KR20070056603A

KR20070056603A - Manufacturing method of electron emission device

Info

Publication number: KR20070056603A
Application number: KR1020050115505A
Authority: KR
Inventors: 제병길; 이상조; 안상혁; 조진희; 홍수봉; 전상호
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-04

Abstract

A manufacturing method of an electron emission device is provided to prevent deformation of an electron emission part by using a sacrificial layer for suppressing residues of an electron emission material on an undesired part. A metal layer(202) including an opening part(204) corresponding to an electron emission region is formed on a substrate(10). An electron emission material layer(206) is formed on the substrate in order to bury the opening part by using a screen printing method. The electron emission material layer is selectively hardened by performing an exposure process. An unhardened part is removed from the electron emission material layer. The metal layer is removed.

Description

MANUFACTURING METHOD OF ELECTRON EMISSION DEVICE

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 디바이스를 구비하는 전자 방출 표시 디바이스를 도시한 부분 분해 사시도이다. 1 is a partially exploded perspective view showing an electron emission display device having an electron emission device manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 부분 단면도이다. FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 방출부의 형성 공정을 개선한 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of an electron emitting device. Specifically, It is related with the manufacturing method of the electron emitting device which improved the formation process of an electron emitting part.

일반적으로 전자 방출 소자(electron emission element)는 열음극(hot cathode)를 이용하는 방식과 냉음극(cole cathode)를 이용하는 방식으로 분류할 수 있다. In general, electron emission elements may be classified into a method using a hot cathode and a method using a cole cathode.

여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는 전계 방출 어레이 (Field Emitter Array, FEA)형, 표면 전도 에미션(Surface-Conduction Emission, SCE)형, 금속-절연층-금속(Metal-Insulator-Metal, MIM)형 및 금속-절연층-반도체(Metal-Insulator-Semiconductor, MIS)형 등이 알려져 있다. Here, the electron-emitting device using the cold cathode is a field emitter array (FEA) type, a surface conduction emission type (SCE) type, a metal-insulating layer-metal Metal, MIM) type, and metal-insulating layer-semiconductor (MIS) type are known.

이 중 FEA형 전자 방출 소자는 전자 방출부와 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극으로 하나의 캐소드 전극과 게이트 전극을 구비하며, 전자 방출부의 구성 물질로 일 함수가 낮거나 종횡비가 큰 물질, 일례로 탄소 나노 튜브와 흑연 및 다이아몬드상 탄소와 같은 탄소계 물질을 사용하여 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한다. Among these, the FEA type electron emission device is a driving electrode for controlling electron emission of the electron emission part and the electron emission part, and includes one cathode electrode and a gate electrode, and a material having a low work function or a high aspect ratio as a material of the electron emission part, For example, carbon nanotubes and carbon-based materials such as graphite and diamond-like carbon are used to facilitate the emission of electrons by an electric field in a vacuum.

전자 방출 소자는 제1 기판에 어레이를 이루며 배치되어 전자 방출 디바이스(electron emission device)를 구성하고, 전자 방출 디바이스는 형광층과 애노드 전극 등으로 이루어진 발광 유닛이 구비된 제2 기판과 결합하여 전자 방출 표시 디바이스(electron emission display device)를 구성한다. The electron emission devices are arranged in an array on the first substrate to form an electron emission device, and the electron emission device is combined with a second substrate having a light emitting unit composed of a fluorescent layer and an anode electrode to emit electrons. A display device (electron emission display device) is constituted.

상기 전자 방출 디바이스에서 전자 방출부는 화학 기상 증착법, 스퍼터링법 또는 직접 성장법에 의해 박막형으로 형성되거나, 또는 스크린 인쇄법에 의해 후막형으로 형성될 수 있다. In the electron emission device, the electron emission portion may be formed into a thin film by chemical vapor deposition, sputtering, or direct growth, or may be formed into a thick film by screen printing.

이 중에서 스크린 인쇄법을 이용하여 후막형 전자 방출부를 형성하는 경우에는 공정이 단순하며 대면적화가 가능한 것으로 알려져 있다. 스크린 인쇄법을 이용하는 경우에는, 분말 상의 전자 방출 물질, 비히클, 바인더, 감광성 물질을 포함하는 페이스트를 기판 상에 스크린 인쇄하여 전자 방출 물질막을 형성한 다음, 전자 방출 물질막을 노광으로 선택적으로 경화하고 현상하여 전자 방출부를 형성한다. In the case of forming a thick-film electron emission unit by using a screen printing method, it is known that the process is simple and large area can be achieved. In the case of using the screen printing method, a paste containing a powdered electron emitting material, a vehicle, a binder, and a photosensitive material is screen printed onto a substrate to form an electron emitting material film, and then the electron emitting material film is selectively cured by exposure and developed. To form an electron emission unit.

여기서, 원하지 않는 부분에 전자 방출 물질 일부가 잔류되는 것을 방지하기 위하여 전자 방출 물질막을 형성하기 전에 전자 방출부가 형성될 영역에 대응하는 개구부를 구비하는 포토 레지스트막을 형성하는 방법이 있다. 이러한 포토 레지스트막은 전자 방출부를 형성한 다음 제거되므로 포토 레지스트의 개구부 이외의 부분에서 잔류된 전자 방출 물질막을 쉽게 제거할 수 있다. Here, there is a method of forming a photoresist film having an opening corresponding to a region where an electron emitting material is to be formed before forming the electron emitting material film in order to prevent a portion of the electron emitting material from remaining in an unwanted portion. Since the photoresist film is removed after forming the electron emission portion, the electron emission material film remaining in the portion other than the opening of the photoresist can be easily removed.

그런데, 포토 레지스트막 및 전자 방출 물질막 각각을 이루는 물질들은 서로 큰 반응성을 가지는 경우가 많은데, 둘 사이의 반응에 의해 각 전자 방출부를 원하는 형상으로 형성하는 데 어려움이 있다. However, the materials constituting each of the photoresist film and the electron emission material film are often highly reactive with each other, and it is difficult to form each electron emission portion in a desired shape by a reaction between the two.

또한, 포토 레지스트막은 물질 특성 상 노광 시 사용되는 광을 완벽하게 차단하지 못하므로, 광이 포토 레지스트막을 투과하여 각 전자 방출부의 형상이 더욱 변형될 수 있다. 이러한 예로, 포토 레지스트막의 개구부는 일반적으로 기판에서 먼 부분에서는 점차적으로 그 단면적이 커져 개구부의 단면이 완만한 곡선을 이루는데, 상기 완만한 곡선을 이루는 부분을 투과한 광이 이의 상부에 위치하는 전자 방출 물질막을 경화시켜 이러한 부분이 전자 방출부의 일부를 이루게 된다. In addition, since the photoresist film does not completely block light used during exposure, the light may pass through the photoresist film, and thus the shape of each electron emission part may be further modified. In this example, the opening of the photoresist film is generally gradually larger in the cross-sectional area at a part far away from the substrate to form a gentle curve in which the cross section of the opening is formed. The emitting material film is cured so that this portion forms part of the electron emitting portion.

이와 같이 각 전자 방출부의 형상이 변형되어 원하는 형상을 가지지 않는 경우 기판 상에 형성된 전자 방출부들이 불균일하게 형성된다. 전자 방출부들이 불균일하게 형성되는 경우 각 전자 방출부에서 방출되는 전자빔의 양이 서로 달라지게 된다. 이러한 전자 방출 디바이스를 전자 방출 표시 디바이스에 적용하면 휘도가 불균일하여 화질이 저하되는 문제가 있다. As such, when the shape of each electron emission part is deformed and does not have a desired shape, the electron emission parts formed on the substrate are non-uniformly formed. When the electron emission portions are formed non-uniformly, the amount of electron beams emitted from each electron emission portion is different from each other. When such an electron emitting device is applied to an electron emitting display device, there is a problem in that luminance is uneven and image quality is deteriorated.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출부들을 균일하게 형성할 수 있는 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electron emitting device capable of uniformly forming electron emitting portions.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 디바이스의 제조 방법에서 전자 방출부를 형성하는 공정은, 기판 상에 전자 방출부가 형성될 영역에 대응하는 개구부를 구비하는 금속막을 형성하는 단계, 상기 개구부를 메우도록 상기 기판 상에 전자 방출 물질막을 스크린 인쇄하는 단계, 상기 전자 방출 물질막을 노광하여 선택적으로 경화시키는 단계, 상기 전자 방출 물질막 중 경화되지 않은 부분을 제거하는 단계 및 상기 금속막을 제거하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the process of forming an electron emission unit in the method of manufacturing an electron emission device according to an embodiment of the present invention includes forming a metal film having an opening corresponding to a region where an electron emission unit is to be formed on a substrate. Screen printing an electron emitting material film on the substrate to fill the opening, exposing and selectively curing the electron emitting material film, removing an uncured portion of the electron emitting material film, and the metal Removing the membrane.

상기 전자 방출 물질막은 자외선에 의해 경화될 수 있다. 상기 자외선은 기판의 후면으로부터 조사될 수 있다. The electron emission material film may be cured by ultraviolet rays. The ultraviolet light may be irradiated from the rear surface of the substrate.

상기 금속막은 몰리브덴으로 이루어질 수 있다. The metal film may be made of molybdenum.

상기 전자 방출부가 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C₆₀) 및 실리콘 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. The electron emission unit may include at least one material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, fullerenes (C ₆₀ ), and silicon nanowires.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 명확한 이해를 위해, 먼저 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 디바이스를 구비하는 전자 방출 표시 디바이스를 설명한 다음 상기 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For clarity of understanding, first, an electron emission display device having an electron emission device manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described, and then the manufacturing method will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 디바이스를 구비하는 전자 방출 표시 디바이스를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 부분 단면도이다. 1 is a partially exploded perspective view showing an electron emission display device having an electron emission device manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. to be.

도 1을 참고하면, 전자 방출 표시 디바이스는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(10)과 제2 기판(12)을 포함한다. 제1 기판(10)과 제2 기판(12)의 가장자리에는 밀봉 부재(도시하지 않음)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10^-6 torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다. Referring to FIG. 1, the electron emission display device includes a first substrate 10 and a second substrate 12 that are disposed to face each other in parallel at predetermined intervals. Sealing members (not shown) are disposed at the edges of the first substrate 10 and the second substrate 12 to bond the two substrates, and the internal space is evacuated with a vacuum of approximately 10 ⁻⁶ torr to form the first substrate 10. ), The second substrate 12 and the sealing member constitute a vacuum container.

여기서, 제2 기판(12)에 대향하는 제1 기판(10)의 일면에는 전자 방출 소자들이 어레이를 이루며 배치되어 제1 기판(10)과 함께 전자 방출 디바이스(100)를 구성하고, 전자 방출 디바이스(100)가 제2 기판(12)에 제공된 발광 유닛(110)과 결합하여 전자 방출 표시 디바이스를 구성한다. Here, electron emission elements are arranged in an array on one surface of the first substrate 10 opposite the second substrate 12 to form the electron emission device 100 together with the first substrate 10, and the electron emission device The 100 is combined with the light emitting unit 110 provided on the second substrate 12 to form an electron emission display device.

이를 좀더 상세하게 설명하면, 먼저 제1 기판(10) 위에는 캐소드 전극들(14)이 일 방향(도면의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(14)을 덮으면서 제1 기판(10) 전체에 제1 절연층(16)이 형성된다. 본 실시예에서 캐소드 전극들(14)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium tin oxide)로 이루어지는 투명 전극들(14a) 및 이 투명 전극들(14a)의 높은 저항을 보상하기 위하여 투명 전극들(14a) 상부에 형성된 금속 전극들(14b)을 포함하는데, 본 발명이 이 에 한정되는 것은 아니다. 제1 절연층(16) 위에는 게이트 전극들(18)이 캐소드 전극(14)과 직교하는 교차하는 방향(도면의 x축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다. 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18)은 서로 전기적으로 단락되어 형성되며 전자 방출을 제어하는 구동 전극들이다. In more detail, first, the cathode electrodes 14 are formed on the first substrate 10 in a stripe pattern along one direction (y-axis direction of the drawing), and cover the cathode electrodes 14 while covering the first electrodes. The first insulating layer 16 is formed on the entire substrate 10. In this embodiment, the cathode electrodes 14 are transparent electrodes 14a made of indium tin oxide (ITO) or indium tin oxide (IZO) and transparent electrodes in order to compensate for the high resistance of the transparent electrodes 14a. 14a includes metal electrodes 14b formed thereon, but the present invention is not limited thereto. On the first insulating layer 16, the gate electrodes 18 are formed in a stripe pattern along an intersecting direction (the x-axis direction in the drawing) orthogonal to the cathode electrode 14. The cathode electrode 14 and the gate electrode 18 are electrically shorted with each other and are driving electrodes for controlling electron emission.

상기 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18)의 교차 영역이 단위 화소를 이루며 각 단위 화소에는 캐소드 전극(14)에 전기적으로 연결되어 전자 방출부들(20)이 형성되는데, 제1 절연층(16)과 게이트 전극(18)에는 각 전자 방출부(20)에 대응하는 개구부(16a, 18a)가 형성되어 전자 방출부(20)가 노출되도록 한다. An intersection area between the cathode electrode 14 and the gate electrode 18 forms a unit pixel, and each unit pixel is electrically connected to the cathode electrode 14 to form electron emission parts 20. ) And the gate electrode 18 are formed with openings 16a and 18a corresponding to the electron emission portions 20 to expose the electron emission portions 20.

본 실시예에서는 캐소드 전극(14)의 보조 전극(14b)에 전자 방출부(20)가 노출되도록 하는 개구부(14c)가 형성되어 전자 방출부(20)가 캐소드 전극(14)의 투명 전극(14a)에 형성된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 전자 방출부가 보조 전극의 상부에 위치할 수도 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. In the present exemplary embodiment, an opening 14c is formed in the auxiliary electrode 14b of the cathode electrode 14 to expose the electron emission part 20 so that the electron emission part 20 is the transparent electrode 14a of the cathode electrode 14. Is formed. However, the present invention is not limited thereto, and the electron emission part may be located above the auxiliary electrode, which also belongs to the scope of the present invention.

전자 방출부(20)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질, 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C₆₀), 실리콘 나노와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합 물질로 이루어질 수 있다. The electron emission unit 20 may be formed of materials that emit electrons when an electric field is applied in a vacuum, such as carbon-based materials or nanometer-sized materials such as carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, and fullerenes. C ₆₀ ), silicon nanowires or any combination thereof.

도면에서는 전자 방출부들(12)이 원형으로 형성되고, 각 화소 영역에서 캐소드 전극(6)의 길이 방향을 따라 일렬로 배열되는 구성을 도시하였다. 그러나 전자 방출부(12)의 평면 형상과 화소 영역당 개수 및 배열 형태 등은 도시한 예에 한정 되지 않고 다양하게 변형 가능하다.In the drawing, the electron emission parts 12 are formed in a circular shape and arranged in a line along the length direction of the cathode electrode 6 in each pixel area. However, the planar shape of the electron emitter 12, the number and arrangement form per pixel area, etc. are not limited to the illustrated example and may be variously modified.

한편, 상기에서는 제1 절연층(16)을 사이에 두고 게이트 전극(18)이 캐소드 전극(14) 상부에 위치하는 경우를 설명하였으나, 그 반대의 경우, 즉 캐소드 전극이 게이트 전극의 상부에 위치하는 경우도 가능하다. 이 경우에는 전자 방출부가 절연층 위에서 캐소드 전극의 측면과 접촉하며 위치할 수 있다.Meanwhile, in the above, the case where the gate electrode 18 is positioned above the cathode electrode 14 with the first insulating layer 16 interposed therebetween has been described. In the opposite case, that is, the cathode electrode is positioned above the gate electrode. It is also possible. In this case, the electron emission portion may be positioned in contact with the side of the cathode electrode over the insulating layer.

그리고 게이트 전극들(18)과 제1 절연층(16) 위로 제3 전극인 집속 전극(24)이 형성된다. 집속 전극(24) 하부에는 제2 절연층(26)이 위치하여 게이트 전극들(18)과 집속 전극(24)을 절연시키며, 집속 전극(24)과 제2 절연층(26)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(241, 261)가 마련된다. The focusing electrode 24, which is a third electrode, is formed on the gate electrodes 18 and the first insulating layer 16. A second insulating layer 26 is disposed under the focusing electrode 24 to insulate the gate electrodes 18 and the focusing electrode 24, and also passes the electron beam through the focusing electrode 24 and the second insulating layer 26. Openings 241 and 261 are provided.

집속 전극(24)은 전자 방출부(22)마다 이에 대응하는 하나의 개구부를 형성하여 각 전자 방출부(22)에서 방출되는 전자들을 개별적으로 집속하거나, 단위 화소마다 하나의 개구부를 형성하여 하나의 단위 화소에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속할 수 있다. 도 1에서는 후자(後者)의 경우를 도시하였다. The focusing electrode 24 forms an opening corresponding to each of the electron emission units 22 to individually focus electrons emitted from each electron emission unit 22, or to form one opening for each unit pixel. The electrons emitted from the unit pixel may be collectively focused. In FIG. 1, the latter case is illustrated.

다음으로, 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(12)의 일면에는 형광층(26), 일례로 적색과 녹색 및 청색의 형광층들(26R, 26G, 26B)이 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(26) 사이로 화면의 컨트라스트 향상을 위한 흑색층(28)이 형성된다. 형광층(26)은 단위 화소에 한 개지 색의 형광층(26)이 대응하도록 배치된다. Next, on one surface of the second substrate 12 facing the first substrate 10, the fluorescent layer 26, for example, the red, green, and blue fluorescent layers 26R, 26G, and 26B may be disposed at random intervals. The black layer 28 is formed between the fluorescent layers 26 to improve contrast of the screen. The fluorescent layer 26 is disposed so that one fluorescent color layer 26 corresponds to the unit pixel.

그리고, 형광층(26)과 흑색층(28) 위로는 알루미늄과 같은 금속막으로 이루어지는 애노드 전극(30)이 형성된다. 애노드 전극(30)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가받아 형광층(26)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(26)에 서 방사된 가시광 중 제1 기판(10)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(12) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.An anode electrode 30 made of a metal film such as aluminum is formed on the fluorescent layer 26 and the black layer 28. The anode electrode 30 receives a high voltage necessary for accelerating the electron beam from the outside to maintain the fluorescent layer 26 in a high potential state, and is radiated toward the first substrate 10 of the visible light emitted from the fluorescent layer 26. The visible light is reflected toward the second substrate 12 to increase the brightness of the screen.

한편, 애노드 전극은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(12)을 향한 형광층(26)과 흑색층(28)의 일면에 위치한다. 또한, 애노드 전극으로서 전술한 투명 도전막과 금속막을 동시에 형성하는 구조도 가능하다. On the other hand, the anode electrode may be made of a transparent conductive film such as ITO or IZO. In this case, the anode is positioned on one surface of the fluorescent layer 26 and the black layer 28 facing the second substrate 12. Moreover, the structure which forms simultaneously the above-mentioned transparent conductive film and a metal film as an anode electrode is also possible.

그리고, 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 두 기판(10, 20)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(32)이 배치된다. 스페이서들(34)은 형광층(26)을 침범하지 않도록 흑색층(28)에 대응하여 위치한다. In addition, spacers 32 are disposed between the first substrate 10 and the second substrate 12 to support the compressive force applied to the vacuum container and to maintain a constant gap between the two substrates 10 and 20. The spacers 34 are positioned corresponding to the black layer 28 so as not to invade the fluorescent layer 26.

상기 구성의 전자 방출 표시 디바이스는 외부로부터 캐소드 전극들(14), 게이트 전극들(18), 집속 전극(24) 및 애노드 전극(39)에 소정의 전압을 공급하여 구동한다. The electron emission display device having the above configuration is driven by supplying a predetermined voltage to the cathode electrodes 14, the gate electrodes 18, the focusing electrode 24, and the anode electrode 39 from the outside.

일례로 캐소드 전극들(14)과 게이트 전극들(18) 중 어느 한 전극들이 주사 신호 구동 전압을 인가 받아 주사 전극들로 기능하고, 다른 한 전극들이 데이터 구동 전압을 인가 받아 데이터 전극들로 기능한다. 그리고, 집속 전극(24)은 전자빔 집속에 필요한 전압, 일례로 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압이 인가되며, 애노드 전극(30)은 점자빔 가속에 필요한 전압, 일례로 수백 내지 수천 볼트의 양의 직류 전압이 인가된다.For example, any one of the cathode electrodes 14 and the gate electrodes 18 may receive a scan signal driving voltage to serve as scan electrodes, and the other electrodes may receive a data driving voltage to serve as data electrodes. . In addition, the focusing electrode 24 is applied with a voltage required for electron beam focusing, for example, 0 V or a negative DC voltage of several to several tens of volts, and the anode electrode 30 is a voltage required for braille beam acceleration, for example several hundreds to thousands of volts. Positive DC voltage is applied.

그러면, 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18)간 전압 차가 임계치 이상인 단 위 화소들에서 전자 방출부(20) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자빔이 방출된다. 방출된 전자빔은 집속 전극(24)을 통과하면서 전자빔 다발의 중심부로 집속되고, 애노드 전극(30)에 인가된 고전압에 이끌려 대응되는 단위 화소의 형광층(26)에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. Then, an electric field is formed around the electron emission unit 20 in the unit pixels in which the voltage difference between the cathode electrode 14 and the gate electrode 18 is greater than or equal to the threshold value, thereby emitting an electron beam. The emitted electron beam is focused to the center of the electron beam bundle while passing through the focusing electrode 24, and attracted by the high voltage applied to the anode electrode 30 to impinge on the fluorescent layer 26 of the corresponding unit pixel to emit light.

다음으로, 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 상기에서 설명한 전자 방출 표시 디바이스에서 전자 방출 디바이스를 제조하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. Next, a method of manufacturing an electron emitting device in the above-described electron emitting display device will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3E. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 기판(10)에 상기한 바와 같은 캐소드 전극들(14), 제1 절연층(16), 게이트 전극들(18), 제2 절연층(22), 집속 전극(24)을 형성한다. 제1 기판(10)에 이들을 형성하는 공정에서는 다양한 방법이 적용될 수 있으므로 이에 대해서는 상세한 설명은 생략하며, 이하에서 전자 방출부를 제조하는 방법에 대해서 좀더 상세하게 설명한다. First, as shown in FIG. 3A, the cathode electrodes 14, the first insulating layer 16, the gate electrodes 18, and the second insulating layer 22 as described above are formed on the first substrate 10. The focusing electrode 24 is formed. Since various methods may be applied to the process of forming them on the first substrate 10, a detailed description thereof will be omitted, and a method of manufacturing the electron emission unit will be described in more detail below.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 기판(10)에 제공된 구조물 표면 전체에 금속막(202)을 형성하고, 이 금속막(202)을 패터닝하여 전자 방출부가 형성될 위치에 개구부(204)를 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3B, a metal film 202 is formed over the entire surface of the structure provided on the first substrate 10, and the metal film 202 is patterned to form an opening 204 at a position where an electron emission portion is to be formed. ).

이러한 금속막(202)은 희생막으로 기능하여 이후 전자 방출부 형성 이후에 제거됨으로써 원하지 않는 부분에 전자 방출부가 형성되는 문제를 해결하는 역할을 한다. 이러한 금속막(202)은 제1 기판(10) 상에서 실질적으로 균일한 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 이후 형성될 전자 방출부를 이루는 물질과의 반응성 및 광의 투과도 등을 고려하여 상기 금속막(202)을 몰리브덴으로 형성하는 것이 바람직하다. The metal film 202 functions as a sacrificial film and is subsequently removed after formation of the electron emission portion, thereby solving the problem of forming an electron emission portion in an unwanted portion. The metal film 202 may be formed to have a substantially uniform thickness on the first substrate 10. The metal layer 202 may be formed of molybdenum in consideration of reactivity with a material forming an electron emission unit and light transmittance.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 금속막(202)의 개구부(204) 내를 포함하는 제1 기판(10) 상에 전자 방출 물질막(206)을 형성한다. 여기서, 전자 방출 물질막(206)은 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질, 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C₆₀), 실리콘 나노와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합 물질을 포함할 수 있다. Next, as shown in FIG. 3C, an electron emission material film 206 is formed on the first substrate 10 including the opening 204 of the metal film 202. Herein, the electron emission material film 206 may be formed of materials that emit electrons when an electric field is applied in a vacuum, such as carbon-based materials or nanometer-sized materials, such as carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, and diamond-like carbons. , Fullerene (C ₆₀ ), silicon nanowires or any combination thereof may be included.

좀더 상세하게는, 상술한 분말상의 전자 방출 물질에 비히클과 바인더 등의 유기물을 혼합하여 인쇄에 의해 적합한 점도를 갖는 페이스트을 형성하고 감광성 물질을 더욱 포함시킨 다음 이를 제1 기판(10) 상에 스크린 인쇄함으로써 전자 방출 물질막(206)을 형성할 수 있다. More specifically, the above-mentioned powdery electron-emitting material is mixed with an organic material such as a vehicle and a binder to form a paste having a suitable viscosity by printing, and further includes a photosensitive material, which is then screen printed on the first substrate 10. As a result, the electron emission material film 206 can be formed.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 전자 방출 물질막(도 3c의 참조부호 206, 이하 동일)을 자외선을 이용한 노광으로 선택적으로 경화시킨 후, 현상에 의해 경화되지 않은 부분의 전자 방출 물질막(206)을 제거하여 전자 방출부(20)를 형성한다. 상기 자외선은 제1 기판의 후면으로부터 조사될 수 있으며, 이 경우 금속막이 자외선을 차단하는 노광 마스크로 기능하여 개구부(204)에 채워진 전자 방출 물질막(6) 부위만이 선택적으로 경화되도록 한다. 이와 같이 제1 기판(10)의 후면으로부터 자외선이 조사되면, 전자 방출부(200는 캐소드 전극(14)과 접촉하는 아래 표면으로부터 경화가 일어나므로 캐소드 전극(14)과의 접착력이 높아진다. Subsequently, as shown in FIG. 3D, the electron emission material film (reference numeral 206 of FIG. 3C, hereinafter identical) is selectively cured by exposure using ultraviolet rays, and then the electron emission material film of the portion not cured by development ( 206 is removed to form the electron emission portion 20. The ultraviolet light may be irradiated from the rear surface of the first substrate, in which case the metal film functions as an exposure mask to block the ultraviolet light so that only the portion of the electron emission material film 6 filled in the opening 204 is selectively cured. When ultraviolet rays are irradiated from the rear surface of the first substrate 10 in this manner, since the electron emission part 200 hardens from the lower surface in contact with the cathode electrode 14, the adhesive force with the cathode electrode 14 is increased.

이 때, 도 3c 및 도 3d에 도시된 것과 달리, 상술한 페이스트 상의 전자 방출 물질로 스크린 인쇄법에 의해 전자 방출부가 위치할 부분에만 전자 방출 물질막을 형성한 후 이를 건조 및 소성하는 과정에 의해 형성할 수도 있다. 또는, 전자 방출부를 화학기상증착, 스퍼터링 또는 탄소 나노튜브 등의 직접 성장법을 이용하여 박막형으로 형성할 수도 있다. At this time, unlike shown in Figures 3c and 3d, by forming the electron-emitting material film only in the portion where the electron-emitting portion is to be located by the screen printing method of the above-described electron-emitting material on the paste formed by the process of drying and baking it You may. Alternatively, the electron emission unit may be formed into a thin film by using chemical vapor deposition, sputtering, or a direct growth method such as carbon nanotubes.

이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 리프트 오프(lift-off) 공정으로 금속막(202)을 제거하여 전자 방출 디바이스의 제조를 완료한다. Subsequently, as shown in FIG. 3E, the metal film 202 is removed by a lift-off process to complete the manufacture of the electron emission device.

본 실시예에 따른 전자 방출 디바이스의 제조 방법에서는, 금속막(202)은 전자 방출 물질막(206)를 이루는 물질과의 반응성이 작으므로 금속막(202)과 전자 방출 물질막(206) 사이의 반응에 의해 변형된 형상의 전자 방출부(20)가 형성되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다. 또한, 금속막(202)은 노광을 위해 사용되는 광(일례로, 자외선)의 투과가 불가능하므로 광의 투과에 의한 전자 방출부의 형상 변형을 억제할 수 있다. 특히, 몰리브덴은 전자 방출부를 이루는 물질과의 반응성이 매우 낮고 광을 효과적으로 차단할 수 있다. In the method of manufacturing the electron emitting device according to the present embodiment, the metal film 202 has a low reactivity with the material forming the electron emitting material film 206, and thus, between the metal film 202 and the electron emitting material film 206. It is possible to fundamentally prevent the electron emission portion 20 having a shape deformed by the reaction. In addition, since the metal film 202 cannot transmit light (for example, ultraviolet rays) used for exposure, it is possible to suppress the shape deformation of the electron emission part due to light transmission. In particular, molybdenum has a very low reactivity with the material forming the electron emission portion and can effectively block light.

또한, 본 실시예에 의한 제조 방법은, 전자 방출 물질막(206) 형성 전에 금속막(202)의 희생층을 형성하므로 전자 방출부(20) 형성 후 원하지 않는 부분에 전자 방출 물질이 잔류되어 이 부분에 전자 방출부가 형성되는 것을 방지할 수 있다. In addition, in the manufacturing method according to the present embodiment, since the sacrificial layer of the metal film 202 is formed before the electron emission material film 206 is formed, the electron emission material remains in an unwanted portion after the electron emission part 20 is formed. The electron emission portion can be prevented from being formed in the portion.

본 발명은 상기의 전자 방출 디바이스의 구조에 한정되는 것이 아니며 다양한 전극 구조 등이 적용된 전자 방출 디바이스에 적용이 가능하며 이 또한 본 발명 의 범위에 속한다. The present invention is not limited to the structure of the electron emitting device described above, and is applicable to an electron emitting device to which various electrode structures and the like are applied, and this also belongs to the scope of the present invention.

즉, 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. In other words, while the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the present invention.

본 발명에 따른 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 따르면, 원하지 않는 부분에 전자 방출 물질이 잔류하는 것을 방지하기 위한 희생층이 전자 방출부를 이루는 물질과 반응성이 작은 금속으로 이루어지므로 전자 방출부의 형상 변형을 방지할 수 있다. 이러한 효과는 금속막이 노광에서 사용되는 광을 투과시키지 않음으로써 더욱 발휘될 수 있다.According to the method of manufacturing an electron emitting device according to the present invention, the sacrificial layer for preventing the electron emitting material from remaining in the undesired portion is made of a metal having a low reactivity with the material forming the electron emitting portion, thereby preventing the shape deformation of the electron emitting portion. can do. This effect can be further exerted by the metal film not transmitting light used in the exposure.

따라서, 전자 방출부들을 원하는 형상으로 균일하게 형성할 수 있어 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 디바이스를 전자 방출 표시 디바이스에 적용하는 경우 전자 방출부의 에미션 균일도와 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다. Therefore, the electron emitting portions can be formed uniformly in a desired shape, so that the emission uniformity and luminance uniformity of the electron emitting portions can be improved when the electron emitting device manufactured by the manufacturing method according to the present invention is applied to the electron emitting display device. have.

Claims

A method of manufacturing an electron emitting device comprising an electron emitting portion and a drive electrode electrically shorted to each other, the method comprising:

The process of forming the electron emission portion,

Forming a metal film on the substrate, the metal film having an opening corresponding to a region where an electron emission section is to be formed;

Screen printing an electron emitting material film on the substrate to fill the opening;

Exposing and selectively curing the electron emitting material film;

Removing an uncured portion of the electron emission material film; And

Removing the metal film

Method of manufacturing an electron emitting device comprising a.

The method of claim 1,

And the electron emitting material film is cured by ultraviolet light.

The method of claim 2,

Wherein said ultraviolet light is irradiated from the back side of the substrate.

The method of claim 1,

And said metal film is made of molybdenum.

The method of claim 1,

And said electron emitting portion comprises at least one material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, fullerenes (C ₆₀ ) and silicon nanowires.