KR100965543B1

KR100965543B1 - 전계 방출 표시장치 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100965543B1
Application number: KR1020030086105A
Authority: KR
Inventors: 정규원; 황성연
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2003-11-29
Filing date: 2003-11-29
Publication date: 2010-06-23
Also published as: JP2005166643A; CN1622273A; KR20050052241A; CN100337300C; US7486012B2; US20050116610A1

Abstract

본 발명은 캐소드 전극의 면저항값을 낮추고, 아크 방전에 의한 캐소드 전극의 파괴를 최소화할 수 있는 전계 방출 표시장치에 관한 것으로서,

임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과; 제1 기판 상에 형성되는 적어도 1의 게이트 전극과; 절연층을 사이에 두고 적어도 1의 게이트 전극 위에 배치되며, 전도성 후막 재질로 형성되는 보조 전극과, 금속 박막 재질로 형성되는 주 전극으로 구성되는 복수의 캐소드 전극들과; 캐소드 전극의 주 전극과 접촉하며 위치하는 전자 방출원과; 제2 기판 상에 형성되는 적어도 1의 애노드 전극과; 적어도 1의 애노드 전극 일면에 위치하는 형광막을 포함하는 전계 방출 표시장치를 제공한다.

전계방출, 표시장치, 캐소드전극, 게이트전극, 애노드전극, 절연층, 형광막, 대향전극, 에미터

Description

전계 방출 표시장치 및 이의 제조 방법 {FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 조립 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 3은 캐소드 전극의 다른 실시예를 설명하기 위해 도시한 제1 기판의 부분 단면도이다.

도 4a∼도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 각 단계에서의 개략도이다.

도 5는 종래 기술에 의한 전계 방출 표시장치의 부분 단면도이다.

본 발명은 전계 방출 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카본계 물질로 이루어진 에미터를 구비함과 아울러 에미터의 전자 방출을 제어하는 게이트 전극을 캐소드 전극 하부에 배치한 전계 방출 표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근의 전계 방출 표시장치 분야에서는 저전압(대략 10∼100V) 구동 조건에서 전자를 양호하게 방출하는 카본계 물질을 이용하여 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 통해 에미터를 형성하는 기술이 연구 개발되고 있다. 지금까지의 기술 동향에 의하면, 에미터에 적합한 카본계 물질로는 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 및 카본 나노튜브 등이 알려져 있으며, 이 가운데 특히 카본 나노튜브는 1∼10V/㎛ 정도의 낮은 전계에서도 전자를 양호하게 방출하여 이상적인 전자 방출 물질로 기대되고 있다.

상기 카본 나노튜브를 이용한 에미터 및 이 에미터 제작과 관련한 종래 기술로는 미국특허 6,359,383호와 미국특허 6,436,221호를 들 수 있다.

한편, 전계 방출 표시장치가 캐소드와 게이트 및 애노드 전극들을 구비하는 3극관 구조로 이루어질 때, 도 5에 도시한 바와 같이 후면 기판(1) 위에 게이트 전극(3)을 형성하고, 게이트 전극(3) 위에 절연층(5)을 형성한 다음, 절연층(5) 위에 캐소드 전극(7)과 에미터(9)를 배치함과 아울러, 전면 기판(11) 위에 애노드 전극(13)과 형광막(15)을 형성한 구성이 공지되어 있다. 이 때, 캐소드 전극(7)은 대략 2,000∼4,000Å 두께를 갖는 금속 박막(Cr, Al, Mo 등)으로서, 통상의 사진식각 공정을 통해 패터닝되어 이루어진다.

상기 구조는 제작 과정에서 게이트 전극(3)과 캐소드 전극(7)이 단락될 우려가 없고, 에미터(9)가 후면 기판(1)의 최상부에 위치하므로 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 용이하게 적용할 수 있으며, 제조 공정이 비교적 단순하여 대면적 표시장치 제작에 유리한 장점이 있다.

그런데 상기와 같이 금속 박막으로 이루어진 캐소드 전극(7)은 다음의 문제점을 안고 있다.

첫째, 애노드 전극(13)에 고전압을 인가하여 구동할 때 표시장치 내에 아크 방전이 발생할 수 있는데, 이 경우 금속 박막으로 이루어진 캐소드 전극(7)은 아크 방전에 의해 쉽게 파괴될 수 있다. 둘째, 대면적 표시장치에서 동영상 또는 다계조 영상을 실현하기 위해서는 캐소드 전극(7)의 저항을 현저하게 낮추어야 하지만, 금속 박막으로 이루어진 캐소드 전극(7)(현재 3∼5Ω/□의 면저항값을 가짐)으로는 저항을 낮추는데 한계가 있다.

이로서 아크 방전시에도 견고하며, 면저항값을 낮출 수 있는 대체 재료로 전도성 후막 재료를 고려할 수 있겠으나, 전도성 후막 재료는 금속 박막과 같은 미세 패터닝이 불가능하여 고해상도화에 불리한 단점이 있다. 또한 전도성 후막 재료는 내산성이 약하기 때문에, 에미터 형성을 위해 희생 금속층(도시하지 않음)을 형성하고, 산 에천트를 이용하여 희생 금속층을 제거할 때에 캐소드 전극이 손상되는 문제가 발생하게 된다.

따라서 금속 박막으로 캐소드 전극을 형성할 때, 캐소드 전극을 보다 두껍게 형성하여 저항을 낮추는 방법이 일반적으로 사용되고 있으나, 이 방법 또한 전극 형성시 상당한 공정 시간을 필요로 하며, 아크 방전시 전극이 손상되는 문제를 해결하지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아크 방전시 캐소드 전극의 파괴를 최소화하고, 캐소드 전극의 면저항값을 낮추어 대면적 표시장치에서 동영상 또는 다계조 영상을 용이하게 구현할 수 있는 전계 방출 표시장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과; 제1 기판 상에 형성되는 적어도 1의 게이트 전극과; 절연층을 사이에 두고 적어도 1의 게이트 전극 위에 배치되며, 전도성 후막 재질로 형성되는 보조 전극 및 금속 박막 재질로 형성되는 주 전극으로 구성되는 복수의 캐소드 전극들과, 캐소드 전극의 주 전극과 접촉하며 위치하는 전자 방출원과, 제2 기판 상에 형성되는 적어도 1의 애노드 전극과, 적어도 1의 애노드 전극 일면에 위치하는 형광막을 포함하는 전계 방출 표시장치를 제공한다.

상기 캐소드 전극은 10∼20mΩ/□의 면저항값을 가지며 형성된다. 상기 주 전극은 보조 전극을 덮으면서 위치하고, 보조 전극의 두께는 1∼5㎛가 바람직하다. 캐소드 전극의 주 전극은 적어도 2층의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 상기 주 전극은 일측 가장자리에 주 전극의 일부가 제거되어 이루어진 에미터 수용부들을 형성하며, 에미터 수용부 내에 전자 방출원이 위치한다.

상기 전계 방출 표시장치는 게이트 전극과 전기적으로 연결되면서 전자 방출원과 임의의 간격을 두고 절연층 위에 배치되는 대향 전극을 더욱 포함하며, 대향 전극은 전도성 후막 재질로 형성되는 제1층과, 제1층 위에서 금속 박막 재질로 형 성되는 제2층으로 이루어진다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

제1 기판 위에 투명한 도전물질을 이용하여 게이트 전극을 형성하고, 게이트 전극을 덮으면서 제1 기판의 상면 전체에 투명 유전체를 도포하여 절연층을 형성하고, 절연층 위에 후막 전극 재료를 인쇄하여 캐소드 전극의 보조 전극을 형성하고, 절연층 전면에 금속을 증착 및 패터닝하여 보조 전극 위로 보조 전극보다 큰 폭을 갖는 캐소드 전극의 주 전극을 형성하고, 제1 기판의 상면 전체에 전자방출 물질을 도포하고, 이를 선택적으로 경화시킨 후 현상하여 주 전극과 접촉하는 에미터를 형성하는 단계를 포함하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법을 제공한다.

상기 보조 전극을 형성하는 단계는 은(Ag) 페이스트를 인쇄, 건조 및 소성하는 과정으로 이루어지며, 주 전극을 형성하는 단계는 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나의 금속을 증착하고, 이를 패터닝하는 것으로 이루어진다.

상기 캐소드 전극의 주 전극을 형성한 다음, 제1 기판의 상면 전체에 희생층을 형성하고, 희생층을 패터닝하여 에미터가 위치할 개구부를 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있으며, 이 경우 희생층 전면에 전자방출 물질을 도포하고, 제1 기판의 후면을 통해 자외선을 조사하여 개구부에 채워진 에미터를 선택적으로 경화시킨 다음, 현상을 통해 경화되지 않은 전자방출 물질을 제거하는 것으로 에미터를 완성한다.

상기 절연층을 형성할 때에 비아 홀을 함께 형성하며, 캐소드 전극의 보조 전극을 형성할 때 비아 홀에 후막 전극 재료를 충진하여 비아 홀에 대향 전극의 제1층을 형성한다. 또한 캐소드 전극의 주 전극을 형성할 때 대향 전극의 제1층 위로 금속막이 남도록 패터닝하여 대향 전극의 제2층을 형성한다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도면을 참고하면, 전계 방출 표시장치는 임의의 간격을 두고 대향 배치되며 진공 용기를 구성하는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 포함한다. 제1 기판(2)에는 전계 형성으로 전자를 방출하는 구성이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 가시광을 방출하여 소정의 이미지를 구현하는 구성이 제공된다.

보다 구체적으로, 제1 기판(2) 위에는 게이트 전극(6)들이 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 게이트 전극(6)들을 덮으면서 제1 기판(2)의 내면 전체에 절연층(8)이 위치한다. 절연층(8) 위에는 캐소드 전극(10)들이 게이트 전극(6)과 교차하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되며, 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(10)이 교차하는 영역마다 캐소드 전극(10)의 일측 가장자리에 전자 방출원인 에미터(12)가 위치한다.

본 실시예에서 캐소드 전극(10)은 전도성 후막 재질로 형성되는 보조 전극(14)과, 금속 박막 재질로 형성되는 주 전극(16)으로 이루어지며, 에미터(12)는 주 전극(16)의 일측 가장자리에서 주 전극(16)과 접촉하며 위치한다.

상기 보조 전극(14)은 일례로 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 동(Cu) 페이스트를 스크린 인쇄하고 소성한 막으로서, 캐소드 전극(10)의 전압 강하를 방지하는 역할을 한다. 그리고 주 전극(16)은 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 증착하고 패터닝한 막으로서, 금속 박막의 특성상 고정세 패터닝이 가능하여 캐소드 전극(10)과 에미터(12)를 미세 패턴화하는 역할을 한다. 캐소드 전극(10)은 10~20 mΩ/□의 극히 낮은 면저항값을 가진다.

바람직하게, 주 전극(16)은 보조 전극(14)보다 넓은 폭으로 형성되어 보조 전극(14)을 덮으면서 위치하고, 주 전극(16)이 보조 전극(14)을 완전히 덮을 수 있도록 보조 전극(14)의 두께는 1∼5㎛이 바람직하다. 그리고 주 전극(16)의 일측 가장자리에는 주 전극(16)의 일부가 제거되어 이루어진 에미터 수용부(18)가 형성되며, 에미터 수용부(18) 내측에 에미터(12)가 위치한다.

상기 주 전극(16)은 한층의 금속막으로 이루어지거나, 도 3에 도시한 바와 같이 제1, 2 금속막(16a, 16b)의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1, 2 금속막(16a, 16b)은 선택적 에칭성을 갖는 이종(異種) 금속이 바람직하며, 제2 금속막(16b)을 에미터(12) 패터닝을 위한 희생층으로 사용할 수 있다. 제2 금속막(16b)은 표시장치 구동시 고압의 애노드 전기장에 의해 아크 방전이 발생할 때, 제1 금속막(16a)과 보조 전극(14)의 파괴를 최소화하는 역할을 한다.

본 실시예에서 에미터(12)는 균일한 두께로 형성되는 면 전자원으로서, 바람직하게 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.

그리고 제1 기판(2) 상에는 게이트 전극(6)의 전계를 절연층(8) 위로 끌어올리는 대향 전극(20)이 위치할 수 있다. 대향 전극(20)은 절연층(8)에 형성된 비아 홀(8a)을 통해 게이트 전극(6)과 접촉하여 이와 전기적으로 연결되며, 캐소드 전극(10)들 사이에서 에미터(12)와 임의의 간격을 두고 위치한다. 상기 대향 전극(20)은 에미터(12)에 보다 강한 전기장이 인가되도록 하여 에미터(12)로부터 전자들을 양호하게 방출시키는 역할을 한다.

특히 본 실시예에서 대향 전극(20)은 전도성 후막 재질로 형성되는 제1층(22)과, 금속 박막 재질로 형성되는 제2층(24)으로 구성될 수 있다. 제1층(22)은 절연층(8)에 형성된 비아 홀(8a)에 충진되어 제2층(24)의 형성을 용이하게 하며, 게이트 전극(6)과 제2층(24)을 원활하게 통전시킨다.

그리고 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 애노드 전극(26)이 형성되고, 애노드 전극(26)의 일면에는 형광막들(28)과 흑색막(30)으로 이루어진 형광 스크린(32)이 형성된다. 애노드 전극(26)은 인듐 틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명 전극으로 구비된다. 한편, 형광 스크린(32) 표면에는 메탈 백(metal back) 효과에 의해 화면의 휘도를 높이는 금속막(도시하지 않음)이 위치할 수 있으며, 이 경우 투명 전극을 생략하고, 금속막을 애노드 전극으로 사용할 수 있다.

상기한 제1 기판(2)과 제2 기판(4)은 그 사이에 스페이서(34)들을 배치한 상태에서 밀봉재(도시하지 않음)에 의해 가장자리가 접합된 다음, 도시하지 않은 배기구를 통해 그 내부가 배기되어 진공 용기를 구성한다. 도시는 생략하였으나, 제1 기판(2)과 제2 기판(4) 사이에 메쉬 형태의 그리드 기판을 배치하여 에미터(12)에 서 방출되는 전자들의 집속을 도모할 수 있다.

이와 같이 구성되는 전계 방출 표시장치는, 외부로부터 게이트 전극(6), 캐소드 전극(10) 및 애노드 전극(26)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 일례로 게이트 전극(6)에는 수∼수십 볼트의 (+)전압이, 캐소드 전극(10)에는 수∼수십 볼트의 (-)전압이, 그리고 애노드 전극(26)에는 수백∼수천 볼트의 (+)전압이 인가된다.

이로서 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(10)의 전압 차에 의해 에미터(12) 주위에 전계가 형성되어 에미터(12)로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전극(26)에 인가된 고전압에 이끌려 제2 기판(4)으로 향하면서 해당 화소의 형광막(28)에 충돌하여 이를 발광시킴으로써 소정의 표시가 이루어진다.

여기서, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시장치는 캐소드 전극(10)이 극히 낮은 면저항값을 가짐에 따라, 표시장치가 대면적화할 때, 캐소드 전극(10)의 전압 강하를 최소화하여 동영상 또는 다계조 영상을 용이하게 구현할 수 있다. 그리고 보조 전극(14)은 내구성이 우수하므로, 진공 용기 내부에서 아크 방전이 생겨 주 전극(16)이 파손되는 경우가 발생하여도 보조 전극(14)이 캐소드 전극(10)의 단락을 방지한다. 또한 캐소드 전극(10)의 주 전극(16)은 미세 패터닝이 가능하기 때문에, 캐소드 전극(10)과 에미터(12)를 미세 패턴화하여 고해상도 구현에 유리한 장점이 있다.

다음으로는 전술한 전계 방출 표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 제1 기판(2) 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링 또는 코팅 방법으로 도포하고, 공지의 사진식각 공정으로 패터닝하여 게이트 전극(6)들을 형성한다.

그리고 제1 기판(2)의 상면 전체에 투명한 유전물질을 인쇄, 건조 및 소성하여 절연층(8)을 형성한다. 상기 인쇄, 건조, 소성 공정을 2회 반복하면, 대략 10∼30㎛ 두께의 절연층(8)을 형성할 수 있다. 이어서, 사진식각 또는 습식식각 공정으로 절연층(8)에 비아 홀(8a)을 형성하여 게이트 전극(6)을 노출시킨다. 비아 홀(8a)에는 이후 게이트 전극(6)과 전기적으로 연결되는 대향 전극이 형성된다.

그리고 절연층(8) 위에 후막 전극 재료, 일례로 은(Ag) 페이스트를 인쇄, 건조 및 소성하여 보조 전극(14)을 형성한다. 보조 전극(14)은 이후 형성되는 주 전극과 함께 캐소드 전극을 구성하는데, 주 전극이 보조 전극(14)을 완전히 덮을 수 있도록 보조 전극(14)의 두께는 1∼5㎛으로 최소화함이 바람직하다. 이 때, 보조 전극(14)으로 감광성 후막 전극 재료를 사용할 수 있으며, 이 경우 노광과 현상 공정을 통해 후막 전극 재료를 패터닝하여 보조 전극(14)을 형성한다.

상기와 같이 후막 전극 재료를 이용하여 보조 전극(14)을 형성할 때, 후막 전극 재료를 비아 홀(8a) 위에 함께 인쇄하여 비아 홀(8a)을 후막 전극 재료로 충진시킨다. 이로서 비아 홀(8a)에 대향 전극의 제1층(22)을 형성하는데, 제1층(22)은 이후 대향 전극의 제2층을 형성할 때, 비아 홀(8a)과 제2층의 단차를 줄여 제2 층의 형성을 용이하게 하는 역할을 한다.

다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2)의 상면 전체에 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 증착하고, 사진식각 공정으로 패터닝하여 보조 전극(14) 위에 주 전극(16)을 형성하고, 제1층(22) 위에 제2층(24)을 형성한다. 이로서 주 전극(16)과 보조 전극(14)으로 이루어진 캐소드 전극(10)과, 제1, 2 층(22, 24)으로 구성되는 대향 전극(20)이 완성된다.

이 때, 주 전극(16)은 보조 전극(14)보다 큰 폭으로 형성되어 보조 전극(14)을 완전히 덮도록 하는데, 이는 다음에 설명하는 희생층 제거시 희생층 에천트에 의해 보조 전극(14)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 한편, 주 전극(16)을 패터닝할 때, 대향 전극(20)과 마주하는 주 전극(16)의 일측 가장자리를 따라 도 1에 도시한 에미터 수용부(18)를 형성하여 에미터가 위치할 공간을 마련한다.

이어서, 도 4c에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2)의 상면 전체에 금속물질을 증착하고, 사진식각 공정으로 패터닝하여 에미터 수용부(18)에 대응하는 개구부를 갖는 희생층(36)을 형성한다. 희생층(26)으로는 주 전극(16)과 다른 이종(異種) 금속이면 무방하며, 일례로 주 전극(16)이 크롬(Cr)일 때, 희생층(36)은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.

다음으로, 희생층(36)이 형성된 제1 기판(2)의 상면 전체에 페이스트상의 감광성 전자방출 물질, 바람직하게 카본 나노튜브를 주성분으로 하는 감광성 전자방출 물질을 스크린 인쇄한다. 그리고 제1 기판(2)의 후면을 통해 자외선을 조사하여 에미터 수용부(18)에 채워진 전자방출 물질을 선택적으로 경화시키고, 현상을 통해 경화되지 않은 전자방출 물질을 제거하여 수 마이크로미터(㎛) 두께의 에미터(12)를 완성한다(도 4d 참고).

이어서 희생층 에천트를 이용하여 희생층(36)을 모두 제거하면, 도 4d에 도시한 제1 기판(2) 구성을 완성하게 되고, 희생층(36)을 모두 제거하지 않고 주 전극(16)과 제2층(24) 위에 희생층(36)이 남도록 패터닝하면, 도 4e에 도시한 제1 기판(2) 구조를 완성할 수 있다. 도 4e에서 캐소드 전극(10)의 주 전극(16)은 제1, 2 금속막(16a, 16b)의 적층 구조로 이루어지고, 대향 전극(20)의 제2층(24) 또한 제1, 2 금속막(24a, 24b)의 적층 구조로 이루어진다.

마지막으로 제1 기판(2) 위에 스페이서(34, 도 2 참고)을 고정시키고, 도 1에 도시한 바와 같이 제2 기판(4) 위에 애노드 전극(26)과 형광 스크린(32)을 형성한 다음, 도시하지 않은 밀봉재를 이용하여 제1, 2 기판(2, 4)의 가장자리를 접합시키고, 제1, 2 기판(2, 4) 내부를 배기시켜 전계 방출 표시장치를 완성한다.

한편, 상기에서는 게이트 전극(6)이 스트라이프 형상이고, 애노드 전극(26)이 제2 기판(4)의 내면 전체에 형성되는 구조에 대해 설명하였으나, 게이트 전극이 제1 기판의 내면 전체에 형성되고, 애노드 전극이 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 구조도 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 같이 본 실시예에서는 캐소드 전극이 극히 낮은 면저항값을 가짐에 따라, 표시장치가 대면적화할 때, 캐소드 전극의 전압 강하를 최소화하여 동영상 또는 다계조 영상을 용이하게 구현할 수 있다. 그리고 진공 용기 내부에서 아크 방전이 생겨 주 전극이 파손되는 경우에 있어서도 내구성이 우수한 보조 전극이 캐소드 전극의 단락을 방지하며, 금속 박막으로 형성되는 주 전극이 캐소드 전극과 에미터의 미세 패터닝을 가능하게 하여 고해상도화에 유리한 효과가 있다.

Claims

임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

상기 제1 기판 상에 형성되는 적어도 1의 게이트 전극과;

상기 게이트 전극을 덮는 절연층과;

상기 절연층을 사이에 두고 상기 적어도 1의 게이트 전극 위에 배치되는 전도성 후막 재질로 형성되는 보조 전극과, 상기 보조 전극 상에 배치되는 금속 박막 재질로 형성되는 주 전극으로 구성되는 복수의 캐소드 전극들과;

상기 절연층 상에서 상기 캐소드 전극의 주 전극과 접촉하며 위치하는 전자 방출원과;

상기 제2 기판 상에 형성되는 적어도 1의 애노드 전극; 및

상기 적어도 1의 애노드 전극 일면에 위치하는 형광막

을 포함하는 전계 방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 캐소드 전극이 10∼20mΩ/□의 면저항값을 가지며 형성되는 전계 방출 표시장치.
제2항에 있어서,

상기 캐소드 전극의 상기 주 전극이 상기 보조 전극을 덮으면서 위치하는 전계 방출 표시장치.
제3항에 있어서,

상기 보조 전극이 1∼5㎛ 두께로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제4항에 있어서,

상기 캐소드 전극의 상기 주 전극은 상기 보조 전극 상에 위치하는 제1 금속막 및 상기 제1 금속막 상에 위치하는 제2 금속막을 포함하는 적층 구조로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제5항에 있어서,

상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막은 이종(異種) 금속으로 이루어지는 전계 방출 표시장치.
제6항에 있어서,

상기 캐소드 전극의 상기 주 전극의 일측 가장자리에는 상기 주 전극의 일부가 제거되어 이루어진 에미터 수용부들이 형성되며, 상기 에미터 수용부 내측에 상기 전자 방출원이 위치하는 전계 방출 표시장치.
제7항에 있어서,

상기 절연층은 상기 절연층을 관통하여 형성된 비아홀을 포함하며,

상기 전계 방출 표시장치는 상기 비아홀을 통해 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되면서 상기 전자 방출원과 임의의 간격을 두고 상기 절연층 위에 배치되는 대향 전극을 더욱 포함하는 전계 방출 표시장치.
제8항에 있어서,

상기 대향 전극은 상기 전도성 후막 재질로 형성되는 제1층과, 상기 제1층 위에서 상기 금속 박막 재질로 형성되는 제2층을 포함하는 전계 방출 표시장치.
제9항에 있어서,

상기 전자 방출원이 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 전계 방출 표시장치.
(a) 제1 기판 위에 투명한 도전물질을 이용하여 게이트 전극을 형성하고;

(b) 상기 게이트 전극을 덮으면서 제1 기판의 상면 전체에 투명 유전체를 도포하여 절연층을 형성하고;

(c) 상기 절연층 위에 후막 전극 재료를 인쇄하여 캐소드 전극의 보조 전극을 형성하고;

(d) 상기 절연층 전면에 금속을 증착 및 패터닝하여 상기 보조 전극 위로 보조 전극보다 큰 폭을 갖는 캐소드 전극의 주 전극을 형성하고;

(e) 상기 제1 기판의 상면 전체에 전자방출 물질을 도포하고, 이를 선택적으로 경화시킨 후 현상하여 상기 주 전극과 접촉하는 에미터를 형성하는 단계

를 포함하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 (c)단계가 은(Ag) 페이스트를 인쇄, 건조 및 소성하는 것으로 이루어지는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 (c)단계에서 보조 전극을 1∼5㎛ 두께로 형성하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 (d)단계가 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나의 금속을 증착하고, 이를 패터닝하는 것으로 이루어지는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 (d)단계와 (e)단계 사이에, 제1 기판의 상면 전체에 희생층을 형성하고, 희생층을 패터닝하여 에미터가 위치할 개구부를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제15항에 있어서,

상기 (e)단계가, 희생층 전면에 전자방출 물질을 도포하고, 제1 기판의 후면을 통해 자외선을 조사하여 개구부에 채워진 에미터를 선택적으로 경화시킨 다음, 현상을 통해 경화되지 않은 전자방출 물질을 제거하는 것으로 이루어지는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제15항에 있어서,

상기 (e)단계 이후, 희생층을 패터닝하여 캐소드 전극의 주 전극 위에 희생층을 남기는 단계를 더욱 포함하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 (b)단계에서 절연층에 비아 홀을 형성하는 과정을 더욱 포함하며, 상기 (c)단계에서 비아 홀에 후막 전극 재료를 충진하여 비아 홀에 대향 전극의 제1층을 형성하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.
제18항에 있어서,

상기 (d)단계에서 대향 전극의 제1층 위로 금속막이 남도록 패터닝하여 대향 전극의 제2층을 형성하는 전계 방출 표시장치의 제조 방법.