KR20070046591A - 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자 - Google Patents

전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20070046591A
KR20070046591A KR1020050103431A KR20050103431A KR20070046591A KR 20070046591 A KR20070046591 A KR 20070046591A KR 1020050103431 A KR1020050103431 A KR 1020050103431A KR 20050103431 A KR20050103431 A KR 20050103431A KR 20070046591 A KR20070046591 A KR 20070046591A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron emission
emission source
substrate
composition
hydroxide
Prior art date
Application number
KR1020050103431A
Other languages
English (en)
Inventor
김주영
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050103431A priority Critical patent/KR20070046591A/ko
Publication of KR20070046591A publication Critical patent/KR20070046591A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

본 발명은 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계; 기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계; 상기 인쇄된 조성물을 노광하고 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액으로 현상하는 단계; 및 상기 현상된 전자방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계를 포함하는 전자 방출원의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따라 특정의 현상액을 사용함으로써 보다 용이하게 전자 방출 특성이 우수한 전자 방출원을 얻을 수 있다. 또한 이로부터 얻은 전자 방출 소자는 종래 전자 방출 소자보다 높은 전류 밀도를 가질 수 있다.

Description

전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자{Method for preparing an emitter, an emitter prepared by the method and an electron emission device employing the same}
도 1은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 일 구현예를 도시한 단면도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
110 : 하면기판 120 : 캐소드 전극
130 : 절연체층 140 : 게이트 전극
160 : 전자 방출원 170 : 형광체층
180 : 애노드 전극 190 : 상면기판
본 발명은 전자 방출원의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로서, 비금속 알칼리 현상액을 이용하여 현상함으로써 전자 방출 특성이 우수한 전자 방출원 및 전류 밀도가 향상된 전자 방출 소자에 관한 것이다.
전자 방출 소자 (Electron Emission Device)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써 캐소드 전극의 전자 방출원으로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 애노드 전극 측의 형광 물질에 충돌시켜 발광되도록 하는 장치이다.
전자 전도성이 탁월한 카본나노튜브(Carbon Nano Tube: CNT)를 포함한 카본계 물질은 전도성 및 전계 집중 효과가 우수하고, 일함수가 낮고 전계 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하고, 대면적화가 가능하므로 전자 방출 소자의 이상적인 전자 방출원으로 기대되고 있다.
카본나노튜브를 포함하는 전자 방출원 제조방법은 예를 들면, CVD법 등을 이용하는 카본나노튜브 성장법, 카본나노튜브를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하는 페이스트법 등을 포함한다. 상기 페이스트법을 이용하면 제조 단가가 낮고, 대면적으로 전자 방출원 형성이 가능하다. 카본나노튜브를 포함한 전자 방출원 형성용 조성물은 예를 들면, 미국 특허 제6,436,221호에 기재되어 있다.
전자방출원을 제조하기 위한 방법으로는 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물 기판 상에 인쇄한 다음 노광하고 알칼리 현상액으로 현상하는 단계를 거친다. 감광성 수지를 포함하는 조성물은 노광 및 현상 과정을 통하여 전자 방출원 부위가 경화되고 기타 부분은 제거되고 소성과정을 거쳐 전자방출원이 완성된다.
전자 방출원 형성용 조성물을 현상하기 위하여 일반적으로 알칼리 화합물을 사용하여 왔다. 알칼리 화합물로는 구체적으로 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산리튬, 탄산칼륨 또는 탄산나트륨와 같은 무기 알칼리 화합물을 주로 사용하였다. 그러나, 이러한 종래의 알칼리 현상액을 이용하는 경우에는 만족할만한 수준의 전계 방출 특성을 얻을 수 없는 바, 신뢰성이 향상된 전자 방출 소자를 얻을 수 있는 전자 방출원의 개발을 필요로 하였다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 비금속 알칼리 현상액을 사용하는 전자 방출원의 제조방법, 그 방법을 이용하여 제조한 전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 구현예는,
카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계;
기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계;
상기 인쇄된 조성물을 노광하고 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액으로 현상하는 단계; 및
상기 현상된 전자방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계
를 포함하는 전자 방출원의 제조방법을 제공한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 구현예는,
상기의 전자 방출원 제조방법에 의하여 제조되는 전자 방출원을 제공한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제3 구현예는,
서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판;
상기 제1기판 상에 형성된 캐소드 전극;
상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고 농도가 0.1 내지 5%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액을 사용하여 제조된 전자 방출원;
상기 제2기판 상에 형성된 애노드 전극; 및
상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자에 의하여 발광하는 형광층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자를 제공한다.
본 발명에 의하면 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액을 사용함으로써, 전계 방출 특성이 우수한 전자 방출원 및 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계; 기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계; 상기 인쇄된 조성물을 노광하고 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액으로 현상하는 단계; 및 상기 현상된 전자방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계를 포함하는 전자 방출원의 제조방법을 제공한다.
비금속성 알칼리 화합물은 현상액의 주성분으로 사용되고 1급, 2급 혹은 3급 지방족아민의 수용액; 탄소, 질소, 산소 및 황 원자로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 원자를 포함하는 헤테로고리 아민의 수용액; 및 제4급 암모늄 수산화물로 된 수용액 중에서 사용될 수 있다. 이 중에서 제4급 암모늄 수산화물은 휘발성이 없고 취급이 용이하며 탁월한 현상력을 가지기 때문에 특히 바람직하다.
상기 제4급 암모늄 수산화물은 테트라메틸암모늄 히드록시드(TMAH), 트리메틸에틸암모늄 히드록시드, 트리에틸메틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드, 테트라프로필암모늄 히드록시드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 히드록시드, 트리에틸(2-히드록시에틸)암모늄 히드록시드 및 트리프로필(2-히드록시에틸)암모늄 히드록시드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이다. 바람직하게는 테트라메틸암모늄 히드록시드(TMAH)이다.
현상액 내의 비금속성 알칼리 화합물의 농도는 사용되는 알칼리 종류에 따라 pH13-14를 유지하기에 적절한 값을 선택할 수 있다. 비금속성 알칼리 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1중량% 정도이다. 농도가 0.1중량%보다 낮을 경우 용해에 더 오랜 시간이 소요되며 현상시간이 길어지기 때문에 바람직하지 못하고, 5중량%보다 높은 농도일 경우 용해 선택성이 떨어지므로 바람직하지 않다
상기 현상액이 비이온성 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 비이온성 계면활성제는 현상시 비노광부의 도막에 대한 침투 효과가 뛰어나고 용해 선택성이 우수하여 보다 짧은 시간에 현상될 수 있도록 한다.
본 발명에 사용될 수 있는 비이온성 계면활성제 화합물로는 이에 한정되는 것은 아니지만, 페놀, 메틸페놀, 에틸페놀, 이소프로필페놀, 비닐페놀, 스티렌이 부가된 페놀류 등의 페놀계 알코올, 벤질알코올, 메틸벤질알코올, 에틸벤질알코올, 이소프로필벤질알코올 등의 벤질계 알코올 등과 같은 각종 방향족 알코올에, 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드가 부가된 화합물을 들 수 있는데, 더욱 구체적 으로는 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 글리콜 스틸렌화 페닐 에테르 등을 들 수 있고, 이밖에 3M사에서 판매하고 있는 불소계 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다. 이러한 비이온성 계면활성제는 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 사용될 수 있는 비이온성 계면활성제의 함량은 0.001 내지 5 중량%이고, 바람직하게는 0.1 내지 1중량%이고, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.5 중량%이다.
본 발명의 일 구현예에 의하면 전자 방출원 형성을 위한 현상방법은 일반적으로 현상액을 기판의 표면에 적하하는 패들법; 현상액 탱크에 기판을 담그는 침지법; 및 기판에 현상액을 분무하는 분무법 등을 포함한다. 상기 현상하는 단계에서의 반응온도는 20 내지 30℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 20℃ 미만인 경우에는 현상력 저하로 인하여 바람직하지 못하고, 30℃를 초과하는 경우에는 현상력이 너무 강하고 가스 발생 등의 위험성으로 인하여 공정 안정성상 바람직하지 못하다.
이하 전자 방출원을 제조하기 위한 일반적인 공정을 설명한다.
본 발명을 따르는 전자 방출원을 제조하기 위하여, 먼저, 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공한다.
전자 방출원 형성용 조성물에 포함되는 카본계 물질은 전도성 및 전자 방출 특성이 우수하여 전자 방출 소자 작동시 애노드 전극의 형광층으로 전자를 방출시켜 형광체를 여기시키는 역할을 한다. 이러한 카본계 물질의 비제한적인 예에는 카본나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드 및 SiC, 플러렌 등이 포함된다. 이 중, 카본나노튜브가 바람직하다.
본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물에 포함되는 비이클은 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄성 및 점도를 조절하는 역할을 한다. 상기 비이클은 수지 성분 및 용매 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 수지 성분은 예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 수지; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르 등과 같은 비닐계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 바와 같은 상기 수지 성분 중 일부는 감광성 수지의 역할을 동시에 할 수 있다.
상기 용매 성분은 예를 들면, 터피네올(terpineol), 부틸 카르비톨(butyl carbitol:BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate:BCA), 톨루엔(toluene) 및 텍사놀(texanol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 중, 터피네올을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수지 성분의 함량은 상기 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 100 내지 500중량부, 보다 바람직하게는 200 내지 300중량부일 수 있다. 한편, 상기 용매 성분의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 500 내지 1500중량부, 바람직하게는 800 내지 1200중량부일 수 있다. 상기 수지 성분과 용매 성분으로 이루어진 비이클의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄성 및 흐름성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다. 특히, 비이클의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 건조시간이 지나치게 길어질 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물은 필요에 따라 접착 성분, 감광성 수지와 광개시제 또는 필러 등을 더 포함할 수 있다.
상기 접착 성분은 전자 방출원을 기판에 부착시키는 역할을 하는 것으로서, 예를 들면, 무기 바인더 등일 수 있다. 이러한 무기 바인더의 비제한적인 예에는 프리트, 실란, 물유리 등이 포함되며, 이들 중 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 프리트는 예를 들면, 산화납-산화아연-보론옥사이드(PbO-ZnO-B2O3) 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 무기 바인더 중 프리트가 바람직하다.
전자 방출원 형성용 조성물 중 접착 성분의 함량은 상기 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10 내지 50중량부, 바람직하게는 15 내지 35중량부 일 수 있다. 접착 성분의 함량이 상기 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10중량부 미만인 경우에는 만족할 만한 접착력을 얻을 수 없고, 50중량부를 초과하는 경우에는 인쇄성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
상기 감광성 수지는 전자 방출원의 패터닝에 사용되는 물질이다. 상기 감광성 수지의 비제한적인 예에는 아크릴레이트계 모노머, 벤조페논계 모노머, 아세토페논계 모노머, 또는 티오크산톤계 모노머 등이 있으며, 보다 구체적으로는 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 2,4-디에틸옥산톤(2,4-diethyloxanthone), 또는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등을 사용할 수 있다. 상기 감광성 수지의 함량은 나노 사이즈를 갖는 무기물 100중량부를 기준으로 300 내지 1000중량부, 바람직하게는 500 내지 800중량부일 수 있다. 감광성 수지의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 300중량부 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어지고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부를 초과하는 경우에는 현상이 잘 되지 않기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 광개시제는 상기 감광성 수지가 노광될 때 감광성 수지의 가교결합을 개시하는 역할을 한다. 상기 광개시제의 비제한적인 예에는 벤조페논 등이 있다. 상기 광개시제의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 300 내지 1000중량부, 바람직하게는 500 내지 800중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 300중량부 미만인 경우에는 효율적인 가교결합이 이루어지지 않아 패턴 형성에 문제가 생길 수 있고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부를 초과하면 제조비용 상승의 원인이 될 수 있기 때문이다.
상기 필러는 기판과 충분히 접착하지 못한 카본계 물질의 전도성을 향상시키는 역할을 하는 물질로서 이의 비제한적인 예에는 Ag, Al, Pd 등이 있다.
전술한 바와 같은 물질을 포함하는 본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물은 3,000 내지 50,000cps, 바람직하게는 5,000 내지 30,000cps의 점도를 가질 수 있다. 상기 점도 범위를 벗어나는 경우, 작업성이 불량해 지는 문제점이 발생할 수 있다.
이 후, 상기 제공된 전자 방출원 형성용 조성물을 기판에 인쇄한다. 상기 "기판"이란 전자 방출원이 형성될 기판으로서, 형성하고자 하는 전자 방출 소자에 따라 상이할 수 있으며, 이는 당업자에게 용이하게 인식가능한 것이다. 예를 들면, 상기 "기판"이란, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드 전극이 될 수 있으며, 캐소드 전극 하부에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드 전극과 게이트 전극을 절연시키는 절연층이 될 수 있는 등, 당업자에게 용이하게 인식될 수 있다.
전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계는 감광성 수지를 포함하는 경우와 감광성 수지를 포함하지 않은 경우에 따라 상이하다. 먼저, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우에는 별도의 포토레지스트 패턴이 불필요하다. 즉, 기판 상에 감광성 수지를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 도포한 다음, 이를 원하는 전자 방출원 형성 영역에 따라 노광하고, 본 발명의 일구현예에 따라 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액으로 현상한다.
한편, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 포토레지스트 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트막을 이용하여 포토레지스트 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄로 공급한다.
전술한 바와 같이 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물은 소성 단계를 거친다. 소성 단계를 통하여 전자 방출원 형성용 조성물 중 카본계 물질은 기판과의 접착력이 향상될 수 있으며, 일부 이상의 비이클은 휘발될 수 있다. 또한, 무기 바인더 등과 같은 접착 성분을 선택적으로 더 포함하는 경우, 접착 성분 등이 용융 및 고형화되어 전자 방출원의 내구성 향상에 기여할 수 있게 된다.
소성 온도는 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 비이클의 휘발 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 소성 온도는 400 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 소성 온도가 400℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 소성 온도가 500℃를 초과하면 제조 비용이 상승하고, 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 소성 단계는 불활성 가스 및 이들의 혼합 가스의 존재 하에서 수행될 수 있다. 상기 불활성 가스는 예를 들면, 질소 가스, 아르곤 가스, 네온 가스, 크세논 가스 및 이들 중 2 이상의 혼합 가스일 수 있다. 이는 카본계 물질의 열화를 최소화하기 위한 것이다.
활성화 단계의 다른 일 구현예에 따르면, 소정의 구동원으로 구동되는 롤러 표면에 접착력을 갖는 접착부를 형성하여 상기 소성 결과물 표면에 소정의 압력으로 가압함으로써 활성화 공정을 수행할 수도 있다. 이러한 활성화 단계를 통하여 나노 사이즈를 갖는 무기물은 전자 방출원 표면으로 노출되거나 수직배향되도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 방출 소자는, 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 형성된 캐소드 전극; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 전자방출원 형성용 조성물을 노광하고, 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액을 사용하여 제조한 전자 방출원; 상기 제2기판 상에 형성된 애노드 전극; 및 상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자에 의하 여 발광하는 형광층;을 구비할 수 있다.
보다 상세하게는 본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 일 구현예는 도 1을 참조한다. 도 1은 본 발명을 따르는 다양한 전자 방출 소자 중에서도 3극관 구조의 전자 방출 소자를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 전자 방출 소자(200)는 상판(201)과 하판(202)을 구비하고, 상기 상판은 상면기판(190), 상기 상면기판의 하면(190a)에 배치된 애노드 전극(180), 상기 애노드 전극의 하면(180a)에 배치된 형광체층(170)을 구비한다.
상기 하판(202)은 내부공간을 갖도록 소정의 간격을 두고 상기 상면기판(190)과 대향하여 평행하게 배치되는 하면기판(110), 상기 하면기판(110)상에 스트라이프 형태로 배치된 캐소드 전극(120), 상기 캐소드 전극(120)과 교차하도록 스트라이프 형태로 배치된 게이트 전극(140), 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소드 전극(120) 사이에 배치된 절연체층(130), 상기 절연체층(130)과 상기 게이트 전극(140)의 일부에 형성된 전자방출원 홀(169), 상기 전자방출원 홀(169)내에 배치되어 상기 캐소드 전극(120)과 통전되고 상기 게이트 전극(140)보다 낮은 높이로 배치되는 전자 방출원(160)을 구비한다.
상기 상판(201)과 하판(202)은 대기압보다 낮은 압력의 진공으로 유지되며, 상기 진공에 의해 발생하는 상기 상판과 하판 간의 압력을 지지하고, 발광공간(210)을 구획하도록 스페이서(192)가 상기 상판과 하판 사이에 배치된다.
상기 애노드 전극(180)은 상기 전자방출원(160)에서 방출된 전자의 가속에 필요한 고전압을 인가하여 상기 전자가 상기 형광체층(170)에 고속으로 충돌할 수 있도록 한다. 상기 형광체층의 형광체는 상기 전자에 의해 여기되어 고에너지 레벨에서 저에너지 레벨로 떨어지면서 가시광 등을 방출한다.
상기 게이트 전극(140)은 상기 전자방출원(160)에서 전자가 용이하게 방출될 수 있도록 하는 기능을 담당하며, 상기 절연체층(130)은 상기 전자방출원 홀(169)을 구획하고, 상기 전자방출원(160)과 상기 게이트 전극(140)을 절연하는 기능을 담당한다.
본 발명의 전자 방출 소자는 도 1에 도시된 바와 같은 3극관 구조의 전자 방출 소자를 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 3극관 구조 뿐만 아니라, 2극관을 비롯한 다른 구조의 전자 방출 소자도 포함한다. 뿐만 아니라, 게이트 전극이 캐소드 전극 하부에 배치되는 전자 방출 소자, 방전 현상에 의하여 발생되는 것으로 추정되는 아크에 의한 게이트 전극 및/또는 캐소드 전극의 손상을 방지하고, 전자 방출원으로부터 방출되는 전자의 집속을 보장하기 위한 그리드/메쉬를 구비하는 전자 방출 소자에도 사용될 수 있다. 한편, 상기 전자 방출 소자의 구조를 디스플레이 장치에 응용하는 것도 물론 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재되는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
전체 함량 대비 CNT (CNI사 SWNT) 1g, MMA-MAA 수지(고형분 30%) 36g
무기 필러 TiO2 10g, Al2O3 30g, 광개시제 TPO 3g, 모노머 PETA 0.5g, 감광성 수지 PE320(미원상사㈜) 10g, 터피네올(Terpineol) 9.5g의 조성으로 전자 방출원 조성물을 제조하였다.
한편, Cr 게이트 전극, 절연막 및 ITO 전극이 구비된 기판 상에 스핀 코터기(spin coater)로 포지티브 포토레지스트(Positive Photo Resist)를 코팅하고 노광, 현상하여 전자 방출원 형성 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상부에 전술한 바와 같은 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하고, 1000 mJ/cm2의 노광 에너지로 평행 노광기를 이용하여 조사하였다.
노광 후 0.25wt%의 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) 수용액을 이용하여 전자 방출원 형성용 조성물을 먼저 현상한 다음, 아세톤을 이용하여 포토레지스트 패턴을 제거하였다. 이로부터 얻은 전자 방출원 형성용 조성물을 450℃의 온도에서 소성하여 전자 방출원을 형성하였다. 노광 후 23℃에서 0.25중량%의 데트라메틸 암모늄 하이드록시드(TMAH)를 이용하여 현상하고, 450℃의 온도 및 질소 가스를 포함하는 혼합 가스의 존재 하에서 소성하였다.
이후, 형광막과 애노드 전극으로서 ITO를 채용한 기판을 상기 전자 방출원이 형성된 기판과 배향되게 배치하고, 양 기판 사이에는 기판 간 셀 갭을 유지하는 스페이서를 형성하여, 전자 방출 소자를 완성하였다.
비교예 1
전체 함량 대비 CNT (CNI사 SWNT 사용) 1g, MMA-MAA 수지(고형분 30%) 36g, 무기 Filler TiO2 10g, Al2O3 30g, 광개시제 TPO 3g, 모노머 PETA 0.5g, 감광성 수지 PE320(미원상사㈜) 10g, 터피네올(Terpineol) 9.5g의 조성으로 전자 방출원 조성물을 제조하였다.
한편, Cr 게이트 전극, 절연막 및 ITO 전극이 구비된 기판 상에 스핀 코터기로 포지티브 포토레지스트를 코팅하고 노광, 현상하여 전자 방출원 형성 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상부에 전술한 바와 같은 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하고, 1000 mJ/cm2의 노광 에너지로 평행 노광기를 이용하여 조사하였다.
노광 후 0.25wt%의 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) 수용액을 이용하여 전자 방출원 형성용 조성물을 먼저 현상한 다음, 아세톤을 이용하여 포토레지스트 패턴을 제거하였다. 이로부터 얻은 전자 방출원 형성용 조성물을 450℃의 온도에서 소성하여 전자 방출원을 형성하였다. 노광 후 0.4% 탄산나트륨을 이용하여 현상하고, 450℃의 온도 및 질소 가스를 포함하는 혼합 가스의 존재 하에서 소성하였다.
이후, 형광막과 애노드 전극으로서 ITO를 채용한 기판을 상기 전자 방출원이 형성된 기판과 배향되게 배치하고, 양 기판 사이에는 기판 간 셀 갭을 유지하는 스페이서를 형성하여, 전자 방출 소자를 완성하였다.
평가예
상기 실시예 1 및 비교예 1의 전류 밀도를 Pulse power source와 전류계를 이용하여 측정하였다. 실시예 1에서는 5V/㎛에서 800㎂/cm2의 전류 밀도를 얻었으나, 비교예 1은 5V/㎛에서 450㎂/cm2의 전류 밀도를 가짐을 알 수 있다. 따라서, TMAH를 이용하여 현상한 경우 전자 방출 특성이 높은 전자 방출 소자를 제작할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면 비금속 알칼리 현상액이 용해 잔류물을 남기지 않으며 안정적으로 패터닝을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용한 전자 방출원의 제조방법을 이용하면 금속 오염원으로 인하여 소자에 생길 수 있는 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, 우수한 전계 방출 특성을 갖는 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계;
    기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계;
    상기 인쇄된 조성물을 노광하고 농도가 0.1 내지 5중량%인 제4급 암모늄 수산화물을 포함한 비금속 알칼리 현상액으로 현상하는 단계; 및
    상기 현상된 전자방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계
    를 포함하는 전자 방출원의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4급 암모늄 수산화물이 테트라메틸암모늄 히드록시드(TMAH), 트리메틸에틸암모늄 히드록시드, 트리에틸메틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드, 테트라프로필암모늄 히드록시드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 히드록시드, 트리에틸(2-히드록시에틸)암모늄 히드록시드 및 트리프로필(2-히드록시에틸)암모늄 히드록시드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자방출원의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제4급 암모늄 수산화물이 테트라메틸암모늄 히드록시드(TMAH)인 것을 특징으로 하는 전자방출원의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 현상액이 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출원의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 현상하는 단계에서의 반응온도가 20 내지 30℃인 것을 특징으로 하는 전자 방출원의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 전자방출원.
  7. 서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 상에 형성된 캐소드 전극;
    상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 제6항에 따른 전자 방출원;
    상기 제2기판 상에 형성된 애노드 전극; 및
    상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자에 의하여 발광하는 형광층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
KR1020050103431A 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자 KR20070046591A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050103431A KR20070046591A (ko) 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050103431A KR20070046591A (ko) 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070046591A true KR20070046591A (ko) 2007-05-03

Family

ID=38271918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050103431A KR20070046591A (ko) 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070046591A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101082437B1 (ko) 전자 방출원, 그 제조방법 및 이를 채용한 전자 방출 소자
US20070024177A1 (en) Electron emission source, method of preparing the same, and electron emission device employing the electron emission source
KR20070046591A (ko) 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자
KR20060117823A (ko) 전자 방출원, 그 제조방법 및 이를 채용한 전자 방출 소자
KR101166016B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이로부터 제조된 전자 방출원및 상기 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자
KR101166014B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 및 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자
KR100683789B1 (ko) 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자
KR20060019903A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 전자 방출원 제조 방법 및전자 방출원
KR20070010661A (ko) 전자 방출원, 그 제조방법 및 이를 채용한 전자 방출 소자
KR20060095728A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용한 전자 방출원 제조방법 및 전자 방출 소자
KR101018346B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이로부터 형성된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자 및 그 제조방법
KR20060113258A (ko) 전자 방출원의 제조방법, 그 방법에 의하여 제조된 전자방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자
KR20040072321A (ko) 전계방출소자의 제조방법
KR20070046592A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용한 전자 방출원 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 방출원을 구비한 전자방출 소자
KR20070046589A (ko) 전자 방출 소자의 제조 방법
KR20060115101A (ko) 전자 방출원 제조 방법, 전자 방출원 및 상기 전자방출원을 구비한 전자 방출 소자
KR20070014742A (ko) 전자 방출 소자 및 그 제조방법
KR20070105507A (ko) 전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자
KR101018345B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용한 전자 방출원제조 방법 및 전자 방출원
KR20060021745A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 그로부터 제조되는 전자방출원 및 이를 포함하는 전자 방출 소자
KR20060029042A (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용한 전자 방출원제조 방법 및 전자 방출원
KR20070014748A (ko) 분지형 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원, 이를 포함한전자 방출 소자 및 상기 전자 방출원 형성용 조성물
KR20060095727A (ko) 전자 방출원 활성화용 필름, 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 이용한 전자 방출 소자의 제조 방법 및 상기 방법을이용하여 얻은 전자 방출 소자
KR20060118723A (ko) 전자 방출원, 그 제조방법 및 이를 채용한 전자 방출 소자
KR20070117329A (ko) 전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination