KR100659101B1 - 기체 방전 표시 장치와 이의 제조 방법 - Google Patents

기체 방전 표시 장치와 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 해상도를 구현할 수 있는 새로운 구조의 기체 방전 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판과, 상기 기판에 장착되되 안쪽 면의 적어도 일부에 홈이 형성되어 상기 기판과 함께 방전공간을 형성하는 실리콘 부재와, 상기 기판에 배치되는 방전전극과, 상기 방전공간 내에 있는 방전가스를 구비하는 기체 방전 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

기체 방전 표시 장치와 이의 제조 방법{Gas discharge display device and a method for preparing the same}
도 1은 종래의 일반적인 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적인 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치를 도시한 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 우측면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 부재를 형성하는 공정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치를 도시한 개략적인 부분 절개 사시도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 부재를 형성하는 공정을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200: 기체 방전 표시 장치 110, 210: 기판
120, 220: 실리콘 부재 121, 221: 홈
122: 절연층 123: 실리콘 웨이퍼
130, 230: 방전전극 140, 250: 방전공간
224: SOI 웨이퍼 231: 단자부 전극
232: 연결전극 240: 형광체층
본 발명은 기체 방전 표시 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 높은 해상도를 구현할 수 있는 새로운 구조의 기체 방전 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 종래의 음극선관 디스플레이 장치를 대체하는 것으로 주목받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP)은 평판 디스플레이 장치로서, 복수개의 전극이 형성된 두 기판 사이에 방전가스가 봉입된 후 방전전압이 가해지고, 이로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체가 여기되어 가시광을 방출함으로써 원하는 화상을 얻는 장치이다.
도 1에는 종래의 일반적인 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적인 분해사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널(10)은 투명한 전면기판(11)과 배면기판(12)을 구비한다.
전면기판(11)에는 스트라이프(stripe) 형상의 유지전극(13a)과 버스전극(13c)이 형성되고, 그 위에 유전체층(14)과 보호층(15)이 차례로 적층된다.
배면기판(12)에는 스트라이프 형상의 어드레스 전극(13b), 유전체층(16), 격벽(17) 및 형광체층(18)이 형성된다.
플라즈마 디스플레이 패널(10)이 조립되었을 때, 유지전극(13a)과 어드레스 전극(13b)은 서로 직교하며, 격벽(17)에 의해 방전공간이 형성되어 방전셀을 이루게 된다.
그러나, 상기와 같은 통상적인 플라즈마 디스플레이 패널은, 전극의 형성 공정이 많고 두 개의 기판을 프리트(frit)로 봉착하여 이루어지므로, 그 구조가 복잡하다는 문제점이 있었다. 따라서, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 그 제조공정이 복잡하고 각 방전셀의 크기가 크게 되어, 높은 해상도를 구현하는데 어려움을 겪어왔다.
이에, 간단하고 효율적인 구조를 가지고, 그 제조 공정도 간편하며, 높은 해상도를 구현할 수 있는 새로운 구조의 기체 방전 표시 장치를 개발할 필요성이 대두된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 간단하고 효율적인 구조를 가지고 높은 해상도를 구현할 수 있는 새로운 구조의 기체 방전 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 포함하여 그 밖에 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과, 상기 기판에 장착되되 안쪽 면의 적어도 일부에 홈이 형성되어 상기 기판과 함께 방전공간을 형성하는 실리콘 부재와, 상기 기판에 배치되는 방전전극과, 상기 방전공간 내에 있는 방전가스를 구비하는 기체 방전 표시 장치를 제공한다.
여기서, 상기 기판은 유리를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 실리콘 부재는 애노딕 본딩(anodic bonding) 방법을 이용하여 상기 기판에 장착되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 실리콘 부재는 단결정 실리콘을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 실리콘 부재는 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 SOI 웨이퍼는 적어도 두 개 이상의 실리콘층들과, 상기 실리콘층들 사이에 산화규소(SiO2)층을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 홈은 수산화칼륨(KOH)을 사용한 에칭으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 홈은 DRIE(Deep Reactive Ion Etching)의 방법으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 방전전극은 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 실리콘 부재와 상기 방전전극 중 어느 하나는 캐소드 전극의 기능을 수행하고, 다른 하나는 애노드 전극의 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 방전가스는 네온(Ne)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방전가스는 크세논(Xe)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기체 방전 표시 장치는, 상기 방전전극이 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분에 접촉할 정도의 길이로 형성된다면, 상기 방전전극과 상기 실리콘 부재의 전기적인 절연을 위하여, 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분의 적어도 일부에 절연층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연층은 산화규소(SiO2)를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 방전공간 내에는 형광체층이 더 배치될 수 있다.
여기서, 상기 형광체층은 빛발광(photoluminescence) 형광체, 음극선발광(cathodoluminescence) 형광체 및 콴텀 도트(quantum dot)로 이루어진 군에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 기판의 안쪽 면에 방전전극을 형성하는 단계와, 실리콘 웨이퍼의 안쪽 면에 홈을 형성하여 실리콘 부재를 형성하는 단계와, 상기 기판과 상기 실리콘 부재를 애노딕 본딩으로 접합함으로써 방전공간을 형성하는 단계를 포함하는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 실리콘 웨이퍼는 SOI 웨이퍼일 수 있다.
여기서, 상기 홈은 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용한 에칭으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 홈은 DRIE의 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 애노딕 본딩은 소정의 압력의 방전가스가 존재하는 장소에서 수행될 수 있다.
여기서, 상기 애노딕 본딩은 대기 환경에서 수행될 수 있다.
여기서, 상기 기체 방전 표시 장치의 제조 방법은, 상기 애노딕 본딩을 수행한 후, 상기 방전공간 내의 공기를 배기한 다음, 방전가스를 상기 방전공간으로 봉입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기체 방전 표시 장치의 제조 방법은, 상기 방전공간 내에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기체 방전 표시 장치의 제조 방법은, 상기 방전전극이 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분에 접촉할 정도의 길이로 형성된다면, 상기 방전전극과 상기 실리콘 부재의 전기적인 절연을 위하여, 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분의 적어도 일부에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연층은 산화규소(SiO2)를 포함할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치를 도시한 개략적 인 부분 절개 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 1의 우측면도이다.
도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(100)는 기판(110), 실리콘 부재(120), 방전전극(130)을 포함한다.
기판(110)은 투명한 유리로 이루어져 있어, 가시광이 투과될 수 있도록 되어 있다.
실리콘 부재(120)는 그 조성이 단결정 실리콘으로 이루어져 있어, 실리콘 부재(120)에 직접 구동회로 등을 배치할 수도 있다.
본 제1 실시예의 실리콘 부재(120)는 단층의 실리콘 웨이퍼를 가공하여 형성되는데, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 실리콘 부재는 SOI(silicon on insulator) 웨이퍼를 가공하여 형성될 수도 있다.
실리콘 부재(120)는 안쪽 면에 홈(121)이 형성된 직육면체의 형상으로 되어 있다.
홈(121)은 본 제1 실시예의 기체 방전 표시 장치(100)가 조립되면, 기판(110)과 함께 방전공간(140)을 형성하는 기능을 수행한다.
절연층(122)은 실리콘 부재(120)의 안쪽 면 중 홈(121)이 형성되지 않은 부분에 형성된다.
절연층(122)은 실리콘 부재(120)와 방전전극(130) 사이의 전기적 절연을 위해 형성하는 것으로서, 산화규소(SiO2), 산화납(PbO) 등을 이용하여 형성할 수 있 다.
본 제1 실시예에서는 실리콘 부재(120)의 안쪽 면 중 홈(121)이 형성되지 않은 부분은 모두 절연층(122)을 형성하나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 방전전극과 실리콘 부재 사이에 전기적인 절연이 이루어질 수 있기만 하면, 방전전극이 실리콘 부재와 접촉하는 곳을 중심으로 최소 면적의 절연층을 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 방전전극이 실리콘 부재와 접촉하지 않은 기판의 중앙 에만 형성되는 경우에는 절연층을 형성하지 않을 수도 있다.
방전전극(130)은 기판(110)의 하면에 배치되어 있으며, 스트라이프(stripe) 형상으로 형성되어 있다.
본 제1 실시예의 방전전극(130)은 스트라이프 형상으로 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 방전전극은 실리콘 부재(120)와 접촉하지 않도록 기판(110)의 중앙에 형성될 수도 있는데, 그 경우 방전전극의 형상은 사각형, 원형 등으로 될 수 있고, 그 형상에 특별한 제한이 없다. 다만, 그 경우에는 방전전극을 외부의 전원과 연결시켜야 하는데, 이를 위해 기판에 연결구멍을 형성할 수도 있다.
방전전극(130)은 투명전극으로 이루어지는데, 이를 위해 ITO(Indium Tin Oxide) 소재를 사용하여 이루어진다.
본 제1 실시예의 방전전극(130)은 ITO 전극으로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 방전전극은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 소재로 이루어질 수도 있다. 다만, 본 발명의 방전전극은 가시광의 투과율을 높이기 위해 가급적 ITO 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 기판(110)에 방전전극(130)이 배치되고, 실리콘 부재(120)에 홈(121) 및 절연층(122)이 형성되면, 실리콘 부재(120)를 기판(110)에 장착함으로써, 방전공간(140)이 형성된 기체 방전 표시 장치(100)를 형성하게 된다.
실리콘 부재(120)를 기판(110)에 장착하기 위해서는 애노딕 본딩(anodic bonding)의 방법을 사용하게 되는데, 애노딕 본딩을 수행하는 과정에서 네온(Ne), 크세논(Xe) 등이 혼합된 방전가스가 방전공간(140)에 봉입된다.
본 제1 실시예의 기체 방전 표시 장치(100)의 방전공간(140)에는 형광체층이 형성되지 않는 구조로 되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 기체 방전 표시 장치는 형광체층을 더 구비함으로써, 기체 방전에 의해 발생된 자외선을 이용하여 가시광을 발광시킬 수도 있다.
이하, 본 제1 실시예의 기체 방전 표시 장치(100)의 제조 방법을 살펴본다.
먼저, 기판(110) 쪽의 제조 방법을 살펴보면, 유리로 된 기판(110)의 안쪽 면에 방전전극(130)을 인쇄법 등으로 형성한다.
다음으로, 실리콘 부재(120)의 제조 방법을 도 5 내지 도 7을 참조하여 살펴본다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 부재(120)를 형성하는 공정을 도시한 도면이다.
실리콘 부재(120)는 홈(121)을 구비하고 있는데, 홈(121)은 습식공정 또는 건식공정으로 형성될 수 있다. 본 제1 실시예에서는 홈(121)을 형성함에 있어 습식 공정을 이용하는데, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 소정 크기의 실리콘 웨이퍼(123)를 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용한 에칭으로 가공하여 홈(121)이 형성된 실리콘 부재(120)로 형성한다.
다음에는 도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘 부재(120)의 안쪽 면 중 홈(121)이 형성되지 않은 부분에 산화규소(SiO2) 소재의 절연층(122)을 인쇄법 등으로 형성한다.
다음으로, 실리콘 부재(120)를 기판(110)에 장착하는데, 이를 위해 소정의 압력을 가지는 방전가스가 존재하는 챔버(chamber)에서 실리콘 부재(120)를 기판(110)에 접합한다. 이 때, 실리콘 부재(120)는 기판(110)에 애노딕 본딩 방법을 이용하여 장착된다.
여기서, 애노딕 본딩이란 실리콘 부재(120)를 기판(110)에 접촉시킨 후, 고온에서 높은 전압을 가해 화학작용을 일으켜 접합하는 방법인데, 약 450℃ 정도의 온도에서 수행되는 것이 일반적이다.
애노딕 본딩을 사용하여 실리콘 부재(120)와 기판(110)을 접합시키면, 방전공간의 기밀을 유지시키면서, 절연층(122)의 파괴를 방지할 수 있게 된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 접합 후에도 실리콘 부재(120)와 방전전극(130)이 절연된 상태를 유지할 수 있게 된다.
본 제1 실시예에서는 실리콘 부재(120)를 기판(110)에 장착하는 애노딕 본딩 공정 시에 소정의 압력의 방전가스가 존재하는 챔버 내에서 작업함으로써, 소정 압 력의 방전가스를 방전공간(140)에 위치시키는데, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 경우에는 일반적인 대기 환경에서 애노딕 본딩 공정을 수행할 수 있으며, 애노딕 본딩 후에 기판에 배기홀을 형성하여 공기를 배기한 후, 적정의 방전가스를 배기홀을 이용하여 방전공간에 주입시킬 수도 있다.
이하, 본 제1 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(100)의 작용을 살펴본다.
외부의 전원으로부터 실리콘 부재(120)와 방전전극(130)으로 직류의 방전전압이 인가되면, 캐소드 전극의 기능을 수행하는 실리콘 부재(120)에 전류가 흐르게 되는데, 이는 상대적으로 방전공간(140)의 저항이 실리콘 부재(120)의 저항보다 매우 높기 때문이다.
전압이 인가된 실리콘 부재(120)에서 방전공간으로 전자들이 방출되게 되면, 방전공간으로 방출된 전자는 기체 방전을 일으킨 후, 애노드 전극의 기능을 수행하는 방전전극(130)으로 흡수되게 된다.
이와 같은 방식으로, 실리콘 부재(120)와 방전전극(130) 사이에 적절한 기체 방전이 일어나게 되면, 방전가스가 여기되는데, 여기된 방전가스의 에너지 준위가 낮아지며 가시광이 방출되게 된다.
방출된 가시광은 기판(110)을 투사하여 출사되면서 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.
본 제1 실시예에 따르면 실리콘 부재(120)와 방전전극(130)으로 직류의 방전전압만이 인가되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명은 실리콘 부재(120)와 방전전극(130)에 교류의 전압이 인가될 수도 있으며, 그 경우에도 기체 방전을 수행할 수 있다.
이상과 같이, 본 제1 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(100)는 그 구조가 간단하고, 제조공정으로 실리콘 미세 가공 공정을 이용하여 용이하게 제조될 수 있으므로, 소형화가 가능하다. 그렇게 되면, 미세 방전셀을 구현할 수 있어, 타일 형식으로 배열한다면, 높은 해상도를 가지는 기체 방전 표시 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 제1 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(100)는 실리콘 부재(120)로 실리콘 단결정을 이용하기 때문에, 구동회로 등을 직접 실리콘 부재(120)에 형성할 수 있으므로 공간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치를 도시한 개략적인 부분 절개 사시도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(200)는 기판(210), 실리콘 부재(220), 방전전극(230), 형광체층(240)을 포함한다.
기판(210)은 투명한 유리로 이루어져 있어, 가시광이 투과될 수 있도록 되어 있다.
실리콘 부재(220)는 그 조성이 단결정 실리콘으로 이루어져 있어, 실리콘 부재(220)에 직접 구동회로 등을 배치할 수도 있다.
본 제2 실시예의 실리콘 부재(220)는 SOI(silicon on insulator) 웨이퍼를 가공하여 형성된다. SOI 웨이퍼는 두 개의 실리콘층 사이에 산화규소층이 구비된 구조를 구비하는데, 따라서, 본 제2 실시예의 실리콘 부재(220)는 제1실리콘층(220a)과 제2실리콘층(220c)의 사이에 산화규소층(220b)이 형성된 구조를 구비하고 있다.
실리콘 부재(220)는 안쪽 면에 홈(221)이 형성된 직육면체의 형상으로 되어 있다.
홈(221)은 본 제2 실시예의 기체 방전 표시 장치(200)가 조립되면, 기판(210)과 함께 방전공간(250)을 형성하는 기능을 수행한다.
방전전극(230)은 기판(210)의 하면에 배치되어 있으며, 사각형의 판 형상으로 형성되어 있다.
방전전극(230)에 전원을 인가하기 위해서는 방전전극(230)을 외부의 전원과 전기적으로 연결할 필요가 있다. 따라서, 기판(210)에 연결구멍(211)을 형성하고, 그 연결구멍(211)에 연결전극(232)을 형성함으로써, 방전전극(230)을 외부의 전원에 연결된 단자부 전극(231)과 전기적으로 연결시킬 수 있다.
방전전극(230)은 투명전극으로 이루어지는데, 이를 위해 ITO 소재를 사용하여 이루어진다.
방전공간(250)의 측면에는 형광체층(240)이 형성된다.
형광체층(240)을 이루는 형광체는 여러 종류의 형광체가 사용될 수 있는데, 본 제2 실시예에서는 빛발광 형광체가 사용된다.
빛발광 형광체는 자외선을 받아 가시광선을 발생하는 성분을 가지는데, 적색의 가시광을 발광하는 적색 형광체층은 Y(V,P)O4:Eu 등과 같은 형광체를 포함하고, 녹색의 가시광을 발광하는 녹색 형광체층은 Zn2SiO4:Mn 등과 같은 형광체를 포함하며, 청색의 가시광을 발광하는 청색 형광체층은 BAM:Eu 등과 같은 형광체를 포함한다.
본 제2 실시예의 형광체층(240)은 빛발광 형광체로 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 형광체층은 음극선발광 형광체 또는 콴텀 도트를 사용하여 형성할 수도 있으며, 빛발광 형광체, 음극선발광 형광체, 콴텀 도트를 모두 사용하여 형성하거나, 그 중 둘 이상을 같이 사용하여 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 기체 방전 표시 장치는 전술한 제1 실시예의 경우와 같이 형광체층을 구비하지 않을 수도 있으며, 그 경우에는 방전가스가 방출하는 가시광만을 이용하여 발광하게 된다.
이상과 같이, 기판(210)에 방전전극(230)이 배치되고, 실리콘 부재(220)에 홈(221) 및 형광체층(240)이 형성되면, 실리콘 부재(220)를 기판(210)에 장착함으로써, 방전공간(250)이 형성된 기체 방전 표시 장치(200)를 형성하게 된다.
실리콘 부재(220)를 기판(210)에 장착하기 위해서는 애노딕 본딩의 방법을 사용하게 되는데, 애노딕 본딩을 수행하는 과정에서 네온(Ne), 크세논(Xe) 등이 혼합된 방전가스가 방전공간(240)에 봉입된다.
이하, 본 제2 실시예의 기체 방전 표시 장치(200)의 제조 방법을 살펴본다.
먼저, 기판(210) 쪽의 제조 방법을 살펴보면, 유리로 된 기판(210)의 안쪽 면에 방전전극(230)을 인쇄법 등으로 형성한다.
다음으로, 실리콘 부재(220)의 제조 방법을 도 10 내지 도 12를 참조하여 살펴본다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 부재(220)를 형성하는 공정을 도시한 도면이다.
실리콘 부재(220)는 홈(221)을 구비하고 있는데, 본 제2 실시예에서는 홈(221)을 형성함에 있어 건식공정인 DRIE(deep reactive ion etching)의 방법을 이용한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 실리콘 부재(220)는 SOI 웨이퍼(224)를 가공하여 형성되는데, SOI 웨이퍼(224)는 제1실리콘층(224a), 제2실리콘층(224c) 및 제1실리콘층(224a)과 제2실리콘층(224c)의 사이의 산화규소층(224b)을 구비하고 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 SOI 웨이퍼(224)는 DRIE의 방법으로 가공되는데, DRIE 방법을 사용하게 되면, 전술한 본 발명의 제1 실시예의 수산화칼륨(KOH)을 이용한 습식공정 보다 식각면을 더 수직으로 형성시킬 수 있게 되므로, 방전공간(250)을 크게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 제2 실시예에서는 SOI 웨이퍼(224)를 사용하므로, 식각 깊이를 용이하게 조절할 수 있게 된다. 즉, 산화규소층(224b)의 존재는 DRIE 공정시에 제2실리콘층(224c)의 식각을 방지하는 기능을 한다.
이와 같은 방법으로 가공된 실리콘 부재(220)의 형상은, 사각형의 튜브 형상의 제1실리콘층(220a) 및 산화규소층(220b)과, 판 형상의 제2실리콘층(220c)으로 구성되어, 전체적으로 홈(221)을 구비한 형상이 된다.
다음에는 도 12에 도시된 바와 같이, 제1실리콘층(220a) 및 산화규소층(220b)의 안쪽 면에 형광체를 도포하여 형광체층(240)을 형성한다.
다음으로, 실리콘 부재(220)를 기판(210)에 장착하는데, 이를 위해 소정의 압력을 가지는 방전가스가 존재하는 챔버에서 실리콘 부재(220)를 기판(210)에 접합한다. 이 때, 전술한 제1 실시예의 경우와 같이, 실리콘 부재(220)는 기판(210)에 애노딕 본딩 방법을 이용하여 장착된다.
이하, 본 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(200)의 작용을 살펴본다.
외부의 전원으로부터 제2실리콘층(220c)과 방전전극(230)으로 교류의 방전전압이 인가되면, 제2실리콘층(220c)에 전류가 흐르게 되고, 교번되는 방전전압에 의해 제2실리콘층(220c)과 방전전극(230) 사이에 방전이 일어나게 된다.
이와 같은 방식으로, 제2실리콘층(220c)과 방전전극(230) 사이에 적절한 방전이 일어나게 되면, 방전가스가 여기되는데, 여기된 방전가스의 에너지 준위가 낮아지며 가시광 및 많은 양의 자외선이 방출되게 된다.
상기 발생된 자외선은 형광체층(240)의 형광체를 여기시키는데, 여기된 형광체의 에너지준위가 낮아지면서 가시광이 방출되며, 이 방출된 가시광은 기판(210)을 투사하여 출사되면서 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.
이상과 같이, 본 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(200)는 그 구조가 간단하여 소형화가 가능함으로써, 실리콘 미세 가공 공정을 사용하여, 높은 해상도를 가지는 기체 방전 표시 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(200)는 실리콘 부재(220)로 실리콘 단결정을 이용하기 때문에, 구동회로 등을 직접 실리콘 부재(220)에 형성할 수 있으므로 공간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 제2 실시예에 따른 기체 방전 표시 장치(200)는 SOI 웨이퍼(224)를 사용함으로써, 홈(221)을 형성함에 있어 식각 깊이를 용이하게 조절하여 정밀한 구조를 구현할 수 있으므로, 불량률 및 공정 속도를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기체 방전 표시 장치는 그 구조가 간단하고, 제조공정으로 실리콘 미세 가공 공정을 이용하여 용이하게 제조될 수 있으므로, 소형화가 가능하다. 그렇게 되면, 미세 방전셀을 구현할 수 있어, 타일 형식으로 배열한다면, 높은 해상도를 가지는 기체 방전 표시 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기체 방전 표시 장치는 실리콘 부재로 실리콘 단결정을 이용하기 때문에, 구동회로 등을 직접 실리콘 부재에 형성할 수 있으므로 공간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기체 방전 표시 장치는 실리콘 부재를 SOI 웨이퍼로 제조할 수 있는데, 그 경우, 방전공간을 위한 홈을 형성함에 있어 식각 깊이를 용이하게 조절하여 정밀한 구조를 구현할 수 있으므로, 불량률 및 공정 속도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 기판;
    상기 기판에 장착되되, 안쪽 면의 적어도 일부에 홈이 형성되어 상기 기판과 함께 방전공간을 형성하는 실리콘 부재;
    상기 기판에 배치되는 방전전극; 및
    상기 방전공간 내에 있는 방전가스를 구비하는 기체 방전 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리를 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 부재는 애노딕 본딩 방법을 이용하여 상기 기판에 장착되는 기체 방전 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 부재는 단결정 실리콘을 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 부재는 SOI 웨이퍼를 이용하여 형성되는 기체 방전 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 SOI 웨이퍼는 적어도 두 개 이상의 실리콘층들과, 상기 실리콘층들 사이에 산화규소(SiO2)층을 구비한 기체 방전 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홈은 수산화칼륨(KOH)을 사용한 에칭으로 형성되는 기체 방전 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 홈은 DRIE의 방법으로 형성되는 기체 방전 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방전전극은 ITO를 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 부재와 상기 방전전극 중 어느 하나는 캐소드 전극의 기능을 수행하고, 다른 하나는 애노드 전극의 기능을 수행하는 기체 방전 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방전가스는 네온(Ne)을 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방전가스는 크세논(Xe)을 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 방전전극이 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분에 접촉할 정도의 길이로 형성된다면, 상기 방전전극과 상기 실리콘 부재의 전기적인 절연을 위하여, 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분의 적어도 일부에 절연층을 더 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절연층은 산화규소(SiO2)를 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 방전공간 내에는 형광체층이 더 배치되는 기체 방전 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 형광체층은 빛발광 형광체, 음극선발광 형광체 및 콴텀 도트로 이루어진 군에서 선택되는 하나를 포함하는 기체 방전 표시 장치.
  17. 기판의 안쪽 면에 방전전극을 형성하는 단계;
    실리콘 웨이퍼의 안쪽 면에 홈을 형성하여 실리콘 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 기판과 상기 실리콘 부재를 애노딕 본딩으로 접합함으로써, 방전공간을 형성하는 단계를 포함하는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼는 SOI 웨이퍼인 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 홈은 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용한 에칭으로 형성되는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 홈은 DRIE의 방법을 사용하여 형성되는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 애노딕 본딩은 소정의 압력의 방전가스가 존재하는 장소에서 수행되는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 애노딕 본딩은 대기 환경에서 수행되는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 애노딕 본딩을 수행한 후, 상기 방전공간 내의 공기를 배기한 다음, 방전가스를 상기 방전공간으로 봉입하는 단계를 더 포함하는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 방전공간 내에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 방전전극이 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분에 접촉할 정도의 길이로 형성된다면, 상기 방전전극과 상기 실리콘 부재의 전기적인 절연을 위하여, 상기 실리콘 부재의 안쪽 면 중 상기 홈이 형성되지 않은 부분의 적어도 일부에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 절연층은 산화규소(SiO2)를 포함하는 기체 방전 표시 장치의 제조 방법.
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