KR20060029733A

KR20060029733A - 엣지-컬 버퍼층을 적용한 에미터 구조 및 그 제작 방법.

Info

Publication number: KR20060029733A
Application number: KR1020040078164A
Authority: KR
Inventors: 김서경; 정한기; 윤성호; 김광복
Original assignee: (주)넥센나노텍
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-07

Abstract

본 발명은 전계 방출 표시 소자용 나노 카본계 물질을 전계 에미터로 이용하고자 할 때, 전계 에미터의 표면을 거칠게 하여 나노 카본계 물질이 표면으로 돌출되어 전자의 방출량을 증가시키기 위한 방법으로 캐소우드 상(上)의 일부분에 전도성 물질로 엣지-컬 (Edge-curl)형태의 버퍼층 (buffer layer)을 형성하는 공정과 상기 에지-컬 상에 나노카본계 에미터를 제작하는 방법을 제시하고자 한다. 상기 전도성 물질인 실버(은) 페이스트를 바인더, 모노머(monomer), 글라스 프리트(glass-frit)로 제조된 감광성 실버 페이스트를 상기 캐소우드 상에 후막 형성한 후 실버 입자 크기, 젖음 온도 (wetting temperature), 현상시간, 현상액 등을 조절하여 소성시 발생하는 엣지 컬 (edge curl-양쪽 끝이 뾰족한 모양)을 형성하여 에미터의 buffer layer로 활용하고자 한다. 이렇게 형성된 버퍼층 위에 나노 카본계 물질을 포함한 감광성 물질이 도포되면 버퍼층의 입자간 공극과 감광성 실버 페이스트의 현상시 현상액의 침투로 인해 생기는 언더 컷(under cut)과 입자간 소결 속도의 차이에 의해 소성 과정에서 위로 솟아오르는 불규칙한 면인 엣지-컬(edge curl) 영역에 나노 카본계 물질이 걸쳐지면서 수직 배향성을 띄게 되고 수직으로 배향된 나노 카본계 물질에서 전자가 쉽고 효과적으로 방출되도록 하는 구조로 이루어진다.

에지-컬(Edge-curl), 탄소나노파이버, 탄소나노튜브, 버퍼층(buffer layer),은 페이스트(silver paste), 에미터, 전계 방출 표시 소자, 전계 방출 평면 램프, 삼전극형 구조

Description

엣지-컬 버퍼층을 적용한 에미터 구조 및 그 제작 방법.{Emitter Structure using edge curl buffer layer and Menufacturing method}

도면 1은 열 화학 기상 증착법 또는 플라즈마 화학 기상증착법에 의한 탄소 나노 튜브 수직 배향된 단면도.

도면 2는 탄소 나노튜브로 구성된 감광성 페이스트를 인쇄한 후 후면 노광을 이용하여 형성된 에미터 단면도.

도면 3은 ITO(인듐-틴산화물) 투명 전극위에 감광성 또는 인쇄용 실버 페이스트가 인쇄된 단면도.

도면 4는 버퍼층을 형성하기 위해 인쇄된 감광성 실버 페이스트에 자외선이 마스크를 통해 조사되는 단면도.

도면 5는 마스크를 통해 자외선이 조사되지 않은 부분에 현상액이 제거되고 난 후 언더컷(UNDER CUT)이 발생한 전극의 단면도.

도면 6a는 실버 입자 및 글라스 프리트 입자의 D50이 1㎛ 미만 일 때 소성 후 소결면 및 공극 생성율을 나타낸 단면도.

도면 6b는 실버 입자 및 글라스 프리트 입자의 D50이 3 ㎛ 초과 일 때 소성 후 소결면 및 공극 생성율을 나타낸 또 다른 단면도.

도면 6c 는 실버 입자 및 글라스 프리트 입자의 D50이 1㎛ 내지 2 ㎛ 사이 일 때 소성 후 소결면 및 공극 생성율을 나타낸 또 다른 단면도.

도면 7a는 실버 페이스트가 노광된 후 현상공정시 언더컷의 생성을 나타내는 단면도.

도면 7b는 실버 페이스트가 소결되었을 때 생성되는 엣지-컬(Edge-curl)을 나타내는 단면도.

도면 8은 엣지-컬이 형성된 실버 버퍼층 위에 나노 카본계 물질이 인쇄방식으로 도포되었을 때의 단면도.

도면 9는 인쇄후 도포된 나노 카본계 물질 상에 자외선이 마스크를 통해 조사되는 단면도.

도면 10은 마스크를 통해 자외선 빛이 조사되지 않은 부분이 현상액에 의해 제거되고 난 후의 패턴이 형성된 단면도이다.

도면 11은 패턴 형성후 소성하여 표면처리를 하고 난 후의 단면도이다.

도면 12는 도면 11을 위에서 내려다 본 단면도 이다.

도면 13은 도면 11을 하나의 픽셀에 형성해 놓은 단면도 이다.

* 도면의 주요 부에 대한 설명

110 : 하부 기판 120 : 제 1 절연막

130 : 캐소우드 전극 140 : 촉매 금속막

150 : 제 2 절연막 160 : 금속막 패턴

170 : 탄소 나노 튜브

210 : 기판 220 : ITO 전극,

230 : 투명 전극, 240 : 스트라이프 전극

250 : 절연층, 260 : 탄소 나노튜브

270 : Gate 전극

310 : 유리 기판, 320 : ITO 전극,

330 : Ag 버퍼 전극, 340 : 쉐도우 마스크,

350 : 자외선 UV 램프, 360 : 언더 컷(Under cut)

370 : 엣지 컬(Edge curl) 380 : 나노 카본계 물질

390 : 나노 카본계 물질 탈착된 부분

본 발명은 전계 방출을 이용한 전자 방출 장치중 에미터의 형성에 관한 것으로, 캐소우드상의 에미터로부터 방출되는 전자의 양을 증가시킬 수 있으며 나노 카본계 물질의 탈착으로 인한 아킹(Arcing)을 방지할 수 있는 에미터를 제작하는 방법에 관한 것이다.

나노 카본계 물질로 이루어진 에미터의 경우 에미터의 형성방법에 의해 전자 방출량이 많은 영향을 받게 되어 나노 카본계 물질이 표면으로 도출되도록 하기 위해 많은 연구가 이루어 지고 있다.

종래 기술의 경우 나노 카본계 물질은 진공 증착을 이용한 박막 공정이나 페이스트를 인쇄하는 후막 공정에 의해 형성되었다. 나노 카본계 물질을 기판에 수직으로 배향시키기 위해 캐소우드상에 종자층인 촉매 금속막(140)으로 Ni, Co, Fe, Cu등의 촉매 금속 입자들을 PVD, 스퍼터링법, 이온플레이팅, 진공증착법을 사용하여 수십Å 두께로 형성한 후 열 화학 기상 증착법 또는 플라즈마 화학 기상 증착법으로 탄소 나노뉴브(170)를 제 2 절연막(150) 보다 작게 성장시키는 방법(도면 1)을 사용하여 전자를 방출시켰으나 이 방법은 공정이 복잡하고 고가의 비용 때문에 대면적에 적용하기에는 어려운 문제점을 가지고 있다. 이러한 공정상의 문제점 때문에 나노 카본계 물질을 기판상에 성장시키는 방법 외에 나노 카본계 물질을 인쇄용 또는 감광성 페이스트 상태로 제조하는 방법이 최근 사용되고 있다. 도면 2의 경우 탄소 나노튜브 페이스트(260) 전극(240), 절연층(250), 게이트 전극(270)으로 형성된 기둥 사이의 홀에 채워 넣은 후 후면 노광을 통화여 기판과 근접한 곳에 있는 탄소 나노튜브는 경화되고 기판과 떨어진 부분의 탄소 나노튜브는 경화되지 않아 현상액에 의해 제거되는 원리를 이용한 것이다. 또한 종래의 경우 기판상에 나노 카본계 물질을 형성할 경우 수직으로 배향시키기가 어렵고 기판과의 접착력을 개선시키기 위해 글라스 프린트 또는 글라스 파우더를 첨가하여 이들 성분들이 기판에 젖게(wetting) 될 수 있도록 400℃ 이상의 고온에서 소성을 해 주어야 하고 그럼으로써 나노 카본계 물질이 공기와 접촉했을 때 산화되는 문제점을 가지고 있다

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 에미터로 사용되는 나노 카본계 물질의 수직 배향성의 증가, 나노 카본계 물질의 기판과의 접착력 개선으로 아킹(arcing) 방지를 위해 에미터의 아랫부분에 buffer layer를 형성하여 공극과 엣지 컬을 조절하는 방법과, 에미터 내의 유기물을 제거하여 진공도 저하를 최소화하는 에미터 형성 방법과 함께 하나의 픽셀에 에미터를 하나 이상의 여러 개의 미세 라인으로 형성할 수 있는 에미터 조성물과 제작 방법을 제공하고자 하는 것이다

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제안하는 나노 카본계 물질을 함유한 에미터는, 나노 카본계 물질의 수직 배향성을 향상시켜 전자 방출량을 증가시키기 위해 buffer layer로 사용되는 전도성 실버 페이스트의 조성물을 제공하고 공극과 엣지 컬을 조절할 수 있는 방법을 제공한다. 첫번째로 본 발명의 실버 페이스트는 나노 카본계 물질에 전도성을 부여하고 중심 부분이 거칠면서도 가장자리 부분에 엣지 컬을 형성시켜 전반적으로 오목한 형상을 띄면서도 미세 라인을 형성하기 위해 실버 및 글라스 프리트는 전체 함량의 20~85wt%, 아크릴레이트계 수지 및 아크릴 수지 3~30wt%, 다관능기를 가진 모노머 2~20wt%, 광개시제 0.2~10wt%, 분산제 및 소포제등의 첨가제 등이 0.1~10 wt%를 포함하는 감광성 buffer layer인 실버 페이스트 조성물을 제공한다.

두번째로 본 발명은 나노 카본계 물질의 수직배향성에 가장 큰 영향을 주는 buffer layer의 공극과 엣지 컬을 조절하기 위해 전도성 금속인 실버의 입자, 유리 전이 온도 및 젖음 온도, 글라스 프리트의 입자, 유리전이온도 및 젖음 온도, 실버 페이스트의 유기물 함량 및 조성, 소성 공정에 대한 방법을 제공한다.

세번째로 본 발명은 나노 카본계 물질이 엣지 컬에 의해 오목해진 미세 라인을 가지는 buffer layer 위에 안정되게 형성되도록 나노 카본계 물질을 감광성으로 제조하기 위해 나노 카본계 물질 0.5wt% 내지 30wt%, 아크릴레이트계 수지 및 아크릴 수지, 에틸 셀룰로오스 수지 하나 또는 둘 이상의 혼합물 100wt% 내지 80wt%, 다관능기를 가지는 모노머 1wt% 내지 20wt%, 광개시제 및 기타 첨가제 0.1wt% 내지 20 wt%를 포함하는 나노 카본계 감광성 페이스트 조성물과 에미터 제작 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 실버 페이스트는 나노 카본계 물질에 전도성 부여, 중심부분이 거칠고 가장자리 부분에 엣지 컬을 형성하면서도 미세 라인으로 제작될 수 있도록 하기 위해 실버 및 글라스 프리트는 전체 함량의 20~85wt%, 아크릴레이트계 수지 및 아크릴 수지 3~30wt%, 다관능기를 가진 모노머 2~20wt%, 광개시제 0.2~10wt%, 분산제 및 소포제등의 첨가제 등이 0.1~10 wt%를 포함한다.

Buffer layer인 감광성 실버 페이스트 제조 방법은 다음과 같다.

본 발명의 buffer layer용 감광성 수지 조성물에 있어서 알칼리 수용액에 용해되는 바인더는 고분자 사슬중에 에틸렌계 산성기를 갖는 단량체 및 에틸렌계 산성 기를 갖지 않는 단량체의 공중합체이다. 에틸렌계 산성기를 갖는 단량체로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타곤산, 말레인산, 비닐 초산 또는 이들의 산 무수물형태 또는 2-아크릴로 옥시에틸히드로겐 프탈레이트, 2-아크릴로 옥시프로필히드로겐 프탈레이트, 2-아크릴로 옥시프로필헥사히드로겐 프탈레이트등이 있다. 상기 에틸렌성 산성기를 갖지 않는 단량체의 예로는, 이소부틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 2-히드록시아크릴레이트, 트리메톡시부틸아크릴레이트, 에틸카르비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필

아크릴레이트및 이들의 메타크릴레이트류, 3-플로에틸아크릴레이트, 4-플로프로필아크릴레이트와 같은 할로겐화합물을 포함하는 아크릴레이트 및 이들의 메타크릴레이트류, 스티렌, 4-메톡시스티렌과 같은 방향족을 갖는 올레핀류 등이 있으며 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다

Buffer layer용 감광성 수지 조성물에 있어서 적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중 결합을 갖는 가교성 모노머로는 1,4-부타디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에티렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트 및 이들의 메타크릴레이트류등이 있다. 적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중결합을 갖는 가교성 모노머의 함량은 전체 조성물에 대하여 2에서 20중량%, 더욱 바람직하게는 2에서 10중량%를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 감광성 수지 조성물에 있어서 광개시제로는 가시광선, 자외선, 원자 외선등의 파장에 의해 상기 가교성 모노머의 중합을 개시할 수 있는 화합물이다. 상기 광개시제로는 트리아진계 화합물, 아세토페논계 화합물, 크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물 및 이미다졸계 화합물로 이루어진 군으로부터 1종이상 선택되는 것을 특징으로 한다. 또한 광개시제는 필요에 따라 광증감제 또는 경화촉진제등과 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 광개시제 및 광증감제등은 전체 함량에 있어서 0.2w에서 10중량%, 바람직하게는 1wt%에서 5중량%를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 감광성 수지 조성물에 있어서 용제는 용해성, 무기물 미립자의 분산성, 코팅성에 의해 선택되어지며, 구체적으로는 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 텍사놀 터피네올, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이외에 실버 및 글라스 프리트등의 분산성 향상을 위해 분산제 또는 코팅성 향상을 위한 첨가제를 더욱 포함할 수 있으며 예를들어 폴리에스테르계 분산제, 폴리우레탄계 분산제나 실리콘계 계면활성제, 불소계등의 계면활성제등을 참가할 수 있다.

이들 물질들은 다음과 같은 순서로 페이스트화 된다. 먼저, 적정 점도를 가지도록 바인더를 용매에 용해시킨다. 이후 이중결합을 둘 이상 포함하는 다관능성 단량체인 감광성 모노머 및 올리고머와 광개시제등을 혼합하여 감광성 용액을 만든다. 이 감광성 용액에 실버 분말 및 글라스 프리트 분말을 넣은 다음, 이 혼합물을 쓰리 롤 밀(three roll mill)로 균일하게 분산시킴으로써 광중합형 감광성 실버 페이스트가 완성된다.

이렇게 완성된 실버 페이스트(330)는 스크린 프린터를 이용하여 ITO 전극(320) 전 면 인쇄한 후(도면 3 ), 70~130℃에서 10~60분간 건조한 다음 전극 패턴이 형성되어 있는 포토 마스크(340)를 이용하여 고압 수은 램프(350)에서 발생되는 자외선을 노광량 400~1000mJ/㎠의 범위에서 조사하여 감광성 실버 페이스트를 광경화시킨다(도면 4). 이후 현상 용액인 0.2wt%~1.5wt% Na2CO3 알칼리 수용액을 7~30초간 분무 또는 현상기(developer)를 이용하여 비반응 부분을 제거한다(도면 5). 패터닝이 끝난 후 바인더 및 모노머등의 유기물을 제거하고 또한 첨가된 글라스 프리트 분말이 젖을 수 있는 온도인 400~600℃로 승온시킨 후 10~60분간 등온 소성하여 buffer layer 패턴을 얻는다.

본 발명에서 감광성 실버 페이스트를 사용하는 것은 나노 카본계 물질로의 전도성을 증진시키고 미세라인을 형성하기 위함 뿐만 아니라 실버 페이스트를 이용하여 공극과 엣지 컬을 생성시킨 후 그 위에 나노 카본계 물질을 형성했을 때 나노 카본계 물질이 수직 배향성 뿐만 아니라 접착성을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 공극과 엣지 컬의 생성율을 조절하는 방법으로는 다음과 같다. 첫번째로 공극의 형성은 실버와 글라스 프리트의 입자 크기로 조절할 수 있다. 이들 실버 입자와 글라스 프리트는 소성 온도에 의해 영향을 받게 되고 입자가 작을수록 소결이 잘 되고 수축이 원활하게 진행되어 유기물이 분해되면서 생성되는 공극들이 입자들에 의해 채워지는(도면 6a) 반면 입자가 클수록 소결이 잘 되지 않고 수축현상이 작아 소결시 유기물이 분해되고 남은 빈 자리를 채워주지 못해 공극 발생율이 커지게 된다. 즉 silver 입자가 D 50이 3㎛ 초과하는 입자일수록 공극 생성율이 더 커지게 되는(도면 6b) 반면 전도도는 확연히 떨어지게 되고 실버와 글라스 프리트 입자가 D 50 이 1㎛ 미만으로 이루어질 경우 공극의 생성율이 감소하게 되어 나노 카본계 물질이 공극사이로 들어갈 기회가 줄어든게 된다. 본 발명은 높은 전도성을 가지면서 공극이 형성되어 공극 사이로 나노 카본계 물질이 들어가면서 수직배향성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하므로 전도도가 높으면서 공극의 생성율이 적당하고 중심부분이 거칠어 지도록 하기 위해 실버 분말과 글라스 프리트의 입도가 바람직하게는 D 50이 1.0㎛내지 3.0㎛를 가지는 것을 특징으로 한다(도면 6c).

두번째로 나노 카본계 물질이 수직 배향성을 가지면서 표면으로 둘출되게 하기 위해 엣지 컬의 생성율을 조절하는 방법이 있다. 일반적으로 감광성 실버 페이스트를 사용하게 될 경우 표면이 약간 불규칙하고 수축에 의해 가장 자리부분에 엣지 컬이 생성되기도 한다. 실버 페이스트를 패턴 형성후 소성했을 때 기본 두께를 1t로 했을 때 엣지 컬의 크기를 1t 내지 3t, 바람직하게는 1t내지 2t 사이로 제어하기 위해 실버 입자 크기 , 아크릴레이트계 수지 및 아크릴 수지와 다관능기를 가지는 모노머의 함량에 변화를 주어 현상시 언더 컷(360) 발생율, 현상 시간, 현상액 농도에 따른 변화를 주어 엣지 컬 생성을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉 실버 입자 크기 및 젖음 온도의 경우 입자 크기가 D 50 이 1㎛ 미만일때 , 젖음 온도가 500℃미만일때 소성시 입자의 비중이 적어 말려올라가는 현상인 엣지 컬(370) 생성율이 커지게 되고 D 50 이 3㎛를 초과하거나 젖음 온도가 600℃를 초과할 경우 입자의 비중이 크고 젖음 온도가 높아 소성시 수축현상이 작아져 엣지 컬 생성율이 작아지게 되는 문제가 발생 한다. 엣지 컬의 생성율 제어는 글라스 프리트 및 실버 입자에 의해서 뿐만 아니라 유기물의 조성과 현상액 또는 현상시간의 조절로 제어 가 가능하다. 유기물의 조성중 바인더의 산성기가 많을수록, 모노머의 함량이 많아질수록, 현상액의 농도가 진할수록, 노광후 현상시 현상시간을 길게 할수록 현상액의 기판으로의 침투가 커지게 된다. 즉 일정한 노광광을 줄 때 패턴의 윗부분은 광경화가 빠르게 진행되지만 패턴의 아랫부분의 경우 자외선이 깊숙히 투과되지 못하여 광경화도는 속도가 느려 광경화가 패턴의 윗 부분처럼 일어나지 않아 현상액의 침투가 용이하게 되어 기판과 패턴이 접하고 있는 부분에서 현상액의 침투가 발생하여 언더 컷이 발생하게 된다(도면 7a). 이렇게 생성된 언더컷의 경우 소성시 입자의 소결과 수축현상으로 인해 가장자리 부분이 말려올라가는 현상이 심화되어 엣지 컬의 생성율을 증가시키는 역할을 하게된다(도면 7b). 무기물과 유기물의 조성 변화로 생성된 엣지 컬의 경우 그 크기가 2t를 초과하게 될 경우 나노 카본계 물질을 그 위로 인쇄할 경우 인쇄시 인쇄 두께의 조절이 어렵고 스퀴지의 전단응력으로 소성시 형성된 엣지 컬이 뭉개지는 현상이 발생하는 문제점이 있다. 또한 인쇄후 노광시 자외선이 나노 카본계 물질 깊숙히 들어가지 못하게 되거나 인쇄 두께가 커 현상시 현상 시간이 길어지게 되어 패턴의 형성이 제대로 되지 않는 문제점이 생겨 바람직하지 않다. 그러나 에지 컬을 2t 내로 조절하게 될 경우 나노 카본계 물질 내부로 자외선 빛이 통과할 수 있도록 얇게 인쇄할 수 있어 현상시간을 줄일 수 있고 실버 페이스트의 엣지 컬 영역에 분산된 나노 카본계 물질에서 광경화가 일어나기 때문에 현상액의 침투에 의한 막 뜯김의 문제를 줄 일 수 있는 특징을 가진다.

Buffer layer의 엣지 컬과 공극에 나노 카본계 물질을 수직 배향 시키기 위해 이들 나노 카본계 물질이 엣지 컬에 의해 오목해진 미세 라인을 가지는 buffer layer 위에 안정되게 형성되도록 나노 카본계 물질을 감광성으로 제조하기 위해 나노 카본계 물질 0.5wt%내지 30wt%, 아크릴레이트계 수지 및 아크릴 수지, 에틸 셀룰로오스 수지 하나 또는 둘 이상의 혼합물 10wt% 내지 80wt%, 다관능기를 가지는 모노머 1wt% 내지 20wt%, 광개시제 및 기타 첨가제 0.1wt% 내지 20 wt%를 포함하는 나노 카본계 감광성 페이스트 조성물과 에미터 제작 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

공극과 엣지 컬이 형성된 buffer layer 위에 나노 카본계 물질을 함유한 감광성 페이스트 또는 인쇄용 페이스트를 도면 8과 같이 전면 인쇄를 한 후 500~1500mJ/㎠을 갖는 자외선 빛을 조사하여 나노 카본계 물질을 포함한 페이스트가 광중합이 일어나게 한다(도면 9). 이후 광중합이 일어나지 않는 부분을 현상액으로 제거하여 패턴을 형성(도면 10)하고 이를 80~500℃ 바람직하게는 200~400℃로 소성하여 준다(도면 11). 본 발명에서 나노 카본계 물질을 포함한 페이스트는 감광성 물질과 나노 카본계 물질만을 포함하고 있어 낮은 온도에서 소성이 가능하고 그로인해 나노 카본계 물질의 산화로 인한 에미션 능력이 저하되는 것을 막을 수 있는 특징을 가지고 있다. 소성 과정을 마친 나노 카본계 물질은 buffer layer에 형성된 수많은 공극들과 엣지 컬 부분에 걸쳐짐으로서 수직배향성이 기존보다 뛰어나게 되고 여기에 표면처리까지 해 줄 경우 공극들에 의해 수직배향된 나노 카본계 물질들과 엣지 컬 부분에 걸쳐져 수직배향된 나노 카본계 물질에서 전자의 방출이 증가되는 특징을 가지게 된다. 도면 12는 소성후 표면처리가 끝난 에미터의 최종 모양을 나타낸 것으로 가장자리 부분에 나노 카본계 물질이 수직 배향(380)을 가지게 되고 또한 소성시 생긴 공극들 사이로 나노 카본계 물질(390)이 들어감으로해서 수직 배향성을 띄게 되고 나머지 부분은 표면처리에 의해 미리 탈착되어 에미션 측정시 나노 카본계 물질이 떨어져나가 아킹이 발생하는 문제를 예방할 수 있고 글라스 파우더 또는 글라스 프리트를 사용하지 않아 낮은 온도에서 소성이 가능하는 특징을 가진다

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 소자용 에미터는 ITO 전극 위에 전도성을 가지는 감광성 실버 페이스트를 이용하여 buffer layer를 형성하고 그 위로 나노 카본계 물질을 함유한 페이스트를 형성함으로써 제작되어진다. 감광성 실버 페이스트를 사용하여 buffer layer를 형성할 경우 실버 페이스트의 소결 과정을 통해 높은 전도성을 가지면서도 나노 카본계 물질이 수직배향 될 수 있는 공극을 형성시켜 줄 수 있고 또한 가장 자리 부분에 엣지 컬을 생성시켜 줌으로써 나노 카본계 물질이 엣지 컬 부분에 걸쳐 짐으로해서 수직 배향성을 증가시킬 수 있는 효과를 가진다. 또한 나노 카본계 물질을 함유한 페이스트에 글라스 프리트 또는 글라스 파우더를 사용하지 않아도 공극과 엣지 컬 부분으로 나노 카본계 물질들이 들어가게 되고 걸쳐지게 됨으로서 나노 카본계 물질의 탈착을 방지할 수 있고 낮은 온도에서 소성이 가능하여 나노 카본계 물질의 산화를 막을 수 있다. 또한 인쇄방식으로 패턴 형성시 미세 라인 형성이 어렵고 패턴의 모양이 일정치 않는 문제점이 있으나 감광성 실버 페이스트를 사용함으로써 그리고 나노 카본계 물질을 포 함한 감광성 페이스트를 사용함으로써 라인과 스페이스의 간격을 최소 20㎛ / 20㎛로 형성할 수 있어 한 픽셀에 2개 이상의 에미터(400)를 형성할 수 있어 한 픽셀에 하나의 에미터를 형성했던 기존 기술보다 에미터로부터 방출되는 전자의 양이 증가되는 효과를 가지게 된다(도면 13).

Claims

에미터로 사용되는 나노 카본계 물질의 수직 배향성의 증가, 나노 카본계 물질의 기판과의 접착력 개선으로 아킹(arcing) 방지를 할 수 있도록 에미터 형성 전 기판에 감광성 실버 페이스트로 buffer layer를 형성하여 공극과 엣지 컬이 생성되도록 한 후 감광성용 에미터 페이스트를 buffer layer 위에 인쇄 후 패턴을 형성하여 나노 카본계 물질이 buffer layer에 생성된 공극과 엣지 컬에 의해 수직배향되도록 하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다
기판에 buffer layer를 형성하는 단계와; buffer layer를 인쇄용 페이스트로 제조하여 인쇄하는 단계와; 인쇄된 buffer layer를 소성하는단계와; buffer layer를 감광성 페이스트로 제조하여 인쇄하는 단계와; 감광성 페이스트를 노광하여 현상하는 단계와; buffer layer를 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나노 카본계 물질을 인쇄용 또는 감광성 페이스트로 제조하는 단계와; 나노 카본계 페이스트를 소성된 buffer layer 위에 인쇄하는 단계와; 포토 마스크층을 통해 노광하고 현상하는 단계와; 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 카본계 물질을 적용한 전자 방출 소자의 제작 방법을 특징으로 한다
나노 카본계 물질을 이용한 전자 방출용 에미터는 상기 1항의 buffer layer를 소성함으로서 입자간의 수축현상과 현상시 현상액의 침투로 인해 생성되는 언더 컷으로 인해 형성되는 buffer layer의 안쪽과 바깥쪽의 엣지 컬을 이용하여 전자 방출 소자를 제작하는 방법을 특징을 한다
제 1항의 buffer layer는 바인더 고분자, 다관능성 모노머 또는 올리고머, 금속 전극 재료, 글라스 프리트, 글라스 파우더, 광개시제, 광증감제 또는 중합금지제와 같은 첨가제 및 용제의 조성을 가지는 것을 특징으로하는 전계 방출 소자의 광중합형 감광성 전극 페이스트 조성물을 갖는 것을 특징으로 한다
제 2항의 나노 카본계 물질은 바인더 고분자, 다관능성 모노머 또는 올리고머, 광개시제, 광증감제 또는 중합 금지제와 같은 첨가제 및 용제의 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 소자의 광중합형 감광성 페이스트 조성물을 갖는 것을 특징으로 한다.
제 1항의 buffer layer는 Ag, Ni, Al, Fe, Cu, Co등 전도성을 띄는 금속을 하나 또는 둘 이상 포함되어 있는 것을 특징으로 하고 입자 형태는 구형, 판상형, 그 이외의 모양을 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한 입자 크기는 50nm에서 40㎛, 바람직하게는 0.1㎛에서 10㎛ 사이, 더욱 바 람직하게는 0.5㎛에서 3㎛사이의 크기를 가지는 입자를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한 글라스 프리트 또는 글라스 파우더를 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조되고 입자 size는 0.1㎛에서 40㎛, 바람직하게는 0.5㎛에서 3㎛ 사이의 크기를 갖는 입자를 사용하는 것을 특징으로 한다.
Buffer layer층은 80 ~ 900℃로 소성하고 바람직하게는 300 ~ 700℃로 소성,

더욱 바람직하게는 400 ~ 600℃로 소성하는 것을 특징으로 한다
CNT/CNF 에미터용 페이스트는 Ag, Ni, Fe, Co등의 전도성을 갖는 금속을 사용하거나 전혀 사용하지 않는 것을 특징으로 하고 글라스 프리트, 글라스 파우더를 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하거나 전혀 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
Buffer layer위에 CNT/CNF층의 형성은 한 픽셀에 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다. 감광성으로 형성되는 buffer layer는 최소 line/space를 20㎛ / 20㎛로 조절할 수 있으며 가로, 세로 60㎛의 픽셀에 1개에서 4개의 buffer layer 패턴을 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다
제 1항의 buffer layer에서 형성되는 엣지 컬은 buffer layer의 소성 온도, 전도성 금속 입자의 크기 및 젖음 온도, 글라스 프리트 및 글라스 파우더 입자의 크기, 젖음 온도, 현상 시간, 현상액의 농도, 바인더 및 모노머의 함량에 변화를 주어 엣지 컬의 생성 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
제 1항의 buffer layer의 형성에서 엣지 컬이 생성되지 않는 부분을 1t로 했을 때 나도 카본계 물질이 충분히 buffer layer에 올려질 수 있고 광반응이 일어날 수 있도록 그 크기가 3t를 넘지 않도록 하는 것을 특징으로 한다