KR20050082806A - 전계 방출 표시 소자와 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에미터의 전자 방출을 제어하는 게이트 전극을 캐소드 전극 하부에 배치함과 아울러 후면 노광법을 이용하여 에미터를 형성하는 전계 방출 표시 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 대향 배치되는 제1 및 제2 기판; 제1 기판 상에 형성되는 게이트 전극; 절연층을 사이에 두고 상기 게이트 전극의 상측에 배치되며, 후면 노광을 위한 투광부 및 상기 투광부 내측의 통전부를 구비하는 희생 금속층; 상기 희생 금속층 위에 배치되는 캐소드 전극들; 및 감광성 전자 방출 물질로 이루어지며, 상기 투광부의 상부에 배치되어 상기 통전부를 통해 희생 금속층과 전기적으로 통전하는 에미터들;을 포함하는 전계 방출 표시 소자를 제공한다.

Description

전계 방출 표시 소자와 이의 제조 방법{FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에미터의 전자 방출을 제어하는 게이트 전극을 캐소드 전극 하부에 배치함과 아울러 후면 노광법을 이용하여 에미터를 형성하는 전계 방출 표시 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근의 전계 방출 표시 소자(FED; field emission display) 분야에서는 저전압(대략 10∼100V) 구동 조건에서 전자를 양호하게 방출하는 카본계 물질을 이용하여 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 통해 전자 방출원을 형성하는 기술이 연구 개발되고 있다.

지금까지의 기술 동향에 의하면, 에미터에 적합한 카본계 물질로는 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC; diamond liked carbon) 및 카본 나노튜브(CNT; carbon nanotube) 등이 알려져 있다. 이 가운데 특히 카본 나노튜브는 1∼10V/㎛ 정도의 낮은 전계에서도 전자를 양호하게 방출함에 따라 이상적인 전자 방출 물질로 기대되고 있다.

상기 카본 나노튜브와 스크린 인쇄법을 이용한 에미터 제작과 관련한 종래 기술로는 미국특허 6,359,383호와 미국특허 6,436,221호에 개시된 카본 나노튜브 에미터를 들 수 있다.

한편, 전계 방출 표시 소자가 캐소드와 게이트 및 애노드 전극들을 구비하는 3극관 구조로 이루어지는 경우, 제1 기판 상에 게이트 전극을 먼저 형성하고, 게이트 전극 위에 절연층을 형성한 다음, 절연층 위에 캐소드 전극과 에미터를 배치함과 아울러, 제2 기판 상에 애노드 전극과 형광막을 형성한 구성이 미국 특허 공개 US 2001/0006232 A1에 개시되어 있다.

상기 구조는 제작 과정에서 게이트 전극과 캐소드 전극이 단락될 우려가 없고, 에미터가 제1 기판의 최상부에 위치하므로 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 용이하게 적용할 수 있으며, 제조 공정이 비교적 단순하여 대면적 표시 소자 제작에 유리한 장점이 있다.

이러한 구조의 전계 방출 표시 소자에서, 상기 에미터는 감광성 전자방출 물질을 도포하고 이를 노광 후 현상하는 과정을 통해 패터닝된다. 이 때, 자외선을 전자방출 물질 위에서 조사하게 되면 에미터 패턴이 불균일해지고, 에미터의 접착력이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 근래에는 제1 기판의 후면을 통해 자외선을 조사하는 후면 노광법을 적용하고 있다. 상기한 후면 노광법을 적용하여 에미터를 형성한 전계 방출 표시 소자의 일례가 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 하측의 투명한 제1 기판(102) 위에는 투명한 재질의 게이트 전극(104)이 형성되고, 게이트 전극(104)을 덮으면서 제1 기판(102) 내면 전체에는 투명한 재질의 절연층(106)이 형성된다. 그리고 절연층(106) 위에는 금속 물질, 일례로 크롬(Cr)을 도포 및 패터닝하여 형성한 캐소드 전극(108)이 제공된다.

그리고, 상기 캐소드 전극(108)의 측부에는 카본계 전자 방출 물질을 도포한 후, 이를 후면 노광하여 형성한 에미터(110)가 제공된다. 이때, 상기 에미터(110)는 캐소드 전극(108)과 절연층(106) 상에 희생층(미도시함)을 형성하고 이를 패터닝하여 에미터(110)가 형성될 위치를 개방시킨 후, 희생층 위에 감광성 전자 방출 물질을 도포하고, 제1 기판(102)의 후면을 통해 자외선을 일정 시간 조사한 다음, 현상하여 경화되지 않은 전자 방출 물질을 제거함으로써 형성할 수 있다.

그리고, 제1 기판(102)과 마주보도록 배치되는 제2 기판(112)의 내면에는 애노드 전극(114)이 제공되고, 애노드 전극(114)에는 적ㆍ녹ㆍ청색의 형광체(116a)들과 흑색막(116b)으로 이루어진 형광 스크린(116)이 제공된다.

이러한 구성의 종래 전계 방출 표시 소자는 전자 방출 물질에 대한 후면 노광을 실시하므로 별도의 마스크가 필요하지 않고, 에미터의 하부로부터 자외선에 의한 감광제의 크로스 링킹(cross-linking)이 형성되므로 전자 방출 물질의 현상시 떨어져 나갈 위험이 줄어들게 된다.

하지만, 현상 후 남게 되는 에미터는 캐소드 전극의 측부에서만 캐소드 전극과 선접촉 되고, 전계 방출 향상을 위한 표면 처리를 거치고 나면 에미터와 캐소드 전극과의 접촉 면적이 더욱 줄어들게 된다.

따라서, 종래의 전계 방출 표시 소자는 에미터와 캐소드 전극과의 접촉 저항의 증가 및 전자 방출의 불균일, 그리고 구동 전압의 증가를 초래하며, 심한 경우 면전자원과 캐소드 전극과의 전기적 단락이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 캐소드 전극으로 사용되는 크롬을 에천트를 이용하여 패터닝할 때, 크롬 에천트에 의해 절연층 표면이 손상되어 절연층 표면에 많은 크랙이 발생되며, 그 결과, 절연층 크랙에 전자 방출 물질이 잔류하여 표시 소자의 구동시 불필요한 다이오드 발광이 발생되므로 화면 품질이 저하된다.

그리고, 상기 크롬은 다른 전극 재료, 일례로 알루미늄과 비교하여 도전성이 낮으므로, 대면적 표시소자의 경우 캐소드 전극에서 전압 강하가 일어날 수 있으며, 이 경우, 캐소드 전극의 전압 강하에 의해 에미터의 전자 방출량이 저하되어 화면 휘도가 낮아지고, 구동 전압이 높아지는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 후면 노광법을 사용하여 에미터를 형성할 수 있으면서도 소자 특성을 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

대향 배치되는 제1 및 제2 기판;

제1 기판 상에 형성되는 게이트 전극들;

절연층을 사이에 두고 상기 게이트 전극들 상측에 배치되며, 후면 노광을 위한 투광부 및 상기 투광부 내측의 통전부를 구비하는 희생 금속층;

상기 게이트 전극들과 교차하는 방향으로 상기 희생 금속층 위에 배치되는 캐소드 전극들; 및

감광성 전자 방출 물질로 이루어지며, 상기 투광부의 상부에 배치되어 상기 통전부를 통해 희생 금속층과 전기적으로 통전하는 에미터들;

을 포함하는 전계 방출 표시 소자를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 희생 금속층과 캐소드 전극들은 선택적 에칭성을 갖는 서로 다른 이종(異種) 금속으로 이루어지는데, 특히 희생 금속층과 캐소드 전극들은 알루미늄(Al)과 크롬(Cr)으로 각각 이루어진다.

이때, 상기 투광부 내측의 통전부들은 다수의 도트형 또는 선형 미세 홀들을 형성하는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 전계 방출 표시 소자는 게이트 전극들과 전기적으로 연결되면서 에미터와 임의의 간격을 두고 절연층에 배치되는 대향 전극들을 더욱 포함할 수 있는데, 대향 전극들 또한 알루미늄과 크롬의 이중 금속층 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 대향 전극의 반대쪽으로 에미터와 임의의 간격을 두고 캐소드 전극들 및 희생 금속층의 일부를 제거하여 형성한 전계 강화용 홀을 더욱 포함할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

제1 기판 위에 투명한 도전 물질을 이용하여 게이트 전극들을 형성하는 단계;

상기 게이트 전극들을 덮으면서 제1 기판의 상면 전체에 투명 유전체를 도포하여 절연층을 형성하는 단계;

상기 절연층 위에 희생 금속층 및 캐소드 전극용 금속층을 순차적으로 적층하는 단계;

상기 캐소드 전극용 금속층을 상기 게이트 전극들과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 형상으로 패터닝하여 캐소드 전극들을 형성하는 단계;

상기 희생 금속층을 패터닝하여 통전부를 구비하는 투광부를 형성하는 단계;

상기 캐소드 전극들 위로 감광성 전자 방출 물질을 도포한 후 이를 상기 투광부를 통해 후면 노광하여 에미터를 형성하는 단계;

불필요 영역의 희생 금속층을 제거하는 단계; 및

애노드 전극과 형광 스크린을 구비하는 제2 기판을 상기 제1 기판과 조립하는 단계;

를 포함하는 전계 방출 표시 소자의 제조 방법을 제공한다.

그리고, 상기 캐소드 전극들을 형성할 때, 이 전극들의 일부를 제거하여 에미터 수용부를 형성할 수 있으며, 절연층을 형성할 때에 비아 홀을 함께 형성한 후 희생 금속층과 캐소드 전극용 금속층을 비아 홀에 충진하여 대향 전극을 형성할 수 있다.

또한, 상기 캐소드 전극들을 형성할 때, 전계 강화용 홀을 1차 패터닝할 수 있으며, 이후 불필요 영역의 희생 금속층을 제거할 때 전계 강화용 홀을 2차 패터닝하여 이 홀을 통해 게이트 전극을 노출시킬 수도 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 부분 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 전계 방출 표시 소자는 프릿(frit)과 같은 밀봉재에 의해 가장자리가 접합되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 포함하며, 제1 기판(12)에는 전계 형성으로 전자를 방출하는 구성이, 그리고 제2 기판(14)에는 전자에 의해 가시광을 내어 소정의 이미지를 구현하는 구성이 제공된다.

보다 구체적으로, 제1 기판(12) 위에는 게이트 전극(16)들이 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 게이트 전극(16)들을 덮으면서 제1 기판(12)의 내면 전체에 절연층(18)이 형성된다. 절연층(18) 위에는 게이트 전극들(16)과 교차하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 캐소드 전극(20)들이 형성되며, 전자 방출원인 에미터(22)가 캐소드 전극(20)의 에미터 수용부(20')에 위치한다.

여기에서, 상기 에미터 수용부(22)를 형성하는 것은 에미터(24)와 캐소드 전극(20a)간의 접촉 면적을 종래보다 증가시키기 위한 것이다.

게이트 전극(16)은 투명한 도전물질, 일례로 ITO(indium tin oxide)로 이루어지고, 절연층(18)은 투명한 유전물질로 이루어진다. 에미터(22)는 캐소드 전극(20)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되거나, 게이트 전극(16)과 캐소드 전극(20)이 교차하는 화소 영역마다 하나의 에미터(22)가 배치될 수 있다. 상기 에미터(22)는 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 또는 이들의 조합으로 이루어지며, 본 실시예에서는 카본 나노튜브를 적용하고 있다.

그리고, 캐소드 전극(20)들과 절연층(18) 사이에는 희생 금속층(24)이 더욱 마련되는데, 이 희생 금속층(24)은 후면 노광법을 이용한 에미터(22) 형성이 가능하도록 기능하며, 또한, 에미터(22)에 캐소드 전압을 보조적으로 인가하도록 기능한다.

후면 노광법을 이용한 에미터 형성이 가능하도록 하기 위해 상기 희생 금속층(24)은 투광부(24a)를 구비하며, 캐소드 전압의 인가를 위해 상기 투광부(24a)의 내측에는 다수의 통전부(24b)들이 형성된다.

도 3a 내지 3f에는 본 발명의 실시예에 따른 투광부(24a) 및 통전부(24b)의 다양한 실시예들을 도시하고 있다. 여기에서, 도 3a 내지 3d는 통전부에 의해 각각 4각형, 원형, 3각형, 벌집형 도트 형상의 투광부가 형성된 실시예들을 도시하고 있으며, 도 3e 및 3f는 통전부에 의해 각각 수직 또는 수평 방향의 선형 투광부가 형성된 실시예들을 도시하고 있다. 그러나, 상기 통전부 및 투광부의 형상은 제한적이지 않다.

한편, 상기 희생 금속층(24)과 캐소드 전극(20)들은 선택적 에칭성을 갖는 이종(異種) 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 본 실시예에서 절연층(18)과 접촉하는 희생 금속층(24)으로는 도전성이 우수한 알루미늄(Al)이 바람직하고, 제2 기판(14)에 대향하는 캐소드 전극(20)으로는 내구성이 우수한 크롬(Cr)이 바람직하다.

상기 희생 금속층(24)과 캐소드 전극(20)은 동시에 패터닝되지 않고 희생 전극층(24)이 절연층(18) 표면을 덮은 상태에서 캐소드 전극용 금속층이 먼저 패터닝된다. 이로서 희생 금속층(24)이 캐소드 전극(20)을 패터닝하기 위한 에천트, 즉 크롬 에천트에 의한 절연층(18)의 손상을 막아 절연층(18) 표면에 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 억제한다.

또한 희생 금속층(24)은 감광성 전자 방출 물질과 후면 노광법을 이용하여 에미터(22)를 형성할 때에 희생층으로 기능하며, 에미터 형성 후에는 불필요한 일부 영역만 제거되고 에미터(22) 및 캐소드 전극(20)의 하부에 잔류한다.

따라서 캐소드 전극(20)은 희생 금속층(24)의 통전부(24b)에 의해 도전성이 개선되어 대면적 표시 소자 적용시에도 전압 강하가 일어나는 것을 최소화할 수 있고, 접촉 저항값이 무시할 수 있을 정도로 작아지게 된다.

또한, 각 화소별 에미터들의 저항값이 다르더라도 에미터 하부에 형성된 희생 금속층의 통전부 저항값이 일정하고, 두 병렬 저항에 의한 합계 저항은 저항값이 낮은 희생 금속층에 의해 결정되므로 최종적으로 각 화소별 저항값이 동일하게 유지된다.

따라서, 전극 저항에 의한 구동 신호의 왜곡이 없고, 구동 전압의 불균일한 감소에 의한 방출 전류량의 불균일이 제거된다.

한편, 제1 기판(12)에 대향하는 제2 기판(14)의 일면에는 애노드 전극(26)이 형성되고, 애노드 전극(26)의 일면에는 적색, 녹색 및 청색의 형광막(28a)들과 흑색층(28b)으로 이루어진 형광 스크린(28)이 형성된다. 형광 스크린(28) 표면에는 메탈 백(metal back) 효과에 의해 화면의 휘도를 높이는 금속 반사막, 일례로 알루미늄 반사막이 위치할 수 있다.

이와 같이 구성되는 전계 방출 표시소자는, 외부로부터 게이트 전극(16), 캐소드 전극(20) 및 애노드 전극(26)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 일례로 게이트 전극(16)에는 수∼수십 볼트의 (+)전압이, 캐소드 전극(20)에는 수∼수십 볼트의 (-)전압이, 그리고 애노드 전극(26)에는 수백∼수천 볼트의 (+)전압이 인가된다.

이로서 게이트 전극(16)과 캐소드 전극(20)의 전압 차에 의해 에미터(22) 주위에 전계가 형성되어 에미터(22)로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자들이 애노드 전극(26)에 인가된 고전압에 이끌려 해당 화소의 형광막(28a)에 충돌함으로써 이를 발광시켜 소정의 이미지를 구현한다.

다음으로는 전술한 전계 방출 표시 소자의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 각 단계에서의 개략도이다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 투명한 제1 기판(12) 위에 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전물질을 코팅하고 패터닝하여 스트라이프 형상의 게이트 전극(16)을 형성한다. 그리고 제1 기판(12) 상면 전체에 투명한 유전물질을 인쇄, 건조 및 소성하여 절연층(18)을 형성한다.

이어서 절연층(8) 위에 알루미늄(Al)을 50∼1,000nm 두께로 증착하여 희생 금속층(24)을 형성하고, 희생 금속층(24) 위에 크롬(Cr)을 50∼1,000nm 두께로 증착하여 캐소드 전극용 금속층(20")을 형성한다. 이때, 상기 희생 금속층(24) 및 캐소드 전극용 금속층(20")은 스퍼터링(sputtering) 또는 디핑(deeping)과 같은 박막 공정을 이용하여 형성할 수 있다.

다음으로 도 4b에 도시한 바와 같이, 마스크층(미도시함)과 크롬 에천트를 이용하여 캐소드 전극용 금속층(20")을 게이트 전극(16)과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 형상으로 패터닝하여 캐소드 전극(20)을 형성한다. 이때, 에미터 수용부(20')도 동시에 패터닝하여 형성한다. 이와 같이 캐소드 전극용 금속층(20")을 패터닝할 때에, 희생 금속층(24)이 절연층(18) 표면을 모두 덮고 있으므로, 크롬 에천트에 의한 절연층(18)의 표면 손상을 효과적으로 억제한다.

이어서 도 4c에 도시한 바와 같이, 마스크층(미도시함)을 이용하여 희생 금속층(24)을 패터닝함으로써 에미터(22)가 형성될 위치에 투광부(24a)를 형성한다. 여기에서, 상기 투광부(24a)를 패터닝할 때에는 도 3a 내지 3e에 도시한 바와 같은 형상의 통전부(24b)가 투광부(24a) 내측에 구비되도록 한다.

계속하여, 제1 기판(12) 최상부에 페이스트상의 감광성 전자 방출 물질, 바람직하게 카본 나노튜브를 주성분으로 하는 감광성 전자 방출 물질을 후막 인쇄하고, 제1 기판(12)의 후면을 통해 자외선을 조사하면, 희생 금속층(24)이 노광 마스크 역할을 하여 투광부(24a) 상측의 전자방출 물질이 선택적으로 경화되고, 경화되지 않은 에미터 물질을 제거하여 에미터(22)를 완성한다. 이와 같이 하면, 완성된 에미터(22)는 캐소드 전극(20)의 측면과 접촉하며, 또한, 통전부(24b)와 접촉한다.

다음으로, 불필요 영역의 희생 금속층(24)을 제거함으로써 도 2에 도시한 바와 같이 제1 기판(12)의 구조를 완성한다.

이후, 제1 기판(12) 위에 스페이서(미도시)를 장착하고, 제2 기판(14) 위에 애노드 전극(26)과 형광 스크린(28)을 형성한 다음, 도시하지 않은 밀봉재를 이용하여 제1 및 제2 기판(12,14)의 가장자리를 접합시킨 후 제1 및 제2 기판(12,14) 내부를 배기시켜 전계 방출 표시소자를 완성한다.

한편, 전계 방출 표시 소자는 도 5에 도시한 바와 같이 게이트 전극(16)의 전계를 절연층(18) 위로 끌어올리는 대향 전극(30)을 더욱 구비할 수 있다. 상기 대향 전극(30)은 절연층(18)에 형성된 관통홀(미도시함)을 통해 게이트 전극(16)과 접촉하여 이와 전기적으로 연결되며, 캐소드 전극(20)들 사이에서 에미터(22)와 임의의 간격을 두고 위치한다.

이로서 대향 전극(30)은 게이트 전극(16)에 소정의 구동 전압이 인가되어 에미터(22)와의 사이에 전자 방출을 위한 전계를 형성할 때에, 게이트 전극(16)의 전압을 에미터(22) 주위로 끌어올려 에미터(22)에 보다 강한 전계가 인가되도록 함으로써 에미터(22)로부터 전자들을 양호하게 방출시키는 역할을 한다.

상기 대향 전극(30)은 캐소드 전극(20)과 마찬가지로 희생 금속층을 형성하는 알루미늄(30a)과 캐소드 전극을 형성하는 크롬(30b)의 적층 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 에미터(22)를 기준으로 대향 전극(30)과 반대 방향으로는 캐소드 전극(20)과 희생 금속층(24)의 일부를 제거하여 형성한 전계 강화용 홀(32)이 제공되며, 이 홀(32)은 상기한 대향 전극(30)과 유사한 작용을 한다.

상기한 대향 전극(30) 및 전계 강화용 홀(32)을 구비하는 전계 방출 표시 소자는 도 6a 내지 6e에 도시한 방법에 따라 제조할 수 있다.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이 투명한 제1 기판(12) 위에 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전물질을 코팅하고 패터닝하여 스트라이프 형상의 게이트 전극(16)들을 형성한다. 상기 도 6a에는 한 개의 게이트 전극(16)만 도시되어 있다.

그리고 제1 기판(12) 상면 전체에 투명한 유전물질을 인쇄, 건조 및 소성하여 절연층(18)을 형성하고, 대향 전극(30)이 위치할 부분에 관통홀(18')을 형성하여 게이트 전극(16)을 노출시킨다.

이어서, 절연층(18) 위에 알루미늄(Al)을 50∼1,000nm 두께로 박막 증착하여 희생 금속층(24)을 형성하고, 희생 금속층(24) 위에 크롬(Cr)을 50∼1,000nm 두께로 증착하여 캐소드 전극용 금속층(20")을 형성하는데, 알루미늄이 절연층(18)의 표면 형상을 따라 증착되므로 희생 금속층(24)이 관통홀(18') 부분에서 게이트 전극(16)과 접촉하여 이와 전기적으로 연결된다.

다음으로 도 6b에 도시한 바와 같이, 마스크층(미도시함)과 크롬 에천트를 이용하여 캐소드 전극용 금속층(20")을 게이트 전극(16)과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 형상으로 패터닝하여 캐소드 전극(20)을 형성한다. 여기에서, 상기 캐소드 전극(20)을 형성할 때, 에미터 수용부(20')와 전계 강화용 홀 패턴(32')을 동시에 형성한다. 또한 관통홀(18') 주위에서는 관통홀(18')보다 큰 사이즈로 캐소드 전극용 금속층(20")을 패터닝하여 대향 전극용 제1 전극층(30b)을 형성한다.

이어서 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 에미터 수용부(20') 부분을 노출시키는 마스크 패턴(미도시함)을 형성하고, 상기 마스크 패턴과 알루미늄 에천트를 이용하여 희생 금속층(24)의 노출부를 패터닝함으로써 통전부(24b)들을 구비하는 투광부(24a)를 형성한다.

이후, 도 6d 및 6e에 도시한 바와 같이, 제1 기판(12)의 최상부에 페이스트상의 감광성 전자 방출 물질, 바람직하게 카본 나노튜브를 주성분으로 하는 감광성 전자방출 물질(22')을 후막 인쇄하고, 후면 노광법(화살표로 도시함)을 이용하여 에미터(22)를 형성하며, 이후, 마스크 패턴과 불필요 영역의 희생 금속층(24)을 알루미늄 에천트를 이용하여 제거함으로써 전계 강화용 홀(32) 및 대향 전극(30)을 완성한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

다시 말하면, 이상의 실시예들에서는 게이트 전극이 선형 패턴으로 이루어지고, 애노드 전극이 제2 기판의 내면 전체에 형성되는 구조를 예로 들어 설명하였으나, 이와는 반대로 게이트 전극이 제1 기판의 내면 전체에 형성되고, 애노드 전극이 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 선형 패턴으로 형성되는 구조도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 희생 금속층이 크롬 에천트에 의한 절연층의 손상을 막아 절연층 표면에 크랙이 발생하는 것을 방지한다. 따라서 절연층 크랙에 전자 방출 물질이 남아 발생하는 다이오드 발광을 억제하여 화면 품질을 높일 수 있다.

그리고 도전성이 우수한 희생 금속층이 캐소드 전극의 도전성을 높임에 따라 캐소드 전극의 전압 강하를 억제하여 에미터의 전자 방출량을 늘임으로써 화면 휘도를 높이며, 저전압 구동이 가능해진다.

또한 에미터의 저면이 희생 금속층의 통전부와 통전되므로, 캐소드 전극과 에미터 사이의 전기적 접촉 불량으로 인한 여러 가지 문제점들을 제거할 수 있으며, 각 화소들의 저항값이 동일하게 되어 전극 저항에 의한 구동 신호의 왜곡이 없고, 구동 전압의 불균일한 감소에 의한 방출 전류량의 불균일을 제거할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전계 방출 표시 소자의 부분 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 부분 분해 사시도 및 주요부 확대도이다.

도 3a 내지 3e는 본 발명의 실시예에 따른 투광부 및 통전부의 다양한 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 도 2의 제조 방법을 설명하기 위한 각 단계에서의 개략적인 사시도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 부분 분해 사시도 및 주요부 확대도이다.

도 6a 내지 6e는 도 5의 제조 방법을 설명하기 위한 각 단계에서의 개략적인 단면도이다.

Claims (12)

1. 대향 배치되는 제1 및 제2 기판;

   제1 기판 상에 형성되는 게이트 전극;

   절연층을 사이에 두고 상기 게이트 전극의 상측에 배치되며, 후면 노광을 위한 투광부 및 상기 투광부 내측의 통전부를 구비하는 희생 금속층;

   상기 희생 금속층 위에 배치되는 캐소드 전극들; 및

   감광성 전자 방출 물질로 이루어지며, 상기 투광부의 상부에 배치되어 상기 통전부를 통해 희생 금속층과 전기적으로 통전하는 에미터들;

   을 포함하는 전계 방출 표시 소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드 전극들은 상기 에미터들을 수용하기 위한 에미터 수용부들을 화소 영역에 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 희생 금속층과 캐소드 전극들은 선택적 에칭성을 갖는 서로 다른 이종(異種) 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 희생 금속층은 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 상기 캐소드 전극들은 크롬(Cr)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 투광부 내측의 통전부들은 도트형 또는 선형 미세 홀들을 형성하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되면서 에미터와 임의의 간격을 두고 절연층에 배치되는 대향 전극들을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 대향 전극들은 알루미늄과 크롬의 이중 금속층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 대향 전극의 반대쪽으로 에미터와 임의의 간격을 두고 캐소드 전극들 및 희생 금속층의 일부를 제거하여 형성한 전계 강화용 홀을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
9. 제1 기판 위에 투명한 도전 물질을 이용하여 게이트 전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트 전극을 덮으면서 제1 기판의 상면 전체에 투명 유전체를 도포하여 절연층을 형성하는 단계;

   상기 절연층 위에 희생 금속층 및 캐소드 전극용 금속층을 순차적으로 적층하는 단계;

   상기 캐소드 전극용 금속층을 스트라이프 형상으로 패터닝하여 캐소드 전극들을 형성하는 단계;

   상기 희생 금속층을 패터닝하여 통전부를 내측에 구비하는 투광부를 형성하는 단계;

   상기 캐소드 전극들 위로 감광성 전자 방출 물질을 도포한 후 이를 상기 투광부를 통해 후면 노광하여 에미터를 형성하는 단계;

   불필요 영역의 희생 금속층을 제거하는 단계; 및

   애노드 전극과 형광 스크린을 구비하는 제2 기판을 상기 제1 기판과 조립하는 단계;

   를 포함하는 전계 방출 표시 소자의 제조 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 캐소드 전극들을 형성할 때, 이 전극들의 일부를 제거하여 에미터 수용부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자의 제조 방법.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 절연층을 형성할 때에 관통홀을 함께 형성한 후, 희생 금속층과 캐소드 전극용 금속층을 비아 홀에 충진하여 대향 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자의 제조 방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 캐소드 전극들을 형성할 때 이 전극의 일부를 제거하여 전계 강화용 홀을 1차 패터닝하며, 상기 불필요 영역의 희생 금속층을 제거할 때 희생 금속층의 일부를 제거하여 전계 강화용 홀을 2차 패터닝하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자의 제조 방법.