KR100213175B1 - 음극선관용 레이저스크린 및 그 제조방법 - Google Patents

음극선관용 레이저스크린 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

음극선관용 레이저스크린 및 그 제조방법이 개시된다. 이 음극선관용 레이저스크린은, 전자빔이 입사되면 레이저를 발진시키는 반도체층과, 상기 반도체층의 양면에 형성되어 레이저공진기를 형성하는 제1미러층 및 제2미러층과, 상기 제2미러층에 접착된 열방출층 및 상기 제1미러층과 상기 반도체층 사이에 형성된 보호층을 구비한다.

Description

음극선관용 레이저스크린 및 그 제조방법.
본 발명은 음극선관용 레이저스크린에 관한 것으로서, 상세하게는 반도체층과 미러층 사이에서 유리된 원소가 다른층으로 확산되지 않도록 개선된 음극선관용 레이저스크린 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 음극선관용 레이저스크린을 도시한 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 종래의 레이저스크린은, 레이저 발진층인 양면에 제1미러층(12)과 제2미러층(13)이 형성된 반도체층(11)과, 접착층(14)에 의해 상기 제2미러층(13)과 접착된 열방출층(15)을 포함하여 이루어진다.
상술한 레이저스크린에서, 전자빔이 제1미러층(12)을 통과하여 반도체층(11)에 입사되면, 반도체층(11)에서는 소정 파장을 가지는 레이저가 발진된다. 그리고, 레이저는 레이저공진기의 역할을 하는 반도체층(11)과, 이 반도체층(11)의 양면에 형성된 제1미러층(12)과 제2미러층(13) 사이에서 광펌핑되게 된다.
그러나, 종래의 레이저스크린에서는, 전자빔이 제1미러층(12)을 통과하여 반도체층(11)에 입사되어 레이저를 발진시키고, 제1미러층(12)과 제2미러층(13)에 의해 광펌핑되는 과정에서, 제1미러층(12)과 반도체층(11)으로부터 소정 원소가 유리된 후 각기 다른층으로 상호 확산되는 문제점이 발생한다.
이를 상세히 설명하면, 종래의 레이저스크린에서 제1미러층(12)은 통상적으로 옥사이드 화합물로 형성되며, 반도체층(11)은 원소주기표 Ⅱ-Ⅳ족 화합물인 단결정 반도체로 형성된다. 그리고, 상술한 바와 같은 화합물로 형성된 제1미러층(12)과 반도체층(11)에 있어서, 도 1에서 A부분을 확대하여 도시한 도면에서와 같이 레이저가 광펌핑되는 과정에서 제1미러층(12)에서는 O 원소가 유리되며, 반도체층(12)에서는 S 또는 Se 원소가 유리된 후 각기 다른 층으로 상호 확산되게 된다. 이로 인해, 제1미러층(12)에 S 또는 Se 원소가 확산되고, 반도체층(11)에 O 원소가 확산되면, 제1미러층(12) 및 반도체층(11)은 최초의 물성이 변하게 되어 레이저 발진 기능이 나빠지게 된다. 즉, 제1미러층(12)의 반사율이 나빠지고, 반도체층(11)에서 레이저를 발진시키는 효율이 나빠짐에 따라, 반도체층(11)에서의 열방출이 증가하게 되어 전체적인 레이저스크린의 내구성이 나빠지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 레이저를 광펌핑하는 과정에서 제1미러층과 반도체층에서 유리된 원소가 각기 다른층으로 상호 확산되는 것을 방지하여 신뢰성 및 효율이 향상된 음극선관용 레이저스크린 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 음극선관용 레이저스크린을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 음극선관용 레이저스크린의 일 실시예를 도시한 단면도,
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 음극선관용 레이저스크린의 제조 단계별 공정후의 단면도를 도시한 것이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,21.반도체층 12,22.제1미러층
13,23.제2미러층 14,24.접착층
15,25.열방출층 26,보호층
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전자빔이 입사되면 레이저를 발진시키는 반도체층과, 상기 반도체층의 양면에 형성되어 레이저공진기를 형성하는 제1미러층 및 제2미러층과, 상기 제2미러층에 접착된 열방출층을 포함한 음극선관용 레이저스크린에 있어서, 상기 제1미러층과 상기 반도체층 사이에는 보호층이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보호층은 열탄성적 스트레스에 안정적인 화합물인 비산소화합물로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자빔이 입사되면 레이저를 발진시키는 반도체층과, 상기 반도체층의 양면에 형성되어 레이저공진기를 형성하는 제1미러층 및 제2미러층과, 상기 제2미러층에 대하여 접착층에 의해 접착된 열방출층을 포함한 음극선관용 레이저스크린의 제조방법에 있어서, (가) 상기 열방출층에 대하여 순차적으로 적층된 상기 접착층, 제2미러층 및 반도체층을 형성하는 단계; (나) 상기 반도체 상에 보호층을 형성하는 단계; 및 (다) 상기 보호층 상에 상기 제1미러층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보호층은 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 열증착법, 화학기상증착법, 스핀 코팅법 중 어느 한 방법에 의해 형성된 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 음극선관용 레이저스크린의 일 실시예를 도시한 것으로서, 그 구성은 다음과 같다.
이 음극선관용 레이저스크린은, 전자빔이 입사되면 레이저를 발진시키는 반도체층(21)과, 이 반도체층(21)의 양면에 제1미러층(22) 및 제2미러층(23)이 형성되어 레이저 공진 구조를 갖추며, 접착층(24)에 의해 상기 공진 구조의 제2미러층(23)에 접착된 열방출층(25)을 구비한다. 그리고, 제1미러층(22)과 반도체층(21)사이에는 본 발명의 특징에 의한 보호층(26)이 형성된다.
상술한 바와 같은 음극선관용 레이저스크린에서, 반도체층(21)과, 이 반도체층(21)의 양면에 형성된 제1미러층(22)과 제2미러층(23)은 통상적인 레이저스크린과 같이 원소주기표 Ⅱ-Ⅳ족 화합물인 단결정 반도체와, 이 반도체층(21)의 양면에 옥사이드 화합물이 형성되어 레이저공진기의 역할한다.
그리고, 본 발명의 특징에 의한 보호층(26)은, 제1미러층(22)과 반도체층(21) 사이에 소정 두께로 형성된 것으로, 제1미러층(22)과 반도체층(21)에서 유리된 원소가 각기 다른층으로 상호 확산되는 것을 방지한다. 이러한 보호층(26)은, 열탄성적 스트레스에 안정적인 화합물로 형성된다. 이러한 열탄성적 스트레스에 안정적인 화합물로서 비산소 화합물이 이용되며, 이러한 비산소 화합물로 예컨대, Si3N4및 AlN 등의 화합물이 이용될 수 있다.
그리고, 상술한 보호층(26)의 두께는 제1미러층(22)의 반사율을 증가시키거나, 반사율에 영향을 주지 않는 두께로 형성될 수 있다. 즉, 보호층(26)의 두께는 예컨대 10나노밀리 내지 2마이크로밀리의 범위 내에서, 제1미러층(22)의 반사율을 증가시키기 위해서는 레이저공진기에서 형성된 레이저 파장의 1/4파장의 두께로 형성시키며, 제1미러층(22)의 반사율에 영향을 주지 않기 위해서는 레이저 파장의 1/2파장의 정수배의 두께로 형성시킴이 바람직하다. 그리고, 열방출층(25)은 열전도율이 좋은 예컨대, 사파이어기판 등이 이용될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 음극선관용 레이저스크린에서, 제1미러층(22)과 반도체층(21) 사이에 비산소화합물인 보호층(26)이 형성되어 있으므로, 제1미러층(22)과 반도체층(21)에서 유리된 원소는 각기 다른층으로 상호 확산되지 않게 된다. 이를 상세하게 설명하면, 전자빔이 제1미러층(22)을 통과하여 반도체층(21)에 입사되어 레이저을 발진시키고, 제1미러층(22)과 제2미러층(23)에 사이에서 광펌핑되는 과정에서, 통상적으로 제1미러층(22)에서는 O 원소가 유리되며, 반도체층(21)에서는 S 또는 Se 원소가 유리되게 된다. 그리고, 제1미러층(22)에서 유리된 O 원소는 반도체층(21)으로 확산되려하고, 반도체층(21)에서 유리된 S, Se 등의 원소는 제1미러층(22)으로 확산되려 한다. 하지만, 도 2의 B 부분을 확대하여 도시한 바와 같이, 제1미러층(22)과 반도체층(21) 사이에는 비산소화합물인 보호층(26)이 형성되어 있으므로, 제1미러층(22)과 반도체층(21)에서 유리된 원소들이 각기 다른층으로 상호 확산되지 않게 된다. 따라서, 반도체층(21)으로부터 유리된 S 또는 Se 등의 원소가 제1미러층(22)으로 확산되어 제1미러층(22)의 물성을 변화시켜서 제1미러층(22)의 반사율이 변하는 문제점을 방지할 수 있다.
그리고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 음극선관용 레이저스크린의 제조 단계별 공정후의 단면도를 도시한 것으로, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 3a에 도시된 바와 같이 열방출층(25)에 대하여 순차적으로 적층된 형태인 접착층(24), 제2미러층(23) 및 반도체층(21)이 통상적인 음극선관용 레이저스크린 제조방법에 의해 형성된다.
그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 3a에 도시된 제조물에서 반도체층(21)의 일면에 보호층(26)을 형성한다. 이 보호층(26)은 예컨대, Si3N4및 AlN 등의 비산소화합물을 이용하여 소정 두께로 형성시킨다. 여기서, 보호층(26)의 두께는 예컨대 10나노밀리 내지 2마이크로밀리의 범위 내에서, 제1미러층(22)의 반사율을 증가시키기 위해서는 레이저공진기에서 형성된 레이저 파장의 1/4파장의 정수배의 두께로 형성시키며, 제1미러층(22)의 반사율에 영향을 주지 않기 위해서는 레이저 파장의 1/2파장의 정수배의 두께로 형성시킴이 바람직하다. 이때, 보호층(26)은 예컨대, 전자빔 증착(electron beam evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 열증착(thermal evaporation)법, 화학기상증착(chemical vapour deposition)법, 스핀 코팅(spin coating)법 중 하나의 방법으로 형성시킬 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 적용하여 반도체층(21)에 보호층(26)을 형성시키는 몇 가지 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
우선, 전자빔 증착(electron beam evaporation)법에 의한 보호층(26)의 형성은, 도 3a에 도시된 제조물에서 반도체층(21)의 일면에 대하여 비산소화합물인 예컨대, Si3N4및 AlN 등을 전자빔(electron beam)으로 직접 가열 증착시키거나, Si 및 Al 등을 전자빔으로 가열 증발시키고, 이온 건(ion gun)을 이용하여 N2를 플라즈마(plasma) 상태로 만들어 증발된 Si 및 Al 등과 반응되도록 하여 증착시킬 수 있다.
그리고, 스퍼터링(sputtering)법에 의한 보호층(26)의 형성은, 도 3a에 도시된 제조물에서 반도체층(21)의 일면에 대하여 비산소화합물인 예컨대, Si3N4및 AlN 등을 스퍼터 타겟(sputter target)으로 하여 증착시키는 방법과, Si 및 Al 등을 스퍼터 타겟(sputter target)으로 하고 N-플라즈마 리액티브 스퍼터링(plasma reactive sputtering)하여 증착시킬 수 있다.
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이 상술한 바와 같은 보호층(26) 형성방법 등에 의해 형성된 보호층(26)의 상면에 통상적인 레이저스크린 제조방법에 의해 제1미러층(22)을 형성시킨다.
본 발명에 따른 음극선관용 레이저스크린은 제1미러층과 반도체층 사이에 비산소화합물인 보호층이 형성되어 있으므로, 제1미러층과 반도체층에서 유리된 원소가 각기 다른층으로 상호 확산되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 음극선관용 레이저스크린은 제1미러층의 반사율이 안정적으로 유지되어 광펌핑효율이 향상되며, 제1미러층 및 반도체층의 고유 물성을 지속적으로 유지시킴으로써, 레이저스크린의 신뢰성이 향상된다는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 전자빔이 입사되면 레이저를 발진시키는 반도체층과, 상기 반도체층의 양면에 형성되어 레이저공진기를 형성하는 제1미러층 및 제2미러층과, 상기 제2미러층에 접착된 열방출층을 포함한 음극선관용 레이저스크린에 있어서,
    상기 제1미러층과 상기 반도체층 사이에는 보호층이 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 열탄성적 스트레스에 안정적인 화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열탄성적 스트레스에 안정적인 화합물은 비산소 화합물인 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비산소 화합물은 Si3N4또는 AlN 인 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 레이저 파장의 1/2이 되는 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린.
  6. 전자빔이 입사되면 레이저를 발진시키는 반도체층과, 상기 반도체층의 양면에 형성되어 레이저공진기를 형성하는 제1미러층 및 제2미러층과, 상기 제2미러층에 대하여 접착층에 의해 접착된 열방출층을 포함한 음극선관용 레이저스크린의 제조방법에 있어서,
    (가) 상기 열방출층에 대하여 순차적으로 적층된 상기 접착층, 제2미러층 및 반도체층을 형성하는 단계;
    (나) 상기 반도체 상에 보호층을 형성하는 단계;
    (다) 상기 보호층 상에 상기 제1미러층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호층은 비산소 화합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비산소 화합물은 Si3N4또는 AlN 인 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린 제조방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 보호층은, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 열증착법, 화학기상증착법, 스핀 코팅법 중 어느 한 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자빔 증착법은, 상기 반도체 상에 Si3N4또는 AlN 를 전자빔으로 직접 가열 증착시키는 단계 또는 Si 또는 Al 을 전자빔으로 가열 증발시키고, 이온 건을 이용하여 N2를 플라즈마 상태로 만들어 증발된 Si 또는 Al 등과 반응되도록 하여 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스퍼터링법은, 상기 반도체 상에 Si3N4또는 AlN 을 스퍼터 타겟으로 하여 증착시키는 단계 또는 Si 또는 Al 을 스퍼터 타겟으로 하고 N-플라즈마 리액티브 스퍼터링(plasma reactive sputtering)하여 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 레이저스크린 제조방법.
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