KR20070046624A

KR20070046624A - Method of manufacturing electron emission device

Info

Publication number: KR20070046624A
Application number: KR1020050103473A
Authority: KR
Inventors: 조성희; 박종환
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-03

Abstract

본 발명의 목적은 전자 방출원으로 사용되는 탄소계 물질 또는 나노 물질이 전자 방출원의 표면으로 드러나고 동시에 가능한 한 일으켜 세워지도록 하여 전자 방출 효율이 향상되도록 하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 전자 방출 소자의 제조 방법에 있어서, 제1기판 상에 형성된 캐소오드 전극 상에 탄소계 물질을 포함하는 페이스트를 도포하는 단계(a); 상기 페이스트층을 건조하는 단계(b); 상기 페이스트층을 노광하여 부분적으로 경화시키는 단계(c); 상기 캐소오드 전극 상에 형성된 상기 페이스트층의 경화된 부분의 상측에 소정 두께의 접착 부재를 부착하는 단계(d); 상기 접착 부재의 일측 단부를 타측 단부 방향으로 당기면서 떼어내어, 상기 캐소오드 전극에 부착된 부분만을 남겨두고 상기 페이스트층을 물리적으로 박리하여 상기 탄소계 물질이 드러나 일으켜지도록 처리하는 단계(e); 및 상기 페이스트층을 소성하는 단계(f)를 포함하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공한다. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electron emitting device in which a carbon-based material or a nanomaterial used as an electron emission source is exposed to the surface of the electron emission source and at the same time raised as much as possible, thereby improving the electron emission efficiency. To this end, in the present invention, a method of manufacturing an electron emitting device, comprising the steps of: (a) applying a paste containing a carbon-based material on the cathode electrode formed on the first substrate; (B) drying the paste layer; Exposing the paste layer to partially cure it; Attaching an adhesive member having a predetermined thickness to an upper side of the cured portion of the paste layer formed on the cathode electrode; Removing one end of the adhesive member while pulling the other end toward the other end, and physically peeling the paste layer leaving only the portion attached to the cathode electrode, thereby treating the carbonaceous material to be exposed; And firing the paste layer (f).

Description

Method of manufacturing electron emission device

도 1 은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 소자의 부분 절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view of an electron emitting device manufactured by the method of manufacturing an electron emitting device according to the present invention;

도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법을 단계적으로 보여주는 도면.3 to 10 are steps showing a method of manufacturing an electron emitting device according to the present invention.

도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 전자 방출 소자의 다른 예를 보여주는 도면. 11 shows another example of an electron emitting device to which the present invention can be applied.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

60: 스페이서 70: 형광체층 60: spacer 70: phosphor layer

80: 애노드 전극 90: 제2기판80: anode electrode 90: second substrate

100: 전자 방출형 디스플레이 장치 101, 201: 전자 방출 소자100: electron emission display device 101, 201: electron emission element

110: 제1기판 120: 캐소오드 전극110: first substrate 120: cathode electrode

130: 제1절연체층 131: 전자 방출원 홀130: first insulator layer 131: electron emission source hole

135: 제2절연체층 140: 게이트 전극135: second insulator layer 140: gate electrode

145: 집속 전극 150: 전자 방출원145: focusing electrode 150: electron emission source

210: 포토레지스트층 220: 페이스트210: photoresist layer 220: paste

230: 접착 부재230: adhesive member

본 발명은 전자 방출 소자(Electron Emission Device)의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소계 물질 또는 나노 물질로 이루어진 전자 방출원을 갖는 전자 방출 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an electron emission device, and more particularly, to a method of manufacturing an electron emission device having an electron emission source made of a carbon-based material or a nanomaterial.

일반적으로 전자 방출 소자는 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FED(Field Emission device)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal Insulator Metal)형 및 MIS (Metal Insulator Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다. In general, an electron emission device includes a method using a hot cathode and a cold cathode as an electron emission source. Examples of electron emission devices using a cold cathode include field emission device (FED) type, surface conduction emitter (SCE) type, metal insulator metal (MIM) type, metal insulator semiconductor (MIS) type, and ballistic electron surface emitting (BSE) type. ) And the like are known.

상기 FED형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수(β Function)가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다. The FED type uses molybdenum (Mo) and silicon by using a principle that electrons are easily released due to electric field difference in vacuum when a material having a low work function or a high beta function is used as an electron emission source. A tip structure with a major material such as (Si), a carbon-based material such as graphite, DLC (Diamond Like Carbon), and a recent nano tube or nano wire, etc. Devices have been developed that use nanomaterials as electron emission sources.

상기 SCE형은 제1 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1 전극과 제2 전극 사 이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출원을 형성한 소자이다. 상기 소자는 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 미세 균열인 전자 방출원으로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다. The SCE type is a device in which an electron emission source is formed by providing a conductive thin film between a first electrode and a second electrode disposed to face each other on a first substrate and providing a micro crack in the conductive thin film. The device uses a principle that electrons are emitted from an electron emission source that is a micro crack by applying a voltage to the electrodes to flow a current to the surface of the conductive thin film.

상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출 원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다. The MIM type and the MIS type electron emission devices each form an electron emission source having a metal-dielectric layer-metal (MIM) and metal-dielectric layer-semiconductor (MIS) structure, and are disposed between two metals or metals with a dielectric layer interposed therebetween. When a voltage is applied between semiconductors, a device using the principle of emitting electrons is moved and accelerated from a metal or semiconductor having a high electron potential toward a metal having a low electron potential.

상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균 자유 행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여, 오믹(Ohmic) 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연체층과 금속 박막을 형성하여 오믹 전극과 금속 박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다. The BSE type uses the principle that electrons travel without scattering when the size of the semiconductor is reduced to a dimension area smaller than the average free stroke of the electrons in the semiconductor, thereby forming an electron supply layer made of a metal or a semiconductor on an ohmic electrode. And an insulator layer and a metal thin film formed on the electron supply layer to emit electrons by applying power to the ohmic electrode and the metal thin film.

본 발명은 이중 FED형의 전자 방출 소자와 관련된다. The present invention relates to a double FED type electron emitting device.

근래의 FED형 전자 방출 소자에서는 앞서 언급한 것과 같이 주로 탄소계 물질로 이루어지는 침상 물질을 전자 방출원의 소재로 사용하고 있다. 공지의 방법을 이용하여 탄소계 물질을 포함한 전자 방출원을 제조할 때, 전자 방출원을 구성하는 탄소계 물질 또는 나노 물질은 표면에 드러나지 않고 내부에 묻혀 있는 경우가 많아서 전자 방출원으로 효율적으로 활용되지 못한 경우가 많았다. 또한, 표면 으로 탄소계 물질이나 나노 물질들의 일부가 돌출되는 경우에도 대부분의 전자 방출이 이루어지는 것으로 알려진 그 단부는 상부가 아닌 좌우 측방향을 향하고 있어, 불균일한 전자 방출이 이루어지게 되는 경우가 많았다. 결과적으로 전자 방출특성이 저하되고 화면이 불균일 해지는 문제점이 발생하여 이를 개선할 방안을 강구할 필요성이 크게 대두되어 왔다. Recently, in the FED type electron emission device, a needle material composed mainly of a carbon-based material is used as the electron emission source as mentioned above. When manufacturing an electron emission source including a carbon-based material by using a known method, the carbon-based material or nanomaterial constituting the electron emission source is often buried inside without being exposed to the surface, and thus utilized efficiently as an electron emission source. There were many cases that could not be. In addition, even when a portion of the carbon-based material or nano-material protrudes from the surface, the end, which is known to generate most of the electron emission, is directed to the left and right directions instead of the upper part, so that the electron emission is often nonuniform. As a result, the problem of deterioration of electron emission characteristics and screen unevenness has arisen, and the necessity to find a way to improve them has been greatly raised.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출원으로 사용되는 탄소계 물질 또는 나노 물질이 전자 방출원의 표면으로 드러나고 동시에 가능한 한 일으켜 세워지도록 하여 전자 방출 효율이 향상되도록 하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the conventional problems as described above, the object of the present invention is that the carbon-based material or nano-material used as the electron emission source is exposed to the surface of the electron emission source and at the same time as possible to raise the electron emission efficiency It is to provide a method for manufacturing an electron emitting device to improve this.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전자 방출 소자의 제조 방법에 있어서, 제1기판 상에 형성된 캐소오드 전극 상에 탄소계 물질을 포함하는 페이스트를 도포하는 단계(a); 상기 페이스트층을 건조하는 단계(b); 상기 페이스트층을 노광하여 부분적으로 경화시키는 단계(c); 상기 캐소오드 전극 상에 형성된 상기 페이스트층의 경화된 부분의 상측에 소정 두께의 접착 부재를 부착하는 단계(d); 상기 접착 부재의 일측 단부를 타측 단부 방향으로 당기면서 떼어내어, 상기 캐소오드 전극에 부착된 부분만을 남겨두고 상기 페이스트층을 물리적으로 박리하여 상기 탄소계 물질이 드러나 일으켜지도록 처리하는 단계(e); 및 상기 페이스트층을 소성하는 단계(f)를 포함하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다. An object of the present invention as described above, in the method of manufacturing an electron emitting device, (a) applying a paste containing a carbon-based material on the cathode electrode formed on the first substrate; (B) drying the paste layer; Exposing the paste layer to partially cure it; Attaching an adhesive member having a predetermined thickness to an upper side of the cured portion of the paste layer formed on the cathode electrode; Removing one end of the adhesive member while pulling the other end toward the other end, and physically peeling the paste layer leaving only the portion attached to the cathode electrode, thereby treating the carbonaceous material to be exposed; And (f) firing the paste layer.

여기서, 상기 단계(a)는, 제1기판을 준비하는 단계; 상기 제1기판 상에 일방향으로 연장된 캐소오드 전극을 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에서 상기 캐소오드 전극이 덮이도록 제1절연체층을 형성하는 단계; 상기 제1절연체층 상에 상기 캐소오드 전극과 교차하는 방향으로 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 제1절연체층 및 게이트 전극에 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 전자 방출원 홀을 형성하는 단계; 및 상기 전자 방출원 홀을 포함하여 상기 제1기판 상에 상기 페이스트층을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. Here, the step (a), the step of preparing a first substrate; Forming a cathode electrode extending in one direction on the first substrate; Forming a first insulator layer on the first substrate to cover the cathode electrode; Forming a gate electrode on the first insulator layer in a direction crossing the cathode electrode; Forming an electron emission source hole in the first insulator layer and the gate electrode to expose the cathode electrode; And applying the paste layer on the first substrate including the electron emission hole.

또는 여기서, 상기 단계(a)는, 제1기판을 준비하는 단계; 상기 제1기판 상에 일방향으로 연장된 캐소오드 전극을 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에서 상기 캐소오드 전극이 덮이도록 제1절연체층을 형성하는 단계; 상기 제1절연체층 상에 상기 캐소오드 전극과 교차하는 방향으로 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 캐소오드 전극이 덮이도록 제2절연체층을 형성하는 단계; 상기 제2절연체층 상에 상기 집속 전극을 형성하는 단계; 상기 제1절연체층, 상기 게이트 전극, 상기 제2절연체층 및 상기 집속 전극 상에 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 전자 방출원 홀을 형성하는 단계; 및 상기 전자 방출원 홀을 포함하여 상기 제1기판 상에 상기 페이스트층을 도포하는 단계를 포함할 수도 있다. Alternatively, the step (a) may include preparing a first substrate; Forming a cathode electrode extending in one direction on the first substrate; Forming a first insulator layer on the first substrate to cover the cathode electrode; Forming a gate electrode on the first insulator layer in a direction crossing the cathode electrode; Forming a second insulator layer to cover the cathode electrode; Forming the focusing electrode on the second insulator layer; Forming an electron emission source hole on the first insulator layer, the gate electrode, the second insulator layer, and the focusing electrode to expose the cathode electrode; And applying the paste layer on the first substrate including the electron emission hole.

여기서, 상기 단계(e)에서 상기 접착 부재의 일측 단부로부터 타측 단부로의 방향은 실질적으로 수평방향인 것이 바람직하다. Here, in the step (e), the direction from one end of the adhesive member to the other end is preferably substantially horizontal.

여기서, 상기 캐소오드 전극상의 전자 방출원이 형성되는 위치의 표면을 거칠게 하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다. It is preferable to further comprise roughening the surface of the position where the electron emission source is formed on the cathode electrode.

여기서, 상기 캐소오드 전극은 투명전극으로 형성되고, 상기 단계(c)는 상기 제1기판 하부로부터 빛을 비추는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. Here, the cathode electrode is formed of a transparent electrode, it is preferable that the step (c) is performed in a manner of shining light from the lower portion of the first substrate.

이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing the configuration of the electron emitting device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1 절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the electron emission device 101 may include a first substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, a first insulator layer 130, and an electron emission source. And 150.

상기 제1기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다. The first substrate 110 is a plate-shaped member having a predetermined thickness. Quartz glass, glass containing a small amount of impurities such as Na, glass, SiO 2 coated glass substrate, aluminum oxide or ceramic substrate may be used. . In addition, when implementing a flexible display apparatus, a flexible material may be used.

상기 캐소오드 전극(120)은 상기 제1기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금, Pd, Ag, RuO₂, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 유리로 구성된 인쇄된 도전체, ITO, In₂O₃ 또는 SnO₂ 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다. 특히 제조 공정 중에 상기 제1기판(110)의 후방으로부터 빛을 투과하도록 하는 공정이 필요한 경우에는 ITO, In₂O₃ 또는 SnO₂ 등의 투명 도전체가 사용되는 것이 바람직하다. The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the first substrate 110 and may be made of a conventional electrically conductive material. For example, metals such as Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd or alloys thereof, metals such as Pd, Ag, RuO ₂ , Pd-Ag or metal oxides and glass It may be made of a printed conductor consisting of a transparent conductor such as ITO, In ₂ O ₃ or SnO ₂ , or a semiconductor material such as polysilicon. In particular, when a process for transmitting light from the rear of the first substrate 110 is required during the manufacturing process, it is preferable to use a transparent conductor such as ITO, In ₂ O ₃ or SnO ₂ .

상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다. The gate electrode 140 may be disposed with the cathode electrode 120 and the insulator layer 130 interposed therebetween, and may be made of a conventional electrically conductive material like the cathode electrode 120.

상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다. The insulator layer 130 is disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120 to insulate the cathode electrode 120 and the gate electrode 140 to generate a short between the two electrodes. prevent.

상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서는 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원이 상기 캐소오드 전극과 직접 접하는 경우에 접하는 면의 캐소오드 전극 측에는 부착력을 향상시키기 위해 거칠기를 형성할 수도 있다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 침상 구조를 가진 것이면 어떤 것이라도 사용될 수 있다. 특히, 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 탄소계 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다. The electron emission source 150 is disposed to be energized with the cathode electrode 120, and has a lower height than the gate electrode 140. In the case where the electron emission source is in direct contact with the cathode electrode, a roughness may be formed on the side of the cathode electrode in contact with the cathode to improve adhesion. As the material of the electron emission source 150, any material having a needle structure may be used. In particular, it is preferable to be made of carbon-based materials such as carbon nanotubes (CNTs) having a small work function and large beta functions, graphite, diamond and diamond-like carbon. Alternatively, nanomaterials such as nanotubes, nanowires, and nanorods may be used. In particular, since the carbon nanotubes have excellent electron emission characteristics and facilitate low voltage driving, the carbon nanotubes are advantageous for the large area of a device using them as an electron emission source.

지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(101)는 캐소오드 전극에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극에 (+) 전압을 인가하여 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 게이트 전극(140) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 전자 방출원으로부터 전자가 방출되도록 할 수 있다. The electron emission device 101 having the same configuration as described above applies a negative voltage to a cathode electrode and a positive voltage to a gate electrode to apply the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. The electrons are emitted from the electron emission source by the electric field formed between

또한, 지금까지 설명한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출형 평판 디스플레이 장치(100)에 이용될 수 있다. 디스플레이 장치로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제1기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 제2기판(90), 상기 제2기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층(70)을 더 포함한다. In addition, the electron emission device 101 described above may be used in the electron emission flat panel display device 100 that generates visible light to implement an image. The display device further includes a front panel 102 disposed in parallel with the first substrate 110 of the electron emission device according to the present invention. The front panel 102 includes a second substrate 90 and the An anode electrode 80 provided on the second substrate 90 and a phosphor layer 70 provided on the anode electrode 80 are further included.

상기 제2기판(90)은 상기 제1기판(110)과 마찬가지로 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 상기 제1기판(110)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 상기 애노드 전극(80)은 상기 캐소오드 전극(120) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. 상기 형광체층(70)은 가속된 전자에 의해 여기되어 가시광선을 방생시키는 CL(CathodeLuminescence)형 형광체로 만들어진다. 상기 형광체층(70)에 사용될 수 있는 형광체로는 예를 들어, SrTiO₃:Pr, Y₂O₃:Eu, Y₂O₃S:Eu 등을 포함하는 적색광용 형광체나, Zn(Ga, Al)₂O₄:Mn, Y₃(Al, Ga)₅O₁₂:Tb, Y₂SiO₅:Tb, ZnS:Cu,Al 등을 포함하는 녹색광용 형광체나, Y₂SiO₅:Ce, ZnGa₂O₄, ZnS:Ag,Cl 등을 포함하는 청색광용 형광체가 있다. 물론 여기에 언급한 형광체들 로 한정되는 것은 아니다. The second substrate 90 is a plate-like member having a predetermined thickness like the first substrate 110 and may be made of the same material as the first substrate 110. The anode electrode 80 is made of a conventional electrically conductive material similarly to the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. The phosphor layer 70 is made of CL (Cathode Luminescence) type phosphor which is excited by the accelerated electrons to generate visible light. Phosphors that can be used in the phosphor layer 70 include, for example, red phosphors including SrTiO ₃ : Pr, Y ₂ O ₃ : Eu, Y ₂ O ₃ S: Eu, or Zn (Ga, Al ) ₂ O ₄ : Mn, Y ₃ (Al, Ga) ₅ O ₁₂ : Tb, Y ₂ SiO ₅ : Phosphor for green light including Tb, ZnS: Cu, Al, or Y ₂ SiO ₅ : Ce, ZnGa ₂ There is a blue light phosphor containing O ₄ , ZnS: Ag, Cl and the like. Of course, it is not limited to the phosphors mentioned here.

또한, 단순히 램프로서 가시광선을 발생시키는 것이 아니라 화상을 구현하기 위해서는 상기 캐소오드 전극(120) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. In addition, the cathode electrode 120 and the gate electrode 140 may be disposed to cross each other in order to implement an image instead of simply generating visible light as a lamp.

또한, 상기 게이트 전극(140)들과 상기 캐소드 전극(120)들이 교차하는 영역들에는 전자 방출원 홀(131)들이 형성하여, 그 내부에 전자 방출원(150)을 배치한다. Further, electron emission source holes 131 are formed in regions where the gate electrodes 140 and the cathode electrode 120 cross each other, and the electron emission source 150 is disposed therein.

상기 제1기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(100)와 상기 제2기판(90)을 포함하는 전면 패널(102)은 서로 소정의 간격을 유지하면서 대향되어 발광 공간을 형성하고, 상기 전자 방출 소자(100)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다. The electron emission device 100 including the first substrate 110 and the front panel 102 including the second substrate 90 face each other while maintaining a predetermined distance therebetween to form a light emitting space. Spacers 60 are arranged to maintain the gap between the emitting element 100 and the front panel 102. The spacer 60 may be made of an insulating material.

또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(100)와 전면 패널(102)이 형성하는 공간의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. 이러한 구성을 가지는 전자 방출 디스플레이 장치는 다음과 같이 동작한다. In addition, in order to maintain the vacuum inside, the circumference of the space formed by the electron emission element 100 and the front panel 102 is sealed, and the air inside is exhausted. An electron emission display device having such a configuration operates as follows.

전자 방출을 위해 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(150)으로부터 전자가 방출될 수 있게 한다. 또한, 애노드 전극(80)에 강한 (+)전압을 인가하여 애노드 전극(80) 방향으로 방출된 전자를 가속시킨다. 이와 같이 전압이 인가되면, 전자 방출원(150)을 구성하는 침상의 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전 극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다. Electrons are emitted from the electron emission source 150 installed on the cathode electrode 120 by applying a negative voltage to the cathode electrode 120 and applying a positive voltage to the gate electrode 140 for electron emission. To be possible. In addition, a strong (+) voltage is applied to the anode electrode 80 to accelerate electrons emitted toward the anode electrode 80. When the voltage is applied in this way, electrons are emitted from the needle-like materials constituting the electron emission source 150, proceed toward the gate electrode 140, and are accelerated toward the anode electrode 80. Electrons accelerated toward the anode electrode 80 hit the phosphor layer 70 located on the anode electrode 80 to excite the phosphor layer to generate visible light.

이하에서는 도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an electron emission device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 10.

먼저, 도 3에 도시된 것과 같이, 제1 기판(110), 캐소오드 전극(120), 절연체층(130) 및 게이트 전극(140)을 형성하는 소재를 순서대로 소정 두께로 적층한다. 적층은 스크린 프린팅과 같은 공정으로 수행하는 것이 바람직하다. First, as shown in FIG. 3, materials forming the first substrate 110, the cathode electrode 120, the insulator layer 130, and the gate electrode 140 are sequentially stacked to have a predetermined thickness. Lamination is preferably performed by a process such as screen printing.

그 다음, 상기 게이트 전극(140)의 상면에 소정의 두께로 마스크 패턴(mask pattern)(미도시)을 형성한다. 상기 마스크 패턴의 형성은 전자 방출원 홀을 형성하기 위한 것으로 포토레지스트(Photo Resist: PR)를 도포하고 UV나 이-빔(E-beam)을 이용하여 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정에 의해 수행된다. Next, a mask pattern (not shown) is formed on the upper surface of the gate electrode 140 with a predetermined thickness. The mask pattern is formed to form an electron emission hole, and is performed by a photolithography process in which a photoresist (PR) is applied and a pattern is formed using UV or E-beam. .

그 다음, 마스크 패턴을 이용하여 게이트 전극(140) 및 절연체층(130)을 식각하여 전자 방출원 홀(131)을 형성한다(도 4). 식각 공정은 게이트 전극(140), 절연체층(130) 및 캐소오드 전극(120)의 재료, 두께 등에 따라 식각액을 이용하는 습식 식각이나, 부식성 가스를 이용하는 건식 식각 또는 이온 빔(ion beam) 등을 이용하는 마이크로 머시닝 방식에 의해 이루어질 수 있다. Next, the gate electrode 140 and the insulator layer 130 are etched using the mask pattern to form the electron emission source holes 131 (FIG. 4). The etching process uses wet etching using an etchant, dry etching using an corrosive gas, or an ion beam according to the material and thickness of the gate electrode 140, the insulator layer 130, and the cathode electrode 120. It can be made by a micro machining method.

그 다음, 상기 전자 방출원 홀을 포함하여 상기 제1절연체층 및 상기 게이트 전극을 덮는 포토레지스트(PhotoResist)층(210)을 형성한다(도 5). Next, a photoresist layer 210 is formed to cover the first insulator layer and the gate electrode including the electron emission hole (FIG. 5).

그 다음, 카본 물질을 포함하는 페이스트를 제조한다. 그리고, 도 6에 도시 된 것과 같이 상기 페이스트를 상기 전자 방출원 홀(131)에 도포하여 페이스트층(220)을 형성한다. 도포 공정은 스크린 프린팅에 의해 수행될 수 있다. Next, a paste containing a carbon material is prepared. As shown in FIG. 6, the paste is applied to the electron emission hole 131 to form a paste layer 220. The application process can be performed by screen printing.

그 다음으로는, 상기 페이스트층(220) 중 전자 방출원을 형성할 부분을 각각 경화시키는 공정을 수행한다. Next, a process of curing the portions of the paste layer 220 to form electron emission sources are performed.

이 공정은 페이스트에 감광성 수지가 포함된 경우와 그렇지 않은 경우가 각각 다르게 수행된다. 먼저, 감광성 수지가 포함된 경우에는 노광 공정을 이용한다. 예를 들어, 네가티브 감광성을 가지는 감광성 수지를 포함한 경우, 네가티브 감광성 수지는 빛을 받으면 경화하는 특성을 가지므로, 포토리소그래피 공정으로 포토레지스트를 도포한 후 빛을 선택적으로 조사하여 페이스트 중 필요한 부분만을 경화시켜 전자 방출원을 형성하는 것이 가능하다. This process is performed differently when the paste contains the photosensitive resin and when it is not. First, when the photosensitive resin is contained, an exposure process is used. For example, in the case of including a photosensitive resin having negative photosensitivity, the negative photosensitive resin has a property of curing upon receiving light. Therefore, after the photoresist is applied by a photolithography process, only a portion of the paste is cured by irradiating light selectively. It is possible to form an electron emission source.

또는 도 6에 도시된 것과 같이 제1기판의 저면으로부터 빛을 조사하여 노광 공정을 수행한다. 이 경우에는 상기 캐소오드 전극(120)이 투명 전극으로 형성된다. 또한, 상기 제1절연체층이 노광 마스크의 역할을 수행한다. Alternatively, as shown in FIG. 6, light is irradiated from the bottom of the first substrate to perform an exposure process. In this case, the cathode electrode 120 is formed as a transparent electrode. In addition, the first insulator layer serves as an exposure mask.

그 다음은, 노광 공정 이후 현상 공정을 통하여 경화되지 않고 남아 있는 페이스트층과 포토레지스트층(210)을 제거한다(도 7). Next, the paste layer and the photoresist layer 210 which remain uncured through the developing process after the exposure process are removed (FIG. 7).

한편, 페이스트에 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는 다음과 같은 방법으로 전자 방출원을 형성할 수 있다. On the other hand, when a paste does not contain photosensitive resin, an electron emission source can be formed by the following method.

페이스트가 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 포토레지스트 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트 막을 이용하여 포토레지스트 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 페이스 트를 인쇄로 공급한다.If the paste does not contain a photosensitive resin, a photolithography process using a separate photoresist pattern is required. That is, a photoresist pattern is first formed using a photoresist film, and then paste is printed by using the photoresist pattern.

전술한 바와 같이 인쇄된 페이스트는 산소 가스 또는 1000 ppm 이하, 특히 10ppm 내지 500ppm의 산소가 존재하는 질소 가스 분위기 하에서 소성 단계를 거친다. 이러한 산소 가스 분위기 하에서의 소성 단계를 통하여 페이스트 중 카본 나노 튜브는 기판과의 접착력이 향상될 수 있고, 비이클은 휘발, 제거되고, 다른 무기 바인더 등이 용융 및 고형화되어 전자 방출원의 내구성 향상에 기여할 수 있게 된다. The paste printed as described above is subjected to a firing step in a nitrogen gas atmosphere in which oxygen gas or oxygen of 1000 ppm or less, in particular 10 ppm to 500 ppm, is present. Through the firing step in the oxygen gas atmosphere, the adhesion of the carbon nanotubes in the paste may be improved with the substrate, the vehicle may be volatilized and removed, and other inorganic binders may be melted and solidified, thereby contributing to the durability of the electron emission source. Will be.

상기 소성 온도는 페이스트에 포함된 비이클의 휘발 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 소성 온도는 350℃ 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 소성 온도가 350℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 소성 온도가 500℃를 초과하면 제조비용이 상승하고, 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.The firing temperature should be determined in consideration of the volatilization temperature and time of the vehicle included in the paste. Typical firing temperatures are from 350 ° C to 500 ° C, preferably 450 ° C. If the firing temperature is less than 350 ℃ may cause a problem that the volatilization such as a vehicle is not sufficiently made, if the firing temperature exceeds 500 ℃ may cause a problem that the manufacturing cost increases, the substrate may be damaged.

이와 같이 노광 공정을 이용하거나 별도의 포토레지스트 패턴을 이용하여 형성된 전자 방출원은 활성화(activation) 단계를 거친다. 활성화 단계는 도 8에 도시된 것과 같이 접착 부재(230)를 전자 방출원의 전면에 부착하고, 도 8의 화살표 방향으로 접착 부재(230)를 떼어내는 방식으로 이루어진다. 즉, 도 9에 도시된 것과 같이 상기 접착 부재의 일단부로부터 상기 접착부재의 타단부를 향하는 방향으로 상기 접착 부재(230)를 떼어내면서 상기 전자 방출원(150)의 표면을 일부 물리적으로 박리시킨다. 이러한 활성화 단계를 통하여 나노 사이즈를 갖는 카본 물질은 도 10에 도시된 것과 같이 전자 방출원(150) 표면으로 노출되어 일으켜 세워질 수 있다. As such, the electron emission source formed by using an exposure process or using a separate photoresist pattern undergoes an activation step. The activation step is performed by attaching the adhesive member 230 to the front surface of the electron emission source as shown in FIG. 8 and detaching the adhesive member 230 in the direction of the arrow of FIG. 8. That is, as illustrated in FIG. 9, the surface of the electron emission source 150 is physically peeled off while detaching the adhesive member 230 in a direction from one end of the adhesive member toward the other end of the adhesive member. . Through this activation step, the carbon material having a nano size may be exposed and raised to the surface of the electron emission source 150 as shown in FIG. 10.

한편, 상기 페이스트에는 카본 나노 튜브 외에 페이스트의 인쇄성 및 점도를 조절하기 위해 비이클을 더 포함한다. 상기 비이클은 수지 성분 및 용매 성분으로 이루어질 수 있다. On the other hand, the paste further includes a vehicle to control the printability and viscosity of the paste in addition to the carbon nanotubes. The vehicle may consist of a resin component and a solvent component.

상기 수지 성분은 예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 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.The resin component may be, for example, a cellulose resin such as ethyl cellulose, nitrocellulose, or the like; Acrylic resins such as polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate and the like; At least one of a vinyl-based resin such as polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl ether, and the like may be included, but is not limited thereto. Some of the resin components as described above may simultaneously serve as a photosensitive resin.

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.The solvent component is, for example, at least one of terpineol, butyl carbitol (BC), butyl carbitol acetate (BCA), toluene and texanol It may include. Among these, it is preferable to contain terpineol.

한편, 상기 용매 성분의 함량이 지나치게 적거나 많은 경우에는 페이스트의 인쇄성 및 흐름성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다. 특히, 비이클의 함량이 지나치게 많은 경우에는 건조시간이 지나치게 길어질 수 있다는 문제점이 있다. On the other hand, when the content of the solvent component is too small or too large, there may be a problem that the printability and flowability of the paste is lowered. In particular, when the content of the vehicle is too large, there is a problem that the drying time may be too long.

또한, 페이스트는 필요에 따라 감광성 수지와 광개시제, 필러 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the paste may further include one or more selected from a photosensitive resin, a photoinitiator, and a filler, as necessary.

한편, 앞서 언급한 감광성 수지의 비제한적인 예에는 아크릴레이트계 모노 머, 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. On the other hand, non-limiting examples of the aforementioned photosensitive resins include acrylate monomers, benzophenone monomers, acetophenone monomers, or thioxanthone monomers, and more specifically epoxy acrylates and polyester acrylics. 2,4-diethyloxanthone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, and the like can be used.

상기 광개시제는 상기 감광성 수지가 노광될 때 감광성 수지의 가교결합을 개시하는 역할을 한다. 상기 광개시제의 비제한적인 예에는 벤조페논 등이 있다. The photoinitiator serves to initiate crosslinking of the photosensitive resin when the photosensitive resin is exposed. Non-limiting examples of such photoinitiators include benzophenone and the like.

상기 필러는 기판과 충분히 접착하지 못한 나노 사이즈를 갖는 무기물의 전도성을 보다 향상시키는 역할을 하는 물질로서 이의 비제한적인 예에는 Ag, Al, 등이 있다. The filler is a material that serves to further improve the conductivity of the inorganic material having a nano-size that is not sufficiently adhered to the substrate, non-limiting examples thereof include Ag, Al, and the like.

도 11에는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법이 적용될 수 있는 다른 형태의 전자 방출 소자의 구성을 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있다. 11 is a partial cross-sectional view showing the configuration of another type of electron emitting device to which the method for manufacturing an electron emitting device according to the present invention can be applied.

도 11에 도시된 것과 같이, 다른 예의 전자 방출 소자(201)는 게이트 전극(140)의 상측을 덮는 제2절연체층(135)과 상기 제2절연체층(135)의 상측에 형성된 집속 전극(145)을 더 포함한다. 상기 집속 전극(145)을 더 포함함으로써 전자 방출원(150)에서 방출되는 전자가 형광체층을 향하여 집속되고 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. 앞서 설명한 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법은 이러한 구조를 가지는 전자 방출 소자에도 그대로 적용될 수 있다. As shown in FIG. 11, another example of the electron emission device 201 includes a second insulator layer 135 covering an upper side of the gate electrode 140 and a focusing electrode 145 formed on the second insulator layer 135. More). By further including the focusing electrode 145, electrons emitted from the electron emission source 150 may be prevented from being focused toward the phosphor layer and dispersed in left and right directions. The method of manufacturing the electron emitting device according to the present invention described above can be applied to the electron emitting device having such a structure as it is.

상술한 본 발명에 의한 전자 방출 소자의 제조 방법에 의해 전자 방출 소자의 전자 방출원인 전자 방출원의 표면의 탄소계 물질이 드러나 일으켜 세워지므로 전자방출특성이 균일해지고, 전자 방출과정에 참여하는 탄소계 물질이 증가하여 결과적으로 전자방출효율이 증대되고, 화면의 대면화가 가능해진다. According to the method of manufacturing an electron emission device according to the present invention described above, the carbon-based material on the surface of the electron emission source, which is the electron emission source of the electron emission element, is exposed and raised, so that the electron emission characteristics are uniform, and the carbon-based part participating in the electron emission process. As the material increases, the electron emission efficiency is increased, and the screen becomes large.

또한, 상술한 전자 방출 소자의 제조 방법에 의해 상기 전자 방출원의 표면에 부가적인 표면활성화 공정이 필요 없게 되어 전자 방출 소자의 제조원가가 절감된다.In addition, the method of manufacturing the electron emission device eliminates the need for an additional surface activation process on the surface of the electron emission source, thereby reducing the manufacturing cost of the electron emission device.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

In the method of manufacturing an electron emitting device,

(A) applying a paste including a carbonaceous material on a cathode electrode formed on the first substrate;

(B) drying the paste layer;

Exposing the paste layer to partially cure it;

Attaching an adhesive member having a predetermined thickness to an upper side of the cured portion of the paste layer formed on the cathode electrode;

Removing one end of the adhesive member while pulling the other end toward the other end, and physically peeling the paste layer leaving only the portion attached to the cathode electrode, thereby treating the carbonaceous material to be exposed; And

And firing the paste layer (f).

The method of claim 1,

Step (a) is,

Preparing a first substrate;

Forming a cathode electrode extending in one direction on the first substrate;

Forming a first insulator layer on the first substrate to cover the cathode electrode;

Forming a gate electrode on the first insulator layer in a direction crossing the cathode electrode;

Forming an electron emission source hole in the first insulator layer and the gate electrode to expose the cathode electrode; And

And applying the paste layer on the first substrate including the electron emission hole.

The method of claim 1,

Step (a) is,

Preparing a first substrate;

Forming a cathode electrode extending in one direction on the first substrate;

Forming a second insulator layer to cover the cathode electrode;

Forming the focusing electrode on the second insulator layer;

Forming an electron emission source hole on the first insulator layer, the gate electrode, the second insulator layer, and the focusing electrode to expose the cathode electrode; And

The method according to any one of claims 1 to 3,

And in the step (e), the direction from one end of the adhesive member to the other end is substantially horizontal.

The method according to any one of claims 1 to 3,

And roughening the surface of the position where the electron emission source is formed on the cathode electrode.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The cathode electrode is formed of a transparent electrode, the step (c) is a method of manufacturing an electron emitting device, characterized in that performed in the manner of shining light from the bottom of the first substrate.