KR100539737B1 - Field emission device of manufacturing method - Google Patents

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KR100539737B1
KR100539737B1 KR10-2003-0068020A KR20030068020A KR100539737B1 KR 100539737 B1 KR100539737 B1 KR 100539737B1 KR 20030068020 A KR20030068020 A KR 20030068020A KR 100539737 B1 KR100539737 B1 KR 100539737B1
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Abstract

본 발명은 전계 방출 에미터로 탄소 나노 튜브를 사용하는 카운터 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자를 제조함에 있어서 복잡한 공정의 관통홀을 형성하지 않고, 단순화된 제조공정을 이용하여 공정 시간을 줄이고 수율을 높일 수 있도록 한 전계 방출 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 유리기판 상에 도전층을 형성하고, 패턴을 통해 게이트 라인을 형성하는 단계와, 상기 구조물 상부에 패턴을 통한 스크린 인쇄에 의해 상기 게이트 라인의 일부가 노출되도록 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상부의 동일 평면 상에 캐소드 전극 및 상기 노출된 게이트 라인과 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 형성된 캐소드 전극 상부에 탄소 나노 튜브를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐으로써, 공정수를 줄여 제작공정을 단순화시킬 수 있어 제작이 용이하고, 공정 시간을 줄여서 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention does not form through-holes of a complicated process in manufacturing a field emission device having a counter electrode undergate structure using carbon nanotubes as a field emission emitter, and uses a simplified manufacturing process to reduce process time and improve yield. The present invention relates to a method of manufacturing a field emission device capable of increasing a height, comprising: forming a conductive layer on a glass substrate, forming a gate line through a pattern, and screen printing through the pattern on the structure of the gate line. Forming an insulating layer to expose a portion, forming a cathode electrode and a gate electrode connected to the exposed gate line on the same plane above the insulating layer, and forming a carbon nanotube on the formed cathode electrode Including the steps to reduce the number of steps, can simplify the manufacturing process Easier to manufacture, there is an effect that can increase the yield by reducing the process time.

Description

전계 방출 소자의 제조 방법{FIELD EMISSION DEVICE OF MANUFACTURING METHOD}FIELD EMISSION DEVICE OF MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 전계 방출 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전계 방출 에미터로 탄소 나노 튜브를 사용하는 카운터 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자를 제조함에 있어서 복잡한 공정의 관통홀을 형성하지 않고, 단순화된 제조공정을 이용하여 공정 시간을 줄이고 수율을 높일 수 있도록 한 전계 방출 소자의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a field emission device, and in particular, in the manufacture of a field emission device having a counter electrode undergate structure using carbon nanotubes as a field emission emitter, it does not form a through hole of a complicated process, The present invention relates to a method for manufacturing a field emission device capable of reducing process time and increasing yield using a manufacturing process.

정보통신 기술의 급속한 발달과 다양화되는 정보의 시각화 요구에 따라 전자 디스플레이의 수요는 더욱 증가하고, 요구되는 디스플레이 모습 또한 다양해 지고 있다. 그 예로 휴대형 정보기기와 같이 이동성이 강조되는 환경에서는 무게, 부피 및 소비전력이 작은 디스플레이가 요구되며, 대중을 위한 정보 전달매체로 사용되는 경우에는 시야각이 넓은 대화면의 디스플레이 특성이 요구된다. Due to the rapid development of information and communication technology and the demand for the visualization of diversified information, the demand for electronic displays is increasing and the required display appearance is also diversified. For example, in an environment where mobility is emphasized such as a portable information device, a display having a small weight, volume, and power consumption is required, and when used as an information transmission medium for the public, display characteristics of a large viewing angle are required.

또한, 이와 같은 요구를 만족시켜 나가기 위해 전자 디스플레이는 대형화, 저가격화, 고성능화, 고정세화, 박형화, 경량화 등의 조건이 필수적이어서, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 기존의 CRT를 대체할 수 있는 가볍고 얇은 평판 디스플레이 장치의 개발이 절실히 필요하게 되었다.In addition, in order to satisfy such demands, electronic displays require conditions such as large size, low price, high performance, high definition, thinness, and light weight, so that light and thin that can replace the existing CRT are required to satisfy these requirements. There is an urgent need for the development of flat panel display devices.

이러한 다양한 표시 소자의 요구에 따라 최근에는 전계 방출(field emission)을 이용한 소자가 디스플레이 분야에 적용되면서, 크기 및 전력 소모를 감소시키면서도 높은 해상도를 제공할 수 있는 박막 디스플레이의 개발이 활발해지고 있다.Recently, as the needs of various display devices have been applied to display fields, devices using field emission have been actively developed for thin film displays that can provide high resolution while reducing size and power consumption.

상기 전계 방출 소자는 현재 개발 혹은 양산중인 평판 디스플레이들(LCD와 PDP, VFD등)의 단점을 모두 극복한 차세대 정보 통신용 평판 디스플레이로 주목을 받고 있다. 전계 방출 소자는 전극 구조가 간단하고, CRT와 같은 원리로 고속동작이 가능하며, 무한대의 칼라, 무한대의 그레이 스케일, 높은 휘도, 높은 비디오(video rate) 속도 등 디스플레이가 가져야 할 장점들을 고루 갖추고 있다. The field emission device is attracting attention as a next-generation information communication flat panel display that overcomes all the disadvantages of flat panel displays (LCD, PDP, VFD, etc.) currently being developed or produced. The field emission device has a simple electrode structure, high-speed operation using the same principle as the CRT, and has the advantages of display such as infinite color, infinite gray scale, high brightness, and high video rate. .

전계 방출 소자는 진공 속의 금속 또는 도체 표면(에미터)상에 고전계가 인가될 때 전자들이 금속 또는 도체로부터 진공 밖으로 나오는 양자역학적 터널링 현상을 이용한 것이다. 이 때 소자는 파울러-노드하임(Fowler-Nordheim) 법칙에 의하여 전류-전압 특성을 나타내게 된다. 전계 방출 소자는 전자 방출원인 에미터와 방출된 전자가 충돌하여 발광하는 애노드부, 상하판 사이를 지지하는 스페이서, 그리고 진공기밀을 유지하기 위한 실링부 등으로 구성되어 있다. Field emission devices utilize quantum mechanical tunneling which causes electrons to exit the vacuum from the metal or conductor when a high field is applied on the metal or conductor surface (emitter) in the vacuum. At this time, the device exhibits the current-voltage characteristic according to the Fowler-Nordheim law. The field emission device is composed of an emitter, which emits electrons and emits electrons collided with each other, an anode portion for supporting light emission, a spacer for supporting the upper and lower plates, and a sealing portion for maintaining a vacuum tightness.

최근 들어 탄소 나노 튜브(CNT)가 기계적으로 강하고, 화학적으로 상당히 안정하여 비교적 낮은 진공도에서 전자방출 특성이 우수한 이유로 인해 이를 이용한 전계 방출 소자의 중요성이 인식되고 있다. 이와 같은 탄소 나노 튜브는 작은 직경(약 1.0∼수십[nm])을 갖기 때문에 종래의 마이크로팁형(spindt형) 전계 방출 팁에 비해 전계 강화 효과(field enhancement factor)가 상당히 우수하여 전자방출이 낮은 임계 전계(turn-on field, 약 1∼5[V/㎛])에서 이루어질 수 있게 되므로, 전력손실 및 생산단가를 줄일 수 있는 장점이 있다. 종래 전계방출소자 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Recently, the importance of the field emission device using the carbon nanotubes (CNT) because of the mechanically strong, chemically stable and excellent electron emission characteristics at a relatively low vacuum degree has been recognized. Since such carbon nanotubes have a small diameter (about 1.0 to several tens of nanometers), the field enhancement factor is considerably superior to the conventional microtip type spin emission field emission tips, and thus the emission threshold is low. Since it can be made in a turn-on field (about 1 to 5 [V / μm]), there is an advantage of reducing power loss and production cost. Referring to the conventional field emission device and a method of manufacturing the same in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

도1은 종래 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 3전극 구조에 대한 일 예의 단면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 실리콘기판(11) 상부에 순차적으로 저항층(12), 절연층(14) 및 게이트 전극(15)을 형성하고, 사진식각을 통해 상기 게이트 전극(15) 및 절연층(14) 일부를 식각하여 홀을 형성한 다음 증착(evaporation)을 통해 홀 바닥의 저항층(12) 상부에 촉매전이금속층(13)을 형성하고, 상기 실리콘기판(11) 전체를 600∼900[℃] 정도의 온도범위로 가열하여 탄화수소(hydrocarbon) 가스를 이용한 열(thermal) 화학기상증착 방법 또는 플라즈마(plasma) 화학기상증착 방법을 통해 상기 촉매전이금속층(13) 상부에만 선택적으로 탄소 나노 튜브(16)를 형성한다.1 is a cross-sectional view of an example of a three-electrode structure of a field emission device using a conventional carbon nanotube. As shown, the resistive layer 12, the insulating layer 14, and the gate electrode 15 are sequentially formed on the silicon substrate 11, and the gate electrode 15 and the insulating layer 14 are formed by photolithography. A portion is etched to form a hole, and then a catalyst transition metal layer 13 is formed on the resistive layer 12 at the bottom of the hole through evaporation, and the entire silicon substrate 11 is 600 to 900 [deg.] C. The carbon nanotubes 16 may be selectively heated only on the catalyst transition metal layer 13 through a thermal chemical vapor deposition method or a plasma chemical vapor deposition method using a hydrocarbon gas by heating to a temperature range of a degree. To form.

이때, 상기 탄소 나노튜브(16)는 촉매전이금속층(13) 상부에만 선택적으로 형성되므로, 촉매전이금속층(13)의 면적이 클수록 탄소 나노 튜브(16)의 면적도 커진다. 이와 같이 탄소 나노 튜브(16)의 면적이 커지게 되면, 게이트 전극(15)을 통하여 가해지는 전계가 집중되지 않아 방출전자의 빔이 퍼지게 될 뿐만 아니라 전자방출영역도 고르지 못하여 전계가 제일 강한 홀의 주변에서만 국부적으로 전자방출이 일어날 가능성이 높고, 비대칭적인 전계 분포에 의해 게이트 전극(15)으로의 누설전류가 많은 문제점을 안고 있다.In this case, since the carbon nanotubes 16 are selectively formed only on the catalyst transition metal layer 13, the larger the area of the catalyst transition metal layer 13, the larger the area of the carbon nanotubes 16. As such, when the area of the carbon nanotubes 16 increases, the electric field applied through the gate electrode 15 is not concentrated, so that the beam of the emitted electrons is spread and the electron emission region is not even. Only the electron emission is likely to occur locally, and due to an asymmetric electric field distribution, the leakage current to the gate electrode 15 has many problems.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 게이트 전극의 위치를 캐소드 전극과 같거나 더욱 낮은 위치에 형성한 탄소 나노 튜브 전계 방출 소자의 구조들이 제시되었다.In order to solve the above problems, structures of the carbon nanotube field emission device having the gate electrode positioned at the same or lower position than the cathode electrode have been proposed.

도2는 종래 탄소 나노 튜브를 이용한 언더게이트(under gate) 구조의 전계 방출 소자에 대한 일 예의 단면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 전자 방출을 일으키는 전기장을 탄소 나노 튜브(24)의 하부에 있는 게이트 전극(21)으로 인가하는 방식이다. 이는 유리기판(20) 상부에 게이트 전극(21)을 형성한 후 그 상부에 차례로 절연층(22), 캐소드 전극(23)을 형성한 다음, 상기 캐소드 전극(23) 상부에 탄소 나노 튜브 혼합 슬러리를 스크린 프린팅법 등으로 도포하고 일련의 바인더 제거공정을 통해 탄소 나노 튜브(24)를 형성한다.2 is a cross-sectional view of an example of a field emission device having an under gate structure using a conventional carbon nanotube. As shown, the electric field causing the electron emission is applied to the gate electrode 21 under the carbon nanotube 24. The gate electrode 21 is formed on the glass substrate 20, and the insulating layer 22 and the cathode electrode 23 are sequentially formed on the glass substrate 20, and then the carbon nanotube mixed slurry is formed on the cathode electrode 23. Is applied by screen printing or the like to form a carbon nanotube 24 through a series of binder removal processes.

하지만, 언더게이트 구조의 전계 방출 소자는 게이트 전극(21)이 캐소드 전극(23) 하부에 위치하기 때문에 턴온 전압이 상대적으로 높은 단점이 있으며 이후 형성되는 상판 애노드 전극(미도시)의 고압에 의해 이상 발광이 나타날 수 있다는 문제점이 있다. However, the field emission device of the undergate structure has a disadvantage in that the turn-on voltage is relatively high because the gate electrode 21 is located below the cathode electrode 23, and is abnormal due to the high pressure of the upper anode electrode (not shown) formed thereafter. There is a problem that light emission may appear.

도3은 종래 탄소 나노튜브를 이용한 카운터 전극 언더게이트 구조 전계 방출 소자의 평면도 및 단면도를 도시한 것으로, 도2와는 달리 하부 게이트 라인(31) 상부 절연층(32)에 관통홀(via)를 형성하여 게이트 전극(34)을 캐소드 전극(33)과 동일 평면상에 형성한 구조이다. 도시된 바와 같이, 게이트 전극(34)과 캐소드 전극(33)이 동일 평면상에 형성되는 구조로서, 탄소 나노 튜브(35)에서 전자 방출이 일어나는 턴온 전압이 낮아서 구동 전압을 낮출 수 있는 장점이 있다. 이러한 구조는 캐소드 전극(33) 하부를 지나는 게이트 라인(31)이 상기 캐소드 전극(33)과 동일 평면상에 위치하기 위해서는 노광 및 식각 공정을 부가하여 상기 게이트 라인(31)의 일부가 노출되도록 절연층(32)에 관통홀(via)을 형성하고, 그 부분을 금속으로 채워야 한다. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view of a counter electrode undergate structure field emission device using a conventional carbon nanotube, and unlike FIG. 2, through holes are formed in the upper insulating layer 32 of the lower gate line 31. Thus, the gate electrode 34 is formed on the same plane as the cathode electrode 33. As shown in the drawing, the gate electrode 34 and the cathode electrode 33 are formed on the same plane, and the turn-on voltage at which the electron emission occurs in the carbon nanotube 35 is low, and thus the driving voltage can be lowered. . This structure insulates a portion of the gate line 31 by exposing and etching processes so that the gate line 31 passing under the cathode electrode 33 is coplanar with the cathode electrode 33. A through hole must be formed in layer 32 and the part filled with metal.

도4a 내지 도4d는 종래 카운트 전극 언더게이트 구조 전계 방출 소자의 제조방법을 보이는 수순 단면도로서, 도시한 바와 같이 복잡한 관통홀(via) 형성 공정이 필요하다. 4A to 4D are cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a count electrode undergate structure field emission device, and a complicated through hole forming process is required as shown.

먼저, 도4a에 도시된 바와 같이, 유리기판(30) 상부에 도전층을 형성하고 패터닝하여 게이트 라인(31)을 형성한다. 상기 게이트 라인(31)은 게이트 전극(34)을 연결하는 공통 라인의 역할을 하게 된다.First, as shown in FIG. 4A, the conductive layer is formed and patterned on the glass substrate 30 to form the gate line 31. The gate line 31 serves as a common line connecting the gate electrode 34.

그 다음, 도4b에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 구조물 상부 전면에 절연층을(32) 형성한 후 상기 게이트 라인(31)의 일부가 노출되도록 상기 절연층(32)을 식각하여 관통홀(via)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4B, after forming the insulating layer 32 on the entire upper surface of the formed structure, the insulating layer 32 is etched to expose a portion of the gate line 31 so as to pass through holes (via). ).

그 다음, 도4c에 도시된 바와 같이, 상기 구조물 상부에 도전층을 형성하여 상기 관통홀을 채우고, 그 상부에 다시 도전층을 형성한 후 패터닝하여 상기 게이트 라인(31)과 관통홀을 통해 연결되는 게이트 전극(34)과 캐소드 전극(33)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4C, a conductive layer is formed on the structure to fill the through hole, and a conductive layer is formed on the upper portion of the structure to be patterned to connect the gate line 31 to the through hole. The gate electrode 34 and the cathode electrode 33 are formed.

마지막으로 도4d에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 전극(33) 상부의 가장 자리에 탄소 나노 튜브(35)를 스크린 프린팅법을 이용하여 형성한다. Finally, as shown in FIG. 4D, the carbon nanotubes 35 are formed at the edges of the cathode electrode 33 by screen printing.

상기와 같이 종래 탄소 나노 튜브를 이용한 카운트 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자 제조 방법은 관통홀(via)을 이용하여 게이트 라인과 연결되는 게이트 전극이 캐소드 전극과 동일 평면상에 형성된다. 하지만, 상기 관통홀의 크기는 통상적으로 절연층의 두께, 재료 및 식각 방식 등에 의해 결정되는데 후막 유전층을 형성할 경우 미세한 크기의 관통홀을 형성하기가 어렵다.As described above, in the method of manufacturing a field emission device having a count electrode undergate structure using a carbon nanotube as described above, a gate electrode connected to the gate line is formed on the same plane as the cathode electrode by using a through hole. However, the size of the through hole is typically determined by the thickness of the insulating layer, the material and the etching method, and when forming the thick film dielectric layer, it is difficult to form the through hole having a fine size.

또한, 상기 관통홀 형성은 공정 난이도가 높은 공정 중 하나로 전체적인 수율에 큰 영향을 미치게 된다.In addition, the formation of the through hole is one of high process difficulty processes, which greatly affects the overall yield.

상기와 같은 종래 탄소 나노 튜브를 이용한 카운트 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자는 게이트 전극을 캐소드 전극과 동일한 평면 상에 구성하기 위해 관통홀을 형성한 후 이를 금속으로 채우는 공정이 필수적으로 요구되기 때문에 공정 난이도가 높은 관통홀 형성공정에 의해 수율이 낮아지는 문제점이 있었다.In the field emission device of the count electrode undergate structure using the conventional carbon nanotube, the process of forming the through hole and then filling the metal with the metal is indispensable to configure the gate electrode on the same plane as the cathode electrode. There was a problem that the yield is lowered by the through hole forming process having a high difficulty.

따라서, 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 게이트 라인의 일부를 노출시키는 패턴을 가진 스크린 인쇄법을 이용하여 절연층을 형성하고, 그 절연층 상부에 캐소드 전극과 상기 노출된 게이트 라인의 일부 또는 전체와 연결되는 게이트 전극을 형성함으로써, 공정수를 줄여 제작공정을 단순화시킬 수 있어 제작이 용이하고, 공정 시간을 줄여서 수율을 높일 수 있는 전계 방출 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in view of the above problem, the present invention forms an insulating layer using a screen printing method having a pattern exposing a part of the gate line, and the cathode electrode and the part or the whole of the exposed gate line and the upper part of the insulating layer; It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a field emission device capable of simplifying a manufacturing process by reducing the number of processes by forming a gate electrode to be connected, and increasing a yield by reducing a process time.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전계 방출 소자는 유리기판 상부에 형성된 게이트 라인과; 상기 게이트 라인 상부에 상기 게이트 라인의 일부가 노출되도록 패턴에 의해 형성된 절연층과; 상기 절연층 상부에 탄소 나노 튜브가 형성된 캐소드 전극 및 상기 노출된 게이트 라인과 연결되고, 상기 캐소드 전극과 동일 평면 상에 형성된 게이트 전극이 포함된 것을 특징으로 한다.The field emission device of the present invention for achieving the above object comprises a gate line formed on the glass substrate; An insulating layer formed by a pattern on the gate line to expose a portion of the gate line; A cathode electrode having a carbon nanotube formed on the insulating layer and a gate electrode connected to the exposed gate line and formed on the same plane as the cathode electrode may be included.

상기 게이트 전극은 상기 노출된 게이트 라인의 일부 또는 전체와 연결된 것을 특징으로 한다.The gate electrode is connected to some or all of the exposed gate line.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전계 방출 소자 제조 방법은 유리기판 상에 도전층을 형성하고, 패턴을 통해 게이트 라인을 형성하는 단계와; 상기 구조물 상부에 패턴을 통한 스크린 인쇄에 의해 상기 게이트 라인의 일부가 노출되도록 절연층을 형성하는 단계와; 상기 절연층 상부의 동일 평면 상에 캐소드 전극 및 상기 노출된 게이트 라인과 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 형성된 캐소드 전극 상부에 탄소 나노 튜브를 형성하는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다.The field emission device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a conductive layer on a glass substrate, and forming a gate line through a pattern; Forming an insulating layer on the structure to expose a portion of the gate line by screen printing through a pattern; Forming a gate electrode connected to the cathode electrode and the exposed gate line on the same plane above the insulating layer; Forming a carbon nanotube on the formed cathode electrode is characterized in that it comprises.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명 전계 방출 소자 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the field emission device of the present invention having the above characteristics and a manufacturing method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

도5는 본 발명에 대한 카운트 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자에 대한 일 실시예 평면도 및 단면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 게이트 전극(54)과 캐소드 전극(53)이 동일 평면상에 형성되는 구조로서, 캐소드 전극(53) 하부를 지나는 게이트 라인(51)이 상기 캐소드 전극(53)과 동일 평면상에 위치하기 위해서 절연층(52)을 패턴을 이용한 스크린 인쇄법을 이용하여 형성한 후 그 패턴에 의해 노출된 게이트 라인(51)의 일부 영역에 금속을 입혀 게이트 전극(54)을 형성한다. 즉, 게이트 전극(54)과 게이트 라인(51)의 연결을 종래 기술인 관통홀(via)을 이용하지 않고, 단순히 패터닝된 구조의 절연층(52)을 이용한다.5 is a plan view and a cross-sectional view of an embodiment of a field emission device of a count electrode undergate structure according to the present invention. As shown in the drawing, the gate electrode 54 and the cathode electrode 53 are formed on the same plane, and the gate line 51 passing below the cathode electrode 53 is coplanar with the cathode electrode 53. The insulating layer 52 is formed by using a screen printing method using a pattern so as to be located at a position, and then a gate electrode 54 is formed by coating a portion of the gate line 51 exposed by the pattern with metal. That is, the connection between the gate electrode 54 and the gate line 51 is not used through the conventional through hole (via), but instead using the insulating layer 52 having a patterned structure.

그럼, 이러한 구조를 갖는 본 발명 전계 방출 소자의 제조 방법을 도6a 내지 도6d를 참고하여 설명한다.Then, the manufacturing method of the field emission device of the present invention having such a structure will be described with reference to Figs. 6A to 6D.

도6a 내지 도6d는 본 발명 카운트 전극 언더게이트 구조 전계 방출 소자의 제조 방법을 보이는 수순 단면도로서, 도6a에 도시된 바와 같이, 유리기판(50) 상부에 도전층을 형성하고 패터닝하여 게이트 라인(51)을 형성한다. 상기 게이트 라인(51)은 게이트 전극(54)을 연결하는 공통 라인의 역할을 하게 된다.6A to 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a count electrode undergate structure field emission device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6A, a conductive layer is formed and patterned on a glass substrate 50 to form a gate line ( 51). The gate line 51 serves as a common line connecting the gate electrode 54.

그 다음, 도6b에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 구조물 상부 전면에 상기 게이트 라인(51)의 일부가 노출되도록 패턴을 가진 스크린 인쇄 후 소성을 통해 절연층(52)을 형성한다. 상기 패턴을 이용하여 절연층(52)을 형성하면, 종래 기술처럼 관통홀(via)을 형성하기 위한 추가공정이 필요하지 않기때문에 공정이 간단해지는 장점이 있다.Next, as shown in FIG. 6B, the insulating layer 52 is formed through screen printing with a pattern so as to expose a part of the gate line 51 on the upper surface of the formed structure. When the insulating layer 52 is formed using the pattern, the process is simplified because an additional process for forming a through hole is not required as in the prior art.

그 다음, 도6c에 도시된 바와 같이, 상기 구조물 상부의 동일 평면상에 도전층을 형성한 후 패터닝을 통해 상기 노출된 게이트 라인(51)의 일부와 연결되는 게이트 전극(54)과 캐소드 전극(53)을 형성한다. 통상적으로 캐소드 전극(53)과 게이트 전극(54)의 높이를 동일하게 가져갈 경우 상기 절연층(52) 상부에 도전층 형성 후 패터닝을 통해 가능하다. 반면, 게이트 전극(54)의 높이를 다르게 할 경우, 캐소드 전극(53)을 먼저 형성하고, 게이트 전극(54)을 독립적으로 형성하거나 동일한 두께의 캐소드 전극(53)과 게이트 전극(54)을 형성한 후 추가로 게이트 전극(54)을 높일 수 있는 공정을 수행하면 된다. 이때, 상기 형성된 캐소드 전극(53)과 게이트 전극(54) 간의 거리는 항상 일정하게 유지될 수 있고, 캐소드 전극(53)과 게이트 전극(54)을 별도로 형성하더라도 원하는 위치에 정렬이 가능하다.Next, as shown in FIG. 6C, a conductive layer is formed on the same plane above the structure and then patterned to form a gate electrode 54 and a cathode electrode connected to a part of the exposed gate line 51. 53). In general, when the same height of the cathode electrode 53 and the gate electrode 54 is the same, the conductive layer may be formed on the insulating layer 52 and then patterned. On the other hand, when the height of the gate electrode 54 is different, the cathode electrode 53 is formed first, and the gate electrode 54 is formed independently, or the cathode electrode 53 and the gate electrode 54 having the same thickness are formed. After that, a process for further increasing the gate electrode 54 may be performed. In this case, the distance between the formed cathode electrode 53 and the gate electrode 54 can be kept constant at all times. Even if the cathode electrode 53 and the gate electrode 54 are separately formed, the distance can be aligned at a desired position.

마지막으로, 도6d에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 전극(53) 상부의 가장 자리에 탄소 나노 튜브(55)를 인쇄법, 리프트오프(lift-off)법, 사진식각법, 전기영동법 등의 방법을 이용하여 형성한다.Finally, as shown in FIG. 6D, a method of printing, lift-off, photolithography, electrophoresis, etc., of the carbon nanotubes 55 at the edges of the cathode electrode 53 is provided. To form.

이러한 과정을 통해 형성된 본 발명의 전계 방출 소자는 관통홀을 형성하는 복잡한 공정이 필요없으며 게이트 라인을 형성한 후 상기 게이트 라인의 일부가 노출되도록 패터닝된 절연층을 형성하고, 추가 공정없이 게이트 전극을 형성할 수 있는 장점이 있다.The field emission device of the present invention formed through such a process does not require a complicated process of forming a through hole, and forms a patterned insulating layer to expose a portion of the gate line after forming a gate line, and forms a gate electrode without an additional process. There is an advantage that can be formed.

도7과 도8은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 게이트 라인(51)과 게이트 전극(54) 간의 전기적으로 안정된 연결을 하기 위해 게이트 전극(54)을 절연층(52)의 패터닝된 부분, 즉, 게이트 라인(51)의 일부가 노출된 부분을 모두 덮거나(도7), 절반만 덮어서 형성할 수 있다(도8).7 and 8 show yet another embodiment of the present invention. As shown, to form an electrically stable connection between the gate line 51 and the gate electrode 54, a patterned portion of the insulating layer 52, i.e., a portion of the gate line 51 It can be formed by covering all the exposed portions (Fig. 7) or by covering only half (Fig. 8).

이러한 본 발명은 게이트 전극과 게이트 라인의 연결을 상기 게이트 라인의 일부를 노출시키는 패턴된 절연층 구조로 인해 공정수를 줄여 제작공정을 단수화 시킬 수 있고, 기존의 구조에 비해 제작이 용이하여 공정 시간을 줄이고, 수율을 높일 수 있는 장점이 있다.The present invention can reduce the number of processes to shorten the manufacturing process due to the patterned insulating layer structure that exposes a portion of the gate line to the connection of the gate electrode and the gate line, it is easy to manufacture compared to the existing structure It has the advantage of reducing time and increasing yield.

또한, 패턴에 의한 인쇄법을 사용하여 형성된 절연층의 패턴 사이의 거리를 줄이는데는 한계가 있으나 대면적으로 갈수록 이러한 제약이 줄어들어 대면적 평판 표시 소자에 적합한 구조가 될 수 있으며, 스트라이프(stripe) 형태의 절연층 패턴을 형성하여 상대적으로 선폭을 작게 가져갈 수 있어 고해상도를 구현할 수 있는 장점이 있다.In addition, although there is a limit to reducing the distance between the patterns of the insulating layer formed by the printing method using a pattern, such restrictions are reduced as the area becomes larger, which may be a structure suitable for a large area flat panel display device, and has a stripe shape. Forming an insulating layer pattern of the can have a relatively small line width has the advantage of implementing a high resolution.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 게이트 라인의 일부를 노출시키는 패턴을 가진 스크린 인쇄법을 이용하여 절연층을 형성하고, 그 절연층 상부에 캐소드 전극과 상기 노출된 게이트 라인의 일부 또는 전체와 연결되는 게이트 전극을 형성함으로써, 공정수를 줄여 제작공정을 단순화시킬 수 있어 제작이 용이하고, 공정 시간을 줄여서 수율을 높일 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, the present invention forms an insulating layer using a screen printing method having a pattern exposing a part of the gate line, and connects the cathode electrode and part or all of the exposed gate line on the insulating layer. By forming the gate electrode to be reduced, the number of processes can be simplified to simplify the manufacturing process, and the production is easy, and the process time can be shortened to increase the yield.

도1은 종래 탄소 나노 튜브를 이용한 3전극 전계 방출 소자에 대한 일 예를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing an example of a three-electrode field emission device using a conventional carbon nanotube.

도2는 종래 탄소 나노 튜브를 이용한 언더게이트 구조의 전계 방출 소자에 대한 일 예를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing an example of the field emission device of the undergate structure using a conventional carbon nanotube.

도3은 종래 탄소 나노 튜브를 이용한 카운터 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자에 대한 일 예를 도시한 평면도 및 단면도.3 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of a field emission device having a counter electrode undergate structure using a conventional carbon nanotube.

도4a 내지 도4d는 도3의 전계 방출 소자의 제조 과정을 도시한 단면도.4A to 4D are sectional views showing the manufacturing process of the field emission device of FIG.

도5는 본 발명 카운터 전극 언더게이트 구조의 전계 방출 소자에 대한 일 예를 도시한 평면도 및 단면도.Fig. 5 is a plan view and a sectional view showing an example of the field emission device of the counter electrode undergate structure of the present invention.

도6a 내지 도6d는 본 발명 전계 방출 소자의 제조 과정을 도시한 단면도.6A to 6D are sectional views showing the manufacturing process of the field emission device of the present invention.

도7과 도8은 본 발명에 대한 또 다른 구조를 도시한 단면도.7 and 8 are cross-sectional views showing yet another structure of the present invention.

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

50:유리기판 51:게이트 라인50: glass substrate 51: gate line

52:절연층 53:캐소드 전극52: insulating layer 53: cathode electrode

54:게이트 전극 55:탄소 나노 튜브54: gate electrode 55: carbon nanotube

Claims (3)

삭제delete 삭제delete 유리기판 상에 도전층을 형성하고, 그 도전층의 패턴을 통해 게이트 라인을 형성하는 단계와; 상기 구조물 상부에 패턴을 통한 스크린 인쇄에 의해 상기 게이트 라인의 일부가 노출되도록 절연층을 형성하는 단계와; 상기 절연층 상부의 동일 평면 상에 캐소드 전극 및 상기 노출된 게이트 라인의 일부 또는 전체와 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 형성된 캐소드 전극 상부에 탄소 나노 튜브를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 소자 제조 방법.Forming a conductive layer on the glass substrate, and forming a gate line through a pattern of the conductive layer; Forming an insulating layer on the structure to expose a portion of the gate line by screen printing through a pattern; Forming a gate electrode connected to a cathode electrode and a part or all of the exposed gate line on the same plane above the insulating layer; And forming a carbon nanotube on the formed cathode electrode.
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