KR20020027956A - Field Emission Display using carbon nanotube developed horizontally - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전계 방출 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카본 나노 튜브를 전계 방출 디스플레이의 소자로 이용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to field emission displays, and more particularly to the use of carbon nanotubes as elements of field emission displays.
전계 방출 디스플레이(Field Emission Display: FED)는 전계, 즉 전기장의 존재하에서 음극 물질로부터 방출되는 전자가 양극인 형광체에 충돌하여 발광하는 원리를 이용한 것으로, 전자 방출원인 음극 재료로 Mo나 Si-tip을 기본으로 하는 '마이크로-팁 FED'가 많이 개발되었으나 팁 제조 공정이 복잡하여 단가가 높고 팁간의 방출 전류의 불균일성을 보이는 등 많은 문제점을 있어 상용화가 어려운 것으로 알려져 있다.Field emission display (FED) uses the principle that electrons emitted from the cathode material in the presence of an electric field, that is, an electric field, collide with the phosphor, and emit light. Although many micro-tip FEDs have been developed as a basis, it is known that commercialization is difficult due to many problems such as high cost and high dissipation current between tips due to complicated tip manufacturing process.
한편, 최근 각광받고 있는 신물질인 카본 나노 튜브를 사용하여 FED(이하 'CNT-FED'로 칭함)를 제작할 수 있음이 알려지면서 CNT-FED에 대한 관심은 더욱더 증가되고 있다.Meanwhile, as it is known that FED (hereinafter, referred to as 'CNT-FED') can be manufactured using carbon nanotube, a new material that is in the spotlight, interest in CNT-FED is increasing.
보다 구체적으로, 지금 시현되고 있는 CNT-FED는 크게 4가지로 분류된다.More specifically, the CNT-FED that is currently being shown is largely classified into four types.
첫 번째는, 도 1과 같이 페이스트(paste)(12)에 분말 형태의 CNT(10)를 섞고, 일종의 바인더인 페이스트의 맨 상층부를 깎아내어 평면상에 CNT가 뾰족하게 드러나게 만든 것이다.First, as shown in FIG. 1, CNTs 10 in a powder form are mixed with a paste 12, and the top layer of the paste, which is a kind of binder, is scraped off so that CNTs are sharply exposed on a plane.
그러나 이와 같은 방법은 상용화에 치명적인 두가지 문제점을 가지고 있다. 우선, 페이스트로 사용되는 바인더 물질(12)에 의한 엄청난 가스방출(outgassing)을 들 수 있다. 바인더 물질은 대부분 가스방출이 심한 유기물 들이 섞여 있어 디스플레이 내부의 진공도를 떨어뜨리고 이들 가스는 양극, 음극, 형광체(6), 스페이서(spacer)(8)와 반응하여 심각한 열화를 유발한다. 게터(Getter)를 이용하여 진공도를 낮추어주는데는 한계가 있으므로 상용화는 불가능한 기술이며, 설사 상용화되더라도 수명이 매우 짧을 것이다.However, this method has two problems that are fatal to commercialization. First of all, enormous outgassing by the binder material 12 used as a paste is mentioned. Binder materials are mostly mixed with organic gases that are highly gaseous, which reduces the vacuum level inside the display, and these gases react with the anode, cathode, phosphor (6) and spacer (8) to cause severe deterioration. It is a technology that is not commercially available because there is a limit to lowering the degree of vacuum using a getter, and even if it is commercialized, its life will be very short.
또한, 디스플레이에서 가장 중요한 것은 균일성 즉, 원하는 부위에서 일정한 휘도를 가지는 빛이 나와야 하지만, 상기 바인더(12)에 섞여 있는 카본 나노 튜브(10)는 랜덤하게 섞여 있어 단위 면적당 수(보통 20~30개/1㎛2), 서있는 각도,전체 나노 튜브의 높이등 모든 것이 제어 불가능한 상태이다. 그러므로 '페이스트에 의한 CNT-FED'는 불균일성의 측면에서도 그 한계가 명확하다.In addition, the most important thing in the display is uniformity, that is, light having a constant luminance at a desired portion should be emitted, but the carbon nanotubes 10 mixed in the binder 12 are randomly mixed so that the number per unit area (usually 20-30 / 1㎛ 2 ), standing angle, the height of the entire nanotube everything is out of control. Therefore, 'CNT-FED by paste' has its limitations in terms of nonuniformity.
두 번째는, 도 2와 같이 나노 튜브의 수직 방향으로의 성장을 통하여 '보리밭'과 같은 나노 튜브(10)를 촉매 패턴(16) 위에 선택적으로 성장시키고 이를 FED의 음극으로 사용하는 것이다. 그러나, 나노 튜브 성장시 각 나노 튜브의 길이를 모두 같게 제어하기는 불가능하다. 나노 튜브가 냉음극 재료로 사용될 때 그 길쭉한 형상 때문에 높은 종횡비를 가져 10000에 이르는 '전계 방출 촉진 인자(β)'를 가지는 것으로 알려져 있다. 이는 나노 튜브 자체의 물질 특성보다는 그 기하학적인 모양에 기인한 특성으로 이와 같은 높은 인자값은 거꾸로 길이가 서로 다른 나노 튜브들이 냉음극으로 사용될 때 그만큼 각 나노 튜브간의 전자 방출량에 있어서 큰 불균일성이 존재한다는 것을 반증한다. 실제, 도 2와 같은 구조에서 가장 문제시되고 있는 부분이 바로 카본 나노 튜브의 높이 차이에 따른 높은 불균일성이다.Second, as shown in FIG. 2, nanotubes 10 such as 'barley field' are selectively grown on the catalyst pattern 16 through growth in the vertical direction of the nanotubes, and used as the cathode of the FED. However, it is impossible to control all nanotubes to have the same length during nanotube growth. When nanotubes are used as cold cathode materials, their elongated shape is known to have a high aspect ratio of up to 10,000 field emission promoting factors (β). This is due to the geometric shape rather than the material properties of the nanotubes themselves. This high factor value indicates that when nanotubes of different lengths are used as cold cathodes, there is a large nonuniformity in the amount of electron emission between the nanotubes. Disprove that. In fact, the most problematic part in the structure as shown in FIG. 2 is a high nonuniformity according to the height difference of the carbon nanotubes.
세 번째는, 도 3과 같이 전기 영동법이나 자기 조립체 방법에 의해 분말 형태의 나노 튜브(10)를 기판(14)에 수직으로 붙이는 방법이 있다. 전기 영동법은 화학적 기능기(functional group)를 가지는 용액 중에 카본 나노 튜브를 분산시켜 나노 튜브의 끝단에 화학적 기능기를 붙게 하고 전기장을 가해 쿨롱의 힘으로 금속 전극 패턴(18)에 나노 튜브를 끌어당겨 부착시킨후 시효(annealing)처리 하는 방법이다. 자기 조립체법은 기판상의 선택적 표면 개질된 패턴(18)에 선택적 화학 흡착(자기 조립체, self-assembly)을 유도하여 기판의 원하는 위치에 나노 튜브를 정렬시켜 붙이는 방법으로 용액의 준비와 카본 나노 튜브 끝단에 화학적 기능기를부여하는 과정은 전기 영동법과 동일하다. 그러나, 이 구조는 비록 공정 단가를 낮춘다는 장점은 있으나 도 2에 비해서 두 가지 측면에서 더 문제점이 있는 구조이다. 한 가지는 나노 튜브 절단, 분쇄, 정제 공정의 한계상 각 나노 튜브 사이에 길이 차이가 심하다는 것이며 다른 한 가지는 전기 영동법의 한계상 기판과 나노 튜브간의 접착력이 나쁘다는 것이다. 그러므로 디스플레이로 사용하는 데는 그 한계가 뚜렷하다.Third, there is a method of vertically attaching the nanotube 10 in powder form to the substrate 14 by electrophoresis or self-assembly method as shown in FIG. Electrophoresis method disperses carbon nanotubes in a solution containing chemical functional groups, attaches the chemical functional groups to the ends of the nanotubes, and applies an electric field to attract and attach the nanotubes to the metal electrode pattern 18 by the coulomb force. After aging is done. The self-assembly method induces selective chemisorption (self-assembly) on the selective surface modified pattern 18 on the substrate to align the nanotubes to the desired position on the substrate and prepare the solution. The process of imparting chemical functional groups to is the same as for electrophoresis. However, this structure is more problematic in two aspects compared to FIG. 2, although it has the advantage of lowering the process cost. One is that due to the limitations of the nanotube cutting, grinding, and refining processes, the difference in length between the nanotubes is severe, and the other is that the adhesion between the substrate and the nanotubes is poor due to the limitations of electrophoresis. Therefore, the limitation of using it as a display is clear.
네 번째는, 도 4와 같이 마이크로-팁에서 주로 사용되는 스핀트(spindt)구조에 바로 나노 튜브를 성장시켜 제작한 CNT-FED가 있다. 그러나, 이 경우 공정이 복잡하고, 나노 튜브가 자라지 않는 게이트(20) 물질의 개발이 어려우며, 캐버티 홀(cavity hole)(24)속에서의 나노 튜브 성장 제어가 어려워 수직 성장이 어렵고 결과적으로 누설 전류(leakage current)가 많다는 등 많은 문제점을 가지고 있다.Fourth, there is a CNT-FED fabricated by growing nanotubes directly in a spindt structure mainly used in micro-tips as shown in FIG. However, in this case, the process is complicated, it is difficult to develop the gate 20 material in which the nanotubes do not grow, and it is difficult to control the growth of the nanotubes in the cavity hole 24, which makes vertical growth difficult and consequently leakage. There are many problems, such as a lot of leakage current.
결국, 상기 CNT-FED들은 균일성 및 수명과 안정성 면에서 큰 문제점을 가지고 있다.After all, the CNT-FEDs have a big problem in terms of uniformity, life and stability.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 나노 튜브의 높이차가 없는 균일한 CNT-FED를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a uniform CNT-FED without the height difference of the nanotubes.
본 발명의 다른 목적은 나노 튜브가 타들어가 휘도와 수명이 줄어들지 않는 안정성이 우수한 CNT-FED를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a CNT-FED having excellent stability that does not reduce the brightness and life of the nanotube burned.
본 발명의 또 다른 목적은 제조 공정이 간편하여 경제성이 우수한 CNT-FED를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a CNT-FED having a simple manufacturing process and excellent economic efficiency.
도 1은 종래의 패이스트(Paste)혼합 방식으로 제조된 CNT-FED의 개괄도이다.1 is a schematic diagram of a CNT-FED manufactured by a conventional paste mixing method.
도 2는 종래의 수직성장된 카본 나노 튜브를 이용한 CNT-FED의 개괄도이다.2 is a schematic diagram of CNT-FED using conventional vertically grown carbon nanotubes.
도 3은 종래의 전기 영동법, 자기 조립체법에 의해 제조된 수직정렬 CNT-FED의 개괄도이다.3 is a schematic diagram of a vertical alignment CNT-FED manufactured by a conventional electrophoresis and magnetic assembly method.
도 4는 종래의 Spindt 형태의 구조물에 CNT를 직접 합성한 CNT-FED의 개괄도이다.Figure 4 is a schematic diagram of the CNT-FED synthesized directly CNT in the structure of the conventional Spindt type.
도 5는 본 발명에 따른 2극관 FED의 개괄도이다.5 is a schematic diagram of a bipolar FED according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 3극관 FED의 개괄도이다.6 is a schematic diagram of a triode FED according to the present invention.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 냉음극 또는 그리드로 사용하기 위한 수평성장된 카본 나노 튜브의 제조공정도이다.7A to 7D are process drawings of horizontally grown carbon nanotubes for use as a cold cathode or grid according to the present invention.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 냉음극 또는 그리드로 사용하기 위한 수평성장된 카본 나노 튜브의 다른 제조 공정도이다.8a to 8d are another manufacturing process diagram of horizontally grown carbon nanotubes for use as a cold cathode or grid according to the present invention.
도 9a 내지 도 9f는 각각 냉음극 또는 그리드로 사용되는 다양한 형태의 수평성장된 카본 나노 튜브의 구조이다.9A to 9F are structures of various types of horizontally grown carbon nanotubes used as cold cathodes or grids, respectively.
도 10은 냉음극 또는 그리드로 사용되는 적층 구조의 카본 나노 튜브이다.10 is a carbon nanotube having a laminated structure used as a cold cathode or a grid.
도 11a 내지 11f는 각각 냉음극 또는 그리드로 사용되는 다양한 형태의 수평성장된 카본 나노 튜브의 구조이다.11A-11F are structures of various types of horizontally grown carbon nanotubes used as cold cathodes or grids, respectively.
<도면의 주요부에 대한 설명><Description of main parts of drawing>
2 : 유리 4 : ITO(양극판)2 glass 4 ITO (anode plate)
6 : 형광체 8 : 스페이서(spacer)6: phosphor 8: spacer
10 : 카본 나노 튜브(음극) 12 : 페이스트(바인더)10 carbon nanotube (cathode) 12 paste (binder)
14 : 기판 16 : 촉매 패턴14 substrate 16 catalyst pattern
18 : 금속전극 패턴 또는 표면 처리 패턴18: metal electrode pattern or surface treatment pattern
20 : 게이트 22 : 절연체20: gate 22: insulator
24 : 캐버티 홀 30 : 음극판 패널24: cavity hole 30: negative electrode panel
32 : 냉음극 34 : 그리드32: cold cathode 34: grid
60 : 카본 나노 튜브 70 : 촉매 패턴60: carbon nanotube 70: catalyst pattern
이하 도면을 참조로 본발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5와 같이 본 발명은 카본 나노 튜브를 포함하는 음극판 패널(30) 및 형광체(6)가 도포된 양극판 패널(4)을 포함하는 전계 방출 디스플레이에 있어서, 상기 음극판 패널의 카본 나노 튜브(32)가 수평성장된 카본 나노 튜브인 전계 방출 디스플레이를 제공한다.As shown in FIG. 5, in the field emission display including the anode plate panel 30 including the carbon nanotubes and the anode plate panel 4 coated with the phosphor 6, the carbon nanotubes 32 of the cathode plate panel are provided. Provides a field emission display that is a horizontally grown carbon nanotube.
카본 나노 튜브는 낮은 일 함수를 가져 전계하에서의 전자 방출이 매우 용이한 물질로 알려져 있다. 이때 나노 튜브의 정렬 방향이 전자 방출에 크게 작용하는 것은 아니며, 다만 '전계 방출 촉진 인자(β)'의 차이만 있을 뿐이다. 즉, 수직으로 서 있는 나노 튜브와 수평으로 누워있는 나노 튜브의 경우, 전계의 강도가 같으면 전자 방출의 본질적인 차이는 없고 다만 β값 차이만 있을 뿐이다. 따라서 수평으로 누워있는 카본 나노 튜브가 FED의 음극으로서 사용될 수 있는 것이다.Carbon nanotubes are known to have a low work function and are very easy to emit electrons under an electric field. At this time, the alignment direction of the nanotubes does not greatly affect the electron emission, but only the difference between the 'field emission promoting factor (β)'. In other words, in the case of vertically standing nanotubes and horizontally lying nanotubes, if the electric field strength is the same, there is no intrinsic difference in electron emission but only β value difference. Therefore, horizontally laid carbon nanotubes can be used as the cathode of the FED.
상기 음극으로서 사용되는 수평성장된 카본 나노 튜브는 도 7a 내지 도 7d와 같이 (a) 기판(40)상에 소정의 촉매 패턴(42)을 형성시키는 단계; (b) 상기 기판 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(44)을 형성하는 단계; (c) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에 개구부(46)를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및 (d) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다.Horizontally grown carbon nanotubes used as the cathode may be formed by (a) forming a predetermined catalyst pattern (42) on a substrate (40); (b) forming a layer (44) on the substrate to inhibit vertical growth of carbon nanotubes; (c) exposing the catalyst pattern by forming openings 46 in the substrate and in the layer that inhibits vertical growth; And (d) synthesizing the carbon nanotubes in the exposed catalyst pattern position and horizontally growing them.
또한 도 8a 내지 도 8d와 같이 (a) 기판(40)상의 소정 위치에 마스크(48)를 형성시키는 단계; (b) 마스크가 형성된 기판상에 촉매 패턴(42)을 형성시키는 단계; (c) 상기 기판 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(44)을 형성하는 단계; (d) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에서 마스크를 제거하여 개구부(50)를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및 (e) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수도 있다.In addition, as shown in Figure 8a to 8d (a) forming a mask 48 at a predetermined position on the substrate 40; (b) forming a catalyst pattern 42 on the masked substrate; (c) forming a layer (44) on the substrate to inhibit vertical growth of carbon nanotubes; (d) removing the mask from the substrate and the layer inhibiting vertical growth to form openings 50 to expose the catalyst pattern; And (e) synthesizing and growing horizontally the carbon nanotubes at the exposed catalyst pattern position.
상기 기판(40) 및 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(44)으로는 목적에 따라 실리콘, 유리, 실리콘 옥사이드, ITO(Indium Tin Oxide) 코팅 유리등이 다양하게 사용될 수 있다.As the layer 44 for suppressing vertical growth of the substrate 40 and the carbon nanotubes, silicon, glass, silicon oxide, indium tin oxide (ITO) coated glass, etc. may be variously used depending on the purpose.
상기 촉매로는 금속이나 이를 함유한 합금, 초전도 금속, 특이금속등 이 사용될 수 있고, 이들은 리토그라피(lithography), 스퍼터링(sputtering), 증착(evaporation)등의 공정을 통해서 소정의 패턴(42)으로 형성될 수 있다. 상기 촉매 패턴은 일자형(도 9c, 9d 참조), 직교형(도 9a, 9b 참조), 방사형, 원형(도 9e 참조), 사각형(도 9f 참조)으로 구성된 군에서 선택된 것이고, 이때 상기 개구부(46)는 상기 일자형 패턴, 직교형 또는 방사형 패턴의 교차지점, 원형 내부, 사각형 내부에 형성된다.As the catalyst, a metal, an alloy containing the same, a superconducting metal, a specific metal, etc. may be used, and these catalysts may be formed in a predetermined pattern 42 through a process such as lithography, sputtering, evaporation, or the like. Can be formed. The catalyst pattern is selected from the group consisting of straight (see FIGS. 9C, 9D), orthogonal (see FIGS. 9A, 9B), radial, circular (see FIG. 9E), square (see FIG. 9F), wherein the opening 46 ) Is formed at the intersection of the straight pattern, orthogonal or radial pattern, inside the circle, inside the rectangle.
본 발명이 상기 촉매 패턴에 한정되는 것은 아니고 수평 성장된 카본 나노 튜브가 CNT-FED의 음극으로서 기능할수 있다면, 촉매 패턴을 변경하여 형성할 수 있다.The present invention is not limited to the above catalyst pattern, and if the horizontally grown carbon nanotubes can function as the cathode of the CNT-FED, it can be formed by changing the catalyst pattern.
상기 도 7a 내지 도 7d의 개구부(46)는 레이저 드릴링(laser drilling), 습식 에칭(wet etching), 건식 에칭(dry eching), 포토리소그래피(photo-lithography), 전자빔리소그래피(E-Beam Lithography)등의 방법을 통하여 형성될 수 있다.The openings 46 of FIGS. 7A to 7D may be formed by laser drilling, wet etching, dry etching, photo-lithography, electron beam lithography, and the like. It can be formed through the method of.
상기 도 8a 내지 도 8d의 마스크(48)는 에칭이나 가열등에 의해 쉽게 제거 가능한 것으로서 증착등의 방법을 통하여 하판상에 형성된다.The mask 48 of FIGS. 8A to 8D is easily removable by etching, heating, or the like, and is formed on the lower plate through a deposition method.
상기 카본 나노 튜브 합성은 열분해법, 촉매열분해법, 플라즈마기상증착법, 핫-필라멘트 기상증착법등이 이용될 수 있고, 메탄, 아세틸렌, 일산화탄소, 벤젠, 에틸렌 등의 탄화수소 화합물이 원료로 사용될 수 있으며, 합성 시간을 적절히 조절하면 마주보는 노출면의 촉매 패턴사이에서 서로 연결되어 브릿지(bridge)구조(도 9a, 9d, 9f 참조)를 이루거나 연결되지 않은 프리-행(free-hang)구조(도 9b, 9c, 9e 참조)를 이루는 수평 성장된 카본 나노 튜브를 얻을 수 있다.The carbon nanotube synthesis may be thermal decomposition, catalytic pyrolysis, plasma vapor deposition, hot-filament vapor deposition, etc., hydrocarbon compounds such as methane, acetylene, carbon monoxide, benzene, ethylene may be used as a raw material, synthesis When the time is properly adjusted, they are connected to each other between the catalyst patterns on the opposite exposed surface to form a bridge structure (see FIGS. 9A, 9D, and 9F) or to free-hang structures (FIG. 9B, which are not connected). 9c, 9e), horizontally grown carbon nanotubes can be obtained.
또한 상기 음극판 패널은 도 10과 같이 상기 수평 성장된 카본 나노 튜브가 여러층 쌓인 적층구조를 포함할 수 있다.In addition, the negative electrode panel may include a stacked structure in which the horizontally grown carbon nanotubes are stacked in multiple layers as shown in FIG. 10.
도 6과 같이 본 발명은 또한 음극판 패널(30), 형광체(6)가 도포된 양극판 패널(4), 및 상기 음극판 패널과 양극판 패널 사이에 그리드(34)를 포함하는 전계 방출 디스플레이에 있어서, 상기 그리드가 수평 성장된 카본 나노 튜브인 전계 방출 디스플레이를 제공한다.As shown in FIG. 6, the present invention also provides a field emission display comprising a negative electrode panel 30, a positive electrode panel 4 coated with phosphor 6, and a grid 34 between the negative electrode panel panel and the positive electrode panel panel. It provides a field emission display in which the grid is horizontally grown carbon nanotubes.
또한, 상기 음극판 패널(30)은 수평성장된 카본 나노 튜브를 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the negative plate panel 30 may be formed to include horizontally grown carbon nanotubes.
카본 나노 튜브는 2차 전자 방출 특성이 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 높은 에너지를 가지는 전자가 카본 나노 튜브에 부딪혔을 때 다량의 전자를 방출하는 특성이다. 따라서 음극으로부터 방출된 전자가 메쉬형태의 그리드를 부딪혀 통과할 경우 전자 증폭이 발생하게 되고 휘도가 증가된다.Carbon nanotubes are known to have secondary electron emission characteristics. In other words, when a high energy electron hits a carbon nanotube, a large amount of electrons are emitted. Therefore, when electrons emitted from the cathode collide with the mesh grid, electron amplification occurs and luminance is increased.
상기 그리드로서 사용되는 수평성장된 카본 나노 튜브는 상기 음극으로서 사용되는 수평성장된 카본 나노 튜브와 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 도 7a 내지 도 7d와 같이 (a) 기판(40)상에 소정의 촉매 패턴(42)을 형성시키는 단계; (b) 상기 기판 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(44)을 형성하는 단계; (c) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에 개구부(46)를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및 (d) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다.The horizontally grown carbon nanotubes used as the grid may be formed in the same manner as the horizontally grown carbon nanotubes used as the cathode. That is, as shown in FIGS. 7A to 7D, (a) forming a predetermined catalyst pattern 42 on the substrate 40; (b) forming a layer (44) on the substrate to inhibit vertical growth of carbon nanotubes; (c) exposing the catalyst pattern by forming openings 46 in the substrate and in the layer that inhibits vertical growth; And (d) synthesizing the carbon nanotubes in the exposed catalyst pattern position and horizontally growing them.
또한 도 8a 내지 도 8d와 같이 (a) 기판(40)상의 소정 위치에 마스크(48)를 형성시키는 단계; (b) 마스크가 형성된 기판상에 촉매 패턴(42)을 형성시키는 단계; (c) 상기 기판 위에 카본 나노 튜브의 수직성장을 억제하는 층(44)을 형성하는 단계; (d) 상기 기판 및 수직성장을 억제하는 층에서 마스크를 제거하여 개구부(50)를 형성하여 상기 촉매 패턴을 노출시키는 단계; 및 (e) 상기 노출된 촉매 패턴 위치에서 카본 나노 튜브를 합성하여 수평 성장시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수도 있다.In addition, as shown in Figure 8a to 8d (a) forming a mask 48 at a predetermined position on the substrate 40; (b) forming a catalyst pattern 42 on the masked substrate; (c) forming a layer (44) on the substrate to inhibit vertical growth of carbon nanotubes; (d) removing the mask from the substrate and the layer inhibiting vertical growth to form openings 50 to expose the catalyst pattern; And (e) synthesizing and growing horizontally the carbon nanotubes at the exposed catalyst pattern position.
이때, 상기 기판 및 수직성장 억제층의 재료, 촉매 재료 및 촉매 형성방법, 개구부 형성방법, 마스크 재료 및 형성방법, 카본 나노 튜브 합성방법은 상기와 동일하다.At this time, the material of the substrate and the vertical growth inhibiting layer, the catalyst material and the catalyst forming method, the opening forming method, the mask material and forming method, the carbon nanotube synthesis method is the same as above.
상기 촉매 패턴은 일자형(도 11c 참조), 직교형(도 11a, 11b, 11d, 11e 참조), 방사형, 원형, 사각형(도 11f 참조)으로 구성된 군에서 선택된 것이고, 이때 상기 개구부는 상기 일자형 패턴, 직교형 또는 방사형 패턴의 교차지점, 원형 내부, 사각형 내부에 형성된다.The catalyst pattern is selected from the group consisting of straight (see FIG. 11C), orthogonal (see FIGS. 11A, 11B, 11D, 11E), radial, circular, and square (see FIG. 11F), wherein the opening is the straight pattern, It is formed at intersections of orthogonal or radial patterns, inside a circle, and inside a rectangle.
본 발명이 상기 촉매 패턴에 한정되는 것은 아니고 수평 성장된 카본 나노 튜브가 CNT-FED의 그리드로서 기능할수 있다면, 촉매 패턴을 변경하여 형성할 수 있다.The present invention is not limited to the catalyst pattern, and may be formed by changing the catalyst pattern as long as the horizontally grown carbon nanotubes can function as a grid of CNT-FED.
상기 본 발명에 따르면, 균일성, 안정성, 수명등의 면에서 우수하고, 저 비용의 CNT-FED를 제공할 수 있다.According to the present invention, excellent in terms of uniformity, stability, life, etc., it is possible to provide a low cost CNT-FED.
또한, 나노 튜브의 길이차에 의한 오차를 줄일 수 있고, 양극과 음극간의 거리를 보다 가까이 할 수 있어 구동 전압을 낮출수 있다.In addition, the error due to the difference in the length of the nanotube can be reduced, the distance between the anode and the cathode can be closer, the driving voltage can be lowered.
또한, 그리드로서 수평성장된 카본 나노 튜브를 사용함으로써 전자 증폭작용을 통해서 FED의 휘도를 증진시키는 효과가 있다.In addition, the use of horizontally grown carbon nanotubes as a grid has the effect of improving the brightness of the FED through the electron amplification action.
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