KR20040040499A - 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출형 표시소자(FED; Field Emission Display)에 관한 것으로서, 특히 삼 전극형태의 전계방출형 표시소자의 제조공정에서의 에미터 손상을 방지하고 제조공정의 단순화와 전자방출의 균일성을 갖도록 한 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법 관한 것이다.

본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조는, 캐소드전극 및 에미터가 프린팅 되어지는 기판과, 상기 기판상에 형성되어진 캐소드전극 및 에미터로부터 게이트전극을 일정간격 유지시켜 형성할 수 있도록 하기 위한 립과, 상기 립과 립 사이의 간격을 유지하며 내부에 캐소드전극 및 에미터가 형성되도록 하는 식각홈을 일체화시킨 구성으로 이루어는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 삼 전극형태의 전계방출 표시소자의 글래스 재질의 기판을 식각하는 방법으로 립을 일체화 할 수 있도록 하여, 제조공정의 단순화와 함께 캐소드전극과 에미터의 형성시 정밀도를 높일 수 있도록 한 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법을 제공함으로써, 립 형성시의 캐소드전극과 에미터의 손상을 방지할 수 있고, 립의 높이 불 균일에 따른 전자 제어도의 하락을 개선하는 효과가 있다.

Description

전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법{plate/rib's Unification structure of FED and the Manufacturing process}

본 발명은 전계방출형 표시소자(FED; Field Emission Display)에 관한 것으로서, 특히 삼 전극형태의 전계방출형 표시소자의 제조공정에서의 에미터 손상을 방지하고 제조공정의 단순화와 전자방출의 균일성을 갖도록 한 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법 관한 것이다.

일반적으로, 차세대 디스플레이로 주목을 받고 있는 전계방출형 표시소자(FED)는 비자발광인 LCD에 비하여 자발광의 특성으로 인하여 화질이 CRT 정도로 매우 우수하고, CRT와 유사한 전자선을 이용하기 때문에 동작속도도 매우 빠른 특성을 지니고 있어 LCD의 경량 박형의 장점과 더불어 CRT수준의 성능을 가진 차세대 AV급 평판 디스플레이로 많은 주목을 받고 있다.

또한, 시야각이 넓고, 한 서브 픽셀에 수백 개에서 수천 개의 전자방출 소자가 만들어져 있기 때문에 수명이 길고, 소비전력도 LCD보다 낮거나 같은 수준으로 차세대 디스플레이로서 상당히 유리한 위치를 점유하고 있다.

상기와 같은 전계방출형 표시소자의 기본 원리는 진공관과 같은 3극 튜브지만 열 음극(Hot cathode)을 이용하지 않고, 첨예한 에미터(emitter)에 고전계(electric field)를 집중하여 양자역학적인 터널링(tunnelling) 효과에 의하여 전자를 방출시키는 냉 음극(cold cathode)를 이용하고 있다.

이렇게 하여 방출된 전자를 양극/음극간의 인가전압으로 가속시킨 후, 이를 양극에 형성된 형광체막에 충돌시킴으로서 발광이 이루어지게 된다.

도 1은 종래의 전계방출형 표시소자의 분해상태를 보인 개략 사시도이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이, 종래의 전계방출형 표시소자는 기판(11) 상에 스퍼터링이나 증착법에 의해 도전성 물질을 코팅하여 형성한 캐소드전극(12)과, 상기 캐소드전극(12) 위에 전자방출물질을 도포시켜 형성한 에미터(13)와, 전자방출량을 조절하는 게이트전극(22)과, 상기 게이트전극(22)과 에미터(13)와의 간격을 유지하기 위한 립(rib)(21)과, 방출된 전자가 형광체(31)을 때려 빛을 발광시키는 아노드부(30)로 구성된다.

또한, 게이트전극(22)에 가해진 전압에 의해 캐소드(12)로부터 전자가 방출되며 방출된 전자가 아노드부(30)에 있는 형광체(31)와 충돌하여 빛을 발하는 형태이다.

이때, 상기 게이트전극(22)와 에미터(13))간의 거리에 의해 구동전압이 결정되며 간격이 가까울수록 구동전압은 감소하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 전계방출형 표시소자를 제작하기 위한 기본공정은 우선, 소다라임 글래스를 모재로 하는 기판(11) 위에 Cr, Al, Cu, Au, Ag, Pt등의 도전체 재료를 증착법(evaporation)이나 스퍼터링(sputtering), 화학증착(CVD), 또는 스크린 프린팅법 등을 이용하여 도포한 다음 사진 식각법이나 기타 방법으로 패턴을 형성하여 캐소드전극(12)를 형성시키고, 그 위에 다시 탄소 나노튜브 등과 같은 전자방출재료를 직접 성장시키거나 프린팅법으로 도포하여 에미터(13)를 형성한다.

상기 에미터(13)를 형성하게 되는 탄소 나노튜브는 직경이 수십 나노미터에서 수백 나노미터의 크기로서 튜브팁의 예리한 형상으로 인하여 적은 전압에서도 전자가 쉽게 방출하는 경향을 가지고 있다.

그리고, 상기 캐소드전극(12)과 에미터(13)를 형성한 후에 일정높이 이격시켜 게이트전극(22)을 형성하게 되는데, 이때 상기 게이트전극(22)과 에미터(13) 사이의 적정간격을 조절하기 위하여 립(rib)(21)을 형성하게 된다.

상기 립(21)은 전기를 통하지 않는 절연체 재질로서, 직접 프린팅을 하거나 또는 일정한 두께로 성형되어진 립(21)을 직접 삽입시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 구성에서는 립(21)과 캐소드전극(12)이 서로 분리된 형태이기 때문에 별도의 프린트공정 및 얼라인공정 등이 필요하므로, 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 이미 형성되어 있는 에미터(13)나 캐소드전극(12) 사이에 립(21)을 형성시켜야 하는 공정이므로, 공정시 캐소드(12)와 에미터(13)에 손상을 입히게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 립(21)을 프린팅하여 제조한다면, 프린트 공정 자체의 정밀성의 저하로 인하여 형성된 립(21)의 높이가 균일하지 못하게 되는 문제가 발생한다.

이와 같이, 립(21)의 높이가 균일하지 못하면 각 부위별로 구동전압이 불 균일해지고 따라서 화상의 휘도 차이에 의한 이미지 불 균일성을 야기하는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 삼 전극형태의 전계방출 표시소자의 글래스 재질의 기판을 식각하는 방법으로 립을 일체화 할 수 있도록 하여, 제조공정의 단순화와 함께 캐소드전극과 에미터의 형성시 정밀도를 높일 수 있도록 한 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 전계방출형 표시소자의 분해상태를 보인 개략 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 기판/립 일체형 구조를 보인 개략사시도.

도 3은 본 발명에 따른 기판/립 일체형 구조의 제조공정도.

도 4는 본 발명에 따른 실시 예를 보인 개략 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11: 기판 12: 캐소드전극

13: 에미터 21: 립

22: 게이트전극 22a: 게이트 홀

30: 아노드부 31: 형광체

32: 아노드 전극 111: 기판/립 일체형 구조

111a: 기판 111b: 립

111c: 식각홈 112: 캐소드전극

113: 에미터 115: 고분자

121: 게이트전극 121a: 게이트 홀

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조는, 전계방출형 표시소자에 있어서, 캐소드전극 및 에미터가 프린팅 되어지는 기판과, 상기 기판상에 형성되어진 캐소드전극 및 에미터로부터 게이트전극을 일정간격 유지시켜 형성할 수 있도록 하기 위한 립과, 상기 립과 립 사이의 간격을 유지하며 내부에 캐소드전극 및 에미터가 형성되도록 하는 식각홈을 일체화시킨 구성으로 이루어는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조의 제조공정은, 글래스모재 표면에 고분자재료를 도포하고 패터닝하는 단계와; 상기 글래스모재를 식각액으로 식각하여 식각홈과 립 그리고 기판을 일체로 형성하는 단계와; 상기 립 표면에 남아 있는 고분자재료를 용제를 사용하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조를 보인 개략 사시도 이다.

동 도면에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조(111)는 캐소드전극(미도시) 및 에미터(미도시)가 프린팅 되어지는 기판(111a)과, 상기 기판(111a)상에 형성되어진 캐소드전극 및 에미터로부터 게이트전극(미도시)을 일정간격 유지시켜 형성할 수 있도록 하기 위한 립(111b)과, 립(111b)과 립(111b) 사이의 간격을 유지하며 내부에 캐소드전극 및 에미터가 형성되도록 하는 식각홈(111c)을 일체화시킨 구성으로 이루어진다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조공정에 대해 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 기판/립 일체형 구조의 제조공정을 나타낸 것으로서, 글래스모재(G) 표면에 산에 강한 고분자재료(115)를 프린팅하고 패터닝하는 제 1 단계와; 상기 글래스모재(G)를 식각액으로 식각하여 식각홈(111c)과 립(111b) 그리고 기판(111a)을 형성하는 제 2 단계와; 상기 립(111b) 표면에 남아 있는 고분자재료(115)를 용제를 사용하여 제거하는 제 3 단계로 이루어진다.

그리고, 상기 글래스모재(G)는 전기가 통하지 않는 절연체로 이루어진다.

또한, 상기 고분자재료(115) 대신에 사진 식각용 포토레지스트(photo resist)를 도포하여 원하는 패턴을 형성할 수 있다.

그리고, 상기 글래스모재(G)에 형성하는 식각홈(111c)의 깊이는 식각액의 농도와 식각하는 시간으로 조절할 수 있다.

상기와 같은 제조공정을 통해 일정한 높이를 갖는 요철모양의 기판/립 일체형 구조(111)가 완성된다.

상기와 같이 제조되어진 기판/립 일체형 구조(111)의 식각홈(111c)에 캐소드전극(112)과 에미터(113)를 프린팅 방법 등으로 형성시키고, 균일한 간격높이로 도전성 물질의 게이트(미도시)를 균일한 높이를 두고 장착시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조를 이용한 전계방출형 표시소자의 제조방법에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 실시 예를 보인 개략 사시도로서, 기판/립 일체형 구조를 이용하여 삼 전극형태의 전계방출형 표시소자를 구현한 것이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같은 기판/립 일체형 구조를 이용하여 삼 전극형태의 전계방출형 표시소자는 우선, 기판/립 일체형 구조(111)의 식각홈(111c)에 스퍼터링이나 증착법 또는 인쇄법에 의해 캐소드전극(112)을 형성한다.

그런 다음, 상기 캐소드전극(112) 위에 전자방출물질을 도포시켜 에미터(113)를 형성한다.

그리고, 상기 기판/립 일체형 구조(111)의 립(111b) 상면에 게이트전극(121)이 접착되도록 한다.

그리고, 상기 게이트전극(121)을 통과한 전자가 형광체(131)에 부딪쳐 빛을 발광시키도록 하는 아노드부(130)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 캐소드전극(112) 및 게이트전극(121)의 재료는 Cr, Al, Cu, Au, Ag, Pt등이 주성분인 도전체 재료를 사용한다.

이때, 상기 립(111a)의 높이는 캐소드전극(112)과 게이트전극(121) 간의 거리유지를 하는 역할을 한다.

보통, 전자 인출을 위해서는 3~5V/㎛의 전압이 필요하므로 립(111b)의 높이는 낮은 전압으로 구동할 수 있도록 최대한 낮게 설계되어야 한다.

예를 들어 캐소드전극(112)과 게이트전극(121) 간의 거리가 50㎛라면 150V~250V의 구동전압이 필요하게 된다. 이는 구동전압이 높게 되면 회로에 대한 부담이 생겨 제조경비가 높아지는 부담이 발생하게 되는 것으로 대체적으로 립(111b)의 높이는 70㎛이하가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 삼 전극형태의 전계방출 표시소자의 글래스 재질의 기판을 식각하는 방법으로 립을 일체화 할 수 있도록 하여, 제조공정의 단순화와 함께 캐소드전극과 에미터의 형성시 정밀도를 높일 수 있도록 한 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조 및 제조방법을 제공함으로써, 립 형성시의 캐소드전극과 에미터의 손상을 방지할 수 있고, 립의 높이 불 균일에 따른 전자 제어도의 하락을 개선하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 전계방출형 표시소자에 있어서,

   캐소드전극 및 에미터가 형성 되어지는 기판과, 상기 기판상에 형성되어진 캐소드전극 및 에미터로부터 게이트전극을 일정간격 유지시켜 형성할 수 있도록 하기 위한 립과, 상기 립과 립 사이의 간격을 유지하며 내부에 캐소드전극 및 에미터가 형성되도록 하는 식각홈을 일체화시킨 구성으로 이루어는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기판/립 일체형 구조는 글래스모재에 식각액을 사용하여 식각하는 방법으로 기판과 립, 식각홈을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 립의 높이는 70㎛이하인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드 전극과 게이트 전극간의 구동전압이 150 ~ 250V인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
5. 글래스모재 표면에 산에 강한 고분자재료를 프린팅하고 패터닝하는 단계와;

   상기 글래스모재를 식각액으로 식각하여 식각홈과 립 그리고 기판을 일체로 형성하는 단계와;

   상기 립 표면에 남아 있는 고분자재료를 용제를 사용하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조의 제조공정.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 글래스모재의 재료는 글래스 또는 세라믹 재료와 같은 절연체를 사용하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조의 제조공정.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 글래스모재 표면에 코팅하는 고분자재료 대신에 사진 식각용 포토레지스트(photo resist)를 도포하여 원하는 패턴을 형성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조의 제조공정.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 글래스모재에 형성하는 식각홈의 깊이는 식각액의 농도와 식각하는 시간으로 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립일체형 구조의 제조공정.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 립의 높이는 70㎛이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조의 제조공정.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 고분자 재료는 폴리이미드를 사용하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 기판/립 일체형 구조의 제조공정.
11. 기판/립 일체형 구조의 식각홈에 스퍼터링이나 증착법에 의해 캐소드전극을 형성하는 단계와;

    상기 캐소드전극 위에 전자방출물질을 도포시켜 에미터를 형성하는 단계와;

    상기 기판/립 일체형 구조의 립 상면에 게이트전극을 접착하는 단계와;

    상기 게이트전극을 통과한 전자가 형광체에 부딪쳐 빛을 발광시키도록 하는 아노드부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어는 것을 특징으로 하는 기판/립 일체형 구조를 이용한 전계방출형 표시소자의 제조방법.
12. 제 9항에 있어서,

    상기 캐소드전극 및 게이트전극의 재료는 Cr, Al, Cu, Au, Ag, Pt등의 도전체 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판/립 일체형 구조를 이용한 전계방출형 표시소자의 제조방법.