KR20080045858A - A composition of carbon nanotube paste and process for preparing an electron emitter using the composition - Google Patents

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KR20080045858A KR1020060115061A KR20060115061A KR20080045858A KR 20080045858 A KR20080045858 A KR 20080045858A KR 1020060115061 A KR1020060115061 A KR 1020060115061A KR 20060115061 A KR20060115061 A KR 20060115061A KR 20080045858 A KR20080045858 A KR 20080045858A
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Abstract

A carbon nanotube paste composition and a manufacturing process of field emission emitter using the composition are provided to obtain better development by employing alkaline aqueous solution or organic solvent as a developer, and to improve field emission by facilitating dispersion of carbon nanotube. A manufacturing method of carbon nanotube paste composition comprises steps of: sonication of a mixture comprising solvent and carbon nanotube; applying shear force on the mixture by flowing the mixture solution in a fine tube with high pressure in order to minimize aggregation of carbon nanotube for stable dispersion state; and preparing a paste. The sonicated mixture is optionally coated with coating material in the amount of 0.5-2 times as much as the carbon nanotube powder by weight and dried for stable dispersion state. The paste composition comprises 1-10% by weight of carbon nanotube, 5-25%by weight of copolymer resin of glycidyl (meth)acrylate and (meth)acrylic acid, 1-5% by weight of photopolymerization initiator, 5-10% by weight of photopolymerization monomer, 1-5% by weight of glass frit, 1-30% by weight of conductive metal powder and 15-80% by weight of organic solvent. A manufacturing process of field emission emitter comprises steps of: printing or spraying the carbon nanotube paste; drying the coated film; and exposing the resultant film to light, developing and calcining the resultant.

Description

카본 나노튜브가 포함된 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전계방출소자의 제조공정 {A composition of carbon nanotube paste and process for preparing an electron emitter using the composition}A composition of carbon nanotube paste and process for preparing an electron emitter using the composition}

도1은 실시예 1,2와 비교예 1,2의 전기장의 세기에따른 전류밀도 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing a change in current density according to the intensity of the electric field of Example 1,2 and Comparative Example 1,2.

도2,도3은 실시예 1과 비교예 2를 인쇄,건조,노광후 현상한 영상사진이다. 2 and 3 are image photographs of Example 1 and Comparative Example 2 developed after printing, drying, and exposure.

도4는 실시예1의 탄소나노튜브 에미터 형성 후 단면을 SEM로 측정한 영상이다.FIG. 4 is an SEM image of a cross section after the carbon nanotube emitter is formed in Example 1. FIG.

본 발명은 전계방출물질인 카본나노튜브를 포함한 페이스트조성물과 이를 이용한 전계방출소자의 캐소드 전극형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a paste composition including carbon nanotubes, which are field emission materials, and a method of forming a cathode electrode of a field emission device using the same.

일반적으로 전계방출표시소자는 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 형성된 전계방출물질인 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 애노드 전극에 부착된 형광막에 충돌하여 발광시킴으로써 원하는 화상을 구현하는 소자이다. 스핀트 타입은 몰리브덴이나 실리콘 성분의 원뿔모양의 에미터 팁에 대 해 외부 게이트 전극에서 양전합을 가하면 에미터 팁의 끝부분에서 전자가 방출하게 되고, 방출된 전자는 형광체가 코팅된 애노드전극에 충돌하여 표시장치의 역할을 수행하게 된다. 하지만 스핀트 타입의 에미터는 미세한 패턴으로 전극을 형성하는데 어려움이 있으며, 동작전압이 매우 높고 팁의 열화로 인한 성능저하가 일어나는 문제점이 있다.In general, the field emission display device emits electrons from an emitter, which is a field emission material formed on the cathode electrode, by using a quantum mechanical tunneling effect, and the emitted electrons collide with the fluorescent film attached to the anode electrode to emit light. It is an element to implement. Spint type emits electrons at the tip of the emitter tip when positive electrode is applied at the external gate electrode to the cone-shaped emitter tip of molybdenum or silicon, and the emitted electron is discharged to the phosphor coated anode electrode. They collide with each other to play the role of a display device. However, the spin type emitter has a problem in that it is difficult to form the electrode in a fine pattern, the operation voltage is very high and there is a problem that the performance degradation due to deterioration of the tip.

이러한 실리콘 팁을 이용한 전계방출 표시소자의 문제점을 개선하기 위해 화학적 기계적으로 강인하고 전계방출특성이 뛰어난 탄소나노튜브를 이용한 전계방출 표시소자가 제안되었다. 카본나노튜브를 이용한 전계방출소자는 캐소드 전극에 직접 카본나노튜브를 성장시켜 에미터로 이용하는 형태와 대량생산된 카본나노튜브를 적절한 방법으로 캐소드 전극을 형성시키는 형태로 시도되고 있으나, 전자의 경우에는 카본나노튜브의 성장온도가 너무 높아 기판의 변형을 초래하고, 대면적의 기판에 에미터를 형성시키기 어렵다는 문제점이 있다. 후자의 경우에는 입자상태의 카본나노튜브를 미세패턴의 캐소드로 형성시키기 위해서 감광성 페이스트 조성물을 형성하여 현상액으로 현상하는 방법이나, 전기영동을 이용하는 방법을 시도하고 있지만, 카본나노튜브와 전극과의 접촉이 완전하게 이루어지지 않아 접촉저항이 증가하거나 에미터 형성후 잔류하는 고분자 물질이 카본나노튜브의 전계방출을 방해하는 등의 문제점이 있다. In order to improve the problem of the field emission display device using the silicon tip, a field emission display device using carbon nanotubes having excellent chemical emission characteristics and field emission characteristics has been proposed. Field emission devices using carbon nanotubes have been tried in the form of growing carbon nanotubes directly on cathode electrodes and using them as emitters, and forming cathode electrodes using mass-produced carbon nanotubes in an appropriate manner. The growth temperature of the carbon nanotubes is too high, resulting in deformation of the substrate, it is difficult to form an emitter on a large area of the substrate. In the latter case, in order to form the carbon nanotubes in the form of particles in the form of a cathode of a fine pattern, a method of forming a photosensitive paste composition and developing the developer or using electrophoresis has been attempted. There is a problem such that the contact resistance is increased or the polymer material remaining after the emitter is formed to prevent the field emission of the carbon nanotubes is not completely made.

카본나노튜브를 이용한 전계방출소자는 2극관 및 3극관 구조가 많이 사용되는데, 3극관 구조의 전계방출 표시 소자는 통상적으로 한쌍의 마주보는 캐소드 및 애노드 기판과 캐소드 기판의 일면에 제공되는 캐소드 전극과 절연층을 갖고 그 위 에 게이트 전극갖으며, 애노드 기판의 일면에 애노드 전극을 포함한다. 캐소드 전극은 전술한 바와 같이 전극 및 에미터 외에도 절연층과 게이트 전극을 갖는 구조를 갖는데, 이를 위해서는 증착, 포토레지스트 도포, 노광, 현상, 에칭, 포토레지스트 제거등의 공정을 거쳐야 하므로, 카본나노튜브 에미터 전극은 마지막 단계에서 기판위에 형성되며, 400℃이상의 고온에서 소성하여 제조된다. 이때 카본나노튜브의 분산상태가 고르지 않아 각 소자간의 불균일한 전계방출이 발생하고, 카본나노튜브가 소자의 표면에 노출되는 양이 작아 충분한 전류밀도를 얻을 수 없기 때문에 고가의 카본나노튜브의 함량을 높여 에미터의 수를 증가시켜야 한다는 문제점이 있다.In the field emission device using carbon nanotubes, dipole and triode structures are commonly used. A field emission display device having a triode structure typically includes a pair of opposing cathode and anode substrates and a cathode electrode provided on one surface of the cathode substrate. An insulating layer has a gate electrode thereon and an anode electrode is included on one surface of the anode substrate. As described above, the cathode electrode has a structure having an insulating layer and a gate electrode in addition to the electrode and the emitter. To this end, carbon nanotubes must be subjected to processes such as deposition, photoresist coating, exposure, development, etching, and photoresist removal. The emitter electrode is formed on the substrate in the last step, and is produced by firing at a high temperature of more than 400 ℃. At this time, uneven dispersion of carbon nanotubes causes uneven field emission between the devices, and the amount of carbon nanotubes exposed to the surface of the devices is small so that sufficient current density cannot be obtained. There is a problem in that the number of emitters must be increased.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 카본나노튜브의 분산을 균일하게 하고, 조성의 성분을 조정하여 미세패턴이 가능하면서 전극과 카본나노튜브의 접촉을 개선시키며 전극구조 중 표면에 노출된 카본나노튜브의 비율을 향상시킴으로써 소량의 카본나노튜브를 사용하면서 우수한 전계방출특성을 얻을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve this problem is to uniformly disperse the carbon nanotubes, to adjust the composition of the composition is possible fine pattern while improving the contact between the electrode and the carbon nanotubes and exposed carbon nanotubes on the surface of the electrode structure The purpose of the present invention is to improve the ratio of the tube and to obtain excellent field emission characteristics while using a small amount of carbon nanotubes.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본나노튜브 페이스트조성물 및 전계방출 표시소자의 필드 에미터 제조방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a field emitter of a carbon nanotube paste composition and a field emission display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described.

카본나노튜브는 우수한 물리적,전기적 특성을 가진 재료로서 광전자 디바이스나 전기재료뿐만 아니라 나노복합재료등으로 응용가능성이 높아 다양한 분야로 적용하기 위한 연구가 진행되고 있지만, 실제 적용과정에서 다른 성분들과의 조합이 필요하며, 이때 카본나노튜브를 균일하게 분산시키는 것이 중요한 사항으로 부각되고 있다. 본 발명에서는 균일한 분산을 위해 유기용제와 혼합된 카본나노튜브를 초음파처리하는 방법과 함께 혼합물을 고속,고압으로 흐르게 함으로써 강한 전단력을 이용하여 카본나노튜브를 용제중에 분산시켰으며, 이를 통하여 카본나노튜브의 손상을 최소로 하면서 균일한 분산상태를 얻을 수 있다.  Carbon nanotubes are materials with excellent physical and electrical properties, and are being applied to various fields due to their high applicability to nanocomposites as well as optoelectronic devices and electrical materials. Combination is required, and uniform dispersion of carbon nanotubes has emerged as an important issue. In the present invention, the carbon nanotubes are dispersed in the solvent using strong shearing force by flowing the mixture at high speed and high pressure together with the method of sonicating the carbon nanotubes mixed with the organic solvent for uniform dispersion. A uniform dispersion can be obtained with minimal damage to the tube.

본발명의 조성물은 카본나노튜브 1 내지 10중량%, 글리시딜 (메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산의 공중합 수지 5 내지 25중량%, 광중합 개시제 1내지 5중량% , 광중합 모노머 5내지 10중량%, 유리프릿 1내지 5중량%, 도전성 금속분말을 1내지 30중량%, 유기용제를 15~80중량%를 포함한다. The composition of the present invention is 1 to 10% by weight of carbon nanotubes, 5 to 25% by weight of a copolymer of glycidyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid, 1 to 5% by weight of a photopolymerization initiator, and 5 to 10% by weight of a photopolymerization monomer. %, 1 to 5% by weight of glass frit, 1 to 30% by weight of conductive metal powder, and 15 to 80% by weight of organic solvent.

상기 카본나노튜브는 전계방출특성이 우수한 것으로 알려진 단일벽 또는 이중벽의 카본나노튜브, 두께가 3~10nm인 다중벽 카본나노튜브를 사용한다. 페이스트에서 카본나노튜브의 함량이 1중량%이하일 경우에는 전계방출소자의 전류밀도가 낮아질 수가 있으며 10중량%를 초과하는 경우에는 카본나노튜브의 높은 표면적으로 인하여 페이스트의 인쇄작업성이 불량해지는 문제점이 있다. 또한 상기 카본나노튜브의 균일한 분산상태를 얻기 위하여 용제와의 혼합물을 초음파처리 후 미세관에 고압으로 흘려 전단력을 가함으로써 카본나노튜브의 응집을 최소화하여 안정한 분산상태를 얻은 후, 카본나노튜브 페이스트를 제조한다. 바람직하게는 카본 나노튜브를 분산시킨 후 페이스트에 사용되는 유기용매에 용해력을 갖지 않으며, 400℃이하의 온도에서 열분해 되는 물질로 코팅하여 사용한다.The carbon nanotubes use single-walled or double-walled carbon nanotubes, which are known to have excellent field emission characteristics, and multi-walled carbon nanotubes having a thickness of 3 to 10 nm. If the content of carbon nanotubes in the paste is less than 1% by weight, the current density of the field emission device may be lowered. If it exceeds 10% by weight, the printability of the paste may be poor due to the high surface area of the carbon nanotubes. have. In addition, after obtaining a stable dispersion state by minimizing the aggregation of carbon nanotubes by applying a shearing force by applying a shear force to the microtube after ultrasonication of the mixture with the solvent in order to obtain a uniform dispersion state of the carbon nanotubes, carbon nanotube paste To prepare. Preferably, after dispersing the carbon nanotubes do not have a dissolving power in the organic solvent used in the paste, it is used by coating with a material that is pyrolyzed at a temperature of 400 ℃ or less.

상기 아크릴 공중합수지는 산가가 100mg KOH/g이상인 글리시딜 (메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산의 공중합수지를 사용하지만, 에폭시 아크릴 레이트를 사용할 수 있으며, 알칼리 수용액에 용해되는 아크릴 수지외에 물에 용해력을 갖는 하이드록실 프로필 셀룰로우스를 아크릴 수지의 1/5내지 1/10중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 아크릴 공중합 수지의 함량이 25중량%를 초과하는 경우에는 카본나노튜브가 표면에 충분히 노출되지 못하거나 접촉저항이 높아지고, 소성후 잔류 수지 성분에 의해 전계방출특성이 저하되는 문제점이 있으며, 5중량% 이하인 경우에는 충분한 현상성을 얻을수 없는 문제점이 있다.The acrylic copolymer resin uses a copolymer resin of glycidyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid having an acid value of 100 mg KOH / g or more, but an epoxy acrylate may be used, and in addition to the acrylic resin dissolved in an aqueous alkali solution, Solvent hydroxy cellulose can be used in a mixture of 1/5 to 1/10 weight ratio of the acrylic resin. When the content of the acrylic copolymer resin exceeds 25% by weight, the carbon nanotubes are not sufficiently exposed to the surface or the contact resistance is high, and the field emission characteristics are deteriorated by the residual resin component after firing, 5% by weight. In the following cases, there is a problem that sufficient developability cannot be obtained.

상기 광중합모노머로는 트리메틸로프로판트리아크릴레이트, 트리메틸로프로판에톡시레이트드트리아크릴레이트,펜타에리트리톨트리아크릴레이트,디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트등 2개이상의 이중결합을 가진 화합물을 사용할 수 있으며 바람직하게는 2가지 이상의 모노머를 혼합하여 사용한다. As the photopolymerization monomer, a compound having two or more double bonds such as trimethyl propane triacrylate, trimethyl propane ethoxylated triacrylate, pentaerythritol triacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate can be used. Preferably, two or more monomers are mixed and used.

상기 광중합 개시제로는 벤조페논계, 아세트페논계 또는 티오키산톤계 화합물을 사용할 수 있으나, 함량이 1중량%미만인 경우에는 노광시 충분한 중합반응이 일어나지 않으며, 함량이 5중량%를 초과하는 경우에는 노광시 반응이 지나치게 일어나 적절한 현상패턴을 얻을 수 없는 문제점이 있다. As the photopolymerization initiator, a benzophenone-based, acetphenone-based or thioxanthone-based compound may be used. However, when the content is less than 1% by weight, sufficient polymerization does not occur during exposure, and when the content exceeds 5% by weight. There is a problem that the reaction occurs excessively during exposure, so that an appropriate development pattern cannot be obtained.

상기 유리 프릿은 카본나노튜브가 기판상에 안정하게 부착되어 작동할 수 있도록 하지만 그 함량이 5중량%를 초과하면 카본나노튜브의 전계방출특성을 저하시키는 문제점이 있다.The glass frit enables carbon nanotubes to be stably attached and operated on a substrate, but when the content exceeds 5% by weight, there is a problem of deteriorating the field emission characteristics of the carbon nanotubes.

상기 도전성 금속분말은 카본나노튜브 에미터에 원활한 전류공급을 위하여 도전성이 우수한 은,구리 분말을 사용할 수 있으며 입자의 크기가 0.1~1㎛인 입자를 사용하지만, 함량이 1중량%이하이면 원활한 전류공급 효과를 얻을 수 없으며, 함량이 30%를 초과하면 카본나노튜브가 표면에 존재하는 것을 방해하여 전류밀도를 저하시키는 문제점이 있다.The conductive metal powder may use silver and copper powder having excellent conductivity to smoothly supply current to the carbon nanotube emitter, and particles having a particle size of 0.1 to 1 μm may be used. If the supply effect is not obtained and the content is more than 30%, there is a problem that the carbon nanotubes are prevented from being present on the surface to lower the current density.

상기 유기 용제는 터피네올, 텍사놀, 카비톨아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 벤질알콜, 페녹시에탄올 등 비점이 높은 용제를 사용하는 것이 바람직하다. The organic solvent is preferably a solvent having a high boiling point such as terpineol, texanol, carbitol acetate, butyl carbitol acetate, benzyl alcohol, phenoxyethanol, and the like.

이하 본 발명의 탄소나노튜브 페이스트의 제조방법 및 에미터의 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a carbon nanotube paste and a method of manufacturing an emitter will be described.

본 발명의 탄소나노튜브 페이스트는 먼저 카본 나노튜브를 용제에 균일하게 분산시키기 위하여 카본나노튜브를 유기용제에 혼합하고 1Kw이상의 출력을 가진 초음파를 가하여 카본나노튜브를 선분산시키고 이 혼합액을 미세한 관에 고압,고속으로 흘려주어 높은 전단력에 의한 분산이 이루어지도록 한다. 전계방출 특성을 향상시키기 위하여 카본나노튜브의 표면을 페이스트에 사용되는 용제에 용해되지 않는 물질로 코팅하여 사용할 수 있다. 예를 들면 유기용제에 잘 녹지 않는 수크로오스를 물에 용해시킨 후 카본나노튜브를 혼합한 후 상기의 분산과정을 수행하고 건조시켜서 사용할 수 있다. In the carbon nanotube paste of the present invention, in order to uniformly disperse carbon nanotubes in a solvent, carbon nanotubes are mixed with an organic solvent, and ultrasonic dispersion having an output of 1 Kw or more is predispersed to the carbon nanotubes, and the mixed solution is applied to a fine tube. It flows at high pressure and high speed to make dispersion by high shear force. In order to improve the field emission characteristics, the surface of the carbon nanotubes may be coated with a material that does not dissolve in the solvent used in the paste. For example, after dissolving sucrose insoluble in organic solvents in water, the carbon nanotubes are mixed, followed by performing the above dispersion process and drying.

상기 코팅된 카본나노튜브 또는 카본나노튜브 분산액에 아크릴 공중합 수지, 광중합 모노머, 광중합 개시제, 유리 프릿 및 도전성 금속 분말을 투입하고 혼합한 후, 3-롤-밀의 롤간 거리를 조정하며 5회 이상 통과시켜 고르게 분산되도록 하여 카본나노튜브 페이스트를 제조한다. 제조된 페이스트를 인쇄또는 적절한 점도 로 희석하여 스프레이하여 막을 형성시킨 후 80℃에서 건조하여 유기용제를 증발시키 뒤, 설계된 패턴의 마스크를 사용하여 노광시킨다. 이때 노광에너지는 200내지 1000mJ/cm2인 것이 바람직하며, 원하는 막두께에 따라 조절할 수 있다. 상기 노광된 막을 0.4wt%내지 2wt%의 탄산나트륨수용액을 분무하여 현상하고 순수를 사용하여 세정한다. 세정시 잔사를 효과적으로 제거하기 초음파 클리너를 이용할 수 있다. Acrylic copolymer, photopolymerization monomer, photopolymerization initiator, glass frit, and conductive metal powder are added to the coated carbon nanotube or carbon nanotube dispersion and mixed, and then the roll-to-roll distance of the 3-roll-mill is adjusted and passed through five times. The carbon nanotube paste is prepared by uniformly dispersing it. The prepared paste is sprayed by printing or diluted to an appropriate viscosity to form a film, dried at 80 ° C. to evaporate the organic solvent, and then exposed using a mask having a designed pattern. In this case, the exposure energy is preferably 200 to 1000 mJ / cm 2, and can be adjusted according to a desired film thickness. The exposed film is developed by spraying 0.4 wt% to 2 wt% aqueous sodium carbonate solution and washed with pure water. Ultrasonic cleaners can be used to effectively remove residues during cleaning.

상기 현상막을 공기 또는 질소분위기에서 400~500℃의 온도로 20분 내지 40분간 소성하여 탄소나노튜브 에미터를 제조한다. 상기 소성온도가 400℃이하일때는 유기물의 제거되지 않아 전계방출특성이 저하되거나 유리 프릿이 녹지 않아 기판에의 부착력이 저하된다는 문제점이 있으며 500℃이상일 경우 카본나노튜브가 산화되거나 열분해 되어 전계방출특성이 저하된다는 문제점이 있다.The developing film is baked in an air or nitrogen atmosphere at a temperature of 400 to 500 ° C. for 20 minutes to 40 minutes to prepare a carbon nanotube emitter. When the firing temperature is 400 ℃ or less, there is a problem that the field emission characteristics are not removed because the organic matter is not removed or the adhesion strength to the substrate is lowered because the glass frit is not melted. If the temperature is above 500 ℃, carbon nanotubes are oxidized or thermally decomposed to obtain the field emission characteristics. There is a problem of deterioration.

이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한목적일 뿐 본 발명의 내용은 하기 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, examples of the present invention will be described. The following examples are merely for the purpose of more clearly expressing the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

탄소나노튜브 2중량% 와 텍사놀 20중량%를 혼합한 다음 3kW의 초음파를 가해 선분산 시킨후, 100uM직경의 관을 사용한 분산기(미국 마이크로플루딕스사 마이크로플루다이저)에 18000psig의 압력을 가하여 2회 통과시켜 카본 나노튜브를 분산시킨다. 상용하는 엘바사이트(Elvasite) 10중량%를 터피놀 20중량%에 녹여 카본 나노튜브가 분산된 혼합액에 투입하고 교반시키면서 광중합모노머인 트리메틸로프로판에톡시레이트드트리아크릴레이트 2중량%와 트리메틸로프로판트리아크릴레이트 2중 량%, 광중합 개시제로 Irgacure 369(Ciba chemicals사 제품) 1중량% 와 Darocur ITX( Ciba chemicals 사 제품)1중량%, 유리 프릿 2중량%, 은 분말 20중량%를 혼합하고 텍사놀 10중량% 터피놀 10중량%를 투입하고 30분간 교반시킨다. 상기 혼합물을 3-롤-밀로 5회이상 통과시켜 조성물이 충분히 분산되도록 페이스트를 제조하고 인쇄,건조,노광,현상,세정과정을 거쳐 탄소나노튜브 에미터를 제조하였다. 2% by weight of carbon nanotubes and 20% by weight of texanol were mixed and predispersed by applying an ultrasonic wave of 3 kW. Then, a pressure of 18000 psig was applied to a disperser (US microfluidics microfluidizer) using a 100 uM diameter tube. Pass twice to disperse the carbon nanotubes. 10% by weight of commercially available Elvasite was dissolved in 20% by weight of terpinol, and added to a mixed solution of carbon nanotubes dispersed therein, followed by stirring, with 2% by weight of trimethyllopropaneethoxylate triacrylate and trimethylropropane as a photopolymerization monomer. 2% by weight of triacrylate, 1% by weight of Irgacure 369 (manufactured by Ciba Chemicals), 1% by weight of Darocur ITX (manufactured by Ciba Chemicals), 2% by weight of glass frit, 20% by weight of silver powder 10 wt% of Sanol 10 wt% of Terpinol is added and stirred for 30 minutes. The mixture was passed through a three-roll-mill five times or more to prepare a paste to sufficiently disperse the composition, and a carbon nanotube emitter was manufactured by printing, drying, exposure, developing, and washing.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기한 카본나노튜브 혼합액을 선분산시키지 않고 교반하면서 아크릴바인더 외 조성물을 투입한 3-롤-밀로 분산하여 페이스트를 제조하고 동일한 공정을 통하여 탄소나노튜브 에미터를 제조하였다.The carbon nanotube mixture was dispersed with a 3-roll-mill in which an acrylic binder and other compositions were added while stirring, without pre-dispersing the carbon nanotube mixture, to prepare a paste, and to prepare a carbon nanotube emitter through the same process.

(비교예2) (Comparative Example 2)

실시예1에서 아크릴 바인더 대신 산가를 가지지 않는 아크릴 바인더를 사용하여 페이스트를 제조하고 동일한 공정을 통하여 탄소나노튜브 에미터를 제조하였다.In Example 1, a paste was prepared using an acrylic binder having no acid value instead of the acrylic binder, and a carbon nanotube emitter was manufactured through the same process.

(실시예2)Example 2

5중량%의 탄소나노튜브를 5중량%의 수크로오스 수용액에 혼합시킨후 초음파 처리한 후 100uM직경의 관을 사용한 분산기에 통과시킨 뒤 건조시켜 수크로오스가 코팅된 탄소나노튜브를 얻는다. 상기 수크로오스가 코팅된 탄소나노튜브 3중량%를 상용하는 엘바사이트(Elvasite) 10중량%를 터피놀 20중량%에 녹인 혼합액에 투입하고 교반시키면서 광중합모노머인 트리메틸로프로판에톡시레이트드트리아크릴레이트 2중량%와 트리메틸로프로판트리아크릴레이트 2중량%, 광중합 개시제로 Irgacure 369(Ciba chemicals사 제품) 1중량% 와 Darocur ITX( Ciba chemicals 사 제품)1중량%, 유리 프릿 2중량%, 은 분말 20중량%를 혼합하고 텍사놀 29중량% 터피놀 10중량%를 투입하고 30분간 교반시킨다. 상기 혼합물을 3-롤-밀로 5회이상 통과시켜 조성물이 충분히 분산되도록 하여 페이스트를 제조하고 인쇄,건조,노광,현상,세정과정을 거쳐 탄소나노튜브 에미터를 제조하였다. 5 wt% of carbon nanotubes are mixed with 5 wt% of sucrose aqueous solution, sonicated, passed through a disperser using a 100 uM diameter tube, and dried to obtain sucrose coated carbon nanotubes. 10% by weight of commercially available 3% by weight of sucrose-coated carbon nanotubes (Elvasite) was added to a mixed solution of 20% by weight of terpinol and stirred while trimethylpropane ethoxylate triacrylate 2 as a photopolymerization monomer. % By weight, 2% by weight of trimethylpropane triacrylate, 1% by weight of Irgacure 369 (manufactured by Ciba Chemicals), 1% by weight of Darocur ITX (manufactured by Ciba Chemicals), 2% by weight of glass frit, 20% by silver photopolymerization initiator % Is mixed, 29% by weight of texanol and 10% by weight of terpinol are added and stirred for 30 minutes. The mixture was passed through a three-roll-mill five times or more to allow the composition to be sufficiently dispersed to prepare a paste, and a carbon nanotube emitter was manufactured by printing, drying, exposure, developing, and washing.

도1은 실시예 1,2와 비교예 1,2의 전기장의 세기에따른 전류밀도 변화를 나타낸 그래프이다. 카본나노튜브의 분산을 개선하기위하여 선분산한 경우인 실시예 1,2 비교예 2의 전류밀도가 비교예 1에 비하여 높음을 알 수 있다. 1 is a graph showing a change in current density according to the intensity of the electric field of Example 1,2 and Comparative Example 1,2. It can be seen that the current density of Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, which is the case of linear dispersion in order to improve the dispersion of carbon nanotubes, is higher than that of Comparative Example 1.

도2,3은 실시예 1과 비교예 2를 인쇄,건조,노광후 현상한 영상사진을 나타내었다. 비교예 2의 경우 현상이 전혀 이루어지지 않는 것을 알 수 있다.2 and 3 show image photographs of Example 1 and Comparative Example 2 developed after printing, drying, and exposure. In the case of Comparative Example 2 it can be seen that the development is not at all.

도4는 실시예1의 탄소나노튜브 에미터 형성 후 단면을 SEM로 측정한 영상이다. 탄소나노튜브가 표면에 비교적 동일한 길이로 치밀하게 존재함을 알 수 있다. FIG. 4 is an SEM image of a cross section after the carbon nanotube emitter is formed in Example 1. FIG. It can be seen that the carbon nanotubes are densely present on the surface in the same length.

따라서 본 발명의 페이스트 조성물 및 이를 이용한 전계방출소자형성시 탄소나노튜브 에미터를 효과적으로 형성할 수 있으며, 전류밀도를 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the carbon nanotube emitter can be effectively formed when forming the paste composition and the field emission device using the same, and the current density can be improved.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 카본나노튜브 페이스트는 알칼리 수용액 또는 유기 용매를 현상액으로 사용하여 현상성이 양호하고, 카보나노튜브의 분산성을 향상시킴으로써 전계방출특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the carbon nanotube paste of the present invention has good developability by using an aqueous alkali solution or an organic solvent as a developer, and improves the field emission characteristic by improving the dispersibility of carbon nanotubes.

Claims (4)

카본나노튜브 페이스트 제조시 용제와 카본나노튜브 혼합액을 초음파 처리후 미세관에 고압으로 흘려 전단력을 가함으로써 카본나노튜브의 응집을 최소화하여 안정한 분산상태를 얻은 후, 카본나노튜브 페이스트를 제조하는 방법.A method of producing a carbon nanotube paste after obtaining a stable dispersion state by minimizing agglomeration of carbon nanotubes by applying a shearing force by flowing a solvent and a carbon nanotube mixed solution at a high pressure through a microtube after ultrasonication when preparing the carbon nanotube paste. 제 1항에 있어 카본 나노튜브 분말의 중량 대비 0.5내지 2배의 코팅물질로 코팅한 뒤 건조함으로써 분산안정성을 부여하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법.The method of claim 1, wherein the carbon nanotube paste is coated with a coating material of 0.5 to 2 times the weight of the carbon nanotube powder and dried to impart dispersion stability. 제 1항에 있어 카본나노튜브 1 내지 10중량%, 글리시딜 (메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산의 공중합 수지 5 내지 25중량%, 광중합 개시제 1내지 5중량% , 광중합 모노머 5내지 10중량%, 유리프릿 1내지 5중량%, 도전성 금속분말을 1내지 30중량%, 유기용제를 15~80중량%를 포함하는 페이스트 조성물.The method according to claim 1, wherein 1 to 10% by weight of carbon nanotubes, 5 to 25% by weight of a copolymer of glycidyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid, 1 to 5% by weight of a photopolymerization initiator, and 5 to 10% by weight of a photopolymerization monomer. A paste composition comprising 1% to 5% by weight of glass frit, 1 to 30% by weight of conductive metal powder, and 15 to 80% by weight of organic solvent. 제1항의 탄소나노튜브 페이스트를 인쇄 또는 스프레이하고 코팅막을 건조한 후 노광, 현상한 후 소성하는 공정을 포함하는 전계방출 표시소자용 에미터의 제조방법A method of manufacturing an emitter for a field emission display device comprising the steps of printing or spraying the carbon nanotube paste of claim 1, drying the coating film, exposing and developing the film, and baking the same.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100977410B1 (en) * 2008-09-08 2010-08-24 한국전기연구원 manufacturing method of electron emitters containing carbon nanotubes and binders and the carbon nanotube electron emitters manufactured thereby
KR101453008B1 (en) * 2012-04-16 2014-10-22 주식회사 엘지화학 The Method for Preparing Electrode Mixture and the Electrode Mixture Prepared by Using the Same

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