KR20020010164A - 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법 - Google Patents

Abstract

인접한 전자 방출 물질에 강한 전계가 집중되도록 작용하는 크랙을 에미터에 규칙적으로 제공하여 발광 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조 방법은, 흑연 또는 카본 나노튜브 등의 전자 방출 물질을 일정 크기로 절단 및 파쇄하여 분말로 제조하는 단계와; 상기 분말을 무기 바인더와 소정 비율로 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 유기 바인더와 소정 비율로 혼합하여 소정의 점도를 가지며, 기판과 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상 차이나는 에미터 페이스트를 제조하는 단계와; 제조된 에미터 페이스트를 기판에 소정의 패턴으로 인쇄하는 단계와; 인쇄된 에미터 페이스트를 건조 및 소성하는 단계;를 포함한다. 이로써, 에미터 페이스트를 소성하는 과정에서 에미터에 크랙이 규칙적으로 발생되므로, 전자 방출량이 증가됨과 아울러, 발광 균일성이 향상된다.

Description

전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING EMITTER OF FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인접한 전자 방출 물질에 강한 전계가 집중되도록 작용하는 크랙을 에미터에 규칙적으로 제공하여 발광 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전계 방출 표시 소자(FED : Field Emission Display device)는 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 제공된 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자를 형광체가 도포된 애노드 전극에 충돌시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 표시 소자이다.

여기서, 전자를 방출시키는 에미터에는 선단이 뾰족한 스핀트(spindt) 타입의 에미터와 면 타입의 에미터가 있다.

상기 스핀트 타입의 에미터는 캐소드 전극의 일면으로 절연막과 게이트 전극을 형성한 다음, 게이트 전극과 절연막을 식각하고, 식각된 공간으로 몰리브덴이나 실리콘 등의 전자 방출 물질을 적층시키는 과정으로 제조된다.

이러한 스핀트 타입의 에미터는 전자 방출이 원활하게 이루어지도록 선단부의 곡률 반경을 수백 옹스트롱 정도로 극히 미세하게 형성하여 지엽적인 전계를 극대화시킨 구조이다.

그러나 상기 스핀트 타입의 에미터는 마이크로미터 단위의 에미터 팁 형성이 요구되므로 전체적으로 균일한 에미터 형성이 어려우며, 제조 단가가 높고, 대면적화에 불리한 단점을 갖는다.

이에 따라 스핀트 타입의 에미터보다 단순한 제조 방법으로 팁 구조 없이 평탄하게 형성되는 면 타입의 에미터가 제안되었는바, 도 1은 일반적인 면 타입 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자를 도시한 것이다.

전계 방출 표시 소자는, 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판(2,4)과, 제1 기판(4)의 일면에 라인 형상으로 배치되는 캐소드 전극(6)과, 캐소드 전극(6)과 수직으로 교차하도록 제2 기판(4)의 일면에 수직으로 배치되는 라인 형상의 애노드 전극(8)을 포함한다.

그리고, 캐소드 전극(6)의 표면으로는 전자 방출용 물질로 이루어지는 복수의 면 타입 에미터(10)가 위치하며, 에미터(10)와 마주하는 애노드 전극(8)의 일면으로는 형광막(12)이 위치한다.

여기에서, 상기 에미터(10)는 흑연(graphite) 또는 카본 나노튜브(CNT:Carbon NanoTube) 등의 카본 계열 전자 방출 물질을 프리트(frit)와 혼합하여 에미터 페이스트를 제조하고, 이 에미터 페이스트를 인쇄법에 의해 기판에 사출함으로써 제조된다.

이에 따라, 캐소드 전극(6)과 애노드 전극(8)으로 소정의 전압 패턴을 인가하면, 양 전극(6,8)에 인가된 전압 차이에 따라 전계가 형성되어 화살표로 도시한 바와 같이 에미터(10)에서 전자가 방출되고, 방출된 전자는 형광막(12)에 충돌하여 형광막(12)을 발광시킴으로써 화상을 구현하게 된다.

그런데, 상기한 에미터 제조 방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 에미터 페이스트를 제조할 때에는 통상적으로 프리트가 첨가되는바, 상기 에미터 페이스트를 인쇄한 후 열처리 과정을 거치는 동안 상기 에미터 페이스트와 기판과의 열팽창계수 차이가 크면 열충격으로 인해 에미터의 표면에 불규칙한 크랙이 발생되며, 이러한 현상은 흑연 또는 카본 나노튜브와 같이 결정의 수직 방향과 수평 방향의 열팽창계수가 크게 차이나는 물질로 전자 방출 물질을 구성한 경우에 더욱 크게 발생된다.

따라서, 이 크랙으로 인해 발광 균일성이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인접한 전자 방출 물질에 강한 전계가 집중되도록 작용하는 크랙을 에미터에 규칙적으로 제공하여 발광 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 일반적인 면 타입 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 에미터 제조 방법을 나타내는 공정 순서도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 흑연 또는 카본 나노튜브 등의 전자 방출 물질 분말과 무기 바인더 및 유기 바인더를 혼합하여 40,000∼250,000cp의 점도를 가지며 기판과 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상 차이나는 에미터 페이스트를 제조하고, 이 에미터 페이스트를 기판에 인쇄한 후, 건조 및 소성하는 과정으로 에미터를 제조하는 방법을 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 에미터 제조 방법을 나타내는 공정 순서도를 도시한 것이다.

에미터를 제조할 때에는, 먼저, 흑연 또는 카본 나노튜브 등의 전자 방출 물질을 파쇄하여 분말로 제조한다.

그리고, 프리트(frit)와 탄화규소(SiC)(및/또는 산화알루미늄(Al₂O₃))를 각각 50중량% 이하와 10중량% 이하의 비율로 혼합하여 무기 바인더를 제조하며, 이 무기 바인더를 상기 분말과 서로 분산이 잘 되도록 혼합하고, 상기 혼합시에 무기 바인더는 혼합물의 0.1 ∼ 50중량%로 첨가한다.

여기에서, 상기 무기 바인더는 분말을 기판에 고정하는 한편, 페이스트의 열팽창계수를 조정하는 작용을 하며, 무기 바인더의 첨가율을 상기와 같이 설정하는 것은, 상기 바인더의 첨가율이 각각 0.1중량% 이하, 그리고 50중량% 이상인 경우에는 원하는 페이스트의 특성이 달라질 수 있고, 열팽창계수 조절에 문제가 있을 수 있기 때문이다.

이때, 프리트의 첨가 비율은 접착성과 페이스트의 특성을 고려해서 조정 가능하다.

이어서, 에틸 셀룰로오스(EC), 니트로 셀룰로오스(NC), 아크릴 등의 수지와 터피놀(TP), 뷰틸카비톨 아세테잇(BCA), 뷰틸카비톨(BC) 등의 솔벤트를 소정 비율로 혼합한 유기 바인더와 상기 혼합물을 적정 비율로 분산이 잘 되도록 혼합하여 에미터 페이스트를 제조한다.

여기에서, 상기 유기 바인더의 제조시에 수지는 점도와 페이스트의 인쇄 특성을 감안하여 첨가량을 조절할 수 있으며, 대략 10∼15중량%의 비율로 솔벤트에 첨가한다.

그리고, 유기 바인더와 혼합물의 혼합비는 에미터 페이스트가 대략 40,000∼250,000cp의 점도를 갖도록, 또한, 에미터 페이스트와 기판간의 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상의 차이가 나도록 적절한 범위 내에서 설정한다.

다음으로, 상기와 같이 제조된 에미터 페이스트를 기판에 소정의 패턴으로 인쇄하고, 이 에미터 페이스트를 건조 및 소성한다.

이 때, 페이스트 인쇄는 통상의 스크린 인쇄법을 포함하는 후막 공정으로 이루어지는바, 에미터 페이스트의 스크린 인쇄는 기판과 스크린 메쉬를 스크린 인쇄기에 고정시키고, 스퀴이즈를 이용하여 도전 페이스트를 기판에 인쇄하는 과정으로이루어진다.

이로써, 상기 방법에 따라 제조된 전계 방출 표시 소자의 에미터에는 에미터 페이스트를 소성하는 과정에서 크랙이 규칙적으로 발생된다.

따라서, 크랙에 인접한 전자 방출 물질에는 기판으로부터의 높이 차이로 인해 강한 전계가 집중되므로, 크랙이 제공되지 않은 에미터에 비해 전자 방출량이 증가된다.

그런데, 에미터에는 종래에서와 같이 크랙이 불규칙적으로 형성되는 것이 아니라 규칙적으로 형성되므로, 전체적으로 발광 균일성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제조 방법에 의하면, 에미터 페이스트를 소성하는 과정에서 에미터에 크랙이 규칙적으로 발생되므로, 전자 방출량이 증가됨과 아울러, 발광 균일성이 향상된다.

Claims (8)

1. 전자 방출 물질을 일정 크기로 절단 및 파쇄하여 분말로 제조하는 단계와;

   상기 분말을 무기 바인더와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계와;

   상기 혼합물을 유기 바인더와 혼합하여 기판과의 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상 차이나는 에미터 페이스트를 제조하는 단계와;

   제조된 에미터 페이스트를 기판에 인쇄하는 단계와;

   인쇄된 에미터 페이스트를 건조 및 소성하는 단계;

   를 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에미터 페이스트는 40,000∼250,000cp의 점도를 갖는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 무기 바인더는 상기 혼합물의 50중량% 이하로 첨가되는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 무기 바인더는 50중량% 이하의 프리트(frit)를 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 무기 바인더는 10중량% 이하의 탄화규소(SiC) 또는 산화알루미늄(Al₂O₃)을 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 유기 바인더는 10∼15중량%의 수지를 솔벤트를 첨가하여서 된 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 수지는 에틸 셀룰로오스(EC), 니트로 셀룰로오스(NC), 아크릴을 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 솔벤트는 터피놀(TP), 뷰틸카비톨 아세테잇(BCA), 뷰틸카비톨(BC)을 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.