KR100434555B1 - 다이아몬드막필드에미터를이용한표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자는, 일정한 간격을 두고 서로 이격된 대향면 상에 각각 양극 및 음극을 구비한 전면 기판 및 배면기판; 상기 양극 상에 형성된 형광체막; 및 상기 음극 상에 적층된 에미터용 다이아몬드막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자{Display using diamond film field emitter}
본 발명의 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자에 관한 것이다.
필드 에미터는 필드 에미터(Field Emitter)는 현재 차세대 평판 표시 소자로서 주목받고 있는 전계 방출 소자(Field Emission Display)등과 같은 표시 소자의 전자 방출부로서 널리 사용되고 있으며, 일반적으로 어레이 형태로 구성되어 있다.
이와 같은 필드 에미터로서, 최근에는 다이아몬드막을 이용한 필드 에미터가 주목 받고 있다.
종래에는 실리콘(Si) 기판 위에 다이아몬드를 적층하여 형성된 다이아몬드막을 필드 에미터로서 사용하였다. 즉, 실리콘 기판 상에 다이아몬드 박막을 성장시키기 전에 소정의 패턴을 형성시키고, 기판 상에 형성된 패턴에 따라 패턴이 형성된 다이아몬드막을 주조하는 필드 에미터 제조 방법이 제안된 바가 있다. 그런데, 이와 같은 다이아몬드막 필드 에미터 제조 방법은 실리콘 기판과 다이아몬드막 사이의 불균일성으로 인하여 에미션이 균일하지 못한 문제점이 있다. 또한, 대부분의 식각액에 대한 다이아몬드의 비반응성으로 인하여 다이아몬드에 대한 패턴 형성 공정이 용이하지 않은 문제점도 있다.
따라서, 이와 같은 실리콘 기판 상에 적층된 다이아몬드막을 이용한 전계 방출 표시 소자의 에미션 특징이 균일하지 못하며, 이로 인하여 그 실용성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 균일한 에미션을 나타내는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도1a 내지 도 1c는 다이아몬드막 필드 에미터의 제조 방법을 설명하기 위한 단계별 단면도,
도2는 도 1b에 도시된 단계를 수행하기 위한 MPECVD 시스템의 개념도,
도 3은 도 1a 내지 도 1c의 단계에 의해 제조된 다이아몬드막 필드 에미터의 인가가압-전류 특성을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자의 개략적 평면도,
그리고, 도 5는 도 4의 I-II면의 단면도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자는, 일정한 간격을 두고 서로 이격된 대향면 상에 각각 양극 및음극을 구비한 전면 기판 및 배면 기판; 상기 양극 상에 형성된 형광체막; 및 상기 음극 상에 적층된 에미터용 다이아몬드막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 에미터용 다이아몬드막은 상기 전면 기판과 대응되는 면에 복수의 돌출부가 형성되어 있으며, 특히 가장자리부의 돌출부가 중심부의 돌출부보다 더 뽀족한 형상인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 표시 소자에 사용되는 다이아몬드막 필드 에미터를 제조하는 단계별 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 위에 소정 깊이의 홈(1a)을 형성시킨다. 기판은 몰리브데늄(Mo) 기판(1)이며, 홈(1a)은 식각법 등의 방법을 사용하여 형성시킨다. 이 때, 형성되는 홈(1a)은 그 폭이 0.25mm 이하이고, 그 깊이가 1mm 이하가 되도록 한다. 그리고 몰리브데늄 기판(1)과, 이 기판(1)에 증착될 다이아몬드 박막이 잘 분리되어 프리 스탠딩(free-standing) 다이아몬드막이 쉽게 생성될 수 있도록 몰리브데늄 기판(1)의 표면에 대한 연마 공정을 수행한다.
몰리브데늄 기판(1)에 홈(1a)이 형성되면, 다이아몬드를 몰리브데늄 기판(1)상에 증착하여 다이아몬드 박막(2)을 형성시킨다. 이 경우에 MPECVD(Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) 방법을 사용하여 다이아몬드 박막(2)을 형성시킨다. 이 과정을 도 2에 도시된 MPECVD 시스템을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내에는 기판(11)을 고정시키기 위한 홀더(12)가 있으며, 이 홀더(12) 위에는 증착시 기판(11)의 온도 측정을 위한 열전대쌍(Thermocouple)(13)이 위치해 있다. 한편, 챔버(10)에는 챔버 내의 진공 유지를 위한 펌프(14)와, 가스원(15a)(15b)(15c)이 각각 연결되어 있다. 또한, 증착 과정을 모니터링하기 위하여 윈도우(16)가 챔버(10)의 양 측면에 설치되어 있다.
홈이 형성된 몰리브데늄 기판(11)을 홀더(12)에 의해 고정시키고, 소정 비율로 메탄 가스(15a), 수소 가스(15b) 및 산소 가스(15c)를 챔버(10) 내로 인입시킨다. 그리고, 외부에서 마이크로파를 챔버(10) 내로 인입시킨다. 인입된 마이크로파는 챔버(10) 내로 인입되는 수소 및 메탄 가스(15a, 15b)를 플라즈마 상태(16)로 변환시킨다. 이 플라즈마 상태(16)에서 양이온으로 하전된 이온들과 음 전압이 인가된 몰리브데늄 기판(11) 사이에는 높은 전위차가 형성되며, 이 전위치에 의해 다이아몬드의 핵이 몰리브데늄 기판(11)에 생성된다. 이상의 설명에서와 같은 과정이 이루어지면, 도 1b에 도신된 바와 같이 몰리브데늄 기판(1) 상에 형성된 에미터용 다이아몬드막(2)들이 얻어진다.
다음에 프리 스탠딩(free-standing) 에미터용 다이아몬드막(2)들을 얻기 위해, 에미터용 다이아몬드막(2)들이 형성되어 있는 몰리브데늄 기판(1)을 진공 상태에서 급속히 냉각시킨다. 그러면 에미터용 다이아몬드막(2)들과 몰리브데늄 기판(1)과의 높은 열팽창 계수차로 인하여 서로 분리된다. 그러면, 도1c에 도시된 바와 같은 복수의 에미터용 다이아몬드막들을 얻을 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 제조된 에미터용 다이아몬드막들에 있어서, 몰리브데늄 기판과 접촉되었던 면(이하 뒷면이라 한다)은 대체로 평탄하며, 그 반대면(이하앞면이라 한다)에는 복수의 돌출부가 형성되어 있다. 특히, 앞면 중에서도 가장자리에 형성된 돌출부들이 더 높으며, 그 끝이 날카롭게 형성되어 있다. 따라서, 필드 에미터로서의 효율을 향상시키기 위해서는 중심부에 대한 가장자리의 면적 비율을 높이는 것이 바람직하다. 이와같이, 중심부에 대한 가장자리의 면적 비율을 높이기 위해서는 다이아몬드를 적층하고자 하는 몰리브데늄 기판상의 홈의 지름을 적게하면 된다.
도 3은 이상의 설명에서와 같은 방법에 의해 제조된 에미터용 다이아몬드막들의 인가 전압-전류 특성을 나타낸 그래프이다. 이때, 각 전압 및 전류값들은 에키터용 다이아몬드막과 양극간의 거리는 약 100??m로 설정되었을 때의 측정값들이다. 이와 같은 경우 도시된 바와 같이 턴 온 전압이 10V/??m로서 비교적 낮은 턴온 전압이 요구된다.
도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자의 평면도이며, 도 5는 단면 I-II를 절개한 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자는, 배면 기판(41) 및 전면 기판(45c)이 일정한 간격을 두고 이격되어 서로 대향되게 배치되어 있다. 배면 기판 (41)상에는 에미터용 다이아몬드막(43)들이 배열되어 있으며, 그 사이에는 배면 기판(41)과 에미터용 다이아몬드막(43)들을 전기적으로 접속시키는 음극(42)들이 배치되어 있다. 한편, 전면 기판(45c)의 배면 기판(41) 대응면 상에는 양극(45b)이 형성되어 있으며, 이 양극(45b) 상에는 형광체막 (45a)이 도포되어 있다. 한편,도4의 양극판(45)은 형광체막(45a), 양극(45b) 및 전면 기판(45a)을 포함한다.
상기 양극(45a) 및 음극(42)은 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성될 수도 있으며, 또는 상기 음극(42)은 상기 에미터용 다이아몬드막(43)마다 형성될 수도 있다.
여기서, 에미터용 다이아몬드막(43)은 전기한 바와 같은 방법에 의해 제조된것으로서, 전면 기판(45c)과 대응되는 면에 복수의 돌출부가 형성되어 있으며, 특히 전면 기판과 대응되는 면의 가장자리부의 돌출부가 중심부의 돌출부보다 더 뾰족한 형상을 하고 있다. 또한 상기 에미터용 다이아몬드막(43)의 전면 기판(45c)과 대응되는 면의 각 변의 길이는 0.5mm가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성을 갖는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 에미터용 다이아몬드막을 온시킴으로써 소망하는 화상을 표시할 수 있다. 즉, 빗금친 에미터용 다이아몬드막들만을 온시킴으로써 물음표 모양의 화상이 표시된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자는, 표면에 돌출부가 형성된 에미터용 다이아몬드막들을 필드 에미터로 사용함으로써, 각 셀들을 각각 온/오프시키는 간단한 동작으로서 원하는 화상을 쉽게 나타낼 수 있다. 또한, 상기 에미터용 다이아몬드막들을 몰리브데늄 기판 상에서 제조함으로써, 균일한 에미션을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 일정한 간격을 두고 서로 이격된 대향면 상에 각각 양극 및 음극을 구비한 전면 기판 및 배면 기판;
    상기 양극 상에 형성된 형광체막; 및
    상기 음극 상에 적층되며, 상기 전면 기판과 대응되는 면에 복수의 돌출부가 형성되어 있고, 상기 양극 및 음극이 상호 교차되어 만나는 픽셀마다 배치되는 에미터용의 다이아몬드막;을 포함하는 것을 특징으로하는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 및 음극은 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 것을 특징으로 하는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시소자
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음극은 상기 에미터용 다이아몬드막마다 형성된 것을 특징으로 하는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에미터용 다이아몬드막은 상기 전면 기판과 대응되는 면의 가장자리부의 돌출부가 중심부의 돌출부보다 더 뾰족한 형상인 것을 특징으로 하는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에미티용 다이아몬드막의 상기 전면 기판과 대응되는 면의 각 변의 길이는 0.5mm인 것을 특징으로 하는 다이아몬드막 필드 에미터를 이용한 표시 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07272618A (ja) * 1994-03-28 1995-10-20 Idemitsu Material Kk フィールドエミッタアレイの製造方法
JPH09161697A (ja) * 1995-12-12 1997-06-20 Hitachi Ltd 電界放射平面表示装置および電子装置

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