KR19990043854A - 측면형 에미터를 구비한 전계방출표시 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측면형 에미터와 게이트를 구비하는 전계방출표시 소자의 제보방법에 관것으로서, 특히 저항층과 집속전극을 가지는 측면형 에미터와 게이트를 형성함에 의해 단순한 제조공정으로도 대면적의 표시소자를 형성할 수 있는 기술이다.

Description

측면형 에미터를 구비한 전계방출표시 소자의 제조방법

본 발명은 측면형(Lateral) 에미터를 구비한 전계방출표시 소자(Field Emission Display; 이하 FED라 칭함)의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 저항층과 집속(focusing)전극을 가지는 측면형 에미터를 구비하여 단순한 제조공정으로도 대면적의 표시소자를 형성할 수 있는 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 박막형 전계 방출소자는 팁의 날카로운 부분에 전계가 집중되는 현상을 이용하여 비교적 낮은 전압, 예를 들어 5∼10V 정도의 전압을 인가하여 터널효과에 의한 냉전자를 방출시키는 소자로서, 이를 이용하여 형성되는 FED는 CRT의 고선명성과 액정표시장치(liquid crystal display; 이하 LCD라 칭함)의 경박형의 장점을 모두 갖추고 있어 차세대 표시장치로서 주목받고 있다.

특히 FED는 경박형의 제작이 가능할 뿐만 아니라, LCD의 결정적인 단점인 공정수율, 제조단가 및 대형화의 문제점들을 해결할 수 있다.

즉 LCD는 하나의 단위화소라도 불량이 발생되면 제품전체가 불량 처리되지만, FED는 하나의 화소 그룹에 그보다 작은 다수개의 단위화소들이 형성되어 있어 한 두개의 단위화소에 불량이 발생하여도 화소 그룹의 동작에는 이상이 없어 제품 전체의 수율이 향상된다.

또한 FED는 LCD에 비해 구조가 간단하고, 소비전력이 작아 단가가 낮고, 휴대형 표시장치에 적합한 등의 이점이 있다.

초기의 FED는 공동에 의해 외부로 노출되어 있으며, 날카로운 부분을 갖는 원뿔형 캐소드와, 상기 캐소드의 양측에 정렬되어 있는 게이트와 상기 게이트와 일정간격 이격되어 있는 애노드로 구성되어 각각이 CRT의 캐소드, 케이트 및 애노드와 대응된다.

상기의 FED는 애노드에 전압, 예를들어 500∼10㎸ 정도의 전압이 인가되어 케소드의 꼭지부에 집중된 전계에 의해 전자가 방출되며, 상기 방출된 전자는 양의 전압이 인가된 애노드에 의해 인도되어 애노드에 도포되어있는 형광물질을 발광시키고, 상기 게이트는 전자의 방향 및 양을 조절한다.

그러나 상기와 같은 원뿔형 캐소드를 구비하는 초기의 FED는 방출된 전자들중의 일부가 게이트로 유도되어 게이트 전류가 흘러 전자의 제어가 어렵고, 캐소드와 애노드의 사이에서 전자와 충돌하여 형성된 양이온이 캐소드와 충돌하여 소자가 파괴되므로, 이를 방지하기 위하여 소자의 내부를 고진공 상태로 유지하여야하며, 날카로운 원뿔형 캐소드의 균일한 제작이 어려운 등의 문제점이 있다.

한편, 측면형 에미터를 이용하여 평탄형 표시소자를 제조하는 기술에 있어서 현재까지 많은 연구 결과들이 나와 있지만 아직까지 디스플레이(Display)로 적용되기 위한 직접적인 구조는 제안되지 못하고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 종래의 방법에 비해 그 공정이 간단하고 대면적 표시소자의 제조에 적용이 용이한 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1a 내지 도 1e 는 본 발명의 방법에 따른 FED 소자 제조 공정단계를 도시한 단면도

도 2 는 상기 도 1 의 공정단계중 다른 실시예를 도시한 도면

도 3a 는 본 발명의 방법에 따라 형성된 측면형 에미터와 게이터가 연속적으로 형성된 상태를 도시한 사시도

도 3b 상기 도 3a 의 평면 상태를 도시한 도면

도 4a 는 매트릭스(matrix) 구동이 가능한 측면 에미터를 이용한 패널의 하판 구조를 도시한 도면

도 4b 는 상기 도 4a 의 A 부 확대 평면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 하부기판 3 : 에미터 금속전극

5 : 절연막 7 : 감광막 패턴

9 : 콘택 및 집속용 금속층 13 : 에미터

15 : 게이트

17 : 집속전극과 캐소드 전극의 콘택부위

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은,

측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법에 있어서,

하부기판에 에미터 금속전극을 소정 두께로 형성하는 단계와,

상기 에미터 금속전극의 상부에 집속전극 절연막을 형성하는 단계아,

상기 절연막 상부에 콘택홀 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성한 후, 전체 구조 상부에 콘택 및 집속을 하기 위한 금속층을 형성하는 단계와,

상기 금속층의 상부에 에미터와 게이트가 위치하는 부분의 전극을 노출시키기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 하부의 금속층과 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1e 는 본 발명의 방법에 따른 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조공정단계를 도시한 단면도이다.

도 1a 를 참조하면, 하부기판(11)상에 에미터 금속전극(3)을 소정 두께로 형성한다.

도 1b 를 참조하면, 상기 에미터 금속전극(3)의 상부에 집속전극 절연막(5)을 형성하고, 상기 절연막(5) 상부에 콘택홀 형성을 위한 감광막 패턴(7)을 형성한다.

도 1c 를 참조하면, 상기 절연막(5)을 식각하여 콘택홀을 형성한 후, 전체 구조 상부에 콘택 포커스를 하기 위한 금속(9)을 소정두께로 증착한다.

도 1d 를 참조하면, 상기 금속층(9)의 상부에 에미터와 게이트가 위치하는 부분의 전극을 노출시키기 위한 감광막 패턴(11)을 형성한다.

도 1e 를 참조하면, 상기 감광막 패턴(11)을 마스크로 하여 하부의 금속층(9)과 절연막(5)을 식각하여 본 발명의 측면형 에미터 디스플레이 구조를 완성한다.

상기 금속층(9)는 포커스 및 콘택 전극이 된다.

도 2 는 상기 도 1 의 공정단계중 다른 실시예를 도시한 도면으로서, 상기 도 1c 의 공정에서 절연막(5) 상부에 바로 콘택 및 포커스 전극용 금속(9)을 형성하기 전에 저항층(도 2 의 8)을 증착하여 에미터를 보호하고 방출전류의 안정성을 도모하도록 한다.

도 3a 는 본 발명의 방법에 따라 형성된 측면형 에미터(13)와 게이터(15)가 연속적으로 형성된 상태를 도시한 사시도이고,

도 3b 상기 도 3a 의 평면 상태를 도시한 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 에미터(13)와 게이트(15)가 기판위에 증착된 금속의 두께에 의해서 같은 높이와 두께를 갖게 된다.

한편, 상기에서 에미터(13)의 끝과 게이트(15)의 끝단부는 게이트(15)의 사이에 위치하도록 한다.

도 4a 는 매트릭스(matrix) 구동이 가능한 측면 에미터를 이용한 패널의 하판 구조를 도시한 도면이고,

도 4b 는 상기 도 4a 의 A 부 확대 평면도이다.

상기 도면에서 평행하게 나온 애노도인 형광체 쪽으로 집속이 되도록 집속하는 전극(9)을 포함하게 된다.

한편, 집속을 하게 되는 전극은 매트릭스 구동을 하기 위한 캐소드 전극과 콘택이 되면서 게이트 전극에 대해 상대적으로 음극의 전위가 되므로 전자의 궤적을 애노드 쪽으로 향하게 할 수 있다.

상기 도면에서 부호(17) 부분이 집속전극과 캐소드 전극이 콘택되는 부위이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 방법은 저항층과 집속전극을 가지는 측면형 에미터와 게이트를 형성하는 것으로서, 제조공정이 간단하며 에미터와 게이트를 형성하는 금속의 증착은 일반적으로 널리 사용되는 스퍼터링과 같은 방법에 의해서 용이하게 증착이 가능하여 디스플레이의 대면적화에 용이하게 적용할 수 있다.

Claims (2)

1. 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법에 있어서,

   하부기판에 에미터 금속전극을 소정 두께로 형성하는 단계와,

   상기 에미터 금속전극의 상부에 집속전극 절연막을 형성하는 단계아,

   상기 절연막 상부에 콘택홀 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성한 후, 전체 구조 상부에 콘택 및 집속을 하기 위한 금속층을 형성하는 단계와,

   상기 금속층의 상부에 에미터와 게이트가 위치하는 부분의 전극을 노출시키기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 하부의 금속층과 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 콘택 및 집속 전극층 하부에 에미터의 보호와 방출전류의 안정성을 위한 저항층을 형성하는 것을 특징으로 하는 측면형 에미터를 구비한 전계방표시 소자의 제조방법.