KR19990043881A - 측면 에미터를 이용한 전계방출소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측면 에미터를 구비한 전계방출소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유리기판 상부에 제1절연막이 구비되고, 상기 제1절연막 상측에 에미터전극과 게이트전극이 구비되고, 상기 에미터전극 상측으로부터 제1절연막으로 중첩된 제2절연막이 구비되고, 상기 제2절연막으로 부터 상기 에미터전극에 중첩되는 캐소드 접촉전극이 구비되는 전계방출소자를 형성함으로써 유리기판에 측면 에미터 팁이 구비된 전계방출소자를 단순화된 공정으로 형성하여 소자의 생산성 및 수율을 향상시키고 그에 따른 소자의 대면적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

측면 에미터를 이용한 전계방출소자 및 그 제조방법

본 발명은 측면 에미터를 이용한 전계방출소자 ( field emission display ; 이하 FED 라 칭함 ) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 에미터(캐소드)전극과 게이트전극 그리고, 상기 에미터 전극을 연결시키는 에미터 전극 라인, 즉 캐소드 접촉 전극을 구비하는 FED의 하판 구조에 관한 것이다.

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

특히, FED 는 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 에미터(캐소드)와, 상기 에미터의 양측에 정렬되어 있는 게이트와 상기 게이트와 일정간격 이격되어 있는 애노드(Anode)로 구성되어 각각이 CRT의 캐소드, 게이트 및 애노드와 대응된다.

상기의 FED는 애노드에 전압, 예를들어 500∼10㎸ 정도의 전압이 인가되어 캐소드의 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 조절하는 역할을 한다.

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 어렵고, 원뿔형의 캐소드의 최상부에 형성되는 팁 ( tip ) 가 손상되기 쉬운 등의 단점들이 있다.

또한, 종래의 FED는 도체또는 반도체 기판 상부에 게이트, 에미터 등을 형성하였다. 주로 기판으로 사용되는 실리콘 기판은 그 크기가 한계가 이르러 더 이상의 대면적화가 어렵게 되었다.

상기와 같은 단점들로 인하여, FED의 수율 및 신뢰성을 저하시키고 그에 따른 FED의 대면적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 평면상에 게이트 전극과 에미터 전극이 구비되고, 상기 에미터 전극을 하나의 전극으로 묶기 위한 캐소드 접촉전극이 구비되는 측면 에미터를 이용한 전계방출소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1f 는 본 발명의 실시예에 따른 측면 에미터를 이용한 전계방출소자의 제조방법을 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 유리기판 13 : 제1절연막

15 : 금속 17 : 제1감광막

19 : 제2절연막 21 : 제2감광막

23 : 캐소드 접촉금속 25 : 제3감광막

27 : 캐소드 접촉전극 30 : 에미터 전극

40 : 게이트 전극

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 측면 에미터를 이용한 전계방출소자는,

유리기판 상부에 제1절연막이 구비되고,

상기 제1절연막 상측에 에미터전극과 게이트전극이 구비되고,

상기 에미터전극 상측으로부터 제1절연막으로 중첩된 제2절연막이 구비되고,

상기 제2절연막으로 부터 상기 에미터전극에 중첩되는 캐소드 접촉전극이 구비되는 것을 특징으로한다.

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 측면 에미터를 이용한 전계방출소자의 제조방법은,

유리기판 상부에 제1절연막과 금속박막을 순차적으로 적층하는 공정과,

상기 금속박막을 패터닝하여 에미터 전극과 게이트 전극을 형성하는 공정과,

전체표면상부에 제2절연막을 증착하고 이를 패터닝하여 상기 제1절연막과 에미터전극의 상측 일부에 중첩시키는 공정과,

전체표면상부에 캐소드 접촉금속을 형성하는 공정과,

상기 캐소드 접촉전극을 패터닝하여 상기 제2절연막 상부로부터 상기 에미터전극의 상측에 접속되는 캐소드 접촉전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로한다.

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원리는,

저온에서 상태변화없이 유지하고 크기에 제한이 없는 유리를 기판으로 사용하여 그 상부에 에미터와 게이트를 형성하고 상기 에미터를 하나의 전극으로 묶는 캐소드 접촉전극을 형성함으로써 공정을 단순화시키고 그에 따른 소자의 대면적화를 가능하게 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1f 는 본 발명의 실시예에 따라 측면 에미터를 이용한 전계방출소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 유리기판(11) 상부에 제1절연막(13)을 형성하고, 그 상부에 금속(15)을 일정한 두께로 형성한다. 그리고, 상기 금속(15) 상부에 감광막(17)을 형성한다. (도 1f)

그리고, 에미터와 게이트를 형성하기 위한 마스크를 이용하여 상기 감광막(17)을 노광 및 현상하여 감광막(17)패턴을 형성한다. (도 1b)

그 다음에, 상기 감광막(17)패턴을 마스크로하여 상기 금속(15)을 식각하여 에미터(30)와 게이트(40)를 형성한다. 그리고, 상기 감광막(17)패턴을 제거한다. (도 1c)

그리고, 전체표면상부에 제2절연막(19)을 일정두께 형성한다. 그리고, 상기 제2절연막(19) 상부에 캐소드 접촉전극(도시안됨)을 형성하기 위한 제2감광막(21)패턴을 형성한다. (도 1d)

그 다음, 상기 제2감광막(21)패턴을 마스크로하여 상기 제2절연막(19)을 식각하여 상기 게이트(40)와 일정폭의 에미터(캐소드)(30)를 노출시킨다.

그리고, 전체표면상부에 캐소드 접촉금속(23)을 일정두께 형성하고, 그 상부에 캐소드 접촉전극(도시안됨)을 형성하기 위한 제3감광막(27)패턴을 형성한다. (도 1e)

그 다음에, 상기 제3감광막(27)패턴을 마스크로 하여 상기 캐소드 접촉금속(23)을 식각하고, 상기 제3감광막(27)패턴을 제거함으로써 다수의 에미터(캐소드)(30)를 하나의 전극으로 묶어주는 캐소드 접촉전극(27)을 형성한다. (도 1f)

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 측면 에미터를 이용한 전계방출소자의 제조방법은, 유리기판 상부에 측면 에미터 팁이 구비된 전계방출소자를 단순화된 공정으로 형성하여 소자의 생산성 및 수율을 향상시키고 그에 따른 소자의 대면적화를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 유리기판 상부에 제1절연막이 구비되고,

   상기 제1절연막 상측에 에미터전극과 게이트전극이 구비되고,

   상기 에미터전극 상측으로부터 제1절연막으로 중첩된 제2절연막이 구비되고,

   상기 제2절연막으로 부터 상기 에미터전극에 중첩되는 캐소드 접촉전극이 구비되는 측면 에미터를 이용한 전계방출소자.
2. 유리기판 상부에 제1절연막과 금속박막을 순차적으로 적층하는 공정과,

   상기 금속박막을 패터닝하여 에미터 전극과 게이트 전극을 형성하는 공정과,

   전체표면상부에 제2절연막을 증착하고 이를 패터닝하여 상기 제1절연막과 에미터전극의 상측 일부에 중첩시키는 공정과,

   전체표면상부에 캐소드 접촉금속을 형성하는 공정과,

   상기 캐소드 접촉전극을 패터닝하여 상기 제2절연막 상부로부터 상기 에미터전극의 상측에 접속되는 캐소드 접촉전극을 형성하는 공정을 포함하는 측면 에미터를 이용한 전계방출소자의 제조방법.