KR101160173B1 - 전계방출 장치 및 그 형성방법 - Google Patents

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Abstract

전계방출 장치가 제공된다. 이 전계방출 장치는, 제1 방향, 제2 방향 및 제 3방향으로 각각 연장되는 게이트 라인들을 포함하는 게이트 전극, 및 제1 방향, 제2 방향 및 제 3방향으로 각각 연장되는 캐소드 라인들을 포함하는 캐소드 전극을 포함하는 제1 기판, 제1 기판과 대향하며 애노드 전극을 포함하는 제2 기판 및 제1 기판과 제2 기판 사이의 스페이서를 포함한다.
전계방출, 아킹, 스페이서

Description

전계방출 장치 및 그 형성방법{FIELD EMISSION DEVICE AND METHOD OF FORMING THE SAME}
본 발명은 전계방출 장치 및 그 형성방법에 관한 것이다.
전계 방출 장치는 전계를 인가하여 캐소드 전극으로부터 전자를 방출시키는 소자를 이용한 장치를 말한다. 상기 전계 방출 장치는 저가의 제조 비용에 의해서도 효율적인 소비전력을 갖는 소자를 구현할 수 있어 다양한 분야에 응용되고 있다. 예를 들어, 전계 방출 장치는 디스플레이, 조명, 마이크로파 소자 및 센서를 포함하는 다양한 분야에 적용되고 있다.
전계 방출 장치는 전극의 구조 및 에미터의 특성에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 이루고자하는 일 기술적 과제는, 신뢰성이 향상된 전계방출 장치를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 전계방출 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따른 전계방출 장치는 제1 기판 상의 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 전극 라인, 상기 제1 게이트 전극 라인으로부터 분기되되 상기 제1 방향과 비평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 게이트 라인들, 및 상기 제2 게이트 라인들로부터 분기되는 제3 게이트 라인들을 포함하는 게이트 전극; 상기 제1 기판 상의 상기 게이트 전극 라인과 평행한 제1 캐소드 라인 및 상기 제1 캐소드 라인으로부터 분기되되 제2 게이트 라인들과 평행한 제2 캐소드 라인들, 및 상기 제2 캐소드 라인들로부터 분기되며 상기 제3 게이트 라인들과 맞물리는 제3 캐소드 라인들을 갖는 캐소드 전극; 상기 제1 기판과 평행하며 소정의 간격으로 이격된 제2 기판; 상기 제2 기판 상의, 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극과 대향하는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상의 형광층; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 이격시키는 스페이서를 포함한다. 상기 게이트 전극과 상기 캐소드 전극은 하나의 구동단위를 구성한다.
일 실시예에서, 상기 스페이서는 상기 제1 기판 상에 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극이 배치되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 캐소드 전극은, 상기 제1 캐소드 라인 및 상기 제3 캐소드 라인의 폭보다 넒은 폭을 갖는 제2 캐소드 라인을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1, 제2, 및 제3 캐소드 라인들의 폭은 각각 상기 제1, 제2 및 제3 방향들에 수직한 방향들로의 폭들로 정의된다. 이에 더하여, 상기 캐소드 전극은, 상기 제1 캐소드 라인 및 상기 제3 캐소드 라인의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 다른 제2 캐소드 라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나의 스페이서의 하부면의 전면은 하나의 제2 캐소드 라인 상에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 게이트 전극은, 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제3 게이트 라인의 폭보다 넒은 폭을 갖는 제2 게이트 라인을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1, 제2, 및 제3 게이트 라인들의 폭은 각각 상기 제1, 제2 및 제3 방향들에 수직한 방향들로의 폭들로 정의된다.
일 실시예에서, 상기 게이트 전극은, 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제3 게이트 라인의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 다른 제2 게이트 라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나의 스페이서의 하부면의 전면은 하나의 제2 게이트 라인 상에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전계방출 장치는 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극을 덮는 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층은, 저온유리가루(frit)와 불활성 무기입자의 혼합물을 포함할 수 있다
일 실시예에서, 상기 절연층 상의 에미터를 더 포함하되, 상기 에미터는 탄소 나노 튜브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 구동영역을 구성하는 게이트 전극 및 캐소드 전극이 복수의 방향으로 연장되는 복수의 라인들로 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 게이트 전극 및 캐소드 전극을 포함하는 전계방출 장치의 발광효율이 향상될 수 있다.
이하, 참조된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 전계방출 장치 및 그 형성방법이 설명된다. 설명되는 실시예들은 본 발명의 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 다른 형태로 변형될 수 있다. 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다. 본 명세서에서 일 구성요소가 다른 구성요소 '상에' 위치한다는 것은 일 구성요소 상에 다른 구성요소가 직접 위치한다는 의미는 물론, 상기 일 구성요소 상에 제3 의 구성요소가 더 위치할 수 있다는 의미도 포함한다. 본 명세서 각 구성요소 또는 부분 등을 제1, 제2 등의 표현을 사용하여 지칭하였으나, 이는 명확한 설명을 위해 사용된 표현으로 이에 의해 한정되지 않는다. 도면에 표현된 구성요소들의 두께 및 상대적인 두께는 본 발명의 실시예들을 명확하게 표현하기 위해 과장된 것일 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출 장치가 설명된다. 도 1a는 전계방출 장치의 평면도이며, 도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅱ을 따라 취한 전계방출 장치의 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 캐소드 기판(100) 및 상기 캐소드 기판(100)과 대향하는 애노드 기판(200)이 배치된다. 상기 캐소드 기판(100) 및 상기 애노드 기판(200)은 서로 평행할 수 있다. 상기 캐소드 기판(100) 및 상기 애노드 기판(200)은 유리, 알루미나, 석영 및 실리콘을 포함하는 다양한 절연성 물질 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 캐소드 기판(100) 및 상기 애노드 기판(200) 사이에는 스페이서(151)가 배치될 수 있다. 상기 스페이서(151)는, 상기 캐소드 기판(100)과 상기 애노드 기판(200)이 이격되도록 상기 기판들(100, 200) 사이를 지지할 수 있다. 상기 캐소드 기판(100)과 상기 애노드 기판(200) 사이는 진공 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 캐소드 기판(100)과 상기 애노드 기판(200) 사이의 진공도는 약 10-7 Torr일 수 있다.
상기 캐소드 기판(100) 상에 게이트 전극(131) 및 캐소드 전극(121)이 배치된다. 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)은 상기 캐소드 기판(100) 평면 상에 나란히 배치될 수 있다. 즉, 상기 게이트 전극(131)과 상기 캐소드 전극(121)의 배치 형태는 레터럴 형(lateral type)일 수 있다. 상기 게이트 전극(131)과 상기 캐소드 전극(121)은 상기 캐소드 기판(100) 상에서 소정의 수평거 리를 갖도록 배치될 수 있다.
상기 게이트 전극(131)은 상기 캐소드 기판(100) 평면의 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 라인(134), 상기 제1 게이트 라인(134)의 일 측으로부터 분기된 복수의 제2 게이트 라인들(135), 및 상기 제2 게이트 라인(135)의 일 측으로부터 분기된 제3 게이트 라인들(138)을 포함할 수 있다. 상기 제2 게이트 라인들(135)은 상기 제1 방향과 비평행한 제2 방향으로 연장되고, 상기 제3 게이트 라인들(138)은 상기 제2 방향과 비평행한 제3 방향으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 방향과 상기 제3 방향은 서로 평행하고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 제3 방향에 실질적으로 수직할 수 있다.
상기 제1, 제2 및 제3 게이트 라인들(124, 125, 128)은 연결된 하나의 패턴일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 게이트 라인(134), 제2 게이트 라인들(135) 및 상기 제3 게이트 라인들(138)의 폭은 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 게이트 전극(131)은 제4 게이트 라인(139)을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 게이트 라인은 상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 게이트 라인(134)과 평행하게 등간격으로 배치될 수 있다. 상기 제1 방향과 평행한 제4 게이트 라인들(139)은 상기 제1 게이트 라인(134)과 달리 분기된 라인들을 갖지 않는다. 즉, 상기 제1 방향으로 연장하는 게이트 전극(131)의 라인들 중 제2 게이트 라인들(135)이 분기되는 라인이 제1 게이트 라인(134)이고, 상기 제2 게이트 라인들(135)이 분기되지 않는 라인이 제4 게이트 라인(139)이다.
일 실시예에서, 상기 제1 게이트 라인(134)과 상기 제4 게이트 라인(139)은 임의의 라인에 의해 연결될 수 있다. 상기 임의의 라인 역시 상기 게이트 전극(131)에 포함될 수 있다.
상기 게이트 전극(131)은 은(Al), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co), 백금(Pt), 금(Au), 티타늄(Ti), 텅스턴(W) 및 아연(Zn)을 포함하는 금속들 중 선택된 적어도 하나를 포함하거나, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide:ITO)을 포함하는 도전성 금속화합물 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캐소드 전극(121)은 제1 캐소드 라인(124), 상기 제1 캐소드 라인(124)의 일 측으로부터 분기된 복수의 제2 캐소드 라인(125), 및 상기 제2 캐소드 라인(125)의 일 측으로부터 분기된 제3 캐소드 라인(128)을 포함할 수 있다. 상기 제2 캐소드 라인(125)은 상기 제1 방향과 비평행한 제2 방향으로 연장되고, 상기 제3 캐소드 라인들(128)은 상기 제2 방향과 비평행한 제3 방향으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 방향과 상기 제3 방향은 서로 평행하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 실질적으로 수직할 수 있다.
상기 캐소드 전극(121)은 제4 캐소드 라인(129)을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 캐소드 라인(129)은 상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 캐소드 라인(124)과 평행하게 등간격으로 배치될 수 있다. 상기 제1 방향과 평행한 제4 캐소드 라인들(129)은 상기 제1 캐소드 라인(124)과 달리 분기된 라인들을 갖지 않는다. 즉, 상기 제1 방향으로 연장하는 캐소드 전극(121)의 라인들 중 제2 캐소드 라인들(125)이 분기되는 라인이 제1 캐소드 라인(124)이고, 상기 제2 캐소드 라인들(125)이 분기되지 않는 라인이 제4 캐소드 라인(129)이다.
일 실시예에서, 상기 제1 캐소드 라인(124)과 상기 제4 캐소드 라인(129)은 임의의 라인에 의해 연결될 수 있다. 상기 임의의 라인 역시 상기 캐소드 전극(121)에 포함될 수 있다.
상기 제1 캐소드 라인(124)은 상기 제1 게이트 라인(134)와 평행할 수 있다. 상기 제1 캐소드 라인(124)으로부터 분기된 상기 제2 캐소드 라인들(125)은 상기 제2 게이트 라인들(135)과 평행할 수 있다. 상기 제2 게이트 라인들(135)과 상기 제2 캐소드 라인들(125)은 서로 교대로 배치될 수 있다. 하나의 제1 게이트 라인(134)으로부터 분기된 제2 게이트 라인들(135)과, 상기 제1 게이트 라인(134)에 평행한 제1 캐소드 라인(124)으로부터 분기된 제2 캐소드 라인들(125)은 서로 맞물릴 수 있다. 또한, 상기 제3 캐소드 라인들(128)은 상기 제3 게이트 라인들(138)과 평행할 수 있다. 상기 제3 캐소드 라인들(128)은 상기 제3 게이트 라인들(128)과 교대로 배치될 수 있다. 하나의 제2 게이트 라인(135)으로부터 분기된 제3 게이트 라인들(138)과, 상기 하나의 제2 게이트 라인(135)과 인접한 하나의 제2 캐소드 라인(135)으로부터 분기된 제3 캐소드 라인들(128)은 서로 맞물릴 수 있다. 또한, 상기 제4 캐소드 라인(129)과 상기 제4 게이트 라인(139) 역시 맞물려 평행하게 배치될 수 있다.
상기 캐소드 전극(121)은 은(Al), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co), 백금(Pt), 금(Au), 티타늄(Ti), 텅스턴(W) 및 아연(Zn)을 포함하는 금속들 중 선택된 적어도 하나를 포함하거나, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide:ITO)을 포함하는 도전성 금속화합물 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인접한 제2 게이트 라인(135)과 제2 캐소드 라인(125) 사이에 패턴(130)이 배치될 수 있다. 상기 패턴(130)은 후술할 스페이서보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 상기 패턴(130)은 상기 게이트 전극(131) 및 캐소드 전극(121)과 전기적 및/또는 공간적으로 이격될 수 있다. 상기 패턴(130)은 도 1c에 도시된 바와 같이 생략될 수도 있다.
상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121) 상에 절연층(140)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(140)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)을 콘포말하게 덮을 수 있다. 이와 달리, 상기 절연층(140)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121) 사이를 채우며 평탄한 상부면을 가질 수도 있다. 상기 절연층(140)은 0.01 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 절연층(140)은 저온유리가루(frit)와 불활성 무기입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 불활성 무기입자는 알루미나, 실리카, 실리콘, 이산화티탄 및 이들의 혼합물 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 절연층(140) 상에 에미터들(141)이 배치될 수 있다. 상기 에미터들(141)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)을 따라 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 에미터들(141)은 상기 제3 게이트 라인들(138) 및 제3 캐소드 라인들(128) 상에 라인 형태로 배치될 수 있다. 이에 더하여, 상기 에미터들(141)은, 상기 제3 게이트 라인들(138)과 제2 방향으로 중첩되는 제1 게이트 라인들(131) 및 상기 제3 캐소드 라인들(128)과 제2 방향으로 중첩되는 제1 캐소드 라인들(121) 상에 배치될 수 있다. 상기 에미터들(141)은 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
상기 스페이서(151)는 인접한 제2 게이트 라인들(135) 사이 및/또는 인접한 제2 캐소드 라인들(125) 사이에 배치될 수 있다. 상기 스페이서(151)는, 일 제2 게이트 라인(135)과 상기 일 제2 게이트 라인(135)과 인접한 일 제2 캐소드 라인(125)으로 구성된 한 쌍의 제2 라인들 사이에 배치될 수 있다. 상기 한 쌍의 제2 라인을 구성하는 제2 캐소드 라인(125)은 상기 일 제2 게이트 라인(135)으로부터 분기된 제3 게이트 라인들(138)과 맞물리는 제3 캐소드 라인들(128)을 가질 수 있다. 상기 스페이서(151)는 기둥형일 수 있다. 예를 들어, 상기 스페이서(151)는 원기둥형 또는 사각기둥형일 수 있다.
상기 스페이서(151)는 상기 제1 방향과 제2 방향으로 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)과 중첩되지 않을 수 있다. 다시 말해, 상기 스페이서(151)는 상기 절연층(140) 상에 배치되며, 상기 스페이서(151) 아래에는 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)이 배치되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 스페이서(151) 아래의 상기 절연층(140) 아래에 스페이서 패턴(139)이 배치될 수 있다. 상기 스페이서 패턴(139)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)과 절연된 패턴일 수 있다. 이와 달리, 상기 패턴(139)이 생략될 수 있다. 이 경우, 상기 스페이서(151)는 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)의 상부면보다 낮게 위치하는 하부면을 가질 수 있다. 또한, 상기 스페이서(151)의 하부면 아래의 상기 절연층(140)의 상부면은 인접한 상기 절연층(140)의 상부면보다 낮게 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 상기 스페이서(151)는 복수의 게이트 전극라인들 및/또는 캐소드 전극라인들 상에 걸쳐 형성되지 않으므로, 상기 스페이서(151)에 의한 소자 특성의 열화가 최소화될 수 있다. 구체적으로, 일 스페이서가 복수의 게이트 라인들 및/또는 복수의 캐소드 라인들 상에 형성되는 경우, 상기 일 스페이서와 연결된 복수의 라인들 사이에 충전 및 방전에 인한 아킹 및/또는 이상 발광 현상이 발생할 수 있다. 또한, 상기 스페이서의 형성공정에서 발생할 수 있는 상기 스페이서의 부착을 위해 사용되는 글루(glue)에 의한 상기 이웃한 전극라인들의 단락 및/또는 통전이 전계방출 장치의 특성을 열화시킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 스페이서(151)는 복수의 전극라인들 상에 형성되지 않으므로, 상기 스페이서(151) 및 상기 스페이서(151)의 형성공정에 의한 전기적 특성의 열화가 감소될 수 있다. 이에 의해, 안정성이 향상된 전계방출 장치가 제공될 수 있다.
상기 애노드 기판(200)의 일 면 상에 애노드 전극(210) 및 형광층(220)이 배치될 수 있다. 상기 애노드 기판(200)은 상기 애노드 전극(210) 및 상기 형광층(220)이 상기 캐소드 기판(100)을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 애노드 전극(210)의 형태는 라인형, 평면형 및 격자형을 포함하는 다양한 형태들 중 선택될 수 있다. 상기 애노드 전극(210)은 인듐주석산화물(ITO)을 포함하는 투명 도전성 물질 중 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 형광층(220)은 RGB 형광체가 혼합된 백색 형광체를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계방출 장치가 설명된다. 도 2b는 도 2a의 Ⅲ-Ⅳ을 따라 취한 단면도이다. 앞서 도 1a 및 도 1b와 실질적으로 동일한 구성요소들은 동일한 도면부호를 사용하였고, 이하에서는 상기 도 1a 및 도 1b와 상이한 구성요소들이 설명된다.
도 2a를 참조하면, 캐소드 전극(122)은 제1 방향으로 연장되는 제1 캐소드 라인(124), 상기 제1 캐소드 라인(124)으로부터 분기되며 상기 제1 방향과 비 평행한 제2 방향으로 연장되는 제2 캐소드 라인들(126), 및 상기 제2 캐소드 라인들(126)으로부터 분기되며 상기 제2 방향과 비평행한 제3 방향으로 연장되는 제3 캐소드 라인(128)을 포함할 수 있다. 상기 제1 캐소드 라인(124) 및 상기 제3 캐소드 라인(128)의 폭들은 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제2 캐소드 라인들(126)의 폭들은 상기 제1 캐소드 라인(124) 및 상기 제3 캐소드 라인(128)의 폭들보다 클 수 있다. 본 명세서에서, 상기 라인들의 폭들은 상기 라인들이 연장하는 방향들에 수직한 방향의 폭으로 정의된다. 예를 들어, 상기 제2 캐소드 라인(126)의 폭은, 상기 제2 방향에 수직한 방향의 상기 제2 캐소드 라인(126)의 폭을 가리킨다.
상기 제2 캐소드 라인들(126) 상의 절연층(140) 상에 스페이서(151)가 배치될 수 있다. 하나의 스페이서(151)는 하나의 제2 캐소드 라인(126) 상에 배치될 수 있다. 하나의 제2 캐소드 라인(126) 상에는 복 수개의 스페이서들(151)이 배치될 수도 있다. 도시된 바와 달리, 상기 하나의 제2 캐소드 라인(126) 상에 하나의 스페이서(151)가 배치될 수도 있다. 상기 스페이스(151)의 하부면의 전체는 상기 제2 캐소드 라인(126) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 스페이서(151)는 상기 제2 캐소 드 라인(126)의 상부면으로부터 기판 평면의 수평방향으로 돌출되지 않는다. 상기 스페이서(151)의 상부면 및 하부면의 전면들은 상기 제2 캐소드 라인(126)과 수직하게 중첩된다. 이를 위해, 상기 스페이서(151)의 폭은 상기 제2 캐소드 라인(126)의 폭과 실질적으로 동일하거나 적을 수 있다.
상기 스페이서(151)는 하나의 제2 캐소드 라인(126) 상에 배치되므로, 상기 스페이서(151)에 의해 인접한 제2 캐소드 라인들(126) 사이의 통전 등의 현상이 방지될 수 있다. 일 스페이서가 복수의 게이트 라인들 및/또는 복수의 캐소드 라인들 상에 형성되는 경우, 상기 일 스페이서와 연결된 복수의 라인들 사이에 계속되는 충전 및 방전에 인한 아킹 및/또는 이상 발광 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 스페이서(151)는 하나의 전극라인 상에 형성되므로, 상기 스페이서(151)에 의해 인접한 전극 라인들 사이의 통전 등이 방지될 수 있다. 이에 의해, 안정성이 향상된 전계방출 장치가 제공될 수 있다.
도시된 바와 달리, 상기 캐소드 전극(122)과 게이트 전극(131)의 형태는 서로 뒤바뀔 수 있다. 즉, 상기 캐소드 전극(122)이 도 2a의 게이트 전극(131)의 형태로 형성되고, 상기 게이트 전극(131)이 도 2a의 캐소드 전극(122)의 형태로 형성될 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전계방출 장치의 형성방법이 설명된다. 도 3a는 도 1a의 Ⅰ-Ⅱ을 따라 취한 전계방출 장치 캐소드 기판의 공정 단면도이고, 도 3b는 상기 캐소드 기판과 대향하는 애노 드 기판의 공정 단면도이다. 앞서, 설명된 구성요소들에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 1a 및 도 3a를 참조하면, 캐소드 기판(100) 상에 캐소드 전극(121)이 형성된다. 상기 캐소드 기판(100) 상에 도전막이 형성된다. 상기 도전막은 은(Al), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co), 백금(Pt), 금(Au), 티타늄(Ti), 텅스턴(W) 및 아연(Zn)을 포함하는 금속들 중 선택된 적어도 하나를 포함하거나, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide:ITO)을 포함하는 도전성 금속화합물 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전막에 대한 패터닝 공정을 수행하여 캐소드 전극(121)을 형성한다. 상기 패터닝 공정은 포토 리소그라피 공정에 의해 수행될 수 있다. 이후, 상기 패터닝된 도전막에 대해 소결 공정이 수행될 수 있다.
상기 캐소드 기판(100) 상에 게이트 전극(131)이 형성된다. 상기 게이트 전극(131)은 상기 캐소드 전극(121)과 동일한 방법에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 게이트 전극(131)과 상기 캐소드 전극(121)은 동시에 형성될 수 있다.
상기 캐소드 기판(100) 상에 패턴(130)이 형성될 수 있다. 상기 패턴(130)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)과 전기적으로 절연되는 절연 패턴 또는 도전 패턴일 수 있다. 이와 달리, 상기 패턴(130)의 형성은 생략될 수도 있다. 이 경우, 도 1c와 같은 형태의 캐소드 기판이 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)은 다른 형태로도 형성될 수 있다. 도 2b의 캐소드 전극 부분을 참조하면, 상기 캐소드 전극(121)은 상대적 으로 넓은 폭을 갖는 제2 캐소드 라인(126)을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 전극들(121, 131)의 형태는 상기 전극들(121, 131)의 형성시 포토 리소그라피 공정시 사용되는 마스크의 형태에 의해 조절될 수 있다.
상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121) 상에 절연층(140)이 형성된다. 상기 절연층(140)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121)을 콘포말하게 덮을 수 있다. 이와 달리, 상기 절연층(140)은 상기 게이트 전극(131) 및 상기 캐소드 전극(121) 사이의 공간을 채우되 평탄화된 상부면을 가질 수 있다. 상기 절연층(140)은 인쇄법에 의해 형성될 수 있다.
상기 절연층(140) 상에 에미터(141)가 형성될 수 있다. 상기 에미터(141)는 스크린 프린팅 방식에 의해 형성될 수 있다. 상기 에미터(141)는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 상기 절연층(140) 상에 형성된 탄소나노튜브에 대해 소결 공정이 수행될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 애노드 기판(200) 상에 애노드 전극(210)과 형광층(220)이 차례로 형성될 수 있다.
다시 도 1b를 참조하면, 상기 애노드 기판(200)과 상기 캐소드 기판(100)을 부착시킨다. 상기 애노드 기판(200)과 상기 캐소드 기판(100) 사이에는 스페이서(151)를 개재시켜 상기 애노드 기판(200)과 상기 캐소드 기판(100) 사이의 간격을 유지시킬 수 있다.
상기 스페이서(151)는 상기 캐소드 전극(131) 및 상기 게이트 전극(121)이 배치되지 않는 상기 캐소드 기판(100)의 일 면 상에 형성될 수 있다. 상기 스페이 서(151)는 UV 글루(UV glue)를 포함하는 다양한 접착 수단에 의해 상기 애노드 기판(200)과 상기 캐소드 기판(100) 사이에 부착될 수 있다. 상기 애노드 기판(200)과 상기 캐소드 기판(100) 사이는 진공 상태인 것이 바람직하다. 이를 위해, 진공 패키징 공정이 수행될 수 있다.
일 스페이서가 복수의 게이트 전극라인들 및/또는 복수의 캐소드 전극 라인들 상에 형성되는 경우, 상기 진공 패키징 공정시 상기 게이트 전극 라인들 및/또는 상기 캐소드 전극 라인들 사이의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 구체적으로, 상기 스페이서를 마운팅하는 공정에서 상기 스페이서의 단면의 상태 또는 상기 스페이서의 무게에 의한 압력에 의해 상기 전극 라인들이 단락되거나, 상기 스페이서를 부착시키기 위한 글루에 의해 인접한 전극 라인들 사이가 통전될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 스페이서(151)는 복수의 전극 라인들 상에 형성되지 않으므로, 상기 스페이서(151)의 형성 공정에 의해 상기 전극 라인들의 전기적 특성이 손상되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 공정 안정성이 향상될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출 장치를 설명하기 위한 도면들로, 도 1b 및 도 1c는 도 1a의 Ⅰ-Ⅱ을 따라 취한 단면도들이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계방출 장치를 설명하기 위한 도면들로, 도 2b는 도 2a의 Ⅲ-Ⅳ를 따라 취한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출 장치의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 제1 기판 상의 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 라인, 상기 제1 게이트 라인으로부터 분기되되 상기 제1 방향과 비평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 게이트 라인들, 및 상기 제2 게이트 라인들로부터 분기되되, 상기 제2 방향과 비평행한 제3 방향으로 연장하는 제3 게이트 라인들을 포함하는 게이트 전극;
    상기 제1 기판 상의 상기 제1 게이트 라인과 평행한 제1 캐소드 라인, 상기 제1 캐소드 라인으로부터 분기되되 제2 게이트 라인들과 평행한 제2 캐소드 라인들, 및 상기 제2 캐소드 라인들로부터 분기되며 상기 제3 게이트 라인들과 맞물리고 제3 게이트 라인들과 평행한 제3 캐소드 라인들을 포함하는 캐소드 전극;
    상기 제1 기판과 평행하며 소정의 간격으로 이격된 제2 기판;
    상기 제2 기판 상의, 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극과 대향하는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상의 형광층; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 이격시키는 스페이서;
    상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극을 덮는 절연층; 및
    상기 절연층 상의 에미터를 포함하되,
    상기 게이트 전극과 상기 캐소드 전극은 하나의 구동단위를 구성하고,
    상기 스페이서는 상기 제1 기판 상에 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극이 배치되지 않는 영역에 배치되는 전계방출 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 기판 상의 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 라인, 상기 제1 게이트 라인으로부터 분기되되 상기 제1 방향과 비평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 게이트 라인들, 및 상기 제2 게이트 라인들로부터 분기되되 상기 제2 방향과 비평행한 제3 방향으로 연장되는 제3 게이트 라인들을 포함하는 게이트 전극;
    상기 제1 기판 상의 상기 제1 게이트 라인과 평행한 제1 캐소드 라인, 상기 제1 캐소드 라인으로부터 분기되되 제2 게이트 라인들과 평행한 제2 캐소드 라인들, 및 상기 제2 캐소드 라인들로부터 분기되며 상기 제3 게이트 라인들과 맞물리고 상기 제3 게이트 라인들과 평행한 제3 캐소드 라인들을 포함하는 캐소드 전극;
    상기 제1 기판과 평행하며 소정의 간격으로 이격된 제2 기판;
    상기 제2 기판 상의, 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극과 대향하는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상의 형광층; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 이격시키는 스페이서를 포함하되,
    상기 게이트 전극과 상기 캐소드 전극은 하나의 구동단위를 구성하고,
    상기 제2 캐소드 라인들은 상기 제1 캐소드 라인 및 상기 제3 캐소드 라인의 폭들보다 넒은 폭을 갖되, 상기 제1, 제2, 및 제3 캐소드 라인들의 폭은 각각 상기 제1, 제2 및 제3 방향들에 수직한 방향들로의 폭들로 정의되고,
    하나의 스페이서의 하부면의 전면은 하나의 제2 캐소드 라인 상에 위치하는 전계방출 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 기판 상의 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 라인, 상기 제1 게이트 라인으로부터 분기되되 상기 제1 방향과 비평행한 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 게이트 라인들, 및 상기 제2 게이트 라인들로부터 분기되되 상기 제2 방향과 비평행한 제3 방향으로 연장되는 제3 게이트 라인들을 포함하는 게이트 전극;
    상기 제1 기판 상의 상기 제1 게이트 라인과 평행한 제1 캐소드 라인, 상기 제1 캐소드 라인으로부터 분기되되 제2 게이트 라인들과 평행한 제2 캐소드 라인들, 및 상기 제2 캐소드 라인들로부터 분기되며 상기 제3 게이트 라인들과 맞물리고 상기 제3 게이트 라인들과 평행한 제3 캐소드 라인들을 포함하는 캐소드 전극;
    상기 제1 기판과 평행하며 소정의 간격으로 이격된 제2 기판;
    상기 제2 기판 상의, 상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극과 대향하는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상의 형광층; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 이격시키는 스페이서를 포함하되,
    상기 게이트 전극과 상기 캐소드 전극은 하나의 구동단위를 구성하고,
    상기 제2 게이트 라인들은 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제3 게이트 라인의 폭보다 넒은 폭들을 갖되, 상기 제1, 제2, 및 제3 게이트 라인들의 폭들은 각각 상기 제1, 제2 및 제3 방향들에 수직한 방향들로의 폭들로 정의되고,
    하나의 스페이서의 하부면의 전면은 하나의 제2 게이트 라인 상에 위치하는 전계방출 장치.
  9. 청구항 2항, 5항, 또는 8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 캐소드 라인과 평행하며 상기 제1 캐소드 라인으로부터 분기된 제4 캐소드 라인; 및
    상기 제2 게이트 라인과 평행하며 상기 제1 게이트 라인으로부터 분기된 제4 게이트 라인을 더 포함하되,
    상기 제4 캐소드 라인 및 상기 제4 게이트 라인은 교대로 배치되는 전계방출 장치.
  10. 청구항 5항 또는 8항에 있어서,
    상기 게이트 전극 및 상기 캐소드 전극을 덮는 절연층을 더 포함하는 전계방출 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은, 저온유리가루(frit)와 불활성 무기입자의 혼합물을 포함하는 전계방출 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층 상의 에미터를 더 포함하되, 상기 에미터는 탄소 나노 튜브를 포함하는 전계방출 장치.
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