KR100396436B1 - Method for Apparatus of manufacturing white light source using carbon nanotubes - Google Patents
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Abstract
탄소나노튜브(carbon nanotubes)를 이용한 백색 광원 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 일 관점에 따른 제조 방법은, 하부 기판 상에 형성되어 캐소드로 이용되는 금속막을 형성하고, 금속막 상에 금속막을 선택적으로 노출하는 다수의 오프닝(opening)을 가지는 절연막 패턴을 형성하고, 오프닝 내에 전도성 고분자막 패턴을 채우고, 하부 기판에 직류 바이어스를 인가하거나 초음파 진동을 인가하며 오프닝 내로 탄소나노튜브를 뿌려 넣어 절연막 패턴에 의해서 탄소나노튜브가 실질적으로 세워진 상태로 어느 한 단부가 노출되게 전도성 고분자막 패턴 내로 침강시키고, 전도성 고분자막 패턴을 경화시켜 침강된 탄소나노튜브를 전도성 고분자막 패턴 내에 결착시키고, 절연막 패턴 상에 스페이서를 설치하고, 스페이서 상에 탄소나노튜브에 대향하게 형광체가 부착되는 투명 전극이 형성된 투명한 상부 기판을 올려 하부 기판과 실장하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a white light source using carbon nanotubes is disclosed. In the manufacturing method according to an aspect of the present invention, a metal film is formed on the lower substrate to be used as a cathode, to form an insulating film pattern having a plurality of openings to selectively expose the metal film on the metal film, Fill the conductive polymer film pattern in the opening, apply direct current bias or ultrasonic vibration to the lower substrate, and spray carbon nanotubes into the opening to expose the ends of the conductive polymer film with the carbon nanotubes substantially upright by the insulating film pattern. The precipitated carbon nanotubes were deposited into the pattern, and the conductive polymer film pattern was cured to bind the precipitated carbon nanotubes in the conductive polymer film pattern. Lift the transparent upper substrate and lower substrate It includes the step of Chapter.
Description
본 발명은 백색 광원에 관한 것으로, 특히, 발광 효율이 뛰어난 백색 광원 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a white light source. Specifically, It is related with the manufacturing method of the white light source excellent in luminous efficiency.
백색 광원으로는 형광 램프를 들 수 있으며, 이러한 형광 램프는 방전 효과에 의한 형광체의 발광을 이용하고 있다. 이와 같이 구성되는 형광 램프는 발광 효율이 낮아 휘도가 낮은 문제점을 가지고 있다. 또한, 형광 램프를 소형화하기 어렵고 낮은 동작 전압에서도 작동하도록 제조하기 어려운 문제가 있다. 더하여, 형광 램프는 사용 시간이 경과됨에 따라 발광 특성이 열화되어, 안정성과 신뢰성이 나빠지고 아울러 수명이 짧은 단점을 가지고 있다.Fluorescent lamps are mentioned as a white light source, The fluorescent lamp uses the light emission of the fluorescent substance by a discharge effect. The fluorescent lamp configured as described above has a problem of low luminance and low luminance. In addition, there is a problem that it is difficult to miniaturize the fluorescent lamp and difficult to manufacture to operate even at low operating voltage. In addition, the fluorescent lamp has a disadvantage in that the light emission characteristics deteriorate with the use time, and the stability and reliability are worsened and the lifetime is short.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전계 전자 방출 효율이 우수하여 낮은 인가 전압에도 큰 방출 전류를 얻을 수 있고, 단위 면적당 매우 높은 팁(tip) 밀도를 가져 발광 효율이 뛰어난 백색 광원 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a white light source excellent in the light emission efficiency and a method of manufacturing the light emitting efficiency is excellent because the electron emission efficiency is excellent to obtain a large emission current even at a low applied voltage, has a very high tip density per unit area To provide.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백색 광원을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a white light source according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백색 광원을 제조하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.2 to 7 are cross-sectional views schematically illustrating a method of manufacturing a white light source according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
100; 하부 기판, 200; 금속막,100; Lower substrate 200; Metal,
300; 절연막 패턴 400; 전도성 고분자막 패턴,300; Insulating film pattern 400; Conductive polymer film pattern,
500; 탄소나노튜브, 600; 스페이서,500; Carbon nanotubes, 600; Spacer,
700; 투명한 상부 기판, 800; 투명 전극,700; Transparent upper substrate, 800; Transparent electrode,
900; 형광체.900; Phosphor.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 하부 기판 상에 형성되어 캐소드로 이용되는 금속막을 형성한다. 상기 금속막 상에 상기 금속막을 선택적으로 노출하는 다수의 오프닝을 가지는 절연막 패턴을 형성한다. 상기 오프닝 내에 전도성 고분자막 패턴을 채운다. 상기 오프닝 내로 탄소나노튜브를 뿌려 넣어 상기 절연막 패턴에 의해서 상기 탄소나노튜브가 실질적으로 세워진 상태로 어느 한 단부가 노출되게 상기 전도성 고분자막 패턴 내로 침강시킨다. 상기 전도성 고분자막 패턴을 경화시켜 침강된 상기 탄소나노튜브를 상기 전도성 고분자막 패턴 내에 결착시킨다. 상기 절연막 패턴 상에 스페이서를 설치한다. 상기 스페이서 상에 상기 탄소나노튜브에 대향하게 형광체가 부착되는 투명 전극이 형성된 투명한 상부 기판을 올려 상기 하부 기판과 실장한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem is formed on the lower substrate to form a metal film used as a cathode. An insulating film pattern having a plurality of openings for selectively exposing the metal film is formed on the metal film. A conductive polymer film pattern is filled in the opening. The carbon nanotubes are sprayed into the openings, and the carbon nanotubes are settled into the conductive polymer film pattern so that any one end thereof is exposed by the insulating film pattern. The conductive polymer film pattern is cured to bind the precipitated carbon nanotubes in the conductive polymer film pattern. Spacers are provided on the insulating film pattern. The transparent upper substrate on which the transparent electrode to which the phosphor is attached to the carbon nanotubes is formed on the spacer is mounted on the spacer.
여기서, 상기 탄소나노튜브는 상기 하부 기판에 바이어스를 인가하거나 초음파 진동을 인가하며 상기 오프닝 내로 뿌려질 수 있다. 상기 형광체는 백색 발광을 일으키는 (3Ca3(PO4)2CaFCl/Sb,Mn)의 형광 물질로 이루어지거나, 삼파장 백색 발광을 일으키는 Y2O3:Eu, CeMaA11O19:Tb 및 BaMg2Al16O7:Eu 등의 형광 물질로 이루어진다.Here, the carbon nanotubes may be sprayed into the opening while applying a bias or ultrasonic vibration to the lower substrate. The phosphor is composed of a fluorescent material of (3Ca 3 (PO 4 ) 2 CaFCl / Sb, Mn) which causes white light emission, or Y 2 O 3 : Eu, CeMaA 11 O 19 : Tb and BaMg 2 Al which causes three wavelength white light emission 16 O 7: made of a fluorescent substance such as Eu.
본 발명에 따르면, 우수한 발광 효율을 가지는 백색 광원을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a white light source having excellent luminous efficiency.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 막이 다른 막 또는 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제3의 막이 개재되어질 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element. In addition, when a film is described as "on" another film or substrate, the film may be present in direct contact with the other film or substrate, or a third film may be interposed therebetween.
본 발명은 탄소나노튜브를 이용하여 백색 광원을 제조하는 방법을 제공한다. 탄소나노튜브는, 미시적으로 하나의 탄소 원소에 이웃하는 세 개의 탄소 원자가 결합되어 있으며, 이러한 탄소 원자간의 결합에 의해서 육각 환형이 이루어지고, 이러한 육각 환형이 벌집 형태로 반복된 평면이 말려 원통형을 이룬 형태를 가진다. 상기한 원통형 구조는 그 직경이 일반적으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚이며, 그 길이는 직경에 수십 배 내지 수천 배 이상으로 긴 특성을 가진다고 알려져 있다.The present invention provides a method of manufacturing a white light source using carbon nanotubes. In carbon nanotubes, three carbon atoms that are microscopically adjacent to one carbon element are bonded to each other, and hexagonal rings are formed by the bonds between the carbon atoms. Has a form. It is known that the cylindrical structure is generally several nanometers to several tens of nanometers in diameter, and its length is tens of times to several thousand times longer in diameter.
따라서, 탄소나노튜브의 팁부는 수 ㎚ 내지 수십 ㎚ 정도의 직경을 가지게 되어, 매우 높은 전계 전자 방출 효율을 구현할 수 있다. 그러므로, 낮은 인가 전압으로도 큰 방출 전류를 얻을 수 있다. 또한, 단위 면적당 매우 높은 밀도로 상기한 탄소나노튜브들을 성장시킬 수 있어, 매우 높은 팁(tip) 밀도를 나타내게 하여 우수한 발광 효율을 얻을 수 있다.Accordingly, the tip portion of the carbon nanotubes has a diameter of about several nm to several tens of nm, thereby realizing very high field electron emission efficiency. Therefore, a large emission current can be obtained even at a low applied voltage. In addition, the carbon nanotubes may be grown at a very high density per unit area, thereby exhibiting a very high tip density, thereby obtaining excellent light emission efficiency.
이하, 도면을 인용하는 실시예를 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백색 광원을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a white light source according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 본 발명의 실시예를 따르는 백색 광원은, 하부 기판(100) 상에 캐소드(cathode)로 이용되는 금속막(200) 및 전도성 고분자막 패턴(400)을 구비하고, 전도성 고분자막 패턴(400)에 수직 방향 또는 비스듬히 심어진 탄소나노튜브(500)를 구비한다.Specifically, the white light source according to the embodiment of the present invention includes a metal film 200 and a conductive polymer film pattern 400 used as a cathode on the lower substrate 100, and the conductive polymer film pattern 400. It is provided with a carbon nanotube 500 planted in a vertical direction or obliquely.
이때, 하부 기판(100)은 실리콘(Si), 알루미나(Al2O3), 석영 또는 유리로 이루어질 수 있으나, 제조될 백색 광원을 완성하는 실장 공정에 적합하게 상기 하부 기판(100)은 유리로 이루어지는 것이 바람직하다. 금속막(200)은 탄소나노튜브(500)를 지지하는 전도성 고분자막 패턴(400)에 전류를 전달하는 역할을 하므로, 도전성이 우수한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속막(200)은 크롬(Cr)이나 티타늄(Ti), 질화 티타늄(TiN), 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al) 등으로 이루어질 수 있다. 그러나, 전도성 고분자막 패턴(400) 또한 도전성을 나타내므로, 이러한 금속막(200)은 필요에 따라 생략될 수 있다.In this case, the lower substrate 100 may be made of silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 ), quartz or glass, but the lower substrate 100 may be made of glass to be suitable for a mounting process of completing a white light source to be manufactured. It is preferable to make. Since the metal film 200 serves to transfer current to the conductive polymer film pattern 400 supporting the carbon nanotubes 500, the metal film 200 is preferably made of a material having excellent conductivity. For example, the metal film 200 may be made of chromium (Cr), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tungsten (W), aluminum (Al), or the like. However, since the conductive polymer film pattern 400 also exhibits conductivity, the metal film 200 may be omitted as necessary.
전도성 고분자막 패턴(400)은 절연막 패턴(300)에 의해서 일정한 형태로 구분되어지며, 이에 따라, 구분되어진 전도성 고분자막 패턴(400)에 심어진 탄소나노튜브(500)들 또한 그룹(group)지어져 그룹별로 구분되어질 수 있다. 이러한 탄소나노튜브(500)의 그룹 별로 하나의 셀(cell)이 이루어질 수 있다.The conductive polymer film pattern 400 is divided into a predetermined shape by the insulating film pattern 300. Accordingly, the carbon nanotubes 500 planted in the separated conductive polymer film pattern 400 are also grouped to be divided into groups. Can be done. One cell may be formed for each group of carbon nanotubes 500.
한편, 탄소나노튜브(500)는 팁 부분이 전도성 고분자막 패턴(400)의 표면에 노출되고 애노드(anode)로 이용되는 투명 전극(800)의 표면으로 팁(tip) 부분이 향하게 전도성 고분자막 패턴(400)에 심어진다. 투명 전극(800)과 금속막(200)에 인가되는 전계에 의해서 탄소나노튜브(500)의 팁에는 전계 집중이 발생하고 이에 따라 탄소나노튜브(500)의 팁으로부터 전자가 방출된다.On the other hand, the carbon nanotube 500 is a conductive polymer film pattern 400 such that the tip portion is exposed to the surface of the conductive polymer film pattern 400 and the tip portion is directed to the surface of the transparent electrode 800 used as an anode. Planted in) Electric field concentration occurs at the tip of the carbon nanotubes 500 by the electric field applied to the transparent electrode 800 and the metal film 200, and thus electrons are emitted from the tip of the carbon nanotubes 500.
방출된 전자는 탄소나노튜브(500)가 향하는 방향에 설치된 투명 전극(800)에 부착된 형광체(900)에 입사하여 형광체(900)에 충돌함으로써 형광체(900)가 발광하게 된다. 이때, 형광체(900)는 일정한 형태로 패터닝되어 있다. 투명 전극(800)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전 물질로 형성된다. 그리고, 투명 전극(800)은 유리로 이루어져 투명한 기판(900)에 부착된다. 형광체(900)는 백색 발광을 일으키는 형광 물질, 예컨대, (3Ca3(PO4)2CaFCl/Sb,Mn) 등과 같이 단파장 백색 발광을 일으키는 형광 물질로 이루어지거나, Y2O3:Eu, CeMaA11O19:Tb 및 BaMg2Al16O7:Eu 등과 같이 삼파장 백색 발광을 일으키는 세 종류의 형광 물질로 이루어질 수 있다.The emitted electrons are incident on the phosphor 900 attached to the transparent electrode 800 provided in the direction that the carbon nanotubes 500 face and collide with the phosphor 900 to emit light. At this time, the phosphor 900 is patterned in a predetermined form. The transparent electrode 800 is formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). The transparent electrode 800 is made of glass and attached to the transparent substrate 900. The phosphor 900 may be made of a fluorescent material that causes white light emission, for example, a fluorescent material that produces short wavelength white light emission such as (3Ca 3 (PO 4 ) 2 CaFCl / Sb, Mn), or Y 2 O 3 : Eu, CeMaA 11 O 19 : Tb and BaMg 2 Al 16 O 7 : Eu and the like can be composed of three kinds of fluorescent materials that cause three wavelength white light emission.
탄소나노튜브(500)들과 형광체(900) 사이는, 절연막 패턴(300)에 올려져 설치된 스페이서(spacer;600)에 의해서 일정한 거리로 이격된다. 스페이서(600)는 대략 100㎛ 내지 700㎛의 길이를 가지며, 스페이서(600) 상에는 투명 기판(700)이 올려지게 된다. 이러한 스페이서(600)의 설치를 위해서 상기한 형광체(900)는 투명 전극(800)과 스페이서(600)가 접촉할 부분을 노출하게 패터닝된 형태를 가진다. 이와 같이 투명 전극(800)이 부착된 투명한 기판(700)은, 스페이서(600)에 올려진 후, 하부 기판(100)과 진공으로 밀봉 실장된다.The carbon nanotubes 500 and the phosphor 900 are spaced at a predetermined distance by a spacer 600 mounted on the insulating film pattern 300. The spacer 600 has a length of about 100 μm to 700 μm, and the transparent substrate 700 is mounted on the spacer 600. In order to install the spacer 600, the phosphor 900 may be patterned to expose a portion where the transparent electrode 800 and the spacer 600 will contact each other. As described above, the transparent substrate 700 having the transparent electrode 800 attached thereto is mounted on the spacer 600 and then sealedly mounted to the lower substrate 100 by vacuum.
탄소나노튜브(500)의 팁 부위는 탄소나노튜브(500)의 길이에 비해 매우 작은 직경, 실질적으로 수 ㎚에서 수십 ㎚의 직경, 극심하게는 원자 크기 정도의 직경을 가지므로, 이러한 팁 부위에서 전계 전자 방출이 매우 효율적으로 발생할 수 있다. 즉, 금속막(200) 또는 전도성 고분자막 패턴(400)과 투명 전극(800)에 인가되는 전압이 낮더라도, 탄소나노튜브(500)의 팁 부위에서는 매우 높은 전계가 발생될 수 있어, 전자 방출이 매우 효율적으로 일어날 수 있다. 또한, 탄소나노튜브(500)는 단위 면적당 매우 높은 밀도로 심어질 수 있어, 이러한 탄소나노튜브(500)로부터 방출된 전자에 의한 방출 전류는 매우 높게 된다.The tip portion of the carbon nanotube 500 has a very small diameter, substantially a few nanometers to several tens of nanometers in diameter, and extremely large atomic size, compared to the length of the carbon nanotube 500, Field electron emission can occur very efficiently. That is, even if the voltage applied to the metal film 200 or the conductive polymer film pattern 400 and the transparent electrode 800 is low, a very high electric field may be generated at the tip portion of the carbon nanotube 500, so that electron emission is It can happen very efficiently. In addition, the carbon nanotubes 500 may be planted at a very high density per unit area, so that the emission current by the electrons emitted from the carbon nanotubes 500 is very high.
이와 같이 방출된 전자는, 애노드로 이용되는 투명 전극(800)과 캐소드로 이용되는 금속막(200) 또는 전도성 고분자막 패턴(400) 간에 인가되는 전계에 의해서, 투명 전극(800)으로 이동되어 형광체(900)에 입사한다. 전자의 입사에 의해서 충돌하게 되는 형광체(900)는 전자로부터 큰 충돌 에너지를 얻게 되고, 형광체(900) 내의 전자는 높은 에너지 준위로 여기되었다가 다시 낮은 에너지 준위로 떨어지면서 형광체(900)는 발광하게 되고, 이러한 발광된 빛은 투명한 기판(700)을 통해서 외부로 방출된다. 이때, 상술한 바와 같이 전자 방출의 효율이 높고 방출된 전자에 의한 방출 전류 또한 높으므로, 형광체(900)에 입사되는 전자 밀도는 매우 높게 된다. 따라서, 형광체(700)에 의해서 발생된 빛의 휘도 또한 매우 높게 된다.The electrons emitted as described above are moved to the transparent electrode 800 by an electric field applied between the transparent electrode 800 used as the anode and the metal film 200 or the conductive polymer film pattern 400 used as the cathode, and the phosphor ( 900). The phosphor 900 collided by the incident of electrons obtains a large collision energy from the electrons, and the electrons in the phosphor 900 are excited at a high energy level and fall back to a low energy level, thereby causing the phosphor 900 to emit light. The emitted light is emitted to the outside through the transparent substrate 700. At this time, since the electron emission efficiency is high and the emission current by the emitted electrons is also high, the electron density incident on the phosphor 900 becomes very high. Therefore, the brightness of the light generated by the phosphor 700 is also very high.
이러한 본 발명의 실시예에 의한 백색 광원은 실질적으로 매우 간단하고 소형화되어 있으나, 상기한 바와 같이 매우 높은 휘도의 단색광을 발광시킬 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 전계 전자 방출 효율이 높아 매우 작은 전압 또는 매우 낮은 전류에서도 작동할 수 있다. 따라서, 이러한 백색 광원은 일반적인 조명으로 사용할 수 있으며, 극소형화할 경우, 휴대용으로 사용할 수 있다.Although the white light source according to the embodiment of the present invention is substantially very simple and miniaturized, as described above, it is possible to emit monochromatic light having a very high luminance. In addition, as described above, the field electron emission efficiency is high, so that it can operate at a very small voltage or a very low current. Therefore, such a white light source can be used as a general illumination, and when miniaturized, it can be used as a portable.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 백색 광원을 제조하는 방법을 제시되는 도 2 내지 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.A method of manufacturing a white light source according to an embodiment of the present invention as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 7.
도 2는 하부 기판(100) 상에 전도성 고분자막 패턴(400)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.2 schematically illustrates a step of forming the conductive polymer film pattern 400 on the lower substrate 100.
구체적으로, 대량 생산을 위해서 대면적의 하부 기판(100) 상에 캐소드로 이용되는 금속막(200)을 얇게 형성한다. 하부 기판(100)은 실리콘, 알루미나, 석영 또는 유리로 이루어질 수 있으나, 제조될 백색 광원의 실장에 적합하게 유리로 이루어진 하부 기판(100)인 것이 바람직하다. 이때, 금속막(200)은 도전성이 우수한 도전 물질, 예컨대, 크롬, 티타늄, 질화 티타늄, 텅스텐 또는 알루미늄을 대략 0.3㎛ 내지 0.8㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이러한 증착은 열증착법(thermal deposition) 또는 스퍼터링법(sputtering) 등과 같은 박막 형성 방법을 이용한다.Specifically, a thin metal film 200 used as a cathode is formed on a large area of the lower substrate 100 for mass production. The lower substrate 100 may be made of silicon, alumina, quartz, or glass, but it is preferable that the lower substrate 100 is made of glass to be suitable for mounting a white light source to be manufactured. In this case, the metal film 200 is formed by depositing a conductive material having excellent conductivity, for example, chromium, titanium, titanium nitride, tungsten, or aluminum to a thickness of about 0.3 μm to 0.8 μm. Such deposition uses a thin film formation method such as thermal deposition or sputtering.
금속막(200) 상에 실리콘 산화물 등과 같은 절연 물질을 이용하여 절연막을 대략 1.0㎛ 내지 4.0㎛ 정도의 두께로 증착한다. 이러한 절연막은 저온, 예컨대, 상기한 하부 기판(100)을 유리로 이용할 경우 대략 500℃ 이하의 온도에서 증착된다. 이는 절연막을 증착하는 공정에서 하부 기판(100)의 변형 등이 발생하는 것을방지하기 위해서이다.An insulating film is deposited on the metal film 200 using an insulating material such as silicon oxide to a thickness of about 1.0 μm to 4.0 μm. Such an insulating film is deposited at a temperature of about 500 ° C. or less at low temperature, for example, when the lower substrate 100 is used as glass. This is to prevent deformation of the lower substrate 100 from occurring in the process of depositing the insulating film.
이후에, 상기한 절연막을 사진 식각 공정을 이용하여 패터닝하여 하부의 금속막(200)을 선택적으로 노출하는 절연막 패턴(300)을 형성한다. 예를 들어, 대략 1.5㎛ 내지 2.0㎛ 정도의 두께 포토레지스트를 도포한 후, 사진 현상하여 절연막을 선택적으로 노출하는 포토레지스트 패턴(350)을 형성한다. 이후에, 이러한 포토레지스트 패턴을 마스크(mask)로 이용하여 하부의 절연막을 선택적으로 식각하여 하부의 금속막(200)을 선택적으로 노출하는 절연막 패턴(300)을 형성한다. 절연막 패턴(300)의 오프닝(opening)은 직경이 대략 1㎛ 내지 10㎛ 정도인 미세한 구멍일 수 있으며, 이러한 구멍들 간의 간격은 대략 3.0㎛ 내지 15.0㎛일 수 있다. 이후에, 상기한 포토레지스트 패턴(350)을 스트립(strip)하여 제거한다.Thereafter, the insulating film is patterned using a photolithography process to form an insulating film pattern 300 for selectively exposing the lower metal film 200. For example, after applying a photoresist having a thickness of about 1.5 μm to 2.0 μm, photo development is performed to form a photoresist pattern 350 that selectively exposes the insulating film. Thereafter, using the photoresist pattern as a mask, the lower insulating film is selectively etched to form an insulating film pattern 300 for selectively exposing the lower metal film 200. The opening of the insulation layer pattern 300 may be a minute hole having a diameter of about 1 μm to about 10 μm, and the gap between the holes may be about 3.0 μm to 15.0 μm. Thereafter, the photoresist pattern 350 is stripped and removed.
도 3은 절연막 패턴(300) 간에 전도성 고분자막 패턴(400)을 채워 넣는 단계를 개략적으로 나타낸다.3 schematically illustrates filling the conductive polymer film pattern 400 between the insulating film patterns 300.
구체적으로, 절연막 패턴(300)에 의해서 노출되는 금속막(200)에 접촉하도록, 절연막 패턴(300)의 미세한 구멍에 액상의 전도성 고분자를 채워 절연막 패턴(300)에 의해서 분리되는 전도성 고분자막 패턴(400)을 형성한다. 이때, 전도성 고분자은 상기한 미세한 구멍을 반 정도 채우도록 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 전도성 고분자막 패턴(400)은 대략 1㎛ 내지 2㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.Specifically, the conductive polymer film pattern 400 is separated by the insulating film pattern 300 by filling a liquid conductive polymer in a minute hole of the insulating film pattern 300 so as to contact the metal film 200 exposed by the insulating film pattern 300. ). At this time, the conductive polymer is preferably formed so as to fill the above-mentioned fine holes half. Therefore, the conductive polymer film pattern 400 may be formed to a thickness of about 1㎛ 2㎛.
도 4는 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 탄소나노튜브(500)를 심는 단계를 개략적으로 나타낸다.4 schematically illustrates a step of planting carbon nanotubes 500 in the conductive polymer film pattern 400.
구체적으로, 전도성 고분자막 패턴(400) 상에 탄소나노튜브(500)를 뿌려, 탄소나노튜브(500) 개개들이 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 침강되도록 한다. 이때, 탄소나노튜브(500)는 길쭉한 모양을 가지므로, 대부분의 탄소나노튜브(500)는 단부가 아래쪽을 향하며 낙하하게 된다. 따라서, 액상의 전도성 고분자막(400)에 떨어지는 탄소나노튜브(500)는, 길쭉한 단부가 먼저 전도성 고분자막(400)에 접촉하게 되어, 실질적으로 세워진 상태로 전도성 고분자막 패턴(400) 내로 침강하게 된다.Specifically, the carbon nanotubes 500 are sprayed onto the conductive polymer film pattern 400 so that the individual carbon nanotubes 500 settle in the conductive polymer film pattern 400. At this time, since the carbon nanotubes 500 have an elongated shape, most of the carbon nanotubes 500 fall toward the bottom thereof. Therefore, the carbon nanotubes 500 falling on the liquid conductive polymer film 400, the elongated end is first in contact with the conductive polymer film 400, and settles into the conductive polymer film pattern 400 in a substantially standing state.
이때, 전도성 고분자막 패턴(400)이 채워진 미세한 구멍은 상술한 바와 같이 대략 1㎛ 내지 10㎛ 정도로 미세한 직경을 가지므로, 비스듬히 낙하하거나 누운 상태로 낙하한 탄소나노튜브(500)는 실질적으로 절연막 패턴(300)에 걸리게 된다. 절연막 패턴(300)에 걸린 탄소나노튜브(500)는 어느 한 단부가 기울어져 전도성 고분자막 패턴(400) 내로 실질적으로 세워진 상태로 침강하게된다.At this time, since the fine hole filled with the conductive polymer film pattern 400 has a minute diameter of about 1 μm to 10 μm as described above, the carbon nanotube 500 dropped in an obliquely falling state or lying down substantially has an insulating film pattern ( 300). One end of the carbon nanotubes 500 caught by the insulating film pattern 300 is inclined to settle down substantially in the conductive polymer film pattern 400.
절연막 패턴(300)에 걸린 탄소나노튜브(500)를 원활하게 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 침강시키기 위해서, 상기한 하부 기판(100)을 흔들어주거나 초음파 등으로 진동시켜 줄 수 있다. 또는 하부 기판(100)에 직류 바이어스(DC bias)를 인가함으로써 탄소나노튜브(500)가 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 수직 방향으로 침강되도록 유도할 수 있다. 이와 같은 진동 또는 직류 바이어스에 의해서, 절연막 패턴(300)에 걸리는 탄소나노튜브(500)는 전도성 고분자막 패턴(400) 상으로 떨어져 실질적으로 세워진 상태, 즉, 팁 부위가 수직 또는 비스듬히 위로 향하게 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 침강된다. 이때, 탄소나노튜브(500)의 다른 단부는 전도성 고분자막 패턴(400)의 표면 외부로 노출된다.In order to smoothly settle the carbon nanotubes 500 caught in the insulating film pattern 300 in the conductive polymer film pattern 400, the lower substrate 100 may be shaken or vibrated by ultrasonic waves. Alternatively, by applying a DC bias to the lower substrate 100, the carbon nanotubes 500 may be induced to settle in the vertical direction in the conductive polymer film pattern 400. Due to such vibration or direct current bias, the carbon nanotubes 500 caught on the insulating film pattern 300 are substantially separated from the conductive polymer film pattern 400, that is, the conductive polymer film pattern is vertically or obliquely upward. It is sedimented in 400. In this case, the other end of the carbon nanotube 500 is exposed to the outside of the surface of the conductive polymer film pattern 400.
한편, 상기한 바와 같이 탄소나노튜브(500)를 뿌려줄 때, 탄소나노튜브(500)들이 단위 면적당 균일한 밀도로 뿌려지는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 전도성 고분자막 패턴(400) 상에 스크린(screen;도시되지 않음)을 도입하고, 이러한 스크린 상에 탄소나노튜브(500)들을 올려놓은 후, 스크린을 흔들거나 진동시켜 스크린의 홀을 통과한 탄소나노튜브(500)들이 뿌려지도록 할 수 있다. 스크린의 홀은 균일한 밀도로 형성되므로, 이러한 홀을 통과하여 뿌려지는 탄소나노튜브(500)는 균일한 밀도로 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 침강될 수 있다.On the other hand, when spraying the carbon nanotubes 500 as described above, it is preferable that the carbon nanotubes 500 are sprayed with a uniform density per unit area. To this end, a screen (not shown) is introduced on the conductive polymer film pattern 400, carbon nanotubes 500 are placed on the screen, and the screen is shaken or vibrated to pass through holes in the screen. Carbon nanotubes 500 may be sprayed. Since the holes of the screen are formed at a uniform density, the carbon nanotubes 500 sprayed through the holes may be settled in the conductive polymer film pattern 400 at a uniform density.
도 5는 전도성 고분자막 패턴(400)을 경화시켜 침강된 탄소나노튜브(500)를 결착시키는 단계를 개략적으로 나타낸다.5 schematically illustrates the step of binding the precipitated carbon nanotubes 500 by curing the conductive polymer film pattern 400.
구체적으로, 전도성 고분자막 패턴(400)을 이루는 고분자의 경화 특성을 이용하여 경화시킨다. 전도성 고분자막 패턴(400)을 이루는 고분자가 열경화성인 경우, 저온, 예를 들어, 대략 300℃ 이하의 저온으로 경화 반응을 수행하여 전도성 고분자막 패턴(400)을 경화시킨다. 이에 따라, 침강된 탄소나노튜브(500)는 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 결착된다.Specifically, curing is performed using the curing characteristics of the polymer forming the conductive polymer film pattern 400. When the polymer constituting the conductive polymer film pattern 400 is thermosetting, the conductive polymer film pattern 400 is cured by performing a curing reaction at a low temperature, for example, about 300 ° C. or less. Accordingly, the precipitated carbon nanotubes 500 are bound in the conductive polymer film pattern 400.
도 6은 절연막 패턴(300) 상에 스페이서(600)를 설치하는 단계를 개략적으로 나타낸다.6 schematically illustrates a step of installing the spacer 600 on the insulating film pattern 300.
구체적으로, 절연막 패턴(300) 상에 대략 100㎛ 내지 700㎛ 정도의 길이를 가지는 스페이서(600)를 다수 설치한다.Specifically, a plurality of spacers 600 having a length of about 100 μm to 700 μm are provided on the insulating layer pattern 300.
도 7은 별도의 투명한 기판(700) 상에 투명 전극(800) 및 형광체(900)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.7 schematically illustrates a step of forming the transparent electrode 800 and the phosphor 900 on a separate transparent substrate 700.
구체적으로, 다른 별도의 투명한 기판(700), 예컨대, 글라스 기판 상에 애노드로 이용되는 투명 전극(800)을 부착한다. 이러한 투명 전극(800)은 ITO와 같은 투명한 도전 물질로 형성된다. 이후에, 상기 투명 전극(800) 상에 형광체(900)를 부착한다. 형광체(900)는 백색 발광을 일으키는 형광 물질, 예컨대, (3Ca3(PO4)2CaFCl/Sb,Mn) 등과 같이 단파장 백색 발광을 일으키는 형광 물질로 이루어지거나, Y2O3:Eu, CeMaA11O19:Tb 및 BaMg2Al16O7:Eu 등과 같 삼파장 백색 발광을 일으키는 형광 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 형광체(900)는 상기 스페이서(600)가 상기 투명 전극(800) 등에 부착되도록 패터닝된 형상으로 이루어질 수 있다.Specifically, a transparent electrode 800 used as an anode is attached on another separate transparent substrate 700, for example, a glass substrate. The transparent electrode 800 is formed of a transparent conductive material such as ITO. Thereafter, the phosphor 900 is attached onto the transparent electrode 800. The phosphor 900 may be made of a fluorescent material that causes white light emission, for example, a fluorescent material that produces short wavelength white light emission such as (3Ca 3 (PO 4 ) 2 CaFCl / Sb, Mn), or Y 2 O 3 : Eu, CeMaA 11 O 19 : Tb and BaMg 2 Al 16 O 7 : Eu and the like may be made of a fluorescent material that causes three wavelength white light emission. In addition, the phosphor 900 may be formed in a patterned shape such that the spacer 600 is attached to the transparent electrode 800 or the like.
이와 같이 형광체(900) 및 투명 전극(800)이 구현된 별도의 투명한 기판(700)을 상기한 형광체(900) 및 투명 전극(800)이 상기한 전도성 고분자막 패턴(400)에 대향되도록 상기 스페이서(600)에 부착한다. 이와 같이 하면, 전도성 고분자막 패턴(400) 내에 실질적으로 세워져 결착된 탄소나노튜브(500)의 팁 부위는 형광체(900)의 표면을 대향하게 된다. 이와 같이 투명 글라스 기판(700)을 스페이서(600)에 올려놓은 후, 진공으로 밀봉시켜 실장한다.As described above, the spacer 900 may be formed so that the phosphor 900 and the transparent electrode 800 face the conductive polymer film pattern 400. 600). In this way, the tip portion of the carbon nanotube 500 that is substantially standing and bound in the conductive polymer film pattern 400 faces the surface of the phosphor 900. In this way, the transparent glass substrate 700 is mounted on the spacer 600 and then sealed by vacuum to be mounted.
이와 같이 제조된 백생 광원의 탄소나노튜브(500)는 팁 부위의 직경이 실질적으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚ 정도로 작아, 매우 낮은 인가 전압에서도 전계 전자 방출을 구현할 수 있다.The carbon nanotubes 500 of the white light source manufactured as described above have a diameter of the tip portion that is substantially small to about several nm to several tens of nm, thereby realizing field electron emission even at a very low applied voltage.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
상술한 본 발명에 따르면, 단부의 직경이 매우 작은 특성을 가지는 탄소나노튜브를 전자 전계 방출 팁으로 이용함으로써, 낮은 인가 전압으로 큰 방출 전류를 얻을 수 있는 백색 광원을 제공할 수 있다. 또한, 단위 면적당 매우 높은 팁 밀도를 가지도록 형성될 수 있어, 매우 우수한 발광 효율을 나타내는 백색 광원을 제공할 수 있다. 더욱이 백색 광원을 제조하는 공정이 간단하여 제품의 수율 및 신뢰성을 제고할 수 있다. 따라서, 기존의 형광 램프나 백열 전구를 대체할 수 있는 차세대 고효율 절전형 백색 광원으로 적용될 수 있다. 또한, 초소형화가 가능하고 전력 소모가 작아 휴대용 백색 광원으로 이용할 수 있다.According to the present invention described above, by using a carbon nanotube having a very small diameter of the end portion as the electron field emission tip, it is possible to provide a white light source that can obtain a large emission current at a low applied voltage. In addition, it can be formed to have a very high tip density per unit area, it can provide a white light source showing a very good luminous efficiency. In addition, the process of manufacturing a white light source is simple, thereby improving the yield and reliability of the product. Therefore, it can be applied as a next-generation high efficiency power-saving white light source that can replace the existing fluorescent lamps or incandescent bulbs. In addition, it is possible to miniaturize and low power consumption can be used as a portable white light source.
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Citations (4)
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH1050240A (en) * | 1996-08-02 | 1998-02-20 | Futaba Corp | Fluorescent character display device |
| KR19990030320A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-26 | 다이 세이키 | Electron Emission Source and Manufacturing Method Thereof |
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