KR19990044761A - 정전접합을 이용한 전계방출표시소자용 스페이서의 고정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출표시소자(Field Emission Display; 이하 FED라 칭함)를 이루는 상판과 하판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 정전 접합으로 고정하여 형광체 등의 주변기기에 영향을 미치지 않으면서 부착할 수 있는 정전 접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법에 관한 것으로, 정전접합용 고정 기판에 형성된 고정홈에 스페이서를 끼워 고정하고, 기판에 도전체 로된 중간층을 형성한 후, 스페이서의 상단부에 기판을 정렬시키고, 기판의 중간층과 고정기판에 전원을 인가하여 기판에 스페이서를 고정 부착하여 스페이서 고정공정의 온도를 낮추어 다른 구성 부분에의 열에 의한 열화를 방지하고, 형광체를 보호하여 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

정전접합을 이용한 전계방출표시소자용 스페이서의 고정방법

본 발명은 정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FED를 이루는 상판과 하판의 사이에 형성되는 스페이서를 정전 접합으로 고정하여 주변기기에 영향을 미치지 않으면서 부착할 수 있는 정전 접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법에 관한 것이다.

최근에는 초고집적 반도체 제조기술과 초고진공 기술이 급속히 발달함에 따라 새로운 형태인 마이크론 크기의 삼극진공관 소자의 연구가 활기를 띠고 있으며, 이러한 소자를 디스플레이에 응용하여 CRT의 고화질성과 액정표시장치(LCD)의 경박화 및 저전압 구동등과 같은 장점만을 가진 새로운 평판표시장치를 개발하는 데 주목하고 있다.

FED는 평판디스플레이의 일종으로서, 전자를 방출하는 팁형 또는 웨지(Wedge)형의 캐소드와 형광체가 도포된 애노드를 구성하고, 다수의 마이크로 팁으로부터 전자방출을 유도하여, 발생된 전자를 투명전도막이 형성된 애노드의 형광체에 층돌시켜, 형광체가 자극을 받아 형광체의 최외각 전자들이 여기 되고, 천이 되는 과정에서 발생된 빛을 이용하여 원하는 화상표시를 나타내도록 구성되어 있다.

그 중에서도 FED의 상.하측 기판이 고진공시의 압축응력으로 인해 파괴되거나 혹은 휘어지는 것을 방지하기 위해 형성되는 스페이서는, 투명전극과 형광층이 형성된 상판과 캐소드 어레이 및 게이트 전극이 형성된 하판을 100∼300㎛의 간격으로 유지시키는 역할을 하는 구조체이다.

상기 스페이서를 형성하는 종래의 기술로서는 캐소드 어레이와 게이트 전극이 형성되어 있는 하판 상에 스페이서용 물질을 균일하게 도포하고 이를 패턴닝 하는 사진식각법과, 소정의 간격을 갖는 구형의 스페이서를 산포하는 방법 등으로 제작된 스페이서를 하판에 배열한 후, 상판을 하판과 부착시키는 등의 여러 가지 방법이 검토되고 있다.

상술한 종래의 기술에 있어서, 사진식각법이 미세한 스페이서를 제조하는데 많은 장점을 가지고 있어 널리 이용되고는 있으나, 그 공정에 있어서 스페이서재로 형성된 물질 상에 감광막패턴을 형성하여, 스페이서재를 패터닝하고 잔존하는 감광막 패턴을 제거하여야하는 등의 공정과정을 거쳐야 하므로 공정이 매우 복잡한 단점이 있었다.

종래의 다른 기술로서 스페이서용 미세입자를 기판상에 뿌리는 경우 스페이서용 미세입자를 선택적으로 위치시킬 수 없어 캐소드 팁을 손상시키거나 스페이서가 전자의 방출을 방해하여 발광효율을 저해시키는 등의 문제가 있었다.

상기 하판 상에 직접 스페이서를 형성하지 않고 개별공정으로 스페이서를 제조하여 캐소드 전극이 형성된 하판에 배열되는 방법의 경우에 있어서도 스페이서를 정확한 위치에 정렬 고정시키기는 어렵다.

또한 종래의 방법으로 인쇄법을 이용하더라도 스페이서의 모양이 점의 형태를 이루기 때문에 그 형상이 불균일하게 되고 인쇄작업을 수행하기도 어려울 뿐만 아니라, 정밀성과 안정성에도 좋지 않은 문제점이 있었다.

또한 하판 상에서 직접 스페이서를 형성하지 않고 개별 공정으로 스페이서를 제조하여 캐소우드 어레이와 게이트 전극이 형성된 하판에 배열되는 방법의 경우에 있어서도 스페이서를 정확한 위치에 정렬 고정시키기가 어려운 문제점이 있다.

이러한 기술등에서는 높은 종횡비(Aspect Ratio)를 구현할 수 없으므로 FED의 형광체 사용에서 낮은 효율의 저전압용 형광체를 개발하여야하는 문제점뿐만 아니라, 사용되는 페이스트의 높이가 불 균일하며 공정이 다소 복잡한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 그 목적은 스페이서를 정확한 위치에 고정시킬 수 있으며, 공정 온도를 낮추어 주변기기에 대한 열에 의한 영향을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 스페이서의 고정력을 높이며, 공정이 용이하여 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법을 제공함에 있다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1실시예에 따른 FED의 스페이서를 고정시키는 공정도.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제2실시예에 따른 FED의 스페이서를 고정시키는 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 스페이서용 고정기판 4 : 스페이서

12 : 고정홈 8 : 기판

10,28 : 중간층 20 : 상측기판

22 : 투명전극 24 : 형광체

26 : 감광막패턴

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법의 특징은,

정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법에 있어서,

도전재질의 고정기판에서 스페이서가 기판에 설치될 부분과 대응되는 부분에 스페이서가 삽입 고정되는 고정홈을 형성하는 단계와,

상기 고정홈에 스페이서를 삽입 고정시키는 단계와,

상기 FED를 구성하는 상부 또는 하부기판에서 스페이서가 설치되는 부분에 도전층 패턴으로된 중간층을 형성하는 단계와,

상기 스페이서의 상단부에 기판의 중간층을 정렬 접촉시키는 단계와,

상기 중간층과 고정기판에 정전 접합을 이용하여 전원을 인가하여 기판에 스페이서를 고정 부착하는 단계로 이루어짐에 있다.

본 발명에 따른 정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법의 다른 특징은,

도전재질의 고정기판에서 스페이서가 기판에 설치될 부분과 대응되는 부분에 스페이서가 삽입 고정되는 고정홈을 형성하는 단계와,

상기 고정홈에 스페이서를 삽입 고정시키는 단계와,

상기 FED를 구성하는 상부기판에 투명전극과 형광체를 형성하는 단계와,

상기 상부기판에서 스페이서가 설치되는 부분을 노출시키는 감광막패턴을 형성하는 단계와,

상기 구조 상부기판상에 도전재질의 중간층을 도포하는 단계와,

상기 감광막패턴과 그 상부의 중간층을 제거하여 중간층 패턴을 형성하는 단계와,

상기 스페이서의 상단부에 기판의 중간층을 정렬 접촉시키는 단계와,

상기 중간층과 고정기판에 정전 접합을 이용하여 전원을 인가하여 기판에 스페이서를 고정 부착하는 단계로 이루어짐에 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 정전 접합을 이용한 FED의 스페이서 고정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도1a 내지 도1d는 본 발명의 제1실시예에 따른 FED의 스페이서를 고정하는 공정도이다.

먼저, FED의 상.하측 기판 사이에 설치되는 스페이서를 세워서 고정하기 위한 고정기판(2)에 스페이서가 설치되는 위치와 대응되는 부분에 스페이서를 끼워서 고정할 수 있는 고정홈(12)을 형성한다. 상기 고정 기판(2)은 실리콘 또는 금속 등의 도전재질이나 실리콘기판 표면에 알루미늄이 도포된 기판으로 이루어지며, 상기 고정홈(12)은 스탠실 마스크 또는 세라믹으로 식각된 마스크를 사용하는 식각 방법으로 형성되는 것이 바람직하며, 식각 방법으로는 반응성 이온 에칭법이나 습식식각법 등을 이용하는 것이 좋다. (도 1a 참조).

그다음 설치될 스페이서(4)를 소정형상, 예를 들어 바 형상으로 형성하되, 소정재질, 예를 들어 포토센스티브 글래스(Photosensitive Glass)나 유리를 성형하여 형성한 후, 상기 고정기판(2)의 고정홈(12)에 설치될 스페이서(4)를 끼워서 세운다. (도 1b 참조).

그후, FED를 구성하는 상부 기판 또는 하부 기판의 어느 한쪽 기판(8)에서 상기 스페이서(4)가 설치될 위치에 소정재질, 예를 들어 Al, Ta, Sr, Cr 또는 Ti 으로된 중간층(10)을 포토리소그래피 방법으로 패터닝하여 형성하고, 상기 고정기판(2)에 세워진 스페이서(4)상에 상기 기판(8)의 중간층(10)을 정렬시켜 접촉 고정시키고, 상기 고정기판(2)과 중간층(10)에 정전 접합을 이용하여 전류를 인가하면 알루미늄이나 Ta의 화학적 결합에 의해 중간층(10)과 스페이서(4)가 정전 접합이 되며, (도 1c 참조) 고정기판(2)을 제거하면 스페이서(4)가 설치된 기판(8)을 얻을 수 있다. (도 1d 참조).

여기서 상기 중간층(10)과 고정기판간의 절연을 위하여 고정 기판에 알루미늄 산화막이나 절연막 등을 증착할 수 있다.

도2a 내지 도2d는 본 발명의 제1실시예에 따른 FED의 스페이서를 고정하는 공정도로서, 형광체를 구비하는 상부기판에 스페이서를 고정시키는 경우의 예이다.

먼저, FED를 구성하는 상부기판(20)상에 애노드 전극이 되는 투명전극(22) 패턴을 ITO등의 투명도전체로 형성하고, 그 상부에 R,G,B 화소를 구비하는 형광체(24)를 형성한 후, (도 2a 참조) 상기 상부기판(20)에서 상기 형광체(24) 사이의 스페이서가 설치되는 부분을 노출시키는 감광막패턴(26)을 형성한다. (도 2b 참조).

그다음 상기 구조의 전표면에 도전재질, 예를 들어 Al, Ta, Sr, Cr, Ti 등의 도전층을 도포하고, 감광막패턴(26)과 그 상부의 도전층(26)을 리프트 오프 방법으로 제거하여 스페이서가 설치되는 부분 상에 중간층(28)을 형성한다. (도 2c 참조).

그후, 제1실시예에서 형성한 스페이서를 세워서 고정시키는 고정홈(12)을 구비하는 고정기판(2)의 고정홈(12)에 설치될 스페이서(4)를 끼워서 세우고, 상기 고정기판(2)에 세워진 스페이서(4)상에 상기 상층기판(20)의 중간층(28)을 정렬시켜 접촉 고정시키고, 상기 고정기판(2)과 중간층(28)에 정전 접합을 이용하여 전류를 인가하여 중간층(28)의 화학적 결합에 의해 중간층(28)과 스페이서(4)가 정전 접합이 되며, (도 2d 참조) 상기 고정기판(2)을 제거하면 형광체(24)와 스페이서(8)가 설치된 상측기판(20)을 얻을 수 있다. (도 2e 참조).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법은 스페이서 고정홈을 구비하는 고정기판에 스페이서를 고정시키고, 스페이서가 설치되는 위치에 도전층 패턴을 구비하는 FED의 기판을 상기 고정기판상의 스페이서에 정렬 접촉시키고, 소정의 전압을 인가하여 스페이서와 기판을 정전접합시키므로, 스페이서를 정확한 위치에 고정시킬 수 있고, 스페이서 고정에 따른 공정온도가 낮아져 열에 의한 주변기기의 열화를 방지할 수 있으며, 형광체를 형성한 상태에서 형광체의 손상 없이 스페이서를 고정시키므로 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (13)

1. 정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법에 있어서,

   도전재질의 고정기판에서 스페이서가 기판에 설치될 부분과 대응되는 부분에 스페이서가 삽입 고정되는 고정홈을 형성하는 단계와,

   상기 고정홈에 스페이서를 삽입 고정시키는 단계와,

   상기 FED를 구성하는 상부 또는 하부기판에서 스페이서가 설치되는 부분에 도전층 패턴으로된 중간층을 형성하는 단계와,

   상기 스페이서의 상단부에 기판의 중간층을 정렬 접촉시키는 단계와,

   상기 중간층과 고정기판에 정전 접합을 이용하여 전원을 인가하여 기판에 스페이서를 고정 부착하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정기판은 실리콘 또는 금속 등의 도전재질이나 실리콘기판 표면에 알루미늄이 도포된 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정홈을 스탠실 마스크 또는 세라믹으로 식각된 마스크를 사용하여, 반응성 이온 에칭법이나 습식식각법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서를 바 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서를 포토센스티브 글래스(Photosensitive Glass)나 유리를 성형하여 형성하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 중간층은 Al, Ta, Sr, Cr 또는 Ti 중 하나인 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
7. 정전접합을 이용한 FED용 스페이서의 고정방법에 있어서,

   도전재질의 고정기판에서 스페이서가 기판에 설치될 부분과 대응되는 부분에 스페이서가 삽입 고정되는 고정홈을 형성하는 단계와,

   상기 고정홈에 스페이서를 삽입 고정시키는 단계와,

   상기 FED를 구성하는 상부기판에 투명전극과 형광체를 형성하는 단계와,

   상기 상부기판에서 스페이서가 설치되는 부분을 노출시키는 감광막패턴을 형성하는 단계와,

   상기 구조 상부기판상에 도전재질의 중간층을 도포하는 단계와,

   상기 감광막패턴과 그 상부의 중간층을 제거하여 중간층 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 스페이서의 상단부에 기판의 중간층을 정렬 접촉시키는 단계와,

   상기 중간층과 고정기판에 정전 접합을 이용하여 전원을 인가하여 기판에 스페이서를 고정 부착하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 고정기판은 실리콘 또는 금속 등의 도전재질이나 실리콘기판 표면에 알루미늄이 도포된 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 고정홈을 스탠실 마스크 또는 세라믹으로 식각된 마스크를 사용하여, 반응성 이온 에칭법이나 습식식각법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서를 바 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서를 포토센스티브 글래스(Photosensitive Glass)나 유리를 성형하여 형성하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 중간층은 Al, Ta, Sr, Cr 또는 Ti 중 하나인 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 감광막패턴 제거 공정을 리프트 오프 방법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 정전접합을 이용한 FED용 스페이서 고정방법.