KR19990073591A

KR19990073591A - 미세구멍을 이용한 탄소나노튜브 3전극 에프이디의 제작.

Info

Publication number: KR19990073591A
Application number: KR1019990030698A
Authority: KR
Inventors: 이철진
Original assignee: 이철진
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 1999-10-05
Also published as: KR20010029761A

Abstract

본 발명은 3전극 구조인 탄소나노튜브 FED의 제작에 관한 것으로써, 특히 미세한 구멍에 탄소나노튜브를 집어넣는 간단한 방법을 이용하여 구조가 간단하고 특성이 우수한 3전극 구조인 탄소나노튜브 FED를 제작하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 3전극 탄소나노튜브 FED의 제작방법에 있어서, 대면적 기판위에 캐소드로 사용되는 금속막을 증착시킨 후, 상기 금속막위에 저온에서 절연박막을 형성시킨 다음, 상기 절연박막위에 게이트로 사용되는 금속막을 증착시킨 후, 이어서 상기 금속막위에 포토레지스트를 코팅시킨 후, 사진식각공정을 사용하여 상기 금속막에 미세한 구멍을 형성시키고 이어서 상기 금속막의 하부에 있는 상기 절연박막에 미세한 구멍을 형성시켜 상기 절연박막의 하부에 있는 상기 금속막의 표면이 드러나게 한 후 포토레지스트를 제거한 다음, 상기 절연박막의 미세한 구멍에 액상의 전도성고분자를 집어넣은 후, 상기 미세한 구멍내로 탄소나노튜브를 집어넣은 후, 상기 액상의 고분자를 경화시켜 고체상태로 만든 후, 상기 게이트 금속막위에 스페이서를 설치한 후, 이어서 상기 스페이서위에 형광체와 투명전극이 부착된 글라스기판을 올려놓은 후, 진공으로 밀봉시켜 실장하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 의하면 제작방법이 간단하고 매우 낮은 동작전압에서 큰 방출전류를 얻을 수 있을 뿐만아니라 단위 면적당 매우 높은 방출탐침 밀도를 갖는 탄소나노튜브를 이용한 3전극 FED를 제작할 수 있다.

Description

미세구멍을 이용한 탄소나노튜브 3전극 에프이디의 제작.{Fabrication of a carbon nanotube field emitting device with triode structure using small holes.}

본 발명은 미세구멍을 이용한 3전극 구조인 탄소나노튜브 FED의 제작에 관한 것으로써, 특히 미세구멍을 이용하여 발광효율이 우수하고 구조가 간단하며 저전압에서 작동이 가능한 3전극 구조인 탄소나노튜브 FED를 제작하는 방법에 관한 것이다. 실리콘 기판을 식각하는 방법에 의해 만들어진 기존 실리콘 탐침을 이용한 FED는 동작전압이 매우 높고, 또한 고전계 전자방출에 의한 실리콘 탐침의 열화특성으로 인하여 FED 제작시 누설전류가 크고 소자 신뢰성 및 성능저하가 일어날 뿐만 아니라 FED 제작시 수율이 낮아지는 문제점이 있다. 한편 탄소나노튜브를 이용한 기존의 FED 제작 방법은 합성된 탄소나노튜브를 세정용액에 넣어 초음파 세척기로 흔들어 정제시킨 후, 다공성 세라믹 필터 위에 부어 필터의 기공에 나노튜브를 주입시킨다. 이어서 기판위에 전도성 고분자를 부착시킨 후, 세라믹필터의 기공에 들어있는 탄소나노튜브를 상기 전도성 고분자위에 찍어 세운다음, 상기 전도성 고분자위에 spacer를 넣고 그 위에 그리드를 부착시킨 후, 상기 그리드 윗부분에 형광체를 부착시킨 다음, 형광체위에 상부전극을 증착시킨 후 진공실장함으로써 제작된다. 이러한 구조의 탄소나노튜브를 이용한 FED는 실리콘 탐침 FED에 비해 안정성이 뛰어나지만, 제조공정이 복잡하고 전계방출 면적이 적은 문제점을 지니고 있으며, 전도성고분자와 탄소나노튜브사이의 전기적인 접촉에 문제가 있고 또한 FED 제작시 재현성이 나쁘고 수율이 낮으며 대면적 FED의 제작에 한계를 가지고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 절연박막위에 게이트 금속막을 증착한 후, 상기 게이트 금속막과 상기 절연박막에 미세한 구멍을 형성시킨 후, 상기 미세한 구멍에 탄소나노튜브를 집어넣는 방법을 이용하여 제작 방법이 간단하면서도 대면적이 가능한 3전극 구조의 탄소나노튜브 FED를 제작하는 방법을 제공한다. 특히 본 발명에 의한 3전극 탄소나노튜브 FED는 1.5 V/㎛ 정도인 매우 낮은 동작전압에서 큰 방출전류를 얻을 수 있고, 단위 면적당 매우 높은 탐침밀도를 갖고 있기 때문에 신뢰성 및 수율이 높은 FED를 제작할 수 있는 방법을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 미세구멍을 이용한 탄소나노튜브 3전극 FED의 단면 구조도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세한 구멍을 이용하는 3전극 구조의 탄소나노튜브 FED의 제작은, 대면적 글라스기판(1) 또는 실리콘 기판 또는 알루미나 기판위에 캐소드로 사용되는 금속막(2)을 증착시키고, 이어서 상기 금속막(2)위에 저온에서 절연박막(3)을 퇴적시키고, 상기 절연박막(3)위에 게이트로 사용되는 금속막(4)을 증착시킨 후, 상기 금속막(4)위에 포토레지스트를 코팅시킨 후, 사진식각법을 이용하여 상기 금속막(4)과 상기 절연박막(3)에 미세한 구멍을 형성시킴으로써 상기 금속막(2)을 노출시킨 후, 상기 금속막(4)위에 있는 포토레지스트를 제거시킨 후, 상기 절연박막(3)의 미세한 구멍에 액상의 전도성고분자(5)를 집어넣은 후, 상기 미세한 구멍내로 정제된 탄소나노튜브(6)를 뿌려 넣은 후, 상기 액상의 고분자(5)를 경화시켜 고체상태로 만든 후, 상기 금속막(4)위에 스페이서(7)를 설치한 후, 이어서 글라스기판(8)위에 애노드로 사용되는 투명전극(9)을 형성시키고나서, 상기 투명전극(9)위에 형광체(10)를 부착시킨 후, 상기 글라스기판(8)을 뒤집어서 상기 스페이서(7)위에 올려놓은 다음, 진공으로 밀봉시켜 실장하는 것을 특징으로 한다. 도 1은 본 발명에 의한 미세구멍을 이용한 탄소나노튜브 3전극 FED의 단면 구조도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 먼저 대면적인 글라스기판(1) 또는 실리콘 기판 또는 알루미나 기판위에위에 캐소드로 사용되는 크롬이나 텅스텐이나 알루미늄 등의 금속막(2)을 0.3 ∼ 0.8 ㎛ 정도 증착시키고, 이어서 상기 금속막(2)위에 저온에서 절연박막(3)을 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 두께정도로 퇴적시킨 다음, 상기 절연박막(3)위에 게이트로 사용되는 금속막(4)을 0.3 ∼ 0.5 ㎛ 정도로 증착시키고, 이어서 상기 금속막(4)위에 포토레지스트를 1.5 ∼ 2.0 ㎛ 두께로 코팅시킨 후, 사진식각법을 이용하여 상기 금속막(4)과 상기 절연박막(3)에 직경이 0.5 ∼ 10 ㎛ 정도인 미세한 구멍을 약 2 ∼15 ㎛ 간격으로 형성시킴으로써, 상기 금속막(2)을 노출시킨다. 그리고나서 상기 절연박막(3)의 미세한 구멍에 액상의 전도성고분자(5)를 1/3가량 채워넣은 후, 상기 미세한 구멍내로 초음파진동이나 전압인가 등의 방법을 사용하여 탄소나노튜브(6)를 뿌려 넣은 후, 상기 액상의 고분자(5)를 400 ℃ 이하의 온도에서 경화시켜 고체상태로 만든 후, 상기 금속막(4)위에 대략 길이가 200 ∼ 700 ㎛ 정도인 스페이서(7)를 설치한 후, 이어서 글라스기판(8)위에 애노드로 사용되는 ITO 등의 투명전극(9)을 형성시키고나서, 상기 투명전극(9)위에 빨강, 녹색, 청색의 발광을 일으키는 3종류의 형광체(10)를 부착시킨 후, 상기 글라스기판(8)을 뒤집어서 상기 스페이서(7)위에 올려놓은 다음, 진공으로 밀봉시켜 실장한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 미세구멍을 이용하여 3전극 구조를 갖는 탄소나노튜브 FED의 제작은 제작방법이 간단하면서도 대면적으로 FED를 만들 수 있을 뿐만아니라 낮은 동작전압으로 큰 방출전류를 얻을 수 있으며, 단위 면적당 매우 높은 탐침밀도를 갖고 있기 때문에 FED의 발광효율이 우수하고 신뢰성과 수율이 높다.

Claims

미세구멍을 이용하는 3전극 구조를 갖는 탄소나노튜브 FED의 제작.
제1항에 있어서, 미세한 구멍을 이용하는 3전극 구조의 탄소나노튜브 FED의 제작은, 대면적 글라스기판(1) 또는 실리콘 기판 또는 알루미나 기판위에 캐소드로 사용되는 크롬이나 텅스텐 등의 금속막(2)을 증착시키는 제1공정과, 상기 금속막(2)위에 저온에서 절연박막(3)을 퇴적시키는 제2공정과, 상기 절연박막(3)위에 게이트로 사용되는 금속막(4)을 증착시키는 제 3공정과 상기 금속막(4)위에 포토레지스트를 코팅시킨 후, 사진식각법을 이용하여 상기 금속막(4)과 상기 절연박막(3)에 직경이 0.5 ∼ 10 ㎛ 정도의 미세한 구멍을 약 2 ∼ 15 ㎛ 간격으로 형성시키는 제4공정과, 상기 절연박막(3)의 미세한 구멍에 액상의 전도성고분자(5)를 1/3가량 채워넣은 제5공정과, 상기 미세한 구멍내로 탄소나노튜브(6)를 집어넣은 제6공정과, 상기 액상의 전도성고분자(5)를 저온에서 경화시켜 고체상태로 만드는 제7공정과, 상기 금속막(4)위에 스페이서(7)를 설치하는 제8공정과, 글라스기판(8)에 애노드로 사용되는 ITO 등의 투명전극(9)을 형성시키는 제9공정과, 상기 투명전극(9)위에 형광체(10)를 부착시키는 제10공정과, 상기 글라스기판(8)을 뒤집어서 상기 스페이서(7)위에 올려놓은 다음, 진공으로 밀봉시켜 실장하는 제11공정을 구비하는 것을 특징으로하는 방법.
제1항에 있어서, 미세 구멍을 이용한 3전극 구조인 탄소나노튜브 FED를 각종 디스플레이소자의 전자방출원으로 사용하는 방법.