KR100866832B1 - Manufacturing method of field emission array - Google Patents

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Abstract

A manufacturing method of field effect emitting element is provided to easily adjust the field amplification factor by controlling the gap between the grooves of the field emission device. The manufacturing method of field effect emitting element includes the step of providing aluminium and anodic alumina oxide(75); the step of dipping the anodic alumina oxide and the nickel plate in the electrolyte in which the nickel ion and carbon nanotube(CNT) are distributed; the step of charging magnetic materials(80) including the nickel and carbon nanotube in the groove; the step of forming the nickel layer(90) which covers the alumina(74) it is connected to the magnetic materials; the step of loading the stamper(100) in which electrode is formed in single-side; the step of contacting aluminium and stamper; the step of removing the aluminium by supplying the (+) voltage.

Description

전계방출소자 제조방법{Manufacturing method of field emission array}Manufacturing method of field emission device

본 발명은 전계방출소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission device manufacturing method.

일반적으로, 전계방출 표시장치(Field Emission Display; FED)는, 강한 전계에 의해 전자를 방출하는 다수의 미세한 팁 또는 에미터가 형성된 전계방출소자를 포함한다.In general, a field emission display (FED) includes a field emission device in which a plurality of fine tips or emitters are formed which emit electrons by a strong electric field.

에미터로부터 방출된 전자들은 진공 중에서 형광체 스크린으로 가속되어 형광체를 여기 시킴으로써 빛을 발한다. CRT 표시장치와 달리, 전계방출 표시장치는 전자 빔 조종 회로(beam steering circuitry)를 요하지 않고 불필요한 많은 열을 발생시키지도 않는다.Electrons emitted from the emitter are accelerated to the phosphor screen in a vacuum to emit light by exciting the phosphor. Unlike CRT displays, field emission displays do not require electron steering circuitry and do not generate much unnecessary heat.

또한, LCD 표시장치와 달리, 전계방출 표시장치는 백 라이트(back light)를 요하지 않고 매우 밝으며 매우 넓은 시야 각(viewing angle)을 갖고 있고 응답 시간(response time)도 매우 짧다. 이러한 전계방출 표시장치의 성능은 주로 전자를 방출할 수 있는 에미터 어레이에 의해 좌우된다. 최근에는 전계방출 특성을 향상시키기 위해 에미터로서 탄소나노튜브(carbon nano tube: 이하, "CNT"라 하기도 함)가 사용되고 있다.In addition, unlike LCD displays, field emission displays do not require back light, are very bright, have a very wide viewing angle, and have a very short response time. The performance of such field emission displays is largely dependent on the emitter array capable of emitting electrons. Recently, carbon nanotubes (hereinafter, referred to as "CNTs") have been used as emitters to improve field emission characteristics.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 전계방출소자를 제조하는 모습을 나타내는 흐름도이다.1 and 2 are a flow chart showing a state of manufacturing a field emission device according to the prior art.

우선 도 1을 참조하면, 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)을 이용하여 기판상에 CNT를 성장시키는 방법이 제시되고 있다. 도 1의 (a) 내지 (d)는 CVD를 이용하여 CNT 에미터 어레이를 제조하는 종래의 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.First, referring to FIG. 1, a method of growing CNTs on a substrate using chemical vapor deposition (CVD) has been proposed. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a CNT emitter array using CVD.

먼저, 도 1의 (a)를 참조하면, 기판(11) 상에 금속층(13)을 증착한 후, 그 위에 SiO2, Si3N4, MgO, TiO2, TaO2 등으로 된 유전체층(15) 및 포토레지스트층(17)을 순차적으로 형성한다.First, referring to FIG. 1A, after depositing a metal layer 13 on a substrate 11, a dielectric layer 15 made of SiO 2, Si 3 N 4 , MgO, TiO 2 , TaO 2, or the like is deposited thereon. ) And photoresist layer 17 are sequentially formed.

그 후, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(17)을 패터닝하여 레지스트층 패턴(17a)를 형성한 후 이를 식각 마스크로 이용하여 유전체층(15)을 선택적으로 식각함으로써 유전체층 패턴(15a)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 1B, the photoresist layer 17 is patterned to form a resist layer pattern 17a, and then the dielectric layer 15 is selectively etched using the resist layer pattern 17a as an etching mask. The pattern 15a is formed.

다음으로, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 유전체층 패턴(15a)을 증착 마스크로 이용하여 코발트(Co) 등으로 된 금속 촉매 시드층(19)을 스퍼터링법에 의해 금속층(13) 상에 증착한다.Next, as shown in FIG. 1C, the metal catalyst seed layer 19 made of cobalt (Co) or the like is sputtered on the metal layer 13 using the dielectric layer pattern 15a as a deposition mask. To be deposited on.

다음으로, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, CVD를 이용하여 금속 촉매 시드층(19) 상에 CNT(20)를 형성한다. 이에 따라, CNT(20)로 된 에미터들을 구비하는 전계방출소자가 제조될 수 있다.Next, as shown in FIG. 1D, the CNTs 20 are formed on the metal catalyst seed layer 19 using CVD. Accordingly, a field emission device having emitters made of CNTs 20 can be manufactured.

그러나, 상기한 바와 같이 종래의 CVD법을 이용하여 제조된 전계방출소자는, 대면적의 응용에 적합하지 않고 불균일한 CNT 에미터 분포를 나타낼 수 있는 문제가 있다. 또한, CNT 에미터의 분포 밀도를 제어하기가 어렵고, 양산성이 좋지 않으며, CNT 에미터의 부착 강도가 낮다는 문제 또한 가지고 있다.However, as described above, the field emission device manufactured by using the conventional CVD method has a problem that it is not suitable for the application of a large area and may exhibit uneven CNT emitter distribution. In addition, it is difficult to control the distribution density of the CNT emitters, and there is also a problem that the mass productivity is not good and the adhesion strength of the CNT emitters is low.

다음으로, 도 2를 참조하면, 페이스트법에 의한 전계방출소자를 제조하는 방법이 제시되어 있다.Next, referring to FIG. 2, a method of manufacturing the field emission device by the paste method is presented.

먼저, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 아르곤(Ar) 및 크롬(Cr) 등의 기판(21) 위에, 도전성 페이스트(22)를 스크린 인쇄(screen print) 방법 등을 이용하여 도포한다.First, as shown in FIG. 2A, the conductive paste 22 is applied onto the substrate 21 such as argon (Ar) and chromium (Cr) by using a screen print method or the like. .

이후에, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브(CNT, 20), 바인더(binder), 유리 분말(glass powder) 및 니켈(Ni) 등과 같은 전자 방출 물질(23)을 스크린 프린트법 등을 이용하여 도전성 페이스트 상면에 도포한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, an electron-emitting material 23 such as carbon nanotubes (CNT) 20, a binder, glass powder, nickel, and the like is screened. It is applied to the upper surface of the conductive paste using a printing method or the like.

그 다음, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 적외선 레이저(IR laser)를 이용하여 탄소나노튜브(20)를 포함한 전자 방출 물질(23)을 패턴화 한다. 패턴화된 전자 방출 물질 중 탄소나노튜브(20)의 팁(tip)들이 전자 에미터(emitter)로써 기능하게 된다.Next, as shown in (c) of FIG. 2, an infrared laser (IR laser) is used to pattern the electron emission material 23 including the carbon nanotubes 20. The tips of the carbon nanotubes 20 in the patterned electron emitting material serve as electron emitters.

그러나, 이러한 종래의 전계방출소자는 바인더를 이용하기 때문에 고전압 인가 시에 바인더에서 방출되는 방출가스로 인하여 전계방출소자의 진공도에 악영향을 미치게 되며, 또한 규칙적인 탄소나노튜브의 조절이 안 되는 경우에는 국부적으로 탄소나노튜브(팁)에 전류가 과도하게 걸리게 됨으로써 열화로 인한 파괴가 일어나는 문제점이 있었다.However, since the conventional field emission device uses a binder, the emission gas emitted from the binder when the high voltage is applied adversely affects the vacuum degree of the field emission device, and also when regular carbon nanotubes cannot be controlled. Locally, the current is excessively applied to the carbon nanotubes (tips), which causes a problem of destruction due to deterioration.

본 발명은 CVD, 스퍼터링(sputtering)과 같은 박막공정 및 패턴형성을 위한 포토리소그래피 공정을 수행하지 않고, 생산성 및 재현성을 확보할 수 있으며, 전계방출소자의 홈 간격 조절이 가능하여 필드 증폭 인자(Field enhancement factor)의 조절이 용이한 전계방출소자 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention can secure productivity and reproducibility without performing a thin film process such as CVD and sputtering and a photolithography process for pattern formation, and can adjust the groove spacing of the field emission device to enable field amplification factor (Field). It is to provide a method for manufacturing a field emission device that can easily adjust the enhancement factor.

본 발명의 일 측면에 따르면, 알루미늄과, 알루미늄의 일면에 형성되며 복수의 홈이 형성된 알루미나를 포함하는 양극산화 알루미나(anodized aluminum oxide,AAO)를 제공하는 단계, 니켈 이온과 탄소나노튜브가 분산처리된 전해액에, 양극산화 알루미나와 니켈 플레이트(nickel plate)를 각각 침지시키는 단계, 알루미늄과 니켈 플레이트에 전압을 인가하여, 홈에 니켈과 탄소나노튜브(CNT)를 포함하는 자성물질을 충전하는 단계, 자성물질과 연결되며 알루미나를 커버하는 니켈층을 형성하는 단계, 초이온 전도체(superionic conductor)를 포함하여 이루어지고, 일면에 전극이 형성된 스탬퍼(stamper)를 로딩하는 단계, 알루미늄과 스탬퍼를 접촉시키는 단계, 알루미늄과 전극에 전압을 인가하여 알루미늄을 제거하는 단계 및 알루미나를 제거하는 단계를 포함하는 전계방출소자 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the invention, providing an anodized aluminum oxide (AAO) comprising aluminum and alumina formed on one surface of the aluminum, a plurality of grooves, nickel ion and carbon nanotubes dispersion treatment Immersing anodized alumina and a nickel plate in the prepared electrolyte solution, applying a voltage to the aluminum and nickel plates, and filling a groove with a magnetic material including nickel and carbon nanotubes (CNT), Forming a nickel layer connected to the magnetic material and covering the alumina, including a superionic conductor, loading a stamper having an electrode formed on one surface thereof, and contacting the stamper with aluminum Applying a voltage to the aluminum and the electrode, removing the aluminum, and removing the alumina. Here provides a method of manufacturing the same.

여기서, 양극산화 알루미나는, 알루미늄의 일면에 알루미나를 형성하는 단계, 알루미나를 전해연마하는 단계, 알루미나를 양극 산화시켜 홈을 형성하는 단계 및 알루미나를 에칭하여 홈의 직경을 확장하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.Here, the anodized alumina includes a step of forming alumina on one surface of aluminum, electropolishing alumina, anodizing the alumina to form a groove, and etching the alumina to expand the diameter of the groove. It can be prepared as.

알루미나를 형성하는 단계는, 산 용액에 알루미늄을 침지시키는 단계 및 산 용액에 전압을 인가하여 알루미늄을 전기적으로 산화시키는 단계를 포함할 수 있다.Forming the alumina may include immersing aluminum in the acid solution and electrically oxidizing the aluminum by applying a voltage to the acid solution.

전해연마단계는, 알루미나를 산 용액을 이용하여 식각하는 단계를 포함할 수 있다.The electropolishing step may include etching the alumina using an acid solution.

니켈층을 형성하는 단계는, 니켈 이온이 분산처리된 전해액에, 자성물질이 충전된 양극산화 알루미나와 니켈 플레이트를 각각 침지시키는 단계 및 알루미늄과 니켈 플레이트에 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the nickel layer may include immersing the anodized alumina and the nickel plate filled with the magnetic material in the electrolytic solution in which the nickel ions are dispersed, and applying a voltage to the aluminum and the nickel plate.

이때, 스탬퍼는 황화알루미늄(Al2S3)을 포함하여 이루어질 수 있다.In this case, the stamper may include aluminum sulfide (Al 2 S 3 ).

알루미늄을 제거하는 단계는, 전극에 양(+)전압을 인가하고 알루미늄에 음(-)전압을 인가함으로써 수행될 수 있다.Removing the aluminum may be performed by applying a positive voltage to the electrode and applying a negative voltage to the aluminum.

알루미나를 제거하는 단계는, 알루미나를 인산(H3PO4)을 이용하여 수행될 수 있다.Removing alumina may be performed using alumina using phosphoric acid (H 3 PO 4 ).

본 발명에 따른 전계방출소자 제조방법은, 전계방출소자의 홈 간격 조절이 가능하여 필드 증폭 인자(Field enhancement factor)의 조절이 용이하다.In the method of manufacturing the field emission device according to the present invention, the groove spacing of the field emission device can be adjusted, and thus the field enhancement factor can be easily adjusted.

또한, 홈에 도금되는 자성물질의 간격을 좁힐 수 있어 대면적의 면광원 제작이 가능함에 따라 생산성 및 재현성을 확보할 수 있다.In addition, the gap between the magnetic material to be plated in the groove can be narrowed, so that a large-area surface light source can be manufactured, thereby ensuring productivity and reproducibility.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

이하, 본 발명에 따른 전계방출소자 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the method for manufacturing a field emission device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and Duplicate explanations will be omitted.

도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 전계방출소자 제조방법을 나타내는 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a field emission device according to an aspect of the present invention.

먼저, 알루미늄과, 알루미늄의 일면에 형성되며, 복수의 홈이 형성된 알루미나를 포함하는 양극산화 알루미나(anodized aluminum oxide: 이하,"AAO"라 하기도 함)를 제조한다(S10). 양극산화 알루미나의 제조방법은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.First, anodized aluminum oxide (hereinafter referred to as “AAO”) including aluminum and alumina having a plurality of grooves formed on one surface of aluminum is manufactured (S10). A method for producing anodized alumina will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4는 양극산화 알루미나 제조방법을 나타낸 평면도이고, 도 5는 양극산화 알루미나 제조방법을 나타낸 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 알루미늄(40), 알루미나(41), 홈(42)이 도시되어 있다.Figure 4 is a plan view showing a method for producing anodized alumina, Figure 5 is a cross-sectional view showing a method for producing anodized alumina. 4 and 5, aluminum 40, alumina 41, and grooves 42 are shown.

먼저, 도 4 및 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 알루미늄(40)의 일면에 알루미나(41)를 형성한다(S12). 알루미나(41) 형성방법은 다음과 같다. 우선, 황산, 인산, 수용성세제(Diwater)를 2:2:3의 부피비로 섞은 산 용액에 알루미늄(40)을 침지시키고(S122), 산 용액에 전압을 인가하여 알루미늄(40)을 전기적으로 산화시켜 알루미늄(40)의 일면에 알루미나(41) 형성한다(S124). First, as shown in FIG. 4 and FIG. 5A, an alumina 41 is formed on one surface of the aluminum 40 (S12). The alumina 41 forming method is as follows. First, aluminum 40 is immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid, phosphoric acid, and water-soluble detergent at a volume ratio of 2: 2: 3 (S122), and the aluminum solution is electrically oxidized by applying a voltage to the acid solution. Alumina 41 is formed on one surface of the aluminum 40 (S124).

다음으로, 알루미나(41)를 전해연마한다(S14). 알루미나(41)를 전해연마하는 방법은, 형성된 알루미나(41)를 산 용액에 의해 식각한다(S142). Next, the alumina 41 is electropolished (S14). In the method of electropolishing the alumina 41, the formed alumina 41 is etched by the acid solution (S142).

보다 구체적으로, 산 용액 속에서 알루미늄(40)을 전기적으로 산화시키면 산소와 알루미늄(40)이 결합하여 알루미나(Al2O3)(41)의 막이 표면에 형성된다. 산화가 일어나는 알루미늄(40)은 양극으로 사용되므로 이 공정을 양극산화라고 한다. More specifically, when the aluminum 40 is electrically oxidized in an acid solution, oxygen and aluminum 40 are combined to form a film of alumina (Al 2 O 3 ) 41 on the surface. This process is referred to as anodization because aluminum 40 where oxidation occurs is used as the anode.

이렇게 형성된 알루미나(41) 막은 산 용액에 의해서 부식되어 식각이 일어나게 되는데, 양극산화의 속도보다 식각의 속도가 더 빠르게 형성되면 알루미늄(40)의 표면을 연마하는 효과를 가져올 수 있다.The alumina 41 film formed as described above is corroded by an acid solution to cause etching. If the etching rate is faster than the rate of anodization, the alumina 41 film may have an effect of polishing the surface of the aluminum 40.

본 실시예에서는 상기와 같은 현상을 '전해연마'라고 정의하며, 양극산화 알루미나(AAO)를 만들기 위한 전처리 공정으로 매우 중요한 의미를 가질 수 있다. 왜냐하면, 알루미나(41)의 식각이 등전위선(epui-potential line)과 수직으로 진행되므로, 평탄한 표면으로부터 출발하여 양극산화를 진행해야만 홈 들의 방향이 나란해지기 때문이다.In this embodiment, such a phenomenon is defined as 'electrolytic polishing', and may have a very important meaning as a pretreatment process for making anodized alumina (AAO). This is because the etching of the alumina 41 proceeds perpendicular to the equipotential line, so that the direction of the grooves becomes parallel only when anodization starts from a flat surface.

다음으로, 도 4 및 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 알루미나(41)를 양극 산 화시켜 홈(42)을 형성한다(S16). 보다 구체적으로, 0.3M H3PO4를 이용하여, 탄소전극을 음극으로 하고 전해연마한 알루미늄(40)을 양극으로 하여 10 내지 20분 동안 양극산화를 실시할 수 있다. 따라서, 알루미나(41)의 양극산화를 실시함으로써 홈(42)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 4 and 5 (b), the alumina 41 is anodized to form the grooves 42 (S16). More specifically, using 0.3MH 3 PO 4 , anodization may be performed for 10 to 20 minutes using the carbon electrode as the cathode and the electropolished aluminum 40 as the anode. Therefore, the groove 42 can be formed by anodizing the alumina 41.

즉, 양극산화는 전해연마와 동일한 장치, 동일한 재료를 사용하나, 반응 조건이 달라진다. 양극산화 초기에는 알루미나(41)의 표면에 수직으로 홈(42)들이 형성되기는 하지만, 홈(42)들의 배열이 불규칙한 특성을 보일 수 있다. 그러나, 알루미늄(40)이 알루미나(41)로 변하면서 부피가 증가함에 따른 스트레스로 인하여, 시간이 지나면서 홈(42)들은 스트레스를 최소화 할 수 있는 형태의 배열로 자기정렬(self-ordering)에 의해 정렬된다. That is, anodization uses the same apparatus and the same material as electrolytic polishing, but the reaction conditions are different. Although the grooves 42 are formed perpendicular to the surface of the alumina 41 at the initial stage of anodization, the arrangement of the grooves 42 may exhibit irregular characteristics. However, due to stress as the volume increases as the aluminum 40 turns to alumina 41, over time the grooves 42 become self-ordering in an array that minimizes stress. Sorted by.

다음으로, 도 4 및 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 알루미나(41)를 에칭하여 홈(42)의 직경을 확장한다(S18). 보다 구체적으로 0.5M H3PO4 에서 30 내지 40 분 동안 침지시켜 홈(42)의 직경을 확장할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 4 and 5 (c), the alumina 41 is etched to expand the diameter of the groove 42 (S18). More specifically, the diameter of the groove 42 may be expanded by immersing in 0.5MH 3 PO 4 for 30 to 40 minutes.

홈(42)의 직경을 확장하면, 후술할 자성물질이 홈(42)에 형성될 때, 자성물질 간격을 보다 촘촘히 할 수 있으므로, 대면적을 갖는 전계방출소자를 구현할 수 있다.When the diameter of the groove 42 is expanded, when the magnetic material to be described later is formed in the groove 42, the magnetic material spacing can be more closely spaced, thereby realizing a field emission device having a large area.

양극산화 알루미나(AAO)의 홈(42)에 자성물질을 충전하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 전해조(70)에 니켈 이온(Ni2+)과 탄소나노튜브(62)가 분산처리된 전해액(71)을 넣고, 전해액(71)에 양극산화 알루미나(75)와 니켈 플레이트(nickel plate)(72)를 각각 침지시킨다(S20).A method of filling a magnetic material into the groove 42 of the anodized alumina (AAO) is as follows. First, as shown in FIG. 7, an electrolytic solution 71 in which nickel ions (Ni 2+ ) and carbon nanotubes 62 are dispersed is placed in an electrolytic cell 70, and anodized alumina 75 is added to the electrolytic solution 71. ) And nickel plate (72) are immersed respectively (S20).

이때, 양극산화 알루미나(75)는 도 4 및 도 5의 제조방법을 통하여 형성될 수 있으며, 알루미늄(73)과 니켈 플레이트(72)에 전압을 인가하여 홈(42)에 막대형상의 자성물질(80)을 충전할 수 있다.In this case, the anodized alumina 75 may be formed through the manufacturing method of FIGS. 4 and 5, and a rod-shaped magnetic material may be applied to the groove 42 by applying a voltage to the aluminum 73 and the nickel plate 72. 80) can be charged.

한편, 상술한 전해액(71)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 욕조(60) 내에 탄소나노튜브(62) 10 내지 20mg/L 와 양이온 분산제(61)를 넣은 후, 초음파 발생기(63)를 이용하여 30분 내지 60분 동안 초음파를 인가함으로써 분산처리 되도록 할 수 있다.On the other hand, the electrolytic solution 71 described above, as shown in Figure 6, after the carbon nanotube 62 10 to 20mg / L and the cationic dispersant 61 in the bath 60, the ultrasonic generator 63 is By using ultrasonic waves for 30 to 60 minutes to be dispersed.

그 다음, 알루미늄(73)과 니켈 플레이트(72)에 직류전압을 인가함으로써 도금이 수행될 수 있으며, 그 결과 도 8에 도시된 바와 같이 양극산화 알루미나(75)의 홈에 니켈(Ni)과 탄소나노튜브(CNT)를 포함하는 자성물질(80)을 충전할 수 있는 것이다(S30).Then, plating may be performed by applying a DC voltage to the aluminum 73 and the nickel plate 72, and as a result, nickel (Ni) and carbon in the groove of the anodized alumina 75 as shown in FIG. The magnetic material 80 including the nanotubes (CNT) may be charged (S30).

자성물질(80)을 충전할 때 온도는 50도를 유지하며, 0.1 내지 0.5ASD 정도의 전류밀도에서 30분 내지 60분 동안 충전할 수 있다.When charging the magnetic material 80, the temperature is maintained at 50 degrees, it can be charged for 30 to 60 minutes at a current density of about 0.1 to 0.5ASD.

상기와 같은 공정으로 형성된 자성물질(80)의 간격은 촘촘히 형성될 수 있다. 왜냐하면, 양극산화 알루미나(75) 홈의 직경을 넓히는 공정을 수행하여 AAO를 제작하였기 때문에 홈에 충전되는 자성물질의 간격을 좁힐 수 있다. 따라서, 대면적의 면광원 제작이 가능할 수 있다.The interval of the magnetic material 80 formed by the above process may be formed densely. Because the AAO was manufactured by performing a process of increasing the diameter of the anodized alumina 75 groove, the gap of the magnetic material filled in the groove can be narrowed. Therefore, the large-area surface light source may be manufactured.

또한, AAO 홈의 직경을 자유롭게 조절할 수 있기 때문에, 홈에 충전되는 자성물질의 직경도 조절이 가능할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the diameter of the AAO groove can be freely adjusted, there is an advantage that the diameter of the magnetic material filled in the groove can also be adjusted.

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 자성물질(80)과 연결되며 알루미나(74)를 커버하는 니켈층(90)을 형성한다(S40). 니켈층(90) 형성방법은 다음과 같다. 먼저, 니켈 이온이 분산처리된 전해액에, 자성물질이 형성된 양극산화 알루미나와 니켈 플레이트를 침지시키고(S42), 알루미늄과 니켈 플레이트에 전압을 인가한다(S44). 양극산화 알루미나와 니켈 플레이트에 직류전압을 인가함으로써 도금이 수행될 수 있으며, 전도성 기판으로서의 역할을 구현할 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, a nickel layer 90 connected to the magnetic material 80 and covering the alumina 74 is formed (S40). The nickel layer 90 formation method is as follows. First, anodized alumina and a nickel plate in which a magnetic material is formed are immersed in an electrolytic solution in which nickel ions are dispersed (S42), and a voltage is applied to the aluminum and nickel plates (S44). Plating may be performed by applying a DC voltage to the anodized alumina and the nickel plate, and may serve as a conductive substrate.

다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 초이온 전도체(superionic conductor)를 포함하여 이루어지고, 일면에 전극(101)이 형성된 스탬퍼(stamper)(100)를 로딩한다(S50). 본 실시예에의 스탬퍼(100)는 모바일 양이온을 갖는 초이온 전도체를 이용하여 만들어진 황화알루미늄(Al2S3)으로 이루어질 수 있는 것이다.Next, as illustrated in FIG. 10, a stamper 100 including a superionic conductor is formed and an electrode 101 is formed on one surface of the stamper 100 (S50). The stamper 100 in this embodiment may be made of aluminum sulfide (Al 2 S 3 ) made using a superion conductor having a mobile cation.

다음으로, 알루미늄(73)과 스탬퍼(100)를 접촉시키고(S60), 스탬퍼(100)의 상면에 형성된 전극(101)과 알루미늄(73)에 전압을 인가하여 알루미늄(73)을 제거한다(S70). Next, the aluminum 73 and the stamper 100 are contacted (S60), and a voltage is applied to the electrode 101 and the aluminum 73 formed on the upper surface of the stamper 100 to remove the aluminum 73 (S70). ).

보다 구체적으로, 알루미늄(73) 제거공정은 실온이나 상대적으로 낮은 온도에서 훌륭한 이온전도성을 갖은 고상 전해질이나 슈퍼이오닉 전도체를 사용할 수 있다.More specifically, the aluminum 73 removal process may use a solid electrolyte or superionic conductor having excellent ion conductivity at room temperature or relatively low temperature.

이때, 모바일(Mobile) 양이온을 갖은 슈퍼이오닉 전도체를 사용하여 만들어진 Al2S3 플레이트(plate)(100)를 준비하고, Al2S3 플레이트(100)를 알루미늄(73) 금속기재에 접촉시킨다. 전기적 바이어스를 걸 때 알루미늄 금속기재(73)는 음극이되 고 스템퍼(100)의 상면 전극(101)은 양극이되며, 고상전기화학반응(solid-state electric chemical reaction)이 접촉면 계면에서 일어날 수 있다. At this time, an Al 2 S 3 plate 100 prepared using a superionic conductor having a mobile cation is prepared, and the Al 2 S 3 plate 100 is brought into contact with an aluminum 73 metal substrate. When the electrical bias is applied, the aluminum metal base 73 becomes the cathode, the top electrode 101 of the stamper 100 becomes the anode, and a solid-state electric chemical reaction may occur at the contact surface interface. have.

이때, 전압의 인가로 인하여 음극과 전해질 계면에서 전위차가 발생하게 되는데, 이러한 전위차(potential drop)는 알루미늄(73) 기재에서 알루미늄 원자의 산화를 야기시켜 모바일 알루미늄 이온을 만들 수 있다.In this case, a potential difference is generated at the interface between the cathode and the electrolyte due to the application of the voltage. The potential drop may cause the oxidation of aluminum atoms in the aluminum 73 substrate to make mobile aluminum ions.

이렇게 생성된 모바일 알루미늄 이온은 계면을 따라 스며나와 기판의 슈퍼이오닉 전도체인 Al2S3(100)의 격자내부의 결함 망을 통과해 양극으로 이동한다. 따라서, Al2S3(100)와의 접촉면에서 알루미늄(73)의 금속층이 음극성 분해에 의해 점차적으로 제거될 수 있다.The generated mobile aluminum ions seep along the interface and move through the defect network inside the lattice of Al 2 S 3 (100), the superionic conductor of the substrate, to the anode. Thus, the metal layer of aluminum 73 at the contact surface with Al 2 S 3 (100) can be gradually removed by cathodic decomposition.

이 때, 알루미늄(73) 일부의 제거에도 불구하고, 계속적인 전기적 접촉이 유지될 수 있도록 하기 위하여, 스탬퍼(100)에 소정의 압력을 제공할 수도 있다.At this time, in spite of the removal of part of the aluminum 73, a predetermined pressure may be provided to the stamper 100 so that continuous electrical contact can be maintained.

마지막으로, 알루미늄(73) 제거 단계 이후에, 0.5M 인산(H3PO4)을 이용해서 알루미나(74)를 포함하는 양극산화 알루미나(AAO)(75)를 완전히 제거할 수 있다(S80).Finally, after the aluminum 73 removal step, anodized alumina (AAO) 75 including alumina 74 may be completely removed using 0.5 M phosphoric acid (H 3 PO 4 ) (S80).

이러한 과정을 통하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 니켈층(90)에 돌출되어 형성된 자성물질(80)을 구현할 수 있다. 따라서, 자성물질(80)간의 간격 조절이 가능하여 필드 증폭 인자(Field enhancement factor) 조절이 가능할 뿐만 아니라, 자성물질(80)간의 간격을 촘촘히 함으로써 대면적의 면광원을 구현할 수 있다.Through this process, as shown in FIG. 11, the magnetic material 80 protruding from the nickel layer 90 may be realized. Accordingly, the distance between the magnetic materials 80 can be adjusted, so that not only the field enhancement factor can be adjusted, but also the surface light source of a large area can be realized by narrowing the intervals between the magnetic materials 80.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 전계방출소자 제조방법을 나타내는 흐름도.1 and 2 are a flow chart showing a method for manufacturing a field emission device according to the prior art.

도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 전계방출소자 제조방법을 나타내는 순서도.3 is a flow chart showing a method for manufacturing a field emission device according to an aspect of the present invention.

도 4는 양극산화 알루미나 제조방법을 나타낸 평면도.Figure 4 is a plan view showing a method for producing anodized alumina.

도 5는 양극산화 알루미나 제조방법을 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view showing a method for producing anodized alumina.

도 6은 니켈(Ni) 및 탄소나노튜브(CNT)의 수용체에 대한 분산 공정을 나타내는 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating a dispersion process for acceptors of nickel (Ni) and carbon nanotubes (CNT). FIG.

도 7은 양극산화 알루미나에 자성물질을 전해 도금하는 공정을 나타내는 도면.7 is a view showing a process of electroplating a magnetic material on anodized alumina.

도 8은 양극산화 알루미나에 자성물질이 도금된 모습을 나타내는 단면도.8 is a cross-sectional view showing a state in which a magnetic material is plated on anodized alumina.

도 9는 도 8에서 자성물질 및 알루미나를 커버하는 니켈층이 도금된 모습을 나타내는 단면도.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a plated nickel layer covering a magnetic material and alumina in FIG. 8; FIG.

도 10은 도 9의 양극산화 알루미나(AAO)를 제거하는 모습을 나타내는 도면.10 is a view showing a state of removing the anodized alumina (AAO) of FIG.

도 11은 양극산화 알루미나가 제거된 전계방출소자의 모습을 나타내는 단면도.11 is a cross-sectional view showing a state of the field emission device from which the anodized alumina is removed.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

40,73 : 알루미늄 41,74 : 알루미나40,73: aluminum 41,74: alumina

42 : 홈 60 : 욕조42: home 60: bathtub

61 : 양이온 분산제 62 : 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT)61: cation dispersant 62: carbon nanotube (CNT)

63 : 초음파 발생기 70 : 전해조63: ultrasonic generator 70: electrolytic cell

71 : 전해액 72 : 니켈 플레이트71: electrolyte solution 72: nickel plate

75 : 양극산화 알루미나 80 : 자성물질75: anodized alumina 80: magnetic material

90 : 니켈층 100 : 스템퍼90: nickel layer 100: stamper

101 : 전극101: electrode

Claims (8)

알루미늄과, 상기 알루미늄의 일면에 형성되며 복수의 홈이 형성된 알루미나를 포함하는 양극산화 알루미나(anodized aluminum oxide,AAO)를 제공하는 단계;Providing anodized aluminum oxide (AAO) including aluminum and alumina having a plurality of grooves formed on one surface of the aluminum; 니켈 이온과 탄소나노튜브(CNT)가 분산처리된 전해액에, 상기 양극산화 알루미나와 니켈 플레이트(nickel plate)를 각각 침지시키는 단계;Immersing the anodized alumina and a nickel plate in an electrolytic solution in which nickel ions and carbon nanotubes (CNT) are dispersed; 상기 알루미늄과 상기 니켈 플레이트에 전압을 인가하여, 상기 홈에 니켈과 상기 탄소나노튜브를 포함하는 자성물질을 충전하는 단계;Applying a voltage to the aluminum and the nickel plate to fill a magnetic material including nickel and the carbon nanotube in the groove; 상기 자성물질과 연결되며 상기 알루미나를 커버하는 니켈층을 형성하는 단계;Forming a nickel layer connected to the magnetic material and covering the alumina; 초이온 전도체(superionic conductor)를 포함하여 이루어지고, 일면에 전극이 형성된 스탬퍼(stamper)를 로딩하는 단계;Loading a stamper comprising a superionic conductor and having an electrode formed on one surface thereof; 상기 알루미늄과 상기 스탬퍼를 접촉시키는 단계; Contacting the aluminum with the stamper; 상기 알루미늄에 음(-)전압을 인가하고 상기 전극에 양(+)전압을 인가하여 상기 알루미늄을 제거하는 단계; 및Applying a negative voltage to the aluminum and applying a positive voltage to the electrode to remove the aluminum; And 상기 알루미나를 제거하는 단계를 포함하는 전계방출소자 제조방법.The method of manufacturing a field emission device comprising the step of removing the alumina. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극산화 알루미나는,The anodized alumina, 상기 알루미늄의 일면에 상기 알루미나를 형성하는 단계;Forming the alumina on one surface of the aluminum; 상기 알루미나를 전해연마하는 단계;Electropolishing the alumina; 상기 알루미나를 양극 산화시켜 상기 홈을 형성하는 단계; 및Anodizing the alumina to form the grooves; And 상기 알루미나를 에칭하여 상기 홈의 직경을 확장하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.Etching the alumina manufacturing method of a field emission device characterized in that it is produced by a method comprising the step of expanding the diameter of the groove. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 알루미나를 형성하는 단계는,Forming the alumina, 산 용액에 상기 알루미늄을 침지시키는 단계; 및Immersing the aluminum in an acid solution; And 상기 산 용액에 전압을 인가하여 상기 알루미늄을 전기적으로 산화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.And applying a voltage to the acid solution to electrically oxidize the aluminum. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 전해연마단계는,The electrolytic polishing step, 상기 알루미나를 상기 산 용액을 이용하여 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.And etching the alumina using the acid solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 니켈층을 형성하는 단계는,Forming the nickel layer, 니켈 이온이 분산처리된 전해액에, 상기 자성물질이 충전된 상기 양극산화 알루미나와 상기 니켈 플레이트를 각각 침지시키는 단계; 및Immersing the anodized alumina and the nickel plate filled with the magnetic material in an electrolytic solution in which nickel ions are dispersed; And 상기 알루미늄과 상기 니켈 플레이트에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.And applying a voltage to the aluminum and the nickel plate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스탬퍼는 황화알루미늄(Al2S3)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.The stamper is a method for producing a field emission device characterized in that it comprises aluminum sulfide (Al 2 S 3 ). 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알루미나를 제거하는 단계는,Removing the alumina is, 상기 알루미나를 인산(H3PO4)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자 제조방법.The alumina is produced using a phosphoric acid (H 3 PO 4 ) characterized in that the field emission device manufacturing method.
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