KR20030055087A - 평면표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

전자원으로서 카본나노튜브와 같은 미세한 섬유물질을 금속미립자, 수지 및 유리 등과 혼합하여, 기판상에 인쇄하는 방법에서는, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한, 카본나노튜브의 비율이 적고, 또, 금속미립자와의 접촉저항이 커져, 전자방출 포인트 밀도가 낮았었다.

전자원이 설치된 전자원 판과, 형광체가 설치된 형광표시판을 구비하고, 상기 전자원 판과 형광표시판과의 사이의 공간이 대체로 진공분위기가 되는 표시장치에 있어서, 그 전자원 판에 형성된 금속막 표면에 미세한 홀 구조를 다수 형성하고, 그 위에 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 혹은 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 함유하는 물질을 배치함으로써 전자원을 형성했다.

대부분의 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브에 전계가 집중하고, 전자방출 포인트 밀도가 비약적으로 증가하여, 면내에서 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있다.

Description

평면표시장치 및 그 제조방법{FLAT PANEL DISPLAYS AND THEIR FABRICATION METHODS}

본 발명은, 카본나노튜브와 같은 미세한 섬유구조를 갖는 물질을 전자원으로서 이용한 자발광형의 평면표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 카본나노튜브와 같은 미세한 섬유구조를 갖는 물질을 전자원으로서 이용할 경우, 미세한 섬유물질을 금속미립자, 수지 및 유리 등과 혼합하여, 기판상에 인쇄하는 방법이 일반적으로 이용되고 있었다. 이 방법을 이용하여 4.5인치의 자발광형 평면표시장치를 제작한 예가, SID 99 다이제스트의 pp. 1134-1137에 기재되어 있다.

이 방법에서는, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한, 전계집중이 일어나기쉬운 카본나노튜브의 비율이 적기 때문에, 전자방출 포인트 밀도가 100개/평방 센치미터 이하로 낮고, 면내에서 균일한 전자방출 특성을 얻는 것이 곤란했었다. 또, 금속미립자와 미세한 섬유물질의 접촉부분에 수지나 유리가 들어가기 때문에, 금속미립자와 미세한 섬유물질과의 접촉저항이 커지므로, 금속 미립자와 저저항으로 접촉하고 있는 미세한 섬유물질의 비율이 매우 적어, 전자방출 포인트를 더욱 저하시킨다는 문제가 있었다.

본 발명에서는, 전자원 기판상에 제작한 금속막상에 미세한 홀 구조를 형성하고, 그 위에 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 배치함으로써, 대부분 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배향시킬 수 있다. 이것에 의해, 대부분 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브에 전계가 집중하고, 전자방출 포인트 밀도가 비약적으로 증가하여, 면내에서 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 5는 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 7은 본 발명의 제2 실시예의 설명도.

도 8은 본 발명의 제3 실시예의 설명도.

도 9는 본 발명의 제4 실시예의 설명도.

도 10은 본 발명의 제4 실시예의 설명도.

도 11은 본 발명의 제5 실시예의 설명도.

도 12는 본 발명의 제5 실시예의 설명도.

도 13은 본 발명의 제6 실시예의 설명도.

도 14는 본 발명의 제6 실시예의 설명도.

도 15는 본 발명의 제7 실시예의 설명도.

도 16은 본 발명의 제8 실시예의 설명도.

도 17은 본 발명의 제1 실시예의 설명도.

도 18은 절단후의 카본나노튜브의 길이 분포도.

[부호의 설명]

601캐소드전극 스트라이프

610포토레지스트

611포토레지스트 패턴

612금도금 패턴

[발명의 실시형태]

본 발명의 제1 실시예를 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6 더 나아가서는 도 17 및 도 18을 이용하여 설명한다. 우선, 도 1을 이용하여, 본 발명의 자발광형의 평면표시장치의 전체 구성을 설명한다. 본 표시장치는, 전자원 어레이를 제작한 전자원 판(electron emitter plate)(101), 전자원의 위치에 맞추어 형광체 스트라이프 혹은 도트(dot)를 제작한 형광표시판(phospher plate)(103), 전자원 판(101)과 형광표시판(103)을 일정 간격으로 유지하여 고정하기 위한 프레임유리(102)로 구성된다. 또, 도면중에는 나타나지 않았지만, 화면 사이즈가 커지면, 프레임 유리 내부에도 전자원 판(101)과 형광표시판(103)을 일정 간격으로 유지하기 위한 스페이서가 필요하게 된다.

다음에, 도 2를 이용하여, 전자원 판의 구조를 설명한다. 횡방향으로 복수개의 캐소드전극 스트라이프(201)를, 수직방향으로 복수개의 게이트전극 스트라이프(202)를 형성한다. 캐소드전극 스트라이프(201)와 게이트전극 스트라이프(202)는, 절연막을 사이에 두고 교차하며, 각각의 교차점에 전자원(203)을 형성한다. 이 전자원은 게이트전극 스트라이프(202)와 그 밑의 절연막을 관통한 홀 바닥부의 캐소드전극 스트라이프(201)의 표면에 형성한다.

다음에, 도 3을 이용하여, 형광표시판의 구조를 설명한다. 전자원의 위치에 맞추어, 적, 녹, 청의 형광체 스트라이프를 형성한 구조로 되어 있다. 우선, 전자원의 횡방향의 피치에 맞추어, 전자원 중앙의 위치에 블랙 매트릭스의 스트라이프를 리프트오프법에 의해 제작한다. 다음에 슬러리법에 의해 적(301), 녹(302), 청(303)의 형광체 스트라이프에 의한 반복 스트라이프 패턴을 형성한다. 각각의 형광체 스트라이프가, 양측의 블랙 스트라이프의 중앙에 배치한다. 또, 도면에는 나타나지 않았지만, 형광체 스트라이프를 제작한 후, 전면에 알루미늄을 50nm 증착하여, 애노드전극을 형성했다.

이상과 같이 하여 제작한, 전자원 판과 형광표시판을 프레임 유리를 이용하여 일정 간격으로 대칭하도록 배치하고, 전자원과 형광체 스트라이프의 위치를 맞춘 후, 내부를 대체로 진공으로 하여 프릿(frit) 유리에 의해 밀봉하여 패널로 한다. 그리고, 애노드전극 스트라이프에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프에 화상신호를 인가하고, 다시 형광표시판의 애노드전극에, 캐소드전극에 대하여 유리의 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다.

다음에, 전자원 판상의 상세한 구조를, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4의 (a)가 상면도, (b)가 A-A' 단면도, (c)가 B-B' 단면도이다. 우선, 유리기판 표면에, 두께가 0.2 ~ 10㎛이고, 폭이 300㎛, 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(401)를 600개 형성한다. 다음에, 카본나노튜브와 같은 미세한 섬유물질을 그 위에 배치함으로써, 전자원 스트라이프(404)를 캐소드전극 스트라이프(401)상에 형성한다. 전자원 스트라이프(404)의 패턴형상은, 적어도 전자원 홀의 바닥부분에 전자원 스트라이프가 존재하도록 형성하면 된다. 다음에, 절연층(405)을 형성한다. 절연층(405)의 두께는 1 ~ 50㎛이고, 캐소드전극 스트라이프(401)와 게이트전극 스트라이프(402)의 교차부분에 직경 1 ~ 50㎛의 전자원 홀(403)이 개방된 구조로 되어 있다. 이 절연층(405)을 550℃에서 열처리 후, 그 위에, 두께가 0.2 ~ 10㎛이고, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛인 게이트전극 스트라이프(402)를 2400개 형성한다. 또한, 게이트전극 스트라이프(402)도, 캐소드전극 스트라이프(401)와 게이트전극 스트라이프(402)의 교차부분에 절연층(405)과 같은 전자원 홀(403)이 개방된 구조로 되어 있다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(401)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(402)에 화상신호를 입력(input)하고, 또한 캐소드전극 스트라이프(401)와 도 3의 형광표시판에 설치된 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단(先端)과의 거리를 ㎛오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다.

다음에, 전자원 제작 프로세스의 상세를 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 우선, 도 5를 이용하여 제작 프로세스를 설명한다. 유리기판상에, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭이 300㎛이고 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(501)를 600개 형성한다. 다음에 캐소드전극 스트라이프(501)의 표면에 미세한 홀 구조를 형성한 후, 전자원 스트라이프(504)를 형성한다. 미세한 홀 구조의 형성방법을 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전자원 스트라이프(601)의 표면에 포토레지스트(610)를 도포한다. 다음에 통상의 포토리소그래피 프로세스에 의해, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이 2㎛각의 입방체가, 0.5㎛의 간격을 두고 나열된 포토레지스트 패턴(611)을 형성한다. 다음에 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 포토레지스트 패턴 마스크를 이용하여, 통상의 전계도금법에 의해 금도금 패턴(612)을 형성한다. 마지막으로, 포토레지스트 패턴을 산소플라즈마 처리에 의해 제거함으로써, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 금도금 패턴(612)에 의한 홀 구조가 완성된다. 금도금 패턴의 높이는 1㎛이다. 이와 같은 금도금 패턴(612)은, 캐소드전극 스트라이프(610)의 표면 전면에 제작해도 되지만, 전자원 홀의 바닥부 전면에 형성하면 충분하다. 이 경우 프로세스 머신을 고려해 넣어, 전자원 홀 패턴보다 10㎛ 정도 큰 영역에 금도금 패턴(612)을 형성할 필요가있다. 여기서 다시 도 5로 돌아가, 제작 프로세스를 설명한다. 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 도 6의 수법으로 표면에 미세한 홀 구조를 형성한 캐소드전극 스트라이프(501)상에, 평균 길이가 3㎛의 멀티월 카본나노튜브를 0.1mg/ml의 농도로 포함한 용액을, 잉크젯법으로 도포함으로써, 전자원 층(504)을 형성한다. 여기서, 카본나노튜브는 분쇄에 의해 길이를 짧게한 것을 이용했다. 길이 분포의 예를 도 18에 나타낸다. 제작한 상태에서는, 카본나노튜브의 평균길이는, 10㎛ 정도였지만, 기계적으로 분쇄함으로써, 그 평균길이를 도 18에 나타내는 바와 같이, 1㎛ 정도로 짧게할 수 있었다. 이와 같이 하여 전자원 층(504)을 제작함으로써, 도 17에 나타내는 바와 같이, 금도금 패턴(1701)을 지탱하게 하여, 카본나노튜브(1702)를 기판에 대하여 수직방향으로 배치시킬 수 있다. 도 17의 금도금 패턴(1701)은, 도 6에 나타낸 방법으로 제작한 것이며, 홀의 깊이가 1㎛이기 때문에, 평균길이가 1㎛인 카본나노튜브(1702)를 효율적으로, 기판 평면에 대하여 수직방향으로 배향시킬 수 있었다. 전자원 스트라이프(504)는, 기판 전면 혹은 캐소드전극 스트라이프(501)의 표면 전면에 제작해도 되지만, 전자원 홀의 바닥부 전면 혹은, 캐소드전극 스트라이프의 표면중, 미세한 요철구조를 형성한 부분에 제작하면 충분하다. 다음에, 감광성 유전체 페이스트를 전면에 스크린 인쇄한 후, 통상의 포토리소그래피 프로세스에 의해, 전자원 홀(503)을 형성한다. 이것을 대기중에서 550도 30분간의 열처리를 행함으로써, 절연층(505)을 형성한다. 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 절연층(505)의 두께는 10㎛이고, 또 전자원 홀(503)의 직경은 10㎛이다. 또, 전자원 홀(503)의 바닥부에, 캐소드전극 스트라이프(504)의 표면 미세구조 및 전자원층(504)이 오도록, 위치정합을 행했다. 다음에, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 감광성 은 페이스트(502)를 전면에 스크린 인쇄한다. 그리고, 통상의 포토리소그래피법에 의해, 도 5의 (d)에 나타내는 바와 같이 게이트전극 스트라이프(502)를 형성하고, 대기중 500도에서 30분간의 열처리를 행했다. 게이트전극 스트라이프(502)는, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛이며, 이것을 2400개 형성했다. 또 게이트전극 스트라이프의 두께는 5㎛이며, 절연층(505)과 같은 부분에 같은 크기 혹은 약간 큰 홀 구조를 형성했다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(501)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(502)에 화상신호를 입력하고, 또한 캐소드전극 스트라이프(501)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다. 또, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 밀도가 비약적으로 증가했으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

또한, 본 실시예에서는, 캐소드전극 스트라이프(501) 및 게이트전극 스트라이프(502)를 모두 Ag로 형성했지만, 필요한 전기전도성을 갖는 어떤 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또 합금을 이용하는 것도 가능하다.

또, 카본나노튜브를 잉크젯법에 의해, 소망의 위치에 도포하는 방법을 이용했지만, 카본나노튜브를 함유하는 페이스트를 제작하여, 스크린 인쇄하는 것도 가능하다. 또, 스피너(spinner) 도포에 의해, 전면에 도포하는 것도 가능하다.

또, 캐소드전극 스트라이프(501)의 표면 요철구조로서, 한 변의 길이가 2㎛이고, 간격이 0.5㎛이며 높이가 2㎛인 금도금 구조를, 또 카본나노튜브로서, 평균길이가 3㎛인 멀티월 카본나노튜브를 이용했지만, 홀 구조의 깊이가 3㎛ 이하이면 어떤 미세 요철구조와 미세 섬유물질 혹은 카보나노튜브를 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예를 도 7을 이용하여 설명한다. 제2 실시예에서는, 캐소드전극 표면으로의 미세한 홀 구조의 형성방법이, 제1 실시예와 다르다. 우선, 유리기판상에 Ag페이스트를 스크린 인쇄함으로써, 폭이 300㎛이고 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(701)를 600개 형성한다. 다음에 캐소드전극 스트라이프(701)의 표면에, 아르곤 가스에 의한 스퍼터 에칭법에 의해, 미세한 요철구조를 형성한다. 이것을 대기중 500도에서 30분간 열처리한다. 열처리 후의 막두께는, 5㎛이다. 미세한 홀 구조의 평균적인 홀 깊이 및 평균적인 홀 입구의 크기는, 스퍼터 가스 종류 및 스퍼터 조건에 의해, 컨트롤할 수 있다. 이번은, 평균적인 홀 깊이 2㎛, 평균적인 홀 입구의 크기가 2㎛가 되도록, 스퍼터에칭을 행했다. 이 후의 공정은, 제1 실시예와 모두 동일하다.

또한, 본 실시예에서는, 캐소드전극 스트라이프 및 게이트전극 스트라이프를 모두 Ag로 형성했지만, 필요한 전기전도성을 갖는 어떤 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또, 합금을 이용하는 것도 가능하다.

또, 카본나노튜브를 잉크젯법에 의해, 소망의 위치에 도포하는 방법을 이용했지만, 카본나노튜브를 함유하는 페이스트를 제작하여, 스크린 인쇄하는 것도 가능하다. 또, 스피너 도포에 의해, 전면에 도포하는 것도 가능하다.

또, 캐소드전극 스트라이프(701)의 표면 홀 구조로서, 평균적인 홀 깊이 2㎛, 평균적인 홀 입구의 크기가 2㎛가 되는 홀 구조를, 또 카본나노튜브로서, 평균길이가 3㎛의 멀티월 카본나노튜브를 이용했지만, 홀 구조의 깊이가 3㎛이하이면 어떤 미세 홀 구조와 미세 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제3 실시예를 도 8을 이용하여 설명한다. 제3 실시예에서는, 캐소드전극 표면으로의 미세한 홀 구조의 형성방법이, 제1 실시예와 다르다. 우선, 유리기판상에 평균직경 1㎛의 Ni 미립자를 함유한 Ni 페이스트를 스크린 인쇄함으로써, 폭이 300㎛이고 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(801)를 600개 형성한다. 이것을 대기중 550도에서 30분간 열처리한 후의 막 두께는 10㎛이다. 캐소드전극 스트라이프(801)의 상면도와 A-A' 단면도를 도 8의 (a)에 나타낸다. 다음에, 전면에 금을 0.1㎛의 두께로 증착한 후, 통상의 포토리소그래피 프로세스와 그것에 이어지는 웨트에칭 프로세스에 의해, 불필요한 금을 제거함으로써, 전도층(810)을, 캐소드전극(801)의 표면에 형성한다. 전도층(810)을 표면에 형성한 캐소드전극 스트라이프(801)의 상면도와 A-A' 단면도를 도 8의 (b)에 나타낸다. 이와 같이 하여 형성한 미세한 홀 구조의 홀 평균깊이는 1.5㎛이고, 또 홀의 평균개구 지름은 1㎛이다. 그 후의 제작 프로세스는, 제1 실시예와 모두 동일하다.

또한, 본 실시예에서는, 캐소드전극 스트라이프를 Ni로, 게이트전극 스트라이프를 Ag로 형성했지만, 필요한 전기전도성을 갖는 어떤 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또, 합금을 이용하는 것도 가능하다.

또, 카본나노튜브를 잉크젯법에 의해, 소망의 위치에 도포하는 방법을 이용했지만, 카본나노튜브를 함유하는 페이스트를 제작하여, 스크린 인쇄하는 것도 가능하다. 또, 스피너 도포에 의해, 전면에 도포하는 것도 가능하다.

또, 캐소드전극 스트라이프(801)의 표면 홀 구조로서, 평균적인 오목부 깊이 1.5㎛, 평균적인 홀 입구의 크기가 1㎛가 되는 홀 구조를, 또 카본나노튜브로서, 평균길이가 3㎛의 멀티월 카본나노튜브를 이용했지만, 홀 구조의 깊이가 3㎛ 이하이면 어떤 미세한 홀 구조와 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제4 실시예를, 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한다. 우선, 전자원 판의 구조를 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9의 (a)가, 상면도이고, (b)가 A-A' 단면도, (c)가 B-B' 단면도이다. 우선, 유리기판 표면에, 두께가 0.2 ~ 10㎛이고, 폭이 300㎛, 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(901)를 600개 형성한다. 다음에, 절연층(905)을 형성한다. 절연층(905)의 두께는 1 ~ 50㎛이고 캐소드전극 스트라이프(901)와 게이트전극 스트라이프(902)의 교차부분에 직경 1 ~ 50㎛의 전자원 홀(903)이 개방된 구조로 되어 있다. 이 절연층(905)을 550℃에서 열처리 후, 그 위에, 두께가 0.2 ~ 10㎛이고, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛인 게이트전극 스트라이프(902)를 2400개 형성한다. 또한, 게이트전극 스트라이프(902)도, 캐소드전극 스트라이프(901)와 게이트전극 스트라이프(902)의 교차부분에 절연층(905)과 같은 전자원 홀(903)이 개방된 구조로 되어 있다. 마지막으로, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 함유한 전자원 층(906)을, 전자원 홀(903)의 바닥부에 형성한다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(901)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(902)에 화상신호를 입력하고, 또한 캐소드전극 스트라이프(901)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛ 오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다.

다음에, 전자원 제작 프로세스의 상세를 도 10을 이용하여 설명한다. 유리기판상에, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭이 300㎛이고 간격이 60㎛의 캐소드전극 스트라이프(1001)를 600개 형성한다. 다음에 캐소드전극 스트라이프(1001)의 표면에 미세한 홀 구조를 형성한다. 미세한 홀의 형성방법에는, 도 6의 금 도금법, 도 7의 스퍼터 에칭법홀도 8의 미립자 페이스트 인쇄법 중 어느 방법을 이용해도 된다. 다음에, 감광성 유전체 페이스트를 전면에 스크린 인쇄한 후, 통상의 포토리소그래피 프로세스에 의해, 전자원 홀(1003)을 형성한다. 이것을 대기중에서 550도 30분간의 열처리를 행함으로써, 절연층(1005)을 형성한다. 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 절연층(1005)의 두께는 10㎛이고, 또 전자원 홀(1003)의 직경은 10㎛이다. 다음에 도 10의 (c)에 나타내는 바와 같이, 감광성 은 페이스트(1002)를 전면에 스크린 인쇄한다. 그리고, 통상의 포토리소그래피법에 의해, 도 10의 (d)에 나타내는 바와 같이 게이트전극 스트라이프(1002)를 형성하여, 대기중 500도에서 30분간의 열처리를 행했다. 게이트전극 스트라이프(1002)는, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛이며, 이것을 2400개 형성했다. 또 게이트전극 스트라이프의 두께는 5㎛이고, 절연층(1005)과 같은 부분에 같은 크기 혹은 약간 큰 홀 구조를 형성했다. 마지막으로, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 함유하는 용액을 잉크젯법에 의해, 전자원 홀(1003)의 바닥부에 전자원 층(1006)을 형성한다.

미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 평균길이는 2㎛이고, 또 캐소드전극(1001)의 표면에 형성한 미세한 홀 구조의 홀의 평균깊이는 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름은 1㎛이며, 이 프로세스에 의해, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배향시킬 수 있었다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(1001)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(1002)에 화상신호를 입력하고, 다시 캐소드 전극 스트라이프(1001)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛ 오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다. 또, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 밀도가 비약적으로 증가했으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

또한, 본 실시예에서는, 캐소드전극 스트라이프(1001) 및 게이트전극 스트라이프(1002)를 특정의 금속으로 형성했지만, 필요한 전기전도성을 갖는 어떤 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또, 합금을 이용하는 것도 가능하다.

또, 카본나노튜브를 잉크젯법에 의해, 소망의 위치에 도포하는 방법을 이용했지만, 다른 어떤 방법으로 카본나노튜브를 전자원 홀(1003)의 바닥부에 배치하는 것도 가능하다.

또, 캐소드전극 스트라이프(1001)의 표면 홀 구조로서, 홀의 평균깊이가 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름이 1㎛ 및 카본나노튜브로서, 평균길이가 2㎛인 것을 이용했지만, 홀 구조의 깊이가 3㎛ 이하이면 어떤 미세 홀 구조와 미세 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 이용하는 것도 가능하다.

다음에 본 발명의 제5 실시예를, 도 11 및 도 12를 이용하여 설명한다. 우선, 전자원 판의 구조를 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11의 (a)가, 상면도이고, (b)가 A-A' 단면도, (c)가 B-B' 단면도이다. 우선, 유리기판 표면에, 두께가 1 ~ 30㎛이고, 폭이 300㎛, 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(1101)를 600개 형성한다. 캐소드전극 스트라이프(1101)의 표면에 미세한 홀 구조를 형성한 후, 그 위에, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 함유한 전자원 층(1104)을 형성한다. 다음에, 절연층(1105)을 형성한다. 절연층(1105)의 두께는 1 ~ 100㎛이고, 캐소드전극 스트라이프(1101)와 게이트전극 스트라이프(1102)의 교차부분에 직경 5 ~ 80㎛의 전자원 홀(1103)이 개방된 구조로 되어 있다. 이 절연층(1105)을 550℃에서 열처리 후, 그 위에, 두께가 1 ~ 30㎛이고, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛인 게이트전극 스트라이프(902)를 2400개 형성한다. 또한 게이트전극 스트라이프(1102)도, 캐소드전극 스트라이프(1101)와 게이트전극 스트라이프(1102)의 교차부분에 절연층(1105)과 같은 전자원 홀(1103)이 개방된 구조로 되어 있다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(1101)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(1102)에 화상신호를 입력하고, 또한 캐소드전극 스트라이프(1101)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛ 오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다. 또, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 밀도가 비약적으로 증가했으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

다음에, 전자원 제작 프로세스의 상세를 도 12를 이용하여 설명한다. 유리기판상에, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭이 300㎛이고 간격이 60㎛의 캐소드전극 스트라이프(1201)를 600개 형성한다. 다음에 캐소드전극 스트라이프(1201)의 표면에 미세한 홀 구조를 형성한다. 미세한 홀 구조의 형성방법으로는, 도 6의 금도금법, 도 7의 스퍼터 에칭법, 도 8의 미립자 페이스트 인쇄법 중 어느 방법을 이용해도 된다. 제작한 미세한 홀 구조는, 캐소드전극 스트라이프(1201)의 표면 전면에 제작해도 되지만, 전자원 홀(1203)의 바닥부 전면에 형성하면 충분하다. 이 경우 프로세스 마진을 고려하여, 전자원 홀 패턴보다 10㎛ 정도 큰 영역에 미세한 홀 구조를 형성할 필요가 있다. 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 그 표면에 미세한홀 구조를 형성한 캐소드전극 스트라이프(1201)상에, 평균 길이가 2㎛의 멀티월 카본나노튜브를 0.1mg/ml의 농도로 포함한 용액을, 잉크젯법으로 도포함으로써, 전자원 층(1204)을 형성한다. 이와 같이 하여 전자원 층(1204)을 제작함으로써, 카본나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배치할 수 있다. 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 평균길이는 2㎛이고, 또 캐소드전극(1201)의 표면에 형성한 미세한 홀 구조의 홀의 평균깊이는 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름은 1㎛이며, 이 프로세스에 의해, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배향할 수 있었다. 전자원 스트라이프(1204)는, 기판 전면 혹은 캐소드전극 스트라이프(1201)의 표면 전면에 제작해도 되지만, 전자원 홀의 바닥부 전면 혹은, 캐소드전극 스트라이프의 표면중, 미세한 홀 구조를 형성한 부분에 제작하면 충분하다. 다음에, 유전체 페이스트를 스크린 인쇄하고, 대기중 550도에서 30분간의 열처리를 행함으로써 유전체 층(1205)을 형성한다. 유전체 층에는, 직경 30㎛의 전자원 홀(1203)이 개방된 구조로 되어 있고, 두께는 20㎛이다. 다음에 그 위에 은 페이스트를 스크린 인쇄하고, 대기중 500도에서 30분간의 열처리를 행함으로써, 게이트전극 스트라이프(1202)를 형성한다. 게이트전극 스트라이프(1202)는, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛이며, 이것을 2400개 형성했다. 또 게이트전극 스트라이프의 두께는 10㎛이고, 절연층(1205)과 같은 부분에 같은 크기 혹은 약간 큰 홀 구조를 형성했다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(1201)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(1202)에 화상신호를 입력하고, 다시 캐소드전극 스트라이프(1201)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에,가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛ 오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다. 또, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 밀도가 비약적으로 증가했으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

또한, 본 실시예에서는, 캐소드전극 스트라이프(1201) 및 게이트전극 스트라이프(1202)를 특정의 금속으로 형성했지만, 필요한 전기전도성을 갖는 어떤 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또, 합금을 이용하는 것도 가능하다.

또, 카본나노튜브를 잉크젯법에 의해, 소망의 위치에 도포하는 방법을 이용했지만, 다른 어떤 방법으로 카본나노튜브를 전자원 홀(1203)의 바닥부에 배치하는 것도 가능하다.

또, 캐소드전극 스트라이프(1201)의 표면 홀 구조로서, 홀의 평균깊이가 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름이 1㎛ 및 카본나노튜브로서, 평균길이가 2㎛인 것을 이용했지만, 홀 구조의 깊이가 3㎛ 이하이면 어떤 미세한 홀 구조와 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제6 실시예를 도 13 및 도 14를 이용하여 설명한다. 우선, 전자원 판의 구조를 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13의 (a)가 상면도이고, (b)가 A-A' 단면도, (c)가 B-B' 단면도이다. 우선, 유리기판 표면에, 두께가 1 ~ 30㎛이고, 폭이 300㎛, 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(1301)를 600개 형성한다. 캐소드전극 스트라이프(1301)의 표면에 미세한 홀 구조를 형성한다. 그 위에, 절연층(1305)을 형성한다. 절연층(1305)의 두께는 1 ~ 100㎛이고, 캐소드전극 스트라이프(1301)와 게이트전극 스트라이프(1302)의 교차부분에 직경 5 ~ 80㎛의 전자원 홀(1303)이 개방된 구조로 되어 있다. 이 절연층(1305)을 550℃에서 열처리 후, 그 위에, 두께가 1 ~ 30㎛이고, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛인 게이트전극 스트라이프(1302)를 2400개 형성한다. 또한, 게이트전극 스트라이프(1302)도, 캐소드전극 스트라이프(1301)와 게이트전극 스트라이프(1302)의 교차부분에 절연층(1305)과 같은 전자원 홀(1303)이 개방된 구조로 되어 있다. 마지막으로, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 함유하는 용액을 잉크젯법에 의해 전자원 홀(1303)의 바닥부에 전자원 층(1306)을 형성한다.

미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 평균길이는 2㎛이고, 또 캐소드전극(1301)의 표면에 형성한 미세한 홀 구조의 홀의 평균깊이는 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름은 1㎛이며, 이 프로세스에 의해, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카보나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배향할 수 있었다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(1301)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(1302)에 화상신호를 입력하고, 다시 캐소드전극 스트라이프(1301)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛ 오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다.또, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 밀도가 비약적으로 증가했으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

다음에, 전자원 제작 프로세스의 상세를 도 14를 이용하여 설명한다. 유리기판상에, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭이 300㎛이고 간격이 60㎛인 캐소드전극 스트라이프(1401)를 600개 형성한다. 다음에 캐소드전극 스트라이프(1401)의 표면에 미세한 홀 구조를 형성한다. 미세한 홀 구조의 형성방법으로는, 도 6의 금 도금법, 도 7의 스퍼터 에칭법, 도 8의 미립자 페이스트 인쇄법 중 어느 방법을 이용해도 된다. 제작한 미세 홀 구조는, 캐소드전극 스트라이프(1401)의 표면 전면에 제작해도 되지만, 전자원 홀(1403)의 바닥부 전면에 형성하면 충분하다. 이 경우 프로세스 마진을 고려하여, 전자원 홀 패턴보다 10㎛ 정도 큰 영역에 미세한 홀 구조를 형성할 필요가 있다. 다음에, 유전체 페이스트를 스크린 인쇄하고, 대기중 550도에서 30분간의 열처리를 행함으로써, 유전체 층(1405)을 형성한다. 유전체 층에는, 직경 30㎛의 전자원 홀(1403)이 개방된 구조로 되어 있고, 두께는 20㎛이다. 다음에 그 위에 은 페이스트를 스크린 인쇄하고, 대기중 500도에서 30분간의 열처리를 행함으로써, 게이트전극 스트라이프(1402)를 형성한다. 게이트전극 스트라이프(1402)는, 폭이 90㎛, 간격이 30㎛이며, 이것을 2400개 형성했다. 또 게이트전극 스트라이프의 두께는 10㎛이고, 절연층(1405)과 같은 부분에 같은 크기 혹은 약간 큰 홀 구조를 형성했다. 마지막으로, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 함유하는 용액을 잉크젯법에 의해, 전자원 홀(1403)의 바닥부에 전자원 층(1406)을형성한다. 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 평균길이는 2㎛이고, 또 캐소드전극(1401)의 표면에 형성한 미세한 홀 구조의 홀 평균깊이는 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름은 1㎛이며, 이 프로세스에 의해, 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배향할 수 있었다.

이와 같이 하여 제작한 배선구조를 이용하여, 캐소드전극 스트라이프(1401)에 주사신호를, 게이트전극 스트라이프 구조(1402)에 화상신호를 입력하고, 다시 캐소드전극 스트라이프(1401)와 도 3의 형광표시판에 설치한 애노드전극의 사이에, 가속전압을 인가함으로써, 화상을 표시할 수 있었다. 또, 본 발명의 게이트 구조에 의해, 게이트전극과, 카본나노튜브와 같은 미세한 탄소섬유의 선단과의 거리를 ㎛ 오더로 제어할 수 있으므로, 저게이트 동작전압(10V 이하)을 실현할 수 있었다. 또, 기판에 대하여 수직방향으로 배향한 미세한 섬유구조 물질 혹은 카본나노튜브의 밀도가 비약적으로 증가했으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

또한, 본 실시예에서는, 캐소드전극 스트라이프(1401) 및 게이트전극 스트라이프(1402)를 특정의 금속으로 형성했지만, 필요한 전기전도성을 갖는 어떤 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또, 합금을 이용하는 것도 가능하다.

또, 카본나노튜브를 잉크젯법에 의해, 소망의 위치에 도포하는 방법을 이용했지만, 다른 어떤 방법으로 카본나노튜브를 전자원 홀(1403)의 바닥부에 배치하는 것도 가능하다.

또, 캐소드전극 스트라이프(1401)의 표면 홀 구조로서, 홀의 평균깊이가 1㎛, 또 홀의 평균개구 지름이 1㎛ 및 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브로서, 평균길이가 2㎛인 것을 이용했지만, 홀 구조의 깊이가 3㎛ 이하이면 어떤 미세한 홀 구조와 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제7 실시예를 도 15를 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브와 베이스 금속과의 전기저항 저감방법에 대하여 기술한다. 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브(1502)를 미세한 홀 구조를 표면에 형성한 캐소드전극(1501)의 표면에 배치한 후, 열처리 혹은 플라즈마 처리에 의해, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브(1502)와 캐소드전극(1501)과의 접촉부분에, 화합물을 형성한다. 이 화합물은, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브(1502)의 구성원소와 캐소드전극(1501)의 구성 금속으로 이루어지는 화합물이다. 이와 같이, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브(1502)와 캐소드전극(1501)과의 접촉부분에, 화합물을 형성함으로써, 양자 사이의 전기적 콘택트를 확보할 수 있다. 콘택트 저항은, 1㏀ 이하였다.

이와 같이 하여, 면내에서 균일한 저콘택트 저항을 실현할 수 있었으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

본 실시예에서 기술한 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브와 캐소드전극과의 접촉저항 저감법은, 지금까지 기술해 온 제1 ~ 제6의 모든 실시예에 적응 가능하다.

다음에, 제8 실시예를 도 16을 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 제7 실시예와 같이, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브와 하지 금속과의 전기저항 저감방법에 대하여 기술한다. 본 실시예에서는, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브(1602)와 금속미립자(1603)를 혼합한 용액을 제작하고, 그것을 미세한 홀 구조를 표면에 형성한 캐소드전극(1601)의 표면에 도포 혹은 인쇄한 후, 열처리를 행했다. 이것에 의해, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브(1602)와 캐소드전극(1601)이, 금속미립자(1603)를 통하여 접촉하므로, 양자 사이의 전기적 콘택트를 확보할 수 있다. 콘택트 저항은, 1㏀ 이하였다. 이와 같이 하여, 면내에서 균일한 저콘택트 저항을 실현할 수 있었으므로, 10000개/평방 센치미터 이상의 전자방출 포인트 밀도를 갖는 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있었다.

본 실시예에서 기술한 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브와 캐소드전극과의 접촉저항 저감방법은, 지금까지 기술해 온 제1 ~ 제6의 모든 실시예에 적응 가능하다.

본 발명에 의해, 대부분의 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 기판에 대하여 수직방향으로 배향할 수 있고, 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브에 전계가 집중하며, 전자방출 포인트 밀도가 비약적으로 증가하여, 면내에서 균일한 전자방출 특성을 실현할 수 있다.

Claims (10)

1. 전자원이 설치된 전자원 판과, 형광체가 설치된 형광표시판을 구비하고, 상기 전자원 판과 형광표시판과의 사이의 공간이 대체로 진공분위기가 되는 표시장치로서,

   그 전자원 판에 형성된 금속막 표면에 미세한 홀 구조를 다수 형성하고, 그 위에 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 혹은 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 함유하는 물질을 배치함으로써 전자원을 형성한 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀 구조의 깊이가, 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브의 평균적인 길이(L)가 0.5 ~ 3㎛인 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀 구조의 밀도가 10000개/평방cm 이상인 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
5. 전자원이 설치된 전자원 판과, 형광체가 설치된 형광표시판을 구비하고, 상기 전자원 판과 형광표시판과의 사이의 공간이 대체로 진공분위기가 되는 표시장치로서,

   그 전자원 판에 형성된 금속막 표면에 미세한 홀 구조를 다수 형성하고, 그 미세한 홀중에 기판에 대하여 대체로 수직방향으로 배향한 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브를 배치함으로써 전자원을 형성한 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 홀 구조의 깊이가, 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 미세한 섬유물질 혹은 카본나노튜브의 평균적인 길이(L)가 0.5 ~ 3㎛인 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 홀 구조의 밀도가 10000개/평방cm 이상인 것을 특징으로 하는 평면표시장치.
9. 기판상에 캐소드전극 스트라이프를 형성하는 공정과, 상기 캐소드전극 스트라이프의 표면에 미세한 홀 구조를 형성하는 공정과, 상기 캐소드전극 스트라이프 상에 전자원 스트라이프를 형성하는 공정을 가지며,

   상기 금속막 상의 미세한 홀 구조를, 도금의 전기화학 프로세스, 스퍼터의 드라이에칭 프로세스 혹은 스크린 인쇄의 인쇄 프로세스에서 선택되는 공정에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 평면표시장치의 제조방법.
10. 기판상에 캐소드전극 스트라이프를 형성하는 공정과, 상기 캐소드전극 스트라이프의 표면에 미세한 홀 구조를 형성하는 공정과, 상기 미세한 홀중에 기판에 대하여 대략 수직방향으로 배향한 전자원 스트라이프를 형성하는 공정을 가지며,

    상기 금속막상의 미세한 홀 구조를, 도금의 전기화학 프로세스, 스퍼터의 드라이에칭 프로세스 혹은 스크린 인쇄의 인쇄 프로세스에서 선택되는 공정에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 평면표시장치의 제조방법.