KR20010039768A - Method of manufacturing cold cathode field emission device and method of manufacturing cold cathode field emission display - Google Patents

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KR20010039768A
KR20010039768A KR1020000043815A KR20000043815A KR20010039768A KR 20010039768 A KR20010039768 A KR 20010039768A KR 1020000043815 A KR1020000043815 A KR 1020000043815A KR 20000043815 A KR20000043815 A KR 20000043815A KR 20010039768 A KR20010039768 A KR 20010039768A
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이시와타미카
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes

Abstract

PURPOSE: To uniformly and easily form an electron emitting electrode with high electron emitting efficiency. CONSTITUTION: This manufacturing method of this electron emitting element comprises a process for forming a cathode electrode 11 on a support body 10, a process for forming an insulating layer 12 on the support body 10 including the cathode electrode 11, a process for forming a gate electrode 13A on the insulating layer 12, a process for forming openings 14 making the cathode electrode 11 exposed on its bottom in at least the insulating layer 12, a process for forming electron emitting electrodes 17B made from a conductive composition containing conductive particles and a binder on the cathode electrode 11 exposed on the bottom of the openings 14, and a process for removing the binders on the surface layers of the electron emitting electrodes 17B so as to expose the conductive particles on the surfaces of the electron emitting electrodes 17B.

Description

냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법 및 냉음극 전계전자 방출 표시장치의 제조방법 {METHOD OF MANUFACTURING COLD CATHODE FIELD EMISSION DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING COLD CATHODE FIELD EMISSION DISPLAY}Manufacturing method of cold cathode field emission device and manufacturing method of cold cathode field emission display device

본 발명은 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법, 및 이러한 냉음극 전계전자 방출소자를 내장한 냉음극 전계전자 방출 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a cold cathode field emission device, and a method for manufacturing a cold cathode field emission device incorporating such a cold cathode field emission device.

진공 중에 놓여진 금속이나 반도체에 어느 임계값 이상 강도의 전계를 주면, 금속이나 반도체의 표면 근방의 얇은 에너지 장벽을 전자가 터널 효과에 의해 통과하여, 상온이라도 진공 중에 전자가 방출되게 된다. 이러한 원리에 따르는 전자 방출을 "냉음극 전계전자 방출", 또는 단지 "전계 방출"(필드 이미션(field emission))이라고 한다. 최근, 이 전계 방출의 원리를 화상표시에 응용한 평면형 냉음극 전계전자 방출 표시장치, 이른바 필드 이미션 디스플레이(FED)가 제안되어 있으며, 고휘도, 저소비 전력 등의 장점을 갖기 때문에, 종래의 음극선관(CRT)에 대신하는 화상표시장치로서 기대되고 있다.When an electric field of a certain threshold value or more is applied to a metal or semiconductor placed in a vacuum, electrons pass through a thin energy barrier near the surface of the metal or semiconductor by the tunnel effect, and electrons are released in vacuum even at room temperature. Electron emission in accordance with this principle is referred to as "cold cathode field electron emission", or just "field emission" (field emission). Recently, planar cold cathode field emission displays and so-called field emission displays (FEDs), which have applied the principle of field emission to image display, have been proposed, and have the advantages of high brightness, low power consumption, and the like. It is expected as an image display device replacing (CRT).

냉음극 전계전자 방출 표시장치(이하, 단지 "표시장치"라고 하는 경우가 있음)는 일반적으로, 2차원 매트릭스형으로 배열된 각 화소에 대응하여 전자방출영역을 가지는 캐소드 패널과, 전자방출영역으로부터 방출된 전자와의 충돌에 의해 여기(勵起)되어 발광하는 형광체층을 가지는 애노드 패널이 고진공층을 통해 대향 배치된 구성을 가진다. 캐소드 패널 상의 각 전자방출영역에서는, 보통, 복수의 전자방출전극이 형성되고, 또한, 전자방출전극으로부터 전자를 꺼내기 위한 게이트 전극도 형성되어 있다. 이 전자방출전극과 게이트 전극을 가지는 부분이 냉음극 전계전자 방출소자이며, 이하 단지 전계방출소자라고 한다.Cold cathode field emission display devices (hereinafter sometimes referred to simply as "display devices") generally include a cathode panel having an electron emission region corresponding to each pixel arranged in a two-dimensional matrix, and from an electron emission region. An anode panel having a phosphor layer that is excited by the collision with the emitted electrons and emits light has a configuration in which the anode panel is disposed opposite the high vacuum layer. Usually, in each electron emission region on the cathode panel, a plurality of electron emission electrodes are formed, and a gate electrode for taking out electrons from the electron emission electrode is also formed. The portion having the electron emission electrode and the gate electrode is a cold cathode field emission device, hereinafter simply referred to as a field emission device.

이러한 표시장치의 구성에 있어서, 낮은 구동전압으로 큰 방출전자전류를 얻기 위해서는, 예를 들면 전계방출소자를 구성하는 전자방출전극의 선단형상을 예리하고 날카롭게 한 형상으로 할 것, 개개의 전자방출전극을 미세화하여 1화소에 대응하는 전자방출영역 내에서의 전자방출전극의 존재밀도를 높일 것, 전자방출전극의 선단과 게이트전극과의 거리를 단축하는 것이 요구된다. 따라서, 이들의 요구를 충족시키기 위해, 종래부터 여러가지의 구성을 가지는 전계방출소자가 제안되어 있다.In the configuration of such a display device, in order to obtain a large emission electron current at a low driving voltage, for example, the tip shape of the electron emission electrode constituting the field emission device should be sharp and sharp. The individual electron emission electrodes It is required to increase the density of the electron-emitting electrodes in the electron-emitting region corresponding to one pixel by miniaturizing and to shorten the distance between the tip of the electron-emitting electrode and the gate electrode. Therefore, in order to satisfy these requirements, the field emission element which has various structures is conventionally proposed.

이러한 종래의 전계방출소자의 대표예의 하나로서, 전자방출전극을 원추형의 도전체로 구성한, 이른바 스핀트형(Spindt-type) 전계방출소자(이하, 스핀트형 소자라고 함)가 알려져 있다. 이 스핀트형 소자를 내장한 표시장치의 개념도를 도 10에 나타냈다. 이 표시장치의 캐소드 패널은 지지체(40) 상에 형성된 캐소드 전극(41)과, 캐소드 전극(41) 상을 포함하는 지지체(40) 상에 형성된 절연층(42)과, 절연층(42) 상에 형성된 게이트 전극(43)과, 게이트 전극(43) 및 절연층(42)에 형성된 개구부(44)와, 개구부(44) 내에 형성된 원추형의 전자방출전극(45)으로 구성되어 있다. 전자방출전극(45)이 소정수, 2차원 매트릭스형으로 배열되어 1화소가 형성된다. 한편, 애노드 패널은 기판(50) 상에 소정의 패턴에 의해 형광체층(52)이 형성되고, 이 형광체층(52)이 애노드 전극(51)으로 피복된 구조를 가진다.As a representative example of such a conventional field emission device, a so-called Spindt-type field emission device (hereinafter referred to as a spin type device) in which an electron emission electrode is formed of a conical conductor is known. The conceptual diagram of the display apparatus incorporating this spin type element is shown in FIG. The cathode panel of the display device includes a cathode electrode 41 formed on the support 40, an insulating layer 42 formed on the support 40 including the cathode electrode 41, and an insulating layer 42. And a gate electrode 43 formed in the gate electrode 43, an opening 44 formed in the gate electrode 43 and the insulating layer 42, and a conical electron emission electrode 45 formed in the opening 44. The electron emission electrodes 45 are arranged in a predetermined number and in a two-dimensional matrix to form one pixel. On the other hand, the anode panel has a structure in which the phosphor layer 52 is formed on the substrate 50 by a predetermined pattern, and the phosphor layer 52 is covered with the anode electrode 51.

전자방출전극(45)과 게이트 전극(43) 사이에 전압을 인가하면, 그 결과 발생한 전계에 의해 전자방출전극(45)의 선단으로부터 전자(e-)가 꺼내진다. 이 전자(e-)는 애노드 패널의 애노드 전극(51)으로 끌어 당겨져, 애노드 전극(51)과 기판(50) 사이에 형성된 발광체층인 형광체층(52)에 충돌한다. 이 결과, 형광체층(52)이 여기되어 발광하여, 원하는 화상을 얻을 수 있다. 이 냉음극 전계전자 방출소자의 동작은, 기본적으로 게이트 전극(43)에 인가되는 전압에 의해 제어된다.When a voltage is applied between the electron emission electrode 45 and the gate electrode 43, electrons e − are taken out from the tip of the electron emission electrode 45 by the resulting electric field. These electrons e − are attracted to the anode electrode 51 of the anode panel and collide with the phosphor layer 52, which is a light emitting layer formed between the anode electrode 51 and the substrate 50. As a result, the phosphor layer 52 is excited to emit light, thereby obtaining a desired image. The operation of this cold cathode field emission device is basically controlled by the voltage applied to the gate electrode 43.

이러한 스핀트형 소자의 제조방법의 개요를, 이하, 도 11 (A), 11 (B), 12 (A) 및 도 12 (B)를 참조하여 설명한다. 이 제조방법은 기본적으로는, 원추형의 전자방출전극(45)을 금속재료의 수직증착에 의해 형성하는 방법이다. 즉, 개구부(44)에 대하여 증착입자는 수직으로 입사하지만, 개구부(44)의 개구 단부에 형성되는 오버행형의 퇴적물에 의한 차폐효과를 이용하여, 개구부(44)의 저부에 도달하는 증착입자의 양을 점감시켜, 원추형의 퇴적물로 이루어지는 전자방출전극(45)을 자기정합(自己整合)적으로 형성한다. 여기에서는, 불필요한 오버행형 퇴적물의 제거를 용이하게 하기 위해, 게이트 전극(43) 상에 박리층(46)을 미리 형성해 두는 방법에 대하여 설명한다.An outline of the manufacturing method of such a spin type element will be described below with reference to Figs. 11A, 11B, 12A, and 12B. This manufacturing method is basically a method of forming the conical electron emitting electrode 45 by vertical deposition of a metal material. That is, although the deposition particles are incident perpendicularly to the openings 44, the deposition particles reaching the bottom of the openings 44 are formed by using the shielding effect of the overhang-type deposits formed at the openings of the openings 44. The amount is reduced, and the electron-emitting electrodes 45 made of conical deposits are self-aligned. Here, a method of forming the release layer 46 on the gate electrode 43 in advance is described in order to facilitate the removal of unnecessary overhang deposits.

[공정-10][Step-10]

먼저, 예를 들면 유리기판으로 이루어지는 지지체(40) 상에 니오브(Nb)로 이루어지는 캐소드 전극(41)을 형성한 후, 그 위에 SiO2로 이루어지는 절연층(42), 도전재료로 이루어지는 게이트 전극(43)을 차례로 제막(製膜)하고, 다음에, 이 게이트 전극(43)과 절연층(42)을 패터닝함으로써 개구부(44)를 형성한다(도 11 (A) 참조). 이 패터닝은 보통의 포토리소그래피 기술에 의한 레지스트 마스크의 형성과, 이 레지스트 마스크를 통한 드라이 에칭 기술에 의해 행해진다.First, a cathode electrode 41 made of niobium (Nb) is formed on a support 40 made of, for example, a glass substrate, and then an insulating layer 42 made of SiO 2 and a gate electrode made of a conductive material are formed thereon. 43 is sequentially formed, and then the opening 44 is formed by patterning the gate electrode 43 and the insulating layer 42 (see FIG. 11 (A)). This patterning is performed by the formation of a resist mask by ordinary photolithography techniques and by a dry etching technique through this resist mask.

[공정-20][Process-20]

다음에, 지지체(40)에 대하여 알루미늄을 경사증착함으로써, 박리층(46)을 형성한다. 이 때, 지지체(40)의 법선에 대한 증착입자의 입사각을 충분히 크게 선택함으로써, 개구부(44)의 저부에 알루미늄을 거의 퇴적시키지 않고, 게이트 전극(43) 상에 박리층(46)을 형성할 수 있다. 이 박리층(46)은 개구부(44)의 개구 단부로부터 처마형으로 돌출되어 있고, 이에 따라 개구부(44)가 실질적으로 직경축소된다(도 11 (B) 참조).Next, the exfoliation layer 46 is formed by obliquely depositing aluminum with respect to the support body 40. At this time, by selecting the incident angle of the deposition particles with respect to the normal of the support body 40 sufficiently large, the release layer 46 is formed on the gate electrode 43 without almost depositing aluminum at the bottom of the opening 44. Can be. This peeling layer 46 protrudes eaves from the opening end of the opening part 44, and the opening part 44 is reduced in diameter substantially by this (refer FIG. 11 (B)).

[공정-30][Process-30]

다음에, 전면에 예를 들면 몰리브덴(Mo)을 수직증착한다. 이 때, 박리층(46) 상에 오버행 형상을 가지는 도전재료층(45A)이 성장되는 데 따라, 개구부(44)의 실질적인 직경이 차츰 축소되므로, 개구부(44)의 저부에서 퇴적에 기여하는 증착입자는, 차츰 개구부(44)의 중앙 부근을 통과하는 분으로 제한되게 된다. 이 결과, 도 12 (A)에 나타낸 바와 같이, 개구부(44)의 저부에는 원추형의 퇴적물이 형성되고, 이 원추형의 퇴적물이 전자방출전극(45)으로 된다.Next, for example, molybdenum (Mo) is vertically deposited on the front surface. At this time, as the conductive material layer 45A having an overhang shape is grown on the release layer 46, the substantial diameter of the openings 44 gradually decreases, so that the deposition contributes to the deposition at the bottom of the openings 44. Particles are limited to those passing through the center of the opening 44 gradually. As a result, as shown in Fig. 12A, conical deposits are formed at the bottom of the opening 44, and the conical deposits become the electron-emitting electrodes 45. Figs.

[공정-40][Process-40]

그 후, 전기화학적 프로세스 및 습식 프로세스에 의해 박리층(46)을 게이트 전극(43)의 표면으로부터 박리하고, 게이트 전극(43) 상방의 도전재료층(45A)을 선택적으로 제거한다(도 12 (B) 참조).Thereafter, the exfoliation layer 46 is exfoliated from the surface of the gate electrode 43 by an electrochemical process and a wet process, and the conductive material layer 45A above the gate electrode 43 is selectively removed (FIG. 12 (FIG. B)).

그런데, 도 12 (B)에 나타낸 구조를 가지는 전계방출소자의 전자방출특성은, 개구부(44)의 상단부를 이루는 게이트 전극(43)의 에지부(43A)로부터 전자방출전극(45)의 선단부까지의 거리에 크게 의존한다. 이 거리는 보통 서브미크론의 오더이며, 개구부(44) 형상의 가공 정밀도나 직경의 치수 정밀도, [공정-30]에서 제막되는 도전재료층(45A)의 막두께 정밀도, 또한 그 바탕으로 되는 박리층(46)의 형상 정밀도에 크게 의존한다. 그러나, 실제로 대면적의 지지체 전체에 걸쳐 균일한 막두께를 가지는 도전재료층(45A)을 수직증착에 의해 형성하거나, 균일한 치수의 처마형을 가지는 박리층(46)을 경사증착에 의해 형성하는 것은 매우 곤란해, 어느 정도의 면 내 불균일이나 로트 간 불균일은 피할 수 없다. 이 불균일은 표시장치의 화상표시특성, 예를 들면 화상의 밝기에 불균일이 발생하는 원인으로 된다. 나아가, 대형 증착장치가 필요하게 되는 것, 스루풋이 저하되는 것, 대면적에 걸쳐 형성된 박리층(46)을 제거할 때, 그 잔사(殘渣)가 캐소드 패널을 오염시키는 원인으로 되어, 표시장치의 제조수율을 저하시키는 것이라고 하는 문제도 있다.By the way, the electron emission characteristic of the field emission device having the structure shown in FIG. 12B is from the edge portion 43A of the gate electrode 43 forming the upper end of the opening 44 to the tip end of the electron emission electrode 45. Greatly depends on the distance. This distance is usually a submicron order, and the processing precision of the shape of the opening 44, the dimensional accuracy of the diameter, the film thickness precision of the conductive material layer 45A to be formed in [Step-30], and the peeling layer based thereon ( 46) greatly depends on the shape precision. However, in practice, the conductive material layer 45A having a uniform film thickness is formed by vertical vapor deposition over the entire support of a large area, or the exfoliation layer 46 having an eaves having a uniform dimension is formed by gradient deposition. It is very difficult, and some degree of in-plane or lot-to-lot unevenness is unavoidable. This nonuniformity causes a nonuniformity in image display characteristics of the display device, for example, the brightness of the image. Furthermore, when a large vapor deposition apparatus is required, throughput is lowered, and the peeling layer 46 formed over a large area is removed, the residue causes the cathode panel to be contaminated. There is also a problem of lowering the production yield.

또, 표시장치로서 실용적인 휘도(輝度)를 얻기 위해, 전자방출전극의 존재밀도는 1만개/㎟의 오더에 미치는 경우가 있으며, 1개 전자방출전극의 치수 축소에 따라 그 형성에는 반도체 프로세스가 많이 이용되는 경향에 있다. 그러나, 반도체 프로세스의 많은 이용에 대해서는, 스루풋의 저하나 제조 코스트 상승 등의 문제를 항상 피할 수 없다.In addition, in order to obtain practical luminance as a display device, the existence density of an electron emitting electrode may reach an order of 10,000 pieces / mm <2>, and many semiconductor processes are formed by the reduction of the dimension of one electron emitting electrode. Tend to be used. However, for many uses of the semiconductor process, problems such as a decrease in throughput and a rise in manufacturing cost cannot always be avoided.

그래서, 본 발명은 전자방출효율이 높은 전자방출전극을 균일, 또한 용이하게 형성 가능한 전계방출소자의 제조방법, 및 이러한 전계방출소자를 내장한 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a field emission device capable of uniformly and easily forming an electron emission electrode having high electron emission efficiency, and a method of manufacturing a display device incorporating such a field emission device.

도 1 (A), 1 (B) 및 1 (C)는 실시형태 1에 관한 전계방출소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.1 (A), 1 (B) and 1 (C) are process charts showing the method for manufacturing the field emission device according to the first embodiment.

도 2 (A), 2 (B) 및 2 (C)는 도 1 (B)에 계속해서, 실시형태 1에 관한 전계방출소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.2 (A), 2 (B) and 2 (C) are process charts showing a method for manufacturing a field emission device according to Embodiment 1, following FIG. 1 (B).

도 3 (A) 및 3 (B)는 리프트오프(lift-off)가 종료된 단계에서의 기체(基體)의 상태를 나타낸 개략도이다.3 (A) and 3 (B) are schematic diagrams showing the state of the substrate at the stage where the lift-off is completed.

도 4 (A), 4 (B), 4 (C), 4 (D), 4 (E) 및 4 (F)는 소성(燒成)과 에칭에 의해 전자방출전극이 형성되는 과정을 나타낸 개략도이다.4 (A), 4 (B), 4 (C), 4 (D), 4 (E), and 4 (F) are schematic diagrams showing a process of forming an electron-emitting electrode by firing and etching. to be.

도 5 (A) 및 5 (B)는 전계방출소자의 완성상태를 나타낸 개략도이다.5 (A) and 5 (B) are schematic diagrams showing the completed state of the field emission device.

도 6은 에칭조건이 상이한 실험으로 얻어진 전계방출소자의 전자방출특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing electron emission characteristics of the field emission device obtained by experiments with different etching conditions.

도 7은 실시형태 1에서 제조되는 표시장치의 구성예를 나타낸 개략도이다.7 is a schematic view showing a configuration example of a display device manufactured in Embodiment 1. FIG.

도 8 (A), 8 (B) 및 8 (C)는 실시형태 2에 관한 전계방출소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.8 (A), 8 (B) and 8 (C) are process charts showing the method for manufacturing the field emission device according to the second embodiment.

도 9 (A) 및 9 (B)는 도 8 (C)에 계속해서, 실시형태 2에 관한 전계방출소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.9 (A) and 9 (B) are process diagrams illustrating a method for manufacturing a field emission device according to Embodiment 2, following Fig. 8 (C).

도 10은 스핀트형(Spindt-type) 소자를 내장한 종래의 일반적인 표시장치의 구성예를 나타낸 개략도이다.Fig. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional general display device incorporating Spindt-type elements.

도 11 (A) 및 11 (B)는 종래의 스핀트형 소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.11 (A) and 11 (B) are process diagrams showing a method for manufacturing a conventional spin type device.

도 12 (A) 및 12 (B)는 도 11 (B)에 계속해서, 종래의 스핀트형 소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.12 (A) and 12 (B) are process diagrams illustrating a conventional method for manufacturing a spin type element, following FIG. 11 (B).

[부호의 설명][Description of the code]

10: 지지체, 11: 캐소드전극, 12: 절연층, 13A: 게이트전극, 14, 20: 개구부, 16, 21: 박리층, 17, 22: 도전성 조성물층, 17B, 22B: 전자방출전극, 18: 제2 절연층, 19: 수속(收束)전극, 171: 도전성 입자, 172: 바인더, 30: 기판, 31: 형광체층, 32: 애노드전극, CP: 캐소드 패널, AP: 애노드 패널.10: support, 11: cathode electrode, 12: insulating layer, 13A: gate electrode, 14, 20: opening, 16, 21: release layer, 17, 22: conductive composition layer, 17B, 22B: electron emitting electrode, 18: 2nd insulating layer, 19: convergence electrode, 171: electroconductive particle, 172: binder, 30: board | substrate, 31: phosphor layer, 32: anode electrode, CP: cathode panel, AP: anode panel.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전계방출소자의 제조방법은,Method for producing a field emission device of the present invention for achieving the above object,

(A) 지지체 상에 캐소드전극을 형성하는 공정,(A) forming a cathode on the support,

(B) 캐소드전극 상을 포함하는 지지체 상에 절연층을 형성하는 공정,(B) forming an insulating layer on a support including a cathode electrode,

(C) 절연층 상에 게이트전극을 형성하는 공정,(C) forming a gate electrode on the insulating layer,

(D) 저부(底部)에 캐소드전극이 노출된 개구부를, 최소한 절연층에 형성하는 공정,(D) forming an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom, at least in the insulating layer,

(E) 도전성 입자 및 바인더(binder)를 함유하는 도전성 조성물(組成物)로 이루어지는 전자방출전극을 개구부의 저부에 노출된 캐소드전극 상에 형성하는 공정, 및(E) forming an electron-emitting electrode made of a conductive composition containing conductive particles and a binder on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening, and

(F) 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거함으로써, 전자방출전극의 표면에 도전성 입자를 노출시키는 공정(F) process of exposing electroconductive particle on the surface of an electron emission electrode by removing the binder of an electron emission electrode surface layer part.

으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Characterized in that consists of.

또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시장치의 제조방법은 본발명의 전계방출소자를 내장한 표시장치의 제조방법이다. 즉, 애노드전극 및 형광체층이 형성된 기판과 전계방출소자가 형성된 지지체를 형광체층과 전계방출소자가 대향하도록 배치하고, 기판과 지지체를 주변부에서 접착하는 전계방출 표시장치의 제조방법에 있어서,Moreover, the manufacturing method of the display apparatus of this invention for achieving the said objective is the manufacturing method of the display apparatus incorporating the field emission element of this invention. That is, in the method of manufacturing a field emission display device wherein a substrate on which an anode electrode and a phosphor layer are formed and a support on which a field emission device are formed are disposed so that the phosphor layer and the field emission device face each other, and the substrate and the support are adhered to each other at a peripheral portion thereof.

각 전계방출소자는,Each field emission device,

(A) 지지체 상에 캐소드전극을 형성하는 공정,(A) forming a cathode on the support,

(B) 캐소드전극 상을 포함하는 지지체 상에 절연층을 형성하는 공정,(B) forming an insulating layer on a support including a cathode electrode,

(C) 절연층 상에 게이트전극을 형성하는 공정,(C) forming a gate electrode on the insulating layer,

(D) 저부에 캐소드전극이 노출된 개구부를, 최소한 절연층에 형성하는 공정,(D) forming an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom, at least in the insulating layer,

(E) 도전성 입자 및 바인더를 함유하는 도전성 조성물로 이루어지는 전자방출전극을 개구부의 저부에 노출된 캐소드전극 상에 형성하는 공정, 및(E) forming an electron-emitting electrode made of a conductive composition containing conductive particles and a binder on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening, and

(F) 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거함으로써, 전자방출전극의 표면에 도전성 입자를 노출시키는 공정(F) process of exposing electroconductive particle on the surface of an electron emission electrode by removing the binder of an electron emission electrode surface layer part.

을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is manufactured through.

본 발명의 전계방출소자의 제조방법 또는 표시장치의 제조방법(이하, "본 발명"이라고 총칭하는 경우가 있음)에서는, 공정(F)에서, 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거함으로써 도전성 입자를 노출시키므로, 전자방출전극의 표면은 도전성 입자의 입경이나 형상에 따른 돌기가 발생한 상태로 된다. 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 소정의 전위차를 부여한 경우에 개구부 내에 형성되는 전계의 강도는 돌기의 근방에서 커지기 때문에, 가장 이상적으로는, 도전성 입자의 노출부분으로부터 개개로 전자가 방출될 수 있다. 즉, 전자방출전극 1개에 대하여 선단부의 1개소에서만 전자가 방출되는 종래의 스핀트형 소자의 전자방출전극과 달리, 본 발명에서는 1개 전자방출전극의 표면 복수개소로부터 전자가 방출될 수 있다. 따라서, 개개의 전자방출전극을 현저하게 미세화하거나, 전계방출소자의 존재밀도를 현저하게 높이거나 하지 않고, 게이트 전압에 대한 방출전자전류의 값을 용이하게 증대시킬 수 있다(즉, 전자방출효율을 높일 수 있다). 전자방출전극의 전체 형상에 대해서는, 특히 규정되지 않는다. 즉, 전자방출전극은 종래의 스핀트형 소자에서와 같은 원추형이라도 되고, 각추형, 원주형, 각주형, 침형(針形), 구형(球形), 반구형 등의 모든 형상이라도 된다.In the method of manufacturing the field emission device of the present invention or the method of manufacturing the display device (hereinafter, collectively referred to as "the present invention"), in the step (F), the conductive particles are exposed by removing the binder of the electron emission electrode surface layer portion. Therefore, the surface of the electron-emitting electrode is in a state in which protrusions are generated according to the particle size and shape of the conductive particles. When a predetermined potential difference is provided between the cathode electrode and the gate electrode, since the strength of the electric field formed in the opening increases in the vicinity of the projections, most ideally, electrons can be emitted individually from the exposed portion of the conductive particles. That is, unlike the electron emitting electrode of the conventional spin type device in which electrons are emitted only at one end of the electron emitting electrode, electrons can be emitted from a plurality of surfaces of one electron emitting electrode in the present invention. Therefore, it is possible to easily increase the value of the emission electron current with respect to the gate voltage without significantly minimizing the individual electron emission electrodes or significantly increasing the existence density of the field emission device (i.e., increasing the electron emission efficiency). Increase). The overall shape of the electron-emitting electrode is not particularly specified. That is, the electron-emitting electrode may be conical as in the conventional spin type element, or may be any shape such as pyramidal, columnar, prismatic, needle, spherical, hemispherical, or the like.

여기에서, 공정(E)에서 전자방출전극을 구성하는 "도전성 조성물"에는, 후의 공정에서 아무것도 처리가 가해지지 않고, 따라서 하등 조성변화나 구조변화를 일으키지 않은 채 전자방출전극의 구성재료로 되는 타입도 있을 수 있지만, 많은 타입은, 예를 들면 열처리(후술)를 행함으로써, 바인더가 가교(架橋)나 중합(重合), 또는 일부 분해 등의 변화를 일으켜 전자방출전극의 구성재료로 될 수 있다. 따라서, 어떠한 처리를 거쳐 바인더에 어떠한 변화가 생기는 타입의 도전성 조성물에 대해서는, 전자방출전극이 형성되기 전의 도전성 조성물과 전자방출전극이 형성된 후의 도전성 조성물이 엄밀하게는 일치하지 않게 되지만, 공정(E)에서 설명한 "도전성 조성물"에는, 전자방출전극이 형성되기 전의 도전성 조성물과 전자방출전극이 형성된 후의 도전성 조성물의 쌍방이 포함된다. 그래서, 본 명세서 중에서는, 명확화를 위해, 전자방출전극이 형성되기 전의 도전성 조성물을 "조성물 원료"라고 하는 경우가 있다.Here, the "conductive composition" constituting the electron-emitting electrode in the step (E) is a type that is used as a constituent material of the electron-emitting electrode without causing any treatment to be applied in the subsequent step and thus causing no lower compositional change or structural change. Although many types are possible, for example, by performing heat treatment (described later), the binder can be changed into crosslinking, polymerization, or partial decomposition, and can be used as a constituent material of the electron-emitting electrode. . Therefore, for the conductive composition of the type in which any change occurs in the binder through any treatment, the conductive composition before the electron-emitting electrode is formed and the conductive composition after the electron-emitting electrode are not exactly matched, but the step (E) The "conductive composition" described above includes both the conductive composition before the electron-emitting electrode is formed and the conductive composition after the electron-emitting electrode is formed. Therefore, in this specification, for the sake of clarity, the conductive composition before the electron emission electrode is formed may be referred to as a "composition raw material".

도전성 입자로서는 흑연 등의 카본계 재로; 텅스텐(W), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 고융점 금속; 또는 ITO(인디움-석(錫)산화물) 등의 투명도전재료의 입자를 사용할 수 있다. 바인더로서는 유리나 범용(汎用)수지를 사용할 수 있다. 유리는 조성물 원료 중에서는 물유리라도 된다. 범용수지로서는 염화비닐수지, 폴리올레핀수지, 폴리아미드수지, 셀룰로즈에스테르수지, 불소수지 등의 열가소성 수지나, 에폭시수지, 아크릴수지, 폴리에스테르수지 등의 열경화성 수지를 예시할 수 있다.As electroconductive particle, Carbon-based materials, such as graphite; High melting point metals such as tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and chromium (Cr); Or particles of a transparent conductive material such as ITO (Indium-Stone Oxide). As a binder, glass and general purpose resin can be used. Glass may be water glass in a composition raw material. Examples of general-purpose resins include thermoplastic resins such as vinyl chloride resin, polyolefin resin, polyamide resin, cellulose ester resin, and fluorine resin, and thermosetting resins such as epoxy resin, acrylic resin, and polyester resin.

본 발명에서, 전술한 바와 같은 전자방출효율의 향상을 기대하기 위해서는, 도전성 입자의 입경이 전자방출전극의 치수와 비교하여 충분히 작을 필요가 있지만, 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거할 때의 도전성 입자의 탈락을 방지하기 위해, 도전성 입자의 입경은 바인더의 제거두께보다도 충분히 큰 것이 필요하다. 도전성 입자의 형상은 구형, 다면체, 판형, 침형, 주형(柱形), 부정형(不定形) 등, 특히 한정되지 않지만, 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거한 후에, 노출부가 예리한 돌기로 될 수 있는 형상인 것이 한층 바람직하다. 치수나 형상이 상이한 도전성 입자를 혼합하여 사용해도 상관없다.In the present invention, in order to expect the improvement of the electron emission efficiency as described above, the particle size of the conductive particles needs to be sufficiently small compared with the dimensions of the electron emission electrode, but the conductive particles when the binder of the electron emission electrode surface layer portion is removed In order to prevent the falling off, it is necessary that the particle diameter of the electroconductive particle is sufficiently larger than the removal thickness of the binder. The shape of the conductive particles is not particularly limited, such as spherical shape, polyhedron, plate shape, needle shape, mold, and indefinite shape. However, after removing the binder of the surface layer of the electron emission electrode, the exposed part may be a sharp projection. It is further more preferable to be. You may mix and use electroconductive particle from which a dimension and a shape differ.

본 발명의 전계방출소자의 제조방법 또는 표시장치의 제조방법의 공정(F)에서의 바인더의 제거는, 에칭법에 의해 행할 수 있다. 에칭조건은 도전성 입자나 게이트 전극이나 캐소드 전극을 될 수 있는 한 침식하지 않는 조건으로 하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명에서는 전자방출전극의 전체 형상이 특히 규정되지 않기 때문에, 모든 형상의 전자방출전극 표층부의 바인더를 거의 일정한 깊이로 제거할 수 있는 에칭으로서는, 특정방향으로 에칭속도가 빠른 이방성(異方性) 에칭보다도, 모든 방향으로 거의 동일한 속도로 에칭이 진행되는 등방성(等方性) 에칭 쪽이 바람직하다. 등방성 에칭은 케미컬 드라이 에칭과 같이 래디컬(radical)을 주(主)에칭종(種)으로서 이용하는 드라이 에칭, 또는 에칭액을 사용하는 웨트(wet) 에칭법에 의해 행할 수 있다. 유리를 바인더로서 이용한 경우에는, 불소계 가스를 사용하는 드라이 에칭, 또는 수산화 나트륨 수용액을 사용하는 웨트 에칭에 의해 바인더를 제거할 수 있다.The binder can be removed by the etching method in the step (F) of the method of manufacturing the field emission device of the present invention or the method of manufacturing the display device. It is preferable to set etching conditions as conditions which do not corrode electroconductive particle, a gate electrode, or a cathode as much as possible. In addition, in the present invention, since the overall shape of the electron emitting electrode is not particularly defined, as an etching capable of removing the binder of the surface of the electron emitting electrode surface layer of all shapes at a substantially constant depth, the anisotropy with a fast etching speed in a specific direction is excellent. Rather than etching, isotropic etching is preferable in which etching proceeds at almost the same speed in all directions. Isotropic etching can be performed by the dry etching which uses radical as a main etching species like the chemical dry etching, or the wet etching method which uses etching liquid. When glass is used as a binder, the binder can be removed by dry etching using a fluorine-based gas or wet etching using an aqueous sodium hydroxide solution.

본 발명의 전계방출소자의 제조방법 또는 표시장치의 제조방법에서는, 도전성 조성물로 이루어지는 전자방출전극을 형성한 후, 전자방출전극을 열처리함으로써, 전자방출전극의 기계적 강도나 전기적 특성의 안정성을 향상시킬 수 있다. 이 열처리는 공정 (E)와 공정 (F) 사이에서 행해져도 되고, 공정 (F) 후에, (G) 전자방출전극의 열처리를 행하는 공정을 추가로 형성해도 된다.In the method for manufacturing a field emission device or a method for manufacturing a display device of the present invention, after forming an electron emission electrode made of a conductive composition and heat treating the electron emission electrode, the stability of the mechanical strength and electrical characteristics of the electron emission electrode can be improved. Can be. This heat treatment may be performed between the step (E) and the step (F), and after the step (F), a step of performing a heat treatment of the (G) electron-emitting electrode may be further formed.

열처리를 행하는 온도는 조성물 원료에 포함되는 바인더의 종류에 따라 선택하면 된다. 예를 들면, 바인더가 물유리와 같은 무기재료인 경우에는, 무기재료를 소성할 수 있는 온도로 열처리를 행하면 된다. 바인더가 열경화성 수지인 경우에는, 열경화성 수지를 경화할 수 있는 온도로 열처리를 행하면 된다. 단, 도전성 입자끼리의 밀착성을 유지하기 위해, 열경화성 수지가 과도하게 분해되거나 탄화될 우려가 없는 온도로 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 어느 바인더를 사용하기로 해도, 열처리 온도는 게이트전극이나 캐소드전극이나 절연층에 손상이나 결함이 발생하지 않는 온도로 할 필요가 있다. 열처리 분위기는 게이트전극이나 캐소드전극의 전기저항률이 산화에 의해 상승하거나, 또는 게이트전극이나 캐소드전극에 결함이나 손상이 발생하지 않도록, 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 바인더로서 열가소성 수지를 사용한 경우에는, 열처리는 필요하지 않은 경우가 있다.What is necessary is just to select the temperature which heat-processes according to the kind of binder contained in a composition raw material. For example, when the binder is an inorganic material such as water glass, the heat treatment may be performed at a temperature at which the inorganic material can be fired. What is necessary is just to heat-process at the temperature which can harden | cure a thermosetting resin, when a binder is a thermosetting resin. However, in order to maintain the adhesiveness of electroconductive particle, it is preferable to heat-process at the temperature which a thermosetting resin does not have to be excessively decomposed or carbonized. Even if any binder is used, the heat treatment temperature needs to be a temperature at which no damage or defect occurs to the gate electrode, the cathode electrode, or the insulating layer. The heat treatment atmosphere is preferably an inert gas atmosphere so that the electrical resistivity of the gate electrode and the cathode electrode is increased by oxidation, or defects or damages are not caused to the gate electrode or the cathode electrode. And when thermoplastic resin is used as a binder, heat processing may not be needed.

조성물 원료에 있어서, 바인더는 (1) 그 자체가 도전성 입자의 분산매(分散媒)라도 되고, (2) 도전성 입자를 피복하고 있어도 되고, (3) 적당한 용매에 분산 또는 용해됨으로써, 도전성 입자의 분산매를 구성해도 된다. (3)의 케이스의 전형예는 물유리이며, 일본공업규격(JIS) K1408에 규정되는 1호 내지 4호, 또는 이들의 동등품을 사용할 수 있다. 1호 내지 4호는 물유리의 구성 성분인 산화나트륨(Na2O) 1몰(mole)에 대한 산화규소(SiO2)의 몰수(數)(약 2~4몰)의 상이에 따르는 4단계의 등급이며, 각각 점도(粘度)가 크게 상이하다. 따라서, 후술하는 리프트오프 프로세스에서 물유리를 사용할 때에는, 물유리에 분산시키는 도전성 입자의 종류나 함유량, 후술하는 박리층과의 친화성, 개구부의 아스펙트비 등의 제조건을 고려하여, 최적 등급의 물유리를 선택하거나, 또는 이들의 등급과 동등한 물유리를 조제하여 사용하는 것이 바람직하다.In the composition raw material, the binder (1) itself may be the dispersion medium of electroconductive particle, (2) may coat | cover the electroconductive particle, and (3) the dispersion medium of electroconductive particle by disperse | distributing or melt | dissolving in a suitable solvent. May be configured. A typical example of the case (3) is water glass, and Nos. 1 to 4 or equivalents thereof specified in Japanese Industrial Standard (JIS) K1408 can be used. Nos. 1 to 4 show four steps according to the difference in the number of moles of silicon oxide (SiO 2 ) (about 2 to 4 moles) relative to 1 mole of sodium oxide (Na 2 O), which is a component of water glass. It is a grade, and a viscosity differs greatly, respectively. Therefore, when using water glass in the lift-off process described later, water glass of optimum grade is considered in consideration of the type and content of the conductive particles dispersed in the water glass, affinity with the release layer described later, aspect ratio of the opening, and the like. It is preferable to select or to prepare and use water glass equivalent to these grades.

바인더는 일반적으로 도전성이 떨어지므로, 도전성 조성물 중의 도전성 입자의 함유량에 대하여 바인더의 함유량이 너무 많으면, 형성되는 전자방출전극의 전기저항치가 상승하여, 전자방출이 원활하게 행해지지 않게 될 우려가 있다. 따라서, 예를 들면 물유리 중에 도전성 입자로서 카본계 재료 입자를 분산시켜 이루어지는 조성물 원료를 예로 취하면, 조성물 원료의 전중량에 차지하는 카본계 재료 입자의 비율은 전자방출전극의 전기저항치, 조성물 원료의 점도, 도전성 입자끼리의 접착성 등의 특성을 고려하여, 대체로 30~95 중량%의 범위로 선택하는 것이 바람직하다. 카본계 재료 입자의 비율을 이러한 범위 내로 선택함으로써, 형성되는 전자방출전극의 전기저항치를 충분히 내리는 동시에, 카본계 재료 입자끼리의 접착성을 양호하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 단, 도전성 입자로서 카본계 재료 입자에 알루미나입자를 혼합하여 사용한 경우에는, 도전성 입자끼리의 접착성이 저하될 경향이 있으므로, 알루미나입자의 함량에 따라 카본계 재료 입자의 비율을 높이는 것이 바람직하고, 60 중량% 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 그리고, 조성물 원료에는, 도전성 입자의 분산상태를 안정화시키기 위한 분산제나, pH조정제, 건조제, 경화제, 방부제 등의 첨가제가 함유되어 있어도 된다. 그리고, 도전성 입자를 결합제(바인더)의 피막으로 피복한 분체(粉體)를 적당한 분산매 중에 분산시켜 이루어지는 조성물 원료를 사용해도 된다.Since a binder is generally inferior in electroconductivity, when there is too much content of a binder with respect to content of the electroconductive particle in an electroconductive composition, there exists a possibility that the electrical resistance value of the electron emission electrode formed may rise and electron emission may not be performed smoothly. Thus, for example, taking a composition raw material obtained by dispersing carbon-based material particles as conductive particles in water glass as an example, the proportion of the carbon-based material particles to the total weight of the composition raw material is determined by the electrical resistance of the electron-emitting electrode and the viscosity of the composition raw material. In consideration of characteristics such as adhesion between the conductive particles, it is preferable to select in the range of 30 to 95% by weight. By selecting the proportion of the carbon-based material particles within such a range, it is possible to sufficiently lower the electric resistance value of the electron-emitting electrode to be formed and to maintain good adhesion between the carbon-based material particles. However, in the case where alumina particles are mixed with the carbon-based material particles as the conductive particles, the adhesion between the conductive particles tends to decrease, so it is preferable to increase the proportion of the carbon-based material particles in accordance with the content of the alumina particles. It is especially preferable to make it 60 weight% or more. And the composition raw material may contain additives, such as a dispersing agent for stabilizing the dispersion state of electroconductive particle, a pH adjuster, a drying agent, a hardening | curing agent, and an antiseptic | preservative. And you may use the composition raw material which disperse | distributes the powder which coat | covered electroconductive particle with the film of binder (binder) in a suitable dispersion medium.

본 발명의 전계방출소자의 제조방법 또는 표시장치의 제조방법에 있어서, 공정 (E)는 이른바 리프트오프 프로세스에 의해 행해질 수 있다. 즉In the method of manufacturing the field emission device or the method of manufacturing the display device of the present invention, the step (E) can be performed by a so-called lift-off process. In other words

(E-1) 게이트전극 상을 포함하는 절연층 상, 및 개구부의 측벽면 상에 박리층을 형성하는 공정,(E-1) forming a release layer on the insulating layer including the gate electrode and on the sidewall surface of the opening;

(E-2) 전면(全面)에 도전성 조성물로 이루어지는 도전성 조성물층을 형성하는 공정, 및(E-2) Process of forming conductive composition layer which consists of conductive composition on the whole surface, And

(E-3) 박리층을 상기 박리층 상의 도전성 조성물층의 부분과 함께 제거함으로써, 개구부의 저부에 노출된 캐소드전극 상의 도전성 조성물층의 부분을 전자방출전극으로서 남기는 공정으로 이루어지고 있어도 된다. 그리고, 공정 (E-2)에서의 "도전성 조성물"도, 전술한 공정 (E)에서의 "도전성 조성물"과 마찬가지로, 전자방출전극이 형성되기 전의 도전성 조성물과 전자방출전극이 형성된 후의 도전성 조성물의 쌍방을 포함한다.(E-3) By removing the release layer together with the portion of the conductive composition layer on the release layer, the step of leaving the portion of the conductive composition layer on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening portion as the electron emission electrode may be performed. In addition, similarly to the "conductive composition" in the above-mentioned step (E), the "conductive composition" in the step (E-2) also includes the conductive composition before the electron-emitting electrode is formed and the conductive composition after the electron-emitting electrode is formed. It includes both sides.

공정 (E-1)에 있어서, 박리층은 환언하면, 개구부 저면의 일부를 남긴 전면에 형성된다. 이 때의 개구부의 측벽면 상에서의 박리층의 두께에 의해, 전자방출전극의 치수가 거의 결정된다. 박리층의 구성재료로서는, 반도체장치의 제조분야에서 통상 사용되고 있는 포토레지스트 재료와 같은 유기 고분자재료를 사용할 수 있다. 박리층은 예를 들면, 공정 (D)에서의 개구부의 형성이 종료된 후, 얇은 포토레지스트층을 스핀트법에 의해 전면에 형성하고, 개구부 저부의 캐소드전극 상의 부분에서의 포토레지스트층을 선택적으로 제거함으로써 형성 가능하다.In a process (E-1), a peeling layer is formed in the whole surface which left a part of bottom face of an opening part in other words. At this time, the size of the electron-emitting electrode is almost determined by the thickness of the release layer on the sidewall surface of the opening. As the constituent material of the release layer, an organic polymer material such as a photoresist material commonly used in the field of manufacturing semiconductor devices can be used. For example, after the formation of the openings in the step (D) is completed, the release layer is formed on the entire surface by the spin method, and the photoresist layer at the portion on the cathode electrode at the bottom of the openings is selectively formed. It can form by removing.

공정 (E-2)에 있어서, 도전성 조성물층은 환언하면, 박리층 상과, 개구부의 저면에 노출된 캐소드전극 상에 형성된다. 이러한 리프트오프 프로세스를 적용하는 경우의 전자방출전극의 치수는 개구부의 치수로부터 박리층의 두께를 공제한 치수로 된다. 조성물 원료가 적당한 점도를 가지는 액체인 경우, 공정 (E-2)에서는, 예를 들면 스핀트법에 의해 도전성 조성물층을 형성할 수 있다. 이 때, 조성물 원료의 점도나 표면장력에 따라서는, 개구부 내에서 표면이 개구부의 중앙부로 향해 오목하게 들어간 도전성 조성물층이 형성된다. 이에 따라, 공정 (E-3)에서는 표면이 개구부의 중앙부로 향해 오목하게 들어간 전자방출전극을 형성할 수 있다. 예를 들면, 개구부의 평면 형상이 원형이면, 전자방출전극의 전체형상은 왕관(크라운)형으로 된다. 왕관형의 전자방출전극은 가파르게 우뚝 솟은 에지부를 갖기 때문에, 표층부의 바인더의 제거에 따라 이 에지부에 다수의 도전성 입자가 노출되어, 효율 양호한 전자 방출을 기대할 수 있다. 그리고, 도전성 조성물층 중에서, 어느 정도의 형상 균일성을 가지는 도전성 입자가 특정 방향으로 배향(配向)되는 경향을 나타낸 경우에는, 표층부의 바인더의 제거에 따라 노출된 도전성 입자 부분의 형상이나 돌출방향을 어느 정도 정돈하는 것도 가능하다.In step (E-2), the conductive composition layer is formed on the release layer and on the cathode electrode exposed on the bottom surface of the opening. In the case of applying such a lift-off process, the dimension of the electron-emitting electrode is the dimension obtained by subtracting the thickness of the release layer from the dimension of the opening. When a composition raw material is a liquid which has a suitable viscosity, in a process (E-2), a conductive composition layer can be formed by a spin method, for example. At this time, depending on the viscosity and surface tension of the raw material of the composition, a conductive composition layer is formed in which the surface is recessed toward the center of the opening. Accordingly, in step (E-3), the electron-emitting electrode whose surface is concave toward the center portion of the opening can be formed. For example, if the planar shape of the opening is circular, the entire shape of the electron-emitting electrode is crowned (crown). Since the crown-shaped electron-emitting electrode has a sharply rising edge portion, a large number of conductive particles are exposed at the edge portion by removing the binder in the surface layer portion, so that an efficient electron emission can be expected. And in the conductive composition layer, when the electroconductive particle which has a certain shape uniformity showed the tendency to orientate in a specific direction, the shape of the electroconductive particle part exposed by removal of the binder of a surface layer part, and the protrusion direction are shown. It is also possible to arrange to some extent.

일예로서, 왕관형의 전자방출전극의 직경을 대체로 1~20㎛로 하고, 도전성 입자로서 카본계 재료 입자를 사용한 경우, 카본계 재료 입자의 입경은 대체로 0.1㎛~1㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 카본계 재료 입자의 입경을 이러한 범위로 선택함으로써, 왕관형의 전자방출전극의 에지부에 충분히 높은 기계적 강도가 구비되고, 또한 캐소드전극에 대한 전자방출전극의 밀착성이 양호하게 된다.As an example, when the diameter of the crown-shaped electron emission electrode is approximately 1 to 20 µm, and carbon-based material particles are used as the conductive particles, the particle diameter of the carbon-based material particles is preferably in the range of 0.1 µm to 1 µm. Do. By selecting the particle diameter of the carbon-based material particles in this range, a sufficiently high mechanical strength is provided at the edge portion of the crown-shaped electron-emitting electrode, and the adhesion of the electron-emitting electrode to the cathode is good.

리프트오프 프로세스를 채용하는 경우에도, 전자방출전극의 열처리는 공정 (E-3) 후에, (E-4) 전자방출전극의 열처리를 행하는 공정을 형성하여 행해도 되고, 또는 공정 (F) 후에, (G) 전자방출전극의 열처리를 행하는 공정을 형성하여 행해도 된다.Even when the lift-off process is employed, the heat treatment of the electron-emitting electrode may be performed after step (E-3) by forming a step of performing heat treatment of the (E-4) electron-emitting electrode, or after the step (F), (G) A step of performing heat treatment of the electron-emitting electrode may be formed.

본 발명에서는, 공정 (C)에 계속하여, 게이트전극 상을 포함하는 절연층 상에 제2 절연층을 형성하고, 제2 절연층 상에 수속전극을 형성하고, 추가로 제2 절연층에 제2 개구부를 형성하고, 공정 (D)에서는, 제2 개구부를 연이어 통하는 개구부를 최소한 절연층에 형성해도 된다. 수속전극은 애노드전극과 캐소드전극 사이의 전위차가 수 킬로볼트의 오더이며, 양 전극 간의 거리가 비교적 길어, 이른바 고전압 타입의 표시장치에 있어서, 전자방출전극으로부터 방출된 전자궤도의 발산을 방지하기 위해 형성되는 전극이다. 방출전자궤도의 수속성을 높임으로써, 화소 간의 광학적 크로스토크를 저감하고, 따라서, 더욱 화소를 미세화해도 표시화면의 고정세도를 도모하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 수속전극은 반드시 각 전계방출소자마다 개별로 형성되어 있지 않아도 되고, 예를 들면 2차원 매트릭스형으로 배열된 전계방출소자의 열마다, 또는 행마다 띠형으로 형성되어 있어도 된다. 수속전극을 열마다 또는 행마다 띠형으로 형성하는 경우, 제2 개구부는 제2 절연층에만 형성하면 된다. 이에 대하여, 수속전극을 각 전계방출소자마다 형성하는 경우에는, 제2 개구부는 수속전극와 제2 절연층의 쌍방을 관통하여 형성된다.In the present invention, following the step (C), a second insulating layer is formed on the insulating layer including the gate electrode, a convergence electrode is formed on the second insulating layer, and the second insulating layer is formed on the second insulating layer. You may form 2 opening part, and in a process (D), you may form the opening part through which a 2nd opening part connects at least in an insulating layer. The convergence electrode has an order of several kilovolts with a potential difference between the anode electrode and the cathode electrode, and the distance between both electrodes is relatively long, so that in the so-called high voltage type display device, it is possible to prevent the emission of electron orbits emitted from the electron emission electrode. It is an electrode formed. By increasing the convergence of the emission electron orbit, the optical crosstalk between the pixels is reduced, and therefore, it is possible to achieve a high definition of the display screen even if the pixels are further miniaturized. The convergence electrodes may not necessarily be individually formed for each field emission element, or may be formed in a band shape for each column or row of the field emission elements arranged in a two-dimensional matrix, for example. When the converging electrodes are formed in a band shape for each column or row, the second openings only need to be formed in the second insulating layer. In contrast, when the convergence electrode is formed for each field emission element, the second opening is formed through both the convergence electrode and the second insulating layer.

본 발명에 의해 제조되는 전계방출소자 또는 표시장치에서의 캐소드전극은, 텅스텐(W), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 고융점 금속, 카본계 재료, 또는 ITO(인디움-석(錫)산화물) 등의 투명도전재료를 사용하여 형성할 수 있다. 본 발명에 의해 제조되는 전계방출소자 또는 표시장치에서의 게이트전극이나 수속전극은 텅스텐(W), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 동(Cu), 은(Ag) 등의 금속층 또는 이들의 금속원소를 함유하는 합금층, 불순물을 함유하는 실리콘 등의 반도체층, 카본계 재료, 또는 ITO(인디움-석산화물) 등의 투명도전재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 제조되는 표시장치에서의 애노드전극의 구성재료는, 표시장치의 구성에 의해 선택하면 된다. 즉, 표시장치가 투명형이며, 또한 기판 상에 애노드전극과 형광체가 이 순서로 적층되어 있는 경우에는, 애노드전극이 형성되는 기판은 원래부터 애노드전극 자체도 투명일 필요가 있어, ITO(인디움-석산화물) 등의 투명도전재료를 사용한다. 한편, 표시장치가 반사형인 경우, 및 투과형이라도 기판상에 형광층과 애노드전극이 이 순서로 적층되어 있는 경우에는, ITO 외에, 캐소드전극이나 게이트전극에 관련하여 전술한 재료를 적당히 선택하여 사용할 수 있다.Cathode electrodes in the field emission device or display device manufactured according to the present invention are made of a high electrode such as tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), and the like. It can be formed using a transparent conductive material such as a melting point metal, a carbon-based material, or ITO (Indium-Stone). In the field emission device or the display device manufactured by the present invention, the gate electrode or the convergent electrode is made of tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), Metal layers such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag) or alloy layers containing these metal elements, semiconductor layers such as silicon containing impurities, carbon-based materials, or ITO (Indium-Stone Oxide) It can be formed using a transparent conductive material such as). In addition, what is necessary is just to select the constituent material of the anode electrode in the display apparatus manufactured by this invention according to the structure of a display apparatus. That is, when the display device is transparent and the anode electrode and the phosphor are laminated in this order on the substrate, the substrate on which the anode electrode is formed needs to be transparent from the original, and thus the ITO (Indium) -Transparent conductive material such as stone oxide) is used. On the other hand, in the case where the display device is a reflective type and a fluorescent layer and an anode electrode are stacked in this order on the substrate even in a transmissive type, the above-described materials can be appropriately selected and used in relation to the cathode electrode or the gate electrode in addition to ITO. have.

캐소드전극, 게이트전극 또는 애노드전극의 형성에는, 구성재료에 따라, CVD법, 증착법, 도포법, 스퍼터링법, 인쇄법 등 공지의 프로세스를 적용할 수 있다. CVD법, 증착법, 도포법 및 스퍼터링법에서는, 캐소드전극이나 게이트전극을 구성하는 재료층이 전면에 걸쳐 성막되지만, 캐소드전극이나 게이트전극의 패터닝은 리프트오프 프로세스에 의해 행해도 되고, 포토리소그래피 기술과 에칭 기술에 의해 행해도 된다. 스크린 인쇄법 등의 인쇄법에서는 캐소드 전극이나 게이트 전극의 최종적인 패턴을 단일공정으로 얻을 수 있고, 특히 게이트전극에 관해서는 치수정밀도에 허용차가 있으면, 처음부터 개구부를 가지는 게이트전극을 형성할 수도 있다. 공정 (D)에서의 개구부의 형성에 관해, 개구부를 "최소한" 절연층에 형성한다고 표현하고 있는 것은, 전술한 바와 같이 인쇄법에 의해 개구부도 동시에 형상하는 경우도 있기 때문에, 공정 (D)에서의 게이트전극에의 개구부의 형성이 반드시 필요하지는 않기 때문이다.To form the cathode, gate electrode or anode electrode, a known process such as a CVD method, a vapor deposition method, a coating method, a sputtering method or a printing method can be applied depending on the constituent material. In the CVD method, the vapor deposition method, the coating method, and the sputtering method, the material layer constituting the cathode electrode and the gate electrode is formed over the entire surface. However, the patterning of the cathode electrode and the gate electrode may be performed by a lift-off process. You may carry out by an etching technique. In a printing method such as a screen printing method, the final pattern of the cathode electrode and the gate electrode can be obtained in a single step, and in particular, when there is a tolerance in the dimensional accuracy with respect to the gate electrode, a gate electrode having an opening can be formed from the beginning. . Regarding the formation of the opening in the step (D), the opening is formed in the "minimum" insulating layer, as described above, since the opening may also be simultaneously formed by the printing method, in the step (D) This is because the formation of the opening in the gate electrode is not necessary.

절연층 또는 제2 절연층은 SiO2, SiN, SiON, 유리페이스트 경화물을 단독으로 사용하거나, 또는 적당히 적층하여 형성할 수 있다. 절연층과 제2 절연층과의 구성재료는 동일해도, 서로 상이해도 된다. 절연층의 형성에는 구성하는 재료에 따라, CVD법, 도포법, 스퍼터링법, 인쇄법 등의 공지의 프로세스를 이용할 수 있다.The insulating layer or the second insulating layer may be formed by using SiO 2 , SiN, SiON or a cured glass paste alone, or by laminating as appropriate. The constituent materials of the insulating layer and the second insulating layer may be the same or different from each other. To form the insulating layer, known processes such as a CVD method, a coating method, a sputtering method, and a printing method can be used depending on the material to be formed.

애노드전극이 형성되는 기판으로서, 유리기판, 표면에 절연층이 형성된 유리기판, 석영기판, 표면에 절연측이 형성된 석영기판을 예시할 수 있다. 또, 캐소드전극이 형성되는 지지체는 최소한 표면이 절연성 부재로 구성되어 있으면 되고, 유리기판, 표면에 절연층이 형성된 유리기판, 석영기판, 표면에 절연층이 형성된 석영기판, 표면에 절연막이 형성된 반도체기판을 예시할 수 있다.As the substrate on which the anode is formed, a glass substrate, a glass substrate having an insulating layer formed on the surface thereof, a quartz substrate, and a quartz substrate having an insulating side formed on the surface thereof can be exemplified. The support on which the cathode electrode is formed should have at least a surface composed of an insulating member, a glass substrate, a glass substrate having an insulating layer formed thereon, a quartz substrate, a quartz substrate having an insulating layer formed thereon, and a semiconductor having an insulating film formed thereon. A substrate can be illustrated.

애노드전극 및 형광체층이 형성된 기판과, 전계방출소자가 형성된 지지체를 주변부에서 접착하여 표시장치를 제조할 때, 주변부는 프릿유리나 저융점 금속재료에 의해 접착되어 있어도 되고, 또는 프레임을 통해 접착되어 있어도 된다. 접착 후의 기판과 지지체를 사이에 둔 공간은 대충 10-2Pa의 오더, 또는 그 이상(즉, 보다 저압)의 진공도로 유지된다. 프레임을 사용하는 경우의 프레임과 기판 사이의 접착이나, 프레임과 지지체 사이의 접착은 프릿유리나 저융점 금속재료를 사용하여 행할 수 있다. 상기 저융점 금속재료의 "저융점"이란 대충 400℃의 온도범위를 가르키고, 저융점 금속재료는 인디움, 인디움계 합금, 석계(錫系) 땜납, 연계(鉛系) 땜납, 아연계 땜납 중에서 적당히 선택할 수 있다. 이러한 저융점 금속재료는 프릿유리와 비교하여 탈(脫)가스를 발생하기 어렵기 때문에, 프레임과 지지체와 기판에 에워싸인 공간의 진공도를 장기간에 걸쳐 유지하고, 따라서, 표시장치의 장수명화를 도모하는 데서 바람직하다.When manufacturing the display device by bonding the substrate on which the anode electrode and the phosphor layer are formed and the support on which the field emission device is formed at the periphery, the periphery may be bonded by frit glass or a low melting point metal material, or may be bonded through a frame. do. The space between the substrate and the support after adhesion is roughly maintained at an order of 10 −2 Pa or higher (ie lower pressure). In the case of using a frame, adhesion between the frame and the substrate and adhesion between the frame and the support can be performed using frit glass or a low melting point metal material. The term "low melting point" of the low melting point metal material refers to a temperature range of about 400 ° C., and the low melting point metal material is selected from among indium, indium alloy, stone solder, interconnect solder, and zinc solder. We can choose appropriately. Since the low melting point metal material is less likely to generate degassing than the frit glass, the vacuum degree of the space enclosed in the frame, the support, and the substrate is maintained for a long time, thereby extending the life of the display device. It is preferable to.

이하, 도면을 참조하여, 발명의 실시형태(이하, 실시형태라고 약칭함)에 따라 본 발명을 설명한다. 그리고, 다음의 설명에서는, 지지체와 그 위에 형성되는 모든 단계에서의 전체 구조물을 통합하여, "기체(基體)"라고 칭하는 일이 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated according to embodiment of this invention (it abbreviates to embodiment below) with reference to drawings. In the following description, the support and the whole structure at all stages formed thereon may be collectively referred to as a "gas."

실시형태 1Embodiment 1

실시형태 1은 본 발명의 전계방출소자의 제조방법 및 본 발명의 표시장치의 제조방법에 관한 것이다. 전계방출소자의 제조방법의 공정도를 도 1 (A), 1 (B), 1 (C), 2 (A), 2 (B), 2 (C), 3 (A), 3 (B), 4 (A), 4 (B), 4 (C), 4 (D), 4 (E), 4 (F), 5 (A) 및 5 (B)에 나타내고, 전계방출소자의 전자방출특성을 도 6에 나타내고, 또한, 이러한 전계방출소자를 내장한 표시장치의 개념적인 구성도를 도 7에 나타냈다.Embodiment 1 relates to a method of manufacturing the field emission device of the present invention and a method of manufacturing the display device of the present invention. The process diagram of the method for manufacturing the field emission device is shown in Figs. 1 (A), 1 (B), 1 (C), 2 (A), 2 (B), 2 (C), 3 (A), 3 (B), 4 (A), 4 (B), 4 (C), 4 (D), 4 (E), 4 (F), 5 (A) and 5 (B), and the electron emission characteristics of the field emission device are shown. 6 shows a conceptual configuration diagram of a display device incorporating such a field emission device.

[공정-100][Process-100]

먼저, 예를 들면 유리기판으로 이루어지는 지지체(10) 상에, 띠형의 캐소드전극(11)을 형성한다. 캐소드전극(11)은, 예를 들면 지지체(10) 상에 ITO막을 스퍼터링법에 의해 약 0.2㎛의 두께로 전면에 걸쳐 제막하고, 계속해서 이 ITO막을 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 그리고, 캐소드전극(11)은 단일 재료층이라고 되고, 복수의 재료층을 적층함으로써 구성할 수도 있다. 예를 들면, 후의 공정으로 형성되는 각 전자방출전극(도 5의 부호 17B)의 전자방출특성의 불균일을 커버하기 위해, 캐소드전극(11)의 표층부를 잔부보다 전기저항률이 높은 재료로 구성할 수 있다. 다음에, 캐소드전극(11) 상을 포함하는 지지체(10) 상에 절연층(12)을 형성한다. 여기에서는, 일예로서 유리 페이스트를 전면에 약 3㎛의 두께로 인쇄한다. 다음에, 절연층(12)에 함유되는 수분이나 용제를 제거하고, 또한 절연층(12)을 평탄화하기 위해, 예를 들면 100℃, 10분간의 가소성(假燒成), 및 500℃, 20분간의 본소성(本燒成)이라고 하는 2단계의 소성을 행한다. 그리고, 전술한 바와 같은 유리 페이스트를 사용한 인쇄에 대신하여, 예를 들면 플라스마 CVD법에 의해 SiO2막을 형성해도 된다.First, a band-shaped cathode electrode 11 is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate. The cathode electrode 11 can be formed by, for example, forming an ITO film on the support 10 over the entire surface by a sputtering method to a thickness of about 0.2 占 퐉 and then patterning the ITO film. The cathode electrode 11 is referred to as a single material layer and can be configured by stacking a plurality of material layers. For example, in order to cover the nonuniformity of the electron emission characteristic of each electron emission electrode (17B of FIG. 5) formed by the following process, the surface layer part of the cathode electrode 11 can be comprised with the material whose electrical resistivity is higher than remainder. have. Next, an insulating layer 12 is formed on the support 10 including the cathode electrode 11. Here, as an example, the glass paste is printed on the entire surface with a thickness of about 3 μm. Next, in order to remove the water | moisture content and the solvent contained in the insulating layer 12, and to planarize the insulating layer 12, for example, 100 degreeC, 10 minutes of plasticity, and 500 degreeC, 20 Two stages of baking, called main firing for minutes, are performed. Instead of printing using the glass paste as described above, an SiO 2 film may be formed by, for example, plasma CVD.

다음에, 절연층(12) 상에 띠형의 게이트전극(13)을 형성한다. 게이트전극(13)은 예를 들면, 절연층(12) 상에 두께 약 20nm의 크롬(Cr)막과 두께 0.2㎛의 금(Au)막을 전자빔증착법에 의해 이 순서로 전면 제막하고, 계속해서 이 적층막을 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 그리고, 크롬막은 절연층(12)에 대한 금막의 밀착성 부족을 보충하기 위해 형성된다. 띠형의 게이트전극(13)의 연장방향은 띠형의 캐소드전극(11)의 연장방향과 직교하는 방향이다. 도 1 (A)는 스트라이프형의 패터닝만을 행한 게이트전극(13)을 나타내고, 도 1 (B)는 캐소드전극(11)과 중복되는 영역에서 개구부의 패터닝도 동시에 행해진 게이트전극(13A)을 나타낸다.Next, a strip-shaped gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12. For example, a gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12 by a chromium (Cr) film having a thickness of about 20 nm and a gold (Au) film having a thickness of 0.2 µm in this order by electron beam deposition. It can form by patterning a laminated film. The chromium film is formed to compensate for the lack of adhesion of the gold film to the insulating layer 12. The extending direction of the strip-shaped gate electrode 13 is a direction orthogonal to the extending direction of the strip-shaped cathode electrode 11. FIG. 1A shows the gate electrode 13 which has been subjected only to stripe patterning, and FIG. 1B shows the gate electrode 13A which has been simultaneously patterned in the opening in the region overlapping with the cathode electrode 11.

[공정-110][Process-110]

다음에, 예를 들면 포토레지스트재료로 이루어지는 에칭 마스크(15)를 통해 에칭을 행한다. 여기에서, [공정-100]의 종료시점에서의 상태가 도 1 (A)에 나타낸 상태인 경우에는, 게이트전극(13)과 절연층(12)의 쌍방을 에칭하고, [공정-100]의 종료시점에서의 상태가 도 1 (B)에 나타낸 상태인 경우에는, 절연층(12)만을 에칭한다. 어느것으로 해도, 이 에칭법에 의해, 저부에 캐소드전극(11)이 노출된, 직경 약 2~50㎛의 원형 개구부(14)를 형성한다[도 1 (C) 참조]. 여기에서는, 일예로서 불소계 가스를 사용한 이방성 드라이 에칭법에 의해, 수직벽을 가지는 개구부(14)를 형성한다.Next, etching is performed through the etching mask 15 which consists of photoresist materials, for example. Here, when the state at the end of [Step-100] is the state shown in Fig. 1A, both the gate electrode 13 and the insulating layer 12 are etched, and the When the state at the end point is the state shown in Fig. 1B, only the insulating layer 12 is etched. In any case, this etching method forms a circular opening 14 having a diameter of about 2 to 50 µm with the cathode electrode 11 exposed at its bottom (see FIG. 1C). Here, the opening part 14 which has a vertical wall is formed by the anisotropic dry etching method using a fluorine-type gas as an example.

[공정-120][Process-120]

다음에 에칭 마스크(15)를 제거하고, 도 2 (A)에 나타낸 바와 같이, 게이트전극(13A) 상을 포함하는 절연층(12) 상, 및 개구부(14)의 측벽면 상에 박리층(16)을 형성한다. 이러한 박리층(16)을 형성하는 데는, 예를 들면, 포토레지스트재료를 스핀코트법에 의해 전면에 도포하고, 개구부(14)의 저부 부분만을 제거하는 패터닝을 행한다. 이 시점에서, 개구부(14)의 실질적인 직경은 약 1~20㎛로 축소된다.Next, the etching mask 15 is removed, and as shown in FIG. 2A, a peeling layer (on the insulating layer 12 including the gate electrode 13A) and the sidewall surface of the opening 14 ( 16). In forming such a peeling layer 16, the photoresist material is apply | coated to the whole surface by a spin coat method, for example, and patterning which removes only the bottom part of the opening part 14 is performed. At this point, the substantial diameter of the opening 14 is reduced to about 1-20 μm.

[공정-130][Process-130]

다음에, 도 2 (B)에 나타낸 바와 같이, 전면에 조성물 원료로 이루어지는 도전성 조성물층(17)을 형성한다. 여기에서 사용하는 조성물 원료는, 예를 들면, 도전성 입자로서 평균 입경 약 0.1㎛의 흑연입자를 60 중량%, 바인더로서 4호의 물유리를 40 중량% 함유한다. 이 조성물 원료를, 예를 들면 1400rpm, 10초간의 조건으로 기체(基體)의 전면에 스핀코트한다. 개구부(14) 내에서의 도전성 조성물층(17)의 표면은 조성물 원료의 표면장력에 기인하여, 개구부(14)의 측벽면에 따라 올라가, 개구부(14)의 중앙부로 향해 오목하게 들어간다. 그 후, 도전성 조성물층(17)에 함유되는 수분을 제거하기 위한 가소성을, 예를 들면, 대기 중 400℃로 30분간 행한다.Next, as shown in FIG.2 (B), the electroconductive composition layer 17 which consists of a composition raw material is formed in the whole surface. The composition raw material used here contains 60 weight% of graphite particles with an average particle diameter of about 0.1 micrometer as electroconductive particle, and 40 weight% of water glass of No. 4 as a binder. This composition raw material is spin-coated on the whole surface of a base material on the conditions of 1400 rpm and 10 second, for example. The surface of the conductive composition layer 17 in the opening 14 rises along the sidewall surface of the opening 14 due to the surface tension of the raw material of the composition, and concave toward the center of the opening 14. Thereafter, plasticity for removing moisture contained in the conductive composition layer 17 is performed at 400 ° C. for 30 minutes in the air, for example.

[공정-140][Process-140]

다음에, 도 2 (C)에 나타낸 바와 같이, 박리층(16)을 제거한다. 박리는 2 중량%의 수산화 나트륨 수용액 중에, 기체를 30초간 침지(浸漬)함으로써 행한다. 이 때, 기체에 초음파 진동을 가하면서 박리를 행해도 된다. 이에 따라, 박리층(16)과 함께 박리층(16) 상의 도전성 조성물층(17)의 부분이 제거되고, 개구부(14)의 저부에 노출된 캐소드전극(11) 상의 도전성 조성물층(17)의 부분만 남게된다. 이 잔존된 부분이 전자방출전극(17A)으로 된다. 전자방출전극(17A)의 형상은 표면이 개구부(14)의 중앙부로 향해 오목하게 들어가 왕관형으로 된다. [공정-140]이 종료된 시점에서의 기체의 상태를 도 3에 나타냈다. 도 3 (B)는 전계방출소자의 일부를 나타낸 개략적인 사시도이며, 도 3 (A)는 도 3 (B)의 A-A선 단면도이다. 도 3 (B)에서는, 전자방출전극(17A)의 전체가 보이도록, 절연층(12)과 게이트전극(13A)의 일부를 파단하고 있다. 또, 도 3에는 간략화를 위해, 캐소드전극(11)과 게이트전극(13A)의 각 중복영역에서 전자방출전극(17A)이 하나만 형성된 상태를 도시하고 있지만, 실제의 전계방출소자의 구성에서는, 각 중복영역에 개구부(14)와 전자방출전극(17A)의 조가 복수 형성되고, 이들 복수의 전자방출전극(17A)의 집합체에 의하여, 1화소에 대응하는 전자방출영역이 구성되는 경우가 많다. 그러나, 본 발명에서는, 종래의 스핀트형 소자와 같이 1화소에 대응하는 전자방출영역에 수십개~수천개의 오더로 전자방출전극을 집적시킬 필요는 없고, 5~100개 정도로 충분한다.Next, as shown to FIG. 2 (C), the peeling layer 16 is removed. Peeling is performed by immersing a gas for 30 second in 2weight% of sodium hydroxide aqueous solution. At this time, you may peel while applying ultrasonic vibration to a base body. As a result, the portion of the conductive composition layer 17 on the release layer 16 together with the release layer 16 is removed and the conductive composition layer 17 on the cathode electrode 11 exposed to the bottom of the opening 14 is removed. Only parts remain. This remaining portion becomes the electron emission electrode 17A. The shape of the electron-emitting electrode 17A is concave to the surface of the electron-emitting electrode 17A toward the center portion of the opening 14. The state of the gas at the time point of [Step-140] is shown in FIG. 3. Fig. 3B is a schematic perspective view showing a part of the field emission device, and Fig. 3A is a cross-sectional view taken along the line A-A of Fig. 3B. In Fig. 3B, the insulating layer 12 and part of the gate electrode 13A are broken so that the entire electron emission electrode 17A is visible. 3 shows a state in which only one electron emission electrode 17A is formed in each overlapping region of the cathode electrode 11 and the gate electrode 13A for the sake of simplicity. A plurality of pairs of the opening 14 and the electron emission electrode 17A are formed in the overlapping region, and the electron emission region corresponding to one pixel is often formed by the assembly of the plurality of electron emission electrodes 17A. However, in the present invention, it is not necessary to integrate the electron emission electrodes in tens to thousands of orders in the electron emission region corresponding to one pixel, as in the conventional spin type device, and is sufficient to about 5 to 100.

[공정-150][Process-150]

다음에, 도 4 (A), 4 (B), 4 (C), 4 (D), 4 (E) 및 4 (F)에 나타낸 바와 같이, 전자방출전극(17A) 표층부의 바인더(172)를 에칭함으로써, 최종적으로 표면에 도전성 입자(171)가 노출된 전자방출전극(17B)을 형성하지만, 이 에칭과 전자방출전극(17A 또는 17B)의 소성(열처리에 상당)의 순서에 따라, [공정-150]은 2종류로 행할 수 있다. 즉 하나의 방법은 도 4 (A) →도 4 (B) →도 4 (C)로 나타낸 바와 같이, 리프트오프 후의 전자방출전극(17A)을 먼저 소성하고 나서 바인더(172)를 에칭하는 방법이며, 또 하나의 방법은 도 4 (D) →도 4 (E) →도 4 (F)에 나타낸 바와 같이, 리프트오프 후의 전자방출전극(17A) 표층부의 바인더를 먼저 에칭하고 나서 소성을 행하는 방법이다. 여기에서, 소성은 건조 대기 중, 400℃, 30분간의 조건으로 행하였다. 또, 에칭은 수산화 나트륨(NaOH) 수용액을 사용하여, 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸 조건으로 행하였다. 표 1에는 "소성 →에칭"의 순서에 의한 4종류의 실험예(실험 1~실험 4)를 나타냈다. 표 2에는 "에칭 →소성"의 순서에 의한 3종류의 실험예(실험 5~실험 7)를 나타냈다. 그리고, 수산화 나트륨 수용액은 각 실험마다 새로 조제했다. 물에 수산화 나트륨이 용해되었을 때의 발열에 의해 달성된 온도를 "용해온도"로 하고, 에칭시간을 통해 이 용액온도를 유지했다. 에칭과 소성의 양쪽이 종료된 단계에서, 얻어진 전자방출전극(17B)의 형상을 주사형 전자현미경을 사용하여 관찰했다.Next, as shown in Figs. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, and 4F, the binder 172 of the surface layer portion of the electron-emitting electrode 17A is shown. By etching, the electron emitting electrode 17B is finally formed on the surface of which the conductive particles 171 are exposed, but according to the order of the etching and firing (corresponding to heat treatment) of the electron emitting electrode 17A or 17B, [ Step-150 can be performed in two kinds. That is, one method is a method of etching the binder 172 after first firing the electron-emitting electrode 17A after the lift-off, as shown in Figs. 4A to 4B and Fig. 4C. Another method is a method of first firing the binder of the surface layer portion of the electron-emitting electrode 17A after lift-off, as shown in Figs. 4D to 4E, and then firing. . Here, baking was performed on 400 degreeC and the conditions for 30 minutes in a drying atmosphere. In addition, etching was performed on the conditions shown in following Table 1 and Table 2 using sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution. In Table 1, four types of experiment examples (Experiment 1-Experiment 4) by the procedure of "firing → etching" were shown. In Table 2, three types of experiment examples (Experiment 5-Experiment 7) by the procedure of "etching-firing" were shown. And aqueous sodium hydroxide solution was newly prepared for each experiment. The temperature achieved by the exotherm when sodium hydroxide was dissolved in water was referred to as the "dissolution temperature", and the solution temperature was maintained through the etching time. At the stage where both etching and firing were completed, the shape of the obtained electron-emitting electrode 17B was observed using a scanning electron microscope.

표 1Table 1

실험Experiment NaOH 수용액의 농도(중량%)Concentration (wt%) of NaOH aqueous solution 용액온도(℃)Solution temperature (℃) 에칭시간(분)Etching time (minutes) 1One 22 2121 1One 22 1010 3737 1010 33 1010 3434 2020 44 1010 3737 3030

표 2TABLE 2

실험Experiment NaOH 수용액의 농도(중량%)Concentration (wt%) of NaOH aqueous solution 용액온도(℃)Solution temperature (℃) 에칭시간(분)Etching time (minutes) 55 22 1919 1One 66 1010 3333 1010 77 1010 3434 2020

실험 1에서는 수산화 나트륨 수용액의 농도와 에칭시간의 부족에 의해, 전자방출전극(17A)의 상태에 하등 변화는 보이지 않았다. 실험 2와 실험 3에서는, 전자방출전극(17B)의 표면에 도전성 입자(171)(여기에서는 흑연입자)가 노출되고, 왕관형의 전자방출전극(17B)의 에지부가 보다 첨예화되고 있는 상태가 관찰되었다. 실험 4에서는 전자방출전극(17B)의 표면에의 도전성 입자(171)의 노출이 보다 명료하게 인정되었지만, 에칭시간이 길고, 전자방출전극(17B) 저부의 바인더(172)가 에칭되었기 때문에, 전자방출전극(17B)과 캐소드전극(11) 사이에 박리가 일부 인정되었다.In Experiment 1, there was no change in the state of the electron-emitting electrode 17A due to the lack of the concentration of the sodium hydroxide aqueous solution and the etching time. In Experiment 2 and Experiment 3, it was observed that the conductive particles 171 (here, graphite particles) were exposed on the surface of the electron emission electrode 17B, and the edge portion of the crown-shaped electron emission electrode 17B was sharpened more. It became. Although the exposure of the electroconductive particle 171 to the surface of the electron emission electrode 17B was recognized more clearly in Experiment 4, since the etching time was long and the binder 172 of the bottom of the electron emission electrode 17B was etched, electron Partial peeling was recognized between the emission electrode 17B and the cathode electrode 11.

실험 5에서는 왕관형 전자방출전극(17B)의 높이가 감소되어, 에지부의 일부에 도전성 입자(171)의 노출이 인정되었지만, 전자방출전극(17B)의 표면 대부분에서는 도전성 입자(171)가 바인더(172)로 피복되어 있는 상태였다. 실험 6에서는, 실험 5와 비교하여 전자방출전극(17B)의 높이가 한층 낮아지고, 전자방출전극(17B)의 표면에 도전성 입자(171)가 보다 명료하게 노출되어, 왕관형 전자방출전극(17B)의 에지부가 보다 첨예화되어 있는 상태가 관찰되었다. 실험 7에서는 에칭시간이 길어, 전자방출전극(17B)의 심부까지 바인더(172)가 에칭되었기 때문에 도전성 입자(171)끼리 중합(重合)되어, 왕관형의 전체 형상이 부서진 상태가 관찰되었다.In Experiment 5, the height of the crown-shaped electron emission electrode 17B was decreased, so that the exposed portion of the conductive particles 171 was recognized at a part of the edge portion. However, the conductive particles 171 were formed on the majority of the surface of the electron emission electrode 17B. 172). In Experiment 6, the height of the electron-emitting electrode 17B was further lowered compared to Experiment 5, and the conductive particles 171 were more clearly exposed on the surface of the electron-emitting electrode 17B, and the crown-shaped electron-emitting electrode 17B was exposed. It was observed that the edge portion of) was more sharpened. In Experiment 7, since the etching time was long and the binder 172 was etched to the deep part of the electron emission electrode 17B, the electroconductive particle 171 was polymerized and the whole shape of the crown shape was broken.

표면에 도전성 입자(171)가 노출되어, 왕관형의 에지부가 첨예화된 전자방출전극(17B)의 상태를 도 5 (A) 및 5 (B)에 개략적으로 나타냈다. 도 5 (A) 및 5 (B)의 참조부호는 도 3 (A) 및 3 (B)의 참조부호와 공통이므로, 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 유리로 이루어지는 바인더의 에칭에 사용한 수산화 나트륨 수용액은 절연층(12)의 노출부도 약간 에칭할 가능성이 있다. 즉, 개구부(14)의 측벽면을 구성하는 절연층(12)의 부분이 약간 후퇴하거나, 인접하는 게이트전극(13A) 사이에서 절연층이 약간 침식될 가능성이 있지만, 전계방출소자의 기능 상, 하등 문제는 없다. 개구부(14) 측벽면의 후퇴는 게이트전극(13A)의 개구 단부를 개구부(14)의 측벽면으로부터 돌출시키는 결과가 되어, 오히려 바람직하다.Electroconductive particle 171 was exposed to the surface, and the state of the electron emitting electrode 17B with the crown-shaped edge part sharpened is shown in FIG. 5 (A) and 5 (B) schematically. Reference numerals in Figs. 5A and 5B are the same as those in Figs. 3A and 3B, and thus detailed descriptions thereof will be omitted. And the sodium hydroxide aqueous solution used for the etching of the binder which consists of glass may etch the exposed part of the insulating layer 12 also slightly. That is, although the portion of the insulating layer 12 constituting the sidewall surface of the opening 14 may retreat slightly, or the insulating layer may slightly erode between adjacent gate electrodes 13A, in view of the function of the field emission device, There is no problem. The retreat of the sidewall surface of the opening 14 is the result of protruding the opening end of the gate electrode 13A from the sidewall surface of the opening 14, which is rather preferable.

다음에, 실험 2, 실험 3 및 실험 6에서 얻어진 전계방출소자에 대하여, 전자방출 특성을 비교했다. 그리고, 참조실험으로서, 리프트오프 후에 소성만을 행하고, 에칭을 행하지 않고 전계방출소자를 제조하여, 동일하게 전자방출 특성을 비교했다. 결과를 도 6에 나타냈다. 도 6은 게이트전압(단위: 볼트)에 대한 방출전자전류(단위: 암페어)의 변화를 플럿(plot)한 그래프이다. 이로부터, 참조실험에 의해 얻어진 전계방출소자의 임계값 전압이 가장 높고, 실험 2, 실험 3 및 실험 6의 순으로 임계값 전압이 저하되어 있었다. 이러한 임계값 전압의 저하는 도전성 입자인 흑연입자의 노출 정도가 증대됨에 따라 커지기 때문에, 본 발명에 의해 전자방출효율이 개선되는 효과를 확인할 수 있었다. 바인더는 소성에 의해 경화되고, 그 에칭속도는 소성 전보다도 대폭 저하된다. 실험 6에서는 소성 전의 부드러운 상태에서 바인더를 에칭했으므로, 소성 후에 에칭을 한 실험 2 및 3과 비교하여 단시간에 충분히 바인더를 제거할 수 있다.Next, the electron emission characteristics of the field emission devices obtained in Experiments 2, 3 and 6 were compared. As a reference experiment, only the firing was performed after the lift-off, and the field emission device was produced without etching, and the electron emission characteristics were similarly compared. The results are shown in FIG. FIG. 6 is a graph plotting a change in emission electron current (in amperes) with respect to a gate voltage (in volts). From this, the threshold voltage of the field emission device obtained by the reference experiment was the highest, and the threshold voltage was lowered in the order of Experiment 2, Experiment 3, and Experiment 6. Since the decrease in the threshold voltage increases as the exposure degree of the graphite particles as the conductive particles increases, the effect of improving the electron emission efficiency can be confirmed by the present invention. The binder is cured by firing, and the etching rate is significantly lower than before firing. In Experiment 6, since the binder was etched in a soft state before firing, the binder can be sufficiently removed in a short time compared with Experiments 2 and 3 which were etched after firing.

표시장치를 제조하는 데는, 전술한 바와 같은 전계방출소자가 형성된 지지체(10)와 애노드전극(32)(부호는 도 7을 참조. 이하 동일) 및 형광체층(31)이 형성된 기판(30)을 형광체층(31)과 전계방출소자가 대향하도록 배치하고, 기판(30)과 지지체(10)를 주변부에서 접착한다. 여기에서, 전계방출소자가 형성된 지지체(10)를 캐소드 패널(CP)이라고 하고, 애노드전극 및 형광체층이 형성된 기판을 애노드패널(AP)이라고 하기로 한다. 구체적으로는 세라믹스나 유리로 제작된 높이 약 1mm의 프레임(도시하지 않음)을 준비하고, 프레임, 애노드 패널(AP) 및 캐소드 패널(CP)을 프릿유리를 사용하여 가접착한 후, 약 450℃로 10~30분 소성하면 된다. 그 후, 표시장치의 내부를 10-4Pa 정도의 진공도로 될 때까지 배기하여 적당한 방법으로 밀봉한다. 또는, 진공조 내에서 프레임, 애노드 패널(AP) 및 캐소드 패널(CP)을 프릿유리를 사용하여 접착해도 되고, 이 경우에는, 접착과 동시에 표시장치의 내부가 진공으로 되므로, 후공정에서의 배기가 불필요하게 된다.In manufacturing the display device, the support 10 having the field emission device as described above, the anode electrode 32 (see FIG. 7), and the substrate 30 having the phosphor layer 31 formed thereon are used. The phosphor layer 31 and the field emission device are disposed to face each other, and the substrate 30 and the support 10 are bonded at the periphery. Here, the support 10 on which the field emission device is formed will be referred to as a cathode panel CP, and the substrate on which the anode electrode and the phosphor layer are formed will be referred to as an anode panel AP. Specifically, a frame (not shown) having a height of about 1 mm made of ceramics or glass is prepared, and the frame, the anode panel (AP) and the cathode panel (CP) are temporarily bonded using frit glass, and then about 450 ° C. What is necessary is just to bake for 10 to 30 minutes. Thereafter, the inside of the display device is evacuated until it reaches a vacuum degree of about 10 -4 Pa and sealed in a suitable manner. Alternatively, the frame, the anode panel AP and the cathode panel CP may be bonded together using frit glass in the vacuum chamber. In this case, since the inside of the display device is vacuumed at the same time as the bonding, the exhaust gas in the post process is exhausted. Becomes unnecessary.

이와 같이 하여 얻어지는 표시장치는 도 7에 나타낸 바와 같이, 복수의 화소로 구성되어 있다. 각 화소는 전술한 전계방출소자의 복수개와 이들에 대향 배치되어 기판(30) 상에 형성된 애노드전극(32) 및 형광체층(31)으로 이루어진다. 애노드전극(32)은, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 유리로 이루어지는 기판(30) 상에 소정의 패턴을 갖고 형성된 형광체층(31)을 피복하도록 형성되어 있다. 기판(30) 상에서의 형광체층(31)과 애노드전극(32)의 적층순을 상기와 역으로 해도 상관없지만, 표시장치가 투과형인 경우에는, 관찰면측에서 보아 애노드전극(32)이 형광체층(31)의 바로 앞으로 오기 때문에, 애노드전극(32)을 ITO(인디움-석산화물) 등의 투명도전재료로 구성할 필요가 있다.The display device thus obtained is composed of a plurality of pixels as shown in FIG. Each pixel includes a plurality of the above-described field emission devices and an anode electrode 32 and a phosphor layer 31 formed on the substrate 30 so as to face each other. The anode electrode 32 is made of aluminum, for example, and is formed to cover the phosphor layer 31 formed on a substrate 30 having a predetermined pattern. The stacking order of the phosphor layer 31 and the anode electrode 32 on the substrate 30 may be reversed from the above. However, in the case where the display device is a transmissive type, the anode electrode 32 is formed from the phosphor layer (viewed from the observation surface side). Since it comes immediately before 31, the anode electrode 32 needs to be made of a transparent conductive material such as ITO (Indium-Stone).

캐소드전극(11)에는 주사회로(33)로부터 상대적으로 네거티브전압이 인가되고, 게이트전극(13A)에는 제어회로(34)로부터 상대적으로 포지티브전압이 인가되고, 애노드전극(32)에는 게이트전극(13A)보다도 더 높은 포지티브전압이 가속전원(35)으로부터 인가된다. 표시장치에서 표시를 행하는 경우, 제어회로(34)에는 비디오신호, 주사회로(33)에는 주사신호가 입력된다. 캐소드전극(11)과 게이트전극(13A)에 전압을 인가했을 때 발생하는 전계에 의해, 전자방출전극(17B)의 선단부로부터 전자(e-)가 꺼내진다. 이 전자(e-)가 애노드전극(32)으로 끌어 당겨져 형광체층(31)에 충돌하면, 형광체층(31)이 발광하여, 원하는 화상을 얻을 수 있다. 본 발명의 표시장치에서는, 1개의 전자방출전극(17B) 표면의 복수개소로부터 전자가 방출될 수 있기 때문에, 전자방출전극(17B)의 집적밀도를 그다지 높게 하지 않아도, 낮은 임계값 전압으로 큰 방출전자전류를 얻을 수 있다. 전자방출전극(17B)의 집적밀도를 그다지 높게 하지 않아도 되므로, 개개의 전자방출전극을 고도로 미세화할 필요도 없어지고, 반도체 프로세스를 많이 이용하지 않고 전자방출전극을 용이하게 형성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 저소비 전력으로, 고휘도, 고화질을 달성 가능한 표시장치를 저코스트, 또한 높은 스루풋과 수율을 갖고 제조하는 것이 가능하게 된다.A relatively negative voltage is applied to the cathode electrode 11 from the scanning circuit 33, a relatively positive voltage is applied to the gate electrode 13A from the control circuit 34, and a gate electrode (eg) is applied to the anode electrode 32. A positive voltage higher than 13A) is applied from the acceleration power supply 35. In the case of displaying on the display device, a video signal is input to the control circuit 34 and a scan signal is input to the scanning circuit 33. Electrons e − are taken out from the distal end of the electron-emitting electrode 17B by an electric field generated when a voltage is applied to the cathode electrode 11 and the gate electrode 13A. When the electrons e − are attracted to the anode electrode 32 and collide with the phosphor layer 31, the phosphor layer 31 emits light, thereby obtaining a desired image. In the display device of the present invention, since electrons can be emitted from a plurality of places on the surface of one electron emission electrode 17B, a large emission is possible at a low threshold voltage even if the integration density of the electron emission electrode 17B is not so high. Electronic current can be obtained. Since the integration density of the electron-emitting electrode 17B does not have to be so high, it is not necessary to highly refine the individual electron-emitting electrodes, and it is possible to easily form the electron-emitting electrodes without using many semiconductor processes. Therefore, it is possible to manufacture a display device that can achieve high brightness and high image quality with low power consumption with low cost and high throughput and yield.

실시형태 2Embodiment 2

실시형태 2는 실시형태 1의 변형예이며, 또한 수속전극을 구비한 전계방출소자의 예이다. 실시형태 2의 전계방출소자의 제조방법을 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 그리고, 이들 도면의 참조부호는 도 1 내지 도 5와 일부 공통이며, 공통부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.Embodiment 2 is a modification of Embodiment 1, and is an example of the field emission element provided with a convergence electrode. The manufacturing method of the field emission device of Embodiment 2 is demonstrated, referring FIG. 8 and FIG. Incidentally, the reference numerals in these drawings are partly in common with Figs. 1 to 5, and the detailed description thereof will be omitted.

[공정-200][Process-200]

먼저, 절연층 상에 게이트전극(13) 또는 게이트전극(13A)을 형성하는 공정까지를 실시형태 1의 [공정-100]과 동일하게 행한다(도 1 (A) 또는 도 1 (B) 참조). 다음에, 도 8 (A)에 나타낸 바와 같이, 전면, 즉 게이트전극(13) 상을 포함하는 절연층(12) 상에 제2 절연층(18)을 형성하고, 또한 제2 절연층(18) 상에 수속전극(19)을 형성한다. 그리고, 도 8 (A)에서는 게이트전극(13)을 나타내고 있지만, 게이트전극(13A)이라도 동일하다. 제2 절연층(18)은 절연층(12)과 동일하게 형성할 수 있고, 수속전극(19)은 게이트전극(13) 또는 게이트전극(13A)과 동일하게 형성할 수 있다. 수속전극(19)은 여기에서는 일예로서 게이트전극(13)과 동일방향으로 연장되는 띠형의 패턴으로 형성되어 있다.First, the process of forming the gate electrode 13 or the gate electrode 13A on the insulating layer is performed in the same manner as in [Step-100] of Embodiment 1 (see Fig. 1A or Fig. 1B). . Next, as shown in Fig. 8A, the second insulating layer 18 is formed on the entire surface, that is, on the insulating layer 12 including the gate electrode 13, and the second insulating layer 18 is formed. The converging electrode 19 is formed. In addition, although the gate electrode 13 is shown in FIG. 8A, even the gate electrode 13A is the same. The second insulating layer 18 may be formed in the same manner as the insulating layer 12, and the convergence electrode 19 may be formed in the same manner as the gate electrode 13 or the gate electrode 13A. The converging electrode 19 is formed in a band-shaped pattern extending in the same direction as the gate electrode 13 as an example here.

[공정-210][Process-210]

다음에, 에칭 마스크를 통해 제2 절연층(18), 게이트전극(13) 및 절연층(12)을 차례로 에칭함으로써, 저부에 캐소드전극(11)이 노출된 개구부(20)를 형성한다. 게이트전극(13)은 이 시점에서 게이트전극(13A)으로 된다(도 8 (B) 참조).Next, the second insulating layer 18, the gate electrode 13, and the insulating layer 12 are sequentially etched through the etching mask to form an opening 20 in which the cathode electrode 11 is exposed at the bottom. The gate electrode 13 becomes the gate electrode 13A at this point in time (see Fig. 8B).

[공정-220][Process-220]

다음에, 수속전극(19) 상을 포함하는 제2 절연층(18) 상, 및 개구부(20)의 측벽면 상에 박리층(21)을 형성한다. 또한, 전면에 조성물 원료로 이루어지는 도전성 조성물층(22)을 형성한다(도 8 (C) 참조). 박리층(21) 및 도전성 조성물층(22)의 형성은 실시형태 1에서 설명한 것과 동일하게 행할 수 있다. 이 후, 도전성 조성물층(22)의 가소성을 행한다.Next, a release layer 21 is formed on the second insulating layer 18 including the converging electrode 19 and on the sidewall surface of the opening 20. Moreover, the electroconductive composition layer 22 which consists of a composition raw material is formed in the whole surface (refer FIG. 8 (C)). Formation of the peeling layer 21 and the conductive composition layer 22 can be performed similarly to what was demonstrated in Embodiment 1. Thereafter, plasticity of the conductive composition layer 22 is performed.

[공정-230][Process-230]

다음에, 박리층(21)을 제거한다. 박리층(21)과 함께 박리층(21) 상의 도전성 조성물층(22)의 부분이 제거되고, 개구부(20)의 저부에 노출된 캐소드전극(11) 상의 도전성 조성물층(22)의 부분만이 남는다. 이 잔존된 부분이 전자방출전극(22A)으로 된다(도 9 (A) 참조).Next, the release layer 21 is removed. A portion of the conductive composition layer 22 on the release layer 21 together with the release layer 21 is removed, and only a portion of the conductive composition layer 22 on the cathode electrode 11 exposed to the bottom of the opening 20 is removed. Remains. This remaining portion becomes the electron emission electrode 22A (see Fig. 9A).

[공정-240][Process-240]

또한, 소성(열처리에 상당) →에칭, 또는 에칭 →소성(열처리에 상당) 중 어느 하나의 순서로, 실시형태 1의 [공정-150]과 동일한 공정을 실행하면, 도 9 (B)에 나타낸 바와 같이, 표면에 도전성 입자(171)(여기에서는, 흑연입자)가 노출된 전자방출전극(22B)을 가지는 전계방출소자를 형성할 수 있다. 실시형태 2에서 얻어진 전계방출소자를 사용하여, 또한 실시형태 1과 마찬가지로 표시장치를 제조할 수 있다.In addition, if the same process as [Process-150] of Embodiment 1 is performed in any one of baking (corresponding to heat processing) → etching, or etching → baking (corresponding to heat treatment), it will be shown in Fig. 9B. As described above, the field emission device having the electron emission electrode 22B on which the conductive particles 171 (here, graphite particles) are exposed can be formed. Using the field emission device obtained in Embodiment 2, a display device can be manufactured in the same manner as in Embodiment 1.

이상, 본 발명을 발명의 실시형태에 따라 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 전계방출소자의 구조의 세부, 전계방출소자의 제조방법에서의 가공조건이나 사용한 재료 등의 상세사항, 전계방출소자를 적용한 표시장치 구조의 세부는 예시이며, 적당히 변경, 선택, 조합이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated according to embodiment of this invention, this invention is not limited to this. Details of the structure of the field emission device, details of processing conditions and materials used in the method of manufacturing the field emission device, and details of the structure of the display device to which the field emission device is applied are examples, and modifications, selections, and combinations can be made as appropriate.

이상의 설명에서도 명백한 바와 같이, 본 발명의 전계방출소자의 제조방법에 의하면, 전자방출효율이 높은 전자방출전극을 매우 용이하게 형성할 수 있다. 전자방출전극의 집적밀도나 미세화도를 그다지 높일 필요가 없으므로, 반도체 프로세스를 많이 이용하지 않고, 비교적 용이한 프로세스에 의해 전계방출소자를 제조하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 표시장치의 제조방법에 의하면, 저소비 전력으로 고휘도, 고화질을 달성 가능한 표시장치를 저코스트, 또한 높은 스루풋과 수율을 갖고 제조할 수 있다. 따라서, 표시장치의 표시화면의 대면적화를 상정한 경우에도, 제조설비투자의 삭감, 프로세스 시간의 단축화, 제조코스트의 저감을 도모할 수 있다.As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing the field emission device of the present invention, an electron emission electrode with high electron emission efficiency can be formed very easily. Since it is not necessary to increase the integration density and the degree of miniaturization of the electron-emitting electrode so much, it becomes possible to manufacture the field emission device by a relatively easy process without using a lot of semiconductor processes. According to the manufacturing method of the display device of the present invention, a display device capable of achieving high brightness and high image quality with low power consumption can be manufactured with low cost and high throughput and yield. Therefore, even when a large display area of the display device is assumed, the manufacturing equipment investment can be reduced, the process time can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced.

Claims (10)

(A) 지지체 상에 캐소드전극을 형성하는 공정,(A) forming a cathode on the support, (B) 캐소드전극 상을 포함하는 지지체 상에 절연층을 형성하는 공정,(B) forming an insulating layer on a support including a cathode electrode, (C) 절연층 상에 게이트전극을 형성하는 공정,(C) forming a gate electrode on the insulating layer, (D) 저부(底部)에 캐소드전극이 노출된 개구부를, 최소한 절연층에 형성하는 공정,(D) forming an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom, at least in the insulating layer, (E) 도전성 입자 및 바인더(binder)를 함유하는 도전성 조성물(組成物)로 이루어지는 전자방출전극을 개구부의 저부에 노출된 캐소드전극 상에 형성하는 공정, 및(E) forming an electron-emitting electrode made of a conductive composition containing conductive particles and a binder on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening, and (F) 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거함으로써, 전자방출전극의 표면에 도전성 입자를 노출시키는 공정(F) process of exposing electroconductive particle on the surface of an electron emission electrode by removing the binder of an electron emission electrode surface layer part. 으로 이루어지는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.A method of manufacturing a cold cathode field emission device consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (F)에서의 바인더의 제거를 에칭법에 의해 행하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.The manufacturing method of the cold cathode field emission device which removes the binder in the said process (F) by an etching method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (E) 및 (F) 사이에서 전자방출전극의 열처리를 행하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.A method of manufacturing a cold cathode field emission device for performing heat treatment of an electron emission electrode between the steps (E) and (F). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (F) 후에, (G) 전자방출전극의 열처리를 행하는 공정을 추가로 포함하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.And (G) further comprising the step of performing heat treatment of the electron-emitting electrode after the step (F). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (E)는Process (E) (E-1) 게이트전극 상을 포함하는 절연층 상, 및 개구부의 측벽면 상에 박리층을 형성하는 공정,(E-1) forming a release layer on the insulating layer including the gate electrode and on the sidewall surface of the opening; (E-2) 전면(全面)에 도전성 조성물로 이루어지는 도전성 조성물층을 형성하는 공정, 및(E-2) Process of forming conductive composition layer which consists of conductive composition on the whole surface, And (E-3) 박리층을 상기 박리층 상의 도전성 조성물층의 부분과 함께 제거함으로써, 개구부의 저부에 노출된 캐소드전극 상의 도전성 조성물층의 부분을 전자방출전극으로서 남기는 공정으로 이루어지는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.(E-3) Cold cathode field emission comprising the step of removing the release layer together with the portion of the conductive composition layer on the release layer, leaving the portion of the conductive composition layer on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening as an electron emission electrode. Method of manufacturing the device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 공정 (E-2)에서는, 개구부 내에서 표면이 상기 개구부의 중앙부로 향해 오목하게 들어간 도전성 조성물층을 형성하고, 그리고, 공정 (E-3)에서는 표면이 개구부의 중앙부를 향해 오목하게 들어간 전자방출전극을 형성하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.In the said process (E-2), the conductive composition layer in which the surface concave toward the center part of the said opening part was formed in the opening part, and in the process (E-3), the electron which entered the surface concave toward the center part of the opening part A method of manufacturing a cold cathode field emission device for forming a discharge electrode. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 공정 (E)는 공정 (E-3) 후에, (E-4) 전자방출전극의 열처리를 행하는 공정을 추가로 포함하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.The step (E) further comprises a step of performing a heat treatment of the (E-4) electron emission electrode after the step (E-3). 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 공정 (F) 후에, (G) 전자방출전극의 열처리를 행하는 공정을 추가로 포함하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.And (G) further comprising the step of performing heat treatment of the electron-emitting electrode after the step (F). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 (C)에 계속하여, 게이트전극 상을 포함하는 절연층 상에 제2 절연층을 형성하는 공정,Following the step (C), forming a second insulating layer on the insulating layer including the gate electrode; 상기 제2 절연층 상에 수속(收束)전극을 형성하는 공정, 및Forming a converging electrode on said second insulating layer, and 상기 제2 절연층에 제2 개구부를 형성하는 공정을 추가로 포함하고,Further comprising forming a second opening in the second insulating layer, 상기 공정 (D)에서는, 제2 개구부에 연이어 통하는 개구부를, 최소한 절연층에 형성하는 냉음극 전계전자 방출소자의 제조방법.In the said step (D), the manufacturing method of the cold cathode field emission element which forms the opening part connected to a 2nd opening part in the insulating layer at least. 애노드전극 및 형광체층이 형성된 기판과 냉음극 전계전자 방출소자가 형성된 지지체를 상기 형광체층과 상기 냉음극 전계전자 방출소자가 대향하도록 배치하고, 상기 기판과 상기 지지체를 주변부에서 접착하는 냉음극 전계전자 방출 표시장치의 제조방법으로,A cold cathode field electron having an anode electrode and a substrate on which the phosphor layer is formed, and a support on which the cold cathode field emission device is formed so as to face the phosphor layer and the cold cathode field emission device, and adhering the substrate and the support to a peripheral portion. In the manufacturing method of the emission display device, 각 냉음극 전계전자 방출소자는,Each cold cathode field emission device, (A) 지지체 상에 캐소드전극을 형성하는 공정,(A) forming a cathode on the support, (B) 캐소드전극 상을 포함하는 지지체 상에 절연층을 형성하는 공정,(B) forming an insulating layer on a support including a cathode electrode, (C) 절연층 상에 게이트전극을 형성하는 공정,(C) forming a gate electrode on the insulating layer, (D) 저부에 캐소드전극이 노출된 개구부를, 최소한 절연층에 형성하는 공정,(D) forming an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom, at least in the insulating layer, (E) 도전성 입자 및 바인더를 함유하는 도전성 조성물로 이루어지는 전자방출전극을 개구부의 저부에 노출된 캐소드전극 상에 형성하는 공정, 및(E) forming an electron-emitting electrode made of a conductive composition containing conductive particles and a binder on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening, and (F) 전자방출전극 표층부의 바인더를 제거함으로써, 전자방출전극의 표면에 도전성 입자를 노출시키는 공정(F) process of exposing electroconductive particle on the surface of an electron emission electrode by removing the binder of an electron emission electrode surface layer part. 을 거쳐 제조되는 냉음극 전계전자 방출 표시장치의 제조방법.Method for manufacturing a cold cathode field emission display device manufactured through.
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