KR20000002662A

KR20000002662A - Forming field emission display having plane emitter

Info

Publication number: KR20000002662A
Application number: KR1019980023513A
Authority: KR
Inventors: 한종훈; 이두열
Original assignee: 김영남; 오리온전기 주식회사
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2000-01-15

Abstract

PURPOSE: A method is provided to enhance the characteristic and the reliability of a device by forming a Field Emission Display(FED) having a plane emitter having an insulating film on the bottom of a gate electrode. CONSTITUTION: A method of FED formation having a lateral emitter comprises the steps of: forming a metal for an emitter electrode onto a substrate and forming an emitter electrode having an emitter tip by patterning the metal by an etching process using an emitter electrode(11) mask; forming an insulating film onto the whole substrate; forming a metal for a gate electrode onto the insulating film; and forming the gate electrode(13) by patterning the metal for the gate electrode and the insulating film using a gate electrode mask.

Description

Field emission display device with planar emitter and method of forming the same

본 발명은 평면형 에미터 ( Lateral emitter ) 를 구비한 전계방출표시소자 ( Field Emission Display; 이하 FED라 칭함 ) 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 특히 에미터의 삼면이 게이트 금속으로 감싸져 있는 구조로 형성함으로써 저전압에서도 사용할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a field emission display (FED) having a planar emitter and a method of forming the same, and in particular, to form a structure in which three sides of the emitter are covered with a gate metal. Technology to make it possible to use at low voltage

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.In general, a thin film type field emission device is a device that emits cold electrons due to a tunnel effect by applying a relatively low voltage, for example, a voltage of about 5 to 10V by using a phenomenon in which an electric field is concentrated on a sharp part of a tip. The formed FED has attracted attention as a next generation display device because it has both the high definition of CRT and the light and thin type of liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD).

특히 FED는 경박형의 제작이 가능할 뿐만 아니라, LCD의 결정적인 단점인 공정수율, 제조단가 및 대형화의 문제점들을 해결할 수 있다.In particular, the FED can not only manufacture the thin and thin, but also solve the problems of process yield, manufacturing cost, and enlargement, which are crucial disadvantages of the LCD.

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.That is, in case of LCD, even if one unit pixel is defective, the whole product is treated badly. However, FED has a smaller number of unit pixels in one pixel group, so even if one or two unit pixels are defective, There is no problem in operation, and the yield of the whole product is improved.

또한 FED는 LCD에 비해 구조가 간단하고, 소비전력이 작아 단가가 낮고, 휴대형 표시장치에 적합한 등의 이점이 있다.In addition, FED has advantages such as simple structure, low power consumption, low unit cost, and suitable for portable display device.

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.Initially, the FED is exposed to the outside by a cavity, and is composed of a conical cathode having a sharp part, a gate arranged on both sides of the cathode, and an anode spaced apart from the gate, each of which is a cathode and a caterpillar of the CRT. And an anode.

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.In the FED, a voltage is applied to the anode, for example, a voltage of about 500 to 10 mA, and electrons are emitted by an electric field concentrated at the top of the cathode, and the emitted electrons are emitted by an anode to which a positive voltage is applied. The phosphor is guided to emit the fluorescent material applied to the anode, and the gate controls the direction and amount of electrons.

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 단점이 있다.However, in the early FED having the conical cathode as described above, some of the emitted electrons are induced to the gate, so that the gate current flows to control the electrons, and cations formed by colliding with the electrons between the cathode and the anode, Since the device is destroyed by collision, in order to prevent this, the inside of the device must be maintained in a high vacuum state, and there are disadvantages such as difficulty in producing a uniform conical cathode.

이를 극복하기 위하여, 평면상에 에미터 전극과 게이트전극을 형성하고 상기 에미터 전극에 가해지는 전압의 세기에 따라 상측으로 전자를 방출하고 방출된 전자가 상부기판에 형성된 형광물질에 충돌하는 구조로 평면형 에미터를 구비하는 전계방출표시소자를 형성하였다.In order to overcome this, an emitter electrode and a gate electrode are formed on a plane, and the electrons are emitted upward according to the intensity of the voltage applied to the emitter electrode, and the emitted electrons collide with the fluorescent material formed on the upper substrate. A field emission display device having a planar emitter was formed.

그러나, 평면형 에미터를 구비하는 전계방출표시소자가 대용량화됨에 따라 소자를 구동하기 위해 상기 에미터에 보다 많은 전압을 인가하게 되었으며, 그로인한 누설전류나 저항이 증가하게 되어 소자의 동작특성을 저하시키고 그에 따른 소자의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.However, as the field emission display device having the planar emitter is increased in capacity, more voltage is applied to the emitter to drive the device, thereby increasing leakage current or resistance, thereby deteriorating the operation characteristics of the device. As a result, there is a problem of degrading the characteristics and reliability of the device.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전자가 방출되는 부분을 제외하고 에미터 팁을 감싸는 삼면에 게이트전극이 구비된 평면형 에미터를 구비하는 전계방출표시소자를 제공하는데 제1목적이 있다. 그리고, 상기 평면형 에미터를 구비하는 전계방출표시소자를 형성하는데 제2목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a field emission display device having a planar emitter having a gate electrode on three surfaces surrounding an emitter tip except for a portion where electrons are emitted. There is this. A second object is to form a field emission display device having the planar emitter.

도 1 는 본 발명에 따른 평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a field emission display device having a flat emitter according to the present invention.

도 2a 내지 도 2e 는 본 발명에 따른 평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자 형성방법을 도시한 단면도.2A to 2E are cross-sectional views showing a method for forming a field emission display device having a flat emitter according to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 에미터 전극용 금속10: metal for emitter electrode

11 : 에미터 전극 12 : 게이트전극용 금속11: emitter electrode 12: metal for gate electrode

13 : 게이트 전극13: gate electrode

15 : 절연막 17 : 감광막패턴15 insulating film 17 photosensitive film pattern

19 : 다른 감광막패턴19: other photoresist pattern

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 평면형 에미터를 구비하는 전계방출표시소자는,In order to achieve the above object, the field emission display device having a flat emitter according to the present invention,

에미터 전극과 게이트전극이 나란하게 구비되되, 상기 에미터 전극의 팁이 상기 게이트전극의 일측 하부로 삽입되고, 반대편인 타측 하부로 에미터 팁이 돌출되어 구비되고,The emitter electrode and the gate electrode are provided side by side, the tip of the emitter electrode is inserted into the lower side of the one side of the gate electrode, the emitter tip is provided protruding to the other side lower side,

상기 게이트전극의 하부에 절연막이 구비되는 평면형 에미터를 구비하는 것과,Providing a planar emitter having an insulating film under the gate electrode;

상기 게이트전극은 상기 에미터 팁 돌출부분이 원형의 요부로 식각되어 구비되는 것을 특징으로한다.The gate electrode is characterized in that the emitter tip protruding portion is provided by etching a circular recess.

또한, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 평면형 에미터를 구비하는 전계방출표시소자의 형성방법은,In addition, in order to achieve the above object, a method of forming a field emission display device having a flat emitter according to the present invention,

평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자의 형성방법에 있어서,In the method of forming a field emission display device having a planar emitter,

기판 상부에 에미터 전극용 금속을 형성하고 이를 에미터전극 마스크를 이용한 식각공정으로 패터닝하여 에미터팁이 구비된 에미터 전극을 형성하는 공정과,Forming an emitter electrode with an emitter tip by forming an emitter electrode metal on the substrate and patterning the same for an etching process using an emitter electrode mask;

전체표면상부에 절연막을 형성하는 공정과,Forming an insulating film over the entire surface;

상기 절연막 상부에 게이트전극용 금속을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode metal on the insulating film;

상기 게이트전극용 금속과 절연막을 게이트전극 마스크를 이용하여 패터닝하함으로써 게이트전극을 형성하는 공정을 포함하는 것과,Forming a gate electrode by patterning the gate electrode metal and the insulating film using a gate electrode mask;

상기 게이트전극 마스크는 상기 에미터전극의 반대편으로 돌출되며 상기 에미터 팁 상부를 지나도록 디자인되되, 상기 에미터 팁의 돌출부가 원형의 요부로 디자인된 것을 특징으로한다.The gate electrode mask protrudes to the opposite side of the emitter electrode and is designed to pass over the emitter tip, wherein the protruding portion of the emitter tip is designed as a circular recess.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 1, 도 2a 내지 도 2e 는 본 발명의 실시예에 따른 평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자의 형성방법을 도시한 사시도 및 단면도이다. 여기서, 상기 도 2a 내지 도 2e 는 상기 도 1 의 ⓐ-ⓐ 절단면을 따라 도시한 단면도이다.1, 2A to 2E are perspective views and cross-sectional views illustrating a method of forming a field emission display device having a flat emitter according to an embodiment of the present invention. 2A to 2E are cross-sectional views taken along the cutting line ⓐ-ⓐ of FIG. 1.

상기 도 1 은 평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자를 개략적으로 도시한 사시도로서, 에미터 전극(11)의 팁이 절연막(15)과 게이트전극(17)의 적층구조 하부로 삽입되어 에미터전극(11)의 삽입 부분과 반대로 에미터 팁이 돌출되어 구비되되, 팁이 삽입되는 부분의 적층구조는 상기 에미터 팁의 두께만큼 들려 형성됨으로써 상부와 좌우측이 절연막(15)과 게이트전극(17)의 적층구조로 감싸여져 형성되고, 상기 에미터 팁이 원형으로 패터닝된 게이트전극(17)의 삽입 부분 반대편으로 돌출된 것이다.1 is a perspective view schematically illustrating a field emission display device having a planar emitter, in which a tip of an emitter electrode 11 is inserted below a stacked structure of an insulating layer 15 and a gate electrode 17. The emitter tip is provided to protrude oppositely to the insertion portion of the electrode 11, and the stacked structure of the tip insertion portion is formed by lifting the thickness of the emitter tip, so that the top and left and right sides of the insulating layer 15 and the gate electrode 17 are formed. And the emitter tip protrudes opposite the insertion portion of the gate electrode 17 patterned in a circular shape.

이때, 상기 평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자의 형성방법은 다음과 같다.In this case, the method of forming the field emission display device having the planar emitter is as follows.

먼저, 기판(도시안됨) 상부에 에미터 전극용 금속(10)을 형성하고 그 상부에 에미터 전극 마스크(도시안됨)를 이용한 식각공정으로 상기 에미터 전극용 금속(10)을 식각하여 패터닝함으로써 에미터 전극(11)을 형성한다. 여기서, "11" 은 에미터 전극이라보다는 에미터 전극의 팁을 도시한다.First, by forming an emitter electrode metal 10 on a substrate (not shown) and etching and patterning the emitter electrode metal 10 by an etching process using an emitter electrode mask (not shown) thereon. Emitter electrode 11 is formed. Here, "11" shows the tip of the emitter electrode rather than the emitter electrode.

이때, 상기 식각공정은 상기 에미터 전극용 금속(10) 상부에 감광막을 도포하고 이를 상기 에미터 전극 마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 패터닝하여 감광막패턴(17)을 형성한 다음, 이를 마스크로하여 상기 에미터 전극용 금속(10)을 식각하고 상기 감광막패턴(17)을 제거하는 것이다. (도 2a, 도 2b)At this time, in the etching process, a photoresist film is applied on the emitter electrode metal 10 and patterned by an exposure and development process using the emitter electrode mask to form a photoresist pattern 17, and then as a mask. The emitter electrode metal 10 is etched and the photoresist pattern 17 is removed. (FIG. 2A, FIG. 2B)

그 다음에, 전체표면상부에 절연막(15)을 형성하고 그 상부에 게이트전극용 금속(12)을 형성한다.Next, an insulating film 15 is formed over the entire surface, and the gate electrode metal 12 is formed thereon.

그리고, 상기 게이트전극용 금속(12) 상부에 다른 감광막패턴(19)을 형성한다. 이때, 상기 다른 감광막패턴(19)은 상기 게이트전극 마스크(도시안됨)를 이용한 노광 및 현상공정으로 형성한 것으로, 상기 에미터 팁이 일측에서 삽입되어 반대편인 타측으로 돌출되되, 상기 에미터 팁이 돌출되는 부분은 원형으로 요부가 구비된 마스크를 이용하여 형성한다. (도 2c, 도 2d)Then, another photoresist layer pattern 19 is formed on the gate electrode metal 12. In this case, the other photoresist layer pattern 19 is formed by an exposure and development process using the gate electrode mask (not shown). The emitter tip is inserted from one side and protrudes to the other side of the other side. The protruding portion is formed in a circle using a mask having recesses. (FIG. 2C, FIG. 2D)

그 다음에, 상기 감광막패턴(19)을 마스크로하여 상기 게이트전극용 금속(12)을 식각하고 상기 감광막패턴(19)을 제거함으로써 게이트전극(13)을 형성한다. (도 2e)Next, the gate electrode 13 is formed by etching the gate electrode metal 12 and removing the photoresist pattern 19 using the photoresist pattern 19 as a mask. (FIG. 2E)

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 평면형 에미터를 구비한 전계방출표시소자 및 그 형성방법은, 에미터 전극의 팁의 삼면을 감싸는 구조의 게이트전극을 형성함으로써 저전압으로 소자를 동작시킬 수 있어 소자의 동작특성을 향상시키고 그에 따른 소자의 대형화를 가능하게 하는 효과가 있다.As described above, the field emission display device having the planar emitter and the method of forming the same according to the present invention can operate the device at a low voltage by forming a gate electrode having a structure covering three surfaces of the tip of the emitter electrode. There is an effect of improving the operating characteristics of and thereby enabling the enlargement of the device.

Claims

The emitter electrode and the gate electrode are provided side by side, the tip of the emitter electrode is inserted into the lower side of the one side of the gate electrode, the emitter tip is provided protruding to the other side lower side,

And a planar emitter having an insulating film under the gate electrode.

The method of claim 1,

And the gate electrode is formed by etching the emitter tip protrusion into a circular recess.

In the method of forming a field emission display device having a planar emitter,

Forming an emitter electrode with an emitter tip by forming an emitter electrode metal on the substrate and patterning the same for an etching process using an emitter electrode mask;

Forming an insulating film over the entire surface;

Forming a gate electrode metal on the insulating film;

And forming a gate electrode by patterning the gate electrode metal and the insulating film by using a gate electrode mask.

The method of claim 1,

The gate electrode mask protrudes to the opposite side of the emitter electrode and is designed to pass over the emitter tip, wherein the projecting portion of the emitter tip is designed as a circular recess. Formation method of display element.