KR101100822B1 - 전자 방출 소자 - Google Patents

전자 방출 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101100822B1
KR101100822B1 KR1020050103480A KR20050103480A KR101100822B1 KR 101100822 B1 KR101100822 B1 KR 101100822B1 KR 1020050103480 A KR1020050103480 A KR 1020050103480A KR 20050103480 A KR20050103480 A KR 20050103480A KR 101100822 B1 KR101100822 B1 KR 101100822B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron emission
emission source
cathode electrode
gate electrode
electron
Prior art date
Application number
KR1020050103480A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070046631A (ko
Inventor
하재상
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050103480A priority Critical patent/KR101100822B1/ko
Publication of KR20070046631A publication Critical patent/KR20070046631A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101100822B1 publication Critical patent/KR101100822B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2209/00—Apparatus and processes for manufacture of discharge tubes
    • H01J2209/02—Manufacture of cathodes
    • H01J2209/022—Cold cathodes
    • H01J2209/0223—Field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
    • H01J2329/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the electron beams
    • H01J2329/4669—Insulation layers
    • H01J2329/4673—Insulation layers for gate electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은 전자 방출원의 구조적인 안정성이 향상된 새로운 구조의 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. 또한, 이러한 구조적인 안정성으로 인해 전자 방출 물질로 사용되는 카본 물질이나 나노 물질의 표면을 활성화(activation)하는 공정 이후에도 전자 방출원이 유실되는 일이 발생하지 않음으로써 전자 방출 소자의 전자 방출 균일성을 확보할 수 있는 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성된 전자 방출원 홀; 상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원; 및 상기 전자 방출원의 측면의 일부와 상기 제1절연체층 또는 상기 캐소오드 전극의 일부에 접하도록 설치되어 상기 전자 방출원을 지지하는 전자 방출원 지지부를 포함하는 전자 방출 소자를 제공한다.

Description

전자 방출 소자{Electron emission device}
도 1은 전자 방출 소자의 일례의 구성을 보여주는 부분 절개 사시도.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법을 단계적으로 보여주는 도면.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
60: 스페이서 70: 형광체층
80: 애노드 전극 90: 제2기판
100: 전자 방출형 디스플레이 장치 101, 201, 301: 전자 방출 소자
110: 제1기판 120: 캐소오드 전극
130: 제1절연체층 131: 전자 방출원 홀
135: 제2절연체층 140: 게이트 전극
145: 집속 전극 150: 전자 방출원
151, 251: 전자 방출원 지지부 210: 포토레지스트층
220: 페이스트 230: 롤러
본 발명은 전자 방출 소자(Electron Emission Device)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 방출원의 구조적 안정성이 향상되고 전자 방출 균일도가 향상된 전자 방출 소자에 관한 것이다.
일반적으로 전자 방출 소자는 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FED(Field Emission device)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.
상기 FED형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다.
상기 SCE형은 제1 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출원을 형성한 소자이다. 상기 소자는 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 미세 균열인 전자 방출원으로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출 원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균 자유 행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여, 오믹(Ohmic) 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연체층과 금속 박막을 형성하여 오믹 전극과 금속 박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
도 1에는 이중 FED형의 전자 방출 소자의 일례를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1 절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다.
상기 제1기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재이다. 상기 캐소오드 전극(120)은 상기 제1기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다.
상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서는 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 침상 구조를 가진 것이면 어떤 것이라도 사용될 수 있다. 특히, 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 탄소계 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다.
이러한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출형 평판 디스플레이 장치(100)에 이용될 수 있다. 디스플레이 장치로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제1기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 제2기판(90), 상기 제2기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층(70)을 더 포함한다.
이러한 구성을 가지는 전자 방출 디스플레이 장치(100)에서는, 전자 방출원(150)의 표면에 카본 물질이나 나노 물질이 잘 드러나고 일으켜 세워진 상태가 되어야 전자 방출 특성이 좋아진다. 이를 위해 활성화 단계를 거치는데 이 과정에서 에미터 자체가 탈락되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 이를 방직할 수 있도록 구조적인 안정성이 향상된 전자 방출원을 구비하는 전자 방출 소자를 개발할 필요성이 크게 대두되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출원의 구조적인 안정성이 향상된 새로운 구조의 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. 또한, 이러한 구조적인 안정성으로 인해 전자 방출 물질로 사용되는 카본 물질이나 나노 물질의 표면을 활성화(activation)하는 공정 이후에도 전자 방출원이 유실되는 일이 발생하지 않음으로써 전자 방출 소자의 전자 방출 균일성을 확보할 수 있는 전자 방출 소자를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성된 전자 방출원 홀; 상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원; 및 상기 전자 방출원의 측면의 일부와 상기 제1절연체층 또는 상기 캐소오드 전극의 일부에 접하도록 설치되어 상기 전자 방출원을 지지하는 전자 방출원 지지부를 포함하는 전자 방출 소자를 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 전자 방출원 지지부는 상기 전자 방출원의 둘레를 따라 상기 전자 방출원과 접하고 동시에 상기 캐소오드 전극 및 상기 제1절연체층에 접하도록 배치된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전자 방출원 지지부의 상단 직경은 상기 전자 방출원의 하단 직경보다 더 작은 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전자 방출원 지지부는 수지 또는 금속으로 만들어진 것이 바람직한데, 필요에 따라 절연성 수지로 만들어지거나, 빛을 투과시키지 않는 물질로 만들어질 수 있다.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3에는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1 절연체층(130), 전자 방출원(150), 전자 방출원 지지부(151)를 포함한다.
상기 제1기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다.
상기 캐소오드 전극(120)은 상기 제1기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금, 유리 및 Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물로 구성된 인쇄된 도전체, ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다. 특히 제조 공정 중에 상기 제1기판(110)의 후방으로부터 빛을 투과하도록 하는 공정이 필요한 경우에는 ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다.
상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
상기 전자 방출원(150)은 상기 제1절연체층(130) 및 상기 게이트 전극(140)에 형성되어 상기 캐소오드 전극(120)의 일부가 드러나도록 하는 전자 방출원 홀(131)의 내부에 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 침상 구조를 가진 것이면 어떤 것이라도 사용될 수 있다. 특히, 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 탄소계 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다.
상기 전자 방출원 지지부(151)는 상기 전자 방출원 홀(131)의 내부에서 상기 전자 방출원(150)의 둘레에 적어도 일부분 이상 접하도록 배치된다. 상기 전자 방출원 지지부(151)는 상기 전자 방출원(150)과의 접착성이 우수한 수지(resin) 또는 금속으로 만들어질 수 있다. 그럼으로써, 상기 전자 방출원이 활성화 공정에서 상기 캐소오드 전극으로부터 탈락하는 것을 예방한다.
또한, 상기 전자 방출원 지지부(151)는 수지 중에서도 절연 수지로 만들어질 수 있다. 이 경우 상기 전자 방출원을 지지하는 역할과 함께 저항층으로서의 역할도 수행할 수 있다.
또한, 상기 전자 방출원 지지부(151)는 빛, 바람직하게는 UV를 흡수하는 물 질로 만들어진다. 이 경우, 페이스트를 도포하고 노광 공정을 통해 에서 상기 페이스트를 경화시키는 방식으로 상기 전자 방출원을 형성하는 경우에 노광 마스크의 역할을 하도록 할 수 있다.
지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(101)는 캐소오드 전극에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극에 (+) 전압을 인가하여 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 게이트 전극(140) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 전자 방출원으로부터 전자가 방출되도록 할 수 있다.
또한, 지금까지 설명한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출형 평판 디스플레이 장치(100)에 이용될 수 있다. 디스플레이 장치로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제1기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 제2기판(90), 상기 제2기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층(70)을 더 포함한다.
상기 제2기판(90)은 상기 제1기판(110)과 마찬가지로 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 상기 제1기판(110)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 상기 애노드 전극(80)은 상기 캐소오드 전극(120) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. 상기 형광체층(70)은 가속된 전자에 의해 여기되어 가시광선을 방생시키는 CL(CathodeLuminescence)형 형광체로 만들어진다. 상기 형광체층(70)에 사용될 수 있는 형광체로는 예를 들어, SrTiO3:Pr, Y2O3:Eu, Y2O3S:Eu 등을 포함하는 적색광용 형광체나, Zn(Ga, Al)2O4:Mn, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2SiO5:Tb, ZnS:Cu,Al 등을 포함하는 녹색광용 형광체나, Y2SiO5:Ce, ZnGa2O4, ZnS:Ag,Cl 등을 포함하는 청색광용 형광체가 있다. 물론 여기에 언급한 형광체들로 한정되는 것은 아니다.
또한, 단순히 램프로서 가시광선을 발생시키는 것이 아니라 화상을 구현하기 위해서는 상기 캐소오드 전극(120) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 전극(140)들과 상기 캐소드 전극(120)들이 교차하는 영역들에는 전자 방출원 홀(131)들이 형성하여, 그 내부에 전자 방출원(150)을 배치한다.
상기 제1기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(100)와 상기 제2기판(90)을 포함하는 전면 패널(102)은 서로 소정의 간격을 유지하면서 대향되어 발광 공간을 형성하고, 상기 전자 방출 소자(100)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다.
또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(100)와 전면 패널(102)이 형성하는 공간의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. 이러한 구성을 가지는 전자 방출 디스플레이 장치는 다음과 같이 동작한다.
전자 방출을 위해 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(150)으 로부터 전자가 방출될 수 있게 한다. 또한, 애노드 전극(80)에 강한 (+)전압을 인가하여 애노드 전극(80) 방향으로 방출된 전자를 가속시킨다. 이와 같이 전압이 인가되면, 전자 방출원(150)을 구성하는 침상의 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다.
이하에서는 도 4 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 기판(110), 캐소오드 전극(120), 절연체층(130) 및 게이트 전극(140)을 형성하는 소재를 순서대로 소정 두께로 적층한다. 적층은 스크린 프린팅과 같은 공정으로 수행하는 것이 바람직하다.
그 다음, 상기 게이트 전극(140)의 상면에 소정의 두께로 마스크 패턴(mask pattern)(미도시)을 형성한다. 상기 마스크 패턴의 형성은 전자 방출원 홀을 형성하기 위한 것으로 포토레지스트(Photo Resist: PR)를 도포하고 UV나 이-빔(E-beam)을 이용하여 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정에 의해 수행된다.
그 다음, 마스크 패턴을 이용하여 게이트 전극(140), 절연체층(130) 및 캐소오드 전극(120)을 식각하여 전자 방출원 홀(131)을 형성한다(도 5). 식각 공정은 게이트 전극(140), 절연체층(130) 및 캐소오드 전극(120)의 재료, 두께 등에 따라 식각액을 이용하는 습식 식각이나, 부식성 가스를 이용하는 건식 식각 또는 이온 빔(ion beam) 등을 이용하는 마이크로 머시닝 방식에 의해 이루어질 수 있다.
그 다음, 상기 전자 방출원 홀 내부 하단의 둘레를 따라 전자 방출원 지지부(151)를 형성하고, 상기 제1절연체층 및 상기 게이트 전극을 덮는 포토레지스트(PhotoResist)층(210)을 형성한다(도 6).
그 다음, 카본 물질을 포함하는 페이스트를 제조한다. 그리고, 도 7에 도시된 것과 같이 상기 페이스트를 상기 전자 방출원 홀(131)에 도포하여 페이스트층(220)을 형성한다. 도포 공정은 스크린 프린팅에 의해 수행될 수 있다.
그 다음으로는, 상기 페이스트층(220) 중 전자 방출원을 형성할 부분을 각각 경화시키는 공정을 수행한다.
이 공정은 페이스트에 감광성 수지가 포함된 경우와 그렇지 않은 경우가 각각 다르게 수행된다. 먼저, 감광성 수지가 포함된 경우에는 노광 공정을 이용한다. 예를 들어, 네가티브 감광성을 가지는 감광성 수지를 포함한 경우, 네가티브 감광성 수지는 빛을 받으면 경화하는 특성을 가지므로, 포토리소그래피 공정으로 포토레지스트를 도포한 후 빛을 선택적으로 조사하여 페이스트 중 필요한 부분만을 경화시켜 전자 방출원을 형성하는 것이 가능하다.
또는 도 8에 도시된 것과 같이 제1기판의 저면으로부터 빛을 조사하여 노광 공정을 수행한다. 이 경우에는 상기 캐소오드 전극(120)이 투명 전극으로 형성된다. 또한, 상기 전자 방출원 지지부 및 제1절연체층이 노광 마스크의 역할을 수행한다.
그 다음은, 노광 공정 이후 현상 공정을 통하여 경화되지 않고 남아 있는 페 이스트층과 포토레지스트층(210)을 제거한다(도 8).
한편, 페이스트에 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는 다음과 같은 방법으로 전자 방출원을 형성할 수 있다.
페이스트가 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 포토레지스트 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트 막을 이용하여 포토레지스트 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 페이스트를 인쇄로 공급한다.
전술한 바와 같이 인쇄된 페이스트는 산소 가스 또는 1000 ppm 이하, 특히 10ppm 내지 500ppm의 산소가 존재하는 질소 가스 분위기 하에서 소성 단계를 거친다. 이러한 산소 가스 분위기 하에서의 소성 단계를 통하여 페이스트 중 카본 나노 튜브는 기판과의 접착력이 향상될 수 있고, 비이클은 휘발, 제거되고, 다른 무기 바인더 등이 용융 및 고형화되어 전자 방출원의 내구성 향상에 기여할 수 있게 된다.
상기 소성 온도는 페이스트에 포함된 비이클의 휘발 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 소성 온도는 350℃ 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 소성 온도가 350℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 소성 온도가 500℃를 초과하면 제조비용이 상승하고, 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
이와 같이 노광 공정을 이용하거나 별도의 포토레지스트 패턴을 이용하여 형성된 전자 방출원은 활성화(activation) 단계를 거친다. 활성화 단계는 도 9에 도 시된 것과 같이 접착 부재가 둘레에 부착된 롤러(230)를 전자 방출원의 전면에 위치시키고, 도 9의 화살표 방향으로 굴러 상기 전자 방출원의 상부가 일부 물리적으로 박리되는 방식으로 이루어진다. 이러한 활성화 단계를 통하여 나노 사이즈를 갖는 카본 물질은 도 10에 도시된 것과 같이 전자 방출원(150) 표면으로 노출되어 일으켜질 수 있다. 또한, 이러한 활성화 단계를 거치는 동안에도 상기 전자 방출원 지지부가 상기 전자 방출원과 강하게 접착되어 있어서 상기 전자 방출원이 상기 캐소오드 전극으로부터 탈락되는 현상이 발생하지 않는다.
한편, 상기 페이스트에는 카본 나노 튜브 외에 페이스트의 인쇄성 및 점도를 조절하기 위해 비이클을 더 포함한다. 상기 비이클은 수지 성분 및 용매 성분으로 이루어질 수 있다.
상기 수지 성분은 예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 수지; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르 등과 같은 비닐계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 바와 같은 상기 수지 성분 중 일부는 감광성 수지의 역할을 동시에 할 수 있다.
상기 용매 성분은 예를 들면, 터피네올(terpineol), 부틸 카르비톨(butyl carbitol:BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate:BCA), 톨루엔(toluene) 및 텍사놀(texanol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 중, 터피네올을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 용매 성분의 함량이 지나치게 적거나 많은 경우에는 페이스트의 인쇄성 및 흐름성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다. 특히, 비이클의 함량이 지나치게 많은 경우에는 건조시간이 지나치게 길어질 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 페이스트는 필요에 따라 감광성 수지와 광개시제, 필러 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
한편, 앞서 언급한 감광성 수지의 비제한적인 예에는 아크릴레이트계 모노머, 벤조페논계 모노머, 아세토페논계 모노머, 또는 티오크산톤계 모노머 등이 있으며, 보다 구체적으로는 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 2,4-디에틸옥산톤(2,4-diethyloxanthone), 또는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등을 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 상기 감광성 수지가 노광될 때 감광성 수지의 가교결합을 개시하는 역할을 한다. 상기 광개시제의 비제한적인 예에는 벤조페논 등이 있다.
상기 필러는 기판과 충분히 접착하지 못한 나노 사이즈를 갖는 무기물의 전도성을 보다 향상시키는 역할을 하는 물질로서 이의 비제한적인 예에는 Ag, Al, 등이 있다.
도 11에는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 개략적인 구성을 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 11에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자(201)는 전자 방출원 지지부(251)의 상부가 전자 방출원 홀(131)의 내측, 즉 전자 방출원(150)측으로 돌출되어 있다. 즉, 상대적으로 상기 전자 방출원 지지부(251) 의 하측에 접하는 전자 방출원(150)이 상기 전자 방출원 홀(131)의 외측으로 돌출되어 있다. 이와 같이 형성됨으로써 상기 전자 방출원(150)이 활성화 단계에서 롤러의 접착력에 의래 탈락되는 것을 더욱 강하게 방지할 수 있게 된다.
도 12에는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개락적으로 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 12에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 방출 소자(301)는 게이트 전극(140)의 상측을 덮는 제2절연체층(135)과 상기 제2절연체층(135)의 상측에 형성된 집속 전극(145)을 더 포함한다. 상기 집속 전극(145)을 더 포함함으로써 전자 방출원(150)에서 방출되는 전자가 형광체층을 향하여 집속되고 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. 앞서 설명한 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 특징적인 구성은 도 12에 도시된 전자 방출 소자에도 그대로 적용될 수 있어서, 전자 방출원 지지부를 구비함으로써, 활성화 단계에서 전자 방출원이 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 전자 방출 소자에 의해 전자 방출원의 표면의 탄소계 물질이 드러나 일으켜 세워지는 활성화 단계를 거치는 경우에도 전자 방출원이 캐소오드 전극으로부터 이탈하는 현상이 발생하지 않게 되어, 전자 방출 특성이 균일한 전자 방출 소자의 제작이 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 제1기판;
    상기 제1기판 상에 배치된 캐소오드 전극;
    상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극;
    상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층;
    상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성된 전자 방출원 홀;
    상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원; 및
    상기 전자 방출원의 측면의 일부와 상기 제1절연체층 또는 상기 캐소오드 전극의 일부에 접하도록 설치되어 상기 전자 방출원을 지지하는 전자 방출원 지지부를 포함하는 전자 방출 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출원 지지부는 상기 전자 방출원의 둘레를 따라 상기 전자 방출원과 접하고 동시에 상기 캐소오드 전극 및 상기 제1절연체층에 접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출원 지지부의 상단 직경은 상기 전자 방출원의 하단 직경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출원 지지부는 수지 또는 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출원 지지부는 절연성 수지로 만들어진 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출원 지지부는 빛을 투과시키지 않는 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
KR1020050103480A 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출 소자 KR101100822B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050103480A KR101100822B1 (ko) 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050103480A KR101100822B1 (ko) 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070046631A KR20070046631A (ko) 2007-05-03
KR101100822B1 true KR101100822B1 (ko) 2012-01-02

Family

ID=38271951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050103480A KR101100822B1 (ko) 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101100822B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104882345A (zh) 2015-05-13 2015-09-02 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及制作方法、显示面板及制作方法和显示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020051592A (ko) * 2000-12-23 2002-06-29 오길록 카본 나노튜브 캐소드를 가진 삼극형 전계 방출 소자 및이를 이용한 삼극형 고주파 진공 장치와 전계 방출디스플레이 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020051592A (ko) * 2000-12-23 2002-06-29 오길록 카본 나노튜브 캐소드를 가진 삼극형 전계 방출 소자 및이를 이용한 삼극형 고주파 진공 장치와 전계 방출디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070046631A (ko) 2007-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101100816B1 (ko) 열전자 방출용 전자 방출원, 이를 구비한 전자 방출 소자,이를 구비한 평판 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
KR101082440B1 (ko) 전자 방출 소자, 이를 구비한 전자 방출 디스플레이 장치및 그 제조 방법
KR101100822B1 (ko) 전자 방출 소자
KR20070106231A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하는 전자 방출원의제조 방법, 이 방법에 의해 제조된 전자 방출원 및 전자방출 소자
JP2006318918A (ja) 電子放出源とその製造方法，電子放出素子及び電子放出源形成用の組成物
KR20080086260A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 전자 방출 소자 및 전자 방출소자의 제조 방법
KR100784997B1 (ko) 전자 방출 소자의 제조방법, 이에 의하여 제조된 전자 방출소자, 이를 적용한 백라이트 장치 및 전자 방출디스플레이 장치
KR20070046624A (ko) 전자 방출 소자의 제조 방법
KR20070105509A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조 방법
KR20070046622A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조 방법
KR20080015612A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조 방법
KR20070046598A (ko) 카본계 물질 및 광전소자를 포함한 전자 방출원, 상기 전자방출원의 제조 방법, 상기 전자 방출원을 구비한 전자방출 소자 및 상기 전자 방출원을 구비한 전자 방출디스플레이 장치
KR20070105491A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원 및 상기 전자 방출원을 포함하는 백라이트 유닛
KR20070046611A (ko) 보호막이 형성된 전자 방출원 및 이를 포함한 전자 방출소자
KR20070046606A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조 방법
KR20070079248A (ko) 전자 방출 소자
KR20090027001A (ko) 전자 방출 소자 및 이를 구비한 전자 방출 디스플레이 장치
KR20070046619A (ko) 전자 방출 소자, 이를 구비한 전자 방출 디스플레이 장치및 그 제조 방법
KR20070111813A (ko) 전자 방출 소자 및 이를 구비한 전자 방출 디스플레이 장치
KR20070046600A (ko) 열전자 방출용 카본계 물질 및 그의 제조 방법
KR20070046609A (ko) 전자 방출원 배열 구조, 이를 구비한 전자 방출 소자 및전자 방출 디스플레이 장치
KR20070105510A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조 방법
KR101100821B1 (ko) 전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자
KR20090054675A (ko) 전자 방출 디바이스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는전자 방출 디스플레이
KR20070014753A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee