KR950004516B1 - 필드 에미션 디스플레이와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

필드 에미션 디스플레이와 그 제조방법

제1도는 본 발명에 의한 필드 에미션 디스플레이를 도시한 단면도.

제2도는 본 발명에 의한 필드 에미션 디스플레이의 제조방법을 도시한 단면공정도.

제3도는 일반적인 마이크로팁형 필드 에미션 디스플레이를 도시한 사시도.

제4도는 종래의 필드 에미션 디스플레이를 도시한 단면도.

제5도는 종래의 필드 에미션 디스플레이의 제조방법을 도시한 단면공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

M,M' : 마스크 1 : 후면 그라스기판

3 : 게이트 4 : 절연층

7 : 스페이서 8 : 전면 그라스

9 : 투명도전막 10 : 형광체

14,15 : 포토레지스트층 20 : 도전막

21 : 캐소우드

본 발명은 필드 에미션 디스플레이(Field-Emission Display; 이하 FED로 약칭함)와 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캐소우드를 균일하게 형성함으로써, 양호한 발광특성을 얻을 수 있는 FED와 그 제조방법에 관한 것이다.

FED는 평판 디스플레이의 일종으로서, 전자를 방출하는 팁(tip)형 또는 웨지(wedge)형의 캐소우드와 형광체가 도포된 애노우드로 이루어지며, 이 형광체에 상기 캐소우드의 임의의 곳으로부터 방출된 전자가 충돌하면, 형광체가 여기되어 빛을 발함에 따라 원하는 패턴 또는 문자나 기호를 표시하게 된다. 또한, 최소한의 전력소모로 고해상도·고휘도의 칼라패턴을 표현할 수 있는 특징이 있다.

종래에 공지된 마이크로팁(microtips)형 FED의 구성을 제3도로 설명하면 다음과 같다.

후면 그라스기판(1)의 상측에는 컬럼전극의 캐소우드패턴(2)과 다수의 홀을 포함하는 로우전극의 게이트(3)가 절연층에 의해 분리되어 크로스 형상으로 셀(cell)(5)을 형성하고, 이 셀(5)에는 상기 홀과 동수를 이루는 마이크로팁이 형성되며, 상기 셀(5)의 상측면에는 이들 각각의 셀(5)을 둘러 싸는 스페이서(7)가 전면에 배치되어 있다. 한편, 전면 그라스(8)의 하측면에는 ITO 투명도전막(9)과 형광체(10)가 도포됨으로써 이루어진다.

이러한 구성의 FED의 셀(5)을 확대한 단면도가 제4도에 도시되어 있는데, 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 마이크로팁(6)은 고전계방출을 이용하는 냉음극의 캐소우드로서, 그 선단을 팁형과 같이 날카롭게 형성함으로써, 미소면적에 저전압만을 인가하여도 팁형 캐소우드의 선단에서 전자가 방출되어 대향·배치된 형광체(10)를 여기시키는 구조를 갖는다.

즉, 캐소우드를 이루는 다수의 마이크로팁(6)으로부터 전자방출을 유도하여, 전계를 집중하는 게이트(3)를 통해, 발생된 전자를 형광체(10)에 충돌시키면, 형광체(10)가 자극을 받아 형광체의 최외곽 전자들이 여기되고 천이되며, 이로인해 발생된 빛을 이용하여 원하는 화상표시를 수행하게 된다.

한편, 상기한 FED의 마이크로팁은 제5도에 도시된 공정에 의해 형성되는데, 그 제조방법은 다음과 같다. 후면 그라스기판(1)의 상면에 캐소우드패턴(2), 절연층(4), 게이트(3)를 순차적으로 적층시켜 놓고, 게이트(3)의 소정부위를 드라이 에칭법으로 식각하여 1.4μm의 홀이 형성되게 한 다음, 실리카 에칭법으로 상기 절연층(4)을 식각하여 상기 홀(30)의 하측으로 캐비티(40)를 형성한다. 다음에 후면 그라스기판(1)을 회전시키면서 투사각 θ=5°∼25°로 전자빔증착하여 Ni층(11)을 형성하여 놓고, 마찬가지로 후면 그라스기판(1)을 회전시키면서 절연층(4)의 캐비티(40) 내측으로 Mo을 증착하여 마이크로팁(6)을 성형한 후, 다시 Ni층(11)과 함께 Mo 증착물(12)을 제거한다.

또한, 이렇게 형성된 후면 그라스기판(1)의 게이트(3)위에 셀(5)을 제외한 전면에 스페이서(7)를 형성하고, 다시 이 스페이서(7)의 상측면에 투명도전막(9)과 형광체(10)가 도포된 전면 그라스(8)를 배치한 후, 이들 구성요소들을 일체로 결합시킴으로써 FED가 완성된다.

그러나, 이렇게 형성된 마이크로팁(6)은 이온충격효과(ion bombardment, 팁에서 방출된 전자가 형광체를 여기시킬 때, 형광체로부터 방출되는 양이온이 캐소우드를 마모시키는 현상)로 인해 쉽게 손상되어 버리는 문제가 있는데, 이 문제점은 마모가 거듭됨에 따라 점차로 전자방출효율을 감소시켜 화질이 안정적으로 되지 못하고 사용수명이 짧아지는 주원인이 된다.

또한, 후면 그라스기판(1)을 회전시키면서 전자빔 증착장치(도시생략)의 투사각을 조절해야 하기 때문에, 기판상의 위치에 따라 전자빔 증착장치의 투사각인 변하게 되고, 이로인해 팁의 형태가 불균일하게 된다. 또, 제조공정에서 고도의 기술을 요구하므로 다수의 팁을 적정한 높이로 일정하게 형성하는데 한계가 있으며, 아울러 공정이 복잡한 단점을 안고 있다. 또한, 이러한 단점은 대형의 FED를 제조할 경우에 특히 큰 결점으로 대두되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 팁형 캐소우드를 일정한 높이로 게이트보다 아래쪽에 배치하고, 팁의 선단을 예리하게 형성시켜 이온충격효과에 장기간 견딜 수 있는 필드 에미션 디스플레이를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 공정이 간단하며, 양호한 발광특성을 얻도록 캐소우드를 효율적이고 균일하게 제조할 수 있는 필드 에미션 디스플레이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 위하여 본 발명은 전자를 방출하는 선단이 게이트의 하측에 배치되며, 캐소우드의 외주 경사면이 내측으로 오목하게 헝성되므로써 선단부가 보다 길게 형성된 팁형 캐소우드를 갖는 필드 에미션 디스플레이를 제안한다.

아울러, 상기 본 발명을 실현하기 위한 방법으로서, 후면 그라스기판의 상면에 도전막을 적층하고, 그 위에 포토레지스트층을 도포한 다음, 마스크(M)를 개재하여 소정부위를 노광·식각하고, 다시 도전막에서 포토레지스트층이 제거된 부분을 에칭하여 공간을 형성한 다음, 상기 공간에 절연충을 증착·형성한 후 상기 포토레지스트층을 제거하며, 다시 상측면에 포토레지스트층을 도포하고, 마스크(M')를 개재하여 소정부위를 노광·식각한 후, 포전막을 등방성 에칭하여 팁형의 캐소우드를 형성한 다음, 절연층의 상면에 게이트를 증착·형성하고, 포토레지스트층을 제거하는 공정으로 이루어지는 필드 에미션 디스플레이의 제조방법을 제안한다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부 도면과 함께 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 FED를 도시한 단면도로서, 도면 설명의 중복을 피하기 위해 제3도 및 제4도와 동일한 부분은 동일부호를 부여하였다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 컬럼전극의 도전막(20)에 일체로 형성된 팁형의 캐소우드(21)와 로우전극의 게이트(3)가 절연층(4)에 의해 분리되어 크로스 형상으로 셀을 형성하고 있는 후면 그라스기판(1)과, 상기 셀을 제외한 전면에 배치되는 스페이서(7)와, 하측면에 ITO 투명도전막(9)과 형광체(10)가 적층되어 있는 전면 그라스(8)로 구성되는데, 여기서 상기 팁형의 캐소우드(21)는 일정한 높이를 갖고 게이트(3)보다 아래쪽으로 배치되며, 팁의 외주 경사면은 선단을 예리하게 형성하기 위하여 오목하게 라운드된 형태로 이루어지게 된다.

이와 같이 구성된 팁형의 캐소우드(21)는 선단이 게이트(3)의 아래쪽에 배치되어 지며, 예리하게 되어 선단부가 종래의 것보다 길게 형성되기 때문에, 종래와 마찬가지로 저전압구동이 가능함은 물론, 이온충격효과에 의한 마모에 대해서도 장기간 사용이 가능한 것이다.

한편, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 FED에 있어서, 팁형 캐소우드(21)의 제조방법이 제2도에 도시되어 있다.

도시된 바에 의하면, 후면 그라스기판(1)의 상면에 도전막(20)을 적층하고, 그 위에 포토레지스트층(14)을 도포한 다음, 마스크(M)를 개재하여 소정부위를 노광·식각하고, 다시 도전막(20)에서 포토레지스트층(14)이 제거된 부분을 에칭하여 절연층이 배치될 수 있는 공간을 형성한 다음, 상기 공간에 절연층(4)을 중착·형성한 후 도전막(20)에 도포되어 있는 포토레지스트층(14)을 제거한다. 다시 도전막(20)과 절연층(4)이 배치된 상면에 포토레지스트층(15)을 도포하고, 마스크(M')를 개재하여 잔류부위가 도전막(20)보다 작게 되도록 소정부위를 노광·식각한 후, 수평방향의 에칭과 수직방향의 에칭을 동일한 비율(50:50)로 하는 등방성 에칭과, 비율을 서로 다르게 할 수 있는 이방성 에칭등으로 도전막(20)을 식각하여 팁형의 캐소우드(21)를 형성한다. 다음에 게이트(3)를 증착·형성하고, 포토레지스트층(15)을 제거한다.

또한, 이렇게 형성된 후면 그라스기판(1)의 위쪽에서 캐소우드(21)가 배치되어 있는 셀을 제외한 전체면에 스페이서(7)를 형성하고, 다시 이 스페이서(7)의 상면에 투명도전막(9)과 형광체(10)가 도포된 전면 그라스(8)를 배치한 후, 이들 구성요소들을 일체로 결합시킴으로써 FED가 완성된다.

이상과 같이 본 발명의 제조방법은 간단한 포토레지스트법으로 캐소우드를 형성함으로써 공정의 운용에 고도의 기술을 요하지 않기 때문에, 제조공정이 간단하며, 아울러 캐소우드의 선단부 높이가 일정하게 형성되므로, 선단에 인가되는 게이트 전압이 전체에서 균일하게 되어 양호한 발광특성을 얻을 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 FED에 의하면 전자가 방출되는 캐소우드의 선단을 게이트의 하측으로 배치하고, 예리하게 형성하며, 높이를 일정하게 구현함으로써 이온충격효과에 장기간 견딜 수 있고, 양호한 발광특성을 얻으며, 동시에 이러한 캐소우드를 간편하고 효율적으로 균일하게 제조할 수 있는 장점을 가진다.

Claims (2)

1. 컬럼전극의 도전막(20)에 일체로 형성된 팁형의 캐소우드(21)와 로우전극의 게이트(3)가 절연층(4)에 의해 분리되어 크로스 형상으로 셀을 헝성하는 후면 그라스기판(1)과, 상기 셀을 제외하고 전체면에 배치되는 스페이서(7)와, 하측면에 ITO 투명도전막(9)과 형광체(10)가 적층되어 있는 전면 그라스(8)로 이루어지는 필드 에미션 디스플레이에 있어서, 상기 팁형의 캐소우드(21)는 전자가 방출되는 선단을 게이트(3)보다 아래쪽으로 배치하며, 캐소우드(21)의 외주 경사면은 선단을 예리하게 형성하기 위하여 내측으로 오목하게 라운드된 형태로 이루어짐을 특징으로 하는 필드 에미션 디스플레이.
2. 캐소우드전극을 포함하는 후면 그라스기판(1)과 애노우드전극을 포함하는 전면 그라스(8) 및 스페이서(7)를 일체로 결합시켜서 구성되는 필드 에미션 디스플레이에 있어서, 상기 캐소우드전극을 포함하는 후면 그라스기판의 제조공정은 후면 그라스기판(1)의 상면에 도전막(20)을 적층하고, 그 위에 포토레지스트층(14)을 도포한 다음, 마스크(M)를 개재하여 소정부위를 노광·식각하고, 다시 도전막(20)에서 포토레지스트층(14)이 제거된 부분을 에칭하여 절연층이 배치될 수 있는 공간을 형성한 다음, 상기 공간에 절연층(4)을 증착·형성한 후 도전막(20)에 도포되어 있는 포토레지스트층(14)을 제거하며, 다시 도전막(20)과 절연층(4)이 배치된 상면에 포토레지스트층(15)을 도포하고, 마스크(M')를 개재하여 잔류부위가 도전막(20)보다 작게 되도록 소정부위를 노광·식각한 후, 수평방향의 에칭과 수직방향의 에칭을 동일한 비율로 하는 등방성 에칭 또는 이방성 에칭으로 도전막(20)을 식각하여 팁형의 캐소우드(21)를 형성한 다음, 절연층(4)의 상면에 게이트(3)를 증착·형성하고, 포토레지스트층(15)을 제거하는 공정으로 실현됨을 특징으로 하는 필드 에미션 디스플레이의 제조방법.