KR100280994B1 - 필드 에미션 디스플레이 소자의 필드 에미터용 조성물 - Google Patents

필드 에미션 디스플레이 소자의 필드 에미터용 조성물 Download PDF

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Abstract

대면적의 균일한 평면 에미터를 제공할 수 있는 필드 에미션 디스플레이 소자의 필드 에미터용 조성물을 제공하기 위한 것으로서, 그래파이트, 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 유도체 또는 폴리비닐피롤리돈인 분산제, 실란 또는 콜로이드성 실리카인 바인더, 및 물을 포함하는 필드 에미터용 조성물을 제공한다.

Description

필드 에미션 디스플레이 소자의 필드 에미터용 조성물
[산업상 이용분야]
본 발명은 필드 에미션 디스플레이(field emission display, 이하“FED”라 함) 소자의 필드 에미터용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평면 에미터를 형성하기 위한 그래파이트(graphite)슬러리 조성물에 관한 것이다.
[종래 기술]
FED의 필드 에미터로는 몰리브덴 증착에 의한 콘 타입 에미터(cone type emitter), 실리콘 샤프닝(sharpening)에 의한 콘 타입 에미터, 다이아몬드 또는 DLC(Diamond Like Carbon)를 사용하는 평면 타입 에미터(flat type emitter) 등이 사용되고 있다.
몰르브덴 또는 실리콘을 재료로하는 콘 타입 에미터의 경우 그 상단부가 날카로운 팁(tip) 구조로 형성되므로 균일한 에미터 면을 제공하기가 어렵다.
다이아몬드 또는 DLC를 재료로 하는 평면 타입 에미터를 제조하기 위해서 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 플라스마 인헨스트 화학 기상 증착(plasma enhanced chmical vapor deposition), 레이져 애블레이션 증착(laser ablation deposition)등의 방법이 사용되고 있는데, 이 방법들의 경우 대면적의 에미터를 제조하기가 어렵고, 공정 조건이 복잡하며 고가의 설비가 요구되는 등 작업성 및 경제성에 있어서도 불리한 점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 균일한 에미터 면을 용이하게 제공할 수 있는 FED 필드 에미터용 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 대면적의 필드 에미터를 제공할 수 있으며, 작업성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 FED 필드 에미터용 조성물을 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물로 제조한 필드 에미터를 포함하는 필드 에미션 디스플레이 소자의 개략적인 단면도.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 그래파이트(graphite), 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 유도체 또는 폴리비닐피롤리돈인 분산제, 실란 또는 콜로이드성 실리카인 바인더, 및 물을 포함하는 FED 필드 에미터용 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
상기 그래파이트로는 입경이 0.5 내지 1㎛인 분말상을 사용하는 것이 바람직하다. 그래파이트는 통상 상업적으로 유통되는 그래파이트를 적정한 크기로 분쇄하여 사용하므로 0.5㎛ 미만의 입경으로 분쇄하기란 사실상 어렵다. 입경이 1㎛ 초과인 경우에는 표면이 거친 에미터 표면을 형성하므로 에미션이 불균일해지는 문제점이 발생한다. 또한 상기 그래파이트는 전체 조성물의 1내지 50중량%로 포함시키는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 30중량%로 포함시킨다. 그래파이트의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 전자 방출이 거의 이루어지지 않고, 50중량% 초과인 경우에는 그래파이트 슬러리의 점도가 너무 높아서 공정이 용이하지 않다.
상기 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 유도체 또는 폴리비닐피롤리돈은 조성물 중에서 그래파이트를 분산시키는 역할을 한다. 이 분산제의 함량은 전체 조성물의 0.01 내지 20중량 %인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5중량%이다. 분산제의 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 조성물 중의 그래파이트가 고르게 분산되지 않는 문제점이 발생하고, 20중량% 초과인 경우에는 그래파이트의 전자 방출이 저해될 우려가 있다.
상기 실란 또는 콜로이드성 실리카인 바인더는 본 발명에 따른 조성물을 은, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 등으로 형성한 캐소드 상에 부착시키는 작용을 한다. 이 바인더의 함량은 전체 조성물의 0.01 내지 50중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량%이다. 바인더의 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 필드 에미터가 캐소드로부터 탈락되기 쉽고, 50중량% 초과인 경우에는 바인더가 그래파이트의 전자 방출 작용을 방해할 우려가 있다.
본 발명에 따른 조성물은 분산매로서 물을 사용한다. 여기서, 물은 순수를 사용하는 것이 바람직하며, 사용량은 전체 조성물에서 상기 그래파이트, 분산제, 바인더의 양을 제외한 나머지 부분이다.
본 발명에 따른 조성물을 제조하기 위해서 그래파이트, 분산제 및 물을 혼합한 후 지르코늄 볼을 사용하여 약 48시간 동안 교반한다. 이어서, 바인더를 첨가하고 약 6시간 동안 마그네틱 바로 교반시켜서 슬러리를 제조한다. 이와 같이 제조한 슬러리상 조성물을 사용하여 제1도에서 보이는 바와 같이, 캐소드(11) 상에 평면 타입 필드 에미터(13)를 제조한다. 이를 구체적으로 살펴보면, 우선 캐소드 상에 포토레지스트를 도포한 후 노광, 현상시켜 패턴을 형성한다. 이어서, 본 발명에 따른 슬러리 조성물을 포토레지스트 패턴 상에 전면 스핀 코팅한 후 에칭, 스트리핑을 실시하여 필드 에미터를 완성한다. 이 필드 에미터를 포함하는 필드 에미션 장치는 기판(1) 상에 형성된 애노드(5)와 다른 기판(3)상에 형성된 캐소드(11)사이에 형성된 강한 전계에 의해 그래파이트 에미터(13)로부터 전자를 방출시킨다. 이 전자가 애노드(5) 상에 형성된 형광체(9)를 때려 발광시킨다. 이때, 상기 애노드(5) 및 캐소드(11)는 각각 스트라이프 상이고 서로 직각을 이루도록 형성되어 있으며, 스트라이프상의 캐소드(11) 사이에는 격벽(15)이 형성되어 있고, 마찬가지로 스트라이프상의 애노드(5) 사이에도 격벽(7)이 형성되어 있다. 이 소자는 각각의 화소에 필요한 펄스 신호 전압이 인가됨으로써 구동된다.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
입경이 약 0.7㎛인 그래파이트(제조사 ：동원 세라믹) 5g 및 폴리옥시에틸렌노닐 페닐 에테르 유도체(상품명 ： NP1018, 제조사 ： 동남합성) 0.2g을 30g의 물과 혼합한 후, 지르코늄 볼 중에서 48시간 동안 교반하였다. 이 혼합물에 실란(상품명 ： KBM603, 제조사 ： Shin-etsu) 0.5g을 첨가하고 6시간 동안 마그네틱 바로 교반시켜서 슬러리를 제조하였다.
[실시예 2]
입경이 약 0.7㎛인 그래파이트(제조사 ： 동원 세라믹) 5g 및 폴리비닐피롤리돈(상품명 ：PVP, 제조사 ： BASF) 1g을 20g의 물과 혼합한 후, 지르코늄 볼 중에서 48시간 동안 교반하였다. 이 혼합물에 콜로이드성 실리카(상품명 ： ST-30, 제조사：일산화학) 2g을 첨가하고 6시간 동안 마그네틱 바로 교반시켜서 슬러리를 제조하였다.
본 발명에 따른 필드 에미터용 조성물은 분산제 및 바인더에 의한 전자 방출저해를 최소화하면서도 캐소드에 대하나 부착력이 우수하고 패터닝 작업이 용이하다. 또한, 슬러리상이므로 고가의 설비없이 스핀 코팅법으로 간단히 필드 에미터를 형성시킬 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 스핀 코팅법을 이용함으로써 대면적의 균일한 필드 에미터를 제조할 수 있으며, 포토레지스트를 이용한 미세 패턴의 형성이 가능하므로 모니터용 소자 제조에 유리하다.

Claims (1)

1 내지 50 중량%의 그래파이트와 ； 0.01 내지 20 중량%의 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 유도체 또는 폴리비닐피롤리돈인 분산제와； 0.01 내지 50 중량%의 실란 또는 콜로이드성 실리카이니 바인더； 및 잔부로서 물을 포함하는 필드 에미션 디스플레이 장치의 필드 에미터용 조성물.
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