KR20070084918A - 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및상기 전자 방출원의 제조방법 - Google Patents

전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및상기 전자 방출원의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및 상기 전자 방출원의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 20℃ 내지 25℃의 온도 및 0.01 1/s 내지 100 1/s의 측정 조건 하에서의 요변성 (thixotropy) 값이 10,000 내지 50,000 Pa/s이거나, 또는 20℃ 내지 25℃의 온도, 1 내지 10 Pa 및 0.05 내지 100 Hz의 측정 조건 하에서의 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값이 2 내지 5인 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및 상기 전자 방출원의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전자 방출원 형성용 조성물은 인쇄 특성 및 레벨링 특성이 우수하므로, 공정 안정성이 확보되어 전자 방출 소자 내의 전자 방출원 형성에 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및 상기 전자 방출원의 제조방법 {A composition for preparing an electron emitter, the electron emitter prepared using the composition, an electron emission device comprising the electron emitter, and a method for preparing the electron emitter}
도 1은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 카본나노튜브를 제조하기 위해서 전기방전법을 실행하는 전기방전장치의 구조도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 값을 나타내기 위한 그래프이다.
도 4는 실시예 4 내지 6에 따른 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 값을 나타내기 위한 그래프이다.
도 5a 및 5b는 실시예 1에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진이다.
도 6a 및 6b는 실시예 2에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배 열의 평면 사진이다.
도 7a 및 7b는 실시예 3에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진이다.
도 8a 및 8b는 실시예 4에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진이다.
도 9a 및 9b는 실시예 5에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진이다.
도 10a 및 10b는 실시예 6에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진이다.
도 11a 및 11b는 비교예에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
200: 전자 방출 소자 201: 상판
202: 하판 110: 하면기판
120: 캐소드 전극 130: 절연체층
140: 게이트 전극 160: 전자방출원
41...음극 42...양극
본 발명은 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및 상기 전자 방출원의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인쇄 특성 및 레벨링 특성이 우수하여 공정 안정성이 확보됨으로써 전자 방출 소자 내의 전자 방출원 형성에 효과적으로 사용될 수 있는 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및 상기 전자 방출원의 제조방법에 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 디스플레이 장치이다.
전자 전도성이 탁월한 탄소 나노 튜브 (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.
종래기술에 따른 조성물은 카본나노튜브 분말, 폴리머 및 유기 용매를 포함하는 비이클, 무기질계 바인더 및 기타 첨가제를 포함하며, 예를 들면, 대한민국 특허 공개 번호 제2003-0083790호에는 카본나노튜브 분말, 글래스 프리트, 아크릴레이트계 수지, 에틸 셀룰로오스, 광개시제 및 유기 용매를 포함하는 전자 방출 표시 소자용 카본나노튜브 에미터 페이스트 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래기술에 따른 조성물에 있어서, 요변성 및 점탄성 수치가 소정 범위 내로 조절되지 않는 경우에는, 공정상 인쇄기에서의 연속 인쇄가 어렵고, 인쇄 후 기판 표면에서의 레벨링 특성이 좋지 않다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 (thixotropy) 값 및 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값을 최적의 범위 내로 조절함으로써 인쇄 특성 및 레벨링 특성을 향상시킨 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자, 및 상기 전자 방출원의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 그 일 구현예에서,
20℃ 내지 25℃의 온도 및 0.01 1/s 내지 100 1/s의 측정 조건 하에서의 요변성 (thixotropy) 값이 10,000 내지 50,000 Pa/s이거나, 또는 20℃ 내지 25℃의 온도, 1 내지 10 Pa 및 0.05 내지 100 Hz의 측정 조건 하에서의 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값이 2 내지 5인 전자 방출원 형성용 조성물을 제공한다.
본 발명은 다른 구현예에서,
상기 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전자 방출원을 제공한다.
본 발명은 또 다른 구현예에서,
기판;
상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및
상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 상기 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자를 제공한다.
본 발명은 또 다른 구현예에서,
상기 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계;
기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계;
상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계; 및
상기 소성된 결과물을 활성화시켜 전자 방출원을 얻는 단계를 포함하는 전자 방출원의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전자 방출원 형성용 조성물은 요변성 (thixotropy) 값 및 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값이 최적의 범위 내로 조절됨으로써 인쇄 특성 및 레벨링 특성이 종래 기술에 따른 전자 방출원 형성용 조 성물에 비하여 월등하고, 따라서 공정 안정성이 확보되어 전자 방출 소자 내의 전자 방출원 형성에 더욱 효과적으로 사용될 수 있다.
본 발명에서는 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 (thixotropy) 값 및 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값을 최적의 범위 내로 조절함으로써 인쇄 특성 및 레벨링 특성을 향상시키고자 하였다.
구체적으로, 요변성은 전단력 (shear rate)을 상승시켰다가 하강시켰을 때의 전단력의 차이로서 산출될 수 있으며, 점탄성은 주파수를 변화시키면서 점성과 탄성을 측정함으로써 얻어질 수 있다.
요변성 및 점탄성은 전자 방출원 형성용 조성물의 유기 물질, 용매 및 무기 물질의 조성비에 의해서 영향을 받는데, 종래기술에 따른 전자 방출원 형성용 조성물은 대개 200,000 Pa/s 이상의 요변성 수치 및 5 이상의 점탄성 수치를 가지며, 이러한 값을 갖는 전자 방출원 형성용 조성물은 공정상 인쇄기에서의 연속 인쇄가 어렵고, 인쇄 후 기판 표면에서의 레벨링 특성이 양호하지 못하다는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 일 구현예에서, 전자 방출원 형성용 조성물은 카본계 물질 및 비이클을 포함한다.
바람직하게는 상기 전자 방출원 형성용 조성물은 전체 조성물 100 중량부에 대해서, 0.1 내지 30 중량부의 카본계 물질 및 70 내지 99.9 중량부의 비이클을 포함한다.
본 발명에 따른 조성물 중, 카본계 물질은 전도성 및 전자 방출 특성이 우수 하여 전자 방출 소자 작동시 애노드부의 형광막으로 전자를 방출시켜 형광체를 여기시키는 역할을 한다. 이러한 카본계 물질의 비제한적인 예에는 카본나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드 및 플러렌 등이 포함된다. 이 중, 카본나노튜브가 바람직하다.
카본나노튜브는 그라파이트 시트가 나노 크기의 직경으로 둥글게 말려 튜브형태를 이루고 있는 카본동소체 (allotrope)로서, 단일벽 나노튜브 (single wall nanotube) 및 다중벽 나노튜브 (multi wall nanotube) 모두를 사용할 수 있다. 본 발명의 카본나노튜브는 열 (Thermal) 화학기상증착법 (Chemical Vapor Deposition: 이하, "CVD법"이라고도 함), DC 플라즈마 CVD법, RF 플라즈마 CVD법, 마이크로파 플라즈마 CVD법과 같은 CVD법을 이용하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 조성물 중, 비이클은 전자 방출원 형성용 조성물의 점도 및 인쇄성을 조절하는 역할을 하는 것으로서, 이는 폴리머 성분 및 유기 용매 성분을 포함한다.
비이클 내에 포함되는 폴리머 성분에 대한 비제한적인 예로는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트와 같은 아크릴계 수지; 및 비닐계 수지 등이 있으며, 그 함량은 비이클 100 중량부에 대하여 3 내지 20 중량부일 수 있다.
비이클 내에 포함되는 유기 용매 성분에 대한 비제한적인 예로는 부틸 카르비톨 아세테이트 (BCA), 터피네올 (TP), 톨루엔, 텍사놀 및 부틸 카르비톨 (BC) 등 이 있으며, 그 함량은 비이클 100 중량부에 대하여 80 내지 97 중량부일 수 있다.
상기 전자 방출원 형성용 조성물은 카본계 물질 및 비이클 이외에도, 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이러한 첨가제는 카본나노튜브와 기판과의 접착력을 향상시키는 역할을 하는 접착 성분으로서 무기 접착 성분, 유기 접착 성분, 및 저융점 금속으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택된 것을 포함할 수도 있으며, 이 밖에도, 필러 (filler), 감광성 수지, 점도 개선제, 해상도 개선제, 광개시제, 분산제, 소포제 등을 더 포함할 수도 있으며, 상기 첨가제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부일 수 있다.
상기 필러는 기판과 충분히 접착되지 못한 카본나노튜브의 전도성을 향상시키고, 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 및 기타 물성을 조절하기 위한 것으로서, 이러한 필러의 구체적인 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, Ag, Al, Pd, Al2O3 등이 사용될 수 있다.
본 발명은 다른 구현예에서, 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전자 방출원을 제공한다.
본 발명의 전자 방출원은 본 발명에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 이용한 페이스트법에 의해서 형성될 수 있다.
페이스트법을 이용하여 전자 방출원을 형성하는 경우, 본 발명의 전자 방출원은 접착 성분 및 접착 성분의 소성 결과물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 접착 성분은 카본나노튜브와 기판 간의 접착력을 향상시키는 역할을 하는 것으 로서, 무기 접착 성분의 구체적인 예에는 글래스 프리트, 실란, 물유리 등이 포함되고, 유기 접착 성분의 구체적인 예에는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이와 같은 아크릴계 수지; 비닐계 수지 등이 포함되며, 저융점 금속 또한 상기 접착 성분으로 이용될 수 있다.
본 발명은 또 다른 구현예에서, 기판; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 상기 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 부분 단면도로서, 대표적으로 3극관 구조의 전자 방출 소자를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 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 내부 공간을 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 전자방출원 (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 형광체층은 상기 전자에 의해 여기되어 고에너지 레벨에서 저에너지 레벨로 떨어지면서 가시광을 방출한다. 칼라 전자 방출 소자의 경우에는 단위화소를 이루는 복수의 상기 발광공간 (210) 각각에 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광의 형광체층이 상기 애노드 전극의 하면 (180a)에 배치된다.
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.
전계 형성에 의해 전자를 방출하는 상기 전자방출원 (160)은 본 발명에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전자 방출원 (160)이다.
본 발명은 또 다른 구현예에서, 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계; 기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계; 상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계; 및 상기 소성된 결과물을 활성화시켜 전자 방출원을 얻는 단계를 포함하는 전자 방출원의 제조방법
본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법의 일 구현예는 다음과 같다.
먼저 전자 방출원 형성용 조성물을 준비한다. 전자 방출원 형성용 조성물은 카본나노튜브 및 비이클을 포함하며, 이는 상술한 방법에 의해서 제조될 수 있다.
다음으로, 준비된 전자 방출원 형성용 조성물을 기판에 인쇄한다. 상기 "기판"이란 전자 방출원이 형성될 기판으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 기판을 사용할 수 있다.
인쇄 방식은 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우와 감광성 수지를 포함하지 않은 경우에 따라 상이하다. 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우에는 별도의 포토레지스트 패턴이 불필요하다. 즉, 기판 상에 감광성 수지를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄로 코팅하고, 이를 원하는 전자 방출원 형성 영역에 따라 노광 및 현상한다. 한편, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 포토레지스트막 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트막을 이용하여 포토레지스트막 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트막 패턴을 이용하여 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄로 공급한다.
이 후, 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성시킨다. 상기 소성 단계를 통하여 카본나노튜브와 기판과의 접착력이 향상될 수 있고, 일부 이상의 접착 성분의 용융 및 고형화에 의하여 내구성 등도 향상될 수 있으며, 아웃개싱 (outgasing)도 최소화될 수 있다. 소성 온도는 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 비이클의 휘발 및 접착 성분의 소결가능 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 소성 온도는 350 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 소성 온도가 400℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 소성 온도가 500℃를 초과하면 카본나노튜브 손상의 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
이 후, 소성 결과물을 활성화하여 전자 방출원을 얻는다. 상기 활성화 단계는, 예를 들어, 열처리 공정을 통하여 필름 형태로 경화될 수 있는 폴리이미드계 고분자를 포함하는 전자 방출원 표면 처리제를 상기 소성 결과물 상에 도포한 후, 이를 열처리한 다음, 상기 열처리로 형성된 필름을 박리함으로써 수행될 수 있다. 또한, 상기 활성화 단계는 소정의 구동원으로 구동되는 롤러 표면에 접착력을 갖는 접착부를 형성하여 상기 소성 결과물 표면에 소정의 압력으로 가압함으로써 수행될 수도 있다. 이러한 활성화 단계를 통하여 전자 방출원 표면으로 카본나노튜브가 노출되거나 카본나노튜브의 수직배향 상태가 조절될 수 있다.
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.
카본나노튜브의 제조
전기 방전법에 의하여 본 발명에 따른 카본나노튜브를 제조하였으며, 도 2에는 이러한 전기방전법을 실행하는 전기방전장치의 구조도를 간략히 나타내었다. 상기 방법에서는, 두 개의 그래파이트나 금속 막대를 음극 (41)과 양극 (42)으로 하고, 두 전극 사이에 직류 전원을 인가하여 전극 사이에 방전을 일으켰다.
이러한 방전에 의해 발생된 다량의 전자는 양극으로 이동하여 양극 막대 (41)에 충돌하게 되고, 이때 전자의 충돌에 의해서 양극으로 사용된 그래파이트 막대에서 떨어져나온 탄소 크러스트들은 낮은 온도로 냉각되어 있는 음극 (42)의 그래파이트 막대 표면에 응축되어 카본나노튜브가 제조된다.
전자 방출원 형성용 조성물의 제조
실시예 1
상기 방법에 의해서 제조된 카본나노튜브 2g, 글래스 프리트 20g, 에틸 셀룰로오스 6g, 메틸 아크릴산 12g, 부틸 카르비톨 아세테이트 60g 및 Ag 5g을 혼합하여 22.5℃의 온도 및 10 1/s의 측정 조건 하에서의 요변성 (thixotropy) 값이 23,500 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예 2
Ag의 첨가량을 10g으로 하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해서 요변성 값이 11,000 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예 3
Ag의 첨가량을 20g으로 하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해서 요변성 값이 23,360 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예 4
Ag 5g 대신에 Al2O3 5g을 첨가하여 주었다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해서 요변성 값이 20,960 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예 5
Al2O3의 첨가량을 10g으로 하였다는 점을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 의해서 요변성 값이 14,850 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예 6
Al2O3의 첨가량을 20g으로 하였다는 점을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 의해서 요변성 값이 23,500 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
비교예
Ag를 첨가하여 주지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해서 요변성 값이 7,670 Pa/s인 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
도 3에는 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 값을, 도 4에는 실시예 4 내지 6에 따른 전자 방출원 형성용 조성물의 요변성 값을 나타내기 위한 그래프가 도시되어 있으며, 도면에서 요변성 값은 폐곡선 그래프의 면적을 계산함으로써 얻어질 수 있다.
전자 방출원의 제조
실시예 1 내지 6 및 비교예에 의해서 제조된 전자 방출원 형성용 조성물을 기판 상에 코팅한 후, 패턴 마스크를 이용하여 2000 mJ/cm2의 노광 에너지로 평행 노광기를 이용하여 조사하였다. 노광 후 스프레이하여 현상하고, 450℃의 온도에 서 소성하여 전자 방출원을 얻었다.
도 5 내지 도 11에는 실시예 1 내지 6 및 비교예에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 사용하여 제조된 전자 방출원에 대한 1개 전자 방출원의 단면 사진 (도 5a 내지 11a) 및 복수 개 전자 방출원의 배열의 평면 사진 (도 5b 내지 11b)을 나타내었다.
전자 방출 소자의 제조
하면 기판을 준비하고, 상기 하면 기판 상에 ITO 물질로 이루어진 투명한 다수의 캐소드 전극을 스트라이프 형태로 형성하였다. 이후, 상기 캐소드 전극이 덮이도록 폴리이미드 절연 물질을 스크린 인쇄하여 절연체층을 형성하고, 상기 절연체층의 상면에 도전성이 우수한 은(Ag) 또는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 도체를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하여 게이트 전극을 형성하였다. 이후 게이트 전극과 절연체층을 에칭하여 상기 캐소드 전극의 표면이 드러나도록 전자방출원 홀을 형성하고, 상기 게이트 전극을 포토리소그래피 공정으로 패터닝하여 상기 캐소드 전극들과 교차하도록 스트라이프 형태로 형성하였다.
다음으로, 상기 전자방출원 홀에 상기에서와 같이 전자방출원 형성용 조성물을 도포하여 전자방출원을 형성하고, 소성 및 활성화 단계를 거쳐서 전자 방출 소자를 제조하였다.
본 발명에 따르면, 전자 방출원 형성용 조성물은 인쇄 특성 및 레벨링 특성이 우수한 전자 방출원 형성용 조성물을 제공할 수 있으며, 이러한 전자 방출원 형 성용 조성물을 사용하여 전자 방출원을 제조하는 경우, 공정 안정성이 확보될 수 있으므로, 효과적으로 전자 방출 소자를 제조할 수 있다.

Claims (11)

  1. 20℃ 내지 25℃의 온도 및 0.01 1/s 내지 100 1/s의 측정 조건 하에서의 요변성 (thixotropy) 값이 10,000 내지 50,000 Pa/s이거나, 또는 20℃ 내지 25℃의 온도, 1 내지 10 Pa 및 0.05 내지 100 Hz의 측정 조건 하에서의 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값이 2 내지 5인 전자 방출원 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자 방출원 형성용 조성물은 전체 조성물 100 중량부에 대해서 0.1 내지 30 중량부의 카본계 물질 및 70 내지 99.9 중량부의 비이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비이클은 비이클 100 중량부에 대해서 3 내지 20 중량부의 폴리머 성분 및 80 내지 97 중량부의 유기 용매 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리머 성분은 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 비닐계 수지 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유기 용매 성분은 부틸 카르비톨 아세테이트 (BCA), 터피네올 (TP), 톨루엔, 텍사놀, 부틸 카르비톨 (BC) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 조성물은 접착 성분 (binder), 필러 (filler), 감광성 수지, 광개시제, 점도 개선제, 해상도 개선제, 분산제, 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 첨가제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 필러는 Ag, Al, Pd 및 Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전자 방출원.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및
    상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 제6항에 따른 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자.
  11. 20℃ 내지 25℃의 온도 및 0.01 1/s 내지 100 1/s의 측정 조건 하에서의 요변성 (thixotropy) 값이 10,000 내지 50,000 Pa/s이거나, 또는 20℃ 내지 25℃의 온도, 1 내지 10 Pa 및 0.05 내지 100 Hz의 측정 조건 하에서의 점탄성 (viscoelectricity) (tanδ, 점도 계수/저장 계수)값이 2 내지 5인 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계;
    기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계;
    상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계; 및
    상기 소성된 결과물을 활성화시켜 전자 방출원을 얻는 단계를 포함하는 전자 방출원의 제조방법.
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