KR100429835B1

KR100429835B1 - Method for producing field emission array for field emission display by using diamond paste

Info

Publication number: KR100429835B1
Application number: KR1019970065532A
Authority: KR
Inventors: 홍진표; 김종민; 류연수
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 2004-07-15
Also published as: KR19990047213A

Abstract

PURPOSE: A method is provided to achieve improved chemical resistance and durability and allow for ease of mass production of field emission array by using diamond paste. CONSTITUTION: A method comprises a step of producing diamond powder; a step of producing a diamond paste by adding a binder to the diamond powder; a step of patterning ITO into a predetermined shape on a cathode plate(21); a step of printing the diamond paste into a predetermined thickness on the ITO pattern by a screen printing method, and baking the resultant structure; and a step of completing an field emission array by selectively removing only the binder from the diamond paste through a chemical mechanical polishing method.

Description

Manufacturing method of field emission device

본 발명은 전계방출소자(field emission display:이하 FED)용 FEA(field emission array) 제작방법에 관한 것으로서, 특히 다이아몬드 페이스트를 사용한 FED용 FEA 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a field emission array (FEA) for a field emission display (hereinafter referred to as a FED), and more particularly to a method for manufacturing a FEA for an FED using a diamond paste.

FED는 평판표시소자의 하나로 양극과 음극사이의 강한 전계에 의해 각 픽셀의 전자총으로부터 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 형광체에서 빛을 발하는 현상을 이용한 표시소자이다. 이와 같은 FED는 넓은 시야각, 우수한 해상도, 낮은 구동전압, 온도에 대한 안정성 등 기존의 CRT에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 FED는 현재 군사용 장비, 비디오 카메라용 뷰 파인더(view finder) 등에 이용되고 있으며, 향후 자동차 운행 시스템(car navigation system), 노트북 컴퓨터, HDTV (high definition television) 등에도 널리 사용될 전망이다. 이상과 같은 FED를 구현하기 위한 핵심 기술은 고성능 FEA 기술, 저전압 형광체 기술, 고진공 실장기술로 분류된다.FED is a flat panel display device that uses electrons emitted from an electron gun of each pixel by a strong electric field between an anode and a cathode to collide with a phosphor and emit light from the phosphor. Such FED has many advantages over conventional CRTs such as wide viewing angle, excellent resolution, low driving voltage, and stability against temperature. Therefore, FED is currently used in military equipment, view finders for video cameras, and is expected to be widely used in car navigation systems, notebook computers, and high definition televisions (HDTVs). Core technologies for implementing the FED are classified into high performance FEA technology, low voltage phosphor technology, and high vacuum packaging technology.

도 1은 종래 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional FED.

도 1을 참조하면, 종래 FED는 하나의 밀폐용기를 구성하는 것으로 상,하부에는 ITO(Indium Tin oxide) 유리판(11)(12)이, 측면에는 프리트(frit) 유리(13)가 각각 마련되어 있다. 상부 ITO 유리판(11)의 내면에는 ITO 유리를 소정 형태로 패터닝(patterning)하여 형성한 애노우드(anode)(미도시)가 마련되어 있고, 그 애노우드 위에는 적(R),녹(G),청(B) 형광체(14)가 도포되어 있다. 하부 ITO 유리판(12)의 상면에는 역시 ITO 유리를 소정 형태로 패터닝하여 형성한 캐소우드(cathode) 라인(15)이 마련되어 있으며, 그 캐소우드 라인(15) 위에는 전자를 방출하기 위한 몰리브덴(Mo) 팁(16)과 그 몰리브덴 팁(16)으로부터 전자가 방출할 수 있도록 정전압을 걸어주기 위한 게이트(gate)(17)가 교번으로 배치되어 있다.Referring to FIG. 1, a conventional FED constitutes one airtight container, and upper and lower indium tin oxide (ITO) glass plates 11 and 12 are provided on the side, and frit glass 13 is provided on the side. . On the inner surface of the upper ITO glass plate 11, an anode (not shown) formed by patterning ITO glass in a predetermined shape is provided, and red (R), green (G), and blue are formed on the anode. (B) The phosphor 14 is coated. The upper surface of the lower ITO glass plate 12 is also provided with a cathode line 15 formed by patterning ITO glass in a predetermined shape, and on the cathode line 15, molybdenum (Mo) for emitting electrons is provided. Gates 17 are alternately arranged to apply a constant voltage so that electrons can be emitted from the tip 16 and its molybdenum tip 16.

그런데, 이상과 같은 구성을 가지는 종래 FED에 있어서, 상기 몰리브덴 팁(16)은 마이크로 단위의 크기를 가지는 팁으로서 그 형성공정이 복잡하며, 따라서 수율이 저하되는 문제가 있다. 그리고, 진공상태에 따른 몰리브덴 팁(16)의 백 스캐터링(back scattering) 등으로 팁(16)의 수명이 문제된다. 또한, 고온 공정인 실링(sealing)과 배기(exhausting) 공정 시 몰리브덴 팁(16)의 산화로 전자방출이 어렵게 되는 문제가 있다. 이와 같은 문제들에 대한 대응책으로 종래에는 상기 몰리브덴 팁이 아닌 다이아몬드 팁 구조로 대체하는 기술이 제시되었으나, 다이아몬드 팁 형성 공정이 박막 증착에 의한 것이어서 대면적화가 어렵고, 공정의 비용이 비싸다는 문제가 있다. 특히, 다이아몬드 박막 증착은 고온 공정과 저온 공정으로 분류되는데, 고온 공정은 유리에 적용할 수 없어 저온 공정을 사용하나, 저온 공정에서는 균일화 및 재현성이 보장되지 않는 문제점이 있다.However, in the conventional FED having the above-described configuration, the molybdenum tip 16 is a tip having a micro unit size, and the forming process is complicated, and thus there is a problem that the yield decreases. In addition, the life of the tip 16 is problematic due to back scattering of the molybdenum tip 16 according to the vacuum state. In addition, there is a problem in that electron emission becomes difficult due to oxidation of the molybdenum tip 16 during sealing and exhausting processes, which are high temperature processes. As a countermeasure against such problems, a technique of replacing the molybdenum tip with a diamond tip structure has been proposed in the related art, but the diamond tip formation process is due to thin film deposition, and thus, a large area is difficult and the process cost is high. . In particular, diamond thin film deposition is classified into a high temperature process and a low temperature process, but a high temperature process is not applicable to glass, but a low temperature process is used, but there is a problem in that uniformity and reproducibility are not guaranteed in a low temperature process.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 고온 공정에서의 팁의 산화를 방지하고, 팁의 대면적화를 가능하게 하며, 균일화 및 재현성을 확립할 수 있는 FED용 FEA의 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and provides a manufacturing method of the FEA for FED that can prevent oxidation of the tip in a high temperature process, enable a large area of the tip, and establish uniformity and reproducibility. Has its purpose.

도 1은 종래 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도.1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional FED.

도 2는 본 발명에 따른 FED용 FEA의 제작방법에 따라 캐소우드 플레이트 상에 ITO를 소정 형태로 패터닝한 상태도.2 is a state in which ITO is patterned on a cathode plate in a predetermined form according to the manufacturing method of the FEA for FED according to the present invention.

도 3은 도 2의 ITO 상에 다이아몬드 페이스트를 인쇄 및 소성한 상태도.3 is a state diagram in which diamond paste is printed and fired on the ITO of FIG. 2;

도 4는 도 3의 구조체에서 접합제만을 선택적으로 제거하여 FEA를 완성한 상태도.4 is a state in which the FEA was completed by selectively removing only the binder from the structure of FIG.

도 5는 도 4의 FEA가 채용된 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도.5 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of the FED employing the FEA of FIG.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

11,12...ITO 유리판 13,53...프리트 유리11,12 ... ITO glass plate 13,53 ... fried glass

14,54...R,G,B 형광체 15...캐소우드 라인14,54 ... R, G, B phosphor 15 ... cathode line

16...몰리브덴 팁 17...게이트16 Molybdenum tip 17 Gate

21...캐소우드 플레이트 22...ITO 패턴21 ... catalytic plate 22 ... ITO pattern

23...다이아몬드 페이스트 24...다이아몬드 팁(FEA)23.Diamond paste 24 ... Diamond tip (FEA)

51...애노우드 플레이트51 ... anowood plate

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 FED용 FEA의 제작방법은, 다이아몬드 가루를 만드는 단계; 상기 다이아몬드 가루에 접합제를 첨가하여 다이아몬드 페이스트(paste)를 만드는 단계; 캐소우드 플레이트 상에 ITO를 소정 형태로 패터닝하는 하는 단계; 상기 ITO 패턴 상에 상기 다이아몬드 페이스트를 소정 두께로 인쇄하고 소성(塑性)하는 단계; 및 상기 소성된 다이아몬드 페이스트에서 접합제만을 선택적으로 제거하여 FEA를 완성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the manufacturing method of the FEA for FED according to the present invention includes the steps of making diamond powder; Adding a binder to the diamond powder to make a diamond paste; Patterning the ITO in a predetermined form on the cathode plate; Printing and firing the diamond paste to a predetermined thickness on the ITO pattern; And selectively removing only the binder from the calcined diamond paste to complete the FEA.

이와 같은 본 발명에 의하면, 다이아몬드 가루를 사용하므로 내화학성, 내구성이 우수한 FEA의 제작이 가능하고, 다이아몬드 페이스트의 사용으로 FEA의 대량생산이 용이하며, 다이아몬드 구조로 해상도 조절이 용이한 장점이 있다. 또한, 스크린 프린팅 방법에 의하여 FEA를 제작하므로, 저렴한 비용으로 대화면을 얻을 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture the FEA having excellent chemical resistance and durability since the use of diamond powder, the mass production of FEA is easy by the use of diamond paste, the diamond structure has the advantage of easy resolution control. In addition, since the FEA is manufactured by the screen printing method, there is an advantage that a large screen can be obtained at a low cost.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 FED용 FEA의 제작방법에 따라 FEA를 제작하는 과정을 순차적으로 나타내 보인 것으로서, 도 2는 캐소우드 플레이트 상에 ITO를 소정 형태로 패터닝한 상태도이고, 도 3은 도 2의 ITO 상에 다이아몬드 페이스트를 인쇄 및 소성한 상태도이며, 도 4는 도 3의 구조체에서 접합제만을 선택적으로 제거하여 FEA를 완성한 상태도이다.2 to 4 are sequentially shown the process of manufacturing the FEA according to the manufacturing method of the FEA for FED according to the present invention, Figure 2 is a state diagram patterning the ITO in a predetermined form on the cathode plate, Figure 3 2 is a state diagram in which diamond paste is printed and baked on ITO of FIG. 2, and FIG. 4 is a state diagram in which FEA is completed by selectively removing only a binder from the structure of FIG. 3.

본 발명에 따른 FED용 FEA의 제작방법은 선행조건으로 다이아몬드 페이스트가 준비되어야 한다. 따라서, 먼저 다이아몬드 가루를 만들고, 그 다이아몬드 가루에 접합제(binder)를 첨가하여 다이아몬드 페이스트를 만들게 된다. 이때, 다이아몬드 가루는 그 입자의 크기가 1∼2㎛ 정도인 것을 메쉬(mesh)로 스크리닝(screening)하여 선택한다. 이렇게 하여 다이아몬드 페이스트가 마련되면, 도 2에 도시된 바와 같이 캐소우드 플레이트(21) 상에 ITO(22)를 소정 형태로 패터닝한다. 그런 후, 도 3에서와 같이 그 ITO 패턴(22) 상에 상기 다이아몬드 페이스트(23)를 소정 두께로 인쇄하고 소성한다. 이때, 다이아몬드 페이스트(23)의 인쇄를 위해 스크린 프린팅 방법이 사용될 수 있으며, 약 10∼20㎛ 두께로 인쇄한다.In the manufacturing method of FEA for FED according to the present invention, diamond paste should be prepared as a prerequisite. Therefore, diamond powder is first made, and then a binder is added to the diamond powder to form a diamond paste. At this time, the diamond powder is selected by screening with a mesh (mesh) that the particle size is about 1 ~ 2㎛. In this way, when the diamond paste is provided, the ITO 22 is patterned in a predetermined shape on the cathode plate 21 as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 3, the diamond paste 23 is printed and fired on the ITO pattern 22 to a predetermined thickness. In this case, a screen printing method may be used to print the diamond paste 23, and the printing may be performed at a thickness of about 10 to 20 μm.

다이아몬드 페이스트(23)의 인쇄 및 소성이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이 그 소성된 다이아몬드 페이스트(23)에서 첨가된 접합제만을 선택적으로 제거하여 FEA 다이아몬드 팁(24)을 완성한다. 이때, 접합제의 선택적 제거는 CMP (chemical mechanical polishing) 방법에 의해 이루어진다.When the printing and firing of the diamond paste 23 is completed, as shown in FIG. 4, only the binder added in the fired diamond paste 23 is selectively removed to complete the FEA diamond tip 24. At this time, the selective removal of the binder is performed by a chemical mechanical polishing (CMP) method.

이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 전술한 바와 같이 본 발명의 방법에서는 다이아몬드 가루를 사용하므로 내화학성, 내구성이 우수한 FEA의 제작이 가능하고, 다이아몬드 페이스트의 사용으로 FEA를 손쉽게 대량으로 생산할 수 있다. 또한, FEA가 다이아몬드 구조를 가지고 있어 해상도 조절이 용이하고, 스크린 프린팅 방법에 의하여 FEA를 제작하므로, 저렴한 비용으로 대화면의 FED를 제작할 수 있다.In the above series of processes, as described above, diamond powder is used in the method of the present invention, so that FEA having excellent chemical resistance and durability can be produced, and FEA can be easily produced in large quantities using diamond paste. In addition, since the FEA has a diamond structure, it is easy to adjust the resolution, and since the FEA is manufactured by the screen printing method, a large screen FED can be manufactured at low cost.

한편 도 5는 이상에 의해 완성된 FEA가 채용된 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도이다.On the other hand, Figure 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of the FED employing the FEA completed by the above.

도 5를 참조하면, 본 발명의 방법에 의해 제작된 FEA가 채용된 FED는 그 기본 구조에 있어서, 상기 도 1의 종래 FED와 크게 다르지는 않다. 다만, 도시된 것처럼 전자를 방출하는 팁 구조에 있어서 도 1의 종래의 FED가 개별 몰리브덴 팁(16)으로 구성되어 있는 반면에 도 5의 FED는 어레이구조로 된 다이아몬드 팁(24)(FEA)으로 구성되어 있는 점이 특징적으로 다르다. 도 5에서 참조 번호 51은 애노우드 플레이트, 53은 프리트 유리, 54는 R,G,B 형광체를 각각 나타낸다.Referring to FIG. 5, the FED employing the FEA produced by the method of the present invention is not significantly different from the conventional FED of FIG. 1 in its basic structure. However, in the tip structure that emits electrons as shown, the conventional FED of FIG. 1 is composed of individual molybdenum tips 16, while the FED of FIG. 5 is an arrayed diamond tip 24 (FEA). It is characteristic that it is comprised. In Fig. 5, reference numeral 51 denotes an anode plate, 53 denotes frit glass, and 54 denotes R, G and B phosphors.

이상과 같은 구성의 FED에 있어서, 애노우드 플레이트(51)에 400V 이상의 바이어스(bias) 전압을 걸어주고, 캐소우드 플레이트(21) 상의 ITO 패턴(22) 라인을 그라운드(ground)로 해주면, FEA의 에지(edge)에 강한 전계가 걸려서 다이아몬드 팁(24)으로부터 전자가 방출된다. 그리고, 방출된 전자는 가속되어 애노우드 플레이트(51) 상의 R,G,B 형광체(54)에 충돌하며, 그에 따라 R,G,B 형광체(54)는 빛을 발산하게 된다.In the FED having the above-described configuration, if a bias voltage of 400 V or more is applied to the anode plate 51, and the ITO pattern 22 line on the cathode plate 21 is grounded, A strong electric field is applied to the edges and electrons are emitted from the diamond tip 24. The emitted electrons are accelerated to collide with the R, G, and B phosphors 54 on the anode plate 51, and thus the R, G, and B phosphors 54 emit light.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 FED용 FEA의 제작방법은 다이아몬드 가루를 사용하므로 내화학성, 내구성이 우수한 FEA의 제작이 가능하고, 다이아몬드 페이스트의 사용으로 FEA의 대량생산이 용이하며, 다이아몬드 구조로 해상도 조절이 용이한 장점이 있다. 또한, 스크린 프린팅 방법에 의하여 FEA를 제작하므로, 저렴한 비용으로 대화면의 FED를 제작할 수 있는 장점이 있다.As described above, the manufacturing method of FEA for FED according to the present invention uses diamond powder, so that it is possible to manufacture FEA having excellent chemical resistance and durability, and mass production of FEA is easy by using diamond paste, It is easy to adjust the resolution. In addition, since the FEA is produced by the screen printing method, there is an advantage that can produce a large screen FED at a low cost.

Claims

Making diamond powder;

Adding a binder to the diamond powder to make a diamond paste;

Patterning the ITO in a predetermined form on the cathode plate;

Printing and firing the diamond paste to a predetermined thickness on the ITO pattern by a screen printing method; And

Selectively removing only the binder from the calcined diamond paste by a chemical mechanical polishing (CMP) method to complete the FEA.

The method of claim 1,

The diamond powder is selected by screening the size of the particles of about 1 ~ 2㎛ the manufacturing method of FEA for FED.

The method of claim 1,

Wherein said diamond paste is printed to a thickness of about 10-20 μm.