 형성한 후의 단면도,
도 7은 도 6의 마스크를 이용하여 스크린 프린트법으로 전면 기판 상에 스페이서를 1차 프린트한 후의 단면도,
도 8은 도 7의 1차 프린트된 스페이서 상에 5차례 프린트를 더 실시하여 스페이서를 완성한 후의 단면도,
도 9는 도 8의 스페이서 상에 그레이징 페이스트를 도포한 후의 단면도,
그리고 도 10은 도 9의 그레이징 페이스트를 연소시킨 후 배면 기판과 접착시킨 후의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 배면 기판 2. 음극
2'. 마이크로팁 3. 절연층
3a. 홀 4. 게이트
4a. 개구부 5. ITO 양극
6. 전면 기판 7. 형광막
8. 스페이서
11. 배면 기판 12. 음극
12'. 마이크로팁 13. 절연층
13a. 홀 14. 게이트
14a. 개구부 15. ITO 양극
16. 전면 기판 17. 형광막
18. 스페이서
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법은,
(가) 스크린 프린트시 스페이서 재료 침투용의 홀들을 갖되 상기 홀들의 가장자리 뾰족부가 그 두께의 중앙에 위치하도록 스크린 프린트용의 마스크를 형성하는 단계;
(나) 스트라이프 상의 양극들이 형성된 배면 기판 상에 상기 마스크를 배치하고 스크린 프린팅을 실시하여 스페이서를 형성하는 단계;
(다) 상기 스페이서를 건조시키는 단계; 및
(라) 상기 스페이서를 소정의 온도에서 열처리 하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계 및 (다) 단계를 4~7회 반복하는 것이 바람직하며,
상기 (가) 단계는, 상기 마스크 형성용의 Ni/Fe/Cr 합금판의 양면에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 서브 단계; 및
상기 양면의 패터닝된 포토레지스트를 이용하여 150㎛ 두께의 상기 합금판에직경 150㎛의 홀들을 형성하되, 상기 홀들의 가장자리가 상기 합금판 두께의 중앙에서 뾰족하도록 상기 합금판의 양쪽에서 균일하게 식각하는 서브 단계;를 포함하는 것이 바람직하며,
상기 (나) 단계는, 유리 파우더를 용융점이 470~490℃ 인 페이스트 상태로 만드는 서브 단계; 및 상기 페이스트 상태의 유리 파우더를 스크린 프린팅하는 서브 단계;를 포함하는 것이 바람직하며,
상기 (다) 단계는 200℃에서 8~13분 건조시키는 것이 바람직하며,
상기 (라) 단계 바로 앞에 용융점이 400℃ 인 유리 시멘트로 된 그레이징 페이스트를 상기 스페이서 상에 10㎛ 두께로 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며,
상기 (라) 단계는 상기 스페이서를 460℃~480℃ 의 온도 범위 내에서 75~85분 동안 열처리하는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법을 설명한다.
먼저, 제5도에 도시된 바와 같이, 약 150㎛m 두께의 Ni/Fe/Cr 합금판(20')의 양면에 포토레지스트를 도포하고 패터닝하여 식각용 포토레지스트 패턴(21a, 21b)을 각각 형성한다.
다음에, 합금판(20') 양면에 형성된 포토레지스트 패턴(21a, 21b)을 각각 이용하여 합금판에 직경 150㎛의 홀들을 형성하되, 제6도에 도시된 바와 같이 홀들의 가장자리가 합금판 두께의 중앙에서 뾰족하도록 합금판의 양쪽에서 균일하게 식각한다. 이 때 식각액으로는 HCl 혼합액이 사용된다.
다음에, 제7도에 도시된 바와 같이 스트라이프 상의 양극(미도시)들이 형성된 배면 기판(16) 상에 합금판 마스크(20)를 배치하고, 유리 파우더로 용융점이 470~490℃ 이 되는 페이스트를 만들어 이를 상기 마스크(20) 상에 1차로 스크린 프린팅함으로써 스페이서(18')를 형성한다.
다음에, 스페이서(18')를 200℃에서 8~13분 건조시킨다.
이상과 같은 유리 파우더 페이스트로 프린팅 하는 공정과 건조시키는 공정을 4~7회 반복하여, 제8도에 도시된 바와 같이, 150~200 ㎛ 높이의 스페이서(18)를 형성한다.
다음에, 제9도에 도시된 바와 같이, 용융점이 400℃ 인 유리 시멘트로 만들어진 그레이징 페이스트(22)를 스페이서(18) 상에 10㎛ 두께로 도포하는 것이 바람직하다. 이와 같은 그레이징 페이스트 도포 공정을 실시함으로써, 양극들에 형광체를 도포하는 공정이 수행될 때 스페이서(18)의 표면이 매끄럽게 되어 형광체가 스페이서 표면에 들러붙지 않게 되는 장점이 있다.
다음에, 스페이서(18)를 460℃~480℃ 의 온도 범위 내에서 75~85분 동안 열처리한다. 이와 같이, 열처리함으로써 그레이징 페이스트(22)는 용융되어 제거되고 더욱 견고한 스페이서가 얻어진다.
이상과 같은 공정에 의해 스페이서(18)가 형성된 전면 기판(16)을 배면 기판 (11)과 결합하여 전계 효과 전자 방출 소자를 구성한 것이 제10도에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 스페이서(18)에 의하여 일정한 간격을 유지하는 전면 기판및 배면 기판의 가장자리를 밀봉(sealing)하여 그 내부를 진공 상태로 하면 원하는 전계 효과 전자 방출 소자가 얻어진다.
도 10에서, 배면 기판(11)의 마이크로팁 어레이(12')는 CRT의 전자총의 음극 (cathode)에 해당하는 부분(도면의 타원내 참조)이며, 전면 기판의 형광막이 입혀진 부분은 CRT의 전면 유리에 형성된 양극(anode)과 같은 부분이다. 이러한 전계 효과 전자 방출 소자의 마이크로 팁 어레이(12')를 접지시키고, 게이트(14)들과 양극(15)들 사이에 일정한 전압이 인가되면, 전자들이 진공중으로 방출되어 양극(15)들에 도착하게 되며, 이 때 양극(15)들의 전압에 의해 가속된 전자들은 일정한 운동 에너지를 가지고 형광막(7)에 충돌하게 된다. 따라서 전자들의 운동 에너지가 형광막(17)에 전달되어 형광막(17)은 전자의 운동 에너지를 전달받아 여기되어 빛을 방출하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법에 따르면, 스페이서 제조 후 형광체 도포 공정시 형광체가 스페이서 상에 붙지 않는 장점이 있으며, 또한 스크린 프린트법으로 고 정세율의 스페이서를 제조할 수 있는 장점이 있다.
Claims (14)
- (가) 스크린 프린트시 스페이서 재료 침투용의 홀들을 갖되 상기 홀들의 가장자리 뾰족부가 그 두께의 중앙에 위치하도록 스크린 프린트용의 마스크를 형성하는 단계;(나) 스트라이프 상의 양극들이 형성된 배면 기판 상에 상기 마스크를 배치하고 스크린 프린팅을 실시하여 스페이서를 형성하는 단계;(다) 상기 스페이서를 건조시키는 단계; 및(라) 상기 스페이서를 열처리 하는 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 (나) 단계 및 (다) 단계를 4~7회 반복하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 (가) 단계는,상기 마스크 형성용의 합금판의 양면에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 서브 단계; 및상기 양면의 패터닝된 포토레지스트를 이용하여 상기 홀들의 가장자리가 상기 합금판 두께의 중앙에서 뾰족하도록 상기 합금판의 양쪽에서 균일하게 식각하는 서브 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제3항에 있어서,상기 합금판은 Ni/Fe/Cr을 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제3항에 있어서,상기 합금판의 두께 및 상기 홀들의 직경은 각각 150㎛인 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 (나) 단계는,유리 파우더를 용융점이 470~490℃ 인 페이스트 상태로 만드는 서브 단계; 및상기 페이스트 상태의 유리 파우더를 스크린 프린팅하는 서브 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 스페이서는 150~200㎛의 높이로 프린팅하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 (다) 단계는 200℃에서 8~13분 건조시키는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제1항에 또는 제2항있어서,상기 (다) 단계 혹은 맨 마지막의 상기 (다) 단계 및 (라) 단계 사이에 그레이징 페이스트를 상기 스페이서 상에 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 그레이징 페이스트를 도포하는 단계는 용융점이 400℃ 인 유리 시멘트로 된 그레이징 페이스트를 상기 스페이서 상에 10㎛ 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제10항에 있어서,상기 (라) 단계는 상기 스페이서를 460℃~480℃ 의 온도 범위 내에서 75~85분 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제6항에 있어서,상기 (다) 단계 혹은 맨 마지막의 상기 (다) 단계 및 (라) 단계 사이에 상기 스페이서 상에 그레이징 페이스트를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 그레이징 페이스트를 도포하는 단계는 용융점이 400℃ 인 유리 시멘트로 된 그레이징 페이스트를 상기 스페이서 상에 10㎛ 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 (라) 단계는 상기 스페이서를 460℃~480℃ 의 온도 범위 내에서 75~85분 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
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