KR20010002884A - Manufacturing method of field emission display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전계 방출 표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자방출 수단을 면 구조로 하면서도 각 전극들, 특히 에미터를 보다 정밀하게 패턴화하여 표시소자의 품질과 제조 수율을 향상시키며, 저가의 공정으로 제작이 가능하여 양산에 적합한 3극관형 전계 방출 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a field emission display device, and more particularly, to have a surface structure of an electron emission device and to pattern each electrode, especially an emitter more precisely, to improve the quality and manufacturing yield of the display device. The present invention relates to a method for manufacturing a tripolar field emission display device suitable for mass production, which can be manufactured by a low cost process.
일반적으로 전계 방출 표시소자(FED : Field Emission Display)는 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 형성된 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 애노드 전극에 부착된 형광막에 충돌하여 이를 발광시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 표시소자이다.In general, a field emission display (FED) emits electrons from an emitter formed on a cathode electrode by using a quantum mechanical tunneling effect, and the emitted electrons collide with a fluorescent film attached to the anode electrode to emit light. This is a display element for implementing a predetermined image.
전계 방출 표시소자는 구조에 따라 3극관과 2극관으로 분류되는데, 일반적으로 3극관 구조는 동일 기판상에 형성되는 캐소드 전극과 게이트 전극의 전압 차이에 의해 전자를 방출하는 선단이 뾰족한 스핀트(spindt) 타입의 에미터를 채용하고 있으며, 2극관 구조는 캐소드 전극과 애노드 전극의 전압 차이에 의해 전자를 방출하는 면 타입의 에미터를 채용하고 있다.Field emission display devices are classified into triodes and dipoles according to their structure. In general, the triode structure has a sharp pointed spin that emits electrons due to a voltage difference between a cathode electrode and a gate electrode formed on the same substrate. ) Type emitter is used, and the bipolar tube structure employs a surface type emitter that emits electrons due to the voltage difference between the cathode electrode and the anode electrode.
도 12는 스핀트 타입 에미터를 갖는 전계 방출 표시소자의 일부 단면도로서, 이는 개략적으로 다음과 같은 과정에 의해 제조된다. 먼저, 기판(1)에 스트라이프 패턴의 캐소드 전극(3)을 형성하고, 기판(1) 전체에 걸쳐 절연층(5)을 형성하며, 절연층(5) 위로 캐소드 전극(3)과 수직하게 게이트 전극(7)을 스트라이프 패턴으로 형성한다.12 is a partial cross-sectional view of a field emission display device having a spin type emitter, which is schematically manufactured by the following process. First, a stripe pattern cathode electrode 3 is formed on the substrate 1, an insulating layer 5 is formed over the entire substrate 1, and the gate is perpendicular to the cathode electrode 3 over the insulating layer 5. The electrode 7 is formed in a stripe pattern.
그리고 캐소드 전극(3)과 게이트 전극(7)의 교차 영역 내에 게이트 전극(7)과 절연층(5)을 관통하는 다수개의 홈(5a, 7a)을 형성하고, 상기 홈(5a, 7a) 내부로 실리콘이나 몰리브덴 등의 전자방출 물질을 적층하여 콘 형상의 에미터(9)를 형성한다.In addition, a plurality of grooves 5a and 7a penetrating through the gate electrode 7 and the insulating layer 5 are formed in an intersection area between the cathode electrode 3 and the gate electrode 7, and the inside of the grooves 5a and 7a. The electron emitters such as silicon and molybdenum are laminated to form a cone-shaped emitter 9.
이와 같은 스핀트 타입의 에미터는 뾰족한 선단부에 전계가 집중되어 전자방출 특성이 우수한 장점이 있지만, 이는 마이크로미터 단위로서 정밀한 박막 공정이 요구되기 때문에 제조 비용을 상승시키며, 대형 표시소자의 제작을 어렵게 하는 한 요인이 된다.Such spin type emitters have the advantage of excellent electron emission characteristics due to the concentration of an electric field on a sharp tip, but this increases the manufacturing cost and makes it difficult to manufacture large display devices because a precise thin film process is required in micrometer units. It is a factor.
또한 이온이나 잔류 가스에 의한 에미터 팁의 손상을 방지하기 위하여 10-7∼ 10-10토르(torr) 정도의 고진공이 필수적으로 요구되며, 각 부재들 사이의 미소한 간격으로 인하여 에미터 팁이 손상되기 쉽기 때문에 수명 특성에서 불리한 점이 있다.In addition, in order to prevent the emitter tip from being damaged by ions or residual gas, a high vacuum of about 10 -7 to 10 -10 torr is required. It is easy to be damaged, so there is a disadvantage in the life characteristics.
상기한 2극관 구조에 사용되는 면 타입 에미터는 캐소드 전극의 표면에 그라파이트, 다이아몬드상 카본(DLC : Diamond Like Carbon), 카본 파이버 등을 박막 또는 후막 공정으로 패턴화시키는 과정으로 제조된다.The surface type emitter used in the bipolar tube structure is manufactured by patterning graphite, diamond like carbon (DLC), carbon fiber, or the like on a surface of a cathode electrode by a thin film or a thick film process.
박막 공정에 의한 에미터는 앞선 스핀트 타입의 에미터와 마찬가지로 제조 단가가 높고 대형화에 어려운 단점이 있는 반면, 후막 공정에 의한 에미터는 보다 저가의 공정으로 제조가 가능하고 대형화에 유리한 장점을 갖는다.The emitter by the thin film process has a disadvantage in that the manufacturing cost is high and difficult to enlarge, like the spin type emitter, while the emitter by the thick film process can be manufactured at a lower cost and has the advantage of being larger.
따라서 공정의 용이성 관점에서는 후막 공정에 의한 면타입 에미터가 가장 바람직하지만, 이는 주로 2극관 구조에 한정되며, 구조가 복잡하고 보다 정밀한 패턴 형성이 요구되는 3극관 구조에는 적용이 어려운 한계가 있다.Therefore, from the viewpoint of ease of processing, the surface type emitter by the thick film process is most preferable, but this is mainly limited to the bipolar tube structure, and there is a limitation that it is difficult to apply to the triode structure that requires a complicated pattern and more precise pattern formation.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 3극관 구조의 전계 방출 표시소자에 면타입 에미터를 채용하면서도 각 전극들을 보다 정밀하게 패턴화하여 표시소자의 품질과 제조 수율을 향상시키며, 저가의 공정으로 제작이 가능하여 양산에 적합한 전계 방출 표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to adopt a surface type emitter in the field emission display device having a triode structure, and to pattern each electrode more precisely, thereby manufacturing and producing the display device. The present invention provides a method of manufacturing a field emission display device suitable for mass production by improving the yield and making it possible to manufacture at low cost.
도 1은 본 발명에 의해 완성된 전계 방출 표시소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a field emission display device completed by the present invention.
도 2 ∼ 도 11은 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 각 단계들을 나타내는 개략도.2 to 11 are schematic views showing respective steps of the field emission display device according to the present invention.
도 12는 일반적인 전계 방출 표시소자의 일부 단면도.12 is a partial cross-sectional view of a typical field emission display device.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
제 1기판의 일면에 애노드 전극과 형광막을 형성하는 단계와,Forming an anode electrode and a fluorescent film on one surface of the first substrate,
제 2기판의 일면에 스트라이프 패턴의 캐소드 전극을 형성하는 단계와,Forming a cathode of a stripe pattern on one surface of the second substrate;
상기한 캐소드 전극 위로 제 2기판 전체에 걸쳐 절연층을 형성하는 단계와,Forming an insulating layer over the second substrate over the cathode;
상기한 절연층 위로 캐소드 전극과 수직으로 교차하는 스트라이프 패턴의 게이트 전극을 형성하는 단계와,Forming a stripe pattern gate electrode vertically intersecting the cathode electrode on the insulating layer;
캐소드 전극과 게이트 전극의 교차 영역에 해당하는 게이트 전극과 절연층의 일부를 제거하는 단계와,Removing a portion of the gate electrode and the insulating layer corresponding to the intersection region of the cathode electrode and the gate electrode,
노출된 캐소드 전극 위로 전기영동법을 이용하여 에미터를 형성하는 단계와,Forming an emitter using electrophoresis on the exposed cathode electrode,
상기한 제 1 및 제 2기판을 일체로 밀봉시키는 단계를 포함하는 전계 방출 표시소자의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a field emission display device comprising the step of integrally sealing the first and second substrates.
상기한 게이트 전극과 절연층의 제거는 교차 영역에서 홀을 형성하도록 포토 레지스트 필름을 패턴화하고, 샌드 블러스트 공법을 이용하여 포토 레지스트 필름의 홀에 의해 노출된 게이트 전극과 이 게이트 전극 밑의 절연층을 제거하는 과정으로 이루어지며, 에미터의 형성은 에미터 형성물질과 대전제(charging agent)를 용매에 분산시켜 전기영동 용액을 제조하고, 전기영동 용액 속에 담겨진 캐소드 전극에 전압을 인가하여 에미터 형성물질을 부착시키는 과정으로 이루어진다.The removal of the gate electrode and the insulating layer is performed by patterning the photoresist film so as to form a hole in the intersection area, and using the sand blast method, the gate electrode exposed by the holes of the photoresist film and the insulation under the gate electrode. The formation of the emitter is performed by dispersing the emitter forming material and the charging agent in a solvent to prepare an electrophoretic solution, and applying an electric voltage to a cathode electrode contained in the electrophoretic solution. It consists of attaching the forming material.
이와 같은 과정에 의해, 3극관 구조에서도 각 전극들, 특히 에미터를 보다 정밀한 패턴으로 형성할 수 있으므로 제조 수율과 표시 품질을 향상시키며, 보다 저가의 공정으로 제작이 가능하여 표시소자의 제조 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖는다.By this process, even in the triode structure, each electrode, especially the emitter, can be formed in a more precise pattern, thereby improving manufacturing yield and display quality, and making it possible to manufacture the display device at a lower cost. Has the advantage of being lowered.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의해 완성된 전계 방출 표시소자의 단면도이다. 상기한 도면을 참고하여 전계 방출 표시소자의 구성을 개략적으로 살펴보면, 투명한 제 1기판(2)의 안쪽으로 투명한 애노드 전극(4)이 위치하며, 상기 애노드 전극(4)의 안쪽으로 형광막(6)이 위치한다.1 is a cross-sectional view of a field emission display device completed by the present invention. Referring to the configuration of the field emission display device with reference to the drawings, a transparent anode electrode 4 is positioned inside the transparent first substrate 2, and a fluorescent film 6 is formed inside the anode electrode 4. ) Is located.
그리고 제 1기판(2)과 마주하는 제 2기판(8)의 표면에는 절연층(10)을 사이에 두고 수직하게 교차 형성되는 스트라이프 패턴의 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)이 위치하며, 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)의 교차 영역에서 게이트 전극(14)과 절연층(10)이 제거된 공간, 즉 캐소드 전극(12)의 표면으로 면 타입의 에미터(16)가 위치한다.On the surface of the second substrate 8 facing the first substrate 2, the cathode electrode 12 and the gate electrode 14 having a stripe pattern vertically intersecting with the insulating layer 10 therebetween are positioned. In the intersecting region of the cathode electrode 12 and the gate electrode 14, the surface-type emitter 16 is formed into a space where the gate electrode 14 and the insulating layer 10 are removed, that is, the surface of the cathode electrode 12. Located.
상기한 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)의 교차 영역이 하나의 화소를 구성함에 따라, 각 화소 구동에 필요한 펄스 신호전압을 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)에 인가하면, 이들 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14) 사이에 형성된 강한 전계에 의해 에미터(16)에서 전자(점선으로 도시)를 방출시키고, 방출된 전자는 애노드 전극(4)에 인가된 양전압에 이끌려 형광막(6)에 충돌한다.As the cross region of the cathode electrode 12 and the gate electrode 14 constitutes one pixel, when the pulse signal voltage necessary for driving each pixel is applied to the cathode electrode 12 and the gate electrode 14, A strong electric field formed between the cathode electrode 12 and the gate electrode 14 emits electrons (shown in dashed lines) in the emitter 16, and the emitted electrons are attracted to the positive voltage applied to the anode electrode 4. It collides with the fluorescent film 6.
이와 같은 구성의 전계 방출 표시소자를 제조하기 위하여, 먼저 도 2에서 도시하는 바와 같이, 투명한 제 1기판(2)의 표면에 인듐 틴 옥사이드(ITO)를 증착하여 애노드 전극(4)을 형성하고, 애노드 전극(4) 위로 형광체 페이스트를 인쇄 후 열처리하여 형광막(6)을 형성하며, 이들 형광막(6) 사이로 광 흡수 물질로 이루어지는 블랙 매트릭스막(18)을 형성한다.In order to manufacture the field emission display device having such a configuration, first, as shown in FIG. 2, indium tin oxide (ITO) is deposited on the surface of the transparent first substrate 2 to form an anode electrode 4. The phosphor paste is printed and heat-treated on the anode electrode 4 to form a phosphor film 6, and a black matrix film 18 made of a light absorbing material is formed between the phosphor films 6.
그리고 제 2기판(8)의 표면에 은(Ag) 페이스트를 스트라이프 패턴으로 스크린 인쇄하고 건조하여 캐소드 전극(12)을 형성하고, 기판 전체에 걸쳐 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 글래스 페이스트를 도포하여 절연층(10)을 형성한다. 그리고 절연층(10) 위로 캐소드 전극(12)과 수직하게 은 페이스트를 스트라이프 패턴으로 스크린 인쇄 후 건조하여 게이트 전극(14)을 형성한다. (도 3a ∼ 도 3c 참고)On the surface of the second substrate 8, silver (Ag) paste is screen printed in a stripe pattern and dried to form a cathode electrode 12, and a glass paste containing silicon oxide (SiO x ) is applied to the entire substrate. Thus, the insulating layer 10 is formed. The silver paste is screen-printed in a stripe pattern and dried on the insulating layer 10 to be perpendicular to the cathode electrode 12 to form the gate electrode 14. (See Figs. 3A to 3C)
이와 같은 과정으로 형성된 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 거리는 대략 1∼200 ㎛가 된다.The distance between the cathode electrode and the gate electrode formed by this process is approximately 1 ~ 200 ㎛.
다음으로, 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)의 교차 영역에 해당하는 게이트 전극(14)의 일부와 절연층(10)의 일부를 제거한다. 이를 위하여, 먼저 제 2기판(8) 전체에 걸쳐 포토 레지스트 필름(20)을 부착하고, 상기 포토 레지스트 필름(20) 위로 노광용 마스크(22)를 장착한다. (도 4 참고) 이 때, 상기 포토 레지스트 필름(20)이 포지티브 타입인 경우, 노광용 마스크(22)는 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)의 교차 영역에 해당하는 부분이 막힌 구조를 이룬다.Next, a part of the gate electrode 14 and a part of the insulating layer 10 corresponding to the intersection region of the cathode electrode 12 and the gate electrode 14 are removed. To this end, first, the photoresist film 20 is attached to the entire second substrate 8, and the exposure mask 22 is mounted on the photoresist film 20. In this case, when the photoresist film 20 is a positive type, the exposure mask 22 has a structure in which portions corresponding to the intersection regions of the cathode electrode 12 and the gate electrode 14 are blocked. .
그리고 상기 제 2기판(8)을 노광하여 빛이 닿은 부분, 즉 교차 영역을 제외한 포토 레지스트 필름(20)의 나머지 부분을 경화시키고, 노광용 마스크(22)를 제거한 다음 현상하여 경화되지 않은 포토 레지스트 필름(20)의 일부분을 제거한다. (도 5 참고) 이로서 포토 레지스트 필름(20)은 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)의 교차 영역에 해당하는 부분에 홀(20a)을 형성하게 된다.The second substrate 8 is exposed to light to cure the remaining portion of the photoresist film 20 except for the intersecting area, that is, the cross region, and the exposure mask 22 is removed and then developed to develop an uncured photoresist film. Remove part of (20). As shown in FIG. 5, the photoresist film 20 forms a hole 20a in a portion corresponding to the intersection area between the cathode electrode 12 and the gate electrode 14.
그리고 공지의 샌드 블러스트(sand blast) 공법을 이용하여 제 2기판(8)에 모래 알갱이를 쏘아주는 것으로, 포토 레지스트 필름(20)의 홀(20a)에 의해 노출된 게이트 전극(14)과, 이 게이트 전극(14) 밑의 절연층(10)을 깍아내어 제거하고, 이후 제 2기판(8)을 세정한다. (도 6a ∼ 도 6b 참고)And by using the known sand blast (sand blast) method to shoot the sand grains on the second substrate 8, the gate electrode 14 exposed by the hole 20a of the photoresist film 20, The insulating layer 10 under the gate electrode 14 is scraped off and then the second substrate 8 is cleaned. (See FIGS. 6A-6B)
이와 같은 과정을 거쳐 에미터가 형성될 캐소드 전극(12)의 일부를 노출시킨 다음, 전기영동법을 이용하여 상기 캐소드 전극(12)의 표면에 에미터를 형성한다. 이를 위하여 먼저, 에미터 형성에 필요한 전기영동 용액을 제조한다.Through this process, a part of the cathode electrode 12 on which the emitter is to be formed is exposed, and then an emitter is formed on the surface of the cathode electrode 12 by electrophoresis. To this end, first, an electrophoretic solution for emitter formation is prepared.
상기 전기영동 용액은 용액 내에서 에미터 형성물질이 플러스 또는 마이너스 전하를 띄도록 에미터 형성물질과 대전제(charging agent)를 용매에 혼합 분산시켜 제조된 것으로, 대전제의 종류에 따라 에미터 형성물질은 플러스 또는 마이너스 전하를 띄게 된다.The electrophoretic solution is prepared by mixing and dispersing the emitter forming material and the charging agent in a solvent so that the emitter forming material has a positive or negative charge in the solution. It will have a positive or negative charge.
상기한 에미터 형성물질에는 최근에 연구되고 있는 카본 나노튜브 및 카본 파이버와 더불어, 질화알루미늄(AlN)과 질화붕소(BN) 및 일반적인 2극관 구조에 사용되는 그라파이트와 다이아몬드상 카본(DLC) 가운데 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.In addition to the carbon nanotubes and carbon fibers that have been recently studied, the emitter forming materials include aluminum nitride (AlN) and boron nitride (BN), and graphite and diamond-like carbon (DLC) used in general bipolar structures. It is preferable to use one.
그리고 상기한 대전제에는 La-나이트레이트와 Mg-나이트레이트가 혼합 사용되어 에미터 형성물질이 플러스 전하를 띄도록 할 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 La-나이트레이트와 Mg-나이트레이트를 용매인 이소프로필 알콜과 순수에 녹인 다음, 바인더 역할을 하는 글리세롤과 함께 교반시키고 그라파이트 분말을 혼합하여 전기영동 용액을 제조한다.In addition, the charging agent may be mixed with La-nitrate and Mg-nitrate to allow the emitter forming material to have a positive charge. More specifically, the La-nitrate and Mg-nitrate may be used as isopropyl. After dissolving in alcohol and pure water, the mixture is stirred with glycerol serving as a binder and graphite powder is mixed to prepare an electrophoretic solution.
다른 실시예로서, 상기 대전제로 황산을 사용하여 에미터 형성물질이 마이너스 전하를 띄도록 할 수 있으며, 보다 구체적으로 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 아세톤, 니트로셀룰로오즈와 메탄올을 교반하고, 여기에 황산과 그라파이트 분말을 혼합하여 전기영동 용액을 제조한다.As another example, sulfuric acid may be used as the charging agent to cause the emitter forming material to have a negative charge, and more specifically, tetramethyl ammonium hydroxide, acetone, nitrocellulose and methanol may be stirred, and Graphite powder is mixed to prepare an electrophoretic solution.
도 7은 전기영동법에 의한 에미터 형성 과정을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 상기와 같이 제조된 전기영동 용액(24), 일례로 그라파이트(작은 원으로 도시)가 플러스 전하를 띄는 전기영동 용액(24)을 용기(26)에 넣고, 제 2기판(8)을 전기영동 용액(24) 속에 담근다.FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an emitter formation process by electrophoresis, wherein the electrophoretic solution 24 prepared as described above, for example, a graphite (shown as a small circle) has an electrophoretic solution 24 having a positive charge. Is placed in the vessel 26, and the second substrate 8 is immersed in the electrophoretic solution 24.
이 때, 캐소드 전극(12)이 용기(26)의 바닥을 향하도록 제 2기판(8)을 고정시키고, 상기 캐소드 전극(12) 아래로 1∼3 cm의 간격을 두고 캐소드 전극(12)과 동일한 직류전원(28)에 연결되는 보조 전극(30)을 평행하게 배치하는 것이 바람직하다.At this time, the second substrate 8 is fixed so that the cathode electrode 12 faces the bottom of the container 26, and the cathode electrode 12 and the cathode electrode 12 are spaced 1 to 3 cm below the cathode electrode 12. It is preferable to arrange the auxiliary electrodes 30 connected to the same DC power supply 28 in parallel.
상기한 캐소드 전극(12)이 용기(26)의 바닥을 향하도록 배치하는 이유는, 전기영동 용액(24) 속의 그라파이트 입자가 침전에 의해 부착되는 것을 방지하고, 오직 정전기적인 힘으로만 그라파이트 입자를 이동시켜 캐소드 전극(12)에 부착시키기 위해서이며, 상기한 보조 전극(30)은 그라파이트 입자가 캐소드 전극(12)에 균일하게 부착될 수 있도록 캐소드 전극(12) 주변에 일정 전계가 형성되도록 하는 역할을 한다.The reason why the cathode electrode 12 is placed toward the bottom of the vessel 26 is to prevent the graphite particles in the electrophoretic solution 24 from adhering by precipitation and to prevent the graphite particles from being deposited only by electrostatic force. In order to move and attach to the cathode electrode 12, the auxiliary electrode 30 serves to form a constant electric field around the cathode electrode 12 so that the graphite particles can be uniformly attached to the cathode electrode 12. Do it.
상기한 제 2기판(8)과 보조 전극(30)은 도시하지 않은 별도의 지그를 사용하여 용기(26) 내부에 위치시킬 수 있다.The second substrate 8 and the auxiliary electrode 30 may be positioned inside the container 26 by using a separate jig not shown.
도시하는 바와 같이, 전기영동 용액(24) 속의 그라파이트 입자가 플러스 전하를 띄는 경우, 캐소드 전극(12)과 보조 전극(30) 사이의 전자 흐름이 캐소드 전극(12)에서 보조 전극(30)을 향하도록 직류전원(28)을 연결하여 30∼60 초 동안 50∼100 볼트의 전압을 인가하면, 에미터를 형성할 수 있는 양의 그라파이트 입자가 이동하여 캐소드 전극(12) 표면에 부착된다.As shown, when the graphite particles in the electrophoretic solution 24 have a positive charge, the flow of electrons between the cathode electrode 12 and the auxiliary electrode 30 is directed from the cathode electrode 12 to the auxiliary electrode 30. When the DC power supply 28 is connected so that a voltage of 50 to 100 volts is applied for 30 to 60 seconds, an amount of graphite particles capable of forming an emitter moves and adheres to the surface of the cathode electrode 12.
이로서 전기영동 용액(24) 내에서 유동성을 갖는 그라파이트 입자들은 캐소드 전극(12)과 보조 전극(30) 사이에 형성된 전계에 의해 화살표 방향으로 힘을 받아 캐소드 전극(12)에 이끌려 그 표면에 부착되며, 이러한 과정에서 개개의 그라파이트 입자들은 그 모서리 부분에 전계가 집중되어 일정한 방향, 즉 기판에 대하여 수직한 방향으로 캐소드 전극(12)의 표면에 균일하게 부착된다.As a result, graphite particles having fluidity in the electrophoretic solution 24 are attracted to the cathode electrode 12 by the electric field formed between the cathode electrode 12 and the auxiliary electrode 30, and attracted to the cathode electrode 12. In this process, the individual graphite particles are uniformly attached to the surface of the cathode electrode 12 in a constant direction, ie, a direction perpendicular to the substrate, by concentrating an electric field at the corner portion thereof.
도 8은 이와 같은 전기영동법으로 캐소드 전극에 형성된 에미터의 SEM 사진이고, 도 9는 종래의 스크린 인쇄법으로 형성된 에미터의 SEM 사진으로서, 도시하는 바와 같이 전기영동법으로 형성된 에미터가 스크린 인쇄법으로 형성된 에미터보다 수직방향으로 일정한 배향을 가지면서 캐소드 전극에 부착되어 있음을 알 수 있다.8 is an SEM image of the emitter formed on the cathode electrode by the electrophoresis method, Figure 9 is a SEM image of the emitter formed by the conventional screen printing method, the emitter formed by the electrophoresis method as shown in the screen printing method It can be seen that it is attached to the cathode electrode with a certain orientation in the vertical direction than the emitter formed in the.
따라서 에미터를 구성하는 각 입자들은 뾰족한 모서리 부분이 바깥을 향하도록 배향되어 에미션 효율을 향상시키며, 에미터를 스크린 인쇄법으로 형성한 전계 방출 표시소자보다 휘도 특성에서 유리한 장점을 갖는다.Therefore, each particle constituting the emitter is oriented so that the sharp edge portion is directed toward the outside to improve the emission efficiency, and has an advantage in the luminance characteristics over the field emission display device formed by the screen printing method of the emitter.
상기와 같은 과정으로 캐소드 전극(12)에 에미터(16)를 형성하고, (도 10 참고) 제 2기판(8)을 전기영동 용액에서 분리하고 건조시킨 다음, 남아있는 포토 레지스트 필름(20)을 박리하여 캐소드 기판을 완성한다. (도 11 참고)The emitter 16 is formed on the cathode electrode 12 in the same manner as described above (see FIG. 10), the second substrate 8 is separated from the electrophoretic solution, dried, and the remaining photoresist film 20 The cathode substrate is peeled off to complete the cathode substrate. (See Figure 11)
본 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)의 교차 영역에 하나의 면타입 에미터(16)를 형성하고 있으나, 다른 실시예로서, 하나의 교차 영역내에 게이트 전극과 절연층을 관통하는 다수개의 홈을 형성하고, 상기 홈 내부에 앞서와 동일한 방법으로 면타입 에미터를 형성할 수 있다. 이는 포토 레지스트 필름이 하나의 교차 영역 내에서 다수개의 홀을 형성하도록 포토 레지스트 필름을 패턴화하는 것으로 가능하다.In the present embodiment, as described above, one surface type emitter 16 is formed in the intersection region of the cathode electrode 12 and the gate electrode 14, but in another embodiment, the gate electrode is disposed in one intersection region. And a plurality of grooves penetrating through the insulating layer, and a surface type emitter can be formed in the same manner as before. This is possible by patterning the photoresist film such that the photoresist film forms a plurality of holes in one intersection area.
다음으로, 시일재를 이용하여 제 1기판(2)과 제 2기판(8)을 일체로 접합시킨 다음, 어느 한쪽 기판에 형성된 배기홀(도시하지 않음)을 통하여 기판 내부를 배기 장치와 연결시키고, 상기 배기 장치를 구동하여 기판 내부를 배기시키는 과정을 거쳐 도 1에서와 같은 전계 방출 표시소자를 완성한다. 이 때, 셀 갭, 즉 게이트 전극(14)과 애노드 전극(4) 사이의 거리는 대략 10∼5000 ㎛ 정도가 된다.Next, the first substrate 2 and the second substrate 8 are integrally bonded using a sealing material, and then the inside of the substrate is connected to the exhaust apparatus through an exhaust hole (not shown) formed in one of the substrates. By driving the exhaust device to exhaust the inside of the substrate, the field emission display device as shown in FIG. 1 is completed. At this time, the cell gap, that is, the distance between the gate electrode 14 and the anode electrode 4 is approximately 10 to 5000 m.
이와 같이 본 실시예는 포토 레지스트 필름과 전기영동법을 이용함으로써 에미터를 포함하는 각 전극들을 정밀하게 패턴화시키면서 3극관 구조의 전계 방출 표시소자에 면타입 에미터를 용이하게 적용시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the present embodiment has an advantage that the surface type emitter can be easily applied to the field emission display device having a triode structure by precisely patterning each electrode including the emitter by using a photoresist film and an electrophoresis method. have.
[실시예 1]Example 1
전기영동 용액의 제조Preparation of Electrophoretic Solution
이소프로필 알콜 1250 g과 순수 50 g을 혼합하고, 이 용액에 La-나이트레이트 5 g과 Mg-나이트레이트 2.5 g을 넣어 교반한 다음, 글리세롤 75 g을 넣어 충분히 교반하였다. 여기에 그라파이트 25 g을 넣어 교반하였다.1250 g of isopropyl alcohol and 50 g of pure water were mixed, and 5 g of La-nitrate and 2.5 g of Mg-nitrate were added to the solution, followed by stirring. Then, 75 g of glycerol was added to the solution and stirred sufficiently. 25 g of graphite was added thereto and stirred.
에미터의 부착Emitter Attachment
제조된 전기영동 용액을 용기에 붓고, 캐소드 전극과 보조 전극이 2 cm의 간격을 두고 마주하도록 고정시킨 다음, 이들을 전기영동 용액 속에 넣었다. 그리고 직류전원의 양, 음극 단자를 각각 보조 전극과 캐소드 전극에 연결시키고, 60 볼트의 전압을 50초 동안 인가하였다.The prepared electrophoretic solution was poured into a container, and the cathode and the auxiliary electrode were fixed to face each other at a distance of 2 cm, and then they were placed in the electrophoretic solution. The positive and negative terminals of the DC power supply were connected to the auxiliary electrode and the cathode electrode, respectively, and a voltage of 60 volts was applied for 50 seconds.
[실시예 2]Example 2
전기영동 용액의 제조Preparation of Electrophoretic Solution
니트로셀룰로오즈 2 g과 아세톤 1000 g과 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 10 g과 메탄올 90 g을 혼합하고, 이 용액에 황산 1 g과 그라파이트 25 g을 넣고 교반하였다.2 g of nitrocellulose, 1000 g of acetone, 10 g of tetramethyl ammonium hydroxide, and 90 g of methanol were mixed, and 1 g of sulfuric acid and 25 g of graphite were added to the solution and stirred.
에미터의 부착Emitter Attachment
제조된 전기영동 용액을 용기에 붓고, 캐소드 전극과 보조 전극이 2 cm의 간격을 두고 마주하도록 고정시킨 다음, 이들을 전기영동 용액 속에 넣었다. 그리고 직류전원의 양, 음극 단자를 각각 캐소드 전극과 보조 전극에 연결시키고, 60 볼트의 전압을 50초 동안 인가하였다.The prepared electrophoretic solution was poured into a container, and the cathode and the auxiliary electrode were fixed to face each other at a distance of 2 cm, and then they were placed in the electrophoretic solution. The positive and negative terminals of the DC power supply were connected to the cathode electrode and the auxiliary electrode, respectively, and a voltage of 60 volts was applied for 50 seconds.
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 the range of.
이와 같이 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조방법은 각 전극들, 특히 에미터를 보다 정밀하게 패턴화시키면서 3극관 구조의 전계 방출 표시소자에 면타입 에미터를 용이하게 적용시킬 수 있다. 이로서 각 전극의 정렬 불량에 의한 캐소드 전극의 구멍 막힘 등을 방지하여 표시소자의 제조 수율과 품질을 향상시키며, 보다 저가의 공정으로 제작이 가능하여 표시소자의 제조 단가를 낮추고 양산에 적합한 장점을 갖는다.As described above, according to the method of manufacturing the field emission display device according to the present invention, the surface type emitter can be easily applied to the field emission display device having a triode structure while more accurately patterning the electrodes, particularly the emitter. This prevents the cathode electrode from clogging due to misalignment of the electrodes, thereby improving the yield and quality of the display device, and making it possible to manufacture the display at a lower cost. .
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