KR100434554B1

KR100434554B1 - 전계효과전자방출소자의제조방법

Info

Publication number: KR100434554B1
Application number: KR1019970047191A
Authority: KR
Inventors: 김종민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2004-08-25
Also published as: KR19990025526A

Abstract

본 발명은 칼라 영상 표시가 가능한 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 기판 위에 ITO박막을 형성하고, 컬러구현을 위해 화소당 적, 녹, 청색 각각에 대응하여 상호 분리된 3개의 양극들을 다수 형성하기 위해 상기 ITO박막을 스트라이프 상으로 패턴닝하되, 패턴닝된 상기 3개의 양극들중 적어도 2개의 양극들은 각각 전기적으로 상호 접속되도록 패턴닝하는 패턴닝단계;와 상기 패턴닝단계에서 전기적으로 상호 미접속된 양극들을 접속하기 위하여 상기 미접속 양극의 접속부에 대응하는 영역상에 놓인 타 양극 위에 커버리지가 양호한 두께로 절연물질을 도포하는 제1절연층 형성단계;와 상기 제1절연층 위에 누설전류 발생을 억제하기 위하여 소정두께로 절연물질을 도포하는 제2절연층 도포단계;와 상기 접속부에 걸쳐서 금속막에 의한 접속선을 형성하여 상호 접속시키는 금속막 도포단계를 포함한다. 따라서, 대량생산에 적합하면서도 구동시 컬러구현에 대응되는 양극들 사이의 누설전류가 저감된다.

Description

전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법

본 발명은 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 구동시 컬러 영상 표시가 가능하도록 전면 기판에 형성된 양극들 사이의 누설전류 발생을 저감시키기 위해 양극들 사이의 교차영역 사이에 형성되는 절연층의 제조방법이 개선된 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 출원인에 의해 제안된 바 있는 전계 효과 전자 방출 소자의 개략적 단면도이다.

이를 참조하면, 전계 효과 전자 방출 소자는, 배면 기판(11) 상에 음극(12)이 다수 마련되고, 각 음극(12) 위에는 다수의 마이크로 팁(12a)들이 어레이 되어 형성되어 있다. 상기 마이크로 팁(12a)들은 음극(12) 위에 형성된 절연막(13)의 관통공(13a) 내에 마련되어 있다. 그리고 절연막(13)의 위에는 관통공(13a)에 대응하는 개구부(14a)를 가지는 게이트(14)들이 적층되어 있다. 그리고 게이트(14)들 위에는 스페이서(18)에 의해 일정한 간격을 두고 지지되는 전면 기판(16)이 마련되어 있으며, 이 전면 기판(16) 상에는 마이크로 팁(12a)과 대향하도록 다수의 양극(15)이 형성되어 있고, 형광막(17)들이 스트라이프 상으로 양극(15)들 상에 나란하게 도포되어 있다. 여기서 배면 기판(11)의 마이크로팁(12a) 어레이는 CRT의 전자총의 음극(cathode)에 해당하는 부분(도면의 타원내 참조)이며, 전면 기판(16)의형광막(17)이 입혀진 부분은 CRT의 전면 유리에 형성된 양극(anode)과 같은 부분이다. 이러한 전계 효과 전자 방출 소자의 마이크로 팁(12a) 어레이를 접지시키고, 게이트(14)들과 양극(15)들 사이에 일정한 전압이 인가되면, 전자들이 진공중으로 방출되어 양극(15)들로 향하게 되며, 이 때 양극(15)들의 전압에 의해 가속된 전자들은 일정한 운동 에너지를 가지고 형광막(17)에 충돌하게 된다. 이때, 전자들의 운동에너지가 형광막(17)을 조성하고 있는 형광물질에 흡수되고, 흡수된 에너지로부터 여기된 형광물질로부터 빛이 방출된다.

이와 같은 구조를 갖는 전계효과 전자방출 소자의 전면기판에 양극들이 배치된 구조를 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

전면 기판(16)의 양극(15r,15g,15b)들은 각각 적, 녹, 청색의 형광막들이 형성된 양극들 끼리 즉, 동일 색상의 형광막들이 형성된 양극(15r,15g,15b)들 끼리 서로 결선되어 외부 단자(15R,15G,15B)들로 연결되어 있다. 여기서, 각 색에 대응되는 양극(15r,15g,15b)들중 적색에 해당하는 양극(15r)은 녹색 및 청색에 대응하는 양극(15g,15b)들과 교차됨이 없이 결선되어 외부 단자(15R)에 접속되나, 녹색과 청색에 해당하는 양극(15b)(15g)들은 상호 교차되는 일정영역을 우회하여 접속되도록 도 3에 도시된 바와 같이, 청색에 대응하는 양극(15b)들의 접속선(20)이 녹색에 대응하는 양극(15g)과 교차하는 영역에서 우회할 수 있도록 교차 영역 상에 절연층(19)이 형성된다.

그러나, 종래에는 스크린프린팅 방법에 의해 절연층(19)을 형성시킴으로써, 절연층(19)의 조성밀도가 낮아 구동시 양극라인(15g)(15b)에 가해지는 300볼트이상의 바이어스 전압에 의해 교차영역에서 수직상으로 대향되는 양극들(15g)(15b) 사이에 누설전류가 발생하고, 심할 경우 전기적 단락을 유발하여 소망하는 화상구현을 방해하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 구동시 적, 녹, 청색에 대응하는 양극들 사이에 누설전류발생이 저감되는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 전계 효과 전자 방출 소자의 개략적 단면도이고,

도 2는 도 1의 전계 효과 전자 방출 소자 전면 기판의 적,녹,청색의 양극 패턴을 나타내 보인 개략적 평면도이고,

도 3은 도 2의 A-A'라인을 따라 절개한 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 제조공정을 설명하기 위해 패턴닝단계를 거쳐 형성된 양극패턴을 나타내 보인 평면도이고,

도 5는 소정의 단계를 거쳐 도4의 A부분에 형성된 박막구조를 나타내 보인 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 배면 기판 12: 음극

13: 절연층 14: 게이트

15: ITO 양극

15r,15g,15b: 양극 15R,15G,15B: 전면 기판의 외부 단자

16: 전면 기판 17: 형광막

18: 스페이서 19: 절연층

31: 제1절연층 32: 제2절연층

33: 금속막

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법은, 기판 위에 ITO박막을 형성하고, 컬러구현을 위해 화소당 적, 녹, 청색 각각에 대응하여 상호 분리된 3개의 양극들을 다수 형성하기 위해 상기 ITO박막을 스트라이프 상으로 패턴닝하되, 패턴닝된 상기 3개의 양극들중 적어도 2개의 양극들은 각각 전기적으로 상호 접속되도록 패턴닝하는 패턴닝단계; 상기 패턴닝단계에서 전기적으로 상호 미접속된 양극들을 접속하기 위하여 상기 미접속 양극의 접속부에 대응하는 영역상에 놓인 타 양극 위에 커버리지가 양호한 두께로 절연물질을 도포하는 제1절연층 형성단계; 상기 제1절연층 위에 누설전류 발생을 억제하기 위하여 소정두께로 절연물질을 도포하는 제2절연층 도포단계; 상기 접속부에 걸쳐서 금속막에 의한 접속선을 형성하여 상호 접속시키는 금속막 도포단계; 상기 각 양극의 상면에 각각의 색 구현에 대응하는 형광물질을 도포하는 형광막 형성단계; 및 소정의 절차를 걸쳐 다수의 음극, 마이크로팁 및 게이트들이 그 위에 순차적으로 구비된 배면기판을 상기 형광막 형성단계를 거쳐 형성된 전면기판 사이에 시일드재로 소정간격 이격시켜 상호 봉착하는 봉착단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 제1절연층은 PECVD에 의해 형성되고, 제2절연층은 스크린프린팅에 의해 형성는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1절연층은 SiO2로 1내지 2㎛ 두께에서 조성되고, 상기 제2절연층은 PbO를 함유하는 물질로 조성되고, 상기 제1절연층으로부터 상기 제2절연층까지의 두께는 20㎛이상으로 도포되는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 전계효과 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 배면 기판 상에 음극들, 마이크로팁들, 절연막 및 게이트를 형성하는 단계와 전면 기판 상에 스트라이프 상의 양극들 및 상기 양극들 위에 형광막을 도포하는 단계는 서로 순서가 바뀌거나 동시에 독립적으로 진행되어도 상관없다.

여기서, 본 발명에 특징이 있는 전면기판 형성과정을 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 앞서 도시된 도면에 기재된 부호와 동일기능을 하는 요소에 대해서는 동일 참조부호로 대신한다.

먼저, 패턴닝단계에서 전면기판(16) 위에 ITO박막을 성막하고, 상기 ITO박막을 식각하여 컬러구현을 위해 화소당 적, 녹, 청 색 각각에 대응하는 스트라이프상의 3개의 양극(15r,15g,15b)들이 화상표시영역에서 상호 나란하게 교번으로 배열되도록 다수의 양극들을 도 4에 도시것 처럼 형성시킨다. 한 번의 식각에 의해 각각의 색에 해당하는 양극(15r,15g,15b)들을 상호 분리시키면서 동일색에 해당하는 라인들이 접속된 패턴을 얻을 수 없기 때문에 도 4의 A부분에 해당하는 영역에서 녹색에 대응하는 양극(15g)들과 청색에 해당하는 양극(15b)들중 상호 교차되는 부분에서 녹색에 대응하는 양극(15g)을 선택하여 상호접속된 형상으로 패턴닝되고, 청색에 해당하는 양극(15b)중 상기 녹색에 해당하는 양극(15g)과 교차되는 부분은 이때 형성되지 않는다. 여기서, 상호 전기적으로 연결되어야하나, 패턴닝단계에서 청색에 해당하는 양극(15b)중 단선되어 접속되어야할 접속부 사이의 이격거리는 양극(15r,15g,15b)들에 가해지는 바이어스 전압과 이후, 형성될 절연층(31)(32)의 조성물질의 특성에 의해 결정되나, 수직상으로 상호 교차되는 양극(15g,15b)들 즉, 녹색에 해당하는 양극(15g)과 청색에 해당하는 양극(15b)에서 누설전류가 발생하지 않을 정도의 충분한 이격거리로 설정된다.

다음은 청색에 해당하는 양극(15b)들을 전기적으로 접속하기 위하여 먼저, 접속되어야할 접속부 사이에 놓인 양극(15g)이 덮히도록 PECVD(plasma enhanced chemical vapored deposition)방법에 의해 SiO2와 같은 절연물질로 그 두께가 1내지 2㎛ 정도 되도록 제1절연층(31)을 형성한다. 이때 접속되어야 할 양극(15b)이 덮히지 않도록 마스크에 의해 보호된 후, 증착이 이루어진다. 다시 상기 제1절연층(31)위에 PbOx(x는 조성비를 나타냄)와 같은 절연물질을 스크린 프린팅 방법에 의해 제2절연층(32)을 형성한다. 이때 제1절연층(31)으로부터 제2절연층(32)까지의 총 두께가 양극(15r,15g,15b)에 가해지는 바이어스 전압을 감안하여 20㎛이상 되도록 성막된다.

이와 같이 PECVD에 의해 제1절연층(31)을 형성시킴으로써 양호한 커버리지 특성에 의해 수직상에서 교차되는 부분에 놓인 녹색에 대응하는 양극(15g)이 틈새없이 전체적으로 골고루 덮히게 되고, 다시 그 위에 도포작업이 용이한 스크린 프린팅에 의해 제2절연층(32)이 형성됨으로써, 누설전류저감 목적에 부합되면서 제작이 용이하여 대량생산에 적합하다. 단순히 PECVD 하나의 방법에 의해 제1 및 제2절연층(31)(32)에 대응되는 절연막을 형성시킬 수도 있으나, 이와 같은 방법은 제작 소요시간이 많이 걸리기 때문에 대량생산에는 적합하지 않다.

이후, 금속막 도포단계에서는 제2절연층(32)까지 형성된 A영역에 은과 같은 도전소재로 금속막(33)을 형성하여 패턴닝단계 전기적으로 접속되지 않았던 양극(15b) 라인을 전기적으로 접속시키는 접속선을 만든다.

이후에, 각 양극(15r,15g,15b)의 상면에 각각의 색 구현에 대응하여 발광색이 적색, 녹색, 청색인 형광물질을 전기 영동(electrophoretic)법 등으로 도포하여 형광막(도1의 17에 해당)을 형성시킨다.

이 형광막 도포 단계는 매 3개씩의 양극(15r,15g,15b)들 상에 각각 적, 녹, 청색의 형광막을 순차로 형성한다.

이와 같은 공정을 거치면 전면기판(16)의 제작이 완료된다.

이후공정은 형성완료된 배면기판과 전면기판 사이에 시일드재로 소정간격 이격시켜 상호 봉착하는 봉착단계를 포함하는 후속공정으로 이어진다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법에 따라, 대량생산에 적합하면서도 구동시 컬러구현에 대응되는 양극들 사이의 누설전류가 저감되는 효과가 있다.

Claims

기판 위에 ITO박막을 형성하고, 컬러구현을 위해 화소당 적, 녹, 청색 각각에 대응하여 상호 분리된 3개의 양극들을 다수 형성하기 위해 상기 ITO박막을 스트라이프 상으로 패턴닝하되, 패턴닝된 상기 3개의 양극들중 적어도 2개의 양극들은 각각 전기적으로 상호 접속되도록 패턴닝하는 패턴닝단계;

상기 패턴닝단계에서 전기적으로 상호 미접속된 양극들을 접속하기 위하여 상기 미접속 양극의 접속부에 대응하는 영역상에 놓인 타 양극 위에 제1절연층을 형성하는 단계;

상기 제1절연층 위에 누설전류 발생을 억제하기 위하여 제2절연층을 형성하는 단계;

상기 접속부에 걸쳐서 금속막에 의한 접속선을 형성하여 상호 접속시키는 금속막 도포단계;

상기 각 양극의 상면에 각각의 색 구현에 대응하는 형광물질을 도포하는 형광막 형성단계; 및

다수의 음극, 마이크로팁 및 게이트들이 그 위에 순차적으로 구비된 배면기판을 상기 형광막 형성단계를 거쳐 형성된 전면기판 사이에 시일드재로 이격시켜 상호 봉착하는 봉착단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계효과 전자 방출소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 제1절연층은 PECVD에 의해 형성되고, 제2절연층은 스크린프린팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전계효과 전자방출소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제1절연층의 도포 두께는 1내지 2μm인 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제1절연층은 SiO2로 조성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제1절연층으로부터 상기 제2절연층까지의 두께는 20μm ~ 50㎛ 으로 도포된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제2절연층은 PbO를 함유하는 물질로 조성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조방법.