KR100278504B1 - Diamond thin film diode FED and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 다이아몬드 박막을 이용하는 다이오드형 FED 는 애노드 기판에 ITO 패턴이 형성되어 있고 그 위에 형광막이 형성되어 있는 애노드부와 스페이서 의해 애노드부로부터 소정 간격을 두고 형성되어 있는 캐소드 부를 가지는 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 에 있어서, 캐소드 부는 캐소드 기판 (10) 상에 금속 전극 (11) 이 형성되어 있고 이 금속 전극위에 소정의 간격으로 또다른 금속전극 (12) 이 형성되어 있으며, 그 위에 다이아몬드 박막 (13) 이 증착되어 있는 구조로 되어 있고, 이러한 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 제조방법은, 캐소드 부를 형성하는 공정이, 캐소드 기판 (20) 위에 금속으로된 전극 (21) 을 형성하는 단계; 금속 전극 (21) 위에 포토 레지스트 (22) 를 코팅하고 1-10㎛ 의 선폭으로 패터닝하는 단계; 금속 전극 (21) 과 포토 레지스트 (22) 상에 금속으로된 전극 (23) 의 막을 1㎛ 이하의 두께로 형성하는 단계; 리프트 오프 (lift-off) 법을 이용하여 상기 포토 레지스트 (22) 를 제거하는 단계; 및 요철형태로 형성된 금속 전극들 (21, 23) 상에 다이아몬드막 (24) 을 증착하는 단계로 이루어진다.The diode type FED using the diamond thin film according to the present invention has a diamond thin film diode type having an ITO pattern formed on an anode substrate and a cathode portion formed at a predetermined distance from the anode portion by a spacer and an anode portion having a fluorescent film formed thereon. In the FED, the cathode portion has a metal electrode 11 formed on the cathode substrate 10 and another metal electrode 12 formed on the metal electrode at predetermined intervals, and a diamond thin film 13 formed thereon. The diamond thin film diode type FED manufacturing method includes the steps of: forming a cathode portion, forming an electrode 21 made of metal on the cathode substrate 20; Coating the photoresist 22 on the metal electrode 21 and patterning with a line width of 1-10 μm; Forming a film of the electrode 23 made of metal on the metal electrode 21 and the photoresist 22 to a thickness of 1 μm or less; Removing the photoresist (22) using a lift-off method; And depositing a diamond film 24 on the metal electrodes 21 and 23 formed in the uneven shape.
Description
본 발명은 다이아몬드 박막을 이용하는 다이오드형 FED 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diode type FED using a diamond thin film and a method of manufacturing the same.
전계방출형 표시소자 (FED) 는 진공중에서 캐소드로부터 방출된 전자가 애노드부의 형광막을 때려 형광체가 발광하는 것을 이용하는 측면에서는 브라운관의 특성과 같지만 하나의 전자총에 높은 전압을 걸어 전자를 방출하는 브라운관과는 달리 FED 는 수십만개의 캐소드에 전기장을 형성하여 전자를 방출하는 것을 이용하며 LCD 와 같이 평평한 표시소자인 특징을 갖고 있다.Field emission type display devices (FEDs) have the same characteristics as CRTs in that electrons emitted from the cathode in a vacuum hit the fluorescent film of the anode and emit light, but CRTs emit high electrons by applying a high voltage to one electron gun. In contrast, the FED uses an electric field in hundreds of thousands of cathodes to emit electrons. The FED is a flat display device such as an LCD.
이와같은 표시소자는 캐소드가 형성된 후면 기판부와 형광체가 형성된 전면기판부를 수십에서 수백 마이크로 미터의 간격을 유지하는 동시에 기판내부는 매우 고진공 (10-7∼ 10-9torr) 상태로 유지해야 한다. 일반적으로 사용되는 마이크로 팁 형태의 에미터를 갖는 FED 는 팁을 형성하기가 어렵고 제조비용이 고가이며 또한, 내부 불순물에 의해 팁이 파괴되는 문제점을 갖고 있다.Such a display device should maintain a gap between the cathode-formed back substrate and the phosphor-formed front substrate at tens to hundreds of micrometers and at the very high vacuum (10 -7 to 10 -9 torr). FED having a micro tip-type emitter generally used is difficult to form a tip, expensive manufacturing cost, and has a problem that the tip is broken by internal impurities.
마이크로 팁 형태의 에미터를 갖는 FED 의 상기한 바와같은 결점을 해결하기 위해 개발된 다이오드형 FED 는 다이아몬드 박막을 이용하므로 공정이 간단하고 화학적으로 불순물에 안정한 장점을 갖고 있다. 그러나 구조적으로 전자를 방출하기 까지는 높은 전압이 요구되는 문제점을 갖고 있다.The diode-type FED developed to solve the above-mentioned shortcomings of the FED having the micro tip-type emitter has the advantage of being simple and chemically stable to impurities because it uses a diamond thin film. However, there is a problem that a high voltage is required until structurally emitting electrons.
현재 까지 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 는 일반적으로 크롬 등의 금속물질을 전극으로 해서 평편한 전극위에 다이아몬드 박막을 형성해 전자가 방출되는 에미터부를 형성한다. 이렇게 형성된 에미터와 형광체가 도포되어 있는 애노드에 전기를 가해 전기장을 형성하여 전자를 방출시킨다. 이런 경우 충분한 전자를 방출시키기 위해서는 매우 높은 전압이 요구되고 다이아 몬드 박막의 특성에 따라 전자방출 균일도가 크게 좌우되어 표시소자의 발광특성 균일도를 얻는데 큰 어려움을 갖고 있다.To date, diamond thin film diode FEDs generally form a thin film of diamond on a flat electrode using a metal material such as chromium as an electrode to form an emitter portion where electrons are emitted. The emitter is applied to the anode to which the emitter and the phosphor are applied to form an electric field to emit electrons. In this case, a very high voltage is required to emit sufficient electrons, and the electron emission uniformity is greatly influenced by the characteristics of the diamond thin film, thereby making it difficult to obtain uniformity of emission characteristics of the display device.
본 발명은 종래의 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 상기한 바와같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 다이오드형 FED 에서 전압을 낮추고 방출전류를 높일 수 있는 새로운 전극구조를 갖는 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems of the conventional diamond thin film diode type FED, and the diamond thin film diode type FED having a new electrode structure capable of lowering the voltage and increasing the emission current in the diode type FED, and a manufacturing method thereof. It aims to provide.
도 1 은 본 발명에 따른 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드부 구조를 나타내는 단면도;1 is a cross-sectional view showing the cathode structure of a diamond thin film diode type FED according to the present invention;
도 2 는 본 발명에 따른 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드부를 제조하는 공정을 단계적으로 나타내는 도면; 및2 is a step-by-step view showing a process of manufacturing a cathode portion of a diamond thin film diode type FED according to the present invention; And
도 3 은 본 발명에 따른 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소부에 형성되는 전계밀도를 나타내는 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing the electric field density formed in the casing portion of the diamond thin film diode type FED according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10, 20 : 캐소드 기판 11, 12, 21, 23 : 금속 전극10, 20: cathode substrate 11, 12, 21, 23: metal electrode
22 : 포토 레지스트 24 : 다이아몬드 박막22: photoresist 24: diamond thin film
상기한 바와같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 구성에 따라 제공되는 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 는, 애노드 기판에 ITO 패턴이 형성되어 있고 그 위에 형광막이 형성되어 있는 애노드부와 스페이서 의해 애노드부로부터 소정 간격을 두고 형성되어 있는 캐소드 부를 가지는 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 에 있어서, 상기 캐소드 부는 캐소드 기판 상에 금속 전극이 형성되어 있고 이 금속 전극위에 소정의 간격으로 또다른 금속전극이 형성되어 있으며, 그 위에 다이아몬드 박막이 증착되어 있는 구조이다.In order to achieve the above object, the diamond thin film diode type FED provided according to one configuration of the present invention is formed from an anode portion by an anode portion and a spacer having an ITO pattern formed on the anode substrate and a fluorescent film formed thereon. In a diamond thin film diode type FED having cathode portions formed at intervals, the cathode portion is formed with a metal electrode on a cathode substrate, and another metal electrode is formed on the metal electrode at predetermined intervals, and a diamond thereon. A thin film is deposited.
본 발명의 또다른 구성에 따라 제공되는 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 제조방법은, 캐소드 부를 형성하는 공정이, 캐소드 기판 위에 금속으로된 전극을 형성하는 단계; 금속 전극 위에 포토 레지스트를 코팅하고 1-10㎛ 의 선폭으로 패터닝하는 단계; 금속 전극과 포토 레지스트 상에 금속으로된 또다른 전극의 막을 1㎛ 이하의 두께로 형성하는 단계; 리프트 오프 (lift-off) 법을 이용하여 상기 포토 레지스트를 제거하는 단계; 및 요철형태로 형성된 금속 전극들상에 다이아몬드막을 증착하는 단계로 이루어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a diamond thin film diode-type FED, the method of forming a cathode part comprising: forming an electrode made of metal on a cathode substrate; Coating a photoresist on the metal electrode and patterning it with a line width of 1-10 μm; Forming a film of the metal electrode and another electrode made of metal on the photoresist to a thickness of 1 μm or less; Removing the photoresist using a lift-off method; And depositing a diamond film on the metal electrodes formed in the uneven shape.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드부 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서, 이 FED 의 애노드부의 구조는 애노드 기판에 ITO 패턴이 형성되어 있고 그 위에 형광막이 형성되어 있는 일반적인 구조를 가지며 설명을 간명하기 위해 도시를 생략하였다.FIG. 1 schematically shows a cathode portion structure of a diamond thin film diode type FED of the present invention. The anode portion of the FED has a general structure in which an ITO pattern is formed on an anode substrate and a fluorescent film is formed thereon. The illustration is omitted for simplicity.
본 발명의 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드부는 캐소드 기판 (10) 상에 금속 전극 (11) 이 형성되어 있고 이 금속 전극위에 소정의 간격으로 또다른 금속 전극 (12) 이 증착되어 있으며, 그 위에 다이아몬드 박막 (13) 이 증착되어 있다. 금속 전극 (11) 과 금속 전극 (12) 은 유사한 성질을 갖는 상이한 금속으로 형성할 수도 있으나 동일 종류의 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 금속 전극 (12) 의 높이는 1 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 금속 전극 (12) 의 높이가 1 ㎛ 이상이 되면 금속 전극 (12) 의 측면에 다이아몬드 박막이 증착되기 어렵기 때문이다. 이러한 캐소드부 구조에 따르면 에미터 전극이 요철 형태를 가짐으로써 그위에 형성된 다이아몬드 박막의 표면적이 증가되어 전자 방출이 용이해진다.The cathode portion of the diamond thin film diode type FED of the present invention is formed with a metal electrode 11 on the cathode substrate 10, and another metal electrode 12 is deposited on the metal electrode at predetermined intervals, and the diamond thereon The thin film 13 is deposited. The metal electrode 11 and the metal electrode 12 may be formed of different metals having similar properties, but are preferably formed of the same kind of metal. In addition, the height of the metal electrode 12 is preferably 1 μm or less, because when the height of the metal electrode 12 is 1 μm or more, it is difficult to deposit a diamond thin film on the side of the metal electrode 12. . According to the cathode structure, the emitter electrode has an uneven shape to increase the surface area of the diamond thin film formed thereon, thereby facilitating electron emission.
도 2 에는 도 1 에 도시된 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드 부를 형성하기 위한 방법이 도시되어 있는데, 먼저 도 2(a) 에 도시된 바와같이, 캐소드 기판 (20) 위에 금속으로된 전극 (21) 을 형성한다. 그다음, 금속 전극 (21) 위에 포토 레지스트 (22) 를 코팅하고 1-10㎛ 의 선폭으로 패터닝한다 (도 2(b) 참조). 포토 레지스트 (22) 를 패터닝하는 방법은 포토 레지스트 상에 마스크를 대고 노광한 다음 노광부위를 용액으로 제거하는 일반적인 방법으로 용이하게 행할 수 있다.FIG. 2 shows a method for forming the cathode portion of the diamond thin film diode type FED shown in FIG. 1. First, as shown in FIG. 2A, an electrode 21 made of metal on the cathode substrate 20 is shown. To form. Then, the photoresist 22 is coated on the metal electrode 21 and patterned with a line width of 1-10 탆 (see Fig. 2 (b)). The method of patterning the photoresist 22 can be easily performed by a general method of exposing a mask on the photoresist and then exposing the exposed portion with a solution.
그 다음, 도 2(c) 에 도시된 바와같이, 금속 전극 (21) 과 포토 레지스트 (22) 상에 금속으로 된 전극 (23) 의 막을 1㎛ 이하의 두께로 형성하는데, 그 이유는 전술한 바와같이 금속 전극 (23) 의 높이가 1 이상이 되면 금속 전극 (23) 의 측면에 다이아몬드 박막이 증착되기 어렵기 때문이다. 이어서, 리프트 오프 (lift-off) 법을 이용하여 포토 레지스트 (22) 를 제거하면 포토 레지스트 위의 금속 전극부분이 함께 제거되어 도 2(d) 에 도시된 바와같이 캐소드 기판 (20) 상의 금속 전극 (21) 에 소정 간격으로 또다른 금속 전극 (23) 이 남게 되어 요철형상을 이루게 된다. 이렇게 요철형태로 형성된 금속 전극들 (21, 23) 상에 다이아몬드막 (24) 을 증착함으로써 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드 부가 형성된다. 금속 전극들 (21, 23) 위에 다이아몬드 박막을 증착하기 위해 레이저 어브레이션 (laser ablation) 기술이 일반적으로 이용된다.Then, as shown in Fig. 2 (c), a film of the electrode 23 made of metal is formed on the metal electrode 21 and the photoresist 22 to a thickness of 1 占 퐉 or less, for the reason described above. As described above, when the height of the metal electrode 23 becomes 1 or more, it is difficult to deposit a diamond thin film on the side of the metal electrode 23. Subsequently, when the photoresist 22 is removed using a lift-off method, the metal electrode portions on the photoresist are removed together, so that the metal electrode on the cathode substrate 20 as shown in FIG. 2 (d). Another metal electrode 23 is left at 21 at predetermined intervals to form an uneven shape. Thus, the cathode portion of the diamond thin film diode type FED is formed by depositing the diamond film 24 on the metal electrodes 21 and 23 formed in the uneven shape. Laser ablation techniques are commonly used to deposit a diamond film on metal electrodes 21, 23.
도 3 에는 본 발명에 따라 구성된 다이아몬드 박막 다이오드형 FED 의 캐소드부에서의 전계밀도가 개략적으로 도시되어 있는데, 이에 따르면 전계 밀도가 금속 전극 (23) 의 모서리부에 가장 많이 집중되고 그다음 금속 전극 (23) 의 상면에 집중되어 전자를 강하게 방출시킬 수 있다.3 schematically shows the electric field density at the cathode of a diamond thin film diode type FED constructed in accordance with the invention, whereby the electric field density is most concentrated at the corners of the metal electrode 23 and then the metal electrode 23. The electrons can be strongly emitted by being concentrated on the upper surface of
이와같이 본 발명에 따라 요철 형상을 이루는 캐소드부의 금속전극에 위에 다이아몬드 박막을 형성하면, 전자방출의 근원이 되는 다이아몬드 박막의 표면적이 증가되어, 전자 방출량이 많아지고, 요철형상의 다이아몬드 막으로 인해 전계가 굴곡진 면을 형성하므로 구조적으로 전기장에 의한 영향을 높여 전자방출이 쉽도록 해 동작전압을 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, when the diamond thin film is formed on the metal electrode of the cathode portion having the uneven shape, the surface area of the diamond thin film which is the source of electron emission is increased, the electron emission amount is increased, and the electric field is caused by the uneven diamond film. Since the curved surface is formed, the effect of the electric field is structurally increased to facilitate electron emission, thereby reducing the operating voltage.
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- 1996-09-24 KR KR1019960042161A patent/KR100278504B1/en not_active IP Right Cessation
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