KR100244893B1 - Device and method of manufacturing diamond-carbon field emitter having resistance layer - Google Patents

Device and method of manufacturing diamond-carbon field emitter having resistance layer Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 필드 에미션 디스플레이에 에미터로 사용되는 다이아몬드성 탄소 박막 하부에 저항층을 형성하는 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 상기 저항층으로 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소박막을 형성하고 연속적으로 다이아몬드성 탄소 박막을 형성하여 에미터로 사용함으로써 제조공정을 단순화 시키고 필드 에미션 디스플레이의 성능을 향상시킬 수 있는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 박막의 제조장치 및 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a manufacturing apparatus and a method for forming a resistive layer under a diamond-like carbon thin film used as an emitter in a diamond field emission display, wherein the diamond-like carbon thin film containing hydrogen is continuously formed as the resistive layer. The present invention provides an apparatus and method for manufacturing a diamond carbon thin film having a resistive layer that can simplify the manufacturing process and improve the performance of a field emission display by forming a diamond carbon thin film as an emitter.

Description

저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 필드 에미터의 제조장치 및 그 제조방법Apparatus for manufacturing diamond-like carbon field emitters having a resistive layer and a method of manufacturing the same

제 1 도는 종래의 넌-게이트 디아아몬드성 탄소 필드 에미션 디스플레이를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional non-gate diametric carbon field emission display.

제 2 도는 본 발명에 따라 제조된 넌-게이트 다이아몬드성 탄소 필드 에미션 디스플레이를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view of a non-gate diamondoid carbon field emission display made in accordance with the present invention.

제 3 도는 본 발명에 따른 저항층과 넌-게이트 다이아몬드성 탄소 필드 에미터를 제조하기 위한 레이저 어블레이션장치를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view of a laser ablation apparatus for manufacturing a resistive layer and a non-gate diamondaceous carbon field emitter according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10,20 : 캐소드 기판 11,21 : 캐소드 전극10,20: cathode substrate 11,21: cathode electrode

12,22 : 다이아몬드성 탄소 필드 에미터 14,24 : 방출전자12,22: diamondoid carbon field emitter 14,24: emitting electrons

15,25 : 형광체 16,26 : 애노드 전극15,25 phosphor 16,26 anode electrode

17,27 : 애노드 기판 18,28 : 스페이서17,27: anode substrate 18,28: spacer

29 : 저항층 30 : 레이저 어블레이션29: resistive layer 30: laser ablation

31 : 레이저 발생장치 32 : 레이저 빔31: laser generating device 32: laser beam

33 : 포커싱 렌즈 34 : 광학창33: focusing lens 34: optical window

35 : 어블레이션 챔버 36 : 타케트 홀더35: ablation chamber 36: target holder

37 : 흑연 타케트 38 : 기판 홀더37: graphite target 38: substrate holder

39 : 기판 40 : 탄소이온이 포함된 플룸39: substrate 40: plum containing carbon ions

41 : 수소가스 공급관 42 : 수소가스 흐름 제어기41: hydrogen gas supply pipe 42: hydrogen gas flow controller

본 발명은 게이트 전극이 필요없는 다이아몬드성 탄소를 이용한 필드 에미션 디스플레이에 관한 것으로, 특히 다이아몬드성 탄소 에미터와 캐소드 전극 사이에 수소가 함유된 다이아몬드성 탄소 박막을 저항층으로 형성하는 다이아몬드성 탄소 필드 에미션 디스플레이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to field emission displays using diamond carbon, which does not require a gate electrode, and more particularly to a diamond carbon field in which a diamond-like carbon thin film containing hydrogen is formed between a diamond carbon emitter and a cathode electrode as a resistive layer. It relates to a method of manufacturing an emission display.

종래의 게이트 전극을 갖지 않는 다이아몬드성 탄소 (diamondlilk carbon)를 필드 에미터로 갖는 필드 에미션 디스플레이는 제 1도에 도시된 바와 같다.A field emission display having diamondlilk carbon as a field emitter without a conventional gate electrode is as shown in FIG.

상기 필드 에미션 디스플레이는 캐소드 전극(11)과 상기 캐소드 전극(11) 상부의 박막형의 다이아몬드성 탄소 필드 에미터(12)가 형성 되어 있는 캐소드 기판(10)과, 애노드 전극(16)과 상기 애노드 전극(16) 하부에 형광체(15)가 형성되어 있는 애노드 기판(17)과, 상기 두 기판(10,17) 사이의 공간을 유지시키는 스페이서(18)로 이루어져 있다.The field emission display includes a cathode substrate 10 having a cathode electrode 11 and a thin diamond-like diamond field emitter 12 formed on the cathode electrode 11, an anode electrode 16, and the anode An anode substrate 17 having a phosphor 15 formed below the electrode 16 and a spacer 18 for maintaining a space between the two substrates 10 and 17.

상기 애노드 기판(17)과 캐소드 기판(10)은 일반적인 유리를 사용하고 애노드 전극(16)으로는 ITO와 같은 투명전극을 사용한다. 또한 상기 두 기판(10.17)사이의 거리는 약 10-25㎛ 정도이며, 두 기판사이의 진공도는 적어도 10-6torr를 유지하여야 한다. 상기 필드 에미션 디스플레이의 동작은 상기 두 기판사이에 약 20 V/㎛ 정도의 전기장을 인가하면 전계방출의 원리에 의하여 전자(13)가 방출되며, 상기 방출된 전자(13)는 형광체(15)를 자극함으로써 화상을 표시하게 된다.The anode substrate 17 and the cathode substrate 10 use a common glass, and the anode electrode 16 uses a transparent electrode such as ITO. Also, the distance between the two substrates 10.17 is about 10-25 μm, and the vacuum degree between the two substrates should be maintained at least 10 −6 torr. In the operation of the field emission display, when an electric field of about 20 V / μm is applied between the two substrates, electrons 13 are emitted by the principle of field emission, and the emitted electrons 13 are phosphors 15. Image is displayed by stimulating.

상기 다이아몬드성 탄소 필드 에미션 디스플레이의 특징은 평평한 형상의 다이아몬드성 탄소 박막 하나가 디스플레이 구성의 기본요소인 픽셀을 이루고 있으며, 게이트 전극이 없는 다이오드 구조를 가진다는 것이다.The diamond-like carbon field emission display is characterized in that one flat diamond-like carbon film forms a pixel that is a basic element of the display configuration and has a diode structure without a gate electrode.

다이아몬드는 일반적으로 사용되는 금속이나 실리콘 같은 에미터 보다 낮은 전압에서 전자를 방출할 수 있는 우수한 특성을 가지고 있기 때문에 팁 형태로 가공할 필요가 없고, 게이트가 필요한 트리오드 구조로 제조할 필요가 없다. 따라서 다이아몬드성 탄소 에미터를 갖는 필드 에미션 디스플레이는 간단한 구조로 인하여 제조단가는 마이크로 팁 필드 에미션 디스플레이나 현재 평판표시소자의 주종을 이루는 액정 디스플레이보다 저렴하게 제조할 수 있다.Diamonds do not need to be processed in the form of tips, nor do they need to be manufactured with a triode structure that requires gates because they have excellent properties for emitting electrons at lower voltages than commonly used emitters such as metals and silicon. Therefore, the field emission display having a diamond-like carbon emitter can be manufactured at a lower cost than that of a micro tip field emission display or a liquid crystal display which is mainly used for flat panel display devices due to its simple structure.

일반적으로 저항층 (Resistive layer)은 하나의 픽셀이 여러개의 팁으로 이루어진 마이크로 팁 필드 에미션 디스플레이에 사용되고 있다. 한 예로서 프랑스이 Pix Tech. 사는 비정질 실리콘 박막을 저항층으로 사용하여 6인치 칼라 Mo 팁 필드 에미션 디스플레이의 시제품을 발표한 바 있다.In general, resistive layers are used for micro tip field emission displays in which one pixel is composed of several tips. As an example, the French company Pix Tech. The company announced a prototype of a 6-inch color Mo tip field emission display using an amorphous silicon thin film as a resistive layer.

상기 마이크로 팁 필드 에미션 디스플레이에서 저항층을 사용하는 이유는 다음과 같다. 수많은 팁들중 각각의 팁에 있어서 방출전류는 파울러-노하임(Fowler-Nordheim) 이론에 의해 팁 반경의 크기에 따라 크게 영향을 받는데 이때, 팁 반경의 크기는 가우시안 (Gaussian) 분포를 가지고 있다. 따라서 수천개의 팁중 팁 반경이 아주 작은 몇개의 팁에서 방출되는 전자에 의하여 픽셀의 평균 방출 전류밀도가 지배를 받을 수 있기 때문에 픽셀간 에미션 균일도가 저하된다. 또한 하나의 마이크로 팁을 통하여 형성된 전도 경로는 필드 에미션 디스플레이의 쇼트현상을 일으켜 상기 디스플레이의 치명적인 결함을 가져온다.The reason why the resistive layer is used in the micro tip field emission display is as follows. For each tip of the numerous tips, the emission current is largely influenced by the size of the tip radius by Fowler-Nordheim theory, where the tip radius has a Gaussian distribution. Therefore, the uniformity of emission between pixels is degraded because the average emission current density of a pixel can be dominated by electrons emitted from a few tips of thousands of tips with a very small tip radius. In addition, the conduction path formed through one micro tip causes a short phenomenon in the field emission display, resulting in a fatal defect of the display.

따라서 필드 에미션 디스플레이의 에미터 균일도와 수명 저하문제를 최소화 하기 위하여 마이크로 팁과 캐소드 전극 사이에 저항층을 형성하는 것이 마이크로 팁 필드 에미션 디스플레이 구성의 핵심요소가 되어 있다.Therefore, forming a resistive layer between the micro tip and the cathode electrode is a key element of the micro tip field emission display configuration in order to minimize the problem of emitter uniformity and lifetime of the field emission display.

현재 1.5인치 시제품으로 만들어진 다이아몬드 필드 에미션 디스플레이는 레이저 어블레이션법으로 제조한 비정질 다이아몬드 (amorphic diamond) 박막이 필드 에미터로 사용되고 있다. 상기 비정질 다이아몬드는 다이아몬드성 카본의 일종이나 수소가 포함되어 있지 않았으며 탄소 결합 sp3분율이 75% 이상되는 물질로써 전계방출 특성이 우수하여 필드 에미터로 사용하기에 적합하다.Currently, diamond field emission displays made of 1.5-inch prototypes use amorphous diamond thin films manufactured by laser ablation as field emitters. The amorphous diamond is a kind of diamondic carbon and does not contain hydrogen and has a carbon bond sp 3 fraction of 75% or more, which is suitable for use as a field emitter because of excellent field emission characteristics.

그러나 다이아몬드 필드 에미션 디스플레이는 전체의 다이아몬드성 탄소 박막이 하나의 픽셀에 대응되는 구조이며 한개의 픽셀 크기가 약 10-42(100㎛×100㎛) 정도이기 때문에 픽셀 전면적에서 균일한 전자방출을 기대하기가 근본적으로 어렵다. 따라서 다이아몬드 필드 에미션 디스플레이도 픽셀간의 에미터 균일도를 향상시킬 목적으로 마이크로 팁 필드 에미션 디스플레이와 같이 저항층의 적용이 필요하다. 그러나 종래의 저항층은 비정질 실리콘 박막이 사용되기 때문에 플라즈마 화학증착 공정이 새로이 추가되어 제조단가가 상승한다는 문제점이 있다.However, the diamond field emission display has a structure where the entire diamond-like carbon thin film corresponds to one pixel, and one pixel size is about 10 -4 cm 2 (100 μm × 100 μm), so that electron emission is uniform across the entire pixel area. It is fundamentally difficult to expect. Therefore, diamond field emission displays also require the application of a resistive layer, such as micro tip field emission displays, for the purpose of improving emitter uniformity between pixels. However, in the conventional resistive layer, an amorphous silicon thin film is used, and thus, a plasma chemical vapor deposition process is newly added, thereby increasing the manufacturing cost.

따라서 본 발명은 캐소드 전극과 다이아몬드성 탄소 에미터 사이에 저항층을 형성하여 에미터의 균일도와 수명이 저하되는 문제점을 해결하고, 상기 저항층의 재료로 하나의 레이저 어블레이션 챔버내에서 다이아몬드성 탄소 에미터 제조공정전에 진공을 깨뜨리지 않고 연속적으로 제조가 가능한 수소함유 비정질 다이아몬드성 탄소 박막을 형성시킴으로써 저항층 형성으로 인한 추가공정이 발생하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention solves the problem that the uniformity and lifetime of the emitter are reduced by forming a resistive layer between the cathode electrode and the diamondic carbon emitter, and the diamond carbon in the laser ablation chamber is made of the resistive layer material. It is an object of the present invention to prevent a further step due to resistance layer formation by forming a hydrogen-containing amorphous diamond-like carbon thin film that can be continuously manufactured without breaking the vacuum before the emitter manufacturing process.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저를 발생시키는 레이저 발생장치와, 상기 레이저 발생장치에서 발생한 레이저를 포커싱시키는 포커싱 렌즈와, 상기 포커싱된 레이저 빔이 통과하는 광학창과 내부를 진공상태로 유지하기 위한 배기구가 측벽에 형성되어 이는 어블레이션 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치되고 상기 포커싱된 레이저 빔에 의해 풀룸을 형성되는 타게트가 장착되는 회전운동을 하는 타게트 홀더와, 상기 챔버 상부에 타케트 홀더에 대응되게 설치되고 상기 플룸에 의해 다이아몬드성 탄소박막이 형성되는 기판이 장착되는 회전운동을 하는 기판홀더와, 상기 다이아몬드성 탄소 저항층이 형성되는 동안에 수소를 공급하기위해 챔버측면에 설치된 수소공급관 및 수소흐름제어기를 포함하는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 필드 에미터의 제조장치를 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a laser generating apparatus for generating a laser, a focusing lens for focusing a laser generated in the laser generating apparatus, an optical window through which the focused laser beam passes, and an inside for maintaining a vacuum state. An exhaust port is formed in the side wall, which corresponds to an ablation chamber, a target holder in a rotational motion in which a target installed in the chamber and a target formed by the focused laser beam is mounted, and a target holder on the upper chamber. A substrate holder having a rotational movement in which the substrate is formed such that the diamond carbon film is formed by the plume, and a hydrogen supply pipe and hydrogen flow installed at the side of the chamber for supplying hydrogen while the diamond carbon resistive layer is formed. Diamond-like carbon fill with a resistive layer comprising a controller It characterized by an apparatus for producing an emitter.

또한 상기 장치를 이용하여 챔버 내부의 타케트 홀더와 기판홀더에 흑연 타케트와 기판을 장착하고 내부를 진공 상태로 만드는 단계와, 상기 진공 상태의 챔버내부로 레이저 발생장치로 부터 레이저 빔을 발생시켜 포커싱된 레이저빔을 타케트에 조사하는 단계와, 상기 레이저 빔을 조사하는 동시에 상기 챔버 내부에 수소를 공급하는 단계와, 상기 레이저 빔에 의해 흑연 타케트에서 형성되는 플룸중의 탄소이온들이 수소와 반응하여 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막을 기판에 형성시키는 단계와, 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막이 원하는 두께로 형성되면 상기 수소공급을 차단하고, 배기구를 이용하여 상기 챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계와, 상기 레이저 빔에 의해 발생되는 플룸을 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막 상부에 형성시켜 다이아몬드성 탄소 박막을 형성하는 단계를 포함하는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 박막의 제조방법을 특징으로 한다.In addition, by mounting the graphite target and the substrate to the target holder and the substrate holder in the chamber using the apparatus to make the inside of the vacuum state, and to generate a laser beam from the laser generator inside the chamber in the vacuum state Irradiating a focused laser beam to a target, irradiating the laser beam and simultaneously supplying hydrogen into the chamber, and the carbon ions in a plume formed by the laser beam in the graphite target Reacting to form a diamond-like carbon thin film containing hydrogen on a substrate, and when the hydrogen-containing diamond-like carbon thin film is formed to a desired thickness, the hydrogen supply is cut off, and the inside of the chamber is vacuumed using an exhaust port. And the plume generated by the laser beam comprises the hydrogenated diamondoid carbon foil Characterized in that the method for producing a diamond-like carbon thin film having a resistance layer comprising the step of forming on the film to form a diamond-like carbon thin film.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다음으로 제 2도는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소박막을 이용하여 제조한 게이트 전극이 없는 다이아몬드성 탄소 에미터를 갖는 필드 에미션 디스플레이를 나타낸 것으로써, 먼저 캐소드 전극(21)이 코팅된 캐소드 기판(20) 상부에 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막을 저항층(29)으로 갖는 다이아몬드성 탄소 박막을 제조한다. 다음으로 애노드 기판(27) 상부에 ITO와 같은 물질로 투명전극(26)을 형성시킨 다음, 상기 투명전극(26) 상부에 형광체(25)를 형성한다. 다음으로 애노드 기판(27)을 상기 캐소드 기판(20)과 정렬시키고, 상기 두기판(20,27) 사이의 거리를 10-25㎛의 간격으로 스페이서(23)를 이용하여 접합하고, 상기 두 기판(20,27) 사이의 공기를 배출시켜 약 10-6torr의 이하의 진공 상태로 만들어 저항층(29)을 갖는 다이아몬드성 탄소 필드 에미션 디스플레이를 제조한다.Next, FIG. 2 shows a field emission display having a diamond-like carbon emitter without a gate electrode manufactured using a diamond-like carbon thin film having a resistive layer. First, a cathode substrate coated with the cathode electrode 21 ( 20) A diamond-like carbon thin film having a diamond-like carbon thin film containing hydrogen thereon as a resistive layer 29 is prepared. Next, a transparent electrode 26 is formed on the anode substrate 27 by using a material such as ITO, and then a phosphor 25 is formed on the transparent electrode 26. Next, the anode substrate 27 is aligned with the cathode substrate 20, and the distance between the two substrates 20 and 27 is bonded using the spacer 23 at intervals of 10-25 μm, and the two substrates are bonded to each other. A diamond-like carbon field emission display having a resistive layer 29 is fabricated by evacuating air between (20,27) to a vacuum of about 10 −6 torr or less.

상기 필드 에미션 디스플레이의 다이아몬드성 탄소 박막은 하부에 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막을 저항층으로 갖게 되므로 픽셀당 몇개의 에미터에 의해 픽셀이 구동하는 것을 방지하여 픽셀간의 에미션 균일도가 향상되고, 동시에 쇼트 및 아킹 (arcing)현상이 감소하여 전체적으로 필드 에미션 디스플레이의 수명을 연장시킬 수 있다.Since the diamond carbon thin film of the field emission display has a diamond carbon thin film containing hydrogen at the bottom as a resistive layer, the uniformity of emission between pixels is improved by preventing the pixel from being driven by several emitters per pixel. At the same time, shorting and arcing can be reduced to extend the life of the field emission display as a whole.

다음으로 제 3도는 본 발명에 따른 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 박막의 제조장치를 나타낸 것으로써, 레이저 빔(32)을 발생시키는 레이저 발생장치(31)와, 상기 레이저 발생장치(31)로 부터 발생된 레이저 빔(32)을 포커싱 시키는 포커싱 렌즈(33)가 어블레이션 챔버(35) 외부에 설치되어 있고, 상기 어블레이션 챔버(35)는 상기 포커싱된 레이저 빔(32)이 통과할 광학창(34)이 설치되어 있으며, 내부의 공기를 배출할 수 있는 배기구가 형성되어 있다. 또한 상기 어블레이션 챔버(35) 내부에는 상기 포커싱된 레이저 빔(32)에 의해 플룸(40)을 형성하는 타케트(37)를 장착할 수 있으며 자체적으로 회전할 수 있는 타케트 홀더(36)가 한쪽에 설치되어 있으며, 상기 어블레이션 챔버(35)의 내의 상부에는 상기 타케트 홀더(36)에 대응되는 위치에 자체적으로 회전할 수 있고 플룸(40)에 의해 박막이 형성될 기판(39)을 장착할 수 있는 기판홀더(38)가 설치되어 있다. 또한, 상기 어블레이션 챔버(35)의 상부에는 외부로 부터 수소를 공급할 수 있는 수소공급관(41)이 설치되어 있으며, 상기 수소공급관(41) 끝부분에는 공급되는 수소를 제어할 수 있는 수소흐름 제어기(42)가 설치되어 있다.3 shows a device for producing a diamond-like carbon thin film having a resistive layer according to the present invention, from the laser generator 31 for generating a laser beam 32 and from the laser generator 31. A focusing lens 33 for focusing the generated laser beam 32 is installed outside the ablation chamber 35, and the ablation chamber 35 has an optical window through which the focused laser beam 32 will pass. 34) is provided, and an exhaust port is formed to exhaust air from the inside. Also within the ablation chamber 35, a target 37 which forms the plume 40 by the focused laser beam 32 can be mounted and a target holder 36 which can rotate itself is provided. It is provided on one side, the upper portion of the ablation chamber 35, the substrate 39 which can rotate itself at a position corresponding to the target holder 36 and the thin film is formed by the plum 40 A substrate holder 38 that can be mounted is provided. In addition, a hydrogen supply pipe 41 may be installed at an upper portion of the ablation chamber 35 to supply hydrogen from the outside, and a hydrogen flow controller capable of controlling hydrogen supplied at an end of the hydrogen supply pipe 41. (42) is provided.

상술한 다이아몬드성 탄소 박막 제조장치를 이용한 박막의 제조방법은 상기 어블레이션 챔버(35) 내부의 타케트 홀더(36)와 기판홀더(38)에 흑연 타케트(37)와 기판(39)을 장착하고 내부를 진공 상태로 만든 다음, 상기 진공상태의 챔버내부로 레이저 발생장치(31)로 부터 레이저 빔(32)을 발생시켜 포커싱된 레이저빔(32)을 흑연 타케트(37)에 조사하는 동시에 상기 챔버(35) 내부에 수소를 공급한다. 상기 레이저 빔(32)에 의해 타케트(37)에서 형성되는 플룸(40)중에 포함된 탄소이온들이 공급된 수소와 반응하여 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막을 기판(39)에 형성시키게 된다. 다음으로 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막이 원하는 두께만큼 형성되면 상기 수소공급을 차단하고, 배기구를 이용하여 상기 챔버(35) 내부의 수소를 배출시킨 다음, 상기 레이저 빔(32)에 의해 발생되는 플룸(40)중의 탄소이온을 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막 상부에 형성시켜 다이아몬드성 탄소 박막을 형성하여 상기 기판(40)에 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소층이 저항층으로 존재하는 다이아몬드성 탄소 박막 필드 에미터를 제조하게 되는 것이다.In the method of manufacturing a thin film using the diamond carbon thin film manufacturing apparatus described above, the graphite target 37 and the substrate 39 are mounted on the target holder 36 and the substrate holder 38 in the ablation chamber 35. After the inside of the vacuum chamber, the laser beam 32 is generated from the laser generator 31 into the vacuum chamber, and the focused laser beam 32 is irradiated onto the graphite target 37. Hydrogen is supplied into the chamber 35. Carbon ions contained in the plume 40 formed in the target 37 by the laser beam 32 react with the supplied hydrogen to form a diamond-like carbon thin film on the substrate 39. Next, when the diamond-like carbon thin film containing hydrogen is formed to a desired thickness, the hydrogen supply is cut off, the hydrogen is discharged inside the chamber 35 using an exhaust port, and then generated by the laser beam 32. Carbon ions in the plume 40 to be formed on the diamond-like carbon thin film containing hydrogen to form a diamond-like carbon thin film so that the diamond-like carbon layer containing hydrogen on the substrate 40 as a resist layer A carbon thin film field emitter will be produced.

상술한 바와 같이 저항층으로 수소를 함유한 비정질 탄소박막을 형성함으로써, 저항층을 형성하기 위한 별도의 공정이 필요없기 때문에 레이저 어블레이션 챔버를 그대로 이용할 수 있어 제조단가가 낮아지고, 연속적으로 저항층과 에미터를 형성함으로써 저항층과 에미터 사이의 계면상태가 향상됨으로 접착력과 에미터의 특성이 향상된다.As described above, by forming an amorphous carbon thin film containing hydrogen as the resistive layer, a separate process for forming the resistive layer is unnecessary, and thus, the laser ablation chamber can be used as it is, resulting in lower manufacturing costs and continuous resistive layer. By forming the and emitters, the interface between the resistive layer and the emitters is improved, thereby improving the adhesion and the characteristics of the emitters.

또한 수소를 함유한 비정질 탄소 박막의 특성상 수소함량을 조절하여 박막의 저항 조절이 가능함으로 필드 에미션 디스플레이의 사양에 적합하도록 저항층의 저항치를 간단하게 조절할 수 있다.In addition, it is possible to adjust the resistance of the thin film by adjusting the hydrogen content on the characteristics of the amorphous carbon thin film containing hydrogen, so that the resistance value of the resistance layer can be easily adjusted to meet the specifications of the field emission display.

또한 상기 저항층으로 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막을 형성하기 때문에 추가의 공정이 필요없고 상기 다이아몬드성 탄소 에미터를 제조하는 어블레이션 챔버 내에서 저항층과 에미터를 동시에 제조함으로써 두 박막 상태의 계면상태가 좋아져 접착력과 에미터의 특성이 향상된다. 이때 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막은 수소함량에 따라 박막의 저항치가 변하게 된다.In addition, since the diamond-like carbon thin film containing hydrogen is formed as the resistive layer, no additional process is required, and the resistive layer and the emitter are simultaneously manufactured in the ablation chamber for manufacturing the diamond-like carbon emitter. Improved interface and adhesion properties and emitter properties are improved. At this time, the diamond-like carbon thin film containing hydrogen is changed in the resistance value of the thin film according to the hydrogen content.

상기 수소를 함유한 다이아몬드상 탄소 박막에서 수소는 탄소와 결합하여 댕글링 (dangling) 결합농도를 감소시켜 탄소의 sp3결합을 안정화시키고 밴드 갭 (band gap) 내의 결합에 의한 중간결합 상태를 없애줌으로써 박막내의 수소양이 증가하면 저항치가 증가한다. 이는 박막 내의 수소양을 조절함으로써 박막의 저항치를 임의로 조절할 수 있다는 것이다.In the diamond-like carbon thin film containing hydrogen, hydrogen bonds with carbon to reduce dangling bond concentrations, thereby stabilizing sp 3 bonds of carbon and eliminating intermediate bonds caused by bonds in a band gap. As the amount of hydrogen in the thin film increases, the resistance increases. This means that the resistance of the thin film can be arbitrarily adjusted by adjusting the amount of hydrogen in the thin film.

상술한 바와 같이 다이아몬드 필드 에미션 디스플레이에 본 발명에 따른 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 박막을 에미터로 상용함으로써, 픽셀간의 에미터 균일도가 향상되어 디스플레이의 성능을 향상시킬 수 있고, 필드 에미션 디스플레이 작동중 에미터를 파괴시키는 요인인 쇼트와 아킹 현상을 현격히 감소시켜 디스플레이의 수명을 증가시킨다.As described above, by using a diamond-like carbon thin film having a resistive layer according to the present invention in a diamond field emission display as an emitter, emitter uniformity between pixels can be improved to improve display performance, and field emission display Significantly reduces shorting and arcing, a factor that destroys emitters during operation, increasing the life of the display.

Claims (3)

레이저를 발생시키는 레이저 발생장치와,A laser generator for generating a laser, 상기 레이저 발생장치에서 발생한 레이저를 포커싱시키는 포커싱 렌즈와,A focusing lens for focusing the laser generated by the laser generator; 상기 포커싱된 레이저 빔이 통과하는 광학창과 내부를 진공상태로 유지하기 위한 배기구가 측벽에 형성되는 어블레이션 챔버와,An ablation chamber in which an optical window through which the focused laser beam passes and an exhaust port for maintaining the inside in a vacuum state are formed on sidewalls; 상기 챔버 내부에 설치되고 상기 포커싱된 레이저 빔에 의해 탄소이온이 포함된 풀룸이 형성되는 흑연 타케트가 장착되며 회전운동을 하는 타케트 홀더와,A target holder mounted inside the chamber and equipped with a graphite target which is formed by a focused laser beam to form a full room containing carbon ions, and which rotates; 상기 챔버 상부에 타케트 홀더에 대응되게 설치되고 상기 플룸에 의해 다이아몬드성 탄소박막이 형성되는 기판이 장착되며 회전운동을 하는 기판홀더와,A substrate holder mounted on the chamber to correspond to a target holder and mounted with a substrate on which a diamond-like carbon thin film is formed by the plume; 상기 다이아몬드성 탄소 박막이 형성되는 초기에 수소를 공급하기위해 챔버측면에 설치된 수소공급관 및 수소흐름제어기를 포함하는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 필드 에미터의 제조장치.Apparatus for manufacturing a diamondoid carbon field emitter having a resistive layer comprising a hydrogen supply pipe and a hydrogen flow controller installed on the side of the chamber for supplying hydrogen at the initial stage of the diamond-like carbon thin film is formed. 어블레이션 챔버 내부의 타케트 홀더와 기판홀더에 흑연 타케트와 기판을 장착하고 내부를 진공 상태로 만드는 단계와,Mounting the graphite target and the substrate on the target holder and the substrate holder in the ablation chamber and vacuuming the interior; 상기 진공 상태의 챔버 내부로 레이저 발생장치로 부터 레이저 빔을 발생시켜 포커싱된 레이저빔을 흑연 타케트에 조사하는 단계와,Irradiating a graphite target with a focused laser beam by generating a laser beam from a laser generator into the vacuum chamber; 상기 레이저 빔을 조사하는 동시에 상기 챔버 내부에 수소를 공급하는 단계와,Irradiating the laser beam and simultaneously supplying hydrogen into the chamber; 상기 레이저 빔에 의해 흑연 타케트에서 형성되는 플룸중의 탄소이온들이 수소와 반응하여 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막을 기판에 형성시키는 단계와,Reacting the carbon ions in the plum formed in the graphite target with the hydrogen to form a diamond-like thin carbon film on the substrate; 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막이 원하는 두께로 형성되면 상기 수소공급을 차단하고, 배기구를 이용하여 상기 챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계와,Blocking the hydrogen supply when the diamond-like carbonaceous carbon thin film having a desired thickness is formed, and vacuuming the inside of the chamber using an exhaust port; 상기 레이저 빔에 의해 발생되는 플룸중의 탄소이온들을 상기 수소를 함유한 다이아몬드성 탄소 박막 상부에 형성시켜 다이아몬드성 탄소 박막을 형성하는 단계를 포함하는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 필드 에미터의 제조방법.A method of manufacturing a diamondoid carbon field emitter having a resistive layer comprising forming carbon ions in a plume generated by the laser beam on top of the hydrogenated diamondoid carbon thin film to form a diamondoid carbon thin film. . 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 저항층은 수소의 함유량을 조절하여 저항치를 조절할 수 있는것을 특징으로 하는 저항층을 갖는 다이아몬드성 탄소 필드 에미터의 제조방법.The resistive layer is a method of producing a diamond-like carbon field emitter having a resistive layer, characterized in that the resistance value can be adjusted by adjusting the content of hydrogen.
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