KR20070064773A

KR20070064773A - Manufacturing method for electron emission device

Info

Publication number: KR20070064773A
Application number: KR1020050125236A
Authority: KR
Inventors: 강수종
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-06-22

Abstract

A manufacturing method of an electron emission device is provided to enhance pattern accuracy of an insulating layer by removing efficiently air bubbles and etched particles in an insulating layer etching process. A plurality of cathode electrodes(4), an insulating layer(6), and a plurality of gate electrodes(8) are formed on a substrate(2). A plurality of openings are formed in the gate electrodes and the insulating layer in order to expose partially surfaces of the cathode electrodes. A plurality of electron emission units(20) are formed on the cathode electrodes. A paste mixture(22) including electron emission materials is coated on an entire surface of a structure provided on the substrate. The mixture is partially hardened on the cathode electrodes. A front surface and a rear surface of the substrate are turned. The unhardened mixture is removed by injecting a developer onto the substrate.

Description

Manufacturing Method of Electron Emission Device {MANUFACTURING METHOD FOR ELECTRON EMISSION DEVICE}

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 각 제조 단계에서의 개략도이다.1A-1H are schematic diagrams at each manufacturing step shown to explain a method of manufacturing an electron emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제조 방법을 통해 제작된 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도이다.2 is a partially exploded perspective view of an electron emission display device manufactured through the manufacturing method of the present invention.

본 발명은 전자 방출 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 방출부 현상 공정과 절연층 식각 공정을 개선한 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emitting device, and more particularly, to a method of manufacturing an electron emitting device having improved an electron emitting portion developing process and an insulating layer etching process.

일반적으로 전자 방출 소자(electron emission element)는 전자원의 종류에 따라 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식으로 분류할 수 있다.In general, an electron emission element may be classified into a method using a hot cathode and a method using a cold cathode according to the type of electron source.

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-insulation layer-metal Metal (MIM) type and Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) type are known.

이 중 전계 방출 어레이(FEA)형 전자 방출 소자는 전자 방출부와 이 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극으로서 하나의 캐소드 전극과 하나의 게이트 전극을 구비하며, 전자 방출부의 구성 물질로 일 함수가 낮거나 종횡비가 큰 물질, 일례로 탄소 나노튜브와 흑연 및 다이아몬드상 카본과 같은 탄소계 물질을 사용하여 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한다.The field emission array (FEA) type electron emission device includes an electron emission unit and a driving electrode for controlling electron emission of the electron emission unit, including one cathode electrode and one gate electrode, and a work function as a constituent material of the electron emission unit. Materials that have low or high aspect ratios, such as carbon nanotubes and carbon-based materials such as graphite and diamond-like carbon, utilize the principle that electrons are easily released by an electric field in vacuum.

전자 방출 소자는 일 기판에 어레이를 이루며 배치되어 전자 방출 디바이스(electron emission device)를 구성하고, 전자 방출 디바이스는 형광층과 애노드 전극 등으로 이루어진 발광 유닛이 구비된 다른 기판과 결합하여 전자 방출 표시 디바이스(electron emission display device)를 구성한다.The electron emission elements are arranged in an array on one substrate to form an electron emission device, and the electron emission device is combined with another substrate provided with a light emitting unit composed of a fluorescent layer and an anode electrode, and the electron emission display device. (electron emission display device) is configured.

공지의 전계 방출 어레이(FEA)형 전자 방출 디바이스는 기판 위에 캐소드 전극들과 절연층 및 게이트 전극들이 순차적으로 형성되고, 게이트 전극들과 절연층에 개구부가 형성되어 캐소드 전극의 표면 일부를 노출시키며, 개구부 내측으로 캐소드 전극들 위에 전자 방출부가 배치된 형태로 이루어진다.Known field emission array (FEA) type electron emission devices have cathode electrodes, insulating layers and gate electrodes sequentially formed on a substrate, and openings are formed in the gate electrodes and insulating layers to expose a portion of the surface of the cathode electrode, The electron emission part is disposed on the cathode electrodes inside the opening.

전자 방출부를 형성할 때에는 ①분말 형태의 전자 방출 물질에 비히클과 바인더 등을 혼합하여 인쇄에 적합한 점도를 갖는 페이스트상 혼합물을 제작하고, ②상기 혼합물을 기판 위 구조물 전체에 스크린 인쇄하고, ③전자 방출부 형성 부위의 혼합물을 선택적으로 경화시키고, ④기판의 상부로부터 현상액을 분사하여 경화되지 않은 혼합물을 제거하는 과정이 적용되고 있다.When forming the electron emitting portion, ① mix a vehicle and a binder with a powder-type electron emitting material to produce a paste-like mixture having a suitable viscosity for printing, ② screen-print the mixture on the entire structure on the substrate, and ③ A process of selectively curing the mixture of the sub-formation sites and removing the uncured mixture by spraying the developer from the top of the substrate is carried out.

그런데 상기 방법에서는 현상 과정에서 현상액의 압력에 의해 전자 방출 물질들이 눌려 전자 방출부 표면으로 노출되기 어려우며, 이에 따라 전자 방출 물질들을 전자 방출부 표면으로 노출시키는 별도의 표면 활성화 단계를 거쳐햐 하는 번거로움이 있다.However, in the above method, it is difficult to press the electron-emitting materials by the pressure of the developer in the developing process and to expose them to the surface of the electron-emitting part. There is this.

또한 상기 방법으로는 경화되지 않은 혼합물을 완전하게 제거하기 어려우므로 구조물 표면에 일부의 전자 방출 물질들이 남게 된다. 남겨진 전자 방출 물질들은 전자 방출 디바이스 구동시 잘못된 전자 방출을 일으켜 구동 특성을 저하시킨다.The method also makes it difficult to completely remove the uncured mixture, leaving some electron emission materials on the surface of the structure. Remaining electron emitting materials cause false electron emission when driving the electron emitting device and degrade the driving characteristics.

한편, 절연층에 개구부를 형성할 때에는 기판의 상부로부터 식각액을 분사하여 게이트 전극 개구부에 의해 노출된 절연층 부위를 습식 식각하는 방법이 적용되고 있다. 그런데 이 방법으로는 식각시 발생하는 식각 이물이나 기포가 식각액과 함께 제거되지 못하고 구조물에 남게 되므로, 절연층의 패턴 정밀도가 낮아지는 문제가 있다.On the other hand, when the opening is formed in the insulating layer, a method of wet etching the insulating layer portion exposed by the gate electrode opening by spraying the etchant from the upper portion of the substrate is applied. However, in this method, since the foreign matter or bubbles generated during the etching are not removed together with the etchant and remain in the structure, the pattern precision of the insulating layer is lowered.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 현상 과정에서 의도하지 않은 부위에 전자 방출 물질들이 남는 것을 억제하고, 전자 방출부를 구성하는 전자 방출 물질들이 전자 방출부 표면에 노출되도록 하며, 절연층 패턴 정밀도를 높일 수 있는 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent electron emission materials from remaining on unintended portions during development, and to expose the electron emission materials constituting the electron emission portion to the electron emission surface. The present invention provides a method of manufacturing an electron emission device capable of increasing the insulation layer pattern accuracy.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

기판 위에 캐소드 전극들과 절연층 및 게이트 전극들을 차례로 형성하고, 게이트 전극들과 절연층에 개구부를 형성하여 캐소드 전극들의 표면 일부를 노출시키고, 개구부 내측으로 캐소드 전극들 위에 전자 방출부를 형성하는 단계들을 포함하며, 전자 방출부 형성 단계가 기판에 제공된 구조물 표면 전체에 전자 방출 물질들을 포함하는 페이스트상 혼합물을 도포하고, 캐소드 전극 위로 혼합물을 부분적으로 경화시키고, 기판의 전면과 후면이 반대가 되도록 뒤집은 다음 기판의 아래에서 현상액을 분사하여 경화되지 않은 혼합물을 형상액과 함께 아래로 흘려 제거하는 과정들을 포함하는 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 제공한다.Forming cathodes, an insulating layer, and gate electrodes in turn on the substrate, forming openings in the gate electrodes and the insulating layer to expose a portion of the surface of the cathode electrodes, and forming electron emission portions on the cathode electrodes inside the openings. Wherein the step of forming an electron emitter comprises applying a paste-like mixture comprising electron-emitting materials over the entire surface of the structure provided in the substrate, partially curing the mixture over the cathode electrode, and flipping the front and back sides of the substrate opposite. Provided is a method of manufacturing an electron emitting device comprising spraying a developer under the substrate to remove the uncured mixture down with the forming liquid.

상기 페이스트상 혼합물은 감광성 물질을 포함할 수 있으며, 기판의 후면으로부터 자외선을 조사하여 혼합물을 부분적으로 경화시킬 수 있다.The paste-like mixture may include a photosensitive material and partially cure the mixture by irradiating ultraviolet rays from the rear surface of the substrate.

상기 절연층에 개구부를 형성하는 단계는 마스크층을 이용해 절연층 가운데 식각 예정 부위를 노출시키고, 기판의 전면과 후면이 반대가 되도록 뒤집은 다음 기판의 아래에서 식각액을 분사하여 식각 예정 부위를 제거하는 것으로 이루어질 수 있다.The opening may be formed in the insulating layer by exposing the etching target portion of the insulating layer using a mask layer, inverting the front and rear surfaces of the substrate to be reversed, and then removing the etching target portion by spraying an etchant under the substrate. Can be done.

또한, 전자 방출 디바이스의 제조 방법은 게이트 전극들을 형성한 다음, 기판 위 전체에 추가 절연층과 집속 전극을 더욱 형성하고, 집속 전극과 추가 절연층에 각자의 개구부를 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the electron emitting device may further include forming gate electrodes, further forming additional insulating layers and focusing electrodes over the substrate, and forming respective openings in the focusing electrode and the additional insulating layers. have.

상기 추가 절연층에 개구부를 형성하는 단계는 마스크층을 이용해 추가 절연층 가운데 식각 예정 부위를 노출시키고, 기판의 전면과 후면이 반대가 되도록 뒤집은 다음 기판의 아래에서 식각액을 분사하여 식각 예정 부위를 제거하는 것으로 이루어질 수 있다.The opening may be formed in the additional insulating layer by exposing the etching target portion of the additional insulating layer using a mask layer, flipping the front and rear sides of the substrate to be opposite, and then spraying the etching solution from the bottom of the substrate to remove the etching target portion. It can be done.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 1a를 참고하면, 기판(2) 위에 도전막을 형성하고 이를 패터닝하여 스트라이프 형상의 캐소드 전극들(4)을 형성하고, 캐소드 전극들(4) 위로 기판(2) 전체에 절연 물질을 증착 혹은 스크린 인쇄하여 제1 절연층(6)을 형성한다. 그리고 제1 절연층(6) 위로 도전막을 형성하고 이를 패터닝하여 캐소드 전극(4)과 직교하는 스트라이프 형상의 게이트 전극들(8)을 형성한다. 이때 캐소드 전극(4)과 게이트 전극(8)의 교차 영역이 단위 화소를 이룬다.Referring first to FIG. 1A, a conductive film is formed on a substrate 2 and patterned to form stripe cathode electrodes 4, and an insulating material is deposited on the entire substrate 2 over the cathode electrodes 4. Screen printing is performed to form the first insulating layer 6. A conductive film is formed on the first insulating layer 6 and patterned to form gate electrodes 8 having a stripe shape orthogonal to the cathode electrode 4. At this time, the intersection area between the cathode electrode 4 and the gate electrode 8 forms a unit pixel.

이어서 게이트 전극들(8) 위로 기판(2) 전체에 절연 물질을 증착 혹은 스크린 인쇄하여 제2 절연층(10)을 형성하고, 제2 절연층(10) 위에 도전 물질을 코팅하여 집속 전극(12)을 형성한다. 제2 절연층(10)과 집속 전극(12)은 선택적인 추가 사항이므로 기판(2) 위에 캐소드 전극(4), 제1 절연층(6) 및 게이트 전극(8)만 형성하여도 무방하다.Subsequently, an insulating material is deposited or screen printed on the entire substrate 2 over the gate electrodes 8 to form a second insulating layer 10, and a conductive material is coated on the second insulating layer 10 to form the focusing electrode 12. ). Since the second insulating layer 10 and the focusing electrode 12 are optional additions, only the cathode electrode 4, the first insulating layer 6, and the gate electrode 8 may be formed on the substrate 2.

다음으로 도 1b에 도시한 바와 같이, 기판(2)에 제공된 구조물 위에 제1 마스크층(14)을 형성하고, 이를 패터닝하여 집속 전극(12)의 표면 일부를 노출시는 개구부(14a)를 형성하고, 이 개구부(14a)를 통해 노출된 집속 전극(12) 부위를 패터닝하여 집속 전극 개구부(12a)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 1B, the first mask layer 14 is formed on the structure provided on the substrate 2 and patterned to form an opening 14a that exposes a part of the surface of the focusing electrode 12. The portion of the focusing electrode 12 exposed through the opening 14a is patterned to form the focusing electrode opening 12a.

이때, 집속 전극(12)은 단위 화소 마다 하나의 개구부(12a)를 형성하여 한 단위 화소에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속할 수 있다.In this case, the focusing electrode 12 may form one opening 12a for each unit pixel to comprehensively focus electrons emitted from one unit pixel.

이어서 도 1c를 참고하면, 제1 마스크층(14)의 표면이 아래를 향하도록 기판(2)의 전면과 후면을 뒤집어 배치하고, 기판(2) 아래에 식각 노즐(50)을 배치한다. 식각 노즐(50)의 배출구는 제1 마스크층을 향해 위치하며, 제1 마스크층(14)을 향해 식각액을 분사하여 제1 마스크층 개구부(14a)를 통해 노출된 제2 절연층(10) 부위를 식각하여 제2 절연층 개구부(10a)를 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 1C, the front and rear surfaces of the substrate 2 are turned upside down so that the surface of the first mask layer 14 faces downward, and an etching nozzle 50 is disposed below the substrate 2. The outlet of the etching nozzle 50 is located toward the first mask layer, and the portion of the second insulating layer 10 exposed through the first mask layer opening 14a by spraying the etchant toward the first mask layer 14. Is etched to form a second insulating layer opening 10a.

여기서, 제2 절연층(10)을 식각할 때 발생하는 기포나 식각 이물들이 식각액을 따라 아래로 흘러 배출되므로 제2 절연층 개구부(10a)를 보다 정밀한 패턴으로 형성할 수 있고, 개구부(10a) 측벽을 매끄럽게 형성할 수 있다.Here, since bubbles or etching foreign substances generated when etching the second insulating layer 10 flows down along the etching liquid, the second insulating layer opening 10a may be formed in a more precise pattern, and the opening 10a may be formed. The side wall can be formed smoothly.

그리고 다시 기판(2)의 전면과 후면을 뒤집고 제1 마스크층(14)을 제거한 다음, 도 1d에 도시한 바와 같이 기판(2) 위에 제공된 구조물 표면 전체에 제2 마스크층(16)을 형성한다. 이어서 제2 마스크층을 패터닝하여 게이트 전극(8)의 표면 일부를 노출시키는 개구부(16a)를 형성하고, 이 개구부(16a)를 통해 노출된 게이트 전극(8) 부위를 패터닝하여 게이트 전극 개구부(8a)를 형성한다.Then, the front and rear surfaces of the substrate 2 are reversed, the first mask layer 14 is removed, and then the second mask layer 16 is formed on the entire structure surface provided on the substrate 2 as shown in FIG. 1D. . Subsequently, the second mask layer is patterned to form an opening 16a exposing a part of the surface of the gate electrode 8, and the portion of the gate electrode 8 exposed through the opening 16a is patterned to form the gate electrode opening 8a. ).

이때, 게이트 전극(8)은 단위 화소마다 복수개의 개구부를 형성하여 추후 형성되는 전자 방출부가 각각의 게이트 전극 개구부 내측에 위치하도록 한다.In this case, the gate electrode 8 forms a plurality of openings for each unit pixel so that an electron emission part formed later is located inside each gate electrode opening.

다음으로 도 1e에 도시한 바와 같이, 제2 마스크층(16)의 표면이 아래를 향하도록 기판(2)의 전면과 후면을 뒤집어 배치하고, 기판(2) 아래에 식각 노즐(50')을 배치한 후, 제2 마스크층(16)을 향해 식각액을 분사하여 제2 마스크층 개구부 (16a)를 통해 노출된 제1 절연층(6) 부위를 식각하여 제1 절연층(6)에 개구부(6a)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 1E, the front and rear surfaces of the substrate 2 are turned upside down so that the surface of the second mask layer 16 faces downward, and an etching nozzle 50 'is placed under the substrate 2. After the arrangement, the etchant is sprayed toward the second mask layer 16 to etch the portion of the first insulating layer 6 exposed through the second mask layer opening 16a to etch the openings in the first insulating layer 6. 6a).

여기서 전술한 제2 절연층(10)에 개구부를 형성할 때와 마찬가지로, 제1 절연층(6)을 식각할 때 발생하는 기포나 식각 이물들이 식각액을 따라 아래로 흘러 배출되어 제1 절연층 개구부(6a)를 보다 정밀한 패턴으로 형성할 수 있고, 전자 방출부가 형성될 캐소드 전극(4) 표면과 제1 절연층 개구부(6a) 측벽을 매끄럽게 형성할 수 있다.Here, as in the case of forming the openings in the second insulating layer 10 described above, bubbles or etch foreign substances generated when the first insulating layer 6 is etched are flowed down along the etchant to discharge the first insulating layer openings. 6a can be formed in a more precise pattern, and the surface of the cathode electrode 4 and the sidewall of the first insulating layer opening 6a in which the electron emission portion is to be formed can be smoothly formed.

이어서 기판(2)의 전면이 위로 가도록 기판(2)을 다시 배치하고 제2 마스크층(16)을 제거한 후, 도 1f에 도시한 바와 같이 기판(2) 위에 제공된 구조물 표면 전체에 제3 마스크층(18)을 형성하고, 이를 패터닝하여 전자 방출부 형성 부위에 개구부(18a)를 형성한다.Subsequently, the substrate 2 is repositioned so that the front surface of the substrate 2 faces upward, and the second mask layer 16 is removed, and then the third mask layer is formed over the entire surface of the structure provided on the substrate 2 as shown in FIG. 1F. An 18 is formed and patterned to form the opening 18a in the electron emission region formation site.

전자 방출부를 형성하는 방법은, 분말 형태의 전자 방출 물질에 비히클과 바인더 및 감광성 물질 등을 혼합하여 인쇄에 적합한 점도를 갖는 페이스트상 혼합물(22)을 제작하고, 기판(2) 위 전체에 이 혼합물(22)을 스크린 인쇄한 다음 기판(2)의 후면으로부터 자외선을 조사하여 제3 마스크층(18)의 개구부(18a)에 채워진 혼합물(22)을 선택적으로 경화시키고, 현상을 통해 경화되지 않은 혼합물(22)을 제거하는 과정들을 포함한다.The method of forming the electron emitting portion is to prepare a paste-like mixture 22 having a viscosity suitable for printing by mixing a vehicle, a binder, a photosensitive material, etc. with an electron emitting material in powder form, and the mixture on the substrate 2 as a whole. Screen printing 22 and then irradiating ultraviolet rays from the backside of the substrate 2 to selectively cure the mixture 22 filled in the opening 18a of the third mask layer 18, and to develop the uncured mixture through development. (22) includes the process of removing.

상기 노광 단계에서 기판(2)과 캐소드 전극(4)이 자외선을 투과할 수 있도록 기판(2)은 투명 기판으로 준비하고, 캐소드 전극(4)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전막으로 형성한다.In the exposing step, the substrate 2 is prepared as a transparent substrate so that the substrate 2 and the cathode electrode 4 can transmit ultraviolet rays, and the cathode electrode 4 is made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). Form.

본 실시예에서 현상을 통해 경화되지 않은 혼합물(22)을 제거하는 방법은 도 1g에 도시한 바와 같이, 혼합물(22)의 표면이 아래를 향하도록 기판(2)의 전면과 후면을 뒤집어 배치하고, 기판(2) 아래에 현상 노즐(51)을 배치한 후, 혼합물(22)을 향해 현상액을 분사하여 경화되지 않은 혼합물(22)과 현상액을 함께 아래로 흘려 배출시키는 과정으로 이루어진다.In the present embodiment, the method of removing the uncured mixture 22 through development is placed upside down on the front and rear surfaces of the substrate 2 such that the surface of the mixture 22 faces downward, as shown in FIG. 1G. After the development nozzle 51 is disposed under the substrate 2, the developer is sprayed toward the mixture 22 to flow the uncured mixture 22 and the developer down together.

상기한 과정으로 전자 방출부(20)를 형성하며, 전자 방출부(20)를 구성하는 전자 방출 물질로는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질을 사용할 수 있다.The electron emission part 20 is formed by the above-described process, and the electron emission material constituting the electron emission part 20 includes carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, C ₆₀ , and silicon nanowires. And combinations thereof.

전술한 현상 방법에 따르면, 경화되지 않은 혼합물(22)이 현상액을 따라 아래로 흘러 외부로 배출되므로 의도하지 않은 부위에 전자 방출 물질들이 잔류하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전자 방출부(20)가 현상액의 압력을 받지 않아 전자 방출 물질들이 자연스럽게 전자 방출부(20) 표면에 노출되므로 추후 별도의 표면 활성화 과정을 거치지 않아도 되는 공정상의 장점이 예상된다.According to the above-described developing method, the uncured mixture 22 flows down along the developing solution and is discharged to the outside, thereby preventing the electron emitting materials from remaining at unintended portions. In addition, since the electron emitter 20 is not exposed to the pressure of the developer, the electron emitters are naturally exposed to the surface of the electron emitter 20, and thus, a process advantage of not requiring a separate surface activation process is expected.

마지막으로 기판(2)의 전면이 위로 가도록 기판(2)을 배치한 후, 제3 마스크층(18)을 제거하여 도 1h에 도시한 전자 방출 디바이스(100)를 완성한다.Finally, after placing the substrate 2 so that the front surface of the substrate 2 faces upward, the third mask layer 18 is removed to complete the electron emitting device 100 shown in FIG. 1H.

이하, 도 2를 참고하여 전술한 방법을 통해 제작된 전자 방출 표시 디바이스의 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, a configuration of the electron emission display device manufactured through the above-described method will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참고하면, 전자 방출 표시 디바이스는 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(24)과 제2 기판(26)을 포함한다. 제1 기판(24)과 제2 기판(26)의 가장자리에는 밀봉 부재(도시하지 않음)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10^-6 torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(24)과 제2 기판(26) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다.Referring to FIG. 2, the electron emission display device includes a first substrate 24 and a second substrate 26 disposed to face each other in parallel with each other at predetermined intervals. Sealing members (not shown) are disposed at the edges of the first substrate 24 and the second substrate 26 to bond the two substrates, and the internal space is evacuated with a vacuum of approximately 10 ⁻⁶ torr to form the first substrate 24. ), The second substrate 26 and the sealing member constitute a vacuum container.

상기 제1 기판(24) 중 제2 기판(26)과의 대향면에는 전자 방출 소자들이 어레이를 이루며 배치되어 전자 방출 디바이스(100)를 구성하고, 전자 방출 디바이스(100)가 제2 기판(26) 및 제2 기판(26)에 제공된 발광 유닛(110)과 결합되어 전자 방출 표시 디바이스를 구성한다.On the opposite surface of the first substrate 24 to the second substrate 26, electron emission elements are arranged in an array to constitute the electron emission device 100, and the electron emission device 100 is connected to the second substrate 26. And the light emitting unit 110 provided on the second substrate 26 to form an electron emission display device.

먼저, 제1 기판(24) 위에는 제1 전극인 캐소드 전극들(4)이 제1 기판(24)의 일방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(4)을 덮으면서 제1 기판(24) 전체에 제1 절연층(6)이 형성된다. 제1 절연층(6) 위에는 제2 전극인 게이트 전극들(8)이 캐소드 전극(4)과 직교하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.First, the cathode electrodes 4, which are first electrodes, are formed in a stripe pattern along one direction of the first substrate 24 on the first substrate 24, and cover the cathode electrodes 4. The first insulating layer 6 is formed in the entirety. Gate electrodes 8, which are second electrodes, are formed on the first insulating layer 6 in a stripe pattern along a direction orthogonal to the cathode electrodes 4.

상기에서 캐소드 전극(4)과 게이트 전극(8)의 교차 영역이 하나의 단위 화소를 이루며, 캐소드 전극들(4) 위로 각 단위 화소마다 하나 이상의 전자 방출부(20)가 형성된다. 그리고 제1 절연층(6)과 게이트 전극(8)에는 각 전자 방출부(20)에 대응하는 개구부(6a,8a)가 형성되어 제1 기판(24) 상에 전자 방출부(20)가 노출되도록 한다.In the above, an intersection area between the cathode electrode 4 and the gate electrode 8 forms one unit pixel, and one or more electron emission units 20 are formed on each unit pixel above the cathode electrodes 4. Openings 6a and 8a corresponding to the electron emission portions 20 are formed in the first insulating layer 6 and the gate electrode 8 to expose the electron emission portions 20 on the first substrate 24. Be sure to

전자 방출부(20)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 전자 방출부 (20)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C_60, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질을 포함할 수 있다.The electron emission unit 20 may be formed of materials emitting electrons, for example, carbon-based materials or nanometer-sized materials when an electric field is applied in a vacuum. The electron emission unit 20 may include, for example, carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, C _60, silicon nanowires _, and combinations thereof.

도면에서는 전자 방출부들(20)이 원형으로 형성되고, 각 화소 영역에서 캐소드 전극(4)의 길이 방향을 따라 일렬로 배열되는 구성을 도시하였다. 그러나 전자 방출부(20)의 평면 형상과 화소 영역당 개수 및 배열 형태 등은 도시한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.In the drawing, the electron emission parts 20 are formed in a circular shape and arranged in a line along the length direction of the cathode electrode 4 in each pixel area. However, the planar shape of the electron emission unit 20, the number and arrangement form per pixel area, etc. are not limited to the illustrated example and may be variously modified.

그리고 게이트 전극들(8)과 제1 절연층(6) 위로 제3 전극인 집속 전극(12)이 형성된다. 집속 전극(12) 하부에는 제2 절연층(10)이 위치하여 게이트 전극(8)과 집속 전극(12)을 절연시키며, 제2 절연층(10)과 집속 전극(12)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(10a,12a)가 마련된다.The focusing electrode 12, which is a third electrode, is formed on the gate electrodes 8 and the first insulating layer 6. A second insulating layer 10 is disposed below the focusing electrode 12 to insulate the gate electrode 8 and the focusing electrode 12, and to pass the electron beam through the second insulating layer 10 and the focusing electrode 12. Openings 10a and 12a are provided.

다음으로, 제1 기판(24)에 대향하는 제2 기판(26)의 일면에는 형광층(28), 일례로 적색과 녹색 및 청색의 형광층들(28R,28G,28B)이 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(28) 사이로 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(30)이 형성된다. 형광층(28)은 제1 기판(24)에 설정되는 단위 화소에 한가지 색의 형광층(28R,28G,28B)이 대응하도록 형성된다.Next, on one surface of the second substrate 26 opposite to the first substrate 24, the fluorescent layer 28, for example, the red, green, and blue fluorescent layers 28R, 28G, and 28B may be disposed at random intervals. The black layer 30 is formed between the fluorescent layers 28 to improve contrast of the screen. The fluorescent layer 28 is formed so that the fluorescent layers 28R, 28G, and 28B of one color correspond to the unit pixels set on the first substrate 24.

형광층(28)과 흑색층(30) 위로는 알루미늄과 같은 금속막으로 이루어진 애노드 전극(32)이 형성된다. 애노드 전극(32)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가받으며, 형광층(28)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(24)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(26) 측으로 반사시켜 휘도를 높이는 역할을 한다.An anode electrode 32 made of a metal film such as aluminum is formed on the fluorescent layer 28 and the black layer 30. The anode electrode 32 receives a high voltage necessary for accelerating the electron beam from the outside, and reflects the visible light emitted toward the first substrate 24 among the visible light emitted from the fluorescent layer 28 toward the second substrate 26 to improve luminance. Height plays a role.

한편, 애노드 전극은 금속막이 아닌 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(26)을 향한 형광층(28)과 흑색층(30)의 일면에 위치하며, 소정의 패턴으로 구분되어 복수개로 형성될 수 있다. 또한 애노드 전극으로서 전술한 투명 도전막과 금속막이 형광층(28)과 흑색층(30)의 양면에 동시에 형성되는 구조도 가능하다.On the other hand, the anode electrode may be made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO) rather than a metal film. In this case, the anode electrode is positioned on one surface of the fluorescent layer 28 and the black layer 30 facing the second substrate 26, and may be formed in plural in a predetermined pattern. In addition, a structure in which the above-described transparent conductive film and metal film are formed simultaneously on both surfaces of the fluorescent layer 28 and the black layer 30 as an anode electrode is also possible.

상기 제1 기판(24)과 제2 기판(26) 사이에는 스페이서들(34)이 배치되어 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고, 두 기판(24,26)의 간격을 일정하게 유지시킨다. 스페이서들(34)은 집속 전극(12)과 애노드 전극(32)의 단락을 방지할 수 있도록 글래스, 세라믹, 도는 강화 유리와 같은 유전체로 제작되며, 형광층(28)을 침범하지 않도록 흑색층(20)에 대응하여 위치한다.Spacers 34 are disposed between the first substrate 24 and the second substrate 26 to support the compressive force applied to the vacuum container, and to maintain a constant gap between the two substrates 24 and 26. The spacers 34 are made of a dielectric such as glass, ceramic, or tempered glass to prevent short-circuit between the focusing electrode 12 and the anode electrode 32, and the black layer (not to invade the fluorescent layer 28). 20).

상기 구성의 전자 방출 표시 디바이스는 외부로부터 캐소드 전극들(4), 게이트 전극들(8), 집속 전극(12) 및 애노드 전극(32)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 4, the gate electrodes 8, the focusing electrode 12, and the anode electrode 32 from the outside.

일례로 캐소드 전극들(4)과 게이트 전극들(8) 중 어느 한 전극들이 주사 구동 전압을 인가받아 주사 전극으로 기능하고, 다른 한 전극들이 데이터 구동 전압을 인가받아 데이터 전극으로 기능한다. 그리고 집속 전극(12)은 전자빔 집속에 필요한 전압, 일례로 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받으며, 애노드 전극(32)은 전자빔 가속에 필요한 전압, 일례로 수백 내지 수천 볼트의 양의 직류 전압을 인가받는다.For example, any one of the cathode electrodes 4 and the gate electrodes 8 receives a scan driving voltage to serve as a scan electrode, and the other electrodes receive a data driving voltage to serve as a data electrode. In addition, the focusing electrode 12 receives 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 32 requires a voltage for accelerating the electron beam, for example, several hundred to several thousand volts. DC voltage of is applied.

그러면 캐소드 전극(4)과 게이트 전극(8)간 전압 차가 임계치 이상인 단위 화소들에서 전자 방출부(20) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 집속 전극 개구부(12a)를 통과하면서 전자빔 다발의 중심부로 집속되며, 애노드 전극(32)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 형광층(28)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 4 and the gate electrode 8 is greater than or equal to a threshold, and electrons are emitted therefrom. The emitted electrons are focused to the center of the electron beam bundle while passing through the focusing electrode opening 12a, and are attracted by the high voltage applied to the anode electrode 32 to collide with the corresponding fluorescent layer 28 to emit light.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have 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 belongs to

이와 같이 본 발명에 의한 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 따르면, 전자 방출부를 형성할 때 의도하지 않은 부위에 전자 방출 물질들이 남는 것을 효과적으로 억제하고, 전자 방출부 표면에 전자 방출 물질들을 노출시켜 에미션 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 따르면, 절연층을 식각할 때 발생하는 기포와 식각 이물들을 효율적으로 제거할 수 있으므로 절연층의 패턴 정밀도를 높이는 효과가 있다.As described above, according to the method of manufacturing the electron emission device according to the present invention, the formation of the electron emission portion effectively suppresses the remaining electron emission materials on the unintended portion, and exposes the electron emission materials on the surface of the electron emission portion to reduce the emission efficiency. Can increase. In addition, according to the method for manufacturing an electron emitting device according to the present invention, since bubbles and etching foreign substances generated when etching the insulating layer can be efficiently removed, there is an effect of increasing the pattern precision of the insulating layer.

Claims

Forming cathode electrodes, an insulating layer and a gate electrodes on the substrate in turn;

Openings are formed in the gate electrodes and the insulating layer to expose a portion of the surface of the cathode electrodes;

Forming an electron emission portion on the cathode electrodes inside the opening;

The electron emitting portion forming step,

Applying a paste-like mixture comprising electron-emitting materials over the entire surface of the structure provided in the substrate;

Partially curing the mixture over the cathode electrode;

And inverting the front and rear surfaces of the substrate so as to be reversed, and then spraying a developer solution under the substrate to remove the uncured mixture down along with the shape liquid.

The method of claim 1,

The pasty mixture comprises a photosensitive material,

Irradiating ultraviolet rays from the backside of the substrate to partially cure the mixture.

The method of claim 1,

Forming an opening in the insulating layer;

Exposing a portion of the insulating layer to be etched using the mask layer;

And inverting the front surface and the rear surface of the substrate so as to be reversed, and then spraying an etchant under the substrate to remove the portion to be etched.

The method of claim 1,

Forming said gate electrodes, and then further forming an additional insulating layer and a focusing electrode over said substrate, and forming respective openings in said focusing electrode and said additional insulating layer, respectively.

The method of claim 4, wherein

Forming an opening in the additional insulating layer;

Exposing an etch scheduled portion of the additional insulating layer using a mask layer;

The method of claim 1,

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