KR20050043206A - Surface conduction electron emitting device - Google Patents

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KR20050043206A
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이범주
백동기
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 표면 전도형 전계방출 소자에 관한 것으로, 특히 전극과 에미터 물질 상의 접촉을 안정적으로 형성하여 포밍형성에서 발생할 수 있는 결함을 방지하고 안정성과 재현성을 높이도록 한 표면 전도형 전계방출 소자에 관한 것이다. 종래의 표면 전도형 전계방출 소자는 대단히 얇은 에미터 박막을 상대적으로 두꺼운 전극 상부에 형성하기 때문에 두 박막 사이의 단차에 의해 접촉부가 불균일하게 되어 해당 부분 저항이 커지게 되며, 에미터 간극 형성을 위한 포밍 공정에서 저항이 큰 접촉부가 먼저 포밍되는 경우가 발생하기 때문에 균일한 소자의 특성을 열화시키며 그에 따라 품질과 신뢰성이 악화되는 치명적인 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 에미터 박막을 전극 하부에 형성하는 것으로 에미터 박막 상부에 전극을 위치시켜 두께 차이가 큰 두 박막 사이의 단차에 의한 접촉 저항 증가를 근본적으로 방지하며 에미터 박막의 저항 분포를 균일하게 유지시킨 표면 전도형 전계방출 소자를 제공함으로써, 포밍 공정에서 열의 방출이 가장 늦게 발생하는 중앙 부위에서 균일한 포밍이 이루어질 수 있도록 하여 전체 소자의 균일성과 재현성을 극단적으로 높일 수 있고, 그에 따라 품질과 신뢰성은 물론이고 수율까지 개선할 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a surface conduction field emission device, and in particular, to a surface conduction field emission device for stably forming a contact on an electrode and an emitter material to prevent defects that may occur in forming and to increase stability and reproducibility. It is about. In the conventional surface conduction field emission device, a very thin emitter thin film is formed on a relatively thick electrode, so that the contact portion is uneven due to the step difference between the two thin films, thereby increasing the corresponding partial resistance. In the forming process, since the contact with a large resistance is formed first, there is a fatal problem that deteriorates the characteristics of the uniform device, thereby degrading quality and reliability. In view of the above problems, the present invention forms an emitter thin film under the electrode, thereby placing an electrode on the emitter thin film to prevent an increase in contact resistance due to a step difference between two thin films having a large thickness difference. By providing a surface conduction field emission device that maintains a uniform distribution of resistance, uniform foaming can be performed at the center portion where heat is emitted most lately in the forming process, and the uniformity and reproducibility of the entire device can be extremely increased. As a result, the quality and reliability as well as the yield can be improved.

Description

표면 전도형 전계방출 소자{SURFACE CONDUCTION ELECTRON EMITTING DEVICE}Surface conduction field emission device {SURFACE CONDUCTION ELECTRON EMITTING DEVICE}

본 발명은 표면 전도형 전계방출 소자에 관한 것으로, 특히 전극과 에미터 물질 상의 접촉을 안정적으로 형성하여 포밍형성에서 발생할 수 있는 결함을 방지하고 안정성과 재현성을 높이도록 한 표면 전도형 전계방출 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a surface conduction field emission device, and in particular, to a surface conduction field emission device for stably forming a contact on an electrode and an emitter material to prevent defects that may occur in forming and to increase stability and reproducibility. It is about.

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. 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. 이러한 다양한 표시 소자의 요구에 따라 최근에는 전계방출(field emission)을 이용한 소자가 디스플레이 분야에 적용되면서, 크기 및 전력 소모를 감소시키면서도 높은 해상도를 제공할 수 있는 박막 디스플레이의 개발이 활발해지고 있다.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. 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. 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 전계방출 소자는 현재 개발 혹은 양산중인 평판 디스플레이들(LCD와 PDP, VFD등)의 단점을 모두 극복한 차세대 정보 통신용 평판 디스플레이로 주목을 받고 있다. 전계방출 소자 디스플레이는 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 flat panel display for overcoming all the disadvantages of flat panel displays (LCD, PDP, VFD, etc.) currently being developed or produced. The field emission device display has a simple electrode structure, high-speed operation based on the same principle as the CRT, and has the advantages that the display has such as infinite color, infinite gray scale, high luminance, and high video rate. have.

도 1은 일반적인 전계방출 소자의 구조를 설명하기 위한 간단한 단면도로서, 유리 기판(1)에 소자층(2)을 형성한 캐소드 하판과, 상기 소자층(2)에 형성된 전극에 의해 제공되는 전자와 전계에 의해 전자를 외부로 방출하는 에미터(3)와, 상기 에미터(3)로부터 방출되는 전자 빔의 포커스를 맞추는 집속전극(4)과, 상기 방출되는 전자에 방향성을 부여하기위해 고전압이 인가되는 애노드 상판(7)과, 상기 방출된 전자빔이 충돌하여 발광이 일어나도록 하는 형광판(8)과, 상기 캐소드 하판과 상기 애노드 상판(7) 사이를 지지하며 그 내부를 진공상태로 만들기 위한 스페이서(5)와, 상기 캐소드 하판과 애노드 상판(7)을 물리적으로 지지하기 위한 프릿(6)으로 구성된다.1 is a simple cross-sectional view for explaining the structure of a general field emission device, a cathode lower plate having an element layer 2 formed on a glass substrate 1, electrons provided by an electrode formed on the element layer 2, and An emitter 3 which emits electrons to the outside by an electric field, a focusing electrode 4 which focuses an electron beam emitted from the emitter 3, and a high voltage is applied to give direction to the emitted electrons. An anode top plate 7 to be applied, a fluorescent plate 8 to collide with the emitted electron beam to emit light, and a spacer for supporting between the cathode bottom plate and the anode top plate 7 and vacuuming the inside thereof (5) and a frit 6 for physically supporting the cathode lower plate and the anode upper plate 7.

상기와 같은 구성을 가지는 전계방출 표시소자는 진공 속의 금속 또는 도체 표면(에미터(3))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. The field emission display device having the above configuration utilizes a quantum mechanical tunneling phenomenon in which electrons exit the vacuum from the metal or conductor when a high field is applied to the metal or conductor surface (emitter 3) in the vacuum. At this time, the device exhibits the current-voltage characteristic according to the Fowler-Nordheim law.

캐소드 하판은 전자 방출이 가능하고 전자가 방출되는 위치가 조절될 수 있는 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 도시된 구조는 캐소드 하판(1,2,3)이 평면형인 경우를 나타낸 것이다. 그 외에 애노드가 원뿔형태로 이루어진 마이크로 팁(Micro-tip)형의 전계 방출 소자가 있는데, 전자가 방출되는 팁(tip)이 전계 집중이 일어날 수 있도록 날카롭게 되어 있으며 전자 방출을 일으킬 때는 게이트 전극에 전압을 인가하여 전자를 방출 시킨다. 상기 마이크로 팁 형태로 제작된 에미터는 우수한 전자 방출 특성을 갖고 있지만 20인치 이상의 대면적 표시 소자를 만들기 위해서는 큰 규모의 장비 투자가 필요하고 제조 공정이 복잡하여 다른 표시 소자에 비하여 경쟁력이 많이 떨어진다. The cathode bottom plate may be formed of various structures capable of emitting electrons and adjusting the position at which electrons are emitted. The illustrated structure shows a case where the cathode bottom plates 1, 2, and 3 are planar. In addition, there is a micro-tip field emission device in which the anode is conical. The tip from which electrons are emitted is sharpened to allow electric field concentration, and when the electron emission is induced, a voltage is applied to the gate electrode. To emit electrons. The emitter manufactured in the form of the micro tip has excellent electron emission characteristics, but it requires a large-scale equipment investment and a complicated manufacturing process to make a large area display device of 20 inches or more, and thus, it is much less competitive than other display devices.

그에 비해 표면 전자 방출형 표시 소자는 대부분 단순한 제조 공정과 구조로 이루어져 있으며 대형화에도 큰 장벽이 존재하지 않는다. 여기서는 이러한 표면 전자 방출형 전계 방출 소자 중에서 표면 전도형 전계방출 소자의 동작을 살펴 보도록 한다.   In contrast, most surface-emission display devices have a simple manufacturing process and structure, and there is no large barrier even when they are enlarged. Here, the operation of the surface conduction field emission device among the surface electron emission field emission devices will be described.

도 2는 표면 전도형 전계방출 소자의 동작 개념을 보기 위한 구조로서, 통상 PdO로 형성되는 전자 방출부(에미터)(20)는 고전압을 인가하는 포밍(forming) 공정을 통하여 그 일부에 좁은 간극을 형성한다. 이러한 에미터 간극(25)의 양쪽 끝 단(게이트 전극(11)과 캐소드 전극(12))에 전압을 인가하면 간극 사이에 고 고전계가 인가되고 이로 인하여 전자 방출이 이루어 진다. 방출된 전자는 애노드 상판(30)의 고전압에 의하여 가속되어 형광체(미도시)와 충돌하게 된다.2 is a structure for showing the operation concept of the surface conduction field emission device, in which the electron emission part (emitter) 20 formed of PdO is narrowly formed in a part through a forming process in which a high voltage is applied. To form. When a voltage is applied to both ends of the emitter gap 25 (the gate electrode 11 and the cathode electrode 12), a high electric field is applied between the gaps, thereby causing electron emission. The emitted electrons are accelerated by the high voltage of the anode top plate 30 to collide with the phosphor (not shown).

도시한 바와 같이, 상기 표면 전도형 전계방출 소자는 그 구조에 있어 대단히 단순한 구조를 가지기 때문에 대형화 하기 쉽고 구조물 형성 공정이 단순하다. 하지만, 상기 PdO로 형성되는 에미터(20)의 형성 공정은 전극 구조물의 형성 공정에 비해 까다롭고 시간이 많이 걸리는 공정을 이용하는데, 일반적으로 Pd 용액을 정확히 에미터 형성 부위에 적용한 후 열처리하여 산화물인 PdO를 성막하는 과정을 거치게 된다. 이를 좀더 상세히 설명하도록 한다.As shown in the drawing, the surface conduction field emission device has a very simple structure, and is easy to be enlarged, and the structure forming process is simple. However, the process of forming the emitter 20 formed of PdO uses a process that is more difficult and time consuming than the process of forming an electrode structure. PdO is deposited. This will be explained in more detail.

도 3은 종래 표면 전도형 전계 방출 소자의 에미터를 제조하는 과정을 나타낸 수순단면도로서, 도시한 바와 같이 유리기판(10) 상에 전극(11, 12)을 형성한 후 그 사이에 Pd 용액을 잉크젯 분사 방식으로 분사하여 PdO 에미터(20)를 형성한다. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing an emitter of a conventional surface conduction field emission device. As shown in FIG. 3, electrodes 11 and 12 are formed on a glass substrate 10, and a Pd solution is formed therebetween. The PdO emitter 20 is formed by spraying by inkjet spraying.

먼저 도 3a에 도시한 바와 같이 유리기판(10) 상에 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(11)을 두껍게 형성한다. 상기 전극(11, 12)은 표면 산화막이 형성되지 않도록 귀금속인 백금등을 이용하여 형성하는 것이 일반적이며, 비교적 효율이 낮은 표면 전도형 전계방출부에 충분한 전류를 공급하기 위해 두껍게 형성해야 한다.First, as shown in FIG. 3A, the cathode electrode 12 and the gate electrode 11 are thickly formed on the glass substrate 10. The electrodes 11 and 12 are generally formed using a noble metal such as platinum so that a surface oxide film is not formed. The electrodes 11 and 12 should be formed thick in order to supply sufficient current to the surface conduction field emission unit having a relatively low efficiency.

그 다음, 도 3b에 도시한 바와 같이 잉크젯 분사구(40)를 통해 상기 전극의 사이에 Pd를 함유한 Pd 용액 방울(45)을 분사한다.Next, as shown in FIG. 3B, a Pd solution droplet 45 containing Pd is injected between the electrodes through the inkjet injection hole 40.

그 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이 상기 분사한 Pd 용액 방울(45)을 열처리하면서 산화 시켜 PdO 에미터(20) 박막을 형성한다. 이러한 산화 과정에서 귀금속으로 형성된 전극들(11, 12)의 표면은 산화되지 않는다. Next, as illustrated in FIG. 3C, the sprayed Pd solution droplet 45 is oxidized while being heat treated to form a PdO emitter 20 thin film. In this oxidation process, the surfaces of the electrodes 11 and 12 formed of the noble metal are not oxidized.

그 다음, 도 3d에 도시한 바와 같이 PdO 에미터(20) 박막에 고전압을 인가하는 포밍(forming) 공정을 실시하여 PdO 에미터(20) 박막에 간극을 형성한다. 하지만, PdO 에미터(20)와 전극(11, 12) 사이에 불안정한 접촉으로 인하여 큰 접촉 저항을 가질 수 있으며 이러한 경우 접촉 저항이 큰 부분에서 포밍이 발생하여 균일한 소자 특성을 저해할 수 있다. Next, as shown in FIG. 3D, a forming process of applying a high voltage to the PdO emitter 20 thin film is performed to form a gap in the PdO emitter 20 thin film. However, due to the unstable contact between the PdO emitter 20 and the electrodes 11 and 12, it may have a large contact resistance, and in this case, foaming may occur at a portion where the contact resistance is large, thereby inhibiting uniform device characteristics.

좀더 상세히 설명하면, PdO 에미터(20)는 수 nm 정도의 매우 얇은 두께를 가지는 반면 전극(11, 12)은 표면형 전계 방출부의 낮은 전자 방출 효율을 보상하기위해 많은 전류를 흘려줄 수 있도록 수백 nm정도로 두꺼운 두께를 가진다. 이와 같이 두 박막 사이의 두께 차이가 큰 경우에 매우 얇은 PdO 박막이 전극 배선의 단차를 극복하지 못하여 단차 부분에서 일부 끊어진 박막이 형성된다. 즉, 표면형 전계 방출 소자의 개념상 전극(11, 12)과 에미터(20) 간의 두께 차이가 발생할 수 밖에 없고 에미터 물질(20)이 전극 물질(11, 12)을 안정적으로 감싸면서 형성되기는 매우 어렵다. 두 물질 사이에 큰 두께 차이가 있는 경우에 에미터 물질(20)과 전극(11, 12)의 전기적인 접촉이 안정적이지 못하여 그 부근의 저항이 에미터 물질(20)의 다른 곳에 비하여 크게 증가한다. 접촉 저항이 커지면 포밍 공정 중에 저항이 큰 두 물질 사이의 접촉 부위에 많은 발열이 일어나서 접촉 부위에서 포밍이 발생하게 되는 치명적인 문제점이 나타난다.In more detail, the PdO emitter 20 has a very thin thickness of several nm, while the electrodes 11 and 12 are able to flow hundreds of electric currents to compensate for the low electron emission efficiency of the surface field emitter. It has a thick thickness of about nm. As described above, when the thickness difference between the two thin films is large, a very thin PdO thin film does not overcome the step of the electrode wiring, so that a part of the thin film partially broken is formed. That is, in the concept of the surface type field emission device, a thickness difference between the electrodes 11 and 12 and the emitter 20 is inevitably generated, and the emitter material 20 is formed while stably surrounding the electrode materials 11 and 12. It is very difficult to be. When there is a large thickness difference between the two materials, the electrical contact between the emitter material 20 and the electrodes 11 and 12 is not stable, and the resistance in the vicinity thereof increases significantly compared to the other parts of the emitter material 20. . Increasing the contact resistance causes a fatal problem in that a large amount of heat is generated in the contact region between the two materials having a high resistance during the forming process, thereby forming in the contact region.

도 4a는 상기한 단차를 극복하기위해 전극들(11,12)의 단차가 서서히 변하도록 테이퍼 식각을 적용한 종래 구조이다. 도시된 바와 같이 급격한 단차를 방지하기 위해 에미터(20)가 형성될 전극 부분을 경사지게 구성하였다 할지라도 그 접촉 부위의 단차에 의해 접촉 저항의 증가가 발생하게 된다. 4A illustrates a conventional structure in which tapered etching is applied such that the steps of the electrodes 11 and 12 are gradually changed to overcome the above steps. As shown, even if the electrode portion on which the emitter 20 is to be formed is inclined to prevent a sharp step, an increase in contact resistance occurs due to the step of the contact portion.

도 4b는 상기 도 4a와 같이 형성한 구조물에 대한 포밍을 실시한 경우의 전자 현미경 사진이다. 도시된 바와 같이 경사가 발생하는 두 부분에서 포밍이 발생한 것을 볼 수 있다. 이렇게 두 전극 사이에 균일하게 간극을 형성하지 못하게 되면 표시 소자에 의한 화면이 전체적으로 불균일해 지게 되어 품질이 크게 악화된다. 또한, 심한 경우 발광 자체가 불가능하여 불량 화소가 될 수도 있다.4B is an electron micrograph when the forming of the structure formed as shown in FIG. 4A is performed. As shown, it can be seen that foaming occurs in two portions where the inclination occurs. If the gap is not evenly formed between the two electrodes, the screen by the display element becomes uneven as a whole and the quality is greatly deteriorated. In addition, in severe cases, light emission may not be possible, and thus may be a bad pixel.

상기한 바와 같이 종래의 표면 전도형 전계방출 소자는 대단히 얇은 에미터 박막을 상대적으로 두꺼운 전극 상부에 형성하기 때문에 두 박막 사이의 단차에 의해 접촉부가 불균일하게 되어 해당 부분 저항이 커지게 되며, 에미터 간극 형성을 위한 포밍 공정에서 저항이 큰 접촉부가 먼저 포밍되는 경우가 발생하기 때문에 균일한 소자의 특성을 열화시키며 그에 따라 품질과 신뢰성이 악화되는 치명적인 문제점이 있었다.As described above, the conventional surface conduction field emission device forms a very thin emitter thin film on a relatively thick electrode, resulting in uneven contact due to the step difference between the two thin films, thereby increasing the corresponding partial resistance. In the forming process for forming the gap, since a large contact portion is formed first, there is a fatal problem that deteriorates the characteristics of the uniform device and thus deteriorates quality and reliability.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 에미터 박막을 전극 형성 전에 먼저 성막하고, 그 상부에 전극을 형성하도록 하여 에미터 박막 상부에 전극을 위치시켜 두께 차이가 큰 두 박막 사이의 단차에 의한 접촉 저항 증가를 원천적으로 방지하며 에미터 박막의 저항 분포를 균일하게 유지시켜 포밍 공정에서 열의 방출이 가장 늦게 발생하는 중앙 부위에서 균일한 포밍이 이루어질 수 있도록 한 표면 전도형 전계방출 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention first forms an emitter thin film before forming an electrode, and forms an electrode on the upper part thereof, thereby placing an electrode on the upper part of the emitter thin film so that contact resistance due to a step difference between two thin films having a large thickness difference is achieved. The purpose of this invention is to provide a surface conduction field emission device which prevents an increase in source and maintains uniform distribution of resistance of the emitter thin film so that uniform foaming can be performed at the center portion where heat release occurs at the latest in the forming process. have.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명 표면 전도형 전계방출 소자는, 기판 상의 동일한 평면 상에 형성한 캐소드 전극 및 게이트 전극과; 상기 캐소드 전극 및 게이트 전극과 일부분에서 접촉하도록 하면서 상기 전극들의 하단에 형성한 에미터 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다. The surface conduction field emission device of the present invention for achieving the above object includes a cathode electrode and a gate electrode formed on the same plane on the substrate; And an emitter material formed at the bottom of the electrodes while in contact with the cathode and gate electrodes.

상기와 같은 본 발명을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.If described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention as follows.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명 일 실시예의 제조과정을 보인 수순 단면도로서, 도시한 바와 같이 에미터 물질(55)을 먼저 형성한 후 그 상부에 전극들(56, 57)을 형성하도록 하여 에미터 물질(55)의 저항 분포를 고르게 유지시킨다.5A to 5C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an exemplary embodiment of the present invention, in which the emitter material 55 is first formed, and then the electrodes 56 and 57 are formed thereon, as shown. The resistance distribution of the material 55 is kept even.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 유리기판(50) 상부에 잉크젯 분사구(60)를 이용한 잉크젯 분사 방식으로 에미터 물질을 도포한다.First, as shown in FIG. 5A, the emitter material is coated on the glass substrate 50 by an inkjet injection method using the inkjet injection hole 60.

그 다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 유리 기판(50) 상부에 도포된 에미터 물질(55)을 열처리하여 에미터 박막을 형성한다. 이때 에미터 박막으로 형성된 에미터(55)의 내부 저항 분포는 균일하게 유지된다. Next, as shown in FIG. 5B, the emitter material 55 coated on the glass substrate 50 is heat-treated to form an emitter thin film. At this time, the internal resistance distribution of the emitter 55 formed of the emitter thin film is kept uniform.

그 다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 형성된 에미터(55) 상부에 상기 에미터(55)와 일부분에서 접촉하면서 서로 이격되도록 게이트 전극(56)과 캐소드 전극(57)을 전극 물질 도포를 통해 형성한다. Next, as shown in FIG. 5C, the gate electrode 56 and the cathode electrode 57 are applied with the electrode material so as to be spaced apart from each other while in contact with the emitter 55 at a portion on the formed emitter 55. Form through.

이후 포밍 공정을 실시하게 되면, 균일한 저항 분포를 가지는 에미터(55)의 중앙 부분이 포밍되게 된다. After the forming process, the central portion of the emitter 55 having a uniform resistance distribution is formed.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명 다른 실시예의 제조과정을 보인 수순 단면도로서, 역시 에미터 물질(55)을 먼저 형성한 후 그 상부에 전극들(56, 57)을 형성한다.6A to 6D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of another embodiment of the present invention, in which the emitter material 55 is first formed, and then the electrodes 56 and 57 are formed thereon.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같은 유리기판(10)을 준비하고, 도 6b에 도시한 바와 같이 상기 유리기판(10) 상부에 포토레지스트(51) 혹은 다른 희생층을 형성한 후 에미터 물질이 형성될 부분에 맞추어 패터닝한다. 그리고, 그 상부 전면에 에미터 물질(55)을 진공 증착 방법으로 형성한다. First, a glass substrate 10 as shown in FIG. 6A is prepared, and a photoresist 51 or another sacrificial layer is formed on the glass substrate 10 as shown in FIG. 6B, and then the emitter material is formed. Patterned according to the part to be formed. Then, the emitter material 55 is formed on the upper entire surface by a vacuum deposition method.

그 다음, 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트(51) 및 그 상부의 에미터 물질을 제거하여 유리기판(50) 상부에 에미터 박막을 형성한다. 이를 리프트 오프(lift-off)법이라 한다. 이 경우 형성되는 에미터(55) 역시 내부적으로 고른 저항 분포를 가지게 된다.Next, as shown in FIG. 6C, the photoresist 51 and the emitter material thereon are removed to form an emitter thin film on the glass substrate 50. This is called a lift-off method. In this case, the emitter 55 formed also has an even distribution of resistance internally.

그 다음, 상기 형성된 에미터(55) 상부에 상기 에미터(55)와 일부에서 접속하면서 상호 이격되도록 게이트 전극(56) 및 캐소드 전극(57)을 증착한다.Next, the gate electrode 56 and the cathode electrode 57 are deposited on the formed emitter 55 so as to be spaced apart from each other while being connected to the emitter 55 in part.

상기와 같은 방법으로 전극(56, 57)과 에미터(55)를 형성한 후, 상기 에미터(55)에 전자가 방출되는 간극을 형성하기위해 상기 전극들(56, 57)에 높은 전압을 가하는 포밍 공정을 실시하면, 에미터(55)의 균일한 저항 분포에 의해 에미터(55) 중앙 부분에서 포밍이 발생하게 된다. 따라서, 단순한 공정 순서의 변화 만으로도 전체 소자의 균일성과 재현성을 극단적으로 높일 수 있게 되어 품질과 실뢰성은 물론이고 수율까지 개선할 수 있게 된다. After forming the electrodes 56 and 57 and the emitter 55 in the same manner as described above, a high voltage is applied to the electrodes 56 and 57 to form a gap in which the electrons are emitted to the emitter 55. When the forming process is performed, forming occurs in the central portion of the emitter 55 due to the uniform resistance distribution of the emitter 55. Therefore, the uniformity and reproducibility of the entire device can be extremely increased even by a simple change in the process sequence, thereby improving the quality and reliability as well as the yield.

전술한 방법 외에도 전극 물질 하단부에 에미터 물질을 형성하도록 하는 다양한 공정 기법들이 적용될 수 있으며, 이러한 다양한 공정 기법들은 모두 본 발명에 포괄될 수 있다는 것에 주의한다. 즉, 이렇게 에미터 물질을 전극의 하단부에 형성함으로써 두 물질의 접촉부에서 발생하던 불안정한 접촉에 의한 저항 증가가 원천적으로 방지되게 된다. Note that in addition to the methods described above, various processing techniques may be applied to form the emitter material at the bottom of the electrode material, and these various processing techniques may all be encompassed in the present invention. That is, by forming the emitter material at the lower end of the electrode, an increase in resistance due to unstable contact occurring at the contact portion of the two materials is prevented at the source.

상기한 바와 같이 본 발명 표면 전도형 전계방출 소자는 에미터 박막을 전극 하부에 형성하는 것으로 에미터 박막 상부에 전극을 위치시켜 두께 차이가 큰 두 박막 사이의 단차에 의한 접촉 저항 증가를 근본적으로 방지하며 에미터 박막의 저항 분포를 균일하게 유지시킴으로써 포밍 공정에서 열의 방출이 가장 늦게 발생하는 중앙 부위에서 균일한 포밍이 이루어질 수 있도록 하여 전체 소자의 균일성과 재현성을 극단적으로 높일 수 있고, 그에 따라 품질과 신뢰성은 물론이고 수율까지 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, the surface conduction field emission device of the present invention forms an emitter thin film under the electrode to prevent an increase in contact resistance due to a step difference between two thin films having a large thickness difference by placing an electrode on the emitter thin film. In addition, the uniform distribution of the emitter thin film enables uniform foaming at the central portion where heat dissipation occurs most lately in the forming process, thereby dramatically increasing the uniformity and reproducibility of the entire device. The reliability as well as the yield can be improved.

도 1은 종래 전계방출 소자의 일반적인 구조를 보이는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general structure of a conventional field emission device.

도 2는 종래 표면 전도형 전계방출 소자의 기본 동작 원리를 보이는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the principle of operation of the conventional surface conduction field emission device.

도 3a내지 도 3d는 종래 잉크젯 분사 방식의 표면 전도형 전계방출부 제조 공정을 보이는 수순단면도.Figure 3a to 3d is a cross-sectional view showing a conventional process for producing a surface conduction field emission portion of the inkjet injection method.

도 4a 및 도 4b는 종래 테이퍼 구조 전극에 적용한 에미터 구조와 이상 포밍의 전자 현미경 사진.4A and 4B are electron micrographs of an emitter structure and an abnormal forming applied to a conventional tapered structure electrode.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명 일 실시예의 제조 공정을 보이는 수순단면도.Figures 5a to 5c is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명 다른 실시예의 제조 공정을 보이는 수순단면도.Figure 6a to 6d is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another embodiment of the present invention.

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

50: 유리기판 51: 포토 레지스트50: glass substrate 51: photoresist

55: 에미터 56: 게이트 전극55 emitter 56 gate electrode

57: 캐소드 전극 60: 잉크젯 분사구57: cathode electrode 60: inkjet jet

Claims (3)

기판 상의 동일한 평면 상에 형성한 캐소드 전극 및 게이트 전극과; 상기 캐소드 전극 및 게이트 전극과 일부분에서 접촉하도록 하면서 상기 전극들의 하단에 형성한 에미터 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 전도형 전계방출 소자. A cathode electrode and a gate electrode formed on the same plane on the substrate; And an emitter material formed at the bottom of the electrodes while in contact with the cathode electrode and the gate electrode at a portion thereof. 제 1항에 있어서, 상기 에미터 물질은 기판 상부에 직접 성막한 후 열처리되고, 상기 전극들은 상기 에미터 물질 상부에 도포되어 형성된 것을 특징으로 하는 표면 전도형 전계방출 소자.2. The surface conduction field emission device according to claim 1, wherein the emitter material is directly deposited on the substrate and then heat-treated, and the electrodes are formed by coating on the emitter material. 제 1항에 있어서, 상기 에미터 물질은 잉크젯 도포방법에 의해 형성되거나 리프트 오프법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 전도형 전계방출 소자.The surface conduction field emission device according to claim 1, wherein the emitter material is formed by an inkjet coating method or a lift off method.
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KR100791327B1 (en) * 2005-04-15 2008-01-03 삼성전자주식회사 Gate controlled electron emitter array panel, active matrix display having the same and manufacturing method for the panel

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