KR20060089841A - 전계방출소자 및 그 제조방법 - Google Patents

전계방출소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20060089841A
KR20060089841A KR1020050010619A KR20050010619A KR20060089841A KR 20060089841 A KR20060089841 A KR 20060089841A KR 1020050010619 A KR1020050010619 A KR 1020050010619A KR 20050010619 A KR20050010619 A KR 20050010619A KR 20060089841 A KR20060089841 A KR 20060089841A
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이정희
유미애
이상현
박종환
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 전계방출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 개시된 전계방출소자는, 음극이 형성된 기판 상에 게이트 전극이 마련되고, 상기 게이트 전극의 표면에는 표면에너지를 감소시키는 흡착방지재로 형성되어 카본나노튜브 잔사의 흡착을 방지하는 흡착방지층이 형성된 구조를 갖는다.
전계방출소자, 게이트 전극, 카본나노튜브, 흡착, 표면처리

Description

전계방출소자 및 그 제조방법{Field emission display device and manufacturing method thereof}
도1a 내지 도1e는 종래 카본나노튜브의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도2a 내지 2e는 종래 다른 카본나노튜브의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도3a는 종래의 게이트 전극 상에 잔류된 카본나노튜브 잔사를 보여주는 SEM사진이다.
도3b는 도3a에 도시된 카본나노튜브 잔사에 의해 발생된 불량화소를 보여주는 사진이다.
도4는 본 발명에 따른 흡착방지층이 형성된 게이트 전극을 갖는 전계방출소자의 제1실시예를 도시한 단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 흡착방지층이 형성된 게이트 전극을 갖는 전계방출소자의 제2실시예를 도시한 단면도이다.
도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 전계방출소자 제조방법의 실시예를 도시한 공정도이다.
도7은 본 발명에 따른 포커싱 게이트 전극에 흡착방지층이 형성된 상태를 도 시하는 단면도이다.
도8은 입자와 매질 및 대상표면 사이의 표면장력과 흡착력의 관계를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10... 기판 12... 음극
14,15... 절연층 16... 게이트 전극
17... 포커싱 게이트 전극 20... 카본나노튜브 페이스트
21... 카본나노튜브 에미터 22... 카본나노튜브 잔사
40... 포토레지스트 희생층 100... 흡착방지층
본 발명은 전계방출소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면처리에 의해 흡착방지층이 형성된 게이트 전극을 구비하는 전계방출소자 및 게이트 전극을 표면처리하는 단계를 포함하는 전계방출소자의 제조방법에 관한 것이다.
전계방출소자는, 음극(cathode) 위에 일정한 간격으로 배열된 전계방출원(field emitter)에 게이트 전극으로부터 강한 전기장을 인가함으로써 상기 전계방출원으로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 양극(anode)의 형광물질에 충돌시켜 발광되도록 하는 표시장치이다.
전계방출소자의 전계방출원으로서 종래에는 몰리브덴(Mo)과 같은 금속으로 이루어진 마이크로 팁이 많이 사용되었으나, 최근에는 카본나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube) 에미터(emitter)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 카본나노튜브 에미터(CNT emitter)를 사용하는 전계방출소자는 넓은 시야각, 높은 해상도, 저전력 및 온도 안정성 등에 있어서 장점을 가지므로, 자동차 항법(car navigation) 장치, 전자적인 영상장치의 뷰 파인더(view finder) 등의 다양한 분야에 이용 가능성이 있다. 특히, 개인용 컴퓨터, PDA(Personal Data Assistants) 단말기, 의료기기, HDTV(High Definition Television) 등에서 대체 디스플레이 장치로서 이용될 수 있다. 한편, 액정 표시소자 등에 사용되는 백라이트(backlight)에서도 전계방출원으로 카본나노튜브 에미터가 적용될 수 있다.
이러한 카본나노튜브 에미터는 일반적으로 카본나노튜브 페이스트(paste)로부터 포토(photo)공정에 의해 형성되는데, 그 형성방법이 도1a 내지 도1e 및 도2a 내지 도2e에 도시되어 있다.
도1a 내지 도1e는 전면(front-side) 노광법을 이용하여 전계방출 표시소자에 적용되는 카본나노튜브 에미터를 형성하는 방법을 설명하는 도면들이다.
먼저, 도1a에 도시된 바와 같이, 음극(12), 절연층(14) 및 게이트 전극(16)이 순차적으로 적층되고, 상기 음극(12)의 일부를 노출시키는 게이트 홀이 형성된 기판(10)의 전 표면에 카본나노튜브 페이스트(20)를 프린팅법에 의하여 도포한다. 이어서, 도1b에 도시된 바와 같이, 마스크(30)를 이용하여 기판(10)의 전면쪽에서 자외선(UV)를 조사하여 상기 카본나노튜브 페이스트(20)를 선택적으로 노광시킨다. 이때, 상기 카본나노튜브 페이스트(20) 중 자외선에 노광된 부위는 경화(curing)된 다. 다음으로, 도1c에 도시된 바와 같이, 아세톤 등의 현상제를 사용하여 노광되지 않은 카본나노튜브 페이스트(20)를 제거하면, 에미터 홀 내부에는 노광된 카본나노튜브 페이스트(20')만 남게 된다. 이어서, 도1d에 도시된 바와 같이, 상기 카본나노튜브 페이스트(20')를 소성(firing) 공정을 통하여 수축시키면 소정 형상의 카본나노튜브 에미터(21)가 형성된다. 마지막으로, 도1e에 도시된 바와 같이, 상기 카본나노튜브 에미터(21)을 접착성 테이프(adhesive tape)로 표면처리하면, 카본나노튜브 에미터(21)의 선단에는 순수한 카본나노튜브(21a)가 형성된다.
도2a 내지 도2e는 후면(back-side) 노광법을 이용하여 전계방출 표시소자에 적용되는 카본나노튜브 에미터를 형성하는 방법을 설명하는 도면들이다.
먼저, 도2a에 도시된 바와 같이, 음극(12), 절연층(14) 및 게이트 전극(16)이 순차적으로 적층되고, 상기 음극(12)의 일부를 노출시키는 게이트 홀이 형성된 기판(10)의 전 표면에 포토레지스트로 이루어진 희생층(40)을 도포한 뒤, 이를 패터닝하여 상기 게이트 홀 하부의 음극(12)을 노출시킨다. 이어서, 도2b에 도시된 바와 같이, 도2a에 도시된 결과물 전 표면에 카본나노튜브 페이스트(20)를 프린팅법에 의하여 도포한다. 그리고, 기판(10)의 후면쪽에서 자외선(UV)를 조사하여 카본나노튜브 페이스트(20)를 선택적으로 노광시킨다. 이때, 상기 카본나노튜브 페이스트(20) 중 자외선에 노광된 부위는 경화(curing)된다. 다음으로, 도2c에 도시된 바와 같이, 아세톤 등의 현상제를 사용하여 노광되지 않은 카본나노튜브 페이스트(20)를 제거하면, 에미터 홀 내부에는 노광된 카본나노튜브 페이스트(20')만 남게 된다. 이어서, 도2d에 도시된 바와 같이, 상기 카본나노튜브 페이스트(20')를 소성 (firing) 공정을 통하여 수축시키면 소정 형상의 카본나노튜브 에미터(21)가 형성된다. 마지막으로, 도2e에 도시된 바와 같이, 상기 카본나노튜브 에미터(21)을 접착성 테이프로 표면처리하면, 카본나노튜브 에미터(21)의 선단에는 순수한 카본나노튜브(21a)가 형성된다.
그런데, 도1c 내지 도1e 및 도2c 내지 도2e에 도시된 바와 같이, 카본나노튜브 에미터(21)을 형성하고 남은 잔류 페이스트를 현상제를 이용하여 제거하는 과정에서 카본나노튜브 잔사(22)가 게이트 전극(16) 표면에 흡착되는 현상이 종종 발생한다.
도3a는 카본나노튜브 페이스트를 이용한 에미터 형성후 게이트 전극 표면에 잔류된 카본나노튜브 잔사를 보여주는 SEM사진이다. 이 경우, 게이트 전극(16) 표면에 부착된 카본나노튜브 잔사(22)는 카본나노튜브 에미터(21) 상의 카본나노튜브(21a)보다 양극전극에 더 가까운 위치에 놓이게 되고, 이로인해 상기 카본나노튜브 잔사(22)를 통한 전자의 방출이 일어날 수 있다.
다시말해, 카본나노튜브 잔사(22)가 게이트 전극(16) 상에 흡착됨으로 인해, 게이트 전극(16)과 양극전극 사이에, 신호에 의해 제어되지 않는 다이오드 에미션(diode emission)이 발생되고, 이러한 다이오드 에미션은 표시화면상에 불량화소(hot spot)를 발생시키는 문제를 야기할 수 있다. 도3b는 이러한 카본나노튜브 잔사에 의해 발생된 불량화소(hot spot)를 보여주는 사진이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 게이트 전극의 표면에너지를 감소시켜 제조 공정 중에 카본나노튜브 잔사가 상기 게이트 전극 표면에 흡착되지 않도록 한 전계방출소자 및 상기 전계방출소자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전계방출소자는,
기판;
상기 기판상에 형성되는 음극;
상기 음극 상에 형성되고, 상기 음극 일부에 대응하는 관통공을 가지는 절연층;
상기 절연층 상에 형성되고, 상기 관통공에 대응되는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극;
상기 게이트 홀의 바닥에 노출된 음극 상에 형성되는 카본나노튜브 에미터; 및
상기 게이트 전극의 표면에 형성되어 카본나노튜브 잔사가 상기 게이트 전극 표면에 흡착되는 것을 방지하는 흡착방지층을 포함한다.
이러한 흡착방지층은 게이트 전극 표면에 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 게이트 전극의 상측에 포커싱(focusing) 게이트 전극이 있는 경우, 상기 포커싱 게이트 전극의 표면에도 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전계방출소자의 제조방법은,
기판의 상면에 음극과, 상기 음극 일부에 대응하는 관통공을 가지는 절연층 및 상기 관통공에 대응되는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 표면에 표면에너지를 감소시키는 흡착방지재를 코팅하여 게이트 전극을 표면처리하는 단계; 및
상기 기판의 전 표면에 카본나노튜브 페이스트를 도포하고 카본나노튜브 에미터를 형성한 후 현상제로 잔류물을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 게이트 전극을 표면처리하는 단계는, 음극전극, 절연층 및 게이트 전극이 형성된 기판을 흡착방지재가 용해된 용액에 담그고, 상기 게이트 전극 표면에 흡착방지재가 자기조립(self-assembly)에 의해 코팅되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 게이트 전극을 표면처리하는 단계 이후, 카본나노튜브 페이스트를 도포하기 전에, 상기 게이트 전극 상면 및 상기 관통공과 게이트 홀 내면에 포토레지스트 희생층을 형성하고, 카본나노튜브 에미터를 형성한 후에는 현상제로 카본나노튜브 잔류물을 제거한 후 포토레지스트(photoresist) 희생층을 리프트 오프(lift-off)하는 단계를 더 포함하도록 할 수 있다.
흡착 현상의 원리와 관련하여, 카본나노튜브 잔사가 게이트 전극에 흡착되는 현상은 각각의 표면에너지와 관계된다. 매질에 대하여 카본나노튜브 표면과 게이트 전극 표면이 각각 가지는 표면에너지의 합이 카본나노튜브가 게이트 전극에 부착되어 있을 때의 표면에너지 보다 크면, 표면이 안정화되는 방향으로 카본나노튜브와 게이트 전극의 흡착이 일어나는 것이다.
일반적으로, 금속으로 형성된 게이트 전극은 표면이 산소층에 둘러싸인 상태로 존재한다. 따라서 상기 흡착방지재는 상기 산소층과의 결합을 통해 게이트 전극 표면에 단층으로 부착되고 그 외측면에는 상기 산소층보다 표면에너지가 낮은 표면이 형성되도록 하는 재료인 것이 바람직하다.
이러한 재료는 금속 표면에 코팅되었을 때 나타나는 표면장력의 측정을 통해 실험적으로 채택될 수 있는데, 상기 흡착방지재 코팅층에 대한 카본나노튜브의 표면장력(Γcs)이 현상제에 대한 카본나노튜브의 표면장력(Γcl)과 현상제에 대한 상기 코팅층의 표면장력(Γsl)의 합보다 크다는 조건을 만족하는 재료이면 족하다. 상기 조건을 만족할 때에는 상기 코팅층과 카본나노튜브 사이에서 자발적인 흡착이 일어나지 않기 때문이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전계방출소자 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도4는 본 발명에 따른 흡착방지층이 형성된 게이트 전극을 갖는 전계방출소자의 제1실시예를 도시한 단면도이다. 도4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전계방출소자는 상면에 음극(12)이 형성된 기판(10)과, 상기 음극(12) 상부에 절연층(14)을 사이에 두고 상기 음극과(12) 절연되게 형성된 게이트 전극(16)을 갖는다. 상기 게이트 전극(16)의 표면에는 본 발명의 특징에 따라 흡착방지재에 의한 흡착방지층(100)이 형성된다.
상기 게이트 홀의 바닥에 노출된 음극(12) 상에는 카본나노튜브 에미터(21)가 형성된다. 제조 과정중에 상기 카본나노튜브 에미터(21)의 주변에는 카본나노튜브 잔사가 잔류될 수 있으나, 상기 흡착방지층(100)은 이를 방지한다. 이러한 흡착 방지층(100)은 게이트 전극(16)을 표면에너지가 낮은 흡착방지재로 둘러싸서 카본나노튜브 잔사가 상기 게이트 전극(16)의 표면에 흡착되지 않도록 한다.
도5는 본 발명에 따른 흡착방지층이 형성된 게이트 전극을 갖는 전계방출소자의 제2실시예를 도시한 단면도이다. 본 실시예는 상기 제1실시예에서 설명한 게이트 전극(16) 상에 형성된 또 하나의 절연층(15)과, 상기 절연층(15) 상에 상기 게이트 홀을 둘러싸도록 형성되어, 상기 관통공과 게이트 홀을 통과한 전자를 집속시키는 포커싱(focusing) 게이트 전극(17)을 더 포함하고, 상기 게이트 전극(16)과 상기 포커싱 게이트 전극(17)의 노출부 표면에 흡착방지층(100)을 구비한다.
상기 흡착방지층은 게이트 전극에 비해 낮은 표면에너지를 갖도록 형성된다. 이러한 낮은 표면에너지의 흡착방지층은 카본나노튜브 에미터(21) 형성 과정에서 잔류된 카본나노튜브 잔사나 기타 미세한 입자가 상기 게이트 전극(16) 또는 포커싱 게이트 전극(17)표면에 잔류하는 것을 방지한다.
이하, 본 발명에 따른 흡착방지층이 형성된 게이트 전극을 구비하는 전계방출소자의 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.
도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 전계방출소자 제조방법의 실시예를 도시한 공정도이다. 본 실시예에 따른 제조방법에서 기판(10)의 상면에 음극(12)과, 상기 음극(12) 일부에 대응하는 관통공을 가지는 절연층(14) 및 상기 관통공에 대응되는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극(16)을 형성하는 과정은 일반적으로 알려진 공정을 따른다.
본 실시예에서는 이렇게 형성된 기판을 흡착방지재가 용해된 용액에 담가 상 기 흡착방지재를 코팅시킴으로써 표면처리 한다. 크롬(Cr) 등의 금속으로 형성된 게이트 전극(16)은 표면이 산소층에 둘러싸인 상태로 존재하고, 상기 흡착방지재는 용액속에서 가수분해(hydrize)된 상태로 존재하므로, 해리된 상기 흡착방지재는 상기 산소층과의 결합을 통해 게이트 전극(16) 표면에 단층으로 코팅되어 흡착방지층(100)을 형성한다.
도6a에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(16) 표면에 흡착방지층(100)이 형성된 후에는, 도6b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극 상면 및 상기 관통공과 게이트 홀 내면에 포토레지스트(photoresist) 희생층(40)을 형성하고, 그 상태에서 기판의 전표면에 카본나노튜브 페이스트(20)를 프린팅법에 의해 도포한다.
그 다음으로 노광법에 의해 카본나노튜브 에미터를 형성하는 경우, 자외선 노광에 의한 경화(curing) 후에 아세톤 등의 현상제를 이용하여 경화되지 않은 카본나노튜브 페이스트(20)를 제거하고, 상기 희생층(40)을 리프트 오프(lift-off)한다.
이때 카본나노튜브 잔사들이 현상제에 섞인 채로 게이트 전극(16)의 표면, 즉 흡착방지층(100)과 접촉하게 되는데, 상기 흡착방지층(100)은 카본나노튜브 잔사가 부착되어 있을 때보다 각각이 분리되어 있을 때 에너지 준위가 더 낮을 정도로 표면에너지가 충분히 낮기 때문에, 카본나노튜브 잔사 등의 이물질이 그 표면에 흡착되지 않고 씻겨 나가게 된다.
본 실시예에서 포토레지스트 희생층(40)을 형성하는 공정과 현상제로 잔여 페이스트를 제거할 때 상기 희생층을 리프트 오프하는 공정은 생략될 수 있다. 이 경우 카본나노튜브 에미터의 형성은 전면(front-side) 노광법을 따르는 것이 바람직하다.
다만, 본 발명에 따른 전계방출소자의 제조방법에 있어서, 기판상에 음극과 절연체 및 게이트 전극을 형성하는 방법과 카본나노튜브 에미터를 형성하는 방법 등은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 알려지거나 그와 균등한 여러가지 방법에 따를 수 있다. 또한, 상기 흡착방지층의 형성방법은 이와 같은 용액 속에서의 자기조립에 한정되는 것은 아니고, 불화물(floride)을 이용한 플라즈마 표면처리에 의해서도 형성될 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 포커싱 게이트 전극에 흡착방지층이 형성된 상태를 도시하는 단면도이다. 게이트 전극(16) 상에 또 하나의 절연층(15)과 포커싱 게이트 전극(17)을 형성하고 난 뒤에, 전술한 바와 같은 방법으로 흡착방지층(100)을 형성할 수 있다.
이상의 제조방법에 있어서, 흡착방지재는 다음과 같이 선택된다.
도8은 입자와 매질 및 대상표면 사이의 표면장력과 흡착력의 관계를 도시한 그래프이다. 그래프 우측 상단의 식은 대상표면(S)과 입자(C) 사이의 흡착력을 나타낸다. 즉, 대상표면과 입자의 흡착력(ΔFadh)은 대상표면에 대한 입자의 표면장력(ΓCS)에서 매질(L)에 대한 입자의 표면장력(ΓCL) 및 매질에 대한 대상표면의 표면장력(ΓSL)을 뺀 값이고, 이 값이 0보다 작을 때 입자와 대상표면 사이에 자발적인 흡착이 일어난다. 이러한 사실은 참고문헌 Appl Microbiol Biotechnol 29_346_1988, Facchini 와 Colloids and Surfaces 42_255_1989, DiCosmo를 통해서 보다 상세히 알 수 있다.
상기 도8에 표시된 두개의 선도 중에서 도면의 좌측 상단에서 우측 하단으로 이어지는 선도는, 진공(V)에 대한 매질의 표면장력(ΓLV)이 진공에 대한 입자(C)의 표면장력(ΓCV)보다 큰 경우, 진공에 대한 대상표면(S)의 표면장력(ΓSV)과 입자-대상표면간 흡착력(ΔFadh) 사이의 관계를 보여주고, 죄측 하단으로부터 우측으로 이어지는 선도는, 상기 ΓLV가 상기 ΓCV보다 작은 경우의 관계를 보여준다.
이러한 관계를 본 발명에 따른 전계방출소자의 제조방법에 적용하면, 일 예로서, 현상제인 아세톤이 상기 매질(L)에 해당되고, 카본나노튜브 잔사가 상기 입자(C)에 해당되며, 게이트 전극의 표면이 상기 대상표면(S)에 해당된다.
아세톤의 ΓLV값은 22.9(dyn/cm)이고, 카본나노튜브 또는 페이스트 상으로 수지에 둘러싸인 카본나노튜브의 ΓCV값은 대략 40 내지 50(dyn/cm) 정도이다. 이들은 ΓLV<ΓCV인 관계를 만족하므로 상기 도8의 두가지 선도 중 후자가 적용된다. 그런데, 전술한 바와 같이 ΔFadh값이 음수일 때 자발적인 흡착이 일어나므로, 자발적인 흡착을 방지하기 위해서는 상기 선도를 통해 알 수 있는 바와 같이, ΓSV값이 50보다 작을 것이 요구된다.
게이트 전극으로서 보편적으로 사용되는 크롬(Cr) 전극의 경우, ΓSV값이 대 략 30 내지 70 (dyn/cm)정도이므로, 이 값이 항상 50을 넘지 않도록 하기 위해서는 표면 개질이 필요하며, 본 발명에 따른 게이트 전극 등의 흡착방지재 표면처리가 이와 같은 역할을 수행하는 것이다.
따라서, 흡착방지재는 금속 전극의 표면에 코팅될 수 있고, 그 흡착방지층의 표면이 ΓSV< 50(dyn/cm)의 조건을 만족하는 재료 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 실험적으로 볼때, 실란(silane)계 유기화합물로서 RSiX3로 표현되고, 상기 R은 알킬기 또는 알킬기에서 적어도 하나 이상의 수소(H)가 불소(F)로 치환된 반응기이고, 상기 X는 물에 의해 가수분해가 일어나는 반응기를 가지는 물질들이 이러한 조건을 만족한다.
아래의 표1은 표측을 향하는 잔기의 종류에 따라 여러 물질의 ΓSV값을 나열한 것으로, 참고문헌 Introduction to Utrathin Organic Films, A. Ulman, 1991에 발표된 것이다.
표면구성 ΓSV (dyn/cm, at 20℃)
-CF3 6
-CF2H 15
-CH3 & -CF2- 17
-CF2 18
-CH2-CF3 20
-CH3(crystal) 22
-CH3(OTS monolayer) 20
-CH3(C22H45SH monolayer on Au) 19
-CH2 31
-CClH-CH2- 39
-CCl2-CH2- 40
=CCl2 43
상기 표1에 나타난 실험값과 흡착방지재가 게이트 전극 표면에 층을 이루며 코팅되기 위한 조건 등을 종합적으로 고려할 때, 상기 흡착방지재로는 실란(silane)계 유기화합물로서 잔기(residue)가 알킬(alkyl)기 또는 알킬기에서 적어도 하나 이상의 수소(H)가 불소(F)로 치환된 반응기인 것을 들 수 있다. 좀더 구체적으로는실란(silane)계 유기화합물로서 RSiX3로 표현되고, 상기 R은 -CF3, -CF 2H, -CF3, -CF2-, -CF2, -CH2-CF3 및 -CH3 로 구성되는 그룹 중에서 선택된 어느 한 반응기이며, 상기 X는 -OH, -Cl, -OCH2, -OCH2-CH3 및 -H로 구성되는 그룹 중에서 선택된 어느 한 반응기인 것을 특징으로 하는 물질을 선택하는 것이 바람직하다.
다만, 흡착방지재는 금속 전극 표면에 코팅될 수 있고, 코팅되어 카본나노튜브 잔사 등의 이물질이 그 표면에 흡착되지 않을 정도로 충분히 낮은 표면에너지를 갖도록 하는 것으로 족하고, 위에 열거된 물질에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 게이트 전극의 표면에너지를 감소시켜 제조 공정 중에 카본나노튜브 잔사를 비롯한 이물질이 상기 게이트 전극 표면에 흡착되지 않도록 한다. 이를 통해 상기 게이트 전극과 양극 사이에서 발생하는 다이오드 에미션에 의한 불량화소 발생을 미연에 방지하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성되는 음극;
    상기 음극 상에 형성되고, 상기 음극 일부에 대응하는 관통공을 가지는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되고, 상기 관통공에 대응되는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극;
    상기 게이트 홀의 바닥에 노출된 음극 상에 형성되는 카본나노튜브 에미터; 및
    상기 게이트 전극의 표면에 형성되어 카본나노튜브 잔사가 상기 게이트 전극 표면에 흡착되는 것을 방지하는 흡착방지층을 포함하는 전계방출소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 전극의 상측에, 상기 관통공과 게이트 홀을 통과한 전자를 집속시키는 포커싱(focusing) 게이트 전극을 더 포함하고,
    상기 흡착방지층은 상기 게이트 전극 및 포커싱 게이트 전극의 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  3. 기판의 상면에 음극과, 상기 음극 일부에 대응하는 관통공을 가지는 절연층 및 상기 관통공에 대응되는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 표면에 표면에너지를 감소시키는 흡착방지재를 코팅하여 게이트 전극을 표면처리하는 단계; 및
    상기 기판의 전 표면에 카본나노튜브 페이스트를 도포하고 카본나노튜브 에미터를 형성한 후 현상제로 잔류물을 제거하는 단계를 포함하는 전계방출소자의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 게이트 전극을 표면처리하는 단계는,
    음극전극, 절연층 및 게이트 전극이 형성된 기판을 흡착방지재가 용해된 용액에 담그고, 상기 게이트 전극 표면에 흡착방지재가 자기조립(self-assembly)에 의해 코팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 흡착방지재는 실란(silane)계 유기화합물로서 잔기(residue)가 알킬(alkyl)기 또는 알킬기에서 적어도 하나 이상의 수소(H)가 불소(F)로 치환된 반응기인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 흡착방지재는 실란(silane)계 유기화합물로서 RSiX3로 표현되고,
    상기 R은 알킬기 또는 알킬기에서 적어도 하나 이상의 수소(H)가 불소(F)로 치환된 반응기이고,
    상기 X는 물에 의해 가수분해가 일어나는 반응기인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 흡착방지재는 실란(silane)계 유기화합물로서 RSiX3로 표현되고,
    상기 R은 -CF3, -CF2H, -CF3, -CF2-, -CF2, -CH 2-CF3 및 -CH3로 구성되는 그룹 중에서 선택된 어느 한 반응기이고,
    상기 X는 -OH, -Cl, -OCH2, -OCH2-CH3 및 -H로 구성되는 그룹 중에서 선택된 어느 한 반응기인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 게이트 전극을 표면처리하는 단계 이후, 카본나노튜브 페이스트를 도포하기 전에, 상기 게이트 전극 상면 및 상기 관통공과 게이트 홀 내면에 포토레지스트 희생층을 형성하고,
    현상제로 카본나노튜브 잔류물을 제거한 후 포토레지스트 희생층을 리프트 오프(lift-off)하는 단계를 더 포함하는 전계방출소자의 제조방법.
  9. 기판의 상면에 음극과, 상기 음극 일부에 대응하는 관통공을 가지는 절연층 및 상기 관통공에 대응되는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극을 형성하는 단계;
    음극전극, 절연층 및 게이트 전극이 형성된 기판을 흡착방지재가 용해된 용액에 담그고, 상기 게이트 전극 표면에 흡착방지재가 자기조립(self-assembly)에 의해 코팅되도록 하여 상기 게이트 전극의 표면에너지를 감소시키는 단계; 및
    상기 기판의 전 표면에 카본나노튜브 페이스트를 도포하고 카본나노튜브 에미터를 형성한 후 현상제로 잔류물을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 흡착방지재는 실란(silane)계 유기화합물로서 RSiX3로 표현되며,
    상기 R은 알킬기 또는 알킬기에서 적어도 하나 이상의 수소(H)가 불소(F)로 치환된 반응기이고, 상기 X는 물에 의해 가수분해가 일어나는 반응기인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
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