KR100400207B1 - 전계효과전자방출소자의스페이서제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린 프린트법을 사용하여 스페이서를 제조하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법에 관한 것으로, (가) 스트라이프 상의 투명 양극들이 형성된 전면 기판 상의 전면에 걸쳐 상기 투명 양극들을 보호하기 위한 보호층을 적층하는 단계; (나) 상기 보호층 상에 금속층을 형성하는 단계; (다) 상기 보호층 및 금속층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성할 영역 만큼 기판을 노출시키는 단계; (라) 상기 노출된 기판 및 금속층 상에 스페이서 형성용의 유전체층을 형성하는 단계; (마) 상기 유전체층 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계; (바) 상기 포토레지스트 마스크를 이용하여 상기 유전체층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성하는 단계; 및 (사) 잔류하는 상기 금속층 및 보호층을 제거하는 단계;를 포함하여, 견고하고, 어라인이 쉬우며 높이 조절이 자유로운 스페이서를 형성할 수 있다.

Description

전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법

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 바와 같이, 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, 도 2에 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 도 2에 도시된 바와 같이 스페이서 형성용 재료가 퍼져(spreading)서 고 정세율(high aspect ratio)의 스페이서 제조가 어렵거나, 스크린 프린팅 공정시 표면 처리가 미숙하면 도 3에 도시된 바와 같이 스페이서(8)가 기울어진다. 또한, 정상적인 스페이서가 제조되었다 하더라도 그 표면이 거칠게 형성되면 도 4에 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 수있는 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 6은 도 5의 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. 음극12'. 마이크로팁

13. 절연층13a. 홀

14. 게이트 14a. 개구부

15. ITO 양극16. 전면 기판

17. 형광막 18. 스페이서

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이스 제조 방법은,

(가) 스트라이프 상의 투명 양극들이 형성된 전면 기판 상의 전면에 걸쳐 상기 투명 양극들을 보호하기 위한 보호층을 적층하는 단계;

(나) 상기 보호층 상에 금속층을 형성하는 단계;

(다) 상기 보호층 및 금속층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성할 영역 만큼 기판을 노출시키는 단계;

(라) 상기 노출된 기판 및 금속층 상에 스페이서 형성용의 유전체층을 형성하는 단계;

(마) 상기 유전체층 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계;

(바) 상기 포토레지스트 마스크를 이용하여 상기 유전체층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성하는 단계; 및

(사) 잔류하는 상기 금속층 및 보호층을 제거하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계는 180℃~280℃ 온도에서 내열성을 갖는 폴리머를 스핀 코팅하고,

상기 (다) 단계는, 상기 Al층 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 서브 단계; 상기 Al층을 상기 포토레지스트 마스크를 이용하여 습식 식각법 혹은 리액티브 이온 에칭법에 의해 선택적으로 식각하는 서브 단계; 및 상기 폴리머층을 플라즈마 에칭법에 의해 선택적으로 식각하는 서브 단계;를 포함하며,

상기 (마) 단계에서 상기 포토레지스트 마스크는 폴리머 포토레지스트를 사용하며,

상기 (바) 단계는 샌드 블래스터링에 의해 이루어지며,

상기 (사) 단계 다음에 상기 스페이서를 450℃~520℃의 고온으로 베이킹하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트라이프 상의 투명 양극(15)들이 형성된 전면 기판(16) 상의 전면에 걸쳐, 도 6에 도시된 바와 같이 투명 양극(15)들을 보호하기 위한 보호층(21')을 적층한다. 이 때, 보호층(21')은 180℃~190 온도에서 내열성을 갖는 폴리머를 스핀 코팅하여 형성한다.

다음에, 도 6에 도시된 바와 같이, 보호층(21') 상에 Al을 전자빔 증착법으로 증착하여 2000㎛두께의 Al 금속층(22')을 형성한다.

다음에, Al 금속층(22') 상에 도 6에 도시된 바와 같이 포토레지스트 마스크(23)를 형성하고, 이 포토레지스트 마스크(23)를 이용하여 습식 식각법 혹은 리액티브 이온 에칭법(RIE; reactive ion etching)으로 Al 금속층(22')을 선택 식각하고, 폴리머 보호층(21')을 플라즈마 에칭법으로 선택 식각하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 스페이서를 형성할 영역 만큼 전면 기판(16)을 노출시킨다. 그리고 포토레지스트마스크(23)은 현상(developing) 혹은 스트리퍼(stripper)로 제거한다.

다음에, 도 8에 도시된 바와 같이, 노출된 기판(16) 및 Al 금속층(22) 상에 스페이서 형성용의 유전체층(24')을 형성한다. 이 때, 유전체층(24')은 스크린 프린팅 공정 및 건조 공정을 수 회 반복하여 200㎛ 두께가 되도록 형성한다.

다음에, 도 8에 도시된 바와 같이, 유전체층(24') 상에 포토레지스트 마스크(25)를 형성한다. 이 때, 포토레지스트 마스크(25)는 폴리머 포토레지스트를 도포하고 적절하게 패터닝하여 형성한다.

다음에, 포토레지스트 마스크(25)를 이용하여 유전체층(24')을 선택적으로 식각하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 스페이서(24)를 형성한다. 이 때, 유전체층(24')은 샌드 블래스터링(sand blastering)하여 식각한다. 폴리머 보호층(21) 및 Al 금속층(22)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 샌드 블래스터링에 의해 손상을 받지 않고 ITO 양극(15)들을 보호하게 된다.

다음에, 잔류하는 Al 금속층(22) 및 보호층(21)을, 도 10에 도시된 바와 같이, 제거한다. Al 금속층(22)은 습식 식각법으로 제거하고, 폴리머 보호층(21)은 플라즈마 에칭법 혹은 아세톤으로 제거한다.

이와 같은 방법으로 스페이서(24)가 형성된 전면 기판(16)에 전기 영동법으로 형광체를 도포하고, 450℃~520℃의 고온으로 베이킹하여 도 10에 도시된 바와 같은 완벽한 구조의 스페이서(24)를 갖는 전면 기판을 완성한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법은, 스트라이프 상의 투명 양극들이 형성된 전면 기판 상의 전면에 걸쳐 투명 양극들을 보호하기 위한 보호층 및 금속층을 순차로 적층한 다음, 이 보호층 및 금속층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성할 영역 만큼 기판을 노출시키고, 이 노출된 기판 및 금속층 상에 스페이서 형성용의 유전체층을 형성하고, 포토리소그레피법으로 유전체층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성하고 이를 450℃~520℃의 고온으로 베이킹함으로써, 견고하고, 어라인이 쉬우며 높이 조절이 자유로운 스페이서를 형성할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. (가) 스트라이프 상의 투명 양극들이 형성된 전면 기판 상의 전면에 걸쳐 상기 투명 양극들을 보호하기 위한 보호층을 적층하는 단계;

   (나) 상기 보호층 상에 금속층을 형성하는 단계;

   (다) 상기 보호층 및 금속층을 선택적으로 식각하여 기판의 일부를 노출시키는 단계;

   (라) 상기 노출된 기판 및 금속층 상에 스페이서 형성용의 유전체층을 형성하는 단계;

   (마) 상기 유전체층 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계;

   (바) 상기 포토레지스트 마스크를 이용하여 상기 유전체층을 선택적으로 식각하여 스페이서를 형성하는 단계; 및

   (사) 잔류하는 상기 금속층 및 보호층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (가) 단계는 180℃~280℃ 온도에서 내열성을 갖는 폴리머를 스핀 코팅하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (나) 단계는 Al을 전자빔 증착법에 의해 2000Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 (다) 단계는,

   상기 Al층 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 서브 단계;

   상기 Al층을 상기 포토레지스트 마스크를 이용하여 습식 식각법 혹은 리액티브 이온 에칭법에 의해 선택적으로 식각하는 서브 단계; 및

   상기 폴리머층을 플라즈마 에칭법에 의해 선택적으로 식각하는 서브 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 (라) 단계에서 상기 유전체층은 스크린 프린팅을 수 회 반복함에 의해 200 μm 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 (마) 단계에서 상기 포토레지스트 마스크는 폴리머 포토레지스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 (바) 단계는 샌드 블래스터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 (사) 단계에서 상기 Al층은 습식 식각법으로 제거하고, 상기 보호층은 플라즈마 에칭법 혹은 아세톤으로 제거하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 (사) 단계 다음에 상기 스페이서를 450℃~520℃의 고온으로 베이킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조방법.