KR20090025984A - 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원 및 이를 채용한 전자 방출 소자 - Google Patents

전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원 및 이를 채용한 전자 방출 소자 Download PDF

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KR20090025984A KR1020070091228A KR20070091228A KR20090025984A KR 20090025984 A KR20090025984 A KR 20090025984A KR 1020070091228 A KR1020070091228 A KR 1020070091228A KR 20070091228 A KR20070091228 A KR 20070091228A KR 20090025984 A KR20090025984 A KR 20090025984A
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박종환
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Abstract

본 발명은 카본계 물질, 비이클, 및 필러를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물에 있어서, 상기 조성물을 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 0.1 S-1 내지 100 S-1로 가변하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 100 내지 200 Pa인 전자 방출원 형성용 조성물을 개시한다. 또한 상기의 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 하기의 수학식 1에 따른 면저항의 균일도가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 전자 방출원을 개시한다:
[수학식 1]
면저항 균일도 = [1-(저항표준편차/저항평균)]×100
전자 방출원 형성용 조성물의 필러의 함량을 적절히 조절함으로써 면저항 균일도가 개선되고 전자 방출이 균일한 전자 방출원을 제조할 수 있고, 이러한 전자 방출원을 채용하여 신뢰성이 향상된 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.

Description

전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원 및 이를 채용한 전자 방출 소자{An composition for preparing electron emitter, an electron emitter prepared therefrom and an electron emission device using the same}
본 발명은 전자 방출원 및 이를 채용한 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 전자 방출 성능이 개선된 전자 방출원 및 이를 채용한 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 디스플레이 장치이다.
전자 전도성이 탁월한 탄소나노튜브 (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.
탄소나노튜브를 포함하는 전자 방출원의 제조방법은 예를 들면, CVD법 등을 이용하는 탄소나노튜브 성장법, 탄소나노튜브를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하는 페이스트법 등을 포함한다.
상기 페이스트법을 이용하면 제조 단가가 낮고, 대면적으로 전자 방출원 형성이 가능하다. 탄소나노튜브만을 사용하여 페이스트를 제조하는 경우, 필러로서 상기 페이스트에 은 분말 등을 일정량 이상 부가하는 것이 통상적이다. 이와 같이 은 분말을 첨가하면 탄소나노튜브간의 접촉이나 기판과 탄소나노튜브간의 접촉을 좋게 하고 사용중에 탄소나노튜브가 기판에서 떨어지는 것을 줄여주기 때문에 전자 방출 특성 및 수명이 향상되는 장점이 있다.
그러나, 부가되는 충전제의 함량에 따라 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물의 레올로지 특성이 변동되어 전자 방출원을 제조하기에 적합하지 못하였다. 따라서 이러한 레올로지 특성을 반영하여 전자 방출 특성이 균일한 전자 방출원을 제조하는 것을 필요로 하였다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하여 일정한 레올로지 특성을 나타내는 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출 능력이 개선된 전자 방출원 및 상기 전자 방출원을 채용하여 신뢰성이 향상된 전자 방출 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는
카본계 물질, 비이클, 및 필러를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물에 있어서, 상기 조성물을 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 0.1 S-1 내지 100 S-1로 가변하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 100 내지 200 Pa인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은
상기 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조되는 전자 방출원으로서, 하기의 수학식 1에 따른 면저항의 균일도가 85% 이상인 전자 방출원을 제공한다:
면저항 균일도 = [1-(저항표준편차/저항평균)]×100
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은
서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판;
상기 제1기판 상에 형성된 캐소드 전극;
상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 상기 제조된 전자 방출원;
상기 제2기판 상에 형성된 애노드 전극; 및
상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자에 의하여 발광하는 형광층;을 구비하는 전자 방출 소자를 제공한다.
본 발명은 전자 방출원 형성용 조성물의 점도특성을 일정하게 조절함으로써 전자 방출이 균일한 전자 방출원 및 전자 방출 소자를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 카본계 물질, 비이클, 및 필러를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물에 있어서, 상기 조성물을 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 0.1 S-1 내지 100 S-1로 가변하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 100 내지 200 Pa인 전자 방출원 형성용 조성물을 제공한다.
본 발명은 전자 방출원 형성용 조성물의 레올로지 특성을 고려하여 조성물의 흐름성을 개선하고 카본계 물질이 균일하게 분산됨으로써 균일한 전자 방출이 가능하도록 하였다. 카본계 물질이 전자 방출원 형성용 조성물 내에서 균일하게 분산되어 있으면 입자들간의 당김(attraction) 현상보다 반발(repulsion) 현상이 일어나기 때문에 균일한 레벨링이 가능하다.
전자 방출원 형성용 조성물의 점탄성 특성을 보면, 22.5℃의 온도에서 전단 율(shear rate)이 0.1 S-1인 경우 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 100 Pa 이상이었고, 전단율이 100 S-1인 경우 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 200 Pa 이하이었다. 이러한 점탄성 거동은 필러의 첨가함량을 조절함으로써 가능하다.
필러는 기판과 충분히 접착하지 못한 카본계 물질의 전도성을 향상시키는 역할을 하는 물질로서 이에 한정되지 않지만, 은(Ag), 알루미나(Al2O3), 산화주석(SnO2), 및 산화인듐(In2O3) 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 필러의 함량은 전자 방출원 조성물의 총함량 100 중량%를 기준으로 하여 7 내지 18 중량%인 것이 바람직하다. 필러의 함량이 7 중량% 미만이 경우에는 점도가 높아지고 레벨링이 균일하게 되지 못하여 바람직하지 못하고, 18 중량%를 초과하는 경우에도 점도가 높아지고 레벨링이 균일하지 못하여 바람직하지 못하다. 따라서, 필러의 함량은 7 내지 18 중량%의 범위 내에서는 일정한 점탄성 거동을 나타내기 때문에 필러 함량을 적절하게 조절함으로써 전자 방출이 균일하게 할 수 있다.
상기 필러의 평균 입경은 0.5㎛ 내지 3.0㎛인 것이 바람직하다. 상기 필러의 평균 입경이 0.5㎛ 미만인 경우에는 입자가 작아서 응집이 잘 되어 분산이 잘 되지 않아서 바람직하지 못하고, 3.0㎛를 초과하는 경우에는 CNT 페이스트를 미세 패턴 형성할 때 부적합하여 바람직하지 못하다. 상기 필러의 입자 형상은 다양한 형상으 로 가공하여 사용될 수 있으나, 필러 첨가의 효율성을 고려할 때 구형인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 카본계 물질은 전도성 및 전자방출 특성이 우수하여 전자 방출 소자 작동시 애노드부의 형광층으로 전자를 방출시켜 형광체를 여기하는 역할을 한다. 이러한 카본계 물질의 비제한적인 예로는 탄소나노튜브, 그래파이트, 다이아몬드, 풀러렌, 탄화규소 등이 사용되며, 그 중에서도 탄소나노튜브가 가장 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. 상술한 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 카본계 물질 1 중량부를 기준으로 하여 1 내지 5 중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 3 중량부일 수 있다.
한편, 상기 용매 성분의 함량은 카본계 물질 1 중량부를 기준으로 하여 5 내지 45 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부일 수 있다. 여기에서 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 감광성 수지와 광개시제 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
전자 방출원 형성용 조성물중 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 카본계 물질 1 중량부를 기준으로 3 내지 10 중량부, 바람직하게는 5 내지 8 중량부일 수 있다. 감광성 수지의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어지고, 10 중량부를 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 1 중량부를 기준으로 하여 3 내지 10 중량부, 바람직하게는 5 내지 8 중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 효율적인 가교결합이 이루어지지 않아 패턴 형성에 문제가 생길 수 있고, 10 중량부를 초과하면 제조비용 상승의 원인이 될 수 있기 때문이다.
이하, 상술한 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 전자 방출원을 제조하는 방법을 살펴보기로 한다.
먼저, 전자 방출원 형성용 조성물을 상술한 바와 같은 성분 및 함량으로 제조한다. 상기 전자 방출원 형성용 조성물에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략한다.
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, 캐소드와 애노드 사이에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드가 될 수 있으며, 캐소드 하부에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드와 게이트 전극을 절연시키는 절연층이 될 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 노광 및 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.
상술한 바와 같이 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물은 질소 가스 분위기 또는 산소 및 질소의 혼합 가스 분위기 하에서 소성 단계를 거친다. 이러한 소성 단계를 통하여 전자 방출원 형성용 조성물 중 카본계 물질은 기판과의 접착력이 향상될 수 있고, 비이클은 휘발, 제거되고, 다른 무기 바인더 등이 용융 및 고형화되어 전자 방출원의 내구성 향상에 기여할 수 있게 된다.
상기 소성 온도는 전자 방출원 형성용 조성물에 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 제조 비용이 상승하고, 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
이와 같이 소성된 소성 결과물은 필요에 따라 활성화 단계를 거친다. 상기 활성화 단계의 일 구현예에 따르면, 열처리 공정을 통하여 필름 형태로 경화될 수 있는 용액, 예를 들면 폴리이미드계 고분자를 포함하는 전자 방출원 표면 처리제를 상기 소성 결과물 상에 도포한 후, 이를 열처리한 다음, 상기 열처리로 형성된 필름을 박리한다. 활성화 단계의 다른 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 발명은 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전자 방출원으로서, 하기의 수학식 1에 따른 면저항의 균일도가 85% 이상인 전자 방출원을 제공한다:
[수학식 1]
면저항 균일도 = [1-(저항표준편차/저항평균)]×100
상기 조건을 만족하는 전자 방출원은 균일한 전자 방출이 가능하다. 면저항 균일도를 측정하는 방법은 다음과 같다. 전자 방출원 형성용 조성물을 전극이 없는 bare glass에 인쇄해서 420℃에서 소성을 함으로써 유기물은 없어지게 되고 4 포인트 프로브를 이용해서 면저항을 측정할 수 있다.
9포인트 이상 면저항을 측정하고 평균과 표준편차를 이용하여 면저항의 균일도를 얻어낼 수 있다. 상기 수학식 1에 따르면 상기의 면저항 균일도 수치가 높을수록 발광 균일도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.
상기 전자 방출원은 필러를 포함하고, 필러로서 은(Ag), 알루미나(Al2O3), 산화주석(SnO2), 및 산화인듐(In2O3) 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 필러의 함량은 전자 방출원 100 중량%를 기준으로 하여 1 내지 30 중 량%이며, 바람직하게는 9 내지 25 중량%이다. 따라서, 본 발명에 따른 전자 방출원은 필러의 함량을 조절함으로써 면저항 균일도의 수치를 조절할 수 있으며, 전자 방출원의 전자 방출 특성도 조절할 수 있다.
상기 필러의 평균 입경은 0.5㎛ 내지 3.0㎛인 것이 바람직하다. 상기 필러의 평균 입경이 0.5㎛ 미만인 경우에는 입자가 작아서 응집이 잘 되고 분산이 잘 되지 않아 바람직하지 못하고, 3.0㎛를 초과하는 경우에는 CNT 페이스트를 미세 패턴 형성할 때 부적합하기 때문에 바람직하지 못하다. 상기 필러의 입자 형상은 다양한 형상으로 가공하여 사용될 수 있으나, 필러 첨가의 효율성을 고려할 때 구형인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 전자 방출원은 디스플레이 소자 또는 백라이트 유니트로 사용되는 전자 방출 소자에 사용가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 전자 방출원을 구비한 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)를 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 스 트라이프 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 전자 방출원 홀(169), 상기 전자 방출원 홀(169)내에 배치되어 상기 캐소드 전극(120)과 통전되고 상기 게이트 전극(140)보다 낮은 높이로 배치되는 전자 방출원(160)을 구비한다. 상기 전자 방출원(160)에 대한 상세한 설명은 상술한 바와 동일하므로 생략한다.
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 전자 방출원(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 전자 방출원(160)에서 전자가 용이하게 방출될 수 있도록 하는 기능을 담당하며, 상기 절연체층(130)은 상기 전자 방출원 홀(169)을 구획하고, 상기 전자 방출원(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.
본 발명에 따르면, 전자 방출원 형성용 조성물의 필러의 함량을 적절히 조절함으로써 면저항 균일도가 개선되고 전자 방출이 균일한 전자 방출원을 제조할 수 있고, 이러한 전자 방출원을 채용하여 신뢰성이 향상된 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
터피네올 40g에 탄소나노튜브(MWNT, 일진 나노텍사 제품) 1g, 프리트(8000L, 신흥요업사 제품) 1g, 폴리에스테르 아크릴레이트 5g, 감광성수지(TMPTA, Aldrich사) 5g, 광개시제(HS-188, 동양잉크사 제품) 5g, 알루미나 6g을 첨가한 다음 이를 교반하여 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.
비교예 1
알루미나 3 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전자 방출원 조성물을 제조하였다.
비교예 2
알루미나 14 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전자 방출원 조성물을 제조하였다.
평가
점탄성 특성
실시예 1에 따른 조성물은 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 1.098 S-1로 하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 128 Pa를 나타내었으며, 이를 도 2에 나타내었다.
비교예 1에 따른 조성물은 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 1.095 S-1로 가변하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)은 각각 343 Pa을 나타내었으며, 이를 도 2에 나타내었다.
비교예 2에 따른 조성물은 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 0.81 S-1로 가변하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)은 각각 431Pa을 나타내었으며, 이를 도 2에 나타내었다.
발광특성
상기 전자 방출원 형성용 조성물을, Cr 게이트 전극, 절연막 및 ITO 전극이 구비된 기판 상의 전자 방출원 형성 영역에 인쇄한 후, 패턴 마스크를 이용하여 2000 mJ/cm2의 노광 에너지로 평행 노광기를 이용하여 조사하였다. 노광 후 아세톤을 이용하여 현상하고, 420℃의 온도 및 산소와 질소의 혼합 가스(산소 농도 약 1000ppm)의 존재하에서 소성하여 전자 방출원을 형성하였다.
그 후, 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.
실시예 1, 비교예 1, 및 비교예 2에 따라 제조된 전자 방출원의 발광특성을 측정하였고, 측정된 발광사진을 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다. 도 3a는 도 3b 및 도 3c에 비하여 발광특성이 균일하게 나타났으며, 균일한 전자 방출이 가능하기 때문에 전자 방출 특성이 우수한 전자 방출원 및 전자 방출 소자를 제조할 수 있다.
면저항 균일도
실시예 1, 비교예 1, 및 비교예 2에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 bare 글라스에 인쇄하고, 420℃의 온도 및 산소와 질소의 혼합 가스(산소 농도 약 1000ppm)의 존재하에서 소성하였다. 4 포인트 프로브를 이용하여 면저항을 측정하였다. 9 포인트 이상 면저항을 측정하고 평균과 표준편차를 이용해서 면저항의 균일도를 얻었다. 도 4는 본 발명에 따른 필러의 함량에 따른 전자 방출 소자의 면저항 균일도를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조하면, 실시예 1에 따른 전자 방출원은 면저항 균일도가 99.31%를 나타내었고, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 전자 방출원 은 면저항 균일도가 각각 83.38, 94.99%를 나타내었다.
따라서, 전자 방출원 형성용 조성물의 필러의 함량이 7 내지 18중량%인 경우에 면저항 균일도가 85% 이상으로 나타나 전자 방출이 균일한 전자 방출원 및 전자 방출 소자를 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 방출원을 채용한 전자 방출 소자의 일구현예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출원 형성용 조성물의 점탄성 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출원의 발광특성을 나타낸 사진들이다.
도 4는 본 발명에 따른 필러의 함량에 따른 전자 방출 소자의 면저항 균일도를 나타낸 그래프이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
110 : 하면기판 120 : 캐소드 전극
130 : 절연체층 140 : 게이트 전극
160 : 전자 방출원 170 : 형광체층
180 : 애노드 전극 190 : 상면기판

Claims (10)

  1. 카본계 물질, 비이클, 및 필러를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물에 있어서, 상기 조성물을 22.5℃의 온도에서 전단율(shear rate)을 0.1 S-1 내지 100 S-1로 가변하면서 180초 동안 측정하는 조건에서 항복 응력(Yield stress)이 100 내지 200 Pa인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필러가 은(Ag), 알루미나(Al2O3), 산화주석(SnO2), 및 산화인듐(In2O3) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필러의 함량은 조성물의 총함량 100 중량%를 기준으로 하여 7 내지 18 중량%인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필러의 평균 입경은 0.5㎛ 내지 3.0㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 감광성 수지 및 광개시제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.
  6. 제1항에 따른 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전자 방출원으로서, 하기의 수학식 1에 따른 면저항의 균일도가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
    [수학식 1]
    면저항 균일도 = [1-(저항표준편차/저항평균)]×100
  7. 제6항에 있어서, 상기 전자 방출원에 포함된 필러는 은(Ag), 알루미나(Al2O3), 산화주석(SnO2), 및 산화인듐(In2O3) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  8. 제7항에 있어서, 상기 필러의 함량은 전자 방출원 100 중량%를 기준으로 하여 1 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  9. 제7항에 있어서, 상기 필러의 평균 입경은 0.5㎛ 내지 3.0㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  10. 서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 상에 형성된 캐소드 전극;
    상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 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.
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