KR20060029075A - Method of forming electron emitter for electron emission device and method of fabricating electron emission device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법 및 이를 이용한 전자방출소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming an electron emitting unit for an electron emitting device and a method of manufacturing an electron emitting device using the same.

본 발명에 따른 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법은 하부 구조물 상에 전자방출영역을 정의하는 희생층을 선택적으로 형성하는 단계와, 하부 구조물 상부 전체에 전자방출물질을 도포하는 단계와, 희생층을 마스크로 하여 전자방출물질을 노광하는 단계와, 제1 현상액으로 전자방출물질을 현상하는 단계와, 제2 현상액으로 희생층을 현상하는 단계를 포함하는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법을 제공한다.According to the present invention, a method of forming an electron emission unit for an electron emission device may include selectively forming a sacrificial layer defining an electron emission region on a lower structure, applying an electron emission material to an entire upper portion of the lower structure, and Exposing an electron-emitting material with a mask, developing the electron-emitting material with a first developer, and developing a sacrificial layer with a second developer; do.

이러한 구성에 의하여, 본 발명은 전자방출부를 형성하는 공정에서 희생층 현상시 발생하는 전자방출물질의 잔류물로 인한 전자방출부 및 전극간 전기적 단락을 방지할 수 있다.
By such a configuration, the present invention can prevent an electrical short between the electron emitting portion and the electrode due to the residue of the electron emitting material generated during the sacrificial layer development in the process of forming the electron emitting portion.

전자방출부, 전자방출소자Electron-emitting unit, electron-emitting device

Description

전자방출소자용 전자방출부의 형성 방법 및 전자방출소자의 제조방법{METHOD OF FORMING ELECTRON EMITTER FOR ELECTRON EMISSION DEVICE AND METHOD OF FABRICATING ELECTRON EMISSION DEVICE} TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION Formation method of electron-emitting device for electron-emitting device and manufacturing method of electron-emitting device {METHOD OF FORMING ELECTRON EMITTER FOR ELECTRON EMISSION DEVICE AND METHOD OF FABRICATING ELECTRON EMISSION DEVICE}             

도 1a 내지 1c는 종래기술에 의한 전자방출소자의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views showing the manufacturing process of the electron-emitting device according to the prior art.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 전자방출소자용 전자방출부의 형성 공정을 순차적으로 도시한 단면도이다.2A through 2D are cross-sectional views sequentially illustrating a process of forming an electron emission unit for an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a 내지 3i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자방출소자의 제조 공정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
3A to 3I are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of an electron emitting device according to another exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 전자방출소자용 전자방출부의 형성 방법 및 전자방출소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 희생층의 현상시 발생하는 전자방출물질의 잔류물로 인한 전자방출부 및 전극간 전기적 단락과, 이로 인한 누설전류를 억제할 수 있는 전 자방출소자용 전자방출부의 형성방법 및 전자방출소자의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a method of forming an electron-emitting device for an electron-emitting device and a method for manufacturing the electron-emitting device, and in particular, an electrical short between the electron-emitting part and the electrode due to the residue of the electron-emitting material generated during development of the sacrificial layer, It is to provide a method for forming an electron emitting portion for the electron-emitting device and a method for manufacturing the electron-emitting device which can suppress the leakage current thereby.

일반적으로, 전자방출소자는 캐소드전극과 게이트전극 사이에 인가된 전계에 의한 양자 역학적인 터널링 효과(Tunneling effect)에 의해 캐소드전극에 전기적으로 접속된 전자방출부로부터 전자를 방출시키는 구조는 가진다. 한편, 전자방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다. 이와 같은 전자방출소자는, 이를 이용한 전자원, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치, TV 방송용 표시장치, 비디오회의 시스템, 또는 컴퓨터 표시장치 등을 구현할 수 있다.In general, the electron-emitting device has a structure in which electrons are emitted from an electron-emitting part electrically connected to the cathode by a quantum mechanical tunneling effect caused by an electric field applied between the cathode and the gate electrode. On the other hand, the electron emission device (Electron Emission Device) is a method using a hot cathode and a cold cathode as an electron source. The electron-emitting devices using the cold cathode are FEA (Field Emitter Array) type, SCE (Surface Conduction Emitter) type, MIM (Metal-Insulator-Metal) type, MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) type, BSE (Ballistic) electron surface emitting) and the like are known. Such an electron emitting device may implement an electron source, an electron emitting display device, various backlights, an electron beam device for lithography, a display device for TV broadcasting, a video conference system, or a computer display device using the same.

상술한 바와 같은 전자방출소자의 제조공정을 나타내는 일예가 한국 공개 특허공보 제2004-0065006호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래 기술에 의한 전자방출소자의 제조공정을 설명한다.
An example of the manufacturing process of the electron-emitting device as described above is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0065006. Hereinafter, the manufacturing process of the electron-emitting device according to the prior art will be described.

도 1a 내지 1c는 종래 기술에 의한 전자방출소자의 제조공정을 나타내는 단면도이다.1A to 1C are sectional views showing the manufacturing process of the electron-emitting device according to the prior art.

도 1a 내지 1c을 참조하면, 순차적으로 적층된 제1 절연층(31)과 제1 게이트전극층(40), 및 제2 절연층(32)과 제2 게이트전극층(60)을 관통하여 형성된 개구부 의 내벽, 및 이러한 적층구조 상부에 포토레지스트(PR)을 도포한 후 패터닝하여 기판(11) 상에서 형성된 캐소드전극층(20)의 일부가 노출되도록 한다(1a). 이후, 탄소나노튜브(CNT;CarbonNano Tube) 페이스트(91)를 스크린 프린팅하여 도포한다. 기판(11)의 후면에서 자외선(UV)를 조사하여 CNT 페이스트(91)를 선택적으로 노광시킨다(1b). 아세톤 등의 현상제를 사용하여 포토레지스트(PR)를 제거하면, 포토레지스트(PR)가 제거되면서 노광되지 않은 CNT 페이스트(91)도 함께 제거되고, 노광된 부위의 CNT 페이스트만 남아 CNT 이미터(90)를 형성하게 된다. 소정의 온도, 예컨대 460 ℃ 정도의 온도에서 소성 공정을 거치게 되면, CNT 이미터(90)는 소성과 동시에 수축하면서 원하는 높이를 가지게 된다(1c). 이로써, 이중 게이트 구조를 가지며 제1 게이트층(40)이 제1 및 2 절연층(31,32) 내부에 형성되는 전자방출소자를 완성한다.1A through 1C, the openings formed through the first insulating layer 31 and the first gate electrode layer 40, and the second insulating layer 32 and the second gate electrode layer 60 sequentially stacked. The photoresist PR is coated on the inner wall and the stacked structure, and then patterned to expose a portion of the cathode electrode layer 20 formed on the substrate 11 (1a). Thereafter, carbon nanotube (CNT) paste 91 is applied by screen printing. The back surface of the substrate 11 is irradiated with ultraviolet (UV) light to selectively expose the CNT paste 91 (1b). When the photoresist (PR) is removed using a developer such as acetone, the unexposed CNT paste 91 is also removed while the photoresist (PR) is removed, and only the CNT paste of the exposed portion remains. 90). When the firing process is performed at a predetermined temperature, for example, about 460 ° C., the CNT emitter 90 has a desired height while shrinking simultaneously with firing (1c). This completes the electron-emitting device having a double gate structure and having the first gate layer 40 formed inside the first and second insulating layers 31 and 32.

상술한 바와 같이, 아세톤 등의 현상액을 사용하여 전자방출부를 정의하는 희생층 및 전자방출부를 함께 현상하는 경우에 있어서, 전자방출부의 잔류물이 현상액에 남아 전자방출소자를 오염시키는 문제점이 있으며, 특히, 도 1에 예시된 바와 같이 포토레지스트로 이루어진 희생층과 노광되지 않은 CNT 페이스트를 함께 제거하면, 개구부의 내벽에 CNT 페이스트의 잔류물이 남아 있게 되어 전자방출부와 전극간, 또는 전극 상호간 전기적 단락이 발생하여 누설전류가 흐르는 문제점이 있다.
As described above, in the case where the sacrificial layer defining the electron emission portion and the electron emission portion are developed together using a developer such as acetone, the residue of the electron emission portion remains in the developer and contaminates the electron emission element. When the sacrificial layer made of photoresist and the unexposed CNT paste are removed together as illustrated in FIG. 1, a residue of the CNT paste remains on the inner wall of the opening, thereby causing an electrical short between the electron-emitting part and the electrode or between the electrodes. This occurs and there is a problem that the leakage current flows.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자방출부의 현상시 노광되지 않은 전자방출물질의 잔류물을 완전히 제거하는 전자방출소자용 전자방출부의 형성 방법 및 전자방출소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a method for forming an electron-emitting device for an electron-emitting device and a method for manufacturing the electron-emitting device to completely remove the residue of the electron-emitting material that is not exposed during development of the electron-emitting device. To provide.

상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일측면은 하부 구조물 상에 전자방출영역을 정의하는 희생층을 선택적으로 형성하는 단계와, 상기 하부 구조물 상부 전체에 전자방출물질을 도포하는 단계와, 상기 희생층을 마스크로 하여 상기 전자방출물질을 노광하는 단계와, 제1 현상액으로 상기 전자방출물질을 현상하는 단계와, 제2 현상액으로 상기 희생층을 현상하는 단계를 포함하며, 상기 제1 현상액과 상기 제2 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법을 제공한다.As a technical means for solving the above problems, one side of the present invention is the step of selectively forming a sacrificial layer defining an electron emission region on the lower structure, and applying an electron emission material to the entire upper part of the lower structure And exposing the electron-emitting material using the sacrificial layer as a mask, developing the electron-emitting material with a first developer, and developing the sacrificial layer with a second developer. The first developer and the second developer provide a method of forming an electron-emitting part for an electron-emitting device comprising different developers.

바람직하게, 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법에서, 상기 전자방출 물질은 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어진다. 상기 희생층은 포토레지스트로 이루어진다. 상기 제1 현상액은 Na2CO3, 또는 NaOH 로 이루어진다. 상기 제2 현상액은 아세톤으로 이루어진다.
Preferably, in the method of forming an electron emission unit for an electron emission device, the electron emission material is a carbon nanotube; Nanotubes of graphite, diamond, diamond-like carbon or a combination thereof; Or nanowires of Si and SiC. The sacrificial layer is made of photoresist. The first developer is made of Na 2 CO 3 , or NaOH. The second developer is made of acetone.

본 발명의 다른 측면은 기판 상에 제1 전극, 절연층, 및 상기 제1 전극과 교 차하는 제 2 전극을 적층하여 형성하는 단계와, 상기 제 1 전극의 일부가 노출되도록 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀 내부에서 전자방출영역을 정의하는 소정의 형상으로 희생층을 형성하는 단계와, 상기 희생층을 포함한 영역에 전자방출물질을 도포하는 단계와, 상기 희생층을 마스크로 하여 상기 전자방출 물질을 후면 노광하고 제1 현상액으로 현상하는 단계와, 상기 희생층을 제2 현상액으로 현상하는 단계를 포함하며, 상기 제1 현상액과 상기 제2 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 전자방출소자의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of stacking a first electrode, an insulating layer, and a second electrode crossing the first electrode on a substrate, and forming a hole to expose a portion of the first electrode. And forming a sacrificial layer in a predetermined shape defining an electron emission region in the hole, applying an electron emission material to an area including the sacrificial layer, and using the sacrificial layer as a mask. And exposing the material to the first developer and developing the sacrificial layer to the second developer, wherein the first developer and the second developer are different developer solutions. To provide.

바람직하게, 전자방출소자의 제조방법에서, 상기 기판은 투명 기판으로 이루어진다. 상기 제1 전극의 적어도 일부는 빛이 투과한다. 상기 전자방출 물질은 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어진다. 상기 희생층은 포토레지스트로 이루어진다. 상기 제1 현상액은 Na2CO3, 또는 NaOH 로 이루어진다. 상기 제2 현상액은 아세톤으로 이루어진다. 전자방출소자의 제조방법은 상기 전자방출물질을 소성하는 단계를 추가적으로 포함한다.
Preferably, in the method of manufacturing an electron-emitting device, the substrate is made of a transparent substrate. At least a portion of the first electrode transmits light. The electron-emitting material is carbon nanotubes; Nanotubes of graphite, diamond, diamond-like carbon or a combination thereof; Or nanowires of Si and SiC. The sacrificial layer is made of photoresist. The first developer is made of Na 2 CO 3 , or NaOH. The second developer is made of acetone. The manufacturing method of the electron-emitting device further includes the step of firing the electron-emitting material.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2a 내지 2d, 및 도 3a 내지 3i를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention can be easily implemented by those skilled in the art with reference to FIGS. 2A to 2D and 3A to 3I as follows. .

도 2a 내지 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 전자방출소자용 전자방출부의 형성공정을 순차적으로 도시한 단면도이다.2A through 2D are cross-sectional views sequentially illustrating a process of forming an electron emission unit for an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2d를 참조하면, 본 발명은 하부 구조물(100) 상에 전자방출영역을 정의하는 희생층(170)을 선택적으로 형성하는 단계와, 하부 구조물(100) 상부 전체에 전자방출물질(150a,150b)을 도포하는 단계와, 희생층(170)을 마스크로 하여 전자방출물질(150a,150b)을 노광하는 단계와, 제1 현상액으로 전자방출물질(150a,150b)을 현상하는 단계와, 제2 현상액으로 희생층(170)을 현상하는 단계를 포함하며, 제1 현상액과 제2 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법을 제공한다.
2A and 2D, the present invention provides a method for forming a sacrificial layer 170 defining an electron emission region on a lower structure 100 and an electron emission material on the entire upper portion of the lower structure 100. Applying 150a, 150b, exposing the electron-emitting materials 150a, 150b using the sacrificial layer 170 as a mask, and developing the electron-emitting materials 150a, 150b with the first developer; And developing the sacrificial layer 170 with a second developer, wherein the first developer and the second developer are formed of different developer solutions.

도 2a에 도시된 바와 같이, 하부 구조물(100) 전면에 감광성 물질, 예컨대 포토레지스트를 도포한 후, 전자방출영역(155)을 정의하도록 포토레지스트를 패터닝하여 희생층(170)을 형성한다. 여기서, 하부 구조물(100)은 하부 구조물(100) 상부에 전자방출부가 접속되어, 전자방출부로부터 전자를 방출할 수 있는 구조물을 지칭하는 것으로서, 특별히, 하부 구조물의 구조가 한정되지는 않지만, 절연층과 금속층을 포함하는 것이 바람직하며, 일례로 후속하는 도 3a 내지 도3i의 예시된 하부 구조물을 들 수 있다.
As shown in FIG. 2A, after the photosensitive material, for example, a photoresist is applied to the entire lower structure 100, the sacrificial layer 170 is formed by patterning the photoresist to define the electron emission region 155. Here, the lower structure 100 refers to a structure capable of emitting electrons from the electron emitting part by connecting an electron emission part to the upper part of the lower structure 100, and in particular, the structure of the lower structure is not limited, but is insulated. It is preferred to include a layer and a metal layer, as an example of which is illustrated in the illustrated substructures of FIGS. 3A-3I.

도 2b에 도시된 바와 같이, 2a의 결과물 전면에 감광성을 가지는 전자방출 물질(150a,150b)을 스크린 프린팅법에 의해 도포한다. 이후, 하부 구조물(100)의 후면에서 희생층(170)을 마스크로하여 자외선(UV)를 조사함으로써 전자방출 물질(150a,150b)을 선택적으로 노광한다. 여기서, 전자방출 물질(150a,150b)은 자외선에 의해 노광된 부분(150a)이 현상액에 용해되지 않는 네거티브 극성을 가진다.As shown in FIG. 2B, electron-emitting materials 150a and 150b having photosensitivity are applied to the entire surface of the resultant product of 2a by screen printing. Subsequently, the electron emission materials 150a and 150b are selectively exposed by irradiating ultraviolet (UV) light using the sacrificial layer 170 as a mask on the rear surface of the lower structure 100. Here, the electron-emitting materials 150a and 150b have a negative polarity in which the portion 150a exposed by ultraviolet light does not dissolve in the developer.

여기서, 전자방출 물질은 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 감광성 카본 나노튜브가 바람직하다.
Here, the electron-emitting material is carbon nanotubes; Nanotubes of graphite, diamond, diamond-like carbon or a combination thereof; Or it is preferable that it consists of nanowires of Si and SiC, More preferably, photosensitive carbon nanotubes are preferable.

도 2c에 도시된 바와 같이, 노광된 전자방출 물질(150a)은 경화되며, 노광의 깊이는 자외선의 노광량에 따라 조절된다. 노광되지 않은 전자방출물질(150b)은 현상액, 예컨대 Na2CO3, 또는 NaOH 를 사용하여 현상한다. 여기서, 노광되지 않은 전자방출물질(150b)을 현상하는 공정시, 희생층(170)은 현상되지 않는 것이 바람직하다.
As shown in FIG. 2C, the exposed electron-emitting material 150a is cured, and the depth of exposure is adjusted according to the exposure amount of ultraviolet light. The unexposed electron-emitting material 150b is developed using a developer, such as Na 2 CO 3 , or NaOH. Here, in the process of developing the unexposed electron-emitting material 150b, the sacrificial layer 170 is preferably not developed.

도 2d에 도시된 바와 같이, 희생층(170)을 현상액, 예컨대 아세톤을 사용하여 현상한다. 여기서, 희생층(170)을 현상하는 공정시, 노광된 전자방출물질(150a)은 현상되지 않는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2D, the sacrificial layer 170 is developed using a developer, such as acetone. Here, in the process of developing the sacrificial layer 170, it is preferable that the exposed electron-emitting material 150a is not developed.

여기서, 노광되지 않은 전자방출물질(150b)을 현상하는 데 이용되는 현상액과 희생층(170)을 현상하는데 이용되는 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 노광되지 않은 전자방출물질(150b)과 희생층(170)이 동시에 현상되어 현상액에 노광되지 않은 전자방출물질(150b)이 잔류하는 것을 억제하도록 하는 것이 바람직하기 때문이다.
Here, the developer used to develop the unexposed electron emitting material 150b and the developer used to develop the sacrificial layer 170 may be made of different developer, which is not exposed electron emitting material 150b. And the sacrificial layer 170 are developed at the same time to suppress the remaining of the electron-emitting material 150b not exposed in the developer.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자방출소자의 제조 공정을 순차적으로 도시한 단면도이다. 한편, 도 2a 내지 도 2d에 예시된 전자방출부의 형성방법을 전자방출소자의 제조공정에 적용한 실시예를 이하 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.3A to 3I are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of an electron emitting device according to another exemplary embodiment of the present invention. Meanwhile, an embodiment in which the method of forming the electron emission unit illustrated in FIGS. 2A to 2D is applied to the manufacturing process of the electron emission device will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3i 를 참조하면, 본 발명은 기판(110) 상에 제1 전극(120), 절연층(130), 및 제1 전극(120)과 교차하는 제 2 전극(140)을 적층하여 형성하는 단계와, 제 1 전극(120)의 일부가 노출되도록 홀(132)을 형성하는 단계와, 홀(132) 내부에서 전자방출영역을 정의하는 소정의 형상으로 희생층(170)을 형성하는 단계와, 희생층(170)을 포함한 영역에 전자방출물질(150a,150b)을 도포하는 단계와, 희생층(170)을 마스크로 하여 전자방출 물질(150a,150b)을 후면 노광하고 제1 현상액으로 현상하는 단계와, 희생층(170)을 제2 현상액으로 현상하는 단계를 포함하며, 제1 현상액과 제2 현상액을 서로 다른 현상액으로 이루어지는 전자방출소자의 제조방법을 제공한다.
3A to 3I, the present invention stacks the first electrode 120, the insulating layer 130, and the second electrode 140 crossing the first electrode 120 on the substrate 110. Forming a hole, forming a hole 132 so that a portion of the first electrode 120 is exposed, and forming a sacrificial layer 170 in a predetermined shape defining an electron emission region in the hole 132. And applying the electron-emitting materials 150a and 150b to the region including the sacrificial layer 170, and exposing the electron-emitting materials 150a and 150b to the back side by using the sacrificial layer 170 as a mask. And developing the sacrificial layer 170 with the second developer, and providing a method of manufacturing an electron-emitting device, wherein the first developer and the second developer are formed of different developers.

도 3a에 도시된 바와 같이, 캐소드전극(120)은 기판(110) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드전극(120)을 형성하는 바, 이는 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상에 의한 식각 마스크의 형성과, 이 식각 마스크를 이용한 라인 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3A, the cathode electrode 120 forms the cathode electrode 120 in a predetermined shape on the substrate 110, for example, on a stripe, by applying, exposing and developing photoresist. It may be formed by the formation of an etching mask and a line patterning process using the etching mask.

한편, 기판(110)은 통상 사용되는 유리 또는 실리콘 기판이지만, 전자방출부(미도시)로 감광성을 가지는 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광공정을 실시하므로 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다. 캐소드전극(120)은 데이터 구동부(미도시) 또는 주사 구동부(미도시)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 화소로 공급한다. 여기서, 화소는 캐소드전극(120)과 게이트전극(미도시)이 교차하는 영역으로 정의한다. 캐소드전극(120)은 기판(110)과 동일한 이유로 통상 도전성을 가지는 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용되는 것이 바람직하며, 또한 캐소드전극(120)의 적어도 일부는 빛이 투과할 수 있도록 미세 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the substrate 110 is a glass or silicon substrate that is commonly used, but a transparent substrate such as a glass substrate is preferable because a back exposure process is performed using a carbon nanotube (CNT) paste having a photosensitive property as an electron emission unit (not shown). Do. The cathode electrode 120 supplies each data signal or scan signal applied from a data driver (not shown) or a scan driver (not shown) to each pixel. Here, the pixel is defined as an area where the cathode electrode 120 and the gate electrode (not shown) intersect. It is preferable that the cathode electrode 120 is made of indium tin oxide (ITO), which is generally conductive, for the same reason as the substrate 110, and at least a part of the cathode electrode 120 includes a fine pattern to allow light to pass therethrough. It is desirable to.

도 3b에 도시된 바와 같이, 절연층(130)을 기판(110)과 캐소드전극(120) 상부에 소정의 두께로 형성한다. 이를 후막 공정에 의해 형성하는 경우에는, 페이스트 상태의 절연 물질을 스크린 프린팅법에 의해 소정의 두께로 도포한 후, 소정의 온도에서 소성하여 형성하며, 이를 박막 공정에 의해 형성하는 경우에는, 화학기상증착법에 의해 절연막을 소정의 두께로 증착하여 형성한다. 여기서, 절연층(130)은 캐소드전극(120)과 게이트전극(미도시)을 전기적으로 절연한다.
As shown in FIG. 3B, the insulating layer 130 is formed on the substrate 110 and the cathode electrode 120 to have a predetermined thickness. In the case of forming it by a thick film process, the insulating material in a paste state is applied to a predetermined thickness by screen printing, and then calcined at a predetermined temperature and formed by a thin film process. The insulating film is formed by depositing to a predetermined thickness by a vapor deposition method. Here, the insulating layer 130 electrically insulates the cathode electrode 120 and the gate electrode (not shown).

도 3c에 도시된 바와 같이, 절연층(130) 상부에 도전성이 있는 금속을 스퍼터링에 의해 소정의 두께로 증착하여 형성한다. 게이트전극(140)은 도전성이 양호 하며 패턴형성이 용이한 금속, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료로 이루어진다.
As shown in FIG. 3C, conductive metal is formed on the insulating layer 130 by sputtering to a predetermined thickness. The gate electrode 140 has at least one selected from a metal having good conductivity and easy pattern formation, such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), aluminum (Al), chromium (Cr), and alloys thereof. Made of a conductive metal material.

도 3d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상에 의한 식각 마스크를 형성하며 이 식각 마스크를 이용하여, 캐소드전극(120)의 일부가 노출되도록 게이트전극(140)과 절연층(130)을 식각함으로써, 소정의 직경을 가지는 적어도 하나의 홀(132)을 형성한다. 홀(132)은 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)의 교차영역에 형성된다. 이후, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상에 의한 소정 형상의 식각 마스크를 형성하며 이 식각 마스크를 이용하여, 소정 형상, 예컨대 스트라이프 상의 게이트전극(140)을 라인 패터닝한다.As shown in FIG. 3D, an etch mask is formed by applying, exposing, and developing a photoresist, and using the etch mask, a portion of the cathode electrode 120 is exposed to expose the gate electrode 140 and the insulating layer 130. ), At least one hole 132 having a predetermined diameter is formed. The hole 132 is formed at the intersection of the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. Thereafter, an etching mask having a predetermined shape is formed by applying, exposing, and developing a photoresist, and using the etching mask, the gate electrode 140 on a predetermined shape, for example, a stripe, is line-patterned.

여기서, 게이트전극(140)은 절연층(130) 상에서 캐소드전극(120)과 실질적으로 교차하는 방향으로 형성되며, 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 화소로 공급한다.
Here, the gate electrode 140 is formed in a direction substantially crossing the cathode electrode 120 on the insulating layer 130, and supplies each data signal or scan signal applied from the data driver or the scan driver to each pixel. .

도 3e에 도시된 바와 같이, 2d의 결과물 전면에 감광성 물질, 예컨대 포토레지스트를 도포한 후, 전자방출영역(146)을 정의하도록 포토레지스트를 패터닝하여 캐소드전극(120)의 일부를 노출하는 희생층(170)을 형성한다.
As shown in FIG. 3E, a photosensitive material, for example, a photoresist is applied to the entire surface of the resultant 2d, and then the sacrificial layer exposing a portion of the cathode electrode 120 by patterning the photoresist to define the electron emission region 146. Form 170.

도 3f에 도시된 바와 같이, 2e의 결과물 전면에 감광성을 가지는 전자방출 물질(150a,150b)을 스크린 프린팅법에 의해 도포한다. 이후, 기판(110)의 후면에서 희생층(170)을 마스크로하여 자외선(UV)를 조사함으로써 전자방출 물질(150a,150b)을 선택적으로 노광한다. 여기서, 전자방출 물질(150a,150b)은 자외선에 의해 노광된 부분(150a)이 현상액에 용해되지 않는 네거티브 극성을 가진다.As shown in FIG. 3F, photosensitive electron-emitting materials 150a and 150b are applied to the entire surface of the resultant 2e by screen printing. Thereafter, the electron-emitting materials 150a and 150b are selectively exposed by irradiating ultraviolet (UV) light using the sacrificial layer 170 as a mask on the rear surface of the substrate 110. Here, the electron-emitting materials 150a and 150b have a negative polarity in which the portion 150a exposed by ultraviolet light does not dissolve in the developer.

여기서, 전자방출 물질은 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 감광성 카본 나노튜브가 바람직하다.
Here, the electron-emitting material is carbon nanotubes; Nanotubes of graphite, diamond, diamond-like carbon or a combination thereof; Or it is preferable that it consists of nanowires of Si and SiC, More preferably, photosensitive carbon nanotubes are preferable.

도 3g에 도시된 바와 같이, 노광된 전자방출 물질(150a)은 경화되며, 노광의 깊이는 자외선의 노광량에 따라 조절된다. 노광되지 않은 전자방출물질(150b)은 현상액, 예컨대 Na2CO3, 또는 NaOH 를 사용하여 현상한다. 여기서, 노광되지 않은 전자방출물질(150b)을 현상하는 공정시, 희생층(170)은 현상되지 않는 것이 바람직하다.
As shown in FIG. 3G, the exposed electron-emitting material 150a is cured, and the depth of exposure is adjusted according to the exposure amount of ultraviolet light. The unexposed electron-emitting material 150b is developed using a developer, such as Na 2 CO 3 , or NaOH. Here, in the process of developing the unexposed electron-emitting material 150b, the sacrificial layer 170 is preferably not developed.

도 3h에 도시된 바와 같이, 희생층(170)을 현상액, 예컨대 아세톤을 사용하여 현상한다. 여기서, 희생층(170)을 현상하는 공정시, 노광된 전자방출물질(150a)은 현상되지 않는 것이 바람직하다. 노광되지 않은 전자방출물질(150b)을 현상하고 잔류물을 완전히 제거한 이후에 희생층(170)을 현상하게 되므로, 전자방출소자의 오염을 억제할 수 있다. As shown in FIG. 3H, the sacrificial layer 170 is developed using a developer, such as acetone. Here, in the process of developing the sacrificial layer 170, it is preferable that the exposed electron-emitting material 150a is not developed. Since the sacrificial layer 170 is developed after the unexposed electron-emitting material 150b is developed and the residue is completely removed, contamination of the electron-emitting device can be suppressed.                     

여기서, 노광되지 않은 전자방출물질(150b)을 현상하는 데 이용되는 현상액과 희생층(170)을 현상하는데 이용되는 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 노광되지 않은 전자방출물질(150b)과 희생층(170)이 동시에 현상되어 현상액에 노광되지 않은 전자방출물질(150b)이 잔류하는 현상을 억제한다.
Here, the developer used to develop the unexposed electron emitting material 150b and the developer used to develop the sacrificial layer 170 may be made of different developer, which is not exposed electron emitting material 150b. And the sacrificial layer 170 are simultaneously developed to suppress a phenomenon in which the electron-emitting material 150b that is not exposed to the developer remains.

도 3i에 도시된 바와 같이, 노광된 전자방출 물질을 소정의 온도에서 소성 공정을 실시하여 원하는 높이의 전자방출부(150)를 형성한다.
As shown in FIG. 3I, the exposed electron-emitting material is baked at a predetermined temperature to form an electron-emitting part 150 having a desired height.

이와 같이, 예시한 제조 공정을 통해서 전자방출소자를 형성하면, 후면 노광후, 희생층을 제거하는 현상액에 노광되지 않은 전자방출물질의 불필요한 잔류물이 남아있지 않게 되므로, 전자방출부와 전극간, 또는 캐소드전극과 게이트전극 사이의 전기적인 단락을 억제할 수 있다.
As such, when the electron-emitting device is formed through the illustrated manufacturing process, an unnecessary residue of the unexposed electron-emitting material does not remain in the developer for removing the sacrificial layer after the back exposure, and thus, between the electron-emitting part and the electrode, Alternatively, electrical short between the cathode electrode and the gate electrode can be suppressed.

한편, 후면노광 후, 전자방출물질의 현상과 희생층의 현상 공정을 분리하여 실시하는 방법이 이중 게이트 구조의 전자방출소자에도 용이하게 적용가능함을 알 수 있다.
On the other hand, after the back exposure, it can be seen that the method of separating the development of the electron-emitting material and the development process of the sacrificial layer can be easily applied to the electron-emitting device of the double gate structure.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하 여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

본 발명의 실시예에 의한 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법은 노광되지 않은 전자방출물질의 잔류물을 완전히 제거하여 전자방출물질로 인한 오염을 억제할 수 있다.The method of forming an electron emission unit for an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention may completely remove residues of the unexposed electron emission material to suppress contamination due to the electron emission material.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 전자방출소자의 제조방법은 전자방출부와 전극간, 또는 캐소드전극과 게이트전극 사이의 전기적인 단락을 억제하여 전자방출소자의 균일한 전자방출 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the method of manufacturing the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention can suppress the electrical short between the electron-emitting portion and the electrode, or between the cathode electrode and the gate electrode to obtain a uniform electron emission characteristics of the electron-emitting device It works.

Claims (13)

하부 구조물 상에 전자방출영역을 정의하는 희생층을 선택적으로 형성하는 단계와,Selectively forming a sacrificial layer defining an electron emission region on the lower structure; 상기 하부 구조물 상부 전체에 전자방출물질을 도포하는 단계와,Applying an electron-emitting material to the entire upper portion of the lower structure; 상기 희생층을 마스크로 하여 상기 전자방출물질을 노광하는 단계와,Exposing the electron-emitting material using the sacrificial layer as a mask; 제1 현상액으로 상기 전자방출물질을 현상하는 단계와,Developing the electron-emitting material with a first developer; 제2 현상액으로 상기 희생층을 현상하는 단계를 포함하며,Developing the sacrificial layer with a second developer; 상기 제1 현상액과 상기 제2 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법.And the first developer and the second developer are different developer solutions. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자방출 물질은 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법.The electron-emitting material is carbon nanotubes; Nanotubes of graphite, diamond, diamond-like carbon or a combination thereof; Or a method for forming an electron-emitting part for an electron-emitting device comprising nanowires of Si and SiC. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 희생층은 포토레지스트로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형 성방법.And the sacrificial layer is formed of a photoresist. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 현상액은 Na2CO3 또는 NaOH 로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법.The first developer is a method for forming an electron emitting portion for electron emitting device consisting of Na 2 CO 3 or NaOH. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 현상액은 아세톤으로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법.And the second developer is formed of acetone. 기판 상에 제1 전극, 절연층, 및 상기 제1 전극과 교차하는 제 2 전극을 적층하여 형성하는 단계와,Stacking and forming a first electrode, an insulating layer, and a second electrode crossing the first electrode on the substrate; 상기 제 1 전극의 일부가 노출되도록 홀을 형성하는 단계와,Forming a hole to expose a portion of the first electrode; 상기 홀 내부에서 전자방출영역을 정의하는 소정의 형상으로 희생층을 형성하는 단계와,Forming a sacrificial layer in a predetermined shape defining an electron emission region in the hole; 상기 희생층을 포함한 영역에 전자방출물질을 도포하는 단계와,Applying an electron-emitting material to a region including the sacrificial layer; 상기 희생층을 마스크로 하여 상기 전자방출 물질을 후면 노광하고 제1 현상액으로 현상하는 단계와,Back exposing the electron-emitting material to a first developer using the sacrificial layer as a mask; 상기 희생층을 제2 현상액으로 현상하는 단계를 포함하며,Developing the sacrificial layer with a second developer; 상기 제1 현상액과 상기 제2 현상액은 서로 다른 현상액으로 이루어지는 전자방출소자의 제조방법.And the first developer and the second developer are different developer solutions. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 기판은 투명 기판으로 이루어지는 전자방출소자의 제조방법.The substrate is a method of manufacturing an electron emitting device made of a transparent substrate. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 전극의 적어도 일부는 빛이 투과하는 전자방출소자의 제조방법.At least part of the first electrode is a method of manufacturing an electron emitting device through which light passes. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전자방출 물질은 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어지는 전자방출소자의 제조방법.The electron-emitting material is carbon nanotubes; Nanotubes of graphite, diamond, diamond-like carbon or a combination thereof; Or a method for producing an electron-emitting device comprising nanowires of Si or SiC. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 희생층은 포토레지스트로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출부의 형성방법.And the sacrificial layer is formed of a photoresist. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 현상액은 Na2CO3, 또는 NaOH 로 이루어지는 전자방출소자의 제조방법.The first developer is Na 2 CO 3 , or NaOH manufacturing method of the electron emitting device. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 현상액은 아세톤으로 이루어지는 전자방출소자용 전자방출소자의 제조방법.And the second developer is made of acetone. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전자방출물질을 소성하는 단계를 추가적으로 포함하는 전자방출소자의 제조방법.The method of manufacturing an electron-emitting device further comprising the step of firing the electron-emitting material.
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