KR20030046743A - 포커싱 전극을 가지는 전계방출소자 및 그 제조방법 - Google Patents

포커싱 전극을 가지는 전계방출소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

전계방출소자 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명은 기판과, 기판상에 스트라이프 상으로 형성된 음극과, 음극 상에 마련되며 음극이 그 바닥으로 노출되는 웰을 가지는 제1게이트 절연층과, 제1게이트 절연층 상에 형성되며 웰에 대응하는 개구부를 가지는 게이트 전극과, 음극의 노출된 부분에 위치하는 전자방출원과, 게이트 전극 상에 마련되며 웰의 일부를 구성하는 개구부를 가지는 제2게이트 절연층과, 제2게이트 절연층 상에 형성되며 웰에 대응하는 개구부를 가지는 저항층과, 저항층 상에 적층되며, 외곽부의 저항층상에서 띠모양의 개구부를 가지는 포커스 전극; 및 최외각의 포커스 전극 상에 형성되는 도금층;을 구비한다. 본 발명은 전자빔의 발산을 막고 아킹시 전계방출소자의 손상을 완화시킬 수 있다.

Description

포커싱 전극을 가지는 전계방출소자 및 그 제조방법{Field emission device comprising focusing electrode and method of fabricating the same}
본 발명은 전계방출소자(FED; Field Emission Device)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자방출원의 종류에 관계없이 전자빔을 포커싱할 수 있는 전계방출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전계방출소자에는 크게 마이크로팁을 전자방출원으로 이용한 경우와, 탄소나노튜브를 전자방출원으로 이용한 경우가 있다.
도 1은 종래의 탄소나노튜브를 이용한 전계방출소자를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 전계방출소자에는 기판상에 스트라이프형으로 형성된 음극(101)과, 음극(101)상에 마련되며 음극(101)을 노출시키도록 형성되는 저항층(103)과, 저항층(103)상에 형성되며 웰(105a)을 가지도록 적층되는 게이트 절연층(105)과, 게이트 절연층(105)상에 형성되며 웰(105a)에 해당하는 개구부를 가지도록 적층되는 게이트 전극(107) 및 노출된 음극(101)상에 규칙적으로 형성되는 탄소나노튜브를 포함하는 전자방출원(100)이 구비되어 있다.
이러한 종래의 전계방출소자는, 탄소나노튜브 자체가 낮은 동작 전계를 가지므로 양극의 전압이 소정전압이상으로 상승하는 경우 삼극구조의 게이트 전극에 의하지 않은 국부적인 전자방출(다이오드 에미션;diode emission)이 일어날 수 있다. 이러한 국부적인 전자방출은 아킹의 원인이 될 수 있다. 여기서, 아킹이란 양극과 게이트 전극간에 순간적이 중성원자가 애벌렌치(avalanche)현상으로 순간적을 이온화되어 전기적 단락이 일어나 게이트 전극에 높은 전압이 걸리게 되어 게이트 절연층과 저항층에 손상을 주는 것을 말한다.
또한, 종래의 단순한 삼극구조를 가지는 전계방출소자에서는 전자빔을 쉽게 제어할 수 없다. 전자빔을 제어할 수 없는 경우, 전자빔을 양극방향으로 포커싱하지 못하여 원하는 색도(color purity)를 획득할 수 없게 된다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 미국특허 제6,013,974호에서는 특히 CRT(Cathode Ray Tube) FED(Field Emission Display)에 있어서 전자빔을 포커싱하기 위한 전자 포커싱 시스템을 개시한다.
도 2를 참조하면, 상기 미국특허에 개시된 전자방출소자는, 기판(110)과, 기판상에 적층되는 저항층(112)과, 저항층(112)상에 마련되는 유전체층(114)과, 베이스 포커싱 구조(120) 및 포커싱 코팅(122)로 구성되는 포커싱 시스템(121)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 베이스 포커싱 시스템(121)은 제어전극(123)에 의해 도포되지 않은 유전체층(115)과 주조절부(124) 사이에 위치한다. 베이스 포커싱 시스템(121)은 전기적으로 절연성의 베이스 포커싱 구조(120)와 전기적으로 도전성의 박막코팅(122)으로 구성된다.
상기 미국특허에서 개시된 전자방출소자는 그 제조공정상 유기물인 폴리이미드를 절연층인 베이스 포커싱 구조으로 사용하므로양극과 음극에 전압을 가하여 전계방출소자가 동작시 아웃개싱(outgassing)으로 인해 방출되는 물질에 의해 오염이 일어날 수 있다. 또한 포커싱 시스템을 전자빔 증착기를 이용하여 경사증착에 의해형성하기 때문에 대형 전계방출소자 제조시 장치의 크기가 커져 공정단가가 높아지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 다이오드 에미션을 방지하고 전자빔을 포커싱할 수 있는 전계방출소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 전계방출소자를 나타낸 도면,
도 2는 미국특허 제6,013,974호에 개시된 전계방출소자를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자를 나타낸 정면도,
도 5a 내지 도 5t는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 나타낸 공정도,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자를 SEM으로 촬영한 사진,
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 효과를 나타낸 사진,
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
11 : 기판 13 : 음극
15 : 제1저항층 17 : 제1게이트 절연층
19 : 게이트 전극 17' : 제2게이트 절연층
15' : 제2저항층 21 : 포커스 전극
23 : 도금층
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판;과 기판상에 스트라이프 상으로 형성된 음극;과 상기 음극 상에 마련되며 상기 음극이 노출되는 웰을 가지는 제1게이트 절연층;과 상기 제1게이트 절연층 상에 형성되며 상기 웰에 대응하는 개구부를 가지는 게이트 전극;과 상기 음극의 노출된 부분에 위치하는 전자방출원;과 상기 게이트 전극 상에 마련되며 상기 웰의 일부를 구성하는 개구부가 형성되는 제2게이트 절연층;과 상기 제2게이트 절연층 상에 형성되며, 상기 웰에 대응하는 개구부를 가지는 저항층;과 상기 저항층 상에 적층되며, 외곽부의 저항층상에서 띠모양의 개구부를 가지는 포커스 전극; 및 상기 최외각의 포커스 전극 상에 형성되는 도금층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자를 제공한다.
여기서, 상기 전자방출원은 마이크로 팁이거나, 탄소나노튜브를 포함한다.
상기 음극과 상기 제1게이트 절연층사이에 저항층을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 저항층은 아몰퍼스 실리콘인 것이 바람직하며, 상기 음극은 인듐틴옥사이드인 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2게이트 절연층은 실리콘 옥사이드이다.
상기 포커스 전극은 Nb, Mo, Ni, Au, Cu, Ni와 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 도금층은 Nb, Mo, Au, Cu, Ni중 어느 하나의 금속으로 이루어진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 또한, 음극 상에 제1게이트 절연층 및 게이트 전극을 순서대로 적층한 다음 상기 음극이 국부적으로 노출되는 웰을 형성하도록 포토공정에 의해 패터닝하는 제1단계;와 상기 게이트 전극 상에 상기 웰에 대응하는 개구부를 가지도록 제2게이트 절연층, 저항층 및 포커스 전극을 순서대로 적층한 다음 포토공정에 의해 패터닝하는 제2단계;와 외곽에 위치하는 상기 포커스 전극에 상기 저항층이 노출되도록 개구부를 형성시키는 제3단계;와 상기 음극이 노출된 부분에 전자방출원을 결합하여 삼극구조를 형성하는 제4단계;와 상기 삼극구조에 감광제를 도포한 다음 상기 최외곽의 포커스 전극의 감광제를 제거하는 제5단계;와 상기 감광제가 제거된 최외각의 포커스 전극 상에 도금층을 형성시키는 제6단계; 및 상기 도금층을 제외한 부분의 잔여 감광제를 제거하는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법을 제공한다.
상기 전자방출원은 마이크로 팁일 수 있다.
상기 전자방출원은 탄소나노튜브를 포함할 수 있으며, 이 경우 제4단계에서, 상기 전자방출원은 스크린 프린팅법을 이용하여 결합하는 것이 바람직하다.
제1단계에서, 상기 음극과 상기 제1게이트 절연층 사이에 저항층을 적층하는단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 저항층은 아몰퍼스 실리콘으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 음극은 인듐틴옥사이드로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2게이트 절연층은 실리콘 옥사이드로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 도금층은 Nb, Mo, Au, Cu, Ni중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 절연층, 저항층, 포커스 전극 및 도금층으로 이루어진 전자빔 포커싱 구조를 포함하는 전계방출소자를 제조하여, 전자빔을 음극에서 양극방향으로 포커싱하여 컬러 퓨러티를 향상시킬 수 있으며 게이트 전극에 의하지 않은 전자방출을 방지한다.
이하 본 발명에 따른 전계방출소자 및 그 제조방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자를 나타내며, 도 4b의 a-a'의 선을 따라 잘려진 단면을 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자는, 기판(11)과, 기판(11)상에 일정부분이 규칙적으로 노출되도록 형성되는 음극(13)과, 음극(13)의 노출된 부분을 덮으면서 동시에 노출되지 않은 일정 부분은 규칙적으로 노출하도록형성되는 제1저항층(15)과, 제1저항층(15)상에 마련되며 웰(17a)을 가지는 제1게이트 절연층(17)과, 제1게이트 절연층 상에 형성되며 웰(17a)에 대응하는 개구부를 가지는 게이트 전극(19)과, 노출된 음극상에 형성되는 전자방출원(25)을 포함하는 삼극구조를 가진다.
본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자는, 상기 삼극구조에 더하여, 게이트 전극(19)상에 마련되며 웰(17a)이 연장하도록 웰을 가지는 제2게이트 절연층(17')과, 제2게이트 절연층(17')상에 형성되며 웰(17a)에 대응하는 개구부를 가지는 제2저항층(15')과, 제2저항층(15')상에 형성되며 외곽의 제2저항층의 상부에서는 게이트호울(21a)을 가지는 포커스 전극(21)과, 최외각의 포커스 전극(21)의 상부에 위치하는 도금층(23)을 구비한다.
음극(13)은 전자방출원을 결합하는 공정시 후면노광을 할 수 있도록 투명한 도전성 물질인 인듐틴옥사이드(ITO; Indium Tin Oxcide)로 형성된다.
제1 및 제2저항층(15, 15')은 아몰퍼스 실리콘으로 형성된다. 아몰퍼스 실리콘은 버스 전극 물질로 음극(13)의 저항을 조절하여 전압을 고르게 분배하는 기능을 한다. 제1저항층(15)은 음극(13)이 노출되도록 형성된다.
제1 및 제2게이트 절연층(17, 17')은 실리콘 옥사이드(SiO2)로 형성된다. 제1 및 제2게이트 절연층(17, 17')은 전자방출원(25)이 몰리브데늄(Mo) 팁인 경우 0.5~1.5μm 크기의 웰(17a)을 가지며, 탄소나노튜브인 경우 1.5~20μm 크기의 웰(17a)을 가진다.
게이트 전극(19)은 크롬(Cr)으로 형성된다.
포커스전극(21)으로 몰리브데늄(Mo), 니오븀(Nb), 니켈(Ni),금(Au),구리(Cu)또는 이들의 합금 또는 니켈 및 크롬 합금(Ni/Cr)등을 사용할 있다.
외곽부의 포커스 전극(21)은 띠모양의 개구부(21a)를 가짐으로써 아일랜드(island) 구조를 형성한다. 아일랜드 구조에서, 주 포커스 전극(A)과 부 포커스 전극(B)사이에 저항층(15')이 수평하게 위치하여 B를 통해 B와 게이트 간에 전류누설이 생기는 경우 저항체에서 전압을 유지해 줌으로써 전류누설이 생긴 B부분에만 게이트 전압이 걸리고 A에는 포커스 전압을 유지한다. 즉, 등가회로적으로 보면 서브픽셀(subpixel)마다 하나의 저항을 연결해 준 것으로써 일부 서브픽셀을 통해서 전류누설이 일어나더라도 다른 부분에 영향을 미치지 않는다.
최외각에 위치하는 포커스 전극(21) 상에는 도금층(23)이 형성되며 도금층(23)은 컬러당 단수개 또는 복수개가 설치될 수 있다. 도금층의 개구부의 폭은 10~300μm 정도이며, 두께는 5~200μm 정도까지 가변될 수 있다.
포커스 전극(21) 및 도금층(23)에는 게이트 전극(19)보다 낮은 별도의 전압이 인가되어 전자방출원(25)으로부터 방사되는 전자빔이 발산하는 현상을 방지한다. 전자빔을 양극쪽으로 진행시킴으로써 고휘도의 디스플레이를 획득할 수 있으며, 컬러 퓨러티를 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 기판(11)상에 음극(13)이 스트라이프형으로 배치되며, 하나의 음극(13)라인에는 여섯 개의 픽셀이 존재하며 각 픽셀에는 다시 아홉 개의 전자방출원(25)이 형성되어 있다. 제1저항층(15)과 게이트 절연층(17) 및 게이트 전극(19)이 전자방출원(25)을 에워싸고 있으며, 그 주변으로는 포커스 전극(21, B)이 사각형을 이루고 있다.
포커스 전극(21, B)주변으로는 제2저항층(15)이 노출되어 마치 포커스 전극(21, B)을 에워싸고 있는 것처럼 나타나며, 다시 이 제2저항층(15)을 도금층(23)이 사각형을 이루며 에워싸고 있다. 픽셀의 도금층(23) 주변으로는 포커스 전극(21)이 전체적으로 도포되어 고전압으로 인한 아킹(arcing)시의 손상을 완화하는 역할을 한다.
즉, 최상부의 면이 저항층이 일부 노출된 부분을 제외하고 전부 금속층이므로 포커스 전극(21, B)주변으로는 제2저항층(15')이 노출되어 마치 포커스 전극(21, B)을 에워싸고 있는 것처럼 나타나며, 다시 이 제2저항층(15')을 도금층(23)이 사각형을 이루며 에워싸고 있다. 픽셀의 도금층(23) 주변으로는 포커스 전극(21')이 전체적으로 도포되어 고전압으로 인한 아킹(arcing)시의 손상을 완화하는 역할을 한다. 아킹에 의하여 발생한 이온 피크 전류(ion peak current)를 흡수하여 하부막에 영향을 미치지 않고 외부 접지부(ground)로 방출시킬 수 있다.
도 5a 내지 도 5t는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자 제조방법을 나타낸 도면이다.
제1단계는, 음극(13) 상에 제1게이트 절연층(17) 및 게이트 전극(19)을 순서대로 적층한 다음 상기 음극(13)을 노출시켜 웰(17a)을 형성하도록 포토공정에 의해 패터닝하는 단계로서, 음극(13) 상에 제1저항층(15)을 적층하는 단계를 더 포함하기도 한다. 제1단계는 도 5a 내지 도 5j에 도시되어 있다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자를 제조하기 위하여 먼저, 소다라임글래스(soda lime glass)로 이루어진 기판(11)상에 인듐틴옥사이드막을 도포하여 음극(13)을 형성한다. 포토공정에 의해 음극(13)을 패터닝하는 과정이 도 5b에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 음극(13)상에 감광제(10)를 도포한 다음 원하는 형태의 마스크(12)를 음극(13)의 상부에 두고 광을 조사하여 노광한다. 감광제(10)의 노광된 부분을 현상액으로 제거하고 건식 또는 습식공정에 의해 패터닝하는 과정이 도 5c에 도시되어 있다.
상기의 과정을 거쳐 도 5d에 도시된 바와 같이 패터닝된 음극(13)상에, 제1저항층(15)을 형성한다. 제1저항층(15)은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)을 이용하여 아몰퍼스 실리콘을 증착함으로써 형성된다. 포토공정에 의한 감광제 도포 및 노광단계가 도 5e에 도시되어 있으며, 현상 및 식각공정에 의해 패터닝된 제1저항층(15)이 도 5f에 도시되어 있다. 노출되는 음극 부분의 폭은 20μm 정도이다.
도 5g에서는 패터닝된 제1저항층(15) 및 음극(13)상에 실리콘 옥사이드(SiO2)로 제1게이트 절연층(17)을 PECVD법으로 증착하고 DC 자기스퍼터링(magnetic sputtering) 시스템에 의해 제1게이트 절연층(17)위에 크롬으로 게이트 전극(19)을 형성하는 과정이 도시되어 있다. 증착된 게이트 전극(19)에 감광제를 도포하고 노광하는 과정이 도 5h에 도시되어 있다. 감광 후 현상 및 식각공정을 행하여 30μm 정도의 호울이 형성된 게이트 전극(19)이 도 5i에 도시되어 있다. 다음으로, 게이트 절연층(17)을 14% HF용액으로 식각하여 웰(17a)을 형성하는 과정이 도 5j에 도시되어 있다.
상기의 제1단계를 거쳐 전자방출원을 제외한 삼극 구조가 형성된다.
제2단계는 제1단계에서 형성된 삼극구조에서, 게이트 전극(19) 상에 웰(17a)에 대응하는 개구부를 가지도록 제2게이트 절연층(17'), 제2저항층(13') 및 포커스 전극(21)을 순서대로 적층한 다음 포토공정에 의해 패터닝하는 단계로서 도 5k 내지 도 5n에 도시되어 있다.
도 5k에 도시된 바와 같이, 도 5j의 삼극구조상에 제2게이트 절연층(17'), 제2저항층(13') 및 포커스 전극(21)을 순차적으로 적층한 다음, 도 5l에 도시된 바와 같이 제1단계에서 상술한 바와 같은 포토공정을 통해 포커스 전극(21)을 먼저 식각한 다음, 도 5m에 도시된 바와 같이 제2저항층(13')을 식각하고, 도 5n에 도시된 바와 같이 제2게이트 절연층(17')을 순서대로 식각한다. 식각은 습식 또는 건식 공정을 모두 이용할 수 있다. 이 때 제2저항층(13') 및 제2게이트 절연층(17')은 게이트 전극(19)과 단차를 이루도록 제조되는 것이 바람직하다. 단차를 형성시킴으로써 웰(17a)에 의한 전류누설로 발생하는 손실을 완화시킬 수 있다.
제3단계는, 외곽에 위치하는 포커스 전극(21, A')에 포토공정에 의해 게이트 호울(21a)을 형성시키는 단계로서 도 5o에 도시되어 있다. 상술한 바와 같이 외곽에 위치하는 포커스 전극(21, A')에만 아일랜드 구조를 형성함으로써 주 포커스 전극(21, A)과 부포커스 전극(21, B)사이에 수평하게 배치된 저항층이 노출되도록 하여 두 전극(A, B)사이의 전류누설을 방지할 수 있다.
제4단계는, 도 5p 및 도 5q에 도시된 바와 같이, 웰(17a)이 있는 음극(13)이노출된 부분 상에 전자방출원(25)을 결합시켜 삼극구조를 형성하는 단계이다. 전자방출원(25)은 마이크로팁이나 탄소나노튜브를 포함한 페이스트등이 될 수 있다. 탄소나노튜브를 포함한 페이스트는 스크린 프린팅(screen printing)법으로 노출된 음극(13)상에 인쇄된다. 도 5p에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브를 포함하는 페이스트를 전체적으로 도포한 다음 자외선등으로 후면노광한다. 다음으로 소결등의 공정을 통해 도 5q에 도시된 바와 같은 형태의 전자방출원을 마련한다.
제5단계는, 도 5r에 도시된 바와 같이, 상기 삼극구조에 감광제(10)를 도포한 다음 상기 최외곽의 포커스 전극(21, A)의 감광제(10)를 제거하는 단계이다. 포토공정에 의해 먼저 삼극구조에 감광제(10)를 전면에 도포한 다음 최외각의 포커스 전극만을 가리거나 또는 노출시키는 마스크를 감광제의 상부에 두고 노광한 다음, 현상 및 식각공정에 의해 최외각의 포커스 전극(21, A)상에 도포된 감광제만을 제거한다. 이 때 도포되는 감광제(10)의 폭은 10~300μm 정도이다.
제6단계는, 도 5s에 도시된 바와 같이, 감광제(10)가 제거된 최외각의 포커스 전극(21, A) 상에 전해도금(electroplating)공정을 통해 도금층(23)을 형성시키는 단계이다. 도금물질은 Nb, Mo, Au, Cu, Ni등이 될 수 있으며, 도금층(23)의 두께는 5~200μm까지 가변될 수 있다.
제7단계는, 도 5t에 도시된 바와 같이, 도금층(23)을 제외한 부분의 잔여 감광제를 제거하는 단계로서, 감광제를 스크립하여 최종적인 포커스 전극 구조를 가진 FEAs(Field Emission Arrays)를 형성한다.
상기의 제조방법을 통해 제조된 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 한픽셀을 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 촬영한 사진이 도 6 및 도 7에 개시되어 있으며, 전계방출소자의 복수개의 픽셀이 도 8 및 도 9에 보이고 있다. 도 6에 대한 확대도가 도 7이다.
본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 효과를 나타낸 사진이 도 11에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 전계방출소자에서 나오는 전자빔이 양극방향으로 방사되면서 그 경로가 안쪽으로 휘는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 현상은 최외각의 전자빔(f1)에서 더욱 뚜렷이 나타나고 있다. 사진에서 왼쪽의 파란색으로 나타난 부분이 포커스 전극 및 도금층이 위치하는 부분이며 게이트 전극에 인가되는 전압보다 낮은 전압이 포커스 전극에 인가됨으로써 전압의 분포가 오목한 형태를 나타내는 것을 알 수 있다. 이와 같은 전압의 분포로 인해 전자빔을 원하는 경로로 진행시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전계방출소자는 포커스 전극이 전계방출원의 주변에 고루 분포하여 고전압이 양극에 인가되는 경우 일어날 수 있는 아킹(arcing)시 게이트 절연층 또는 저항층의 손상을 완화시켜줄 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 포커스 전극의 구조를 다르게 변형시킬 수 있으며 도금층을 중심부에도 형성시킬 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출소자 및 그 제조방법의 장점은 포커스 전극 및 도금층을 포함하는 포커스 구조를 채용하여 전자빔의 발산을 방지하여 컬러 퓨러티가 향상된 디스플레이를 제공할 수 있으며, 아킹시 일어날 수 있는 손상을 완화시킬 수 있다는 것이다. 특히, 수평 저항으로 작용하는 제 2 저항층의 채용으로 게이트 전극과 포커스 전극간의 전류누설 문제를 최소할 수 있는 장점이 있다.

Claims (20)

  1. 기판;
    기판상에 스트라이프 상으로 형성된 음극;
    상기 음극 상에 마련되며 상기 음극이 그 바닥으로 노출되는 웰을 가지는 제1게이트 절연층;
    상기 제1게이트 절연층 상에 형성되며 상기 웰에 대응하는 개구부를 가지는 게이트 전극;
    상기 음극의 노출된 부분에 위치하는 전자방출원;
    상기 게이트 전극 상에 마련되며 상기 웰의 일부를 구성하는 개구부가 형성되는 제2게이트 절연층;
    상기 제2게이트 절연층 상에 형성되며, 상기 웰에 대응하는 개구부를 가지는저항층;
    상기 저항층 상에 적층되며, 외곽부의 저항층상에 띠모양의 개구부를 가지는 포커스 전극; 및
    상기 최외각의 포커스 전극 상에 형성되는 도금층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출원은 마이크로 팁인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출원은 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 음극과 상기 제1게이트 절연층 사이에 저항층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항층은 아몰퍼스 실리콘인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층은 아몰퍼스 실리콘인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극은 인듐틴옥사이드인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2게이트 절연층은 실리콘 옥사이드인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 전극은 Nb, Mo, Ni, Au, Cu, Ni와 이들의 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금층은 Nb, Mo, Au, Cu, Ni중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  11. 음극 상에 제1게이트 절연층 및 게이트 전극을 순서대로 적층한 다음 상기 음극이 국부적으로 노출되어 웰을 형성하도록 포토공정에 의해 패터닝하는 제1단계;
    상기 게이트 전극 상에 상기 웰에 대응하는 개구부를 가지도록 제2게이트 절연층, 저항층 및 포커스 전극을 순서대로 적층한 다음 포토공정에 의해 패터닝하는 제2단계;
    외곽에 위치하는 상기 포커스 전극에 상기 저항층이 노출되도록 띠모양의 개구부를 형성하는 제3단계;
    상기 음극이 노출된 부분에 전자방출원을 결합하여 삼극구조를 형성하는 제4단계;
    상기 삼극구조에 감광제를 도포한 다음 상기 최외곽의 포커스 전극의 감광제를 제거하는 제5단계;
    상기 감광제가 제거된 최외각의 포커스 전극 상에 도금층을 형성시키는 제6단계; 및
    상기 도금층을 제외한 부분의 잔여 감광제를 제거하는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자방출원은 마이크로 팁인 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자방출원은 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 제4단계에서,
    상기 전자방출원은 스크린 프린팅법을 이용하여 결합하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 제1단계에서,
    상기 음극과 상기 제1게이트 절연층 사이에 저항층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 저항층은 아몰퍼스 실리콘으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 저항층은 아몰퍼스 실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 음극은 인듐틴옥사이드로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2게이트 절연층은 실리콘 옥사이드로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 도금층은 Nb, Mo, Au, Cu, Ni중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.
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