KR20100006524A - Method for producing a carbon nanotube field electron emitter and field electron emission device comprising the field electron emitter produced by the same - Google Patents

Method for producing a carbon nanotube field electron emitter and field electron emission device comprising the field electron emitter produced by the same Download PDF

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KR20100006524A
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carbon nanotube
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electron emission
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김용철
주병권
김승욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

PURPOSE: A method for producing a carbon nanotube field electron emitter and a field electron emission device comprising a field electron emitter produced by the same are provided to obtain the uniform and excellent field emission electron source. CONSTITUTION: An aqueous solution of the carbon nanotube-nucleic acid complex is manufactured. The carbon nanotube - nucleic acid complex is precipitated on the substrate through an electrophoresis mode. The substrate including the precipitated carbon nanotube - nucleic acid complex is manufactured. The nucleic acid is comprised of the DNA, and RNA or PNA. The nucleic acid is comprised of the single strand or the double-strand nucleic acid. The aqueous solution is comprised of water or the TAE buffer solution.

Description

탄소나노튜브 전계 전자방출원을 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 전계 전자방출원을 포함하는 전계 전자방출 소자{Method for producing a carbon nanotube field electron emitter and field electron emission device comprising the field electron emitter produced by the same}A method for producing a carbon nanotube field electron emitter and field electron emission device comprising the field electron emitter produced by the same}

본 발명은 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 제조하는 방법 및 그에 의하여 제조된 전계 전자방출원을 포함하는 전계 전자방출 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube field electron emission source and a field electron emission device comprising the field electron emission source produced thereby.

전자 방출 소자 (Electron emission device)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써 캐소드 전극의 전계 방출원으로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 애노드 전극 측의 형광 물질에 충동시켜 발광되도록 하는 소자이다. An electron emission device emits electrons from the field emission source of the cathode by applying a voltage between the anode electrode and the cathode to form an electric field, and imparts the electrons to the fluorescent material on the anode electrode to emit light. It is an element to make.

전자 전도성이 탁월한 탄소나노튜브 (Carbon nanotube : CNT)는 전도성 및 전계 집중 효과가 우수하고, 일함수가 낮고 전계 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하고, 대면적화가 가능하므로 상기 전자 방출 소자의 이상적인 전계 방출원으로서 기대하고 있다. Carbon nanotube (CNT) with excellent electron conductivity has excellent conductivity and electric field concentration effect, low work function and excellent field emission characteristics, which enables low voltage driving and large area, making it ideal for electron emission devices. It is expected as a field emission source.

탄소나노튜브는 일반적으로 한 개의 탄소원자에 3개의 다른 탄소원자가 결합 되어 육각형 벌집무늬 모양의 실린더 형태로 형성된 물질을 말하며, 직경이 보통 수 내지 수백 나노미터이고 길이가 10㎛ 정도인 것이 알려져 있다. 이러한 탄소나노튜브는 외벽이 육방정 구조의 탄소가 결합된 흑연으로 구성되는데, 이 한 개의 흑연 (C) 층이 한 겹이냐 또는 여러 겹이냐에 따라 단일벽 탄소나노튜브(single walled carbon nanotube: SWCNT) 또는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube: MWCNT)로 구분되며, 특히 상기 단일벽 탄소나노튜브가 다발 (bundle) 형태로 형성된 경우에는 다발형 단일벽 탄소나노튜브로 구분된다. 이와 같은 흑연층의 형성 구조에 따라 상기 탄소나노튜브는 전기적 도체 또는 반도체의 특성을 가질 수 있다. Carbon nanotubes generally refer to a material formed in the shape of a hexagonal honeycomb cylinder by combining three different carbon atoms with one carbon atom, and are known to have diameters of several to several hundred nanometers and a length of about 10 μm. The carbon nanotubes are composed of graphite having a hexagonal carbon-bonded outer wall, and the single-walled carbon nanotube (SWCNT) depends on whether one graphite (C) layer is one layer or several layers. ) Or multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), and in particular, when the single-walled carbon nanotubes are formed in bundles, they are divided into single-walled carbon nanotubes. According to the structure of the graphite layer formed, the carbon nanotubes may have characteristics of an electrical conductor or a semiconductor.

또한, 상기 탄소나노튜브는 넓은 비표면적, 높은 전기 전도성, 균일한 기공분포, 높은 기계적 강도 및 화학적으로 안정한 특성을 갖고 있다. In addition, the carbon nanotubes have a wide specific surface area, high electrical conductivity, uniform pore distribution, high mechanical strength, and chemically stable properties.

전계 방출 소자 (field emission device)의 전계 방출원 (field emitter)으로서 탄소나노튜브를 적용하는 것이 알려져 있다. 탄소나노튜브를 포함하는 전계 방출원의 제조방법은 예를 들면, CVD 법 등을 이용하는 탄소나노튜브 성장법, 탄소나노튜브를 포함하는 전계 방출원 형성용 조성물을 이용하는 페이스트 및 전기영동 침적법 등이 포함된다. 전기영동 침적법에 의하여 탄소나노튜브를 기판 상에 침적시키는 경우, 탄소나노튜브는 아세톤, 에탄올, DMF (dimethylformamide), 벤젠 등과 같은 유기 용매 중에 분산된 상태에서 전기영동 침적되었다. 유기 용매를 사용함으로써, 기판 상에 소자 구조를 형성하기 위하여는 유기 용매에 용해되지 않는 물질, 예를 들면 무기 물질을 사용하였다. 또한, 전기영동에 인가되는 전압이 높 아, 균일한 전자 방출원을 형성하기 어려운 점이 있었다. It is known to apply carbon nanotubes as field emitters of field emission devices. For example, a method of manufacturing a field emission source containing carbon nanotubes may include, for example, carbon nanotube growth using a CVD method, a paste using a composition for forming a field emission source containing carbon nanotubes, and electrophoretic deposition. Included. When carbon nanotubes were deposited on a substrate by electrophoretic deposition, the carbon nanotubes were electrophoretically deposited in a dispersed state in an organic solvent such as acetone, ethanol, DMF (dimethylformamide) or benzene. By using the organic solvent, in order to form the device structure on the substrate, a material which is not soluble in the organic solvent, for example, an inorganic material, was used. In addition, the voltage applied to the electrophoresis was high, it was difficult to form a uniform electron emission source.

본 발명은 수성 용매 중에서 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 효율적으로 제조하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for efficiently preparing a carbon nanotube field electron emission source in an aqueous solvent.

본 발명은 또한 상기한 방법에 의하여 제조된 전자 방출 특성이 우수한 전계 전자방출 소자를 제공한다. The present invention also provides a field electron-emitting device having excellent electron emission characteristics produced by the above method.

본 발명의 일 구체예는 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액을 제조하는 단계; 및 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체를 기판 상에 전기영동 침적시켜, 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적된 기판을 제조하는 단계;를 포함하는 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 제조하는 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing an aqueous solution of carbon nanotube-nucleic acid complex; And electrophoretic deposition of the carbon nanotube-nucleic acid composite on the substrate, to prepare a substrate on which the carbon nanotube-nucleic acid composite is deposited, thereby providing a method for producing a carbon nanotube field electron emission source.

본 발명의 다른 구체예는 상기 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 제조하는 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적되어 있고, 상기 복합체와 전기적으로 연결된 캐소드 전극이 구비된 제1 기판; 및 상기 제1 기판과 대향되게 배치되어 있고 애노드 전극이 구비된 제2 기판; 및 상기 제1 기판으로부터 방출되는 전자에 의하여 발광하는 형광층을 포함하는, 전계 전자방출 소자를 제공한다.Another embodiment of the present invention is a carbon nanotube-nucleic acid complex prepared according to the method for producing a carbon nanotube field electron emission source is deposited, the first substrate having a cathode electrode electrically connected to the complex; And a second substrate disposed to face the first substrate and having an anode electrode; And a fluorescent layer which emits light by electrons emitted from the first substrate.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 구체예는 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액을 제조하는 단계; 및 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체를 기판 상에 전기영동 침적시켜, 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적된 기판을 제조하는 단계:를 포함하는 탄소나노튜브 전 계 전자방출원을 제조하는 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing an aqueous solution of carbon nanotube-nucleic acid complex; And electrophoretic deposition of the carbon nanotube-nucleic acid composite on the substrate, to prepare a substrate on which the carbon nanotube-nucleic acid composite is deposited: providing a method for producing a carbon nanotube electric electron emission source comprising: .

본 발명의 일 구체예는 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액을 제조하는 단계를 포함한다. One embodiment of the present invention comprises the step of preparing an aqueous solution of carbon nanotube-nucleic acid complex.

상기 핵산은 DNA, RNA, 또는 PNA인 것일 수 있다. 상기 핵산은 천연 핵산으로부터 분리된 것이나 합성, 또는 반합성된 것일 수 있다. 상기 핵산은 단일가닥 또는 이중가닥 핵산인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 핵산은 단일가닥이며 탄소나노튜브의 길이에 비하여 작은 것으로, 예를 들면 50-200배 작은 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 핵산은 전이 RNA (transfer RNA)인 것일 수 있다. 상기 핵산은 분자내 2차 또는 3차 구조를 제거하기 위한 처리, 예를 들면 열처리된 것일 수 있다.The nucleic acid may be DNA, RNA, or PNA. The nucleic acid may be isolated from natural nucleic acid, synthetic or semisynthetic. The nucleic acid may be a single stranded or double stranded nucleic acid. Preferably, the nucleic acid is single stranded and smaller than the length of the carbon nanotubes, for example, may be 50-200 times smaller. For example, the nucleic acid may be a transfer RNA. The nucleic acid may be a treatment, for example, a heat treatment, to remove the secondary or tertiary structure in the molecule.

상기 탄소나노튜브는 단일벽탄소나노튜브, 이중벽탄소나노튜브, 다중벽탄소나노튜브, 화학적으로 변형된 탄소나노튜브, 금속성 탄소나노튜브, 반도체 탄소나노튜브, 금속화된 탄소나노튜브 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것 일 수 있다.The carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, chemically modified carbon nanotubes, metallic carbon nanotubes, semiconductor carbon nanotubes, metallized carbon nanotubes, and combinations thereof. It may be selected from the group consisting of.

상기 수성 용액은 물 또는 핵산의 전기영동에 사용되는 버퍼가 포함될 수 있다. 상기 버퍼의 예에는, TAE, TBE, PBS 버퍼가 포함된다. 상기 TAE (Tris, acetic acid, and EDTA) 버퍼는 Tris 4 내지 20mM, 아세트산 1.8 내지 9mM, EDTA 1 내지 5mM의 농도로 포함하는 버퍼일 수 있다. The aqueous solution may include a buffer used for electrophoresis of water or nucleic acid. Examples of such buffers include TAE, TBE, and PBS buffers. The TAE (Tris, acetic acid, and EDTA) buffer may be a buffer containing a concentration of Tris 4 to 20 mM, acetic acid 1.8 to 9 mM, EDTA 1 to 5 mM.

상기 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액은, 탄소나노튜브와 핵산을 수성 용액 중에 혼합하고 분산 처리하는 단계에 의하여 얻어지는 탄소나노튜브와 핵산의 분산액일 수 있다. 상기 분산은 예를 들면, 초음파 처리에 의하여 이루어지는 것일 수 있다. 얻어진 분산액은 침전 제거 과정 예를 들면, 원심분리 될 수 있다. 상기 침전 제거 과정에 의하여 균일한 탄소나노튜브와 핵산의 분산액이 얻어진다.The aqueous solution of the carbon nanotube-nucleic acid complex may be a dispersion of carbon nanotubes and nucleic acids obtained by mixing and dispersing the carbon nanotubes and the nucleic acid in an aqueous solution. The dispersion may be, for example, by ultrasonication. The dispersion obtained can be centrifuged for example in the precipitation removal process. A uniform dispersion of carbon nanotubes and nucleic acids is obtained by the precipitation removal process.

상기 탄소나노튜브와 핵산은 중량 기준으로 1:1 내지 4:1의 비로 혼합되는 것일 수 있다. The carbon nanotubes and the nucleic acid may be mixed in a ratio of 1: 1 to 4: 1 by weight.

본 발명의 일 구체예는 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체를 기판 상에 전기영동 침적시켜, 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적된 기판을 제조하는 단계를 포함한다. One embodiment of the present invention includes the step of electrophoretic deposition of the carbon nanotube-nucleic acid complex on a substrate, to prepare a substrate on which the carbon nanotube-nucleic acid complex is deposited.

상기 "전기영동 침적"이란 액체 매질 중에 현탁되어 있는 콜로이드 입자를 전기력에 의하여 이동시켜, 전극 상에 침적시키는 것을 나타낸다. 전기영동 침적에 의하여 탄소나노튜브를 기판, 예를 들면 전도성 기판상에 침적시키는 것은 당업계에 알려져 있다. The term "electrophoretic deposition" refers to the movement of colloidal particles suspended in a liquid medium by electric force to deposit on an electrode. It is known in the art to deposit carbon nanotubes on a substrate, such as a conductive substrate, by electrophoretic deposition.

상기 기판은 전기 전도성 물질이 구비된 기판으로서, 전극으로서 작동할 수 있는 것이다. 예를 들면, ITO에 구비된 유리 기판일 수 있다. 상기 전기영동 침적은 상기 기판을 캐소드로 하고 상대 전극, 예를 들면 Pt 전극을 애노드 전극으로 하여, 상기 캐소드 및 애노드 전극을 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액 중에 담근 상태에서 교류 전압을 인가함으로써 이루어질 수 있다. 상기 교류전압은 전극 간의 간격이 1 내지 2cm인 경우, 5 내지 40V, 바람직하게는 5 내지 15V에서 이루어지는 것일 수 있다. 전압을 인가하는 시간은 적절하게 조절할 수 있으나, 예를 들면 3 내지 5 분 동안 인가하는 것일 수 있다. The substrate is a substrate provided with an electrically conductive material, and can operate as an electrode. For example, it may be a glass substrate provided in ITO. The electrophoretic deposition is performed by applying an alternating voltage in a state in which the substrate is a cathode and a counter electrode, for example, a Pt electrode, is an anode electrode, and the cathode and anode electrodes are immersed in an aqueous solution of a carbon nanotube-nucleic acid complex. Can be. The AC voltage may be made at 5 to 40V, preferably 5 to 15V when the spacing between electrodes is 1 to 2 cm. The time for applying the voltage may be appropriately adjusted, but may be, for example, 3 to 5 minutes.

또한, 상기 기판은 패턴화된 포토레지스트 층 (photoresist layer)을 가진 것일 수 있다. 포토레지스트란 광감성 물질로서, 포토리소그래피에 의하여 패턴화된 표면을 형성하는데 사용된다. 포토레지스트에는, 광에 노출된 부분이 포토레지스트 현상제 (developer)에 대하여 용해가능하게 되는 양성 포토레지스트와 광에 노출된 부분이 포토레지스트 현상제 (developer)에 대하여 상대적으로 불용성으로 되는 음성 포토레지스트가 포함된다. 포토레지스트는 유기 물질로서, 예를 들면, 디아조나프토퀴논 (diazonaphthoquinone: DNQ)과 Novolac 수지 (phenol formaldehyder resin)의 혼합물로 구성된 포토레지스트, 에폭시 기초한 폴리머 (예, SU-8 포토레지스트)가 포함되나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 이러한 유기 포토레지스트는 무기 물질에 비하여, 전기영동 침적이 이루어진 후 기판으로부터 선택적으로 제거하기 용이하다. 포토레지스트의 제거는 물질적 박피, 또는 아세톤, 포토레지스트 스트립퍼 (photoresist stripper) 등의 용매에 의하여 이루어질 수 있다. In addition, the substrate may have a patterned photoresist layer. Photoresist is a photosensitive material, used to form patterned surfaces by photolithography. The photoresist includes a positive photoresist in which a portion exposed to light becomes soluble to a photoresist developer and a negative photoresist in which a portion exposed to light becomes relatively insoluble to a photoresist developer. Included. Photoresists are organic materials, including, for example, photoresists composed of a mixture of diazonaphthoquinone (DNQ) and Novolac resin (phenol formaldehyder resin), epoxy based polymers (eg SU-8 photoresist). It is not limited to these examples. Such organic photoresists are easier to selectively remove from the substrate after electrophoretic deposition, as compared to inorganic materials. Removal of the photoresist may be accomplished by physical peeling, or by a solvent such as acetone or a photoresist stripper.

본 발명의 방법의 일 구체예에는, 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체를 기판 상의 패턴화된 영역에 전기영동 침적시키고, 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이다. 상기 패턴화된 영역은 당업계에 알려진 패턴화된 방법, 예를 들면 포토리소그래피가 사용될 수 있다. 상기 포토레지스트 층은 박피, 또는 아세톤, 포토레지스트 스트립퍼 (photoresist stripper) 등의 용매에 의하여 제거될 수 있다. 상기 패턴화된 영역은 기판 상에 침적되는 탄소나노튜브의 바람직한 밀도에 따라 패턴의 모양 및 밀도가 달라질 수 있다. 예를 들면, 원형 또는 사각형의 패턴화 영역이 어레이 형상으로 배열되어 있는 것일 수 있다. 이 경우 탄소나노튜브-핵산 복합체의 침적에 의하여, 전계 전자 방출원의 어레이가 형성된다. 이는 얻어진 전계 전자 방출원의 전자 방출 특성에 따라 당업자가 적합하게 조정할 수 있다. In one embodiment of the method of the present invention, the method further comprises electrophoretic deposition of the carbon nanotube-nucleic acid complex on the patterned region on the substrate, and removing the photoresist layer. The patterned area may be used a patterned method known in the art, for example photolithography. The photoresist layer may be removed by a peel or a solvent such as acetone, a photoresist stripper, or the like. The patterned region may vary in shape and density of the pattern depending on the desired density of carbon nanotubes deposited on the substrate. For example, circular or rectangular patterned regions may be arranged in an array shape. In this case, an array of field electron emission sources is formed by deposition of the carbon nanotube-nucleic acid complex. This can be appropriately adjusted by those skilled in the art according to the electron emission characteristics of the obtained field electron emission source.

본 발명의 방법의 일 구체예에는, 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적된 기판을 소결하는 단계를 더 포함하는 것이다. 상기 소결은 200 내지 500℃, 바람직하게는 350℃ 내지 400℃에서 가열하는 것일 수 있다. 소결에 의하여 탄소나노튜브-핵산 복합체 중 핵산 부분이 제거된다. In one embodiment of the method of the present invention, further comprising the step of sintering the substrate on which the carbon nanotube-nucleic acid composite is deposited. The sintering may be to heat at 200 to 500 ℃, preferably 350 ℃ to 400 ℃. Sintering removes the nucleic acid portion of the carbon nanotube-nucleic acid complex.

본 발명의 방법의 일 구체예에는, 상기 탄소나노튜브가 침적된 기판을 테이핑하여 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 테이핑은 접착 테이프, 액상 폴리머 및 탄성 고무로부터 선택되는 하나 이상을 상기 기판 상에 붙였다가 떼어내는 것을 말한다. 본 발명의 방법에 의하는 경우, 상기 소결 처리에 의하여 탄소나노튜브가 전계 전자 방출원으로 작용할 수 있도록 활성화하는 것에 더하여, 상기 테이핑 단계에 의하여 추가적으로 활성화할 수 있다. One embodiment of the method of the present invention may include the step of activating by taping the substrate on which the carbon nanotubes are deposited. Taping refers to attaching and detaching one or more selected from an adhesive tape, a liquid polymer, and an elastic rubber onto the substrate. According to the method of the present invention, in addition to activating the carbon nanotubes to act as a field electron emission source by the sintering treatment, it can be further activated by the taping step.

상기한 방법에 의해 얻어진 탄소나노튜브 전계 전자 방출원은 전계 전자 방출 소자에 적용될 수 있다. The carbon nanotube field electron emission source obtained by the above method can be applied to a field electron emission device.

따라서, 본 발명의 다른 일 구체예는, 상기한 본 발명의 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적되어 있고, 상기 복합체와 전기적으로 연결된 캐소드 전극이 구비된 제1 기판; 및 상기 제1 기판과 대향되게 배치되어 있고 애노드 전극이 구비된 제2 기판; 및 상기 제1 기판으로부터 방출되는 전자에 의하여 발광 하는 형광층을 포함하는, 전계 전자방출 소자를 제공한다. Therefore, another embodiment of the present invention, the carbon nanotube-nucleic acid complex prepared according to the method of the present invention is deposited, the first substrate having a cathode electrode electrically connected to the complex; And a second substrate disposed to face the first substrate and having an anode electrode; And a fluorescent layer which emits light by electrons emitted from the first substrate.

이와 같은 전계 전자 방출 소자의 일 구현예를 도 5에 도시한다. 도 5는 본 발명에 따른 전계 전자 방출소자 중에서도 3극관 구조의 전자 방출 소자를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5에 도시된 전자 방출 소자 (200)는 상판 (201)과 하판 (202)을 구비하고, 상기 상판은 상면 기판 (190), 상기 상면 기판의 하면 (190a)에 배치된 애노드 전극 (180), 상기 애노드 전극의 하면 (180a)에 배치된 형광체층(170)을 구비한다.An embodiment of such a field electron emission device is shown in FIG. 5. FIG. 5 schematically illustrates an electron emitting device having a triode structure among the field electron emitting devices according to the present invention. The electron emission device 200 illustrated in FIG. 5 includes an upper plate 201 and a lower plate 202, and the upper plate is an upper electrode 190 and an anode electrode 180 disposed on the lower surface 190a of the upper substrate. And a phosphor layer 170 disposed on the bottom surface 180a of the anode electrode.

상기 하판 (202)은 내부공간을 갖도록 소정의 간격을 두고 상기 상면 기판 (190)과 대향하여 평행하게 배치되는 하면 기판 (110), 상기 하면 기판 (110) 상에스트라이프 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 전계 방출원 홀 (169), 상기 전계 방출원 홀 (169) 내에 배치되어 상기 캐소드 전극 (120)과 통전되고 상기 게이트 전극 (140) 보다 낮은 높이로 배치되는 전계 방출원 (160)을 구비한다. 상기 전계 방출원 (160)에 대한 상세한 설명은 상술한 바와 동일하다. The lower plate 202 has a lower surface substrate 110 disposed in parallel with the upper substrate 190 at predetermined intervals to have an inner space, and a cathode electrode disposed in a stripe shape on the lower substrate 110. 120, a gate electrode 140 arranged in a stripe shape to intersect the cathode electrode 120, an insulator layer 130 disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120, and the insulator layer ( 130 and a field emission source hole 169 formed in a portion of the gate electrode 140, disposed in the field emission source hole 169, and energized with the cathode electrode 120 and lower than the gate electrode 140. And a field emission source 160 disposed therein. Details of the field emission source 160 are the same as described above.

상기 상판 (201)과 하판 (202)은 대기압보다 낮은 압력의 진공으로 유지되며, 상기 진공에 의해 방생되는 상기 상판과 하판 간의 압력을 지지하고, 발광공간 (210)을 구획하도록 스페이서 (192)가 상기 상판과 상기 하판 사이에 배치된다. The upper plate 201 and the lower plate 202 are maintained in a vacuum at a pressure lower than atmospheric pressure, and the spacer 192 supports the pressure between the upper plate and the lower plate generated by the vacuum and partitions the light emitting space 210. It is disposed between the upper plate and the lower plate.

상기 애노드 전극 (180)은 상기 전계 방출원 (160)에서 방출된 전자의 가속 에 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. The anode electrode 180 applies a high voltage necessary for accelerating the electrons emitted from the field emission source 160 to allow the electrons to collide with the phosphor layer 170 at high speed. The phosphor of the phosphor layer is excited by the electrons and emits visible light while falling from a high energy level to a low energy level.

상기 게이트 전극 (140)은 상기 전계 방출원 (160)에서 전자가 용이하게 방출될 수 있도록 하는 기능을 하며, 상기 절연체층(130)은 상기 전계 방출원 홀 (169)을 구획하고, 상기 전계 방출원 (160)과 상기 게이트 전극 (140)을 절연하는 기능을 한다. The gate electrode 140 functions to easily discharge electrons from the field emission source 160, and the insulator layer 130 partitions the field emission hole 169 and emits the field. It functions to insulate the circle 160 and the gate electrode 140.

본 발명의 전계 방출 소자는 도 5에 도시된 바와 같은 3극관 구조의 전자 방출 소자를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 3극관 구조 뿐만 아니라, 2극관을 비롯한 다른 구조의 전자 방출소자도 포함한다. 또한, 게이트 전극이 캐소드 전극 하부에 배치되는 전계 방출소자, 방전 현상에 의하여 발생되는 것으로 추정되는 아크에 의한 게이트 전극 및/또는 캐소드 전극의 손상을 방지하고, 전계 방출원으로부터 방출되는 전자의 집속을 보장하기 위한 그리드/메쉬를 구비하는 전계 방출 소자에도 사용될 수 있다. 한편, 상기 전계 방출소자의 구조를 다른 표시 소자 또는 백라이트 유닛으로 응용하는 것도 물론 가능하다. Although the field emission device of the present invention has been described with an electron emission device having a triode structure as shown in FIG. 5 by way of example, the present invention includes not only the triode structure, but also the electron emitting device having other structures including the dipole tube. . In addition, it is possible to prevent damage to the field emission device in which the gate electrode is disposed below the cathode electrode, the gate electrode and / or the cathode electrode due to the arc that is assumed to be caused by the discharge phenomenon, and to focus the electrons emitted from the field emission source. It can also be used for field emission devices with a grid / mesh to ensure. On the other hand, it is also possible to apply the structure of the field emission device to another display device or a backlight unit.

본 발명의 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 제조하는 방법에 의하면, 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 전자 방출 특성이 우수한 전계 전자 방출원을 간단하고 효율적으로 제조할 수 있다.According to the method for producing the carbon nanotube field electron emission source of the present invention, the carbon nanotube field electron emission source can be produced easily and efficiently with the field electron emission source having excellent electron emission characteristics.

본 발명의 전계 전자방출 소자에 의하면, 전계 전자 방출원 특성이 균일하고 우수하다. According to the field electron emission device of the present invention, the field electron emission source characteristics are uniform and excellent.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예 1: 탄소나노튜브-핵산 복합체의 Example 1: Carbon nanotube-nucleic acid complex 전계Electric field 전자  Electronic 방출원의Emission source 제조 Produce

먼저, 탄소나노튜브와 핵산을 수성 용액 중에 혼합하여 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액을 제조하였다. 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 (Carbolex 사 제품)로서, 직경이 1.2 내지 1.5nm이고, 길이가 2 내지 5㎛인 것을 사용하였다. 핵산은, 효모 (Saccharomyces ceverisiae) 유래 총 RNA 또는 전이 RNA (Takar 사)를 사용하였다. 상기 총 RNA는 리보좀 RNA, 전이 RNA 및 메신저 RNA를 포함한다. 상기 전이 RNA는 73 내지 93bp, 즉 26 내지 33nm의 길이를 갖는 것으로서, 탄소나노튜브의 길이에 비하여 작다. First, carbon nanotubes and nucleic acids were mixed in an aqueous solution to prepare an aqueous solution of a carbon nanotube-nucleic acid complex. Carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (manufactured by Carbolex), and those having a diameter of 1.2 to 1.5 nm and a length of 2 to 5 μm were used. As the nucleic acid, total RNA or transfer RNA (Sacharomyces ceverisiae) derived from yeast (Takar) was used. The total RNA includes ribosomal RNA, transition RNA and messenger RNA. The transfer RNA has a length of 73 to 93bp, that is, 26 to 33nm, and is smaller than the length of the carbon nanotubes.

혼합시 상기 핵산은 65℃에서 15분 동안 가열한 것을 사용하였다. 이러한 열처리는 핵산의 이차구조를 제거하여, 이차구조가 없는 핵산이 탄소나노튜브와 결합하도록 유도하기 위한 것이다. 상기 탄소나노튜브는 수용액 중에서 봉 초음파 처리기 (UP400s, Heilsher)로 150W로 6시간 동안 처리하여, 탄소나노튜브를 분산시켰다. 다음으로, 상기 열처리된 핵산 수용액을 상기 분산된 탄소나노튜브 수용액에 혼합하고, 여기에 TAE 버퍼를 pH 8.0이 되도록 첨가한 후, 4℃에서 초음파 처리기 (MXB6, Grant 사, 영국)로 100W로 4시간 동안 처리하여, 탄소나노튜브-핵산 복합체를 수용액 중에 분산시켰다. 상기 TAE (Tris, acetic acid, and EDTA) 버퍼는 Tris 4 내지 20mM, 아세트산 1.8 내지 9mM, EDTA 1 내지 5mM의 농도로 포함하는 버퍼이다. When mixed, the nucleic acid was heated at 65 ° C. for 15 minutes. This heat treatment is to remove the secondary structure of the nucleic acid, and to induce the nucleic acid without secondary structure to bond with the carbon nanotubes. The carbon nanotubes were treated with a rod sonicator (UP400s, Heilsher) at 150 W for 6 hours in an aqueous solution to disperse the carbon nanotubes. Next, the heat-treated nucleic acid aqueous solution was mixed with the dispersed carbon nanotube aqueous solution, and then TAE buffer was added to pH 8.0, and then the ultrasonic treatment (MXB6, Grant, UK) at 4 ° C. was performed at 100W. After treatment for a time, the carbon nanotube-nucleic acid complex was dispersed in an aqueous solution. The TAE (Tris, acetic acid, and EDTA) buffer is a buffer containing a concentration of Tris 4 to 20mM, acetic acid 1.8 to 9mM, EDTA 1 to 5mM.

초음파 처리된 탄소나노튜브-핵산 복합체의 용액을 2,000 내지 4,000 rpm에서 원심분리하여, 침전을 제거하여 탄소나노튜브-핵산 복합체가 분산되어 있는 용액을 얻었다. The solution of the sonicated carbon nanotube-nucleic acid complex was centrifuged at 2,000 to 4,000 rpm to remove the precipitate to obtain a solution in which the carbon nanotube-nucleic acid complex was dispersed.

다음으로, 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체가 분산되어 있는 용액을 유리 용기 담그고, 패턴화된 포토레지스트 층을 갖는 ITO 전극이 코팅되어 있는 기판의 상기 ITO 전극에 + 전원을 연결하고, 상기 기판과 대향되게 배치된 상대전극, Pt 전극에 - 전원을 연결하여, 교류 전압을 인가하였다. ITO 전극과 Pt 전극 사이의 거리는 0.5 내지 2cm이었으며, 0.5 내지 8분 동안 8 내지 40V의 전압을 인가하였다. 상기 기판 상의 포토레지스트 패턴은 다음과 같이 제조하였다. 먼저, 유리 기판 상에 ITO를 스퍼터링 코팅 (sputtering coating)에 의하여 코팅하여 두께 200nm의 ITO 층을 형성하여, ITO 전극을 만들었다. 다음으로, 상기 ITO 층 상에 포토레지스트 (AZ1512, Clariant)를 스핀 코팅하여, 약 1.2㎛ 두께의 포토레지스트 층을 형성하였다. 다음으로, 마스크를 통하여 365 (I-line) nm의 광을 조사하고, 광조사된 부분을 아세톤 현상액을 사용하여 현상하였다. 그 결과, 가로, 세로 각각 9.3cm인 사각형의 유리 기판 상에 직경 400mm인 원형 (dot)이고, 원 (dot)과 원 (dot)사이의 거리가 300mm인, 원의 어레이를 형성하였다. 상기 전압 인가에 의하여, 상기 기 판 상의 원의 어레이에 탄소나노튜브-핵산을 침적시켜, 탄소나노튜브-핵산의 어레이를 제조하였다.Next, a glass container is immersed in the solution in which the carbon nanotube-nucleic acid complex is dispersed, and a + power source is connected to the ITO electrode of the substrate coated with an ITO electrode having a patterned photoresist layer, and is opposed to the substrate. The power supply was connected to the counter electrode, the Pt electrode, and the alternating voltage was applied. The distance between the ITO electrode and the Pt electrode was 0.5-2 cm, and a voltage of 8-40 V was applied for 0.5-8 minutes. The photoresist pattern on the substrate was prepared as follows. First, ITO was coated on a glass substrate by sputtering coating to form an ITO layer having a thickness of 200 nm, thereby making an ITO electrode. Next, photoresist (AZ1512, Clariant) was spin coated on the ITO layer to form a photoresist layer having a thickness of about 1.2 μm. Next, 365 (I-line) nm light was irradiated through the mask, and the irradiated part was developed using the acetone developer. As a result, an array of circles was formed on a rectangular glass substrate having a width of 9.3 cm and a length of 400 mm, and a distance of 300 mm between a dot and a circle. By applying the voltage, carbon nanotube-nucleic acid was deposited on an array of circles on the substrate to prepare an array of carbon nanotube-nucleic acid.

다음으로서, 패턴화되지 않고 남아 있는 상기 포토레지스트를 아세톤에 의하여 제거하였다. 다음으로, 상기 포토레지스트가 제거된 기판을 90℃에서 30분 동안 건조한 후, 400℃에서 30분 동안 열처리하였다. 대조군으로는, 400℃에서 열처리하지 않았다. Next, the photoresist remaining unpatterned was removed by acetone. Next, the substrate from which the photoresist was removed was dried at 90 ° C. for 30 minutes, and then heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes. As a control, no heat treatment was performed at 400 ° C.

다음으로, 상기 열처리된 기판 상에 폴리프로필렌 재질의 접착 테이프를 부착시킨 후 떼어내어, 상기 탄소나노튜브 전자 방출원을 활성화시켰다. 대조군으로서, 상기 테이핑 단계를 거치지 않은 것을 사용하였다. Next, a polypropylene adhesive tape was attached to the heat-treated substrate and then peeled off to activate the carbon nanotube electron emission source. As a control, one that did not undergo the taping step was used.

도 1은 본 발명의 방법의 일 구체예에 따른 전계 전자 방출원을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 1에 따르면, 유리 기판 상에 ITO 전극이 코팅되고, 상기 ITO 층 상에 포토레지스를 코팅하고, 포토리소그래피에 의하여 포토레지스를 패터닝한다. 얻어진 패턴화된 기판 상에 전기영동 침적을 통하여 탄소나노튜브-핵산을 패턴화된 영역에 침적시키고, 포토레지스트를 제거하고, 열처리를 하였다. 또한, 선택적으로 테이핑에 의하여 탄소나노튜브 전자 방출원을 활성화시켰다. 1 is a view showing an example of a method of manufacturing a field electron emission source according to an embodiment of the method of the present invention. According to FIG. 1, an ITO electrode is coated on a glass substrate, a photoresist is coated on the ITO layer, and the photoresist is patterned by photolithography. Carbon nanotube-nucleic acid was deposited on the patterned region by electrophoretic deposition on the obtained patterned substrate, the photoresist was removed, and heat treatment was performed. In addition, carbon nanotube electron emission sources were selectively activated by taping.

실시예 2: 탄소나노튜브 전자 방출원의 활성화를 위한 테이핑 처리의 효과Example 2: Effect of Taping Treatment for Activation of Carbon Nanotube Electron Source

본 실시예에서는 테이핑 처리가 실시예 1에 따라 제조된 전계 전자 방출원의 전자 방출 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 전자 방출 특성의 확인은, 실시예 1에 따라 얻어진 전자 방출원 중 테이핑 처리한 경우와 그렇지 않은 경우에 대하여, 녹색 형광체가 도포된 애노드 전극을 240㎛ 이격시켜 배치하고, 소정의 전압을 인가한 후, 상기 전자 방출원으로부터 방출되는 전자를 전류로 측정하거나, 형광체 발광을 디지털 카메라으로 촬영하여 이미지를 얻었다. In this example, the effect of the taping treatment on the electron emission characteristics of the field electron emission source prepared according to Example 1 was confirmed. Confirmation of the electron emission characteristics was carried out by arranging the anode electrodes coated with the green phosphor 240 占 퐉 apart from each other in the electron emission source obtained according to Example 1 and when not, and applying a predetermined voltage. , The electrons emitted from the electron emission source is measured as a current, or the phosphor Luminescence was photographed with a digital camera to obtain an image.

도 2는 열 처리만 한 경우와 열처리 및 테이핑 처리를 모두 한 경우 전계 전자 방출 특성을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 열 처리만 한 경우와 열처리 및 테이핑 처리를 모두 한 경우 전계 전자 방출 특성은 크게 차이가 없었다. 이는 본 발명의 방법에 따르면, 표면 처리에 의한 전자 방출원의 활성화가 필요없다는 것을 나타내는 것이다. 도 2에서, 2.20V/㎛, 2.12V/㎛는 임계 값 (threshold value)을 나타낸다.FIG. 2 is a diagram showing field electron emission characteristics when only heat treatment and both heat treatment and taping treatment are performed. As shown in FIG. 2, the electric field emission characteristics were not significantly different between the heat treatment and the heat treatment and the taping treatment. This indicates that according to the method of the present invention, activation of the electron emission source by surface treatment is not necessary. In Fig. 2, 2.20 V / µm and 2.12 V / µm represent threshold values.

도 3은 열 처리하지 않은 경우의 전자 방출원의 전자 방출 특성을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 열처리 하지 않고 테이핑 처리하는 경우의 전자 방출 특성은, 테이핑 처리하지 않은 경우에 비하여 전자 방출 특성이 개선되지 않았다. 도 3에서 2.82V/㎛, 2.99V/㎛는 임계 값 (threshold value)을 나타낸다.3 is a diagram illustrating electron emission characteristics of an electron emission source when the heat treatment is not performed. As shown in FIG. 3, the electron emission characteristic in the case of taping without heat treatment did not improve the electron emission characteristic in comparison with the case in which the taping treatment was not performed. In FIG. 3, 2.82 V / µm and 2.99 V / µm represent threshold values.

도 4는 본 발명의 방법의 일 구체예에 따른 전계 전자 방출원을 제조하는 방법의 각 단계에서 제조된 전자 방출원의 전자 방출 이미지를 나타내는 도면이다. 도 4의 A는 침적 후 PR 제거 후, 1100V (4.58V/㎛, 1.17mA)를 인가한 경우의 형광체 발광 이미지이며, B는 PR 제거 후, 질소 분위기에서 400℃에서 30분 동안 열처리한 후, 900V (3.75V/㎛, 2.25mA)를 인가한 경우의 형광체 발광 이미지이다. B는 활성화 방법으로서 테이핑 과정을 거치지 않은 것으로, 테이핑 과정을 거치지 않아 도 균일한 전계 전자 방출 효과를 얻을 수 있다는 것을 나타낸다. C는 PR 제거 후, 질소 분위기에서 400℃에서 30분 동안 열처리한 후, 테이핑 처리한 후, 900V (3.75V/㎛, 2mA)를 인가한 경우의 형광체 발광 이미지이다. C에 나타낸 바와 같이, 테이핑 처리에 의하여 전계 전자 방출원이 상실되어 전자가 방출되지 않은 영역이 존재함을 알 수 있다. 4 is a diagram showing an electron emission image of an electron emission source manufactured at each step of the method of manufacturing a field electron emission source according to one embodiment of the method of the present invention. 4A is a phosphor emission image when 1100V (4.58V / μm, 1.17mA) is applied after PR removal after deposition, and B is heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere after PR removal, Phosphor emission image when 900V (3.75V / μm, 2.25mA) is applied. B is an activation method that does not undergo a taping process, and indicates that a uniform field electron emission effect can be obtained without going through a taping process. C is a phosphor emission image when 900V (3.75V / μm, 2mA) is applied after heat treatment at 400 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere after PR removal, and then taping. As shown in C, it can be seen that there is a region in which the electron emission source is lost due to the taping process and electrons are not emitted.

실시예 3: 핵산의 종류 및 버퍼 종류가 탄소나노튜브 전자 방출원의 전자 방출 특성에 미치는 효과Example 3: Effect of Nucleic Acids and Buffer Types on the Electron Emission Characteristics of Carbon Nanotube Electron Emission Sources

본 실시예에서는 핵산의 종류와 버퍼의 종류가 탄소나노튜브 전자 방출원의 전자 방출특성에 미치는 영향을 확인하였다. In this example, the effect of the type of nucleic acid and the type of buffer on the electron emission characteristics of the carbon nanotube electron emission source was confirmed.

사용된 핵산 및 버퍼의 조성은 다음 표 1과 같다.The composition of the nucleic acid and the buffer used are shown in Table 1 below.

표 1.Table 1.

시료 sample 증류수 (ml) Distilled water (ml) SWCNT (mg) SWCNT (mg) RNA(mg) RNA (mg) TAE 버퍼TAE buffer 첨가물 additive TrisTris EDTAEDTA 아세트산Acetic acid 1One 200200 4040 40(총RNA)40 (total RNA) -- -- -- -- 22 200200 4040 40(총RNA)40 (total RNA) 4mM4mM 1.0mM1.0mM 1.8mM1.8mM -- 33 200200 4040 40(총RNA)40 (total RNA) 20mM20mM 5.0mM5.0mM 9mM9 mM -- 44 200200 4040 40(총RNA)40 (total RNA) 40mM40mM 10mM10 mM 1.8mM1.8mM -- 55 200200 4040 10(t-RNA)10 (t-RNA) 4mM4mM 1.0mM1.0mM 1.8mM1.8mM -- 66 200200 2020 10(t-RNA)10 (t-RNA) 4mM4mM 1.0mM1.0mM 1.8mM1.8mM -- 77 200200 2020 10(t-RNA)10 (t-RNA) 4mM4mM 1.0mM1.0mM 1.8mM1.8mM 1% SDS1% SDS 88 200200 8080 16(t-RNA)16 (t-RNA) 4mM4mM 1.0mM1.0mM 1.8mM1.8mM --

표 1에서, Tris는 Tris(2-amino-2-(hydroxymethyl)-1,3-propandiol을 나타내고, EDTA는 에틸렌디아민테트라아세트산을 나타낸다. In Table 1, Tris represents Tris (2-amino-2- (hydroxymethyl) -1,3-propandiol and EDTA represents ethylenediaminetetraacetic acid.

표 1에 따른 조성을 사용하고 실시예 1에 따른 탄소나노튜브-핵산 복합체의 침적되는 정도를 조사하였다. 그 결과, 시료 1-7은 침적이 되었으며, 이중 시료 5 가 가장 균일하게 침적되었다. 시료 7의 경우, SDS를 포함하지 않은 경우에 비하여, 침적시간이 길어졌다. Using the composition according to Table 1 and the degree of deposition of the carbon nanotube-nucleic acid composite according to Example 1 was investigated. As a result, Samples 1-7 were deposited, of which Sample 5 was deposited most uniformly. In the case of Sample 7, the deposition time was longer than that in the case of not containing SDS.

이상의 결과로부터, 핵산의 경우, 총 RNA에 비하여 tRNA를 사용하는 것이 전자 방출 특성에 미치는 효과가 좋았다. 또한, TAE 버퍼를 사용함으로써 SDS와 같은 계면 활성제의 첨가없이, 우수한 전계 방출 특성을 갖는 전계 전자 방출원을 얻을 수 있었다. From the above results, in the case of nucleic acids, the use of tRNA compared to the total RNA had a good effect on the electron emission characteristics. In addition, by using TAE buffer, it was possible to obtain a field electron emission source having excellent field emission characteristics without addition of a surfactant such as SDS.

도 1은 본 발명의 방법의 일 구체예에 따른 전계 전자 방출원을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing an example of a method of manufacturing a field electron emission source according to an embodiment of the method of the present invention.

도 2는 열 처리만 한 경우;와 열처리 및 테이핑 처리를 모두 한 경우 전계 전자 방출 특성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing the field electron emission characteristics when only heat treatment; and both heat treatment and taping treatment.

도 3은 열 처리하지 않은 경우의 전자 방출원의 전자 방출 특성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating electron emission characteristics of an electron emission source when the heat treatment is not performed.

도 4는 본 발명의 방법의 일 구체예에 따른 전계 전자 방출원을 제조하는 방법의 각 단계에서 제조된 전자 방출원의 전자 방출 이미지를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing an electron emission image of an electron emission source manufactured at each step of the method of manufacturing a field electron emission source according to one embodiment of the method of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 전계 전자 방출소자 중에서도 3극관 구조의 전자 방출 소자를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 5 schematically illustrates an electron emitting device having a triode structure among the field electron emitting devices according to the present invention.

<도면 부호의 간단한 설명><Short description of drawing symbols>

1: 기판 2: 촉매층1: substrate 2: catalyst layer

3: 판형 초음파 진동자 4: 봉형 초음파 진동자3: plate-shaped ultrasonic vibrator 4: rod-shaped ultrasonic vibrator

5: 탄소 소스 물질5: carbon source material

110 : 하면기판 120 : 캐소드 전극110: lower substrate 120: cathode electrode

130 : 절연체층 140 : 게이트 전극130: insulator layer 140: gate electrode

160 : 전계 방출원 170 : 형광체층160: field emission source 170: phosphor layer

180 : 애노드 전극 190 : 상면기판180: anode electrode 190: upper substrate

Claims (13)

탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액을 제조하는 단계; 및Preparing an aqueous solution of a carbon nanotube-nucleic acid complex; And 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체를 기판 상에 전기영동 침적시켜, 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적된 기판을 제조하는 단계;를 포함하는 탄소나노튜브 전계 전자방출원을 제조하는 방법. And electrophoretic deposition of the carbon nanotube-nucleic acid composite on the substrate to prepare a substrate on which the carbon nanotube-nucleic acid composite is deposited. 제1항에 있어서, 상기 핵산은 DNA, RNA, 또는 PNA인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the nucleic acid is DNA, RNA, or PNA. 제1항에 있어서, 상기 핵산은 단일가닥 또는 이중가닥 핵산인 것인 방법. The method of claim 1, wherein the nucleic acid is a single stranded or double stranded nucleic acid. 제1항에 있어서, 상기 수성 용액은 물 또는 TAE 버퍼 용액인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the aqueous solution is water or TAE buffer solution. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체의 수성 용액은, 탄소나노튜브와 핵산을 수성 용액 중에 혼합하고 초음파 처리하는 단계; 및 원심분리하여 침전을 제거하여, 탄소나노튜브-핵산의 수성 용액을 얻는 단계에 의하여 제조된 것인 방법. The method of claim 1, wherein the aqueous solution of the carbon nanotube-nucleic acid complex comprises: mixing and sonicating the carbon nanotube and the nucleic acid in the aqueous solution; And removing the precipitate by centrifugation to obtain an aqueous solution of carbon nanotube-nucleic acid. 제5항에 있어서, 상기 탄소나노튜브와 핵산은 중량 기준으로 1:1 내지 4:1의 비로 혼합되는 것인 방법. The method of claim 5, wherein the carbon nanotubes and the nucleic acid are mixed in a ratio of 1: 1 to 4: 1 by weight. 제1항에 있어서, 상기 기판은 패턴화된 포토레지스트 층을 가진 기판인 것인 방법. The method of claim 1, wherein the substrate is a substrate having a patterned photoresist layer. 제7항에 있어서, 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체를 기판 상의 패턴화된 영역에 전기영동 침적시키고, 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법. 8. The method of claim 7, further comprising electrophoretically depositing the carbon nanotube-nucleic acid composite onto a patterned region on the substrate and removing the photoresist layer. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적된 기판을 소결하는 단계 및 활성화하는 단계 중 하나 이상의 단계를 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the carbon nanotube-nucleic acid composite comprises at least one of sintering and activating the deposited substrate. 제9항에 있어서, 상기 소결은 200 내지 500℃에서 가열하는 것인 방법.10. The method of claim 9, wherein the sintering is heated at 200 to 500 ° C. 제9항에 있어서, 상기 활성화는 테이핑하는 것인 방법. The method of claim 9, wherein the activation is taped. 제1항에 있어서, 상기 전기영동 침적은 5 내지 15V로 이루어지는 것인 방법. The method of claim 1, wherein said electrophoretic deposition is comprised between 5 and 15V. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따라 형성된 탄소나노튜브-핵산 복합체가 침적되어 있고, 상기 복합체와 전기적으로 연결된 캐소드 전극이 구비된 제1 기판; 및 A first substrate having a carbon nanotube-nucleic acid composite formed in accordance with any one of claims 1 to 11 deposited thereon and having a cathode electrode electrically connected to the composite; And 상기 제1 기판과 대향되게 배치되어 있고 애노드 전극이 구비된 제2 기판; 및 A second substrate disposed to face the first substrate and having an anode electrode; And 상기 제1 기판으로부터 방출되는 전자에 의하여 발광하는 형광층을 포함하는, 전계 전자방출 소자. And a fluorescent layer which emits light by electrons emitted from the first substrate.
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KR101231598B1 (en) * 2011-02-10 2013-02-08 고려대학교 산학협력단 Cnt field electron emitter and manufacturing method thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101126300B1 (en) * 2010-04-30 2012-03-20 고려대학교 산학협력단 Light emitting diode with hole-pattern filled with CNT and manufacturing method of the same
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