KR19990084341A - Field emission emitter and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이아몬드상 카본 재질을 이용하여 저전압하에서도 높은 방출전류밀도를 얻을 수 있는 전계방출 이미터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to a field emission emitter and a method of manufacturing the same, which can obtain a high emission current density even under low voltage using a diamond-like carbon material.

본 발명의 전계방출 이미터는 전자를 방출하기 위한 전자방출부와, 전자방출부에 전압을 인가하기 위한 이미터전극과, 전자방출부와 이미터전극 사이에 소정의 높이로 형성된 도체패턴을 구비한다.The field emission emitter of the present invention includes an electron emission unit for emitting electrons, an emitter electrode for applying a voltage to the electron emission unit, and a conductor pattern formed at a predetermined height between the electron emission unit and the emitter electrode. .

본 발명에 의하면, 저전압에 의해서도 높은 전자방출특성을 지닌 평면형 다이아몬드상 카본 박막 이미터를 형성하는 것이 가능함으로써, 저전압으로 구동이 가능한 대면적의 FED를 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to form a planar diamond-like carbon thin film emitter having high electron emission characteristics even at low voltage, thereby realizing a large area FED capable of driving at low voltage.

Description

전계방출 이미터 및 그의 제조방법(Field Emission Emitter and Fabrication Methods thereof)Field emission emitter and fabrication methods thereof

본 발명은 전계방출 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 다이아몬드상 카본 재질을 이용하여 저전압하에서도 높은 방출전류밀도를 얻을 수 있는 평면형 전계방출 이미터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a field emission display device, and more particularly, to a planar field emission emitter and a method of manufacturing the same, which can obtain a high emission current density even under low voltage using a diamond-like carbon material.

최근들어, 전계방출디스플레이(Field Emission Display; 이하, FED라 한다)는 우수한 디스플레이 특성 및 제조가격의 경쟁력 등의 이점으로 인하여 차세대 평면디스플레이 장치로 응용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. FED는 통상 전자방출 소자로부터 방출된 전자를 형광체에 충돌시켜 발생되는 빛을 이용하여 화상을 디스플레이하게 된다. 이러한 FED에 이용되는 전계방출 소자, 즉 전계방출 이미터로는 팁형상의 이미터와, 평면상의 다이아몬드 박막이나 다이아몬드상 카본 박막을 이용한 이미터가 주로 사용되고 있다.In recent years, field emission displays (hereinafter referred to as FEDs) are being actively researched for application to next-generation flat panel display devices due to advantages such as excellent display characteristics and manufacturing cost competitiveness. The FED typically displays an image using light generated by colliding electrons emitted from the electron-emitting device with the phosphor. As a field emission element used for such an FED, that is, a field emission emitter, a tip-shaped emitter and an emitter using a flat diamond thin film or diamond-like carbon thin film are mainly used.

그런데, 팁형상의 이미터는 전계방출의 효율이 좋은 이점을 가진 반면에 화학적으로 불안정하다는 단점을 가지고 있다. 다시 말하여, 팁의 재질로는 통상 상대적으로 견고하고 제작이 용이한 금속, 즉 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 이용하는데 이 금속재질들은 팁상태에서 화학적으로 불안정한 단점을 가지고 있다. 이로 인하여, 화학적으로 안정한 특성을 가진 다이아몬드상 카본 등과 같은 물질을 팁상에 도포하여 이미터를 구현하는 방법이 시도되어지고 있다. 이러한 팁형 이미터를 제조하는데 주로 이용되는 방법에는 스핀트법과 실리콘을 식각하여 팁을 제조하는 방법 등이 있다. 그런데, 전자의 스핀트법은 기판이나 타겟을 회전시키며 팁을 형성하는 것으로 공정상 정밀성을 요하므로서 대면적화에 응용하기에는 어려움이 있다. 또한, 후자의 실리콘을 식각하여 팁을 제조하는 방법은 실리콘 기판을 이용하므로 대면적의 기판을 마련하는데 어려움이 있다.However, the tip-shaped emitter has the disadvantage of being chemically unstable while having good field emission efficiency. In other words, as a tip material, a metal that is relatively rigid and easy to manufacture, such as molybdenum (Mo) and silicon (Si), is generally used. These metal materials have disadvantages of being chemically unstable in the tip state. For this reason, a method of implementing an emitter by applying a material such as diamond-like carbon having chemically stable properties on a tip has been attempted. The methods mainly used to manufacture such tip type emitters include a spin method and a method of manufacturing a tip by etching silicon. However, the spin method of the former forms a tip by rotating a substrate or a target, and thus requires a precision in the process, which makes it difficult to apply to large area. In addition, the method of manufacturing the tip by etching the latter silicon is difficult to prepare a large area substrate because it uses a silicon substrate.

이에 따라, 팁상태뿐만 아니라 평면상태에서도 낮은 인가전압으로 전자방출이 일어나는 다이아몬드나 다이아몬드상 카본을 이용하여 이미터를 구현하는 방식이 시도되고 있다. 특히, 이 다이아몬드나 다이아몬드상 카본 재질은 화학적 안정성이 우수하므로 초기의 전자방출 효율을 보다 안정하게 유지할 수 있는 이점을 가지고 있다.Accordingly, a method of implementing an emitter using diamond or diamond-like carbon, in which electron emission occurs at a low applied voltage as well as in a tip state, has been attempted. In particular, since the diamond or diamond-like carbon material is excellent in chemical stability, it has the advantage of maintaining the initial electron emission efficiency more stably.

그런데, 이러한 다이아몬드나 다이아몬드상 카본이 화학적 안정성이 우수하므로 FED에서 요하는 미세 패턴화가 어렵다. 다시 말하여 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본은 식각이 어려워 원하는 패턴을 얻기가 어려운 문제점을 지니고 있다. 이로 인하여, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본의 패턴화를 원할하게 하기 위해 기상화학증착전에 원하는 부위만 다이아몬드 미세입자 등으로 전처리하여 증착시에 이부분만 선택적으로 다이아몬드가 형성되도록하여 패턴을 형성하는 방법과 도 1에 도시된 바와 같이 일종의 마스크를 이용하여 패턴을 형성하는 방법이 이용되고 있다.However, such a diamond or diamond-like carbon is excellent in chemical stability, it is difficult to fine pattern the FED. In other words, diamond and diamond-like carbon have a problem that it is difficult to obtain a desired pattern because of difficulty in etching. Accordingly, in order to facilitate the patterning of diamond and diamond-like carbon, only a desired portion is pretreated with diamond microparticles, etc. before vapor phase chemical vapor deposition, so that only a portion of diamond is selectively formed during deposition. As shown in the drawing, a method of forming a pattern using a kind of mask is used.

도 1a를 참조하면, 유리기판(10) 상에 이미터전극(12), 절연층패턴(14) 및 게이트패턴(16)이 순차적으로 적층된 구조가 도시되어 있다. 이미터전극(12)은 일반적인 코팅공정으로 유리기판(10) 상에 형성된다. 절연층패턴(14)과 게이트패턴(16)은 이미터전극(12) 상에 절연물질층과 게이트물질층(즉, 금속층)을 순차적으로 형성한 후 포토리소그라피 공정을 이용하여 패턴화함으로써 형성된다.Referring to FIG. 1A, the structure in which the emitter electrode 12, the insulating layer pattern 14, and the gate pattern 16 are sequentially stacked on the glass substrate 10 is illustrated. The emitter electrode 12 is formed on the glass substrate 10 by a general coating process. The insulating layer pattern 14 and the gate pattern 16 are formed by sequentially forming an insulating material layer and a gate material layer (ie, a metal layer) on the emitter electrode 12 and then patterning them using a photolithography process. .

이 게이트패턴(16) 상에는 도 1b에 도시된 바와 같이 분리층(18)이 형성되게 된다. 분리용 물질층(18)은 전자빔을 이용하여 유리기판(10)을 회전시키면서 증착시킴으로써 형성된다.An isolation layer 18 is formed on the gate pattern 16 as shown in FIG. 1B. The separation material layer 18 is formed by rotating the glass substrate 10 while using an electron beam.

도 1c를 참조하면, 이미터전극(12)의 노출된 부위와 분리층(18) 상에 다이아몬드상 카본 박막(20a, 20b)이 형성되어 있다. 다이아몬드상 카본 박막(20a, 20b)은 다이아몬드상 카본 입자들을 물리증착공정 등을 이용하여 입사시킴으로써 이미터전극(12)의 노출된 부위와 분리층(18) 상에 형성되어진다.Referring to FIG. 1C, diamond-like carbon thin films 20a and 20b are formed on the exposed portion of the emitter electrode 12 and the separation layer 18. The diamond-like carbon thin films 20a and 20b are formed on the exposed portion of the emitter electrode 12 and the separation layer 18 by injecting the diamond-like carbon particles by a physical vapor deposition process or the like.

그 다음, 분리층(18)과 함께 그 위에 형성된 다이아몬드상 카본 박막(20b)을 제거하여 도 1d에 도시된 바와 같이 이미터전극(12) 상에 평면의 다이아몬드상 카본 박막패턴(20a)이 형성되고 이 다이아몬드상 카본 박막패턴(20a) 주위의 이미터전극(12) 상에 절연층패턴(14)과 게이트패턴(16)이 순차적으로 적층된 구조의 전계방출 이미터 어래이를 완성한다.Next, the diamond-like carbon thin film 20b formed thereon together with the separation layer 18 is removed to form a flat diamond-like carbon thin film pattern 20a on the emitter electrode 12 as shown in FIG. 1D. Then, the field emission emitter array having the structure in which the insulating layer pattern 14 and the gate pattern 16 are sequentially stacked on the emitter electrode 12 around the diamond-like carbon thin film pattern 20a is completed.

여기서, 다이아몬드상 카본 박막패턴은 작은 전계에서도 전자를 방출하기 위하여 미세한 크기, 즉 수 마이크로미터(㎛)의 크기를 가져야만 한다. 이를 위하여 상기 다이아몬드상 카본 박막패턴 제조방법에서 게이트층과 절연층을 정밀하게 식각하여야 한다. 그런데, 상기 게이트층과 절연층을 정밀하게 식각하는 것은 어려우므로 정밀하고 미세한 다이아몬드상 카본 박막패턴을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한, 상기 다이아몬드상 카본 박막패턴 제조방법에 의하면 불필요한 부위에도 다이아몬드상 카본 박막이 형성되는 단점이 있다.Here, the diamond-like carbon thin film pattern must have a fine size, that is, a size of several micrometers (μm) in order to emit electrons even in a small electric field. To this end, the gate layer and the insulating layer must be precisely etched in the diamond-like carbon thin film pattern manufacturing method. However, since it is difficult to precisely etch the gate layer and the insulating layer, there is a problem in that a precise and fine diamond-like carbon thin film pattern cannot be obtained. In addition, the diamond-like carbon thin film pattern manufacturing method has a disadvantage in that the diamond-like carbon thin film is formed in unnecessary parts.

따라서, 본 발명의 목적은 다이아몬드상 카본박막의 미세 패턴화가 가능한 전계방출 이미터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a field emission emitter capable of fine patterning a diamond-like carbon thin film and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 낮은 전자방출전압을 지니면서 전자방출 효율이 안정적인 전계방출 이미터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a field emission emitter having a low electron emission voltage and stable electron emission efficiency and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 대면적 FED을 구현할 수 있는 전계방출 이미터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a field emission emitter capable of realizing a large area FED and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 제조공정을 단순화하여 제조비용을 저감할 수 있는 전계방출 이미터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a field emission emitter and a method of manufacturing the same, which can reduce the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process.

도 1은 종래의 다이아몬드 박막 패턴을 형성하는 공정을 단계적으로 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a step of forming a conventional diamond thin film pattern step by step.

도 2는 본 발명에 따른 다이아몬드상 카본 이미터가 적용된 전계방출디스플레이의 구조를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing a structure of a field emission display to which a diamond-like carbon emitter is applied according to the present invention.

도 3은 도 1 및 도 2 에 도시된 이미터의 전계강도를 나타내는 그래프.3 is a graph showing the electric field strength of the emitter shown in FIG. 1 and FIG.

도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드상 카본 이미터를 제조하는 공정을 단계적으로 나타내는 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a step in manufacturing a diamond-like carbon emitter according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

10, 22 : 하부기판 12, 24 : 이미터전극10, 22: lower substrate 12, 24: emitter electrode

14, 26 : 절연층 패턴 16, 28 : 게이트 패턴14, 26: insulation layer pattern 16, 28: gate pattern

18 : 분리층 20a, 20b, 34, 34a : 다이아몬드상 카본 박막18: separation layer 20a, 20b, 34, 34a: diamond-like carbon thin film

30 : 제1 도체패턴 32 : 제2 도체패턴30: first conductor pattern 32: second conductor pattern

36 : 상부기판 38 : 형광체36: upper substrate 38: phosphor

40 : 코팅막40: coating film

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전계방출 이미터는 전자를 방출하기 위한 전자방출부와, 전자방출부에 전압을 인가하기 위한 이미터전극과, 전자방출부와 이미터전극 사이에 소정의 높이로 형성된 도체패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the field emission emitter according to the present invention includes an electron emission unit for emitting electrons, an emitter electrode for applying a voltage to the electron emission unit, and a predetermined distance between the electron emission unit and the emitter electrode. And a conductor pattern formed at a height.

그리고, 본 발명에 따른 전계방출 이미터 제조방법은 기판상에 이미터전극을 형성하는 제1 단계와, 이미터전극 상에 도체패턴을 형성하는 2단계와, 도체패턴 상에 전자방출부를 형성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a field emission emitter according to the present invention includes the first step of forming an emitter electrode on a substrate, the second step of forming a conductor pattern on the emitter electrode, and forming an electron emission part on the conductor pattern. Characterized in that it comprises three steps.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 이미터가 적용된 FED의 단면도를 도시한 것으로써, 도 2의 FED는 하부 유리기판(22) 상에 형성된 이미터 어래이를 구비한다.2 is a cross-sectional view of a FED to which a field emission emitter is applied according to an embodiment of the present invention, in which the FED includes an emitter array formed on a lower glass substrate 22.

도 2의 FED에서 이미터 어래이는 하부 유리기판(22) 상에 배치된 이미터전극(24)과, 이미터전극(24) 상에 연결부(30, 32)를 사이에 두고 형성된 평면 이미터(34)와, 평면 이미터(34) 주변의 이미터전극(32) 상에 적층된 구조의 절연층(26) 및 게이트(28)를 구성으로 한다. 평면이미터(34)는 낮은 인가전압에 의해서도 전자방출이 용이하도록 상대적으로 표면에 높은 전계강도를 나타내는 재질, 즉 다이아몬드 또는 다이아몬드상 카본 재질이 사용되게 된다. 이 평면 이미터(34)의 하부에 형성된 연결부(30, 32)는 'T'자 형상으로써, 평면 이미터(34)와 이미터전극(24)을 연결함과 아울러 평면 이미터(34)를 지지하게 된다. 이를 위하여, 연결부(30, 32)는 표면에 평면 이미터(34)가 형성된 머리부(30)와, 이미터전극(24)의 표면에서 소정의 높이로 형성되어 머리부(32)를 지지하는 네크부(32)로 구성된다. 하부 유리기판(22) 상에 배치된 이미터전극(24)은 연결부(30, 32)를 통하여 평면이미터(34)에 전압을 인가하게 된다. 이미터전극(24) 상에 절연층(26)을 사이에 두고 형성된 게이트(28)는 평면이미터(34)의 주위에 강한 전기장을 형성하여 평면이미터(34)로부터 전자가 방출되도록 한다. 다시 말하여, 평면이미터(34)는 이미터전극(24)과 게이트(28) 사이에 인가되는 전압에 의하여 전자들을 방출하게 된다.In the FED of FIG. 2, the emitter array includes a flat emitter 24 having an emitter electrode 24 disposed on the lower glass substrate 22 and a connecting portion 30 and 32 disposed on the emitter electrode 24. 34 and the insulating layer 26 and the gate 28 of the structure laminated | stacked on the emitter electrode 32 around the planar emitter 34 are comprised. The flat emitter 34 is made of a material having a relatively high electric field strength on its surface, that is, a diamond or diamond-like carbon material to facilitate electron emission even by a low applied voltage. The connecting portions 30 and 32 formed below the flat emitter 34 have a 'T' shape, connecting the flat emitter 34 and the emitter electrode 24 and connecting the flat emitter 34. Will be supported. To this end, the connecting portions 30 and 32 are formed at a predetermined height on the surface of the head 30 having the flat emitter 34 formed on the surface and the emitter electrode 24 to support the head 32. The neck part 32 is comprised. The emitter electrode 24 disposed on the lower glass substrate 22 applies a voltage to the planar emitter 34 through the connecting portions 30 and 32. The gate 28 formed on the emitter electrode 24 with the insulating layer 26 therebetween forms a strong electric field around the planar emitter 34 to allow electrons to be emitted from the planar emitter 34. In other words, the planar emitter 34 emits electrons by the voltage applied between the emitter electrode 24 and the gate 28.

그리고, 도 2에 도시된 FED는 상술한 이미터 어래이에 대향하여 소정의 이격거리를 갖고 배치되는 상부 유리기판(36)과, 상부 유리기판(36)의 저면에 도포된 형광체(38)를 구비한다. 상술한 평면이미터(34)로부터 방출되는 전자들은 상부 유리기판(36)과 형광체(38) 사이에 배치된 상부전극(도시하지 않음), 즉 애노드(Anode)에 인가되는 전압에 의해 가속되어 형광체(38)에 충돌함으로써 형광체로부터 빛이 발생하게 된다. 이미터 어래이와 형광체(38) 사이에는 적절한 진공도가 유지되어 있다.In addition, the FED illustrated in FIG. 2 includes an upper glass substrate 36 disposed at a predetermined distance from the emitter array described above, and a phosphor 38 coated on a bottom surface of the upper glass substrate 36. do. Electrons emitted from the planar emitter 34 described above are accelerated by a voltage applied to an upper electrode (not shown), that is, an anode disposed between the upper glass substrate 36 and the phosphor 38, and thus the phosphor. Light impinges on the phosphor by colliding with (38). An appropriate degree of vacuum is maintained between the emitter array and the phosphor 38.

이러한 구성에서, 다이아몬드 또는 다이아몬드상 카본 재질의 평면이미터(34)는 기존의 전계방출이미터와 대비하여 표면에 높은 전계강도가 분포하게 된다.In this configuration, the flat emitter 34 made of diamond or diamond-like carbon material has a high field strength distributed on the surface as compared with the conventional field emission emitter.

도 3을 참조하면, 전계방출 이미터의 중심부로부터의 위치(r)에 대하여 이미터 표면에 분포하는 전계강도의 세기가 도시되어 있다. 도 3에서 곡선 a는 도 1에 도시된 종래의 평면 이미터(20b)의 표면에 분포하는 전계강도의 세기를 표시하고, 곡선 b는 도 2에 도시된 본 발명의 평면 이미터(34)의 표면에 분포하는 전계강도의 세기를 표시한다. 여기서, 본 발명에 따른 평면 이미터(34)의 표면에 분포하는 전계강도의 세기가 종래의 평면 이미터(20b)에 비하여 수배이상 큰 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, the intensity of the field strength distributed over the emitter surface relative to the position r from the center of the field emission emitter is shown. In FIG. 3, curve a indicates the intensity of the electric field strength distributed on the surface of the conventional planar emitter 20b shown in FIG. 1, and curve b shows the plane emitter 34 of the present invention shown in FIG. It displays the strength of the electric field strength distributed on the surface. Here, it can be seen that the intensity of the electric field strength distributed on the surface of the flat emitter 34 according to the present invention is several times larger than that of the conventional flat emitter 20b.

도 4는 도 2에 도시된 전계방출 이미터 어래이의 제조공정을 단계적으로 나타내는 단면도를 도시한 것이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing step by step the manufacturing process of the field emission emitter array shown in FIG.

도 4a를 참조하면, 하부 유리기판(22) 상에 순차적으로 적층된 구조의 이미터전극(24), 제1 도체층(30a) 및 제2 도체층(32a)이 도시되어 있다. 이미터전극(24)은 통상의 기상물리증착법, 기상화학증착법 및 전기도금법 등과 같은 일반적인 코팅공정에 의해 하부 유리기판(22)의 표면에 균일한 두께로 형성되게 된다. 이미터전극(24) 상에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 도체층(30a, 32a) 또한 일반적인 코팅공정에 의해 형성되어진다. 여기서 제1 도체층(30a)의 재질로는 금속이 바람직하며, 제2 도체층(32a)는 금속이나 반도체 등을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 4A, the emitter electrode 24, the first conductor layer 30a, and the second conductor layer 32a, which are sequentially stacked on the lower glass substrate 22, are illustrated. The emitter electrode 24 is formed to have a uniform thickness on the surface of the lower glass substrate 22 by a general coating process such as conventional vapor phase physical vapor deposition, vapor phase chemical vapor deposition, and electroplating. The first and second conductor layers 30a and 32a sequentially stacked on the emitter electrode 24 are also formed by a general coating process. The material of the first conductor layer 30a is preferably metal, and the metal, semiconductor, or the like may be used for the second conductor layer 32a.

도 4b를 참조하면, 이미터전극(24)의 표면에 형성된 제1 도체층 패턴(30)과, 그 위에 형성된 제2 도체층 패턴(32)이 도시되어 있다. 상부에 위치한 제2 도체층 패턴(32)은 적절한 포토레지스터 패턴을 이용한 포토리소그라피 공정에 의해 패턴화함으로써 형성되게 된다. 제2 도체층 패턴(32) 하부의 제1 도체층 패턴(30)은 상기와 같은 공정을 이용하여 패턴화함으로써 형성되게 된다. 이때, 제1 도체층 패턴(30)은 제2 도체층 패턴(32)보다 더 안쪽으로 식각하게 된다. 이에 따라, 제1 도체층 패턴(30)과 제2 도체층 패턴(32)은 도 2에 도시된 바와 같이 'T'자 형상, 즉 머리부(32)와 네크부(30)로 이루어진 연결부로 형성되게 된다.Referring to FIG. 4B, the first conductor layer pattern 30 formed on the surface of the emitter electrode 24 and the second conductor layer pattern 32 formed thereon are illustrated. The second conductor layer pattern 32 located thereon is formed by patterning by a photolithography process using an appropriate photoresist pattern. The first conductor layer pattern 30 under the second conductor layer pattern 32 is formed by patterning using the above process. At this time, the first conductor layer pattern 30 is etched inward more than the second conductor layer pattern 32. Accordingly, the first conductor layer pattern 30 and the second conductor layer pattern 32 have a 'T' shape, as shown in FIG. 2, that is, a connecting portion consisting of the head part 32 and the neck part 30. Will be formed.

도 4c를 참조하면, 연결부가 형성된 이미터전극(24) 상에 도포된 코팅막(40)이 도시되어 있다. 코팅막(40)은 스핀코팅이나 기상화학증착법 등과 같은 방법에 의해 연결부가 형성된 이미터전극(24) 상에 평탄한 표면을 갖도록 형성된다.Referring to FIG. 4C, the coating film 40 coated on the emitter electrode 24 on which the connection portion is formed is shown. The coating film 40 is formed to have a flat surface on the emitter electrode 24 on which the connection portion is formed by a method such as spin coating or vapor chemical vapor deposition.

이 코팅막(40)을 임의의 깊이만큼 식각하여 도 4d에 도시된 바와 같이 제1 도체층 패턴(30) 사이의 이미터 전극(24) 상에 적절한 두께의 코팅막(40a)만이 남도록 한다.The coating film 40 is etched to an arbitrary depth so that only the coating film 40a of the appropriate thickness remains on the emitter electrode 24 between the first conductor layer patterns 30 as shown in FIG. 4D.

도 4e를 참조하면, 제1 도체층 패턴(30) 사이의 코팅막(40a)과 제3 도체층 패턴(32) 상에 도포된 다이아몬드상 카본 박막(34a, 34)이 도시되어 있다. 다이아몬드상 카본 박막(34a, 34)은 레이져어블레이션, 이온빔스퍼터링 등의 기상물리증착법이나 기타방식에 의해 코팅막(40a) 및 제1 도체층 패턴(32)의 표면에 형성되게 된다.Referring to FIG. 4E, diamond-like carbon thin films 34a and 34 coated on the coating film 40a between the first conductor layer pattern 30 and the third conductor layer pattern 32 are illustrated. The diamond-like carbon thin films 34a and 34 are formed on the surfaces of the coating film 40a and the first conductor layer pattern 32 by vapor phase physical vapor deposition such as laser ablation, ion beam sputtering, or other methods.

그리고, 이미터전극(24) 상의 코팅막(40a)은 그 위에 형성된 다이아몬드상 카본 박막(34a)과 함께 제거함으로써, 도 4f에 도시된 바와 같이 제2 도체층 패턴(32)의 표면에 형성된 다이아몬드상 카본 박막, 즉 평면 이미터(34)가 형성된 전계방출 이미터 어래이가 완성되게 된다.Then, the coating film 40a on the emitter electrode 24 is removed together with the diamond-like carbon thin film 34a formed thereon, so that the diamond-like film formed on the surface of the second conductor layer pattern 32 as shown in FIG. 4F. The thin film of carbon, that is, the field emission emitter array in which the flat emitter 34 is formed, is completed.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로써 도 4e에 도시된 다이아몬드상 카본 박막(34a, 34)은 기상화학증착법에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 도체층(32a)에 다이아몬드상 카본 박막의 형성이 용이하도록 도 4a에 도시된 최상부의 제2 도체층(32a)의 표면을 다이아몬드 입자 등을 이용하여 전처리하거나 촉매처리를 할 수 있다. 여기서, 제2 도체층(32a)의 재질로써 텅스텐(W)이나 니켈(Ni) 등과 같이 다이아몬드상 박막의 형성이 용이한 금속재질을 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 기상화학증착법을 이용하여 도 4e에 도시된 바와 같이 다이아몬드상 카본 입자들을 증착시키면 전처리된 제2 도체층 패턴(32)의 표면에만 다이아몬드상 카본 박막(34)이 형성되고 코팅막(40a) 및 다른 부분에는 결합력이 떨어지는 카본 화합물이 형성되게 된다. 이렇게 불필요한 부위에 형성된 카본 화합물은 초음파세정 등과 같은 물리적 방식과 코팅막(40a)의 식각공정에 의해 제거되게 된다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, the diamond-like carbon thin films 34a and 34 illustrated in FIG. 4E may be formed by vapor phase chemical vapor deposition. In this case, the surface of the uppermost second conductor layer 32a shown in FIG. 4A may be pretreated or catalyzed using diamond particles to facilitate formation of a diamond-like carbon thin film on the first conductor layer 32a. have. Here, it is preferable to use a metal material which is easy to form a diamond-like thin film such as tungsten (W) or nickel (Ni) as the material of the second conductor layer 32a. Accordingly, when the diamond-like carbon particles are deposited by using the chemical vapor deposition method, the diamond-like carbon thin film 34 is formed only on the surface of the pretreated second conductor layer pattern 32 and the coating film 40a is deposited. And the other part is to form a carbon compound having a poor bonding force. The carbon compound formed at such an unnecessary portion is removed by a physical method such as ultrasonic cleaning and the etching process of the coating film 40a.

결과적으로, 본 발명은 저전압에 의해서도 전자방출 특성이 높은 전계방출이미터를 제공할 수 있다.As a result, the present invention can provide a field emission emitter having high electron emission characteristics even by a low voltage.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 이미터 및 그의 제조방법에 의하면, 저전압에 의해서도 높은 전자방출특성을 지닌 평면형 다이아몬드상 카본 박막 이미터를 형성하는 것이 가능함으로써, 저전압으로 구동이 가능한 대면적의 FED를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전계방출 이미터 제조방법은 일반화된 식각공정과 박막형성공정이 대부분이므로 제조공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 저감할 수 있다.As described above, according to the field emission emitter and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to form a flat diamond-like carbon thin film emitter having a high electron emission characteristic even by a low voltage, so that a large area that can be driven at low voltage FED can be implemented. In addition, since the field emission emitter manufacturing method according to the present invention is a generalized etching process and a thin film forming process, the manufacturing process can be simplified as well as the manufacturing cost can be reduced.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims (15)

전자를 방출하기 위한 전자방출부와,An electron emission unit for emitting electrons, 상기 전자방출부에 전압을 인가하기 위한 이미터전극과,An emitter electrode for applying a voltage to the electron emitting unit; 상기 전자방출부와 이미터전극 사이에 소정의 높이로 형성된 도체패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터.And a conductor pattern formed between the electron emission unit and the emitter electrode at a predetermined height. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이미터전극이 형성되는 기판과,A substrate on which the emitter electrode is formed; 상기 전자방출부 주변에 형성되어 전자를 방출시키기 위한 전압을 인가하는 게이트전극과,A gate electrode formed around the electron emission unit and applying a voltage for emitting electrons; 상기 이미터전극과 게이트전극 사이에 형성되는 절연층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터.And a dielectric layer formed between the emitter electrode and the gate electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자방출부는 평면형의 다이아몬드 박막패턴과 다이아몬드상 카본 박막패턴 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터.The electron emission unit is a field emission emitter, characterized in that any one of a planar diamond thin film pattern and diamond-like carbon thin film pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도체패턴은The conductor pattern is 상기 전자방출부가 형성된 제1 도체패턴과,A first conductor pattern on which the electron emission unit is formed; 상기 이미터전극 상에 형성되어 상기 제1 도체패턴을 지지하는 제2 도체패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터.And a second conductor pattern formed on the emitter electrode to support the first conductor pattern. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2 도체패턴의 재질은 금속물질인 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터.The material of the second conductor pattern is a field emission emitter, characterized in that the metal material. 기판상에 이미터전극을 형성하는 제1 단계와,A first step of forming an emitter electrode on the substrate, 상기 이미터전극 상에 도체패턴을 형성하는 2단계와,Forming a conductor pattern on the emitter electrode; 상기 도체패턴 상에 전자방출부를 형성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.And a three step of forming an electron emission unit on the conductor pattern. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 2 단계는The second step is 상기 이미터전극 상에 제1 도체층과 제2 도체층을 순차적으로 형성하는 단계와,Sequentially forming a first conductor layer and a second conductor layer on the emitter electrode; 상기 제2 도체층을 포토리소그라피 공정을 이용하여 패턴화하는 단계와,Patterning the second conductor layer using a photolithography process; 상기 제1 도체층을 상기 제2 도체층보다 안쪽으로 깊게 식각하여 패턴화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.And etching the first conductor layer deeply inward than the second conductor layer to pattern the first conductor layer. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 도체층의 재질은 금속물질인 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터.The material of the first conductor layer is a field emission emitter, characterized in that the metal material. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 3단계는The third step is 상기 도체패턴이 형성된 이미터전극 상에 평탄한 표면을 갖도록 임의의 코팅막을 도포하는 단계와,Applying an optional coating film to have a flat surface on the emitter electrode on which the conductor pattern is formed; 상기 도체패턴 보다 낮은 높이를 갖도록 상기 코팅막을 식각하는 단계와,Etching the coating layer to have a lower height than the conductor pattern; 상기 도체패턴 및 코팅막의 표면에 전자방출용 물질층을 형성하는 단계와,Forming an electron emission material layer on surfaces of the conductor pattern and the coating film; 상기 코팅막과 코팅막에 형성된 전자방출용 물질층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.And removing the coating layer and the electron emission material layer formed on the coating layer. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 코팅막은 스핀코팅법과 기상화학증착법 중 어느 하나를 이용하여 도포하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.The coating film is a field emission emitter manufacturing method characterized in that the coating using any one of a spin coating method and a vapor chemical vapor deposition method. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전자방출용 물질층은 기상물리증착법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.The electron-emitting material layer is a field emission emitter manufacturing method, characterized in that formed using the vapor phase physical vapor deposition method. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전자방출용 물질층은 기상화학증착법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.The electron-emitting material layer is a field emission emitter manufacturing method characterized in that formed by using a chemical vapor deposition method. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 기상화학증착법을 이용하는 경우 상기 2 단계는When using the vapor phase chemical vapor deposition step 2 상기 제2 도체층을 형성한 후 그 표면을 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.And forming a surface of the second conductor layer and pretreating the surface thereof. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제2 도체층은 상기 전자방출부의 형성이 용이한 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.The second conductor layer is a field emission emitter manufacturing method, characterized in that made of a metal material that is easy to form the electron emitting portion. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전자방출용 물질층은 다이아몬드와 다이아몬드상 카본 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 이미터 제조방법.The electron-emitting material layer is a field emission emitter manufacturing method, characterized in that made of any one of diamond and diamond-like carbon.
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