KR20000026858A - Field emission device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20000026858A
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최준희
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Abstract

PURPOSE: A field emission device and a manufacturing method thereof are provided to enhance the bonding characteristic with a resistor layer, thereby enhancing an aspect ratio and a current density. CONSTITUTION: A field emission device comprises front and rear substrates(1,11,31) opposing each other, stripe type cathodes(2,12,32) formed on the rear substrate, resistor layer(3,13,33) formed on the cathodes, conical type micro tips(2,30), insulating layer(4,14,34), stripe type gates(5,15,35), stripe type anodes(39), and fluorescent layers(39a). The micro tips are formed on the resistor layer in array shape. The insulating layer has holes for inserting the micro tips and is formed on the cathodes and the substrates. The gates have openings corresponding to the holes and cross with the cathodes. The anodes cross with the cathodes on the front substrate. The fluorescent layers are separated in constant gap from both electrodes.

Description

전계 방출 표시소자 및 그 제조 방법Field emission display device and manufacturing method thereof

본 발명은 평판 표시소자(flat panel display)인 전계 방출 표시소자(field emission display)에 관한 것으로서, 상세하게는 전계 분포를 조밀하게 분포되어 전류밀도가 증대된 마이크로 팁이 구비된 전계 방출 표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a field emission display, which is a flat panel display. Specifically, the present invention relates to a field emission display device having a micro tip having a dense electric field distribution and an increased current density. The manufacturing method is related.

현재 기존 텔리비젼 수상기의 CRT(cathode ray tube)를 대신할 수 있는 화상 표시장치로서 평면형 화상 표시장치의 개발이 활발히 검토 되어지고 있으며, 향후 벽걸이 텔리비젼 및 HDTV용 화상 표시장치 적용을 목표로 하여 개발이 진행되고 있다.Currently, the development of a flat image display device as an image display device that can replace the CRT (cathode ray tube) of the existing television receiver is being actively studied, and the development is in progress for the purpose of applying the image display device for wall-mounted television and HDTV It is becoming.

이와 같은 평면형 화상 표시장치로서는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel), 그리고 전계 방출 표시소자(Field Emission Device) 등이 있으며, 그 중에서 화면의 밝기 및 저소비 전력에 있어서 전계 방출 표시소자가 크게 주목을 받고 있다.Such flat image display apparatuses include liquid crystal displays, plasma display panels, and field emission devices, among which are electric fields in terms of brightness and low power consumption of the screen. Emission display devices have attracted much attention.

도 1은 일반적인 전계 방출 표시소자의 발췌 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view taken from a general field emission display device.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전계 방출 표시소자는, 배면 기판(1) 상에 스트라이프 상의 음극(2)들이 다수 마련되고, 이 음극(2)들 위에는 저항체층(3)들이 형성되어 있다. 그리고, 저항체층(3)들 상에는 다수의 마이크로팁(2')들이 어레이 형태로 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, in the conventional field emission display device, a plurality of cathodes 2 on a stripe are provided on the rear substrate 1, and resistor layers 3 are formed on the cathodes 2. . On the resistor layers 3, a plurality of microtips 2 'are formed in an array form.

이 마이크로 팁(2')들은 음극(2)들 위에 형성된 절연체층(4)의 홀(4a)들 내에 마련되어 있다. 그리고 절연체층(4)의 위에는 홀(4a)들에 대응하는 개구부(4a)들을 가지는 게이트(5)들이 적층되어 있다. 여기서, 저항체층(3)의 재료로는 일반적으로 비정질 실리콘(a-Si) 혹은 Cr-SiO2등의 내열성 합금(cermet)이 주로 쓰인다.These micro tips 2 'are provided in the holes 4a of the insulator layer 4 formed on the cathodes 2. The gates 5 having the openings 4a corresponding to the holes 4a are stacked on the insulator layer 4. As the material of the resistor layer 3, generally, a heat resistant alloy such as amorphous silicon (a-Si) or Cr-SiO 2 is mainly used.

이와 같은 구성의 전계 방출 표시소자의 제조 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing a field emission display device having such a configuration is as follows.

도 2a 내지 도 2e는 도 1의 전계 방출 표시소자의 제조 단계별 수직 단면도이다.2A through 2E are vertical cross-sectional views of manufacturing the field emission display device of FIG.

도 2a에 도시된 바와 같이, 배면 기판(1) 상에 음극들(2)을 스트라이프 상으로 형성하고, 그 위에 저항체층(3)을 적층한 후, 포토리소그라피 공정으로 특정 형상으로 애칭한 후, 절연체층(4) 및 게이트층(5')을 순차적으로 적층한다.As shown in FIG. 2A, the cathodes 2 are formed on the back substrate 1 in a stripe shape, the resistor layer 3 is stacked thereon, and nicked into a specific shape by a photolithography process. The insulator layer 4 and the gate layer 5 'are laminated sequentially.

다음에 포토리소그라피 공정으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 마스크(6)를 게이트층(5') 상부에 형성하고 이를 식각하여 개구부(5a)를 갖는 게이트(5)를 형성한다.Next, in a photolithography process, as shown in FIG. 2B, a photoresist mask 6 is formed on the gate layer 5 ′ and etched to form a gate 5 having an opening 5 a.

다음에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 마스크(6)를 제거하고, 게이트(5)를 마스크로 사용하여 절연체층(4)를 식각함으로써, 절연체(4)에 홀(4a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2C, the photoresist mask 6 is removed and the insulator layer 4 is etched using the gate 5 as a mask to form holes 4a in the insulator 4. do.

다음에, 도 2d에 도시된 바와 같이, 게이트(5) 상에 분할층(7)을 증착하고, 도 2e에 도시된 바와 같이, 기판을 회전시키면서 전자 빔 증착법에 의해 몰리브데늄(Mo)과 같은 고융점 물질로 마이크로 팁(2')을 증착시킨다.Next, as shown in FIG. 2D, the partition layer 7 is deposited on the gate 5, and as shown in FIG. 2E, the molybdenum (Mo) and the molybdenum (Mo) are formed by electron beam deposition while rotating the substrate. The micro tip 2 'is deposited from the same high melting point material.

그 다음, 분할층(7)을 에칭하여 제거함으로써, 마이크로 팁 부산물(2a)도 함께 제거되게 한다. 이와 같이 함으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 전계 방출 표시소자를 완성한다.The dividing layer 7 is then etched away so that the micro tip byproduct 2a is also removed. In this way, the field emission display device as shown in FIG. 1 is completed.

상기와 같은 종래의 전계 방출 표시소자에 있어서, 통상 몰리브데늄(Mo)과 같은 고융점 물질로 이루어진 마이크로 팁(2')은 팁의 높이 대 팁의 밑면직경의 비율인 종횡비(aspect ratio)가 1∼1.3이다.In the conventional field emission display device as described above, the micro tip 2 ', which is usually made of a high melting point material such as molybdenum (Mo), has an aspect ratio that is a ratio of the height of the tip to the bottom diameter of the tip. 1 to 1.3.

이에, 몰리브데늄(Mo) 보다 더 큰 종횡비(aspect ratio)를 가짐으로써 전계 방출의 효율 및 전류밀도를 향상시키기 위해 일반적으로 텅스텐(W) 등과 같은 금속 을 마이크로 팁의 재질로 사용하고 있다.Accordingly, metals such as tungsten (W) are generally used as the material of the micro tip in order to have an aspect ratio larger than that of molybdenum (Mo) to improve the efficiency and current density of the field emission.

그러나, 텅스텐(W) 등과 같은 금속으로 마이크로 팁을 형성하는데 있어서, 텅스텐(W)은 저항체층(13)과의 계면에서 미세 공극이 생겨 접착 특성이 좋지 않아 팁의 형성이 일정하지 않게 되거나, 형성된다해도 전계 방출이 이루어지지 않는 특성을 보이게 된다.However, in forming the micro tip from a metal such as tungsten (W), tungsten (W) has a fine void at the interface with the resistor layer 13, so that the adhesive property is poor, so that the formation of the tip is not uniform or formed. Even if it is, the field emission is not achieved.

또한, 종래와 같이 몰리브데늄(Mo)으로 팁을 형성할 경우, 종횡비(aspect ratio)가 낮아 전계 방출 효율 및 전류 밀도가 상대적으로 낮게되는 문제점을 가지고 있다.In addition, when the tip is formed of molybdenum (Mo) as in the prior art, there is a problem that the field emission efficiency and the current density are relatively low due to a low aspect ratio.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창출된 것으로써, 저항체층과의 접착력이 강하고, 종횡비가 크며, 전계 분포를 조밀하게 분포시켜 전류밀도를 향상시키기 위한 마이크로 팁이 구비된 전계 방출 표시소자 및 그 제조 방법이 제공되는 점에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above problems, and has a strong adhesive force with a resistor layer, a high aspect ratio, and a field emission display device having a micro tip for densely distributing electric field distribution to improve current density; The object is that the manufacturing method is provided.

도 1은 일반적인 전계 방출 표시소자의 발췌 수직 단면도,1 is a vertical cross-sectional view taken from a general field emission display device;

도 2a 내지 도 2e는 도 1의 전계 방출 표시소자의 제조 단계별 수직 단면도,2A through 2E are vertical cross-sectional views of manufacturing the field emission display device of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 수직 단면도,3 is a vertical cross-sectional view of a field emission display device according to the present invention;

그리고, 도 4a 내지 도 4g는 도 3의 전계 방출 표시소자의 제조 단계별 수직 단면도이다.4A to 4G illustrate vertical cross-sectional views of manufacturing the field emission display device of FIG. 3.

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

1,11,31... 배면 기판 2,12,32... 음극1,11,31 ... back substrate 2,12,32 ... cathode

2',30... 마이크로 팁 2a... 마이크로 팁 부산물2 ', 30 ... micro tips 2a ... micro tips by-products

3,13,33... 저항체층3,13,33 ... resistor layer

4,14,34... 절연체층 4a,14a,34a... 홀4,14,34 ... insulator layer 4a, 14a, 34a ... hole

5,15,35... 게이트 5',15'... 게이트층5,15,35 ... Gate 5 ', 15' ... Gate Layer

5a,15a,35a... 개구부5a, 15a, 35a ... opening

16... 마스크 7,21... 분할층16 ... mask 7,21 ... divided layer

22... 제1금속층 부산물22. By-product of the first metal layer

23... 제2금속층 부산물 30a... 제1금속층23 The second metal layer by-product 30a ... The first metal layer

30b... 제2금속층 36... 스페이서30b ... Second metal layer 36 ... spacer

37... 방출전자 38... 전면 기판37. Emissions 38. Front substrate

39... 양극 39a... 형광체층39.Anode 39a ... Phosphor layer

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자는, 일정한 간격을 두고 이격되어 서로 대향되게 배치된 전면 기판 및 배면 기판; 상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 음극들; 상기 음극들 상에 연속적으로 형성된 저항체층; 상기 저항체층 상에 어레이 형태로 복수개 형성된 원추형의 마이크로 팁들; 상기 복수개의 마이크로 팁들을 각각 수용하는 홀들을 갖도록 상기 음극들 및 상기 기판 노출부 위에 형성된 절연체층; 상기 홀에 대응하는 개구부들을 갖도록 상기 절연체층 상에 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 게이트들; 상기 전면 기판 상에 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 양극들; 및 상기 양극들에 일정한 간격을 두고 형성된 형광체층;을 구비하여 된 전계 방출 표시소자에 있어서,In order to achieve the above object, the field emission display device according to the present invention includes: a front substrate and a rear substrate spaced apart from each other at regular intervals; Cathodes formed in a stripe shape on the rear substrate; A resistor layer continuously formed on the cathodes; A plurality of conical micro tips formed in an array on the resistor layer; An insulator layer formed on the cathodes and the substrate exposed portion to have holes for receiving the plurality of micro tips, respectively; Gates formed on a stripe in a direction crossing the cathodes on the insulator layer to have openings corresponding to the holes; Anodes formed on the front substrate on a stripe in a direction crossing the cathodes; And a phosphor layer formed at regular intervals on the anodes, the field emission display device comprising:

상기 마이크로 팁은 서로 다른 금속 물질로 된 하부의 제1금속층 및 상부의 제2금속층이 적층된 이중층의 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.The micro tip has a double layer structure in which a lower first metal layer and an upper second metal layer of different metal materials are stacked.

상기 제1금속층은 몰리브데늄(Mo) 내지 크롬(Cr) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층 보다 종횡비가 큰 텅스텐(W)으로 이루어진 것이 바람직하다.The first metal layer is made of one of molybdenum (Mo) to chromium (Cr), and the second metal layer is preferably made of tungsten (W) having a larger aspect ratio than the first metal layer.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 제조 방법은, (가) 유리 기판 상에 스트라이프 상의 음극층, 저항체층, 절연체층, 및 게이트층을 순차적으로 증착하고, 상기 게이트층을 식각하여 소정 직경의 개구부를 갖는 게이트를 형성하는 단계; (나) 상기 절연체층에 상기 개구부에 대응하는 홀을 형성하기 위해 식각하는 단계; (다) 기판을 회전시키면서 상기 게이트 상에 전자 빔 증착법에 의해 분할층을 형성하는 단계; (라) 상기 기판을 회전시키면서 전자 빔 증착법에 의해 연속적으로 제1금속층을 소정 두께 증착한 후, 상기 제1금속층과 다른 제2금속층을 소정 두께 증착하여 상기 제1금속층과 제2금속층에 의한 이중층 구조의 마이크로 팁을 형성하는 단계; 및 (마) 상기 분할층을 식각하여 마이크로 팁 부산물층들을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the method of manufacturing a field emission display device according to the present invention, (A) sequentially depositing a cathode layer, a resistor layer, an insulator layer, and a gate layer on a stripe on a glass substrate, Etching the gate layer to form a gate having an opening having a predetermined diameter; (B) etching to form holes corresponding to the openings in the insulator layer; (C) forming a partition layer on the gate by electron beam deposition while rotating the substrate; (D) while depositing a predetermined thickness of the first metal layer continuously by electron beam deposition while rotating the substrate, and depositing a predetermined thickness of the second metal layer different from the first metal layer by a double layer formed by the first metal layer and the second metal layer. Forming a micro tip of the structure; And (e) removing the micro tip byproduct layers by etching the partition layer.

상기 제1금속층은 몰리브데늄(Mo) 내지 크롬(Cr) 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제2금속층은 텅스텐으로 이루어진 것이 바람직하다.The first metal layer is made of one of molybdenum (Mo) to chromium (Cr), it is preferable that the second metal layer is made of tungsten.

여기서, 상기 제2금속층의 종횡비는 상기 제1금속층 보다 큰 것이 바람직하다.Here, the aspect ratio of the second metal layer is preferably larger than the first metal layer.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a field emission display device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 수직 단면도이다.3 is a vertical cross-sectional view of the field emission display device according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 배면 기판(31) 및 전면 기판(38)이 일정한 간격을 유지하도록 스페이서(36)로 이격되어 서로 대향되게 배치된다. 그리고, 배면 기판(31) 상에 음극(32)이 스트라이프 상으로 나란하게 형성된다. 상기 음극(32) 상에는 저항체층(33)이 형성된다.As shown in FIG. 3, the back substrate 31 and the front substrate 38 are spaced apart from the spacer 36 so as to face each other so as to maintain a constant distance. The cathode 32 is formed on the rear substrate 31 in parallel with the stripe. The resistor layer 33 is formed on the cathode 32.

상기 저항체층(33) 상에는 서로 다른 물질의 제1금속층(30a) 및 제2금속층(30b)이 연속적으로 증착된 이중층의 구조를 가지는 복수개의 마이크로 팁(30)들이 어레이 구조로 형성된다.On the resistor layer 33, a plurality of micro tips 30 having a double layer structure in which the first metal layer 30a and the second metal layer 30b of different materials are successively deposited are formed in an array structure.

여기서, 상기 이중층의 구조를 가지는 마이크로 팁(30)은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr) 중 어느 하나로 이루어진 제1금속층(30a)이 형성되고, 상기 제1금속층(30a)의 상부에는 텅스텐(W)으로 이루어진 제2금속층(30b)이 증착된다.Here, the micro tip 30 having the structure of the double layer is formed with a first metal layer (30a) made of any one of molybdenum (Mo) and chromium (Cr), the tungsten on the first metal layer (30a) A second metal layer 30b made of (W) is deposited.

그리고, 상기 마이크로 팁(30)을 각각 수용하는 홀(34a)을 갖는 절연체층(34)이 저항체층(33) 및 배면 기판(31)의 노출부 위에 형성되고, 절연체층(34) 상에는 절연체층(34)의 홀(34a)에 대응하는 개구부(35a)를 갖는 게이트(35)가 저항체층(33)과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된다.An insulator layer 34 having holes 34a respectively accommodating the micro tips 30 is formed on the exposed portions of the resistor layer 33 and the rear substrate 31, and the insulator layer 34 is formed on the insulator layer 34. A gate 35 having an opening 35a corresponding to the hole 34a of 34 is formed in a stripe shape in a direction crossing the resistor layer 33.

여기서, 본 발명에 따른 상기 마이크로 팁(30)은 이중층의 구조를 갖도록 형성되어 종래와는 달리, 종횡비(aspect ratio)가 커 첨예한 팁 선단부를 갖는다. 즉, 후술되는 저항체층(13)과의 접착 특성이 좋은 몰리브데늄(Mo)의 제1금속층(30a)이 저항체층(13) 상에 1차 증착되고, 그 위에 종횡비가 큰 텅스텐(W)의 제2금속층(30b)이 연속적으로 2차 증착되어 이중층의 구조를 갖는 마이크로 팁(30)을 구비한다.Here, the micro tip 30 according to the present invention is formed to have a structure of a double layer, unlike the conventional, has a sharp tip tip portion having a large aspect ratio. That is, the first metal layer 30a of molybdenum (Mo) having good adhesion to the resistor layer 13 described later is first deposited on the resistor layer 13, and the tungsten (W) having a large aspect ratio thereon is deposited thereon. The second metal layer 30b is successively secondary deposited to have a micro tip 30 having a double layer structure.

이와 같은 이중층의 구조를 갖는 마이크로 팁(30)은 단일 원추형의 마이크로 팁(도 1의 2')을 가진 종래의 전계 방출 표시소자와는 달리, 종횡비가 커 팁의 선단부가 보다 더 예리하게 형성되고, 마이크로 팁(30)의 높이가 더 크게 형성되어 전계 분포가 보다 더 조밀하게 분포되고, 이에 따른 전류 밀도를 향상시킬 수 있으며, 보다 예리한 텅스텐(W)의 팁을 형성할 때 발생하기 쉬운 저항체층(13)과 마이크로 팁(30)의 계면에 대한 접착 특성을 증가시킬 수 있다.Unlike the conventional field emission display device having a single conical micro tip (2 'in FIG. 1), the micro tip 30 having such a double layer structure has a large aspect ratio, and the tip portion of the tip is sharper. The height of the micro tip 30 is greater, so that the electric field distribution is more densely distributed, thereby improving the current density, and the resistor layer tends to occur when forming a sharper tungsten (W) tip. The adhesion property to the interface between the 13 and the micro tip 30 can be increased.

또한, 전면 기판(38) 상에는 양극(39)들이 스트라이프 상으로 형성되고, 양극(39) 상에는 형광체층(39a)이 도포된다. 그리고, 형광체층(39a)과 게이트(35) 사이에는 진공 공간이 구비되어 마이크로 팁(30)들로부터 양극(39)들로의 방출전자(37) 방출이 용이하게 된다.In addition, the anodes 39 are formed on the front substrate 38 in a stripe shape, and the phosphor layer 39a is coated on the anodes 39. In addition, a vacuum space is provided between the phosphor layer 39a and the gate 35 to facilitate emission of the emission electrons 37 from the micro tips 30 to the anodes 39.

이와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자는 음극(32)과, 게이트(35) 간에 70V∼100V 정도의 전압을 인가하고, 음극(32)과, 양극(39) 간에 300V 정도의 전위차를 유지시키면 마이크로 팁(30)으로부터 방출전자(37)가 방출되어 진공 영역을 통과하여 양극(39) 위의 형광체층(39a)에 충돌되면서 원하는 부분이 빛을 발하기 시작한다.The field emission display device according to the present invention having such a structure applies a voltage of about 70V to 100V between the cathode 32 and the gate 35, and has a potential difference of about 300V between the cathode 32 and the anode 39. When maintaining, the emission electrons 37 are emitted from the micro tip 30 to pass through the vacuum region and collide with the phosphor layer 39a on the anode 39 to start to emit light.

이러한 음극(32) 상의 저항체층(33)과 게이트(35)는 일정간격 및 스트라이프 상으로 서로 절연체층(34)을 사이에 두고 대향되어 마주보는 X-Y 매트릭스 구조를 갖고 있으므로 선택된 영역만이 빛을 발하게 된다.Since the resistor layer 33 and the gate 35 on the cathode 32 have XY matrix structures facing each other with the insulator layer 34 interposed therebetween at a predetermined interval and on a stripe, only the selected region emits light. do.

이 때, FEA(Field Emitter Array)가 형성된 배면 기판(31)과, 형광체층(39a)이 형성되어 있는 전면 기판(38) 사이의 간격은 고정세 스페이서(36)에 의해서 일정간격을 유지할 수 있게 되며, 이 때의 유지간격은 200㎛ 정도로 형성된다.At this time, the distance between the back substrate 31 on which the field emitter array (FEA) is formed and the front substrate 38 on which the phosphor layer 39a is formed can be maintained by the high-definition spacer 36. At this time, the holding interval is formed to about 200㎛.

전술한 바와 같은 전류 밀도는 포울러-노드하임(Fowler-Nordheim)의 이론에 의하면 방출 전류의 전류 밀도는 전계의 세기의 제곱에 비례함을 알 수 있다.As described above, the current density of Fowler-Nordheim shows that the current density of the discharge current is proportional to the square of the intensity of the electric field.

그러므로, 전계의 세기 및 전계의 세기에 대한 전류 밀도는 전류 방출을 위한 팁의 형상에 밀접한 관계가 있다.Therefore, the strength of the electric field and the current density with respect to the electric field are closely related to the shape of the tip for discharging the current.

즉, 상기 마이크로 팁(30)의 선단부가 보다 더 예리하게 형성되고, 마이크로 팁(30)의 높이가 더 크게 형성되어 방출 전류의 분포가 조밀해짐으로써, 전계 방출 효율이 향상되어 전류밀도의 균일성에 의한 패널 특성이 향상된다.That is, the tip of the micro tip 30 is formed more sharply, the height of the micro tip 30 is formed larger, and the distribution of the emission current is denser, so that the field emission efficiency is improved to improve the uniformity of the current density. Panel characteristics are improved.

이와 같은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 제조방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Such a method of manufacturing the field emission display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4g는 도 3의 전계 방출 표시소자의 제조 단계별 공정후의 수직 단면도이다. 앞서 도시된 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.4A to 4G are vertical cross-sectional views after the step-by-step process of manufacturing the field emission display device of FIG. 3. Like reference numerals in the drawings shown above indicate the same components.

먼저, 도 4a를 참조하면, 유리 기판(11) 상에 음극(12)을 스트라이프 상으로 형성한다.First, referring to FIG. 4A, the cathode 12 is formed in a stripe shape on the glass substrate 11.

그리고, 상기 음극(12) 위에 저항체층(13)을 형성하고, 저항체층(13)의 상부에 절연체층(13) 및 게이트층(15')을 순차적으로 적층한다.The resistor layer 13 is formed on the cathode 12, and the insulator layer 13 and the gate layer 15 ′ are sequentially stacked on the resistor layer 13.

이 때, 저항체층(13)과 게이트층(15')의 중간에 절연체층(14)을 사이에 두고 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 X-Y 매트릭스 형상을 갖도록 형성한다.At this time, the insulator layer 14 is interposed between the resistor layer 13 and the gate layer 15 'so as to have an X-Y matrix shape on a stripe in a direction crossing each other.

다음에 포토리소그라피 공정으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 게이트층(15') 상부에 포토레지스트(16')를 형성한다. 그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(16')를 자외선 파장을 갖는 노광장비로 노광한 후, 식각하여 포토레지스트 마스크(16)를 형성한다.Next, in a photolithography process, as shown in FIG. 4B, a photoresist 16 ′ is formed on the gate layer 15 ′. As illustrated in FIG. 4C, the photoresist 16 ′ is exposed to an exposure apparatus having an ultraviolet wavelength, and then etched to form a photoresist mask 16.

그 다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 절연체층(14)의 홀(14a)을 형성하기 위해 상기의 포토레지스트 마스크(16)를 사용하여 습식 에칭법으로 식각함으로써,게이트 개구부(15a)에 대응하는 소정 직경의 홀(14a)을 형성한다. 그 다음, 마스크(16)를 제거한다.Then, as shown in FIG. 4D, by etching with a wet etching method using the photoresist mask 16 described above to form the holes 14a of the insulator layer 14, the corresponding openings 15a are formed. A hole 14a having a predetermined diameter is formed. Next, the mask 16 is removed.

그 후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 기판을 회전시키면서 게이트(15) 상에 전자 빔 증착법에 의한 알루미늄(Al)의 분할층(21)을 형성한다. 여기서, 기판의 회전과 전자빔 증착으로 인해 분할층(21)은 게이트(15) 위에서 게이트(15)를 에워싸게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 4E, the divided layer 21 of aluminum (Al) is formed on the gate 15 while rotating the substrate by the electron beam deposition method. Here, the partition layer 21 surrounds the gate 15 over the gate 15 due to the rotation of the substrate and the electron beam deposition.

다음으로, 본 발명을 특징지우는 이중층의 구조를 갖는 마이크로 팁(30)을 형성하는 단계이다.Next, the step of forming a micro tip 30 having a bilayer structure characterizing the present invention.

도 4f에 도시된 바와 같이, 후술되는 이중층의 구조를 가진 마이크로 팁(30)의 하부로써 제1금속층(30a)을 형성하는 단계로, 상기 제1금속층(30a)의 재질은 몰리브데늄(Mo) 내지 크롬(Cr) 중 어느 하나로 이루어진다.As shown in FIG. 4F, the first metal layer 30a is formed as a lower portion of the micro tip 30 having a double layer structure, which will be described later. The material of the first metal layer 30a is molybdenum (Mo). ) To chromium (Cr).

본 발명에서는 상기 제1금속층(30a)의 재질은 몰리브데늄(Mo)으로 이루어진 것이 바람직하다. 이에, 진공 증착기로 진공상태를 유지시킨 상태에서 전자빔 증착용 몰리브데늄(Mo) 소스(source)를 사용하여 기판을 회전시키면서 전자 빔 증착법에 의해 저항체층(13) 상에 팁(tip)이 형성되지 않은 몰리브데늄의 제1금속층(30a)을 증착한다. 그러면, 분할층(21) 상에는 제1금속층(30a)의 제1금속층 부산물(22)이 상기 분할층(21)을 에워싸도록 증착된다.In the present invention, the material of the first metal layer 30a is preferably made of molybdenum (Mo). Accordingly, a tip is formed on the resistor layer 13 by electron beam deposition while rotating the substrate by using a molybdenum (Mo) source for electron beam deposition while maintaining a vacuum state with a vacuum evaporator. Molybdenum first metal layer 30a is deposited. Then, the first metal layer by-product 22 of the first metal layer 30a is deposited on the partition layer 21 so as to surround the partition layer 21.

다음에, 도 4g에 도시된 바와 같이, 상기 제1금속층(30a)의 상부에 후술되는 이중층의 구조를 가진 마이크로 팁(30)의 상부로써, 전계 방출을 위한 첨예한 팁이 형성되도록 제2금속층(30b)을 형성하는 단계로, 상기 제2금속층(30b)의 재질은 종횡비가 큰 텅스텐(W)으로 이루어지는 것이 바람직하다.Next, as shown in Figure 4g, as the upper portion of the micro tip 30 having a bilayer structure described later on top of the first metal layer (30a), the second metal layer so that a sharp tip for electric field emission is formed In the step of forming 30b, the material of the second metal layer 30b is preferably made of tungsten (W) having a high aspect ratio.

이에, 상기 제1금속층(30a)의 형성 공정과 같이 진공 증착기로 진공상태를 유지시킨 상태에서 전자빔 증착용 텅스텐(W) 소스(source)를 사용하여 기판을 회전시키면서 전자 빔 증착법으로 제1금속층(30a) 상에 텅스텐(W)의 제2금속층(30b)을 첨예한 팁이 형성되도록 연속적으로 증착한다. 그러면, 분할층(21) 상에 증착된 제1금속층 부산물(22) 상에는 제2금속층 부산물(23)이 상기 제1금속층 부산물(22)을 에워싸도록 증착된다.Accordingly, the first metal layer may be formed by electron beam deposition while rotating the substrate using a tungsten (W) source for electron beam deposition while maintaining a vacuum state using a vacuum evaporator as in the process of forming the first metal layer 30a. A second metal layer 30b of tungsten (W) is continuously deposited on 30a so that a sharp tip is formed. Then, the second metal layer by-product 23 is deposited on the first metal layer by-product 22 deposited on the partition layer 21 to surround the first metal layer by-product 22.

여기서, 상기 제1금속층(30a)은 제2금속층(30b)과 물리적, 화학적, 전기적으로 비슷한 특성 예컨데, 열팽창 계수 등을 가져야하며, 제1금속층(30a)의 종횡비(aspect ratio)는 제2금속층(30b) 보다는 상대적으로 작아야 한다. 그 이유는 형성되는 팁의 높이와 제2금속층(30b)의 팁(tip) 선단이 높고, 예리하게 형성되도록 하기 위해서이다.Here, the first metal layer 30a has physical, chemical, and electrical properties similar to those of the second metal layer 30b, for example, a thermal expansion coefficient, etc., and the aspect ratio of the first metal layer 30a is the second metal layer. It should be relatively smaller than (30b). The reason is that the height of the tip to be formed and the tip of the tip of the second metal layer 30b are high and sharply formed.

그리고, 알루미늄(Al)으로 이루어진 분할층(21)을 화학용액을 이용한 습식 에칭 공정을 수행하여 제거함과 동시에 분할층(21) 상에 적층된 제1 및 제2금속층 부산물(22,23)들을 함께 분해 제거하게 되면 도 4h에서와 같이, 본 발명에 따른 첨예한 선단을 갖는 이중층의 구조를 가진 마이크로 팁(30) 어레이(micro-tip array)의 제조공정이 완료된다.In addition, the partition layer 21 made of aluminum (Al) is removed by performing a wet etching process using a chemical solution, and the first and second metal layer by-products 22 and 23 stacked on the partition layer 21 are together. 4, the manufacturing process of the micro-tip array having a double layer structure having a sharp tip according to the present invention is completed.

이와 같은 공정으로 제조된 전계 방출 표시소자는 몰리브데늄(Mo)의 제1금속층(30a)을 1차 증착하고, 그 위에 종횡비가 큰 텅스텐(W)의 제2금속층(30b)을 연속적으로 2차 증착하여 제1금속층(30a) 만으로 형성된 종래의 마이크로 팁에 비해 큰 종횡비를 갖는 이중층의 구조를 가진 마이크로 팁(30)을 형성한다.The field emission display device manufactured by the above process first deposits the first metal layer 30a of molybdenum (Mo), and continuously deposits the second metal layer 30b of tungsten (W) having a large aspect ratio thereon. Subsequent deposition forms a micro tip 30 having a double layer structure having a larger aspect ratio than the conventional micro tip formed only of the first metal layer 30a.

즉, 저항체층(13)과의 접착 특성을 향상시키기 위해 몰리브데늄(Mo)의 제1금속층(30a)을 형성하고, 전계 분포의 조밀도, 전류 밀도의 향상, 예리한 팁의 선단 형성을 위해 종횡비가 큰 텅스텐(W)의 제2금속층(30b)을 제1금속층(30a) 위에 증착하여 전체적으로 종횡비가 큰 이중층의 구조를 갖는 마이크로 팁(30)을 형성한다. 이후 공정으로, 상술한 바와 같이 제조된 FEA(field emitter array)들과, 형광체층(도 3의 39a)이 형성된 전면 기판(도 3의 38)을 조립한 후, 열용융 공정으로써 저용융의 유리 파우더(glass powder)를 사용하여 진공용기를 구성하고, 가열 배기장치(미도시)를 사용하여 전계 방출 표시소자의 내부를 고진공, 약 10-7∼10-8torr 까지 배기시킨다.That is, the first metal layer 30a of molybdenum (Mo) is formed in order to improve the adhesive property with the resistor layer 13, and in order to improve the density of the electric field distribution, improve the current density, and form the tip of the sharp tip. A second metal layer 30b of tungsten (W) having a high aspect ratio is deposited on the first metal layer 30a to form a micro tip 30 having a bilayer structure having a large aspect ratio as a whole. Subsequently, after assembling the FEA (field emitter array) fabricated as described above and the front substrate (38 in FIG. 3) on which the phosphor layer (39a in FIG. 3) is formed, the glass of low melting as a heat melting process The vacuum container is formed using glass powder, and the inside of the field emission display device is evacuated to a high vacuum of about 10 -7 to 10 -8 torr using a heating exhaust device (not shown).

이 때, 진공도 향상 및 표시소자 내부의 진공도 유지를 위하여 배기공정 중에 약 320∼340℃ 정도까지 가열하여 표시소자 내부로부터 발생될 수 있는 각종 잔류가스들을 방출시키면서 배기공정을 수행한다.At this time, in order to improve the degree of vacuum and maintain the degree of vacuum inside the display element, the exhaust process is performed while releasing various residual gases that may be generated from the inside of the display element by heating to about 320 to 340 ° C.

그 다음으로, 표시소자 내부가 10-7∼10-8torr 정도의 진공도에 도달되면 유리 배기관을 열융착시켜서 표시소자의 내부가 고진공 상태가 유지될 수 있도록 한 후에 추가적으로 표시소자 내부에 잔류가스들을 흡착하여 표시소자 내부의 진공도를 높이기 위한 목적으로 고주파 유도 가열장치를 사용하여 화학물질인 바륨(Ba) 게터(getter) 막을 표시소자 내부에 플래싱(flashing) 시키게 되면 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 제조가 완료된다.Next, when the inside of the display element reaches a vacuum degree of about 10 -7 to 10 -8 torr, the glass exhaust pipe is thermally fused so that the inside of the display element can be maintained in a high vacuum state. When a flashing of a barium (Ba) getter film, which is a chemical substance, is performed inside a display device by using a high frequency induction heating device to increase the degree of vacuum inside the display device by adsorption, the field emission display device according to the present invention Manufacturing is complete.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자 및 그 제조 방법은 이중층의 구조를 가진 마이크로 팁이 제공됨으로써, 저항체층과의 접착 특성이 우수하고, 종횡비(aspect ratio)가 크며, 전계 분포를 조밀하게 분포시켜 전류밀도를 향상시키는데 그 장점이 있다.As described above, the field emission display device and the method of manufacturing the same according to the present invention are provided with a micro-tip having a double layer structure, and thus have excellent adhesion characteristics with the resistor layer, and have a high aspect ratio. There is an advantage in improving the current density by densely distributing the electric field distribution.

Claims (7)

일정한 간격을 두고 이격되어 서로 대향되게 배치된 전면 기판 및 배면 기판;A front substrate and a rear substrate spaced apart from each other at regular intervals; 상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 음극들;Cathodes formed in a stripe shape on the rear substrate; 상기 음극들 상에 연속적으로 형성된 저항체층;A resistor layer continuously formed on the cathodes; 상기 저항체층 상에 어레이 형태로 복수개 형성된 원추형의 마이크로 팁들;A plurality of conical micro tips formed in an array on the resistor layer; 상기 복수개의 마이크로 팁들을 각각 수용하는 홀들을 갖도록 상기 음극들 및 상기 기판 노출부 위에 형성된 절연체층;An insulator layer formed on the cathodes and the substrate exposed portion to have holes for receiving the plurality of micro tips, respectively; 상기 홀에 대응하는 개구부들을 갖도록 상기 절연체층 상에 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 게이트들;Gates formed on a stripe in a direction crossing the cathodes on the insulator layer to have openings corresponding to the holes; 상기 전면 기판 상에 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 양극들; 및Anodes formed on the front substrate on a stripe in a direction crossing the cathodes; And 상기 양극들 상에 일정한 간격을 두고 형성된 형광체층;을 구비하여 된 전계 방출 표시소자에 있어서,A field emission display device comprising: a phosphor layer formed at regular intervals on the anodes; 상기 마이크로 팁은 서로 다른 금속 물질로 된 하부의 제1금속층 및 상부의 제2금속층이 적층된 이중층의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.The micro tip has a double layer structure in which a lower first metal layer and an upper second metal layer of different metal materials are stacked. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1금속층은 몰리브데늄 내지 크롬 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자The first metal layer is formed of any one of molybdenum to chromium field emission display device 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2금속층은 상기 제1금속층 보다 종횡비가 큰 텅스텐(W)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.And the second metal layer is formed of tungsten (W) having a larger aspect ratio than the first metal layer. (가) 유리 기판 상에 스트라이프 상의 음극층, 저항체층, 절연체층, 및 게이트층을 순차적으로 증착하고, 상기 게이트층을 식각하여 소정 직경의 개구부를 갖는 게이트를 형성하는 단계;(A) sequentially depositing a cathode layer, a resistor layer, an insulator layer, and a gate layer on a stripe on the glass substrate, and etching the gate layer to form a gate having an opening having a predetermined diameter; (나) 상기 절연체층에 상기 개구부에 대응하는 홀을 형성하기 위해 식각하는 단계;(B) etching to form holes corresponding to the openings in the insulator layer; (다) 기판을 회전시키면서 상기 게이트 상에 전자 빔 증착법에 의해 분할층을 형성하는 단계;(C) forming a partition layer on the gate by electron beam deposition while rotating the substrate; (라) 상기 기판을 회전시키면서 전자 빔 증착법에 의해 연속적으로 제1금속층을 소정 두께 증착한 후, 상기 제1금속층과 다른 제2금속층을 소정 두께 증착하여 상기 제1금속층과 제2금속층에 의한 이중층 구조의 마이크로 팁을 형성하는 단계; 및(D) depositing a predetermined thickness of the first metal layer continuously by electron beam deposition while rotating the substrate, and then depositing a predetermined thickness of the second metal layer different from the first metal layer to form a double layer by the first metal layer and the second metal layer. Forming a micro tip of the structure; And (마) 상기 분할층을 식각하여 마이크로 팁 부산물층들을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.(E) removing the micro tip byproduct layers by etching the partition layer. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (라) 단계에서,In the step (d), 상기 제1금속층은 몰리브데늄 내지 크롬 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조 방법.The first metal layer is a method of manufacturing a field emission display device, characterized in that made of any one of molybdenum to chromium. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (라) 단계에서,In the step (d), 상기 제2금속층은 텅스텐으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.And the second metal layer is made of tungsten. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제2금속층의 종횡비는 상기 제1금속층 보다 큰 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조 방법.And an aspect ratio of the second metal layer is greater than that of the first metal layer.
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