KR100476043B1 - 전계 방출 표시 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

전계 방출 표시 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100476043B1 KR10-1999-0023174A KR19990023174A KR100476043B1 KR 100476043 B1 KR100476043 B1 KR 100476043B1 KR 19990023174 A KR19990023174 A KR 19990023174A KR 100476043 B1 KR100476043 B1 KR 100476043B1
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Abstract

본 발명은 색 섞임을 방지할 수 있는 전계 방출 표시 소자 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 소정 거리를 두고 대향,대치되는 상하 기판; 상기 하부 기판의 대향면에 스트라이프 형태로 형성되는 캐소드 전극 구조물; 상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판; 상기 상부 기판의 대향면에 형성되는 애노드 전극; 상기 캐소드 전극 구조물 사이의 공간과 대응되는 상부 기판의 애노드 전극 표면에 형성되는 블랙 매트릭스; 및 상기 블랙 매트릭스 사이의 공간에 상기 캐소드 전극 구조물과 대응되도록 형성되는 R,G,B 형광체를 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 20 ㎛ 보다는 크고, 상기 상하 기판간의 거리 보다는 작은 것을 특징으로 한다.

Description

전계 방출 표시 소자 및 그 제조방법{FED device and method for manufacturing the same}
본 발명은 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 형광체의 색섞임을 방지할 수 있는 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.
일반적으로 전계 방출 표시 소자(Field Emission Display device)는 전자총(electron gun), 마이크로 웨이브 튜브(microwave tubes), 이온 소스(ion source), 스캐닝 터널링 마이크로스코프(scanning tunneling microscope)등의 장치에 표시 패널로 이용된다.
이러한 종래의 전계 방출 표시 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 기판(1)상에 스트라이프 상태로 캐소드 전극(2)이 형성되고, 캐소드 전극(2) 상부에는 캐소드 전극이 소정 부분 노출될 수 있도록 게이트 전극(3)이 배치된다. 노출된 캐소드 전극(2) 상부에는 전자를 방출하는 금속팁(4)이 배치된다.
이 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판(10)의 내측면에는 캐소드 전극(2)과 교차하는 방향으로 애노드 전극(11)이 스트라이프 형태로 배치되고, 애노드 전극(11) 상부에는 캐소드 전극(2)과 대응되도록 R,G,B 형광체(12a,12b,12c)가 배치된다. 또한, 이러한 형광체(12a,12b,12c)의 양측에는 형광체들간을 경계짓도록, 블랙 매트릭스(13)가 형성된다. 여기서, 형광체(12a,12b,12c)와 블랙 매트릭스(13)의 높이는 수 ㎛ 정도이다. 아울러, 상하 기판(1,10) 사이에는 스페이서(14)가 개재되어, 기판 사이의 간격을 유지한다.
이러한 구성을 갖는 전계 방출소자는 캐소드 전극(2)의 팁(4)으로부터 방출,가속된 전자는 형광체(12)를 여기시켜서, 발광을 일으킨다.
그러나, 상기한 전계 방출 표시 소자는 다음과 같은 문제점을 지닌다.
먼저, 캐소드 전극(2)의 팁(4)으로부터 가속된 전자는 직진하여 해당하는 형광체(12b)를 여기시킬 뿐만 아니라, 인접하는 형광체(12a,12c)까지 여기시키게 되어, 크로스 토크(crosstalk)를 유발한다. 이로 인하여, RGB 형광체(12a,12b,12c)가 동시에 발광되어, 전계 방출 표시 소자의 색섞임이 발생되어, 화질 특성이 저하된다.
또한, 형광체(12a,12b,12c)는 액상이므로, 캐소드 전극(2)과 대응되도록 패터닝하기 어렵다.
더구나, 형광체(12a,12b,12c)가 단단한 상태가 아니므로, 형광체를 형성한다음, 스페이서(14)를 형성하는 것은 매우 어렵다.
또한, 양측으로 확산된 전자들은 스페이서(14)에 하전되어, 하부 기판(1)과 상부 기판(10)간을 쇼트시켜 플래쉬 오버(flashover) 현상을 유발한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, R,G,B 형광체간의 크로스토크를 방지하여, 화질 특성을 개선할 수 있는 전계 방출 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 전계 방출 표시 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 거리를 두고 대향,대치되는 상하 기판; 상기 하부 기판의 대향면에 스트라이프 형태로 형성되는 캐소드 전극 구조물; 상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판; 상기 상부 기판의 대향면에 형성되는 애노드 전극; 상기 캐소드 전극 구조물 사이의 공간과 대응되는 상부 기판의 애노드 전극 표면에 형성되는 블랙 매트릭스; 및 상기 블랙 매트릭스 사이의 공간에 상기 캐소드 전극 구조물과 대응되도록 형성되는 R,G,B 형광체를 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 20 ㎛ 보다는 크고, 상기 상하 기판간의 거리 보다는 작은 것을 특징으로 한다.
상기 가장자리 블랙 매트릭스 표면에는 상기 하부 기판과 상부 기판간의 간격을 유지하기 위한 스페이서가 추가로 형성된다. 상기 블랙 매트릭스의 높이는 20 내지 300㎛ 정도 이다. 상기 애노드 전극은 상기 형광체 저면에만 형성된다. 상기 블랙 매트릭스는 도전성 또는 절연성을 띤다.
또한, 본 발명은, 소정 거리를 두고 대향,대치되는 상하 기판; 상기 하부 기판의 대향면에 스트라이프 형태로 형성되는 캐소드 전극 구조물; 상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판; 상기 상부 기판의 대향면에 형성되는 애노드 전극; 상기 캐소드 전극 구조물 사이의 공간과 대응되는 상부 기판의 애노드 전극 표면에 형성되는 블랙 매트릭스; 및 상기 블랙 매트릭스 사이의 공간에 상기 캐소드 전극 구조물과 대응되도록 형성되는 R,G,B 형광체를 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 상하 기판간의 거리만큼인 것을 특징으로 한다. 이때, 블랙 매트릭스는 절연성을 띤다.
또한, 전계 방출 표시 소자의 상부 기판 구조물 형성방법으로서, 상기 상부 기판 상부에 애노드 전극을 형성하는 단계; 상기 애노드 전극 상부에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙 매트릭스 사이의 공간에 형광체 물질을 충진시키는 단계; 및 상기 형광체 물질을 건조시켜서 형광체를 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 형광체를 형성하는 단계 이후에, 상기 가장자리 블랙 매트릭스 상부에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 블랙 매트릭스를 종래보다 연장하여, 전자가 해당하는 형광체에 인접한 형광체를 발광시키는 것을 차단한다. 이에따라, RGB 형광체가 동시에 발광되지 않아 색 섞임이 방지된다. 따라서, 화질 특성이 개선된다.
또한, 일정 높이를 지닌 블랙 매트릭스 사이에 형광체 물질을 충진시킨후, 건조시켜서 형광체를 형성하므로, 형광체 물질의 패터닝 공정없이, 형광체를 형성할 수 있다.
또한, 형광체가 제 형상을 갖춘다음, 스페이서가 형성되므로, 스페이서 형성이 용이하다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 단면도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자의 상부 기판 제조 공정도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 단면도이다.
도 2를 참조하여, 하부 기판(20)과 상부 기판(30)은 소정 간격을 두고 대향,대치된다. 하부 기판(20) 상부에는 스트라이프 형태로 캐소드 전극(21)이 형성된다. 캐소드 전극(21)의 상부에는 게이트 전극(22)이 형성된다. 이때, 게이트 전극(22)은 캐소드 전극(21)의 소정 부분이 노출되도록 홀이 형성되어 있다. 캐소드 전극(21) 상부에는 게이트 전극(22)의 홀을 통하여 노출될 수 있도록, 금속팁(23)이 형성된다. 이때, 금속팁(23)은 공지된 바와 같이 캐소드 전극(21)과 게이트 전극(22) 사이에 전계 발생시 전자를 방출한다.
이러한 하부 기판(20)과 대향되는 상부 기판(30)에는 캐소드 전극(21)과 크로스되도록 애노드 전극(31)이 스트라이프 형태로 형성된다. 이때, 애노드 전극(31)은 ITO 물질로 형성된다. 애노드 전극(31) 상에는 캐소드 전극(21) 사이의 공간과 대응되도록 스트라이프 형태로 블랙 매트릭스(32)가 형성된다. 본 실시예에서의 블랙 매트릭스는 종래보다 높은 높이, 바람직하게는 20 내지 300㎛ 정도의 높이로 형성되어, 격벽의 형상을 취한다. 이와같이 비교적 높은 높이를 갖도록 격벽의 형태로 블랙 매트릭스(32)가 형성되면, 블랙 매트릭스(32)가 좌우로 확산되는 전자들을 차단하게 되어, 인접하는 형광체(33a,33c)를 발광시키지 않는다. 캐소드 전극(21)과 대응되는 블랙 매트릭스(32)의 내벽에는 R,G,B 형광체(33a,33b,33c)가 도포된다. 가장자리 블랙 매트릭스(32)의 표면에는 하부 기판(20)과 맞닿도록, 절연성 스페이서(35)가 형성된다.
이하, 본 실시예의 상부 기판 제조방법에 대하여 설명한다. 여기서, 상기 하부 기판의 제조방법은 종래의 방식을 따른다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상부 기판(30) 상부에 ITO막이 증착된다음, 소정 부분 패터닝하여, 애노드 전극(31)이 형성된다. 그후, 애노드 전극(31) 상부에 블랙 염료를 포함하는 막을 스크린 프린터 기법으로 약 20 내지 300㎛ 두께만큼 형성한다. 이때, 블랙 염료를 포함하는 막은 도전성을 띨수도 있고, 또는 절연성을 띨 수 있다. 그후, 블랙 염료를 포함하는 막 상부에 공지의 포토리소그라피 공정에 의하여 레지스트 패턴을 형성한다음, 레지스트 패턴의 형태로 블랙 염료를 포함하는 막을 식각하여, 블랙 매트릭스(32)를 형성한다. 이때, 블랙 매트릭스(32)는 상술한 바와 같이, 하부 기판(20)의 캐소드 전극(21) 사이의 공간과 대응하도록, 스트라이프 형태로 형성된다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 형광체 페이스트(paste) 점도를 조절하여, 스크린 프린터 방식으로 R,G,B 형광체(33a,33b,33c)를 블랙 매트릭스(32) 사이의 공간에 번갈아가면서 충진시킨다.
그 다음, 도 3c에서와 같이, R,G,B 형광체(33a,33b,33c)를 건조시킨다. 그러면, 액상 상태의 형광체의 수분이 빠져나가게 되어, 블랙 매트릭스(32)의 내벽을 덮도록 형성된다. 그 다음으로, 가장자리에 있는 블랙 매트릭스(32)의 상부에 공지의 방식으로 스페이서(35)를 형성한다, 여기서, R,G,B 형광체(33a,33b,33c)는 블랙 매트릭스(32) 사이의 공간에 충진시킨다음 건조시켜서 형성되므로, 별도의 패터닝 공정이 필요없다. 또한, R,G,B 형광체(33a,33b,33c)가 일정한 형태를 유지하므로, 스페이서(35)의 형성이 용이하다.
이와같이, 본 실시예에 의하면, 종래보다 블랙 매트릭스의 높이를 증대시킴으로써, 전자들이 해당 형광체에 인접한 형광체를 발광시키는 것을 차단한다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.
본 실시예는 하부 기판(20) 구조, 상부 기판(30)의 애노드 전극(31), 형광체(33a,33b,33c)는 상술한 제 1 실시예와 동일하고, 블랙 매트릭스만이 상이하다. 이에따라, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 그 설명을 배제하도록 한다.
본 실시예에서는 도 4에서와 같이 블랙 매트릭스(320)를 셀갭(cell gap) 정도만큼 연장한다. 즉, 저전압용 전계 발광 표시 소자인 경우에는 블랙 매트릭스(320)의 높이가 200 내지 1000㎛ 정도로 형성되고, 고전압용 전계 발광 표시 소자인 경우에는 2 내지 5mm 정도로 형성된다. 이에따라, 블랙 매트릭스(320)의 일단은 애노드 전극(31)과 닿게 되고, 타단은 캐소드 전극(21) 사이의 공간에 해당하는 하부 기판(20)과 닿게된다. 이와같이 블랙 매트릭스(320)가 셀갭 정도로 형성되면, 별도로 스페이서가 요구되지 않는다. 여기서, 상기 블랙 매트릭스(320)은 상하 기판(20,30)간을 연결하므로, 반드시 절연성 소재여야 한다.
한편, 제조방법에 있어서는 제 1 실시예와 대부분 동일하지만, 형광체(33a,33b,33c)를 형성하는 면에서는 상기 제 1 실시예와 같이 블랙 매트릭스 사이의 공간에 전체적으로 충진하지 않고, 전체 블랙 매트릭스 높이의 소정부분 만큼만 충진시킨다음, 건조시킨다.
이와같이 블랙 매트릭스를 셀갭 높이로 형성하면, 전자들이 양측으로 확산되는 것을 완벽히 차단하여, 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다.
본 실시예는 상술한 제 1 실시예와 하부 기판(20) 구조, 상부 기판(30)의 블랙 매트릭스(32), R,G,B 형광체(32a,32b,32c)는 상술한 제 1 실시예와 동일하고, 상기 애노드 전극 구조만이 상이하다. 이에따라, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 그 설명을 배제하도록 한다.
본 실시예의 애노드 전극(31)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 전극(21)과 대응되도록 패터닝되어 있다. 즉, 형광체(33a,33b,33c) 하부에만 애노드 전극(31)이 배치된다.
이와같이 형성하여도, 상술한 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 효과를 거둘수 있다.
한편, 제조방법면에서는 증착된 ITO막을 플레이트 형태로 패터닝하지 않고, 캐소드 전극(21)과 대응되도록 패터닝하면 되므로, 추가되는 공정은 없다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 블랙 매트릭스를 종래보다 연장하여, 전자가 해당하는 형광체에 인접한 형광체를 발광시키는 것을 차단한다. 이에따라, RGB 형광체가 동시에 발광되지 않아 색 섞임이 방지된다. 따라서, 화질 특성이 개선된다.
또한, 일정 높이를 지닌 블랙 매트릭스 사이에 형광체 물질을 충진시킨후, 건조시켜서 형광체를 형성하므로, 형광체 물질의 패터닝 공정없이, 형광체를 형성할 수 있다.
또한, 형광체가 제 형상을 갖춘다음, 스페이서가 형성되므로, 스페이서 형성이 용이하다.
도 1은 종래의 전계 방출 표시 소자의 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자의 상부 기판 제조 공정도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
20 - 하부 기판 21 - 캐소드 전극
22 - 게이트 전극 23 - 금속팁
30 - 상부 기판 31,310 - 애노드 전극
32, 320 - 블랙 매트릭스 32a,32b,32c - 형광체
35 - 스페이서

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 소정 거리를 두고 대향,대치되는 상하 기판;
    상기 하부 기판의 대향면에 스트라이프 형태로 형성되는 캐소드 전극 구조물;
    상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판;
    상기 상부 기판의 대향면에 형성되는 애노드 전극;
    상기 캐소드 전극 구조물 사이의 공간과 대응되는 상부 기판의 애노드 전극 표면에 형성되는 블랙 매트릭스; 및
    상기 블랙 매트릭스 사이의 공간에 상기 캐소드 전극 구조물과 대응되도록 형성되는 R,G,B 형광체를 포함하며,
    상기 블랙 매트릭스는 상하 기판간의 거리만큼인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 캐소드 전극 구조물은, 하부 기판상에 스트라이프 형태로 형성된 캐소드 전극; 상기 캐소드 전극 상에 형성되며, 캐소드 전극의 일부가 노출되도록 홀을 구비하는 게이트 전극; 및 상기 캐소드 전극 상에 형성되고, 게이트 전극의 홀을 통하여 노출되는 전자 방출용 금속팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 절연성을 띠는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
  10. 상기 상부 기판 상부에 애노드 전극을 형성하는 단계;
    상기 애노드 전극 상부에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 블랙 매트릭스 사이의 공간에 형광체 물질을 충진시키는 단계; 및
    상기 형광체 물질을 건조시켜서 형광체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시 소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 형광체를 형성하는 단계 이후에, 상기 가장자리 블랙 매트릭스 상부에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광 표시 소자의 제조방법.
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