KR20080044702A - 전자 방출 디바이스, 그 제조 방법 및 그를 이용한 전자방출 디스플레이 - Google Patents

전자 방출 디바이스, 그 제조 방법 및 그를 이용한 전자방출 디스플레이 Download PDF

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Abstract

개시된 전자 방출 디바이스는 보조 전극을 기판의 내부에 삽입 형성하고, 그 위에 캐소드 전극을 형성하고, 캐소드 전극 상에 절연층을 형성하고, 절연층 상에 게이트 전극을 형성하여 절연층의 소성 시 캐소드 전극에 의해 차단되어 보조 전극이 절연층으로 확산되는 것이 방지된다. 또한 보조 전극이 기판 내에 삽입 형성되어 기판의 상면과 동일 평면을 이루어 절연층의 스텝 커버리지가 개선된다.
전자 방출 디바이스, 절연층, 보조 전극, 확산, 캐소드 전극, 게이트 전극

Description

전자 방출 디바이스, 그 제조 방법 및 그를 이용한 전자 방출 디스플레이{ELECTRON EMISSION DEVICE, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME, AND ELECTRON EMISSION DISPLAY USING THE SAME.}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디스플레이의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디스플레이의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 방출 디스플레이의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자 방출 디스플레이의 부분 단면도이다.
도 5a 내지 도 5i는 도 1,2의 전자 방출 디스플레이가 갖는 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
1,1',1" : 전자 방출 디스플레이 10: 제1 기판, 20: 제2 기판
10a: 보조전극용 홈 100,100',100": 전자 방출 디바이스
101,101' : 보조 전극 110 : 캐소드 전극
120 : 절연층 120a : 개구부
130 : 게이트 전극 130a : 개구부
140 : 전자 방출부 150 : 제2 절연층
160 : 포커스 전극 200 : 발광유닛
본 발명은 전자 방출 디바이스, 그 제조 방법 및 그를 이용한 전자 방출 디스플레이에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 방출 소자는 전자 방출부와 이 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들로서 캐소드 전극과 게이트 전극을 구비한다.
이 전자 방출 소자는 일례로, 캐소드 전극과 게이트 전극이 절연층을 사이에 두고 서로 교차하는 방향을 따라 순차적으로 형성되고, 캐소드 전극과 게이트전극이 교차되는 영역의 게이트 전극과 절연층에 개구부가 각각 형성되며, 이 개구부 내측으로 캐소드 전극 위에 전자 방출부가 형성되어, 캐소드 전극과 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 전자 방출부에서 전자 방출이 이루어지는 구조로 형성될 수 있다.
이러한 전자 방출 소자는 일 기판에 어레이를 이루어 전자 방출 디바이스(electron emission device)를 구성할 수 있는데, 이 경우 캐소드 전극과 게이트 전극 중 어느 하나의 전극에 주사 신호 전압이 인가되고 다른 하나의 전극에 데이터 신호 전압이 인가되어, 캐소드 전극과 게이트 전극간 전압 차가 임계치 이상인 전자 방출 소자들에서는 해당 전자 방출부 주위에 전계가 형성되고 이로 인해 전자 방출부로부터 전자 방출이 이루어질 수 있다.
전술한 전자 방출 디바이스는 형광층과 애노드 전극을 포함한 발광 유닛이 구비된 다른 기판과 결합되어 전자 방출 디스플레이(electron emission display)를 구성한다.
상술한 전자 방출 디스플레이에 있어, 캐소드 전극은 통상 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO, 이하 ITO라 칭함)와 같은 투명 도전막으로 구비되고 기판 상에 라인 패턴을 유지하여 형성된다.
그러나, ITO로 이루어진 캐소드 전극은 ITO의 재질적 특성에 따라 높은 저항을 지닌 관계로 전자 방출 디스플레이가 대형화되는 경우 그 크기(라인 패턴에 따른 길이)도 전자 방출 디스플레이 크기에 비례하여 커짐에 따라 전자 방출 디바이스의 구동시 전압 강하(voltage dropping)를 유발시킬 수 있다. 그 결과, 전자 방출 디바이스는 캐소드 전극의 길이 방향을 따라 전자 방출 균일도를 저하시킬 수 있으며, 더욱이 전자 방출 디스플레이는 전체 화면에 있어 화소간의 휘도 차이로 인해 양질의 화상을 구현하기 힘들다.
이와 같은 문제점을 보완하기 위하여 캐소드 전극을 ITO의 투명 도전막으로 형성하고, 이 캐소드 전극 상에 보조 전극을 추가적으로 사용하여 구성하기도 한다. 이 보조 전극은 투명 도전막의 저항 문제를 보완하기 위해 도전성이 좋은 금속, 예컨대, 은 또는 크롬 등의 금속을 사용한다.
통상적인 전자 방출 디바이스에 있어, 보조 전극은, 투명 도전막 위에 형성되고, 이 투명 도전막 및 보조 전극의 위로는 절연층이 형성되고, 이 절연층의 위로는 게이트 전극이 된다.
그런데, 이와 같은 보조 전극은, 전자 방출 디바이스의 제조 과정에서 절연층의 제조 단계에 있어, 절연층 형성물질을 소성시킬 때에 보조 전극의 형성 물질을 절연층으로 확산시키기 쉬운 구조이다.
이처럼 보조 전극의 물질이 절연층으로 확산되면, 절연층의 기능이 약화되어 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 내전압(withstanding voltage) 확보를 어렵게 만든다. 그 결과, 보조 전극은 게이트 전극과 단락되는 문제에 노출될 수 있다.
또한, 보조 전극이 캐소드 전극의 투명 도전막 위에 형성될 때에는, 이 투명 도전막의 평면상에 돌출되어 형성되므로 절연층에 굴곡이 생기는 이른바 스텝 커버리지(step coverage) 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제조 과정에서 절연층에는 영향을 주지 않으면서 양질의 상태로 제조된 캐소드 전극을 구비한 전자 방출 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 캐소드 전극으로 인한 절연층의 스텝 커버리지를 개선할 수 있는 전자 방출 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 전자 방출 디바이스를 구비하는 전자 방출 디스플레이를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예를 따른 전자 방출 디바이스는, 제1 기판과, 상기 제1 기판의 내부에 형성된 보조 전극과, 상기 보조 전극을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성된 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극 위에 형성된 전자 방출부와, 상기 캐소드 전극을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성되고 상기 전자 방출부에 대응하는 개구부를 갖는 제1 절연층 및 상기 제1 절연층 위에 형성되고 상기 전자 방출부에 대응하는 개구부를 갖는 게이트 전극을 포함한다.
상기 보조 전극은 상기 제1 기판에 형성된 홈에 삽입 형성될 수 있다.
상기 제1 기판은 투명 재질로 형성되고, 상기 캐소드 전극은 투명 도전성 재질로 형성될 수 있다.
상기 보조 전극은 상기 전자 방출부와 이격되게 배치될 수 있다.
상기 보조 전극은 상기 전자 방출부를 사이에 두고 상기 캐소드 전극상에 복수로 형성될 수 있다.
상기 보조 전극은 상기 전자 방출부를 중심에 두고 좌,우 대칭으로 형성될 수있다.
상기 보조 전극은 상기 전자 방출부를 중심으로 상기 캐소드 전극의 일측에 단일로 형성될 수 있다.
상기 제1 기판의 상면과 상기 보조 전극의 상면이 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 게이트 전극상에 형성된 제2 절연층 및 상기 제2 절연층 상에 형성된 집속전극을 더욱 포함할 수 있다.
상기 보조 전극은 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 방출 디스플레이는 상기한 전자 방출 디바이스와, 상기 제1 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치된 제2 기판 및 상기 제2 기판에 마련된 발광유닛을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 방출 디바이스의 제조방법은, 기판 위에 보조 전극용 홈을 형성하고, 상기 보조 전극용 홈에 보조 전극을 형성하고, 상기 기판 위에 상기 보조 전극과 접촉되는 캐소드 전극을 형성하고, 상기 기판 및 상기 캐소드 전극 위에 제1 절연층을 형성하고, 그리고 상기 제1 절연층 위에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 보조 전극을 형성한 후 상기 기판 및 상기 보조 전극의 상면을 평탄화하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 보조 전극용 홈은 포토리소그래피 또는 레이저 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 보조 전극은 스크린 프린트 또는 잉크젯 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 기판은 투명 재질로 형성되고, 상기 캐소드 전극은 투명 도전성 재질로 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자라 함)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따른 전자 방출 디스플레이의 일부 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 선 1의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자 방출 디스플레이(1)는 제1 기판(10)의 일면에 전자 방출 소자들이 어레이를 이루어 배치된 전자 방출 디바이스(100) 및 전자 방출 소자들이 대향하는 일면에 발광유닛(200)이 마련된 제2 기판(20)을 포함한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)은 소정의 간격을 두고 배치되며, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 가장 자리에는 밀봉 부재(도시되지 않음)가 마련된다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)은 밀봉 부재를 통해 서로 접합되어 진공 용기를 구성한다.
전자 방출 디바이스(100)는 제1 기판(10), 보조 전극들(101), 캐소드 전극들10), 제1 절연층(120), 게이트 전극들(130), 및 전자 방출부들(140)을 포함한다.
제1 기판(10)은 전자 방출부(140)가 예컨대, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 형성되도록 유리와 같은 투명 기판을 사용할 수 있다.
보조 전극(101)은 제1 기판(10)의 상면에 형성된 보조 전극용 홈(10a)에 삽입 형성된다. 보조 전극(101)은 예컨대, 제1 기판(10)의 제1 방향(y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있으며, 캐소드 전극(110)의 저항값을 확보하여 입력신호의 왜곡을 방지하기 위한 것으로서, 저항값이 낮은 금속 물질, 예컨대, 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 백금(Pt) 등을 사용할 수 있다. 여기서, 보조 전극(101) 및 제1 기판(10)의 상면은 보조 전극(101)의 다음 공정에서 형성될 예컨대, 제1 절연층(120)의 스텝 커버리지 저하를 방지하도록 동일 평면으로 이루어질 수 있다.
상기에서 보조 전극용 홈(10a)의 적정의 깊이를 가지고 보조 전극(101)의 형성 패턴에 대응하여 형성된다. 본 실시예에서는 보조 전극(101)이 라인 패턴을 가지고 형성됨에 따라 이 보조 전극(10)은 홈줄(groove)의 패턴을 지니고 형성될 수 있다.
캐소드 전극(110)은 제1 기판(10)에 있어 보조 전극(101) 상에 형성된다. 캐소드 전극(110)은 제1 기판(10)의 제1 방향(y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다. 캐소드 전극(110)은 도전성의 투명한 물질, 예컨대, 인듐 틴 옥사이드 (Indium Tin Oxide, 이하 ITO라 칭함)가 사용될 수 있다.
제1 절연층(120)은 캐소드 전극(110)을 덮으면서, 제1 기판(10)의 전면에 형성되고, 제1 절연층(120)위에는 게이트 전극(130)이 캐소드 전극(110)과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.
캐소드 전극(110)과 게이트 전극(130)이 교차하는 각 영역("단위 화소 영역" 이라 함)에 해당하는 게이트 전극(130) 및 제1 절연층(120)에는 캐소드 전극(110)의 일부를 노출시키는 개구부(130a,120a)가 각각 형성된다.
개구부(130a,120a)를 통해 노출된 캐소드 전극(110)의 상면에는 전자 방출부(140)가 형성된다. 전자 방출부(140)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방 출하는 물질들 예컨대, 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질, 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, C60(fullerene), 실리콘 나노와이어 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합 물질로 이루어질 수 있다.
도 1,2에서는 전자 방출부(140)가 평면 형상이 원형으로 형성되고, 캐소드 전극(110)의 길이 방향(y)을 따라 단위 화소 영역 당 2개씩 일렬로 배열되는 경우를 도시하였으나, 전자 방출부(140)의 형상, 단위 화소 영역당 개수 및 배열 형태 등은 도시한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.
게이트 전극(130)은 도전성이 있는 금속, 예컨대, 금(Au), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료를 사용할 수 있다.
상술한 전자 방출 디스플레이(1)에서 하나의 캐소드 전극(110), 하나의 게이트 전극(130), 및 이들의 교차 영역("단위 화소 영역"이라 칭함)에 위치하는 제1 절연층(120)과 전자 방출부(140)가 하나의 전자 방출 소자를 이루며, 이러한 전자 방출 소자가 제1 기판(10)에 어레이(array)를 이루어 전자 방출 디바이스(100)를 형성한다.
상술한 구성에 있어서, 전자 방출부(140)의 후면 노광(제1 기판의 외측에서내측을 향해 행하는 노광을 의미함)을 위하여 보조 전극(101)은 전자 방출부(140)와 이격되게 배치됨이 바람직하다. 예컨대, 보조 전극(101)은 전자 방출부(140)를 중 심으로 하여 캐소드 전극(110)의 좌우 양측에 대칭되게 배치할 수 있다. 즉, 보조 전극(101)은 전자 방출부(140)를 사이에 두고 캐소드 전극(110) 상에 복수로 형성될 수 있다.
또 다르게, 도 3에 도시된 전자 방출 디스플레이(1')와 같이 보조 전극(101')을 전자방출부(140)를 중심으로 캐소드 전극(110)의 일측에 단일로 형성할 수 있다.
이와 같이 보조 전극(101)을 전자 방출부(140)와 이격되게 배치하는 이유는 전자 방출부(140)를 형성하기 위하여 제1 기판(10)의 후면에서 노광할 경우 보조 전극(101)에 의해 전자 방출부(140)가 형성될 부분이 가려지는 것을 방지하기 위함이다.
다음, 발광유닛(200)은 제1 기판(10)과 대향하는 제2 기판(20)의 일면에 마련된 형광층(210)과, 그 형광층(210)들 사이에 마련된 흑색층(220) 및 형광층(210)과 흑색층(220) 위로 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진 애노드 전극(230)을 포함한다.
애노드 전극(230)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가 받으며, 형광층(210)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(10)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(20) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.
애노드 전극(230)은 제2 기판(20)을 향한 형광층(210)과 흑색층(220)의 일면에 형성될 수 있으며, 이 경우 형광층(210)에서 방사된 가시광을 투과시킬 수 있도록 애노드 전극이 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진다.
또 다르게는, 제2 기판(20) 상에 투명 도전 물질의 애노드 전극과 반사 효과에 의해 휘도를 높이는 금속 박막이 모두 형성될 수 있다.
형광층(210)은 제1 기판(10) 상에 정의된 단위 화소 영역마다 일대 일로 대응하여 배치되거나 화면의 수직 방향(도면의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 흑색층(220)은 크롬 또는 크롬 산화물과 같은 불투명 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 전자 방출 디스플레이(1)에서 형광층(210)은 전자 방출 소자에 대응하여 형성되며, 이때 서로 대응하는 하나의 형광층(210)과 하나의 전자 방출 소자가 전자 방출 디스플레이(1)의 실질적인 화소를 이룬다.
제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에는 복수의 스페이서들(300)이 배치되어 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 이때, 스페이서들(300)은 흑색층(220)이 위치하는 비발광 영역에 대응하여 배치된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예를 따른 전자 방출 디스플레이(1")를 도시한 부분 단면도이다.
도 4를 참조하면, 전자 방출 디바이스(100")에서 게이트 전극(130) 위에 제2 절연층(150)이 추가로 형성되고, 제2 절연층(150)의 상면에 집속전극(160)이 추가로 형성될 수 있다. 이 경우 제2 절연층(150)과 집속 전극(160)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(150a, 160a)가 각기 마련되는데, 일례로 개구부(150a, 160a)는 전자 방출부(140) 당 하나로 구비되어 집속 전극(160)이 전자 방출부(140)에서 방출되는 전자들을 개별적으로 집속할 수도 있고, 전자 방출 소자당 하나로 구비되어 집속 전극(150)이 하나의 전자 방출 소자에 해당하는 모든 전자 방출부(140)에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속할 수도 있다.
도 4에 있어서, 도 1,2와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 명기하며, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 전자 방출 디스플레이의 동작 원리에 대하여 설명한다.
예컨대, 애노드 전극(230)에 수백 내지 수천 볼트의 (＋) 전압을 인가하고, 캐소드 전극(110)과 게이트 전극(130) 중 어느 하나의 전극에 주사 신호 전압을 인가함과 동시에 다른 하나의 전극에 데이터 신호 전압을 인가한다.
그러면, 캐소드 전극(110)과 게이트 전극(130) 사이의 전압차가 임계치 이상인 전자 방출 소자들에서 전자 방출부(140) 주위에 전계가 형성되어 전자가 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전극(230)에 인가된 고전압에 이끌려 해당 형광층(210)에 충돌하여 형광층(210)이 발광한다.
이 과정에서 보조 전극(101)은 저항값이 높은 금속 물질 예컨대, 투명 전극인 ITO 물질로 형성된 캐소드 전극(110)의 저항값을 보상하여 입력신호의 왜곡을 방지한다.
다음은 상술한 전자 방출 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이의 예로서 도 1,2에 도시한 전자 방출 디바이스(1)를 예로 한다.
도 5a 내지 도 5i 는 도 1,2의 전자 방출 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 5a를 참조하면, 제1 기판(10) 위에 보조 전극용 홈(10a)을 형성한다. 보조 전극용 홈(10a)은 예컨대, 포토리소그래피(phohtolithography) 또는 레이저 에칭(laser etching)에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 제1 기판(10)은 후술하는 전자 방출부(140)의 후면 노광을 위해 투명한 글라스 기판을 사용할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 보조 전극용 홈(10a)에 보조 전극(101)을 형성한다. 보조 전극(101)은 도전성이 좋은 금속 물질, 예컨대, 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 백금(Pt) 등을 이용하여 스크린 프린트(screen print) 또는 잉크 젯(ink jet) 방법에 의해 형성될 수 있다.
보조 전극(101)은 캐소드 전극(110)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있으며, 캐소드 전극(110)의 하부로 하여 양측에 대칭되게 형성될 수 있다. 또 다르게는 캐소드 전극(110)의 하부로 하여 캐소드 전극(110)의 일측에 단일로 형성될 수 있다(도 4 참조). 여기서, 보조 전극(101)은 후술 될 전자 방출부(140)의 후면 노광에 간섭되지 않도록 전자 방출부(140)와 이격되는 어떠한 위치도 가능하다.
이에 더하여, 보조 전극(101)이 형성된 제1 기판(10)의 면을 제1 기판(10)의 상면과 동일 평면을 이루도록 평탄하게 하는 공정이 추가될 수 있다. 이와 같은 평탄화 공정을 통해 다음 공정에서 증착될 예컨대, 제1 절연층(120)의 굴곡을 방지함으로써 스텝 커버리지(step coverage)를 개선할 수 있다.
보조 전극(101)의 상면 및 제1 기판(10)상에 투명 도전성 물질, 예컨대, ITO를 소정 두께로 증착하고, 스트라이프 형상으로 패터닝 하여 캐소드 전극(110)을 완성한다 (도 5 참조). 이때, 캐소드 전극(110)을 위한 ITO 의 패터닝은 포토리소 그래피 및 식각에 의해 형성할 수 있다. 이와 같은 캐소드 전극(110)은 보조 전극(101)의 상면에 증착되어 형성됨으로써 제1 절연층(120)을 위한 소성 단계에서 보조 전극(101)이 제1 절연층(12)으로 확산되는 것을 차단한다.
도 5d를 참조하면, 캐소드 전극(110) 및 제1 기판(10)상에 제1 절연층(120)을 소정 두께로 형성한다. 제1 절연층(120)을 후막(thick film) 공정에 의해 형성할 경우, 페이스 상태의 절연물질을 스크린 프린트법에 의해 소정의 두께로 도포한 후, 소성(firing)에 의하여 형성할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 제1 절연층(120) 위에 도전성이 좋은 금속 물질을 예컨대, 스퍼터링(sputtering)에 의해 소정 두께로 증착한다. 금속물질은 예컨대, 금(Au), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료로 이루어진다. 이후, 캐소드 전극(110) 영역의 일부가 노출되도록 포토리소그래피 및 식각에 의해 패터닝하여 개구부(130a)를 형성한다. 개구부(130a)는 캐소드 전극(110) 및 게이트 전극(130)이 교차하는 단위 화소 영역에 형성한다.
도 5f를 참조하면, 개구부(130a)에 의해 노출된 제1 절연층(120)의 일 부분을 식각 공정, 일례로 습식 식각 공정에 의해 식각하여 절연층(120)에 개구부(120a)를 형성한다. 그 개구부(120a)를 통해 캐소드 전극(110)의 표면이 노출된다.
도 5g를 참조하면, 게이트 전극(130)의 상부 및 개구부(130a, 120a)를 통해 노출된 캐소드 전극(110)상에 감광성 물질, 예컨대, 포토레지스트를 도포한 후 전 자 방출 영역(181)을 갖는 희생층(180)을 형성한다.
도 5h를 참조하면, 희생층(180) 위에 감광성을 가지는 탄소나노튜브 페이스트(190)를 스크린 프린트법에 의해 도포한다. 이후, 제1 기판(10)의 후면 자외선(191)을 조사한다. 이때, 희생층(180)의 패턴에 의해 노출된 부분(190a)만 노광되어 경화된다. 여기서, 노광량을 제어하면, 탄소나노튜브 페이스트의 노광 깊이가 조절될 수 있다. 탄소나노튜브(190)는 자외선에 의해 노광된 부분이 현상액에 용해되지 않는 네거티브 극성을 갖는다.
도 5i를 참조하면, 현상제, 예컨대, 아세톤 등을 사용하여 희생층(180)을 제거한다. 이때, 희생층(180)과 함께 탄소나노튜브층(190)의 노광되지 않은 부분(190b)도 함께 제거된다. 그 결과, 탄소나노튜브층(190)의 노광된 부분(190a)만 남아 전자방출부(140)가 형성된다.
이어서, 소정 온도에서 소성 공정을 진행하면, 전자방출부(140)는 소성과 동시에 수축하면서 원하는 높이를 갖는다. 이때, 소성 온도는 탄소나노튜브 페이스트(190)의 종류 및 성분에 따라 달라질 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는 전자 방출 디바이스가 캐소드 전극(110), 제1 절연층(120), 게이트 전극(130) 및 전자 방출부(140)를 갖는 경우의 제조 방법에 대해 설명하였으나, 전자 방출 디바이스가 도 4에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(130) 위로 제2 절연층(150)을 사이에 두고 배치되는 집속 전극(160)을 포함하는 경우에도 적용 가능하다.
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.
이와 같은 본 발명의 실시 예를 따르면, 보조 전극을 기판의 내부에 삽입하여 형성하고 그 위에 캐소드 전극을 형성함에 따라 절연층의 소성 시 보조 전극이 확산 되는 것을 방지할 수 있어 양질의 절연층을 확보할 수 있다.
또한, 보조 전극을 기판의 상부에 삽입 형성한 후 그 상면 및 기판의 상면을 동일 평면으로 형성하여 제1 절연층의 스텝 커버리지가 향상된다.
따라서, 본 발명의 따른 전자 방출 디스플레이는 상기한 결과에 따라 양질의 화상을 구현할 수 있다.
더욱이, 본 발명이 발광 장치로 적용되는 경우, 사용자가 원하는 충분한 휘도를 확보할 수 있어, 발광 장치 자체나 이를 필요로 하는 표시 장치에 유용하게 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판의 내부에 형성된 보조 전극;
    상기 보조 전극을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성된 캐소드 전극;
    상기 캐소드 전극 위에 형성된 전자 방출부;
    상기 캐소드 전극을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성되고 상기 전자 방출부에 대응하는 개구부를 갖는 제1 절연층; 및
    상기 제1 절연층 위에 형성되고 상기 전자 방출부에 대응하는 개구부를 갖는 게이트 전극
    을 포함하는 전자 방출 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전극이 상기 제1 기판에 형성된 홈에 삽입 형성된 전자 방출 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 투명 재질로 형성되고, 상기 캐소드 전극은 투명 도전성 재질로 형성된 전자 방출 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조전극은 상기 전자 방출부와 이격되게 배치된 전자 방출 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 전자 방출부를 사이에 두고 상기 캐소드 전극상에 복수로 형성된 전자 방출 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조 전극이 상기 전자 방출부를 중심에 두고 좌,우 대칭으로 형성된 전자 방출 디바이스.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 전자 방출부를 중심으로 상기 캐소드 전극의 일측에 단일로 형성된 전자 방출 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상면과 상기 보조 전극의 상면이 동일 평면 상에 배치된 전자 방출 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극상에 형성된 제2 절연층; 및
    상기 제2 절연층 상에 형성된 집속전극
    을 더욱 포함하는 전자 방출 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전극이 금속으로 형성된 전자 방출 디바이스.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 전자 방출 디바이스;
    상기 제1 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치된 제2 기판; 및
    상기 제2 기판에 마련된 발광유닛
    을 포함하는 전자 방출 디스플레이.
  12. 기판 위에 보조 전극용 홈을 형성하는 단계;
    상기 보조 전극용 홈에 보조 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 위에 상기 보조 전극과 접촉되는 캐소드 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 및 상기 캐소드 전극 위에 제1 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 절연층 위에 게이트 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 전자 방출 디바이스의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보조 전극을 형성한 후 상기 기판 및 상기 보조 전극의 상면을 평탄화하는 단계
    를 더욱 포함하는 전자 방출 디바이스의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 보조 전극용 홈은 포토리소그래피 또는 레이저 에칭에 의해 형성하는 전자 방출 디바이스의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 보조 전극은 스크린 프린트 또는 잉크젯 방법에 의해 형성하는 전자 방출 디바이스의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 기판은 투명 재질로 형성되고, 상기 캐소드 전극은 투명 도전성 재질로 형성하는 하는 전자 방출 디바이스의 제조 방법.
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