KR20070042424A - 전자방출기판 및 그 제조방법 - Google Patents

전자방출기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자방출기판 및 그 제조방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 전자방출기판은, 소정 간격의 스트라이프 형태로 패터닝된 기판과; 상기 기판의 패터닝된 부분에 도전성 물질을 이용하여 형성된 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극상에 순차적으로 형성된 절연층 및 게이트 전극을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명은 전자방출기판 및 그 제조방법은 기판을 에칭하여 에칭된 부분에 캐소드 전극을 형성하여 단선 불량을 감소시킬 수 있다.
기판, 캐소드 전극, 단차

Description

전자방출기판 및 그 제조방법{ELECTRON EMISSION DEVICE AND THE METHOD OF FABRICATING THEREOF}
도 1a 내지 도 1e는 종래에 따른 전자방출소자의 제조공정을 순차적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출기판의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 전자방출기판의 제조방법에 대한 공정 순서를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 기판을 에칭한 후 캐소드 전극을 형성하는 것을 개략적으로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
20 --- 기판 21 --- 캐소드 전극
22 --- 제 1 절연층 23 --- 제 1 게이트 전극
25 --- 제 2 절연층 26 --- 제 2 게이트 전극
본 발명은 전자방출기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판을 에칭하 여 에칭된 부분에 캐소드 전극을 형성하여 단선 불량을 감소시킬 수 있는 전자방출기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자 방출 표시장치는 화소마다 전자 방출 소자(Electron Emission Device)를 구비하는 표시장치이다. 전자 방출 소자는 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압에 대응하여 캐소드 전극으로부터 전자가 방출되며, 방출된 전자는 애노드 전극에 의하여 가속되어 형광체에 충돌하여 발광하는 방식으로 동작하는 소자이다. 일반적으로, 전자 방출 소자는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
FEA 형 전자 방출 소자는 일 함수(Work Function)가 낮거나 β Function이 높은 물질을 전자 방출원으로 사용하여 진공 중에서 전계차에 의하여 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 탄소계 물질 또는 나노물질을 전자 방출원을 적용한 소자가 개발되고 있다.
SCE 형 전자 방출 소자는 기판 상에 서로 마주보며 배치된 2개의 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성한 소자이다. 상기 소자는 전극에 전압을 인가하여 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 상기 미세 갭인 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
MIM 형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전 층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
BSE 형 전자 방출 소자는 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균자유행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여 오믹 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자공급층을 형성하고, 전자공급층위에 절연층과 금속박막을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
도 1a 내지 도 1e는 종래에 따른 전자방출소자의 제조공정을 순차적으로 도시한 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 투명전극인 ITO를 증착하게 된다.
상기 기판(10)은 일례로 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으며, 추후 형성될 전자방출부로 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
그리고, 상기 투명 전극은 투명 기판이 사용된 동일한 이유로 투명 도전체 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용될 수 있다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)상에 증착된 ITO 전극을 라인 형태로 패턴하여 캐소드 전극을 형성하게 된다. 이때, 상기 캐소드 전극(11) 에는 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 데이터 신호 또는 주사 신호가 공급된다.
이후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 전극(11)상에 절연 물질을 도포하여 제 1 절연층(12)을 형성하고, 상기 제 1 절연층(12)상에 도전성이 있는 금속, 예컨대 크롬(Cr)을 스퍼터링(sputtering)에 의해 증착하여 제 1 게이트 전극(13)을 형성한다.
이후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 게이트 전극(13)상에 제 2 절연층(15) 및 제 2 게이트 전극(16)을 형성한다. 여기서, 상기 제 2 게이트 전극(16) 및 상기 제 2 절연층(15)의 패터닝도 상기 전술한 물질층의 패터닝 방법에 의해 절연홀(14)을 형성하게 된다.
그 다음, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물상에 탄소나노튜브(CNT;CarbonNano Tube) 페이스트를 스크린 프린팅하여 도포한다. 기판(10)의 후면에서 자외선(UV)를 조사하여 CNT 페이스트를 선택적으로 노광시킨다. 그리고, 아세톤 등의 현상제를 사용하여 포토레지스트(PR)를 제거하면, 포토레지스트(PR)가 제거되면서 노광되지 않은 CNT 페이스트도 함께 제거되고, 노광된 부위의 CNT 페이스트만 남아 CNT 이미터(18)를 형성하게 된다.
한편, 상기와 같은 구조를 갖는 전자방출소자의 형성에 있어서, 상기 라인 형태로 패턴된 캐소드 전극상 순차적으로 제 1 절연층 및 게이트 전극을 형성하게 된다. 이때, 상기 게이트 전극은 상기 캐소드 전극과 수직 교차하는 배선으로 형성되기 때문에 교차되는 영역에 있어서 단차가 발생하게 된다. 상기 제 1 절연층이 평탄화하는 역할을 하지만 이를 완전히 해결할 수 없다는 문제점이 발생된다.
본 발명의 전자방출기판 및 그 제조방법은, 기판을 에칭하여 에칭된 부분에 캐소드 전극을 형성하여 단선 불량을 감소시킬 수 있는 전자방출기판 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자방출기판은, 소정 간격의 스트라이프 형태로 패터닝된 기판과; 상기 기판의 패터닝된 부분에 도전성 물질을 이용하여 형성된 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극상에 순차적으로 형성된 절연층 및 게이트 전극을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자방출기판의 제조방법은, 기판을 소정 간격의 스트라이프 형태로 패터닝하는 단계와; 상기 기판의 패터닝된 부분에 도전성 물질을 이용하여 캐소드 전극을 형성하는 단계와; 상기 캐소드 전극상에 순차적으로 절연층 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 기판은 글래스로 형성되며, 기판에 패터닝되는 부분은 상기 캐소드 전극이 형성되는 소정 두께로 에칭되는 점에 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자방출기판 및 그 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출기판의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자방출기판은, 소정 간격의 스트라이프 형태로 패터닝된 기판(20)과; 상기 기판(20)의 패터닝된 부분에 도전성 물질을 이용하여 형성된 캐소드 전극(21)과; 상기 캐소드 전극(21)상에 순차적으로 형성된 제 1 절연층(22) 및 제 1 게이트 전극(23)을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 제 1 게이트 전극(23)상에 또 다른 제 2 절연층(25) 및 제 2 게이트 전극(26)이 더 형성되어 이중 게이트 구조를 갖도록 형성된다.
상기 기판(20)은 일례로 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으며, 추후 형성될 전자방출부로 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
상기 캐소드 전극(21)은 투명 도전체 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용될 수 있으며, 상기 기판(20)상에 형성된 패턴에 형성하게 된다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 전자방출기판의 제조방법에 대한 공정 순서를 도시한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 기판(20)은 일례로 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으며, 추후 형성될 전자방출부로 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 기판을 에칭한 후 캐소드 전극을 형성하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 기판(20)은 소정 간격을 가지고 스트라이프 형태의 패턴으로 에칭하게 된다. 이때, 상기 기판(20)의 두께는 일반적인 기판의 두께보다 약간 더 두껍게 형성되며 그 소정 두께만큼 에칭하게 된다. 이때, 상기 소정 두께는 캐소드 전극(21)이 형성될 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(20)상에 도전성 물질을 이용하여 캐소드 전극(21)을 형성하게 된다. 여기서, 상기 캐소드 전극(21)은 투명 도전체 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용될 수 있으며, 상기 기판(20)상에 소정 간격 및 소정 두께로 형성된 스트라이프 형태의 패턴에 형성하게 된다. 이때, 상기 캐소드 전극(21)에는 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 데이터 신호 또는 주사 신호가 공급된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 전극(21)이 형성된 기판상에 순차적으로 제 1 절연층(22) 및 제 1 게이트 전극(23)을 형성하는 단계를 수행한다.
상기 캐소드 전극(21)상에 절연 물질을 도포하여 제 1 절연층(22)을 형성하고, 상기 제 1 절연층(22)상에 도전성이 있는 금속, 예컨대 크롬(Cr)을 스퍼터링(sputtering)에 의해 증착하여 제 1 게이트 전극(23)을 형성한다.
그리고, 상기 형성된 제 1 게이트 전극(23) 및 제 1 절연층(22)의 적층구조 상부에 포토레지스트(PR)를 도포한 후 패터닝하여 기판(20)상에서 형성된 캐소드 전극(21)의 일부가 노출되도록 제 1 절연층(22) 및 제 1 게이트 전극(23)을 식각하여 절연홀(24)을 형성한다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 게이트 전극(23)상에 제 2 절연층(25) 및 제 2 게이트 전극(26)을 형성한다. 구체적으로, 제 2 절연층(25) 상에 전도성이 양호한 금속, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대 크롬(Cr)을 스퍼터링(sputtering)에 의해 대략 2,500Å~3,000Å 정도의 두께로 증착하여 제 2 게이트 전극(26)을 형성한다.
여기서, 상기 제 2 게이트 전극(26) 및 상기 제 2 절연층(25)의 패터닝도 상기 전술한 물질층의 패터닝 방법에 의해 절연홀(14)을 형성하게 된다. 이때, 상기 제 2 게이트 전극(26) 및 상기 제 2 절연층(25)을 상기 캐소드 전극(21)이 노출될 때까지 건식 또는 습식 식각하여 상기 절연홀(24)을 형성한다.
그 다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물상에 탄소나노튜브(CNT;CarbonNano Tube) 페이스트를 스크린 프린팅하여 도포한다. 기판(20)의 후면에서 자외선(UV)를 조사하여 CNT 페이스트를 선택적으로 노광시킨다. 그리고, 아세톤 등의 현상제를 사용하여 포토레지스트(PR)를 제거하면, 포토레지스트(PR)가 제거되면서 노광되지 않은 CNT 페이스트도 함께 제거되고, 노광된 부위의 CNT 페이스트만 남아 CNT 이미터(28)를 형성하게 된다. 소정의 온도, 예컨대 460 ℃ 정도의 온도에서 소성 공정을 거치게 되면, CNT 이미터(28)는 소성과 동시에 수축하면서 원하는 높이를 가지게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이 다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 전자방출기판 및 그 제조방법은 기판을 에칭하여 에칭된 부분에 캐소드 전극을 형성하여 단선 불량을 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 소정 간격의 스트라이프 형태로 패터닝된 기판과;
    상기 기판의 패터닝된 부분에 도전성 물질을 이용하여 형성된 캐소드 전극과;
    상기 캐소드 전극상에 순차적으로 형성된 절연층 및 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출표시장치.
  2. 기판을 소정 간격의 스트라이프 형태로 패터닝하는 단계와;
    상기 기판의 패터닝된 부분에 도전성 물질을 이용하여 캐소드 전극을 형성하는 단계와;
    상기 캐소드 전극상에 순차적으로 절연층 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출표시장치의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기판은 상기 캐소드 전극의 두께만큼 더 두꺼운 글래스로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자방출표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 게이트 전극상에 또 다른 절연층 및 게이트 전극이 더 형성되어 이중 게이트 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전자방출표시장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 기판에 패터닝되는 부분은 상기 캐소드 전극이 형성되는 소정 두께로 에칭되는 것을 특징으로 하는 전자방출표시장치.
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