KR20100066199A - 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물, 이를 이용한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법, 및 이를 이용한 전자 방출 소자 - Google Patents

일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물, 이를 이용한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법, 및 이를 이용한 전자 방출 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물, 이를 이용한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법, 및 이를 이용한 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (A) 금속 분말 0.5 내지 60 중량%; (B) 탄소계 물질 0.1 내지 10 중량%; (C) 무기 충진제 1 내지 40 중량%; 및 (D) 비히클(vehicle) 5 내지 95 중량%를 포함하는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물, 이를 이용한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법, 및 이를 이용한 전자 방출 소자에 관한 것이다.
상기 페이스트 조성물을 이용하여 전자 방출 소자의 캐소드 전극과 전자 방출원을 한번의 공정으로 동시에 형성함으로써, 생산비용이 절감되고 반복작업이 용이하면서 고해상도를 가진 전극 형성이 가능해진다.
전자 방출 소자, 캐소드 전극, 전자 방출원, 탄소 나노튜브(CNT), 페이스트, 스크린 프린팅

Description

일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물, 이를 이용한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법, 및 이를 이용한 전자 방출 소자{PASTE COMPOSITION FOR INTEGRATED CATHOD ELECTRODE-ELECTRON EMITTER, METHOD OF FABRICATING INTEGRATED CATHOD ELECTRODE-ELECTRON EMITTER, AND ELECTRON EMISSION DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 생산비용이 절감되고 반복작업이 용이하면서 고해상도를 가지는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물, 이를 이용한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법, 및 이를 이용한 전자 방출 소자에 관한 것이다.
평판표시소자 중 초기에 제안된 전계 방출 소자(FED: Field Emission Display)는 전자 방출원으로서 몰리브덴이나 실리콘 등의 물질을 적층시켜 선단을 뾰족하게 구성한 스핀트(spint) 타입을 사용하였으나, 상기 스핀트 타입의 전자 방출원은 초미세 구조로서 제조 방법이 복잡하고, 고정밀도의 제조 기술이 요구되어 전자 방출 소자를 대면적화하여 제작하는 데에는 한계가 있었다.
따라서 최근에는 낮은 일함수(work function)을 갖는 탄소계 물질을 전자 방출원으로 적용하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 상기 탄소계 물질 가운데 특히 높은 종횡비를 갖는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube)는 끝단의 곡률 반경이 100Å 정도로 극히 미세하여 1 내지 3V/㎛의 외부 전압에 의해서도 전자 방출을 원활하게 일으켜 이상적인 전자 방출원으로 기대되고 있다. 이러한 탄소 나노튜브는 낮은 일함수 특성에 의해 저전압 구동이 가능하고, 제조가 용이하여 대면적 디스플레이 구현에 보다 유리한 장점을 갖는다.
일반적으로 상기 탄소 나노튜브는 용매 및 수지 등과 함께 페이스트 형태로 구비되어, 기판 사이에 스크린 인쇄(screen printing)된 후 열처리 과정을 거쳐 전자 방출원으로 형성되어 전극 제조에 사용된다.
상기 탄소 나노튜브의 합성 방법으로는 전기방전법, 또는 레이저 증착법과 같은 물리적 방법과 스크린 인쇄방법, 화학기상증착법(CVD)과 같은 화학적 방법 등이 알려져 있다.
즉, 종래에는 전극을 형성한 후 탄소 나노튜브 페이스트를 다시 한번 프린팅하여 전자 방출원을 형성함으로써 전자 방출 소자의 캐소드(cathode)를 형성한다. 그러나 이런 경우 전극 형성 과정과 전자 방출원 형성 과정의 두번의 공정을 거치게 되며, 전극과 전자 방출원 사이의 접착을 위해 탄소 나노튜브 페이스트에 프릿(frit)을 첨가하거나 소성 조건을 조절해 주어야 하는 번거러움을 가지고 있다.
또한 일반적으로 가장 많이 사용되는 스크린 인쇄방법은 굴곡을 가지는 기판 상에서의 굴곡 안 부분은 프린팅이 어려우므로, 제팅(jetting)이나 디스펜싱(dispensing) 인쇄방법 등의 다른 방식을 시도해야 한다. 그러나 이 경우 전극과 전자 방출원의 프린팅 방식에 차이가 있다면 상당한 공정 비용의 상승을 불러오게 된다.
본 발명의 일 구현예는 생산비용이 절감되고 반복작업이 용이하면서 고해상도를 가지는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 페이스트 조성물을 이용하여 캐소드 전극 및 전자 방출원을 한 공정에서 동시에 제조하는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물을 이용하여 제조되는 전자 방출 소자를 제공하기 위한 것이다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 금속 분말 0.5 내지 60 중량%; (B) 탄소계 물질 0.1 내지 10 중량%; (C) 무기 충진제 1 내지 40 중량%; 및 (D) 비히클(vehicle) 5 내지 95 중량%를 포함하는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 금속 분말, 탄소계 물질, 무기 충진제, 및 비히 클을 포함하는 페이스트 조성물을 기판 상에 도포하는 단계; 및 상기 페이스트 조성물이 도포된 기판을 열처리하는 단계를 포함하는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기; 상기 제1 기판의 일면에 형성되는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원; 및 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 발광 유닛을 포함하고, 상기 일체형 캐소드 전극-전자 방출원은 금속 및 탄소계 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 페이스트 조성물을 이용하여 전자 방출 소자의 캐소드 전극과 전자 방출원을 한번의 공정으로 동시에 형성함으로써, 생산비용이 절감되고 반복작업이 용이하면서 고해상도를 가진 전극 형성이 가능해진다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물은 (A) 금속 분말, (B) 탄소계 물질, (C) 무기 충진제, 및 (D) 비히클(vehicle)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 (A) 금속 분말은 500℃ 이하의 온도에서 용융되는 것으로서, Sn 또는 Sn함유 금속, Ag 또는 Ag함유 금속, Au 또는 Au함유 금속, Ti 또는 Ti함유 금속, Zn 또는 Zn함유 금속, Mo 또는 Mo함유 금속, In 또는 In함유 금속, Pt 또는 Pt함유 금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이들 중 Sn, Ti, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 금속 분말은 전극 및 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물에 대하여 0.5 내지 60 중량%로 포함되며, 좋게는 20 내지 40 중량%로 포함된다. 금속 분말이 상기 범위로 포함되는 경우 충분한 전도성을 부여하고 방출 팁(emission tip)의 밀도를 최적화시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 (B) 탄소계 물질은 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(diamond like carbon), 플러렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이들 중 탄소 나노튜브를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 탄소 나노튜브는 단일벽(SW), 이중벽(DW), 다중벽(MW) 타입 등 모든 종류의 탄소 나노튜브를 광범위하게 이용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 탄소계 물질은 전극 및 전자 방출원 형성용 페 이스트 조성물에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되며, 좋게는 0.1 내지 5 중량%로 포함된다. 탄소계 물질이 상기 범위로 포함되는 경우 방출 전류 밀도(emission current density)가 최적화될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 (C) 무기 충진제는 SiO2, Al2O3, BaTiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTiO2, InSn2O3, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 산화 분말 또는 유리 프릿(glass frit)인 것을 사용할 수 있다.
상기 무기 충진제는 전극 및 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물에 대하여 1 내지 40 중량%로 포함되며, 좋게는 10 내지 20 중량%로 포함된다. 무기 충진제가 상기 범위로 포함되는 경우 탄소 나노튜브의 분산이 최적화될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 (D) 비히클은 수지, 용매, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 수지로는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 수지; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르 등과 같은 비닐계 수지; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 용매로는 터피네올(terpineol), 부틸 카르비톨(butyl carbitol, BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butylcarbitol acetate, BCA), 톨루엔(toluene), 텍사놀(texanol), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 비히클은 전극 및 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물에 대하여 5 내지 95 중량%로 포함되며, 좋게는 60 내지 80 중량%로 포함된다. 비히클이 상기 범위로 포함되는 경우 스크린 프린팅에 적합한 점도를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물은 상기 금속 분말, 탄소계 물질, 무기 충진제, 및 상기 탄소계 물질과 점도를 조절하기 위한 비히클을 모두 혼합한 후, 3롤 밀러(3 roll miller), 균질기(homogenizer), 임펠러(impeller) 등의 기계적 분산법을 이용하여 분산을 최적화시켜 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기와 같은 성분들이 포함된 페이스트 조성물을 이용하여 전자 방출 소자용 전극 및 전자 방출원을 한번의 공정으로 동시에 제조할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법은 금속 분말, 탄소계 물질, 무기 충진제, 및 비히클을 포함하는 페이스트 조성물을 기판 상에 도포한 후, 이를 열처리하는 것이다.
종래에는 전극을 우선 형성한 뒤 그 위에 후막으로 탄소계 물질을 포함하는 페이스트 조성물을 도포하고 열처리하여 전자 방출원을 형성하는 2중의 공정을 거친 반면, 본 발명의 일 구현예에서는 금속 분말과 탄소계 물질이 함께 포함된 페이스트 조성물을 이용함으로써 전극 및 전자 방출원을 한번의 공정으로 동시에 제조할 수 있게 된다. 이는 도 1a 및 도 1b를 통해 더욱 구체적으로 설명된다.
도 1a 는 본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물의 열처리 전의 작용 을 나타내는 도면이며, 도 1b 는 본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물의 열처리 후의 작용을 나타내는 도면이다.
상기 도 1a 및 도 1b 를 참조하면, 기판(1) 상에 금속 분말(2), 탄소계 물질(3), 무기 충진제(4), 및 비히클을 포함하는 페이스트 조성물을 도포한 후, 이를 열처리하면 상기 금속 분말(2)이 녹아 서로 응집하면서 상기 무기 충진제(4)를 고정시키게 되고 이에 따라 무기 충진제(4) 사이 사이에 끼인 상태로 존재하던 탄소계 물질(3)들이 고정되게 된다. 이렇게 하여 용융된 금속 분말(5)들은 자연스럽게 전극을 형성하게 되며 동시에 전자 방출원도 형성되게 된다. 이에 따라, 도 1b에서 보는 바와 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(10)이 형성된다.
따라서 본 발명의 일 구현예에서는 전극과 전자 방출원을 각각 별도로 형성할 필요가 없으므로, 그 둘의 접착을 위한 추가적인 작업을 거치지 않아도 되며, 그 둘의 접착 시 발생하던 문제점도 해소될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물의 도포는 스크린 인쇄방법으로 수행되는 것이 좋다.
또한 상기 열처리는 300 내지 500℃의 온도에서 수행되는 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 페이스트 조성물을 이용하여 제조되는 전자 방출 소자를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전자 방출 소자의 부분 분해 사시도이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전자 방출 소자(101)는 서로 대향 배치되는 제1 기판(12) 및 제2 기판(14)과, 상기 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 사이에 배치되어 이 제1,2 기판들(12, 14)을 접합시키는 밀봉 부재로 이루어진 진공 용기를 포함한다. 진공 용기의 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 밀봉 부재의 내측에 위치하는 영역은 실제 가시광을 방출하는 발광 영역과, 발광 영역을 둘러싸는 비발광 영역으로 구분된다. 제1 기판(12) 내면의 발광 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(18)이 위치하고, 제2 기판(14) 내면의 발광 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(20)이 위치한다.
발광 유닛(20)이 위치하는 제2 기판(14)이 전자 방출 소자(101)의 전면 기판이 될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 전자 방출 유닛(18)은, 전자 방출원과 캐소드 전극이 동시에 형성된 일체형의 캐소드 전극-전자 방출원(24)을 포함한다. 여기서 '일체형'이라 함은, 캐소드 전극과 전자 방출원이 각기 별도의 층으로 형성되는 것이 아니라 단일층으로 형성됨을 의미한다. 이러한 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)은 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물을 이용하여 제조될 수 있으며, 이에 따라 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)은 금속 및 탄소계 전자 방출원을 포함한다. 또한, 전자 방출 유닛(18)에는, 제1 기판(12) 상에 형성되는 게이트 전극(26)을 더욱 포함한다.
구체적으로 본 구현예에서, 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)은, 제1 기판(14)의 일 방향(도 2에 표기된 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 게이트 전극(26)은 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)의 상부에 이 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)과 교차하는 방향(도 2에 표기된 x축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.
본 발명의 일 구현예에서는 제1 기판(12)은 제2 기판(14)과 마주하는 내면에 소정 깊이의 오목부(28)를 형성하여 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)이 오목부(28)의 바닥면에 위치하도록 한다. 오목부(28)는 식각 또는 샌드 블라스트(sand blast) 등의 방법으로 제1 기판(12)의 일부를 제거한 것으로서, 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)의 길이 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.
오목부(28)는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)의 폭보다 큰 폭으로 형성되며, 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)의 두께의 두께를 합한 것보다 큰 깊이로 형성된다. 오목부(28)는 수직한 측벽을 가지거나 경사진 측벽을 가질 수 있다.
게이트 전극(26)은 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)보다 큰 두께를 가지는 금속판으로 제작되며, 전자빔 통과를 위한 개구부들(30)을 형성하는 메쉬부(32)와, 메쉬부(32)를 둘러싸는 지지부(34)로 이루어진다. 예를 들어 게이트 전극(26)은 금속판을 스트라이프 형태로 절단한 다음, 식각 등의 방법으로 금속판의 일부를 제거하여 개구부(30)를 형성하는 단계를 통해 제작될 수 있다.
게이트 전극(26)은 니켈-철 합금 또는 그 이외의 금속 재료로 형성할 수 있 으며, 대략 50㎛의 두께와 10mm의 폭으로 형성할 수 있다.
이러한 게이트 전극(26)은 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)과 별도의 공정을 통해 제작된 후, 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)과 교차하는 방향을 따라 제1 기판(12)의 윗면에 고정된다. 이때, 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)이 제1 기판(12)의 오목부(28)에 위치함에 따라, 제1 기판(12)의 윗면에 게이트 전극(26)을 고정시키는 작업 만으로 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)과 게이트 전극(26)의 절연을 자동으로 확보할 수 있다.
또한 게이트 전극(26)의 메쉬부(32)는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)에 대응하는 부위 뿐만 아니라 일체형 캐소드 전극-전자 방출원(24)에 대응하지 않는 부위 모두에 형성될 수 있다. 즉, 하나의 게이트 전극(26)에 대해서 하나의 메쉬부(32)가 제공될 수 있다. 이 경우, 게이트 전극(26)을 제1 기판(12) 위에 고정시킬 때, 정렬 특성을 고려하지 않아도 되는 장점이 있다.
전술한 게이트 전극들(26)은 별도의 고정 수단 없이 밀봉 부재를 이용하여 제1 기판(12)에 고정될 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물을 이용할 경우 전자 방출 소자용 전극 및 전자 방출원을 한번의 공정으로 동시에 형성하게 됨에 따라, 생산비용이 절감되고 반복작업이 용이하면서도 고해상도를 가진 전극 형성이 가능해진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예
Sn 96.7 중량%, Ag 3 중량%, 및 Cu 0.3 중량%를 혼합하여 금속 분말을 제조하였다. 상기 제조된 금속 분말 10g 과 탄소 나노튜브:무기 충진제:비히클의 비율이 0.1:2:7.9가 되도록 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 이때 사용된 탄소 나노튜브는 CNI 얇은 다중벽이었고, 무기 충진제는 Bi 계열의 무연 프릿(frit)이었고, 비히클은 아크릴계 수지가 사용되었다.
이후, 상기 제조된 페이스트 조성물을 글래스 기판 상에 스크린 프린팅으로 도포한 후, 이를 490℃의 온도에서 열처리하여 전극 및 전자 방출원이 동시에 형성된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원을 형성하였다.
상기 실시예에 따라 제조된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 SEM(주사전자현미경) 사진을 도 3에 나타내었다.
비교예
탄소 나노튜브:무기 충진제:비히클의 비율이 0.1:2:7.9가 되도록 서로 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 페이스트 조성물을 캐소드 전극 위에 스크린 프린팅으로 도포한 후 이를 490℃의 온도에서 열처리하여 전자 방출원을 형성하였다.
전도도 측정
상기 실시예에 따라 제조된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원과 상기 비교예에 따라 제조된 전자 방출원의 전도도를 테이프 활성(tape activation) 후 간단한 멀티 테스터(multi tester)를 이용하여 측정하였다.
측정 결과, 실시예에서 제조된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 전도도는 79 ohm이였으며, 비교예에서 제조된 전자 방출원의 전도도는 70 내지 80 ohm 이였다. 이로부터 본 발명의 일 구현예에 따라 전극 및 전자 방출원을 동시에 형성하더라도 충분한 전도도를 확보함을 확인할 수 있다.
전류밀도 측정
도 4는 실시예에 따라 제조된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원과 비교예에 따라 제조된 전자 방출원의 전류밀도를 나타낸 그래프이다. 상기 도 4를 참조하면, 일정한 전계에서 실시예에 따른 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 경우 비교예에 따른 전자 방출원의 경우와 비교하여 높은 전류밀도 값을 나타냄을 확인할 수 있다. 이로부터 본 발명의 일 구현예에 따라 전극 및 전자 방출원을 동시에 형성하는 경우에도 우수한 전도도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실 시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물의 열처리 전의 작용을 나타내는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 구현예에 따른 페이스트 조성물의 열처리 후의 작용을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전자 방출 소자의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 실시예에 따라 제조된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 SEM(주사전자현미경) 사진을 나타낸다.
도 4는 실시예에 따라 제조된 일체형 캐소드 전극-전자 방출원과 비교예에 따라 제조된 전자 방출원의 전류밀도를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판 2: 금속 분말
3: 탄소계 물질 4: 무기 충진제
5: 용융된 금속 분말 101: 전자 방출 소자
12: 제1 기판 14: 제2 기판
18: 전자 방출 유닛 20: 발광 유닛
10, 24: 일체형 캐소드 전극-전자 방출원
6: 게이트 전극 28: 오목부
30: 개구부 32: 메쉬부
34: 지지부

Claims (18)

  1. (A) 금속 분말 0.5 내지 60 중량%;
    (B) 탄소계 물질 0.1 내지 10 중량%;
    (C) 무기 충진제 1 내지 40 중량%; 및
    (D) 비히클(vehicle) 5 내지 95 중량%
    를 포함하는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 금속 분말은 Sn 또는 Sn함유 금속, Ag 또는 Ag함유 금속, Au 또는 Au함유 금속, Ti 또는 Ti함유 금속, Zn 또는 Zn함유 금속, Mo 또는 Mo함유 금속, In 또는 In함유 금속, Pt 또는 Pt함유 금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 탄소계 물질은 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(diamond like carbon), 플러렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성 물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 탄소계 물질은 탄소 나노튜브인 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (C) 무기 충진제는 SiO2, Al2O3, BaTiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTiO2, InSn2O3, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 산화 분말 또는 유리 프릿(glass frit)인 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (D) 비히클은 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 비닐계 수지,
    및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 수지; 터피네올, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 톨루엔, 텍사놀, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 용매; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원 형성용 페이스트 조성물.
  7. 금속 분말, 탄소계 물질, 무기 충진제, 및 비히클을 포함하는 페이스트 조성물을 기판 상에 도포하는 단계; 및
    상기 페이스트 조성물이 도포된 기판을 열처리하는 단계를 포함하는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 분말은 Sn 또는 Sn함유 금속, Ag 또는 Ag함유 금속, Au 또는 Au함유 금속, Ti 또는 Ti함유 금속, Zn 또는 Zn함유 금속, Mo 또는 Mo함유 금속, In 또는 In함유 금속, Pt 또는 Pt함유 금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(diamond like carbon), 플러렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 탄소 나노튜브인 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 무기 충진제는 SiO2, Al2O3, BaTiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTiO2, InSn2O3, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 산화 분말 또는 유리 프릿(glass frit)인 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 비히클은 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 및
    이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 수지; 터피네올, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 톨루엔, 텍사놀, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 용매; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 도포 단계는 스크린 인쇄방법으로 수행되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 열처리는 300 내지 500℃의 온도에서 수행되는 것인 일체형 캐소드 전극-전자 방출원의 제조방법.
  15. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면에 형성되는 일체형 캐소드 전극-전자 방출원; 및
    상기 제2 기판의 일면에 형성되는 발광 유닛을 포함하고,
    상기 일체형 캐소드 전극-전자 방출원은 금속 및 탄소계 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 금속은 Sn 또는 Sn함유 금속, Ag 또는 Ag함유 금속, Au 또는 Au함유 금속, Ti 또는 Ti함유 금속, Zn 또는 Zn함유 금속, Mo 또는 Mo함유 금속, In 또는 In함유 금속, Pt 또는 Pt함유 금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 전자 방출 소자.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 탄소계 전자 방출원은 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(diamond like carbon), 플러렌, 및 이들의 조합에서 선택되는 것인 전자 방출 소자.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 탄소계 전자 방출원은 탄소 나노튜브인 것인 전자 방출 소자.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180102043A (ko) * 2012-10-19 2018-09-14 한국전자통신연구원 전계방출 에미터 전극의 제조 방법
KR20190014636A (ko) * 2017-08-03 2019-02-13 (주) 브이에스아이 카본나노튜브 페이스트 및 이의 제조방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504858C2 (ru) * 2011-07-07 2014-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ Автоэмиссионный катод
CN104021842B (zh) * 2014-06-25 2016-09-28 西安工程大学 一种石墨烯复合铜厚膜导电浆料及其制备方法
CN104021841B (zh) * 2014-06-25 2016-09-28 西安工程大学 一种碳纳米管复合铜厚膜导电浆料及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19828301A1 (de) * 1998-06-25 2000-02-03 Bba Friction Gmbh Reibbelag, insbesondere für Bremsen und Kupplungen, und Verfahren zur Herstellung eines Reibbelages
KR20050086237A (ko) * 2004-02-25 2005-08-30 삼성에스디아이 주식회사 전자방출표시장치용 전자방출원의 형성방법과 이를 이용한전지방출표시장치
KR20060117823A (ko) * 2005-05-14 2006-11-17 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출원, 그 제조방법 및 이를 채용한 전자 방출 소자
KR20070046614A (ko) * 2005-10-31 2007-05-03 삼성에스디아이 주식회사 절연체층 또는 전자 방출원 형성용 조성물, 이로부터 얻은절연체층 또는 전자 방출원 및 이들을 구비한 전자 방출소자
JP5272349B2 (ja) * 2007-02-26 2013-08-28 東レ株式会社 電子放出源用ペースト及び電子放出素子
CN101285960B (zh) * 2007-04-13 2012-03-14 清华大学 场发射背光源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180102043A (ko) * 2012-10-19 2018-09-14 한국전자통신연구원 전계방출 에미터 전극의 제조 방법
KR20190014636A (ko) * 2017-08-03 2019-02-13 (주) 브이에스아이 카본나노튜브 페이스트 및 이의 제조방법

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