KR101069582B1 - A cathode electrode having carbon nanotube in an electrical field emission device and a fabrication method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브(CNT, Carbon nanotube)를 가지는 캐소드 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 기판; 및 상기 기판 상에 형성되며 상면에 탄소나노튜브 잉크가 도포된 탄소나노튜브 잉크층을 가지는 금속 접착층;을 포함하며, 상기 기판 및 상기 금속 접착층은 레이저에 의해 함께 패터닝되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극과 이의 제조 방법을 제공한다.In the field emission device of the present invention relates to a cathode having a carbon nanotube (CNT, Carbon nanotube) and a method for manufacturing the same, the present invention comprises a substrate; And a metal adhesive layer formed on the substrate and having a carbon nanotube ink layer coated with carbon nanotube ink on an upper surface thereof, wherein the substrate and the metal adhesive layer are patterned together by a laser. In the present invention, a cathode having a carbon nanotube and a method of manufacturing the same are provided.

CNT, 캐소드, 전극, 잉크, 레이저 CNT, cathode, electrode, ink, laser

Description

전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극 및 이의 제조 방법{A cathode electrode having carbon nanotube in an electrical field emission device and a fabrication method thereof}A cathode electrode having carbon nanotubes in an electrical field emission device and a fabrication method

본 발명은 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브(CNT, Carbon nanotube)를 가지는 캐소드 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 전계 방출 장치의 제작시 레이저를 이용하여 제조한 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cathode electrode having carbon nanotubes (CNT, Carbon nanotube) in the field emission device and a method of manufacturing the same, in particular, a cathode electrode having a carbon nanotube manufactured by using a laser when manufacturing the field emission device and It relates to a production method thereof.

탄소나노튜브 캐소드 제작의 한 방법으로 탄소나노튜브 잉크와 잉크젯 장치를 이용하여 제작하는 방법은 그 수명이 길고, 저가 제작의 장점이 있어 차세대 CNT-FED(CNT-Field Emission Display) 제작 방법으로 주목받고 있는 기술이다. Carbon nanotube cathode manufacturing method using carbon nanotube ink and inkjet device has long life span and low cost production, so it is attracting attention as the next generation CNT-FED (CNT-Field Emission Display) manufacturing method. It is a skill.

도 1은 종래 기술에 따른 전계 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method of manufacturing an electroluminescent device according to the prior art.

도 1을 살펴보면, S101 단계에서 기판을 마련한 후, S103 단계에서 용융점이 450도 미만인 금속을 이용하여 금속 접착층을 형성하고, 금속 접착층을 식각하여, 라인 패턴을 형성한다. 그런 다음, S105 단계에서 기판에 대해 표면 처리를 수행한 다. 이때, 표면을 가열하거나 플라즈마 처리를 수행한다. 1, after preparing a substrate in step S101, a metal adhesive layer is formed using a metal having a melting point of less than 450 degrees in step S103, and the metal adhesive layer is etched to form a line pattern. Then, the surface treatment is performed on the substrate in step S105. At this time, the surface is heated or plasma treatment is performed.

그런 다음, 탄소나노튜브 캐소드를 제작하기에 앞서 열처리 혹은 산(acid) 처리로 정제된 탄소나노튜브와 계면활성제, 분산제, 유기바인더 등을 갖는 잉크를 마련한다. 그런 다음, 마련한 잉크를 이용하여 S107 단계에서 잉크젯팅 공정을 수행한다. Then, before preparing the carbon nanotube cathode, an ink having carbon nanotubes purified by heat treatment or acid treatment and a surfactant, a dispersant, an organic binder, and the like is prepared. Then, the inkjetting process is performed in step S107 using the prepared ink.

잉크 젯팅이 이루어진 후, 탄소나노튜브들과 기판과의 접착을 위해 S109 단계에서 유리 기판의 손상을 방지하고, 금속 접착층을 용융시킬 수 있도록 450도 미만으로 후열처리를 실시한다.After ink jetting is performed, a post-heat treatment is performed at less than 450 degrees to prevent damage to the glass substrate and to melt the metal adhesive layer in step S109 to bond the carbon nanotubes to the substrate.

그런 다음, S111 단계에서 도 1을 참조하면, 탄소나노튜브 잉크를 프린팅하여 캐소드 전극을 형성한다. 마지막으로, S113 단계에서 전계 발광 장치를 형성하는 나머지 공정을 진행하여 전계 발광 장치를 형성한다. Then, referring to Figure 1 in step S111, the carbon nanotube ink is printed to form a cathode electrode. Finally, in operation S113, the remaining process of forming the EL device is performed to form the EL device.

상술한 바와 같은 종래의 기술에 따른 전계 방출 장치의 제작 방법은 다음의 몇가지 문제를 가진다. The method of manufacturing the field emission device according to the related art as described above has some problems as follows.

탄소나노튜브의 발광 특성을 향상시키기 위해서는 반드시 잉크젯팅 전에 예열이나, 플라즈마 표면처리 같은 전처리 공정(S105 단계)을 먼저 수행하여야 한다. 이로 인해, 비용 및 생산 시간이 증가된다. In order to improve the luminescence properties of the carbon nanotubes, pretreatment such as preheating or plasma surface treatment (S105) must be performed before inkjetting. This increases the cost and production time.

또한, 탄소나노튜브 잉크를 스프레이 방식이나, 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 도포한 후, 금속 접착층의 활성화를 위해 기판을 열처리하는 공정(S109 단계)이 반드시 필요하다. 이러한 추가 공정에 따라 생산 단가가 올라간다. In addition, after the carbon nanotube ink is applied using a spray method or an inkjet printing method, a step (S109) of heat treating the substrate to activate the metal adhesive layer is necessary. This additional process raises production costs.

게다가, 기판의 손상을 방지하기 위해 450도 미만으로 열처리 온도가 제한되 므로, 450도 미만의 온도 범위 내에서 용융되는 금속을 금속 접착층으로 선택하여야만 한다. 이러한 이유로 금속 접착층의 재료 선정에 제한이 있다.In addition, since the heat treatment temperature is limited to less than 450 degrees in order to prevent damage to the substrate, it is necessary to select a metal adhesive layer to be melted within a temperature range of less than 450 degrees. For this reason, there is a limitation in selecting a material of the metal adhesive layer.

또한, 제작되어진 탄소나노튜브 전계 방출 장치의 캐소드 형성시, 측면(lateral) 구조의 라인(line) 전극의 경우, 그 라인 패턴의 에지에 형성되는 탄소나노튜브들은 전계 방출시 아크를 유발하는 요소로 작용하기 때문에 장치 수명에 나쁜 영향을 미친다. 따라서 이러한 부분을 따로 제거해주어야 하는 번거로움이 있다.In addition, in the case of forming the cathode of the fabricated carbon nanotube field emission device, in the case of a line electrode having a lateral structure, the carbon nanotubes formed at the edge of the line pattern may be an arc-inducing element during field emission. Because of its effect on the device life. Therefore, there is a need to remove these parts separately.

따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은 탄소나노튜브를 도포하기 전 행해지는 전처리 공정과, 탄소나노튜브를 도포한 후, 행해지는 후처리 공정을 생략할 수 있는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention in view of the above-described conventional problems is that in a field emission apparatus capable of omitting a pretreatment step performed before applying carbon nanotubes and a post-treatment step performed after applying carbon nanotubes, The present invention provides a cathode electrode having carbon nanotubes and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은 후처리 공정인 열처리에 따른 금속 접착층 재료 선택의 제한을 없앨 수 있는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a cathode electrode having carbon nanotubes and a method of manufacturing the same in a field emission device capable of removing the limitation of the metal adhesive layer material selection due to the heat treatment, which is a post-treatment process.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극은, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되며 상면에 탄소나노튜브 잉크가 도포된 탄소나노튜브 잉크층을 가지는 금속 접착층;을 포함하며, 상기 기판 및 상기 금속 접착층은 레이저에 의해 함께 패터닝되는 것을 특징으로 한다. In the field emission device according to the preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, a cathode having a carbon nanotube, the substrate; And a metal adhesive layer formed on the substrate and having a carbon nanotube ink layer coated with carbon nanotube ink on an upper surface thereof, wherein the substrate and the metal adhesive layer are patterned together by a laser.

상기 금속 접착층은 융용점이 450도 이상의 금속을 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The metal adhesive layer is characterized in that the melting point is formed using a metal of 450 degrees or more.

상기 금속 접착층은 W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, 및 Ta 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The metal adhesive layer is formed using any one selected from W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, and Ta.

상기 금속 접착층은 산화물 중 도전성을 가지는 재료를 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The metal adhesive layer is formed using a material having conductivity among oxides.

상기 금속 접착층은 Al-doped ZnO을 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The metal adhesive layer is formed using Al-doped ZnO.

상기 탄소나노튜브 잉크는 탄소나노튜브 잉크는 50cps 미만의 점도를 가지는 것을 특징으로 한다. The carbon nanotube ink is characterized in that the carbon nanotube ink has a viscosity of less than 50 cps.

상기 탄소나노튜브 잉크의 탄소나노튜브는 0.05 내지 0.5 wt.%의 농도로 포함되는 것을 특징으로 한다. The carbon nanotubes of the carbon nanotube ink may be included at a concentration of 0.05 to 0.5 wt.%.

상기 레이저는 상기 레이저의 소스로 UV, IR, 이산화탄소(CO2), 및 엑시머(eximer) 레이저 중 선택된 어느 하나를 이용함을 특징으로 한다. The laser is characterized in that any one selected from UV, IR, carbon dioxide (CO 2 ), and excimer (eximer) laser as a source of the laser.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법은, 기판을 마련하는 과정과, 상기 기판 상에 형성되며 금속 접착층을 형성하는 과정과, 상기 금속 접착층 상에 미리 마련한 탄소나노튜브 잉크를 도포하여 탄소나노튜브 잉크층을 형성하는 과정과, 탄소나노튜브 잉크층, 상기 금속 접착층 및 상기 기판을 레이저로 패터닝하여 캐소드 전극을 형성하는 과정을 포함한다. In the field emission apparatus according to the preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes, the process of preparing a substrate, and formed on the substrate to form a metal adhesive layer Forming a carbon nanotube ink layer by coating a carbon nanotube ink prepared on the metal adhesive layer, and patterning the carbon nanotube ink layer, the metal adhesive layer, and the substrate with a laser to form a cathode electrode. It includes the process of doing.

상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 융용점이 450도 이상의 금속을 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The process of forming the metal adhesive layer is characterized in that the melting point is formed using a metal of 450 degrees or more.

상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, 및 Ta 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The process of forming the metal adhesive layer is characterized in that formed using any one selected from W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, and Ta.

상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 산화물 중 도전성을 가지는 재료를 이 용하여 형성함을 특징으로 한다. Forming the metal adhesive layer is characterized in that formed using a conductive material of the oxide.

상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 Al-doped ZnO을 이용하여 형성함을 특징으로 한다. The process of forming the metal adhesive layer is characterized in that it is formed using Al-doped ZnO.

상기 탄소나노튜브 잉크는 탄소나노튜브 잉크는 50cps 미만의 점도를 가지는 것을 특징으로 한다. The carbon nanotube ink is characterized in that the carbon nanotube ink has a viscosity of less than 50 cps.

상기 탄소나노튜브 잉크의 탄소나노튜브는 0.05 내지 0.5 wt.%의 농도로 포함되는 것을 특징으로 한다. The carbon nanotubes of the carbon nanotube ink may be included at a concentration of 0.05 to 0.5 wt.%.

상기 레이저는 상기 레이저의 소스로 UV, IR, 이산화탄소(CO2), 및 엑시머(eximer) 레이저 중 선택된 어느 하나를 이용함을 특징으로 한다.The laser is characterized in that any one selected from UV, IR, carbon dioxide (CO 2 ), and excimer (eximer) laser as a source of the laser.

상기 캐소드 전극을 형성하는 과정은 상기 탄소나노튜브 잉크층이 형성된 면이 아래를 향하도록 상기 기판을 뒤집은 상태에서 상기 기판의 탄소나노튜브 잉크층이 형성된 면으로 레이저를 조사하여 상기 탄소나노튜브 잉크층, 상기 금속 접착층 및 상기 기판을 패터닝하여 캐소드 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the forming of the cathode electrode, the carbon nanotube ink layer is formed by irradiating a laser onto a surface on which the carbon nanotube ink layer of the substrate is formed while the substrate is turned upside down so that the surface on which the carbon nanotube ink layer is formed is turned down. And patterning the metal adhesive layer and the substrate to form a cathode electrode.

상술한 바와 같이, 금속 접착층 상에 탄소나노튜브를 형성한 후, 레이저를 이용하여 패터닝을 수행함으로써, 캐소드 전극을 형성하면, 패터닝과 동시에 열처리 효과가 발생되어 탄소나노튜브를 도포하기 전 행해지는 전처리 공정과, 탄소나노튜브를 도포한 후, 행해지는 후처리 공정을 생략할 수 있다. 이에 따라 비용 및 시간을 절감할 수 있는 이점이 있다. As described above, after the carbon nanotubes are formed on the metal adhesive layer, patterning is performed using a laser to form a cathode electrode. The pretreatment is performed prior to coating the carbon nanotubes by generating a heat treatment effect simultaneously with patterning. After the step and the carbon nanotubes are applied, the post-treatment step can be omitted. Accordingly, there is an advantage that can reduce the cost and time.

또한, 열처리 공정시 기판을 보호하기 위한 온도 제약이 없기 때문에 금속 접착층의 재료의 선택의 제약을 없앨 수 있다. 이에 따라, 높은 용융점을 가지는 금속 재료를 선택하여 접착력을 향상 시킬 수 있으므로 탄소나노튜브 캐소드 전극의 수명을 개선시킬 수 있다. In addition, since there is no temperature restriction to protect the substrate during the heat treatment process, it is possible to remove the restriction of the selection of the material of the metal adhesive layer. Accordingly, since the adhesive force can be improved by selecting a metal material having a high melting point, the life of the carbon nanotube cathode can be improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 캐소드 전극을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a carbon nanotube cathode electrode according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전계 방전 장치의 캐소드 전극은, 기판(100), 기판(100) 상의 금속 접착층(200) 및 금속 접착층(200) 상에 형성된 탄소나노튜브 잉크층(300)이 도포되며, 탄소나노튜브 잉크층(300), 금속 접착층(200) 및 기판(100)이 레이저에 의해 함께 패터닝되어 형성된다. 여기서, 도면 부호 400은 레이저 소스를 401은 레이저 빔을 나타낸다. Referring to FIG. 2, the cathode electrode of the electric field discharge device according to the embodiment of the present invention may include a carbon nanotube ink layer formed on the substrate 100, the metal adhesive layer 200 on the substrate 100, and the metal adhesive layer 200. 300 is applied, and the carbon nanotube ink layer 300, the metal adhesive layer 200, and the substrate 100 are patterned together by a laser and formed. Here, reference numeral 400 denotes a laser source and 401 denotes a laser beam.

여기서, 레이저 소스는 UV(ultraviolet), IR(iridium), 엑시머(eximer) 및 이산화탄소(CO2) 레이저 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 레이저 소스는 유리 재질의 기판(100)의 패터닝에 효과적인 UV 레이저가 바람직하다. 레이저 를 이용한 패터닝시, 기판(100)에 조사되는 레이저의 파워 및 초점 거리를 조절하여 기판(100) 가열 정도와 기판에 형성되는 패턴을 제어할 수 있다. 예컨대, 패터닝시 CO2 레이저를 이용하는 경우, 그 레이저의 파워를 1 내지 5W로 하여 패터닝을 수행함이 바람직하다. 이때, 패터닝되는 패턴 라인의 폭은 60um 내지 500um임이 바람직하다. Here, the laser source may be selected from any one of UV (ultraviolet), IR (iridium), excimer (eximer) and carbon dioxide (CO 2 ) laser. In particular, the laser source is preferably a UV laser effective for the patterning of the glass substrate (100). When patterning using a laser, the heating power and the pattern formed on the substrate may be controlled by adjusting the power and focal length of the laser irradiated onto the substrate 100. For example, when using a CO 2 laser during patterning, it is preferable to perform patterning with the power of the laser being 1 to 5W. At this time, the width of the patterned pattern line is preferably 60um to 500um.

상술한 바와 같이, 레이저를 통해 패터닝을 실시하므로, 레이저에 의해 발생되는 열로 인해 금속 접착층(200)이 동시에 용융되어 기판(100)과 탄소나노튜브 잉크층(300)을 접착시킨다. 또한, 식각 공정 등을 통해 전극을 따로 형성시킬 필요 없이, 캐소드 전극을 형성할 수 있다. 이러한 이유로, 그 제작 시간이 단축되어 생상 비용이 절감된다. 특히, 기존에 금속 접착층(200)은 탄소나노튜브 도포 후, 열처리시 기판(100) 보호를 위해 용융점이 낮은 금속으로 그 재료가 제한되었다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 국부적인 열처리가 수행되므로, 용융점이 높은 재료도 금속 접착을 형성하는 재료로 선택할 수 있다. As described above, since the patterning is performed through a laser, the metal adhesive layer 200 is simultaneously melted due to heat generated by the laser to bond the substrate 100 to the carbon nanotube ink layer 300. In addition, the cathode may be formed without having to separately form the electrode through an etching process. For this reason, the production time is shortened and the cost of production is reduced. In particular, the metal adhesive layer 200 is limited to a material having a low melting point for protecting the substrate 100 during heat treatment after carbon nanotube coating. According to an embodiment of the present invention, since a local heat treatment is performed, a material having a high melting point may be selected as a material for forming a metal bond.

이에 따라, 금속 접착층(200)은 용융 온도가 450도 미만인 용융점이 낮은 금속뿐만 아니라, 용융 온도가 450도 이상인 용융점이 높은 금속도 사용할 수 있다. 또한, 금속 접착층(200)은 그 재료로 산화물 중 도전성이 있는 박막을 이용할 수도 있다. 용융점이 높은 금속은 W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, Ta을 예시할 수 있으며, 산화물 중 도전성이 있는 박막은 Al-doped ZnO를 대표적으로 예시할 수 있다. Accordingly, the metal adhesive layer 200 may use not only a low melting point metal having a melting temperature of less than 450 degrees but also a high melting point metal having a melting temperature of 450 degrees or more. In addition, the metal adhesive layer 200 may use a conductive thin film among oxides as its material. The high melting point metal may exemplify W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, Ta, and the conductive thin film of the oxide may exemplarily represent Al-doped ZnO.

금속 접착층(200)은 100 내지 200nm 두께로 형성됨이 바람직하다. 이때, 금 속 접착층(200)은 진공 스퍼터를 이용하여 형성될 수 있다. The metal adhesive layer 200 is preferably formed to a thickness of 100 to 200nm. In this case, the metal adhesive layer 200 may be formed using a vacuum sputter.

탄소나노튜브 잉크층(300)의 두께는 45 내지 55nm로 형성할 수 있으며, 특히, 탄소나노튜브 잉크층(300)은 50nm 두께로 형성함이 바람직하다. 여기서, 탄소나노튜브 잉크층(300)은 잉크젯이나 스프레이 등의 방법을 통해 도포됨이 바람직하다. The carbon nanotube ink layer 300 may have a thickness of 45 to 55 nm, and in particular, the carbon nanotube ink layer 300 may have a thickness of 50 nm. Here, the carbon nanotube ink layer 300 is preferably applied through a method such as inkjet or spray.

금속 접착층(200)과의 원활한 접착을 위해 탄소나노튜브 잉크층(300) 형성을 위한 탄소나노튜브 잉크는 점도가 낮고 불순물이 적은 탄소나노튜브 잉크를 이용함이 바람직하다. 탄소나노튜브 잉크는 50cps 미만의 점도를 가지도록 한다. 특히, 탄소나노튜브 잉크는 5 내지 10 cps의 점도를 가짐이 바람직하다. 또한, 탄소나노튜브 잉크에서 탄소나노튜브는 0.05 내지 0.5 wt.%의 농도로 포함됨이 바람직하다. Carbon nanotube ink for forming the carbon nanotube ink layer 300 for the smooth adhesion with the metal adhesive layer 200 is preferably a carbon nanotube ink having a low viscosity and few impurities. Carbon nanotube inks have a viscosity of less than 50 cps. In particular, the carbon nanotube ink preferably has a viscosity of 5 to 10 cps. In addition, the carbon nanotubes in the carbon nanotube ink is preferably included at a concentration of 0.05 to 0.5 wt.%.

전계 발광 장치는 상술한 캐소드 전극과, 도시되지 않은 게이트 전극, 에미터 전극 및 게터 등을 가지는 하부 기판과, 에노드(anode) 전극 및 형광층을 가지는 상부 기판과, 상부 및 하부 기판을 소정 간격 이격시키는 동시에 스페이서 등을 포함하여 이루어지며, 특히, 그 이격 공간은 진공으로 밀봉된다. 전계 발광 장치는 다양한 형태로 제작되어 질 수 있으므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다. The electroluminescent device comprises a predetermined distance between the above-described cathode electrode, a lower substrate having a gate electrode, an emitter electrode, a getter, and the like, an upper substrate having an anode electrode and a fluorescent layer, and upper and lower substrates. While at the same time including a spacer and the like, in particular, the space is sealed with a vacuum. Since the EL device may be manufactured in various forms, detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 캐소드 전극 및 탄소나노튜브 캐소드 전극을 가지는 전계 방출 장치 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 캐소드 전극 및 탄소나노튜브 캐소드 전극을 가지는 전계 방출 장치 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a field emission device having a carbon nanotube cathode and a carbon nanotube cathode according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 8 are carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view for explaining a method of manufacturing a field emission device having a tube cathode electrode and a carbon nanotube cathode electrode.

도 3을 참조하면, 먼저, S301 단계에서 기판(100)을 마련한다. 기판(100)은 유리 소재임이 바람직하며, 이러한 기판(100)은 도 4에 도시하였다. Referring to FIG. 3, first, a substrate 100 is prepared in step S301. Substrate 100 is preferably a glass material, this substrate 100 is shown in FIG.

그런 다음, S303 단계에서 기판(100) 상에 금속 접착층(200)을 형성한다. 금속 접착층(200)은 용융점이 450도 이상인 금속, 및 산화물 중 도전성이 있는 박막을 이용할 수 있다. 용융점이 450도 이상인 금속은 W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, Ta을 예시할 수 있으며, 산화물 중 도전성이 있는 박막은 Al-doped ZnO를 대표적으로 예시할 수 있다. Then, in step S303 to form a metal adhesive layer 200 on the substrate 100. The metal adhesive layer 200 may use a metal having a melting point of 450 degrees or more, and a conductive thin film among oxides. The metal having a melting point of 450 degrees or more may be exemplified by W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, and Ta, and a conductive thin film among oxides may be representative of Al-doped ZnO.

금속 접착층(200)은 진공 스퍼터를 이용하여 100 내지 200nm 두께로 증착함이 바람직하다. The metal adhesive layer 200 is preferably deposited to a thickness of 100 to 200nm using a vacuum sputter.

금속 접착층(200)은 용융점이 450도 미만인 금속을 그 재료로 사용하여도 무방하다. 용융점이 낮은 금속을 사용할 경우 열처리 효과가 증대되며, 용융점이 높은 금속을 사용할 경우 용융점이 낮은 금속을 사용할 경우에 대해 접착력과 신뢰성 면에서 우수하다. The metal adhesive layer 200 may use a metal having a melting point of less than 450 degrees as its material. The heat treatment effect is increased when the metal having a low melting point is used. When the metal having a high melting point is used, the adhesion and the reliability are excellent when the metal having the low melting point is used.

이어서, S305 단계에서 금속 접착층(200) 상에 금속나노튜브 잉크를 도포하여, 금속나노튜브 잉크층(300)을 형성한다. 도 5는 기판(100) 상에 금속 접착층(200) 및 탄소나노튜브 잉크층(300)이 형성된 모습을 보인다. Subsequently, the metal nanotube ink is coated on the metal adhesive layer 200 in step S305 to form the metal nanotube ink layer 300. FIG. 5 shows a metal adhesive layer 200 and a carbon nanotube ink layer 300 formed on a substrate 100.

여기서, 탄소나노튜브 잉크는 잉크젯이나 스프레이 등의 방법을 통해 도포됨이 바람직하다. 또한, 탄소나노튜브 잉크층(300)의 두께는 45 내지 55nm로 형성할 수 있다. 탄소나노튜브 잉크층(300)은 50nm 두께로 형성함이 바람직하다. Here, the carbon nanotube ink is preferably applied through a method such as inkjet or spray. In addition, the carbon nanotube ink layer 300 may have a thickness of 45 to 55 nm. The carbon nanotube ink layer 300 is preferably formed to a thickness of 50nm.

금속 접착층(200)상에 도포되는 탄소나노튜브 잉크는 스크린 프린팅용으로 사용되는 탄소나노튜브 페이스트보다 잉크 점도가 낮고 불순물이 적은 탄소나노튜브 잉크를 사용함이 바람직하다. 이에 따라, 탄소나노튜브 잉크는 50cps 미만의 점도를 가지도록 한다. 특히, 탄소나노튜브 잉크는 5 내지 10 cps의 점도를 가짐이 바람직하다. 또한, 탄소나노튜브 잉크에서 탄소나노튜브는 0.05 내지 0.5 wt.%의 농도로 포함됨이 바람직하다. The carbon nanotube ink applied on the metal adhesive layer 200 is preferably a carbon nanotube ink having a lower ink viscosity and less impurities than the carbon nanotube paste used for screen printing. Accordingly, the carbon nanotube ink has a viscosity of less than 50 cps. In particular, the carbon nanotube ink preferably has a viscosity of 5 to 10 cps. In addition, the carbon nanotubes in the carbon nanotube ink is preferably included at a concentration of 0.05 to 0.5 wt.%.

상술한 탄소나노튜브 잉크는 다음과 같은 방법을 통해 제작한다. 먼저, 열처리 혹은 산처리로 정제된 탄소나노튜브와 계면활성제, 분산제, 및 유기바인더 등을 포함하는 탄소나노튜브 잉크를 제작한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 탄소나노튜브 잉크 제작시, 물을 용매로 사용하며, 분산제로는 SDS를 사용한다. 또한, 물리적 교반을 촉진하기 위해 초음파 처리를 실시한 후, 원심분리를 통해 불필요한 번들을 제거한다. The carbon nanotube ink described above is produced by the following method. First, a carbon nanotube ink including carbon nanotubes purified by heat treatment or acid treatment, a surfactant, a dispersant, an organic binder, and the like is prepared. According to an embodiment of the present invention, when manufacturing carbon nanotube ink, water is used as a solvent, and SDS is used as a dispersant. In addition, after ultrasonication to promote physical agitation, unnecessary bundles are removed by centrifugation.

다음으로, S307 단계에서 도 6a에 도시된 바와 같이, 금속나노튜브 잉크층(300), 금속 접착층(200) 및 기판(100)에 레이저를 조사하여 기판(100)을 패터닝한다. 이로써, 도 7에 도시된 바와 같은 캐소드 전극(500)을 형성한다. 이때, 레이저의 파워 조절 및 포커싱을 통해 금속 접착층(200)을 용융시킴과 동시에 기판(100)을 소망하는 형태로 패터닝할 수 있다. Next, as shown in FIG. 6A in step S307, the substrate 100 is patterned by irradiating a laser onto the metal nanotube ink layer 300, the metal adhesive layer 200, and the substrate 100. As a result, the cathode electrode 500 as shown in FIG. 7 is formed. In this case, the metal adhesive layer 200 may be melted through the power control and the focusing of the laser, and the substrate 100 may be patterned in a desired form.

여기서, 사용되는 레이저 소스는 UV(Ultraviolet), IR(iridium), 엑시머(eximer) 및 이산화탄소(CO2) 레이저 중 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 이외에도 다양한 종류의 레이저를 사용할 수 있으며, 그 레이저의 종류는 무방하나 유리 재질의 기판(100)의 패터닝에 효과적인 UV 레이저가 바람직하다. 기판(100)에 조사되는 레이저의 파워 및 초점 거리를 조절하여 기판(100) 가열 정도와 기판에 형성되는 패턴을 제어할 수 있다.Here, the laser source to be used may be any one selected from UV (ultraviolet), IR (iridium), excimer (eximer) and carbon dioxide (CO 2 ) laser. In addition, various kinds of lasers may be used, and the type of laser may be used, but a UV laser effective for patterning the glass substrate 100 is preferable. The degree of heating of the substrate 100 and the pattern formed on the substrate may be controlled by adjusting a power and a focal length of the laser irradiated onto the substrate 100.

한편 도 6a에서는 기판(100) 상부에 배치된 레이저 소스(400)에서 레이저 빔(401)을 기판(100)으로 조사하여 패터닝하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판(100) 하부에 레이저 소스(400)를 배치하고 레이저 빔(401)을 기판(100)으로 조사하여 패터닝하는 리버스 패터닝(reverse patterning)을 수행할 수 있다. 즉 금속나노튜브 잉크층(300)을 형성한 이후에, 금속나노튜브 잉크층(300)이 아래를 향하도록 기판(100)을 뒤집은 상태에서, 기판(100) 하부에 위치하는 레이저 소스(400)의 초점을 조절한 후 레이저 빔(401)을 조사하여 패터닝하는 방법이다. 이와 같이 리버스 패터닝을 수행할 경우, 형성되는 패턴의 수직 정렬을 향상시키고, 패터닝 공정에서 발생될 수 있는 파티클이 다시 기판 표면에 점착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In FIG. 6A, an example in which the laser beam 401 is irradiated onto the substrate 100 and patterned by the laser source 400 disposed on the substrate 100 is disclosed, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 6B, reverse patterning may be performed to place the laser source 400 under the substrate 100 and irradiate and pattern the laser beam 401 onto the substrate 100. That is, after the metal nanotube ink layer 300 is formed, the laser source 400 positioned below the substrate 100 while the metal nanotube ink layer 300 is turned upside down. After adjusting the focus of the laser beam 401 is patterned by the method. As such, when reverse patterning is performed, the vertical alignment of the pattern to be formed may be improved, and particles that may be generated in the patterning process may be prevented from sticking to the substrate surface again.

이산화탄소(CO2) 레이저를 이용하는 경우, 그 레이저의 파워를 1 내지 5W로 하여 패터닝을 수행함이 바람직하다. 이때, 패턴 라인의 폭은 60um 내지 500um임이 바람직하다.When using a carbon dioxide (CO 2 ) laser, it is preferable to perform patterning with the power of the laser being 1 to 5W. At this time, the width of the pattern line is preferably 60um to 500um.

이후, S309 단계에서 상기 캐소드 전극이 형성된 기판에 게이트 전극, 절연층, 에미터 전극 및 게터 등을 형성하여, 하부 기판을 형성하고, 에노드(anode) 전극 및 형광층을 가지는 상부 기판을 형성한 후, 스페이서를 통해 상기 상부 및 하 부 기판을 소정 간격 이격시킨 후, 그 이격 공간을 진공으로 밀봉하여, 전계 발광 장치(800)를 형성한다. 이러한 전계 발광 장치(800)에서, 측정 진공도는 3x10-7, duty 1/60, frequency 500 Hz, 전극 간격은 300um로 형성함이 바람직하다. Thereafter, a gate electrode, an insulating layer, an emitter electrode, and a getter are formed on the substrate on which the cathode electrode is formed in step S309 to form a lower substrate, and an upper substrate having an anode and a fluorescent layer is formed. Subsequently, the upper and lower substrates are spaced apart by a predetermined interval through a spacer, and the space is sealed with a vacuum to form the EL device 800. In the electroluminescent device 800, the measurement vacuum is preferably 3x10-7, duty 1/60, frequency 500 Hz, and the electrode spacing is 300um.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 캐소드 전극 제작 방법에 따르면, 탄소나노튜브를 도포하는 잉크젯 공정과는 달리 표면 전처리 공정, 라인 패터닝, 및 후 열처리를 생략할 수 있다. 이러한 공정 단축은 생산시간을 단축하고 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있다. According to the cathode electrode manufacturing method according to the embodiment of the present invention as described above, unlike the inkjet process of coating the carbon nanotubes, the surface pretreatment process, line patterning, and post-heat treatment can be omitted. This process shortening can shorten the production time and increase the price competitiveness of the product.

즉, 잉크젯팅시 도트(dot)의 균일한 분산을 위해, 기존에는 기판(100)을 예열하거나, 혹은 잉크젯팅시 동시에 기판(100)을 가열하는 표면 전처리 공정을 사용하였으나 본 발명에서는 이러한 공정이 생략되어도 무방하다.That is, in order to uniformly distribute dots during inkjetting, conventionally, a surface pretreatment process of preheating the substrate 100 or simultaneously heating the substrate 100 during inkjetting is used. It may be omitted.

또한, 레이저 패터닝은 금속 접착층(200)을 식각할 뿐만 아니라, 금속 접착층(200) 하부의 기판(100)을 함께 식각하므로, 캐소드 전극 패턴 형성을 위한 식각 공정을 따로 수행하지 않을 수 있다. In addition, since the laser patterning not only etches the metal adhesive layer 200 but also etches the substrate 100 under the metal adhesive layer 200 together, the laser patterning may not separately perform an etching process for forming a cathode electrode pattern.

기존에는 탄소나노튜브 잉크 도포 후, 금속 접착층(200)을 활성화시키기 위해 금속 접착층(200)을 형성한 금속 재료의 용융점 이상의 온도로 열처리 했다. 본 발명에서는 레이저를 이용한 패터닝시, 레이저의 파워 및 포커싱을 조절하여 패터닝과 동시에 열처리되므로 추가적인 열처리 공정 또한 불요하다. Conventionally, after carbon nanotube ink is applied, heat treatment is performed at a temperature above the melting point of the metal material on which the metal adhesive layer 200 is formed in order to activate the metal adhesive layer 200. In the present invention, an additional heat treatment process is also unnecessary since the heat treatment is performed simultaneously with the patterning by adjusting the power and focusing of the laser during patterning using the laser.

또한, 금속 재료의 용융점 이상의 열처리시 기판의 손상을 방지하기 위해 온도의 제약이 있었지만, 이러한 온도 제약을 없앨 수 있다. 이로 인해 W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, Ta 등과 같은 용융점이 높은 금속뿐만 아니라, 산화물 중 도 전성이 있는 Al-doped ZnO 같은 박막까지도 금속 접착층(200)의 재료로 사용할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기판의 손상 없이 금속 접착층(200)으로 고온 융점을 갖는 금속, 전도성 산화막 도입이 가능하여, 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다. In addition, although the temperature was limited in order to prevent damage to the substrate during the heat treatment above the melting point of the metal material, such temperature limitation can be eliminated. Because of this, not only metals with high melting points such as W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, Ta, but also thin films such as Al-doped ZnO having conductivity among oxides can be used as the material of the metal adhesive layer 200. Can be. As such, according to the embodiment of the present invention, a metal having a high temperature melting point and a conductive oxide film may be introduced into the metal adhesive layer 200 without damaging the substrate, thereby improving reliability and lifespan.

용융점이 낮은 금속 접착층의 경우, 실제 장비 구동시 고온에 노출될 경우, 재용융되거나 증발되어 수명에 악영향을 미치게 되는데, 용융점이 높은 접착층은 고온에서 안정성이 높고, 여타 추가 반응을 하지 않으므로 신뢰성 및 안정성 측면에서 매우 유리하다.In the case of a metal melting layer having a low melting point, when exposed to high temperatures during the actual operation of the equipment, remelting or evaporation adversely affects the lifespan.The adhesive layer having a high melting point has high stability at high temperatures and does not perform any further reaction, so reliability and stability Very advantageous in terms of

한편, 레이저 조사시 금속 접착층(200)과 탄소나노튜브 잉크층(300)과의 원활한 접착을 위해, 스크린 프린팅용으로 사용되는 탄소나노튜브 페이스트보다 잉크 점도가 낮고(<50cps) 불순물이 적은 탄소나노튜브 잉크의 경우가 더욱 효과적이다.On the other hand, carbon nanotube paste having lower ink viscosity (<50 cps) and less impurities than carbon nanotube paste used for screen printing for smooth adhesion between the metal adhesive layer 200 and the carbon nanotube ink layer 300 during laser irradiation. The tube ink is more effective.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 캐소드 전극의 측단면도이다. 9 is a side cross-sectional view of a cathode electrode formed in accordance with an embodiment of the present invention.

도 9에 본 발명의 실시 예에 따라 기판(100), 금속 접착층(200) 및 카본나노튜브 잉크층(300)을 차례로 형성하고, 이를 레이저로 패터닝하여 형성된 캐소드 전극의 일 패턴(500)이 도시되었다. 9 illustrates a pattern 500 of a cathode electrode formed by sequentially forming a substrate 100, a metal adhesive layer 200, and a carbon nanotube ink layer 300, and patterning the same with a laser. It became.

여기서, 도면 부호 501은 레이저에 의해 식각된 영역을 나타낸다. Here, reference numeral 501 denotes an area etched by a laser.

또한, 캐소드 전극(500)은 캐소드 전극이 형성된 에지 영역인 과열 영역(Excess heated zone, a)과 어닐 영역(Annealed zone, b)으로 구분할 수 있다. 여기서, 과열 영역(a)은 캐소드 전극 패턴(500)의 에지(edge)에서 캐소드 전극 패턴(500)의 안쪽으로 15 내지 20um 범위의 영역을 나타낸다. In addition, the cathode electrode 500 may be divided into an overheated zone (a) and an annealed zone (b), which are edge regions on which the cathode electrode is formed. Here, the overheated region a represents an area in the range of 15 to 20 μm from the edge of the cathode electrode pattern 500 to the inside of the cathode electrode pattern 500.

식각된 패턴(501)과 과열 영역(a)을 살펴보면, 레이저에 의해 식각된 패턴(501)과 인접한 캐소드 전극의 패턴 에지(a) 사이의 카본나노튜브는 금속 접착층(200) 속에 묻히거나 산화되어 제거된다. 이는 상술한 캐소드 전극(500)을 포함하는 전계 방출 소자 형성한 후, 전계 방출시 아크의 발생을 유발할 수 있는 식각된 패턴(501) 에지의 카본나노튜브들을 제거하는 효과를 보인다.Looking at the etched pattern 501 and the overheated region a, the carbon nanotubes between the etched pattern 501 and the pattern edge a of the adjacent cathode electrode by the laser are buried or oxidized in the metal adhesive layer 200. Removed. This has the effect of removing the carbon nanotubes of the edge of the etched pattern 501 that may cause the generation of arcs after the field emission after forming the field emission device including the cathode electrode 500 described above.

어닐 영역(b)을 살펴보면, 레이저에 의해 금속 접착층(200)이 가열되고 카본 나노튜브들이 액화(wet)되어 카본나노튜브 잉크층(300)이 금속 접착층(200)에 접착된다. Looking at the annealing region (b), the metal adhesive layer 200 is heated by a laser, the carbon nanotubes are liquefied (wet) and the carbon nanotube ink layer 300 is bonded to the metal adhesive layer 200.

도 10은 도 9의 캐소드 전극의 패턴에 대해 FESEM(field emission scanning electron microscopy) 분석 결과를 도시한 도면이다. FIG. 10 is a diagram illustrating a field emission scanning electron microscopy (FESEM) analysis result of the pattern of the cathode of FIG. 9.

도 9 및 도 10을 참조하면, 도면 부호 600은 캐소드 전극 패턴(500)의 상면의 FESEM 결과를 보인다. 또한, 도면 부호 601은 레이저에 의해 식각된 영역(501)의 FESEM 결과를 보인다. 그리고 도면 부호 603은 과열 영역(a)을, 도면 부호 605는 어닐 영역(b)의 FESEM 결과를 보인다. 9 and 10, reference numeral 600 shows an FESEM result of the top surface of the cathode electrode pattern 500. Also, reference numeral 601 denotes an FESEM result of the region 501 etched by the laser. Reference numeral 603 denotes a superheated region a, and 605 denotes an FESEM result of the annealing region b.

FESEM 결과에서 보인 바와 같이, 탄소나노튜브 잉크층(300), 금속 접착층(200) 및 기판(100)이 함께 패터닝되어 캐소드 전극(500)이 원활하게 형성되어 있음을 알 수 있다. 게다가, 레이저에 의해 식각된 패턴(501)과 인접한 캐소드 전극의 패턴 에지 사이의 카본나노튜브가 제거되어 있음을 알 수 있다. 또한, 어닐 영역(b)의 카본나노튜브 잉크층(300) 및 금속 접착층(200)이 접착되어 있음을 확인할 수 있다. As shown in the FESEM results, it can be seen that the cathode electrode 500 is smoothly formed by patterning the carbon nanotube ink layer 300, the metal adhesive layer 200, and the substrate 100 together. In addition, it can be seen that the carbon nanotubes between the pattern 501 etched by the laser and the pattern edge of the adjacent cathode electrode are removed. In addition, it can be seen that the carbon nanotube ink layer 300 and the metal adhesive layer 200 of the annealing region b are bonded to each other.

도 11은 본 발명의 실시 예에 다른 캐소드 전극을 이용하여 형성한 전계 방출 장치의 특성 그래프이다. 11 is a characteristic graph of a field emission device formed by using a cathode electrode according to an embodiment of the present invention.

도 11의 그래프는 본 발명의 실시 예에 따른 캐소드 전극 제조 방법으로 캐소드 전극(500)을 제조한 후, 제조된 캐소드 전극(500)을 가지는 전계 발광 장치(800)를 제조한 후, 그 전계 방출 특성을 측정한 것이다. 개시된 그래프는 이러한 전계 발광 장치(800)에서, 진공도 3x10-7 torr, duty 1/60, 주파수 500 Hz, 전극 간격이 300um인 상태에서 측정한 결과를 보인다. 보인바와 같이, 전계 발광 장치(800)는 우수한 전계방출 특성을 나타낸다. 11 is a graph of the cathode electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention after manufacturing the cathode electrode 500, after manufacturing the electroluminescent device 800 having the prepared cathode electrode 500, the field emission The characteristic is measured. The disclosed graph shows the measurement results in the electroluminescent device 800 with a vacuum degree of 3 × 10 −7 torr, duty 1/60, a frequency of 500 Hz, and an electrode spacing of 300 μm. As can be seen, the electroluminescent device 800 exhibits excellent field emission characteristics.

한편, 본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

도 1은 종래 기술에 따른 전계 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method of manufacturing an electroluminescent device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 캐소드 전극을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a carbon nanotube cathode electrode according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 캐소드 전극 및 탄소나노튜브 캐소드 전극을 가지는 전계 방출 장치 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a field emission device having a carbon nanotube cathode and a carbon nanotube cathode according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소나노튜브 캐소드 전극 및 탄소나노튜브 캐소드 전극을 가지는 전계 방출 장치 제조 방법을 설명하기 위한 도면들.4 to 8 are views for explaining a method for manufacturing a field emission device having a carbon nanotube cathode and a carbon nanotube cathode electrode according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 캐소드 전극의 측단면도. 9 is a side cross-sectional view of a cathode electrode formed in accordance with an embodiment of the present invention.

도 10은 도 9의 캐소드 전극의 패턴에 대해 FESEM(field emission scanning electron microscopy) 분석 결과를 도시한 도면. FIG. 10 is a diagram illustrating a field emission scanning electron microscopy (FESEM) analysis result of the pattern of the cathode of FIG. 9; FIG.

도 11은 본 발명의 실시 예에 다른 캐소드 전극을 이용하여 형성한 전계 방출 장치의 특성 그래프.11 is a characteristic graph of a field emission device formed using a cathode electrode according to an embodiment of the present invention.

Claims (17)

전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극에 있어서,In a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, 기판;Board; 상기 기판 상에 형성되는 금속 접착층;A metal adhesive layer formed on the substrate; 상기 금속 접착층의 상면에 탄소나노튜브 잉크를 도포하여 형성한 탄소나노튜브 잉크층;을 포함하며,And a carbon nanotube ink layer formed by applying carbon nanotube ink to an upper surface of the metal adhesive layer. 상기 탄소나노튜브 잉크층이 형성된 면이 아래를 향하도록 상기 기판을 뒤집은 상태에서 상기 기판의 탄소나노튜브 잉크층이 형성된 면으로 레이저를 조사하여 상기 탄소나노튜브 잉크층, 상기 금속 접착층 및 상기 기판을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극.The carbon nanotube ink layer, the metal adhesive layer, and the substrate are irradiated with a laser by irradiating a laser to the surface on which the carbon nanotube ink layer of the substrate is formed while the surface on which the carbon nanotube ink layer is formed is turned down. Cathode electrode having carbon nanotubes in the field emission device characterized in that the patterning. 제1항에 있어서, 상기 금속 접착층은 The method of claim 1, wherein the metal adhesive layer 융용점이 450도 이상의 금속을 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. A cathode having a carbon nanotube in a field emission device, characterized in that the melting point is formed using a metal of 450 degrees or more. 제1항에 있어서, 상기 금속 접착층은 The method of claim 1, wherein the metal adhesive layer W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, 및 Ta 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. A cathode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that formed using any one selected from W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, and Ta. 제1항에 있어서, 상기 금속 접착층은 The method of claim 1, wherein the metal adhesive layer 산화물 중 도전성을 가지는 재료를 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. A cathode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that formed using a conductive material among oxides. 제1항에 있어서, 상기 금속 접착층은 The method of claim 1, wherein the metal adhesive layer Al-doped ZnO을 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. A cathode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that formed using Al-doped ZnO. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 잉크는 The method of claim 1, wherein the carbon nanotube ink 탄소나노튜브 잉크는 50cps 미만의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. A cathode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that the carbon nanotube ink has a viscosity of less than 50 cps. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 잉크의 탄소나노튜브는 0.05 내지 0.5 wt.%의 농도로 포함되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. The cathode of claim 1, wherein the carbon nanotubes of the carbon nanotube ink are included at a concentration of 0.05 to 0.5 wt.%. 제1항에 있어서, 상기 레이저는 The method of claim 1, wherein the laser is 상기 레이저의 소스로 UV, IR, 이산화탄소(CO2), 및 엑시머(eximer) 레이저 중 선택된 어느 하나를 이용함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극. Cathode electrode having a carbon nanotube in the field emission device, characterized in that any one selected from UV, IR, carbon dioxide (CO 2 ), and excimer (eximer) laser as a source of the laser. 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법에 있어서, In the method of manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, 기판을 마련하는 과정과, The process of preparing a substrate, 상기 기판 상에 형성되는 금속 접착층을 형성하는 과정과, Forming a metal adhesive layer formed on the substrate; 상기 금속 접착층 상에 미리 마련한 탄소나노튜브 잉크를 도포하여 탄소나노튜브 잉크층을 형성하는 과정과, Forming a carbon nanotube ink layer by applying a carbon nanotube ink prepared in advance on the metal adhesive layer; 탄소나노튜브 잉크층, 상기 금속 접착층 및 상기 기판을 레이저로 패터닝하여 캐소드 전극을 형성하는 과정을 포함하며,Forming a cathode electrode by patterning the carbon nanotube ink layer, the metal adhesive layer and the substrate with a laser, 상기 캐소드 전극을 형성하는 과정은,Forming the cathode electrode, 상기 탄소나노튜브 잉크층이 형성된 면이 아래를 향하도록 상기 기판을 뒤집은 상태에서 상기 기판의 탄소나노튜브 잉크층이 형성된 면으로 레이저를 조사하여 상기 탄소나노튜브 잉크층, 상기 금속 접착층 및 상기 기판을 패터닝하여 캐소드 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법.The carbon nanotube ink layer, the metal adhesive layer, and the substrate are irradiated with a laser by irradiating a laser to the surface on which the carbon nanotube ink layer of the substrate is formed while the surface on which the carbon nanotube ink layer is formed is turned upside down. A method of manufacturing a cathode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that to form a cathode by patterning. 제9항에 있어서, 상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 The process of claim 9, wherein the forming of the metal adhesive layer is performed. 융용점이 450도 이상의 금속을 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법. A method for producing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that the melting point is formed using a metal of 450 degrees or more. 제9항에 있어서, 상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 The process of claim 9, wherein the forming of the metal adhesive layer is performed. W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, 및 Ta 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법. A method of manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that formed using any one selected from W, Cr, Al, Pd, Ti, Mn, Zr, Mo, and Ta. 제9항에 있어서, 상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 The process of claim 9, wherein the forming of the metal adhesive layer is performed. 산화물 중 도전성을 가지는 재료를 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법. A method for manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that formed using a conductive material among oxides. 제9항에 있어서, 상기 금속 접착층을 형성하는 과정은 The process of claim 9, wherein the forming of the metal adhesive layer is performed. Al-doped ZnO을 이용하여 형성함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법. A method of manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that formed using Al-doped ZnO. 제9항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 잉크는 The method of claim 9, wherein the carbon nanotube ink is 탄소나노튜브 잉크는 50cps 미만의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법. A method of manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that the carbon nanotube ink has a viscosity of less than 50 cps. 제9항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 잉크의 탄소나노튜브는 0.05 내지 0.5 wt.%의 농도로 포함되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법. 10. The method of claim 9, wherein the carbon nanotubes of the carbon nanotube ink are contained in a concentration of 0.05 to 0.5 wt.%. 제9항에 있어서, 상기 레이저는 The method of claim 9, wherein the laser is 상기 레이저의 소스로 UV, IR, 이산화탄소(CO2), 및 엑시머(eximer) 레이저 중 선택된 어느 하나를 이용함을 특징으로 하는 전계 방출 장치에서 탄소나노튜브를 가지는 캐소드 전극의 제조 방법.The method of manufacturing a cathode electrode having carbon nanotubes in a field emission device, characterized in that any one selected from UV, IR, carbon dioxide (CO 2 ), and excimer laser as a source of the laser. 삭제delete
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