KR20050066759A - Field emission display manufacturing method using carbon nanotube - Google Patents
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Abstract
제작 공정을 줄이고, 전자 방출량을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법을 개시한다.Disclosed is a method of fabricating a field emission display device using carbon nanotubes, which can reduce the fabrication process and improve electron emission amount.
이러한 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법은 캐소드 전극에 포토레지스터로 도금 몰드를 형성하고, 상기 도금 몰드에 전기 도금을 이용하여 합금막을 형성하는 단계; 상기 합금막을 형성한 후에 탄소나노튜브 파우더를 도포하는 단계; 상기 탄소나노튜브 파우더를 도포 한 후에 금속전극 이외 부분의 탄소나노튜브를 제거하는 단계; 상기 금속전극 이외 부분의 탄소나노튜브를 제거한 후에 금속전극과 탄소 나노튜브 접합을 위하여 가열하는 단계를 포함한다.The manufacturing method of the field emission display device using the carbon nanotubes includes forming a plating mold on a cathode by a photoresist and forming an alloy film on the plating mold by using electroplating; Applying carbon nanotube powder after the alloy film is formed; Removing the carbon nanotubes other than the metal electrode after applying the carbon nanotube powder; And removing carbon nanotubes other than the metal electrode and heating the metal electrode and the carbon nanotubes.
따라서 본 발명은 전자방출원인 탄소나노튜브 에미터 제작 공정 상에 열처리 과정을 배제하여 제작 공정을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 전자의 방출량을 높여 고휘도와 장시간의 수명을 가지도록 하여 신뢰성을 증대시킬 수 있다. 또한 본 발명은 탄소나노튜브 만이 캐소드 전극에 직접 접촉되도록 하여 접촉 저항을 최소화시킬 수 있다.Therefore, the present invention can improve the productivity by reducing the manufacturing process by eliminating the heat treatment process on the carbon nanotube emitter manufacturing process, which is an electron emission source, to increase the emission of electrons to have high brightness and long life to increase the reliability Can be. In addition, the present invention can minimize the contact resistance by allowing only carbon nanotubes to be in direct contact with the cathode electrode.
Description
본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제작 공정을 줄이고, 전자 방출량을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a field emission display device using carbon nanotubes, and more particularly to a method for manufacturing a field emission display device using carbon nanotubes that can reduce the manufacturing process and improve the amount of electron emission. .
일반적으로 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법은 미국 특허공보 제6,422,907호에 개시되어 있다. 이미 공지되어 있는 탄소나노튜브를 이용한 전계전자 방출 에미터의 제작은 탄소나노튜브를 페이스트 또는 액상으로 제조한 후에 인쇄, 슬러리(slurry), 테이블 코팅 방법으로 막을 형성한 후 소성하여 형성한다. 그리고 이러한 경우 탄소나노튜브의 부착력 확보 및 유기물 제거를 위하여 450℃ 이상에서 소성을 한다. 탄소나노튜브는 에어(air) 분위기에서 소성을 하는 경우 400℃ 이상에서 전자 방출 효율이 급격히 저하된다. 이를 방지하기 위하여 질소 분위기에서 소성을 진행하나 수지 성분들이 완전히 분해되어 날아가지 않고 존재하여 진공도 감소의 주원인으로 작용한다. 따라서 종래 에미터에서 전자 방출량이 줄어들어 고휘도와 장시간의 수명을 확보할 수 없는 문제점이 있다.In general, a method of manufacturing a field emission display device using carbon nanotubes is disclosed in US Patent No. 6,422,907. The production of field electron emission emitters using carbon nanotubes, which are known in the art, is prepared by preparing carbon nanotubes in a paste or liquid phase, and then forming a film by printing, slurry, and table coating, followed by baking. In this case, firing is performed at 450 ° C. or higher in order to secure adhesion of carbon nanotubes and remove organic substances. When carbon nanotubes are fired in an air atmosphere, the electron emission efficiency drops rapidly at 400 ° C. or higher. In order to prevent this, firing is carried out in a nitrogen atmosphere, but the resin components are completely decomposed and do not fly, thus acting as a main cause of the decrease in vacuum degree. Therefore, the amount of electron emission in the conventional emitter is reduced, there is a problem that can not secure high brightness and long life.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브 에미터의 제작 공정을 줄여 생산성을 향상시키며, 전자 방출량을 높여 고휘도 및 장시간의 수명을 가지도록 하여 신뢰성을 확보할 수 있으며, 탄소나노튜브만이 캐소드 전극에 직접 접촉하게 하여 접촉 저항을 최소화시킬 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, the object of the present invention is to improve the productivity by reducing the manufacturing process of carbon nanotube emitter, to increase the electron emission amount to have a high brightness and a long lifespan reliability The present invention provides a method of fabricating a field emission display device using carbon nanotubes, which can be secured and only carbon nanotubes directly contact the cathode, thereby minimizing contact resistance.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 진공도 감소의 주요 원인인 수지 성분을 수지성분을 사용하지 않음으로서 전계방출표시소자의 제작에 사용되는 진공 장치의 신뢰도를 높일 수 있는 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to display a field emission display using carbon nanotubes that can increase the reliability of the vacuum device used in the fabrication of the field emission display device by not using the resin component as a resin component, which is the main cause of the decrease in vacuum degree. It is to provide a method of manufacturing a device.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 캐소드 전극, 절연층, 게이트 전극이 형성되는 전계방출표시자의 제작 방법에 있어서, 캐소드 전극의 일부만 남기고 상기 절연층 및 게이트 전극이 감싸여지도록 희생층을 형성하는 단계; 상기 캐소드 전극에 포토레지스터로 도금 몰드를 형성하고, 상기 도금 몰드에 전기 도금을 이용하여 합금막을 형성하는 단계; 상기 합금막을 형성한 후에 탄소나노튜브 파우더를 도포하는 단계; 상기 탄소나노튜브 파우더를 도포한 후에 금속전극 이외 부분의 탄소나노튜브를 제거하는 단계; 상기 금속전극 이외 부분의 탄소나노튜브를 제거한 후에 금속전극과 탄소 나노튜브 접합을 위하여 가열하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the manufacturing method of the field emission indicator in which the cathode electrode, the insulating layer, the gate electrode is formed on the substrate, the sacrificial layer so that the insulating layer and the gate electrode is wrapped, leaving only a part of the cathode electrode Forming a; Forming a plating mold on the cathode by a photoresist and forming an alloy film on the plating mold using electroplating; Applying carbon nanotube powder after the alloy film is formed; Removing carbon nanotubes other than the metal electrode after applying the carbon nanotube powder; The present invention provides a method of manufacturing a field emission display device using carbon nanotubes, including removing carbon nanotubes other than the metal electrodes and heating the metal electrodes with carbon nanotubes.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 실시 예의 제작방법을 설명하기 위하여 전계방출표시소자의 일부를 도시한 단면도이며, 도 4는 순서도이다.1 to 3 are cross-sectional views showing a part of the field emission display device for explaining the fabrication method of the embodiment according to the present invention, and FIG. 4 is a flowchart.
우선, 글라스 기판 등으로 이루어질 수 있는 기판(1)에 캐소드 전극(3)을 형성시킨다(S1). 상기 캐소드 전극(3)은 기판(1) 위에 일정한 간격으로 배치되는 하부 금속 라인으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 캐소드 전극을 형성(S1)시킨 후 상기 캐소드 전극(3)의 상부에 절연층(5)을 형성한다(S3), 상기 절연층(5)을 형성시킨 후에 게이트 전극(7)을 형성시킨다(S5). First, the cathode electrode 3 is formed on the substrate 1, which may be made of a glass substrate or the like (S1). The cathode electrode 3 may be formed of a lower metal line disposed on the substrate 1 at regular intervals. After forming the cathode electrode (S1), an insulating layer 5 is formed on the cathode electrode 3 (S3), and after forming the insulating layer 5, the gate electrode 7 is formed. (S5).
상기 게이트 전극(7)을 형성시킨 후(S5) 후에 희생층을 형성(S7)시킨다. 이때 상기 희생층(9)은 캐소드 전극(3)의 일부를 덮을 수 있으며, 게이트 전극(7)을 감쌀 수 있도록 배치된다.After the gate electrode 7 is formed (S5), a sacrificial layer is formed (S7). In this case, the sacrificial layer 9 may cover a portion of the cathode electrode 3 and may be disposed to surround the gate electrode 7.
그리고, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 희생층(9)을 형성(S7)한 후에 포토레지스터(PR)를 이용하여 도금 몰드를 형성하고, 그리고 상기 도금몰드에 도금조를 이용하여 전기도금을 하고 합금막을 형성하여 금속 라인으로 이루어지는 캐스드 전극(3)에 결합한다(S9).As shown in FIG. 1, after forming the sacrificial layer 9 (S7), a plating mold is formed by using a photoresist PR, and electroplating using a plating bath on the plating mold. An alloy film is formed and bonded to the casing electrode 3 made of a metal line (S9).
상기 합금막은 융해 본딩 물질인 AuSn 등으로 이루어질 수 있으며, 조성비에 따라 다양한 상이 형성될 수 있으며, Au:Sn의 비가 대략 80:20에서 융해 포인트를 형성하여 약 270℃정도의 녹는점(melting point)을 갖는다. 그리고 희생층(9)을 제거한다.The alloy film may be made of AuSn, which is a fusion bonding material, and various phases may be formed according to a composition ratio, and a melting point of about 270 ° C. is formed by forming a melting point at an 80:20 ratio of Au: Sn. Has And the sacrificial layer 9 is removed.
그리고, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 이와 같이 제작된 기판(1)을 마그네틱 핫 플레이트(MHP, magnetic hot plate)에 올려놓고, 탄소나노튜브 파우더(13)를 기판의 금속전극이 형성된 부분에 도포한다(S11).As shown in FIG. 2, the substrate 1 thus manufactured is placed on a magnetic hot plate (MHP), and the carbon nanotube powder 13 is placed on a portion where the metal electrode of the substrate is formed. Apply (S11).
상기 탄소나노튜브 파우더(13)를 도포 한 후 클래스(class)를 반전시키거나 미세한 바람을 이용하여 금속전극 이외 부분에 약하게 부착되어 있는 탄소나노튜브 파우더를 제거한다(S13).After the carbon nanotube powder 13 is coated, the carbon nanotube powder that is weakly attached to the portion other than the metal electrode is removed by inverting the class or by using a fine wind (S13).
그리고 상기 금속전극 이외부분의 탄소나노튜브 파우더를 제거(S13)한 후에 AuSn과 탄소나노튜브의 접합을 위해서 270℃ 이상으로 가열한다(S15). 이때 캐스드 전극(3)과 탄소나노튜브의 접촉 저항이 최소화된다. After removing the carbon nanotube powder of the portion other than the metal electrode (S13), the carbon nanotube powder is heated to 270 ° C. or higher for bonding the AuSn and the carbon nanotube (S15). At this time, the contact resistance between the casing electrode 3 and the carbon nanotubes is minimized.
도 3은 상기와 같은 탄소나노튜브를 이용한 전계방출표시소자의 제작방법에 의하여 제작되어 탄소나노튜브를 수직으로 배양시킨 형태를 도시하고 있는 것이다.FIG. 3 illustrates a form in which the carbon nanotubes are vertically cultured by the method of manufacturing the field emission display device using the carbon nanotubes as described above.
이와 같이 본 발명은 종래의 방식에서 사용되는 탄소나노튜브 에미터 제작공정에서 사용되는 열처리 공정이 생략되며, 탄소나노튜브의 정렬을 통해서 전자방출량을 높이고 따라서 고휘도 및 수명을 장시간으로 연장시켜 신뢰성을 확보할 수 있으며, 탄소나노튜브 만이 캐소드에 직접접촉하여 접촉저항을 현저히 줄일 수 있다.As such, the present invention omits the heat treatment process used in the carbon nanotube emitter fabrication process used in the conventional method, and increases the electron emission amount through alignment of the carbon nanotubes, thus prolonging high brightness and life for a long time to ensure reliability. In addition, only carbon nanotubes directly contact the cathode, thereby significantly reducing the contact resistance.
또한, 탄소나노튜브를 이용한 전계방출소자의 제작과정에서 수지 성분을 사용하지 않음으로서 진공장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점을 가진다.In addition, since the resin component is not used in the manufacturing process of the field emission device using carbon nanotubes, it has the advantage of ensuring the reliability of the vacuum apparatus.
이와 같이 본 발명은 전자방출원인 탄소나노튜브 에미터 제작 공정 상에 열처리 과정을 배제하여 제작 공정을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 전자의 방출량을 높여 고휘도와 장시간의 수명을 가지도록 하여 신뢰성을 증대시킬 수 있다.As such, the present invention can reduce the manufacturing process by eliminating the heat treatment process on the carbon nanotube emitter fabrication process, which is the electron emission source, thereby improving productivity, and increasing the emission of electrons to have high brightness and long life, thereby increasing reliability. You can.
또한 본 발명은 탄소나노튜브 만이 캐소드 전극에 직접 접촉되도록 하여 접촉 저항을 최소화시킬 수 있다.In addition, the present invention can minimize the contact resistance by allowing only carbon nanotubes to be in direct contact with the cathode electrode.
또한, 본 발명은 수지 성분을 사용하지 않음으로서 전계방출표시장치의 제작에 사용되는 진공 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of ensuring the reliability of the vacuum device used in the manufacture of the field emission display device by using no resin component.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위하여 전기 도금을 이용하여 에미터를 제작하는 방법을 설명하기 위한 전계방출표시소자의 일부를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a part of a field emission display device for explaining a method of manufacturing an emitter using electroplating to explain an embodiment according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위하여 탄소나노튜브 파우더를 도포한 후 금속 전극 이외의 부분을 제거하고 금속전극과 탄소나노튜브 파우더를 접합하는 과정을 설명하는 전계방출표시소자의 일부를 도시한 단면도이다.2 is a view illustrating a part of the field emission display device for explaining a process of removing a portion other than the metal electrode and bonding the metal electrode and the carbon nanotube powder after applying the carbon nanotube powder to explain an embodiment according to the present invention. It is sectional drawing.
도 3은 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위하여 금속 전극에 탄소나노튜브 파우더가 접합된 상태를 도시한 전계방출표시소자의 일부를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a part of a field emission display device showing a state in which carbon nanotube powder is bonded to a metal electrode in order to explain an embodiment according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 전계방출표시소자의 제작방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a field emission display device according to the present invention.
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