Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR20050060287A - 카본나노튜브 에미터의 형성방법 - Google Patents

카본나노튜브 에미터의 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050060287A
KR20050060287A KR1020030091870A KR20030091870A KR20050060287A KR 20050060287 A KR20050060287 A KR 20050060287A KR 1020030091870 A KR1020030091870 A KR 1020030091870A KR 20030091870 A KR20030091870 A KR 20030091870A KR 20050060287 A KR20050060287 A KR 20050060287A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon nanotube
forming
surface treatment
emitter
nanotube emitter
Prior art date
Application number
KR1020030091870A
Other languages
English (en)
Inventor
진용완
이현정
문종운
정득석
최준희
조성희
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020030091870A priority Critical patent/KR20050060287A/ko
Priority to EP04256677A priority patent/EP1553613B1/en
Priority to DE602004010358T priority patent/DE602004010358T2/de
Priority to CNB2004100896472A priority patent/CN100552857C/zh
Priority to US10/992,333 priority patent/US7678424B2/en
Priority to JP2004339542A priority patent/JP2005183370A/ja
Publication of KR20050060287A publication Critical patent/KR20050060287A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

카본나노튜브 에미터의 형성방법이 개시된다. 개시된 카본나노튜브 에미터의 형성방법은, 기판 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계; 카본나노튜브 복합체 위에 유기물 바인더 및 무기물을 포함하는 액상의 표면처리물을 코팅하고, 이를 건조하는 단계; 및 건조된 표면처리물을 박리하는 단계;를 포함한다.

Description

카본나노튜브 에미터의 형성방법{Method for forming carbon nanotube emitter}
본 발명은 카본나노튜브 에미터의 형성방법에 관한 것으로, 상세하게는 카본나노튜브를 사용하여 전계 방출을 향상시킬 수 있는 카본나노튜브 에미터의 형성방법에 관한 것이다.
카본나노튜브(CNT; Carbon Nanotube)는 전계방출 표시소자((FED; Field Emission Display), 액정 표시소자(LCD; Liquid Crystal Display)용 백라이트(backlight) 등의 전계방출원(Field Emitter)으로 최근에 널리 이용되고 있다. 이러한 카본나노튜브는 우수한 전자방출 특성, 화학적 및 기계적 내구성을 가지고 있으며, 현재에도 그 물성 및 응용성에 관한 연구가 계속 진행되고 있다.
전계방출 표시소자는, 양극 전극(anode)과 음극 전극(cathode)에 각각 양의 전압 및 음의 전압을 인가하여 그 사이에 전계(electric field)를 형성함으로써 음극 전극의 전계방출원(field emitter)으로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 양극 전극의 형광물질에 충돌시켜 발광되도록 하는 표시장치이다.
이러한 전계방출 표시소자의 전계방출원으로서 종래에는 몰리브덴(Mo)과 같은 금속으로 이루어진 마이크로 팁이 많이 사용되었다. 그러나, 이 경우 분위기 가스 및 불균일한 전계 등의 영향으로 팁의 수명이 단축되는 문제가 있으며, 또한 구동전압을 낮추기 위해서는 일함수(work function)을 낮추어야 하는데, 기존의 금속 에미터로는 이러한 일함수를 낮추는데 한계가 있다. 따라서, 최근에는 이러한 문제를 극복하기 위한 물질로서 에스펙트 비(aspect ratio)가 매우 높고, 내구성이 우수하며 전자 전도성이 뛰어난 카본나노튜브를 이용한 전계방출원을 제조하고 있다.
카본나노튜브 에미터의 형성 시 중요한 점은 카본나노튜브가 에미터의 표면에 수직 정렬되어 되도록 많이 노출되어야 한다는 것이다. 즉, 같은 조성의 카본나노튜브 조성물이라 할 지라도 그 정렬 상태에 따라 방출 전류가 차이가 나므로, 카본나노튜브가 수직 정렬이 많이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
종래 이러한 카본나노튜브 에미터를 형성하는 방법으로는 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 카본나노튜브를 기판에 직접 성장시켜 형성하는 방법과, 카본나노튜브와 수지를 혼합한 페이스트(paste)를 사용하여 형성하는 방법이 있다. 그러나, 화학기상증착법을 이용하는 경우에는, 카본나노튜브의 수직 정렬은 가능하나 대략 500℃ 이상의 반응온도가 필요하므로 유리기판을 사용하기 어렵다는 문제가 있으며, 또한 기판의 대면적에 형성하기 위해서는 고가의 장비가 필요하게 된다. 그리고, 카본나노튜브의 밀도를 조절하지 않으면 오히려 고밀도에서 방출 전류의 감소가 발생할 수 있다. 다음으로, 카본나노튜브 페이스트를 이용하는 경우에는, 카본나노튜브 페이스트를 기판 상에 인쇄, 소성하여 카본나노튜브 에미터를 형성하게 된다. 이때, 카본나노튜브 에미터의 표면을 처리하지 않으면 카본나노튜브의 정렬상태가 불량하게 되어 도 1에 도시된 바와 같이 카본나노튜브 에미터로부터 나오는 발광 이미지가 균일하지 않게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 표면처리를 통하여 카본나노튜브 에미터의 전계방출을 향상시킬 수 있는 카본나노튜브 에미터의 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법은,
기판 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계;
상기 카본나노튜브 복합체 위에 유기물 바인더 및 무기물을 포함하는 액상의 표면처리물을 코팅하고, 이를 건조하는 단계; 및
건조된 상기 표면처리물을 박리하는 단계;를 포함한다.
상기 유기 고분자 바인더는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트 및 폴리비닐 피롤리돈으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 유기 고분자 바인더는 상기 표면처리물의 5~20%인 것이 바람직하다.
상기 무기물은 이산화티탄, 실리카 및 알루미나로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기물은 상기 표면처리물의 3~10%인 것이 바람직하다. 상기 무기물의 입자 크기는 바람직하게는 1㎚ ~ 5㎛이고, 더욱 바람직하게는 10㎚ ~ 1㎛이다.
상기 표면처리물의 점도는 100~5000 센티포아즈인 것이 바람직하다.
상기 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계는,
카본나노튜브, 유기물 바인더, 무기물 바인더 및 금속분말을 포함하는 카본나노튜브 페이스트를 상기 기판 상에 코팅하는 단계;
상기 카본나노튜브 페이스트를 소정 형상으로 패터닝하는 단계; 및
패터닝된 상기 카본나노튜브 페이스트를 소성하여 상기 유기물 바인더를 제거하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유기물 바인더는 모노머, 올리고머 및 광개시제를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 모노머는 벤질 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 2(2-에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 올리고머는 폴리에스텔 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광개시제는 벤질 디메틸케탐, 벤조인 노말부틸에테르 및 알파하이드록시 케톤으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기물 바인더는 산화납-산화아연-보론옥사이드 성분의 글라스 프리트(glass frit)를 포함할 수 있다.
상기 금속분말은 알루미늄, 은, 아연, 구리, 니켈 및 철로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카본나노튜브 페이스트는 자외선에 의해 경화되어 패터닝되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 카본나노튜브 페이스트는 400~500℃에서 소성됨으로써 상기 유기물 바인더가 제거되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 다른 카본나노튜브 에미터의 형성방법은,
기판 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계;
상기 카본나노튜브 복합체 위에 액상의 경화형 폴리머 수지를 포함하는 표면처리물을 코팅하고, 이를 경화시키는 단계; 및
경화된 상기 표면처리물을 박리하는 단계;를 포함한다.
상기 표면처리물은 자외선, 열풍 건조, 전자선 및 원적외선 이루어진 그룹에서 선택된 하나에 의하여 경화될 수 있다.
상기 표면처리물이 자외선에 의하여 경화되는 경우, 상기 표면처리물은 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에스테르 아크릴레이트, 에테르 아크릴레이트 및 아크릴릭 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 기판(100) 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체(102)를 형성한다. 여기서, 상기 기판(100)으로는 일반적으로 유리기판이 사용된다.
구체적으로, 카본나노튜브, 유기물 바인더, 무기물 바인더 및 금속분말을 혼합하여 카본나노튜브 페이스트를 만든 후, 이를 기판 상에 스크린 인쇄법에 의하여 코팅한다.
상기 카본나노튜브는 홑겹(single wall), 이중겹(double wall), 다중겹(multiple wall)이 될 수 있으며, 그 길이도 크게 제한을 받지 않으나 대략 0.5~2㎛의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 카본나노튜브의 함량은 대략 카본나노튜브 페이스트의 1~30%이다.
상기 유기물 바이더는 모노머(monomer), 올리고머(oligomer), 광개시제(photoinitiator) 등을 포함한다. 상기 모노머로는 벤질 아크릴레이트(benzyl acrylate), 글리시딜 메타아크릴레이트(glycidyl methacrylate), 페녹시에틸 아크릴레이트(phenoxyethyl acrylate), 2(2-에톡시)에틸 아크릴레이트(2(2-ethoxy)ethyl acrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 사용한다. 상기 올리고머로는 폴리에스텔 아크릴레이트(polyester acrylate), 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate) 및 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 사용한다. 그리고, 상기 광개시제로는 벤질 디메틸케탐(benzyl dimethylketam), 벤조인 노말 부틸에테르(benzoin normal butylether) 및 알파하이드록시 케톤(alpha-hydroxy keton)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 사용한다. 이러한 유기물 바인더의 함량은 대략 카본나노튜브 페이트스의 30~90%이다.
상기 무기물 바인더는 산화납-산화아연-보론옥사이드(PbO-ZnO-B2O3) 성분의 글라스 프리트(glass frit)를 포함한다. 여기서, 상기 무기물 바인더의 입자 크기는 대략 0.1~5㎛가 바람직하며, 이러한 무기물 바인더의 함량은 대략 카본나노튜브 페이스트의 0.1~20%이다.
상기 금속분말은 카본나노튜브에 전기를 용이하게 공급하기 위한 물질로서 알루미늄, 은, 아연, 구리, 니켈 및 철로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속분말의 입자 크기는 대략 1~500㎚가 바람직하며, 이러한 금속분말의 함량은 대략 카본나노튜브 페이트스의 0.1~20%이다.
이어서, 기판 상에 코팅된 카본나노튜브 페이스트를 소정 형상으로 패터닝한다. 이때, 상기 카본나노튜브 페이스트는 자외선 경화에 의하여 패터닝된다.
다음으로, 기판 상에 패터닝된 상기 카본나노튜브 페이스트를 대략 400~500℃로 가열하여 소성시킨다. 이에 따라, 상기 카본나노튜브 페이스트로부터 유기물 바인더가 제거되고, 진공 중에서 전자방출을 유효하게 할 수 있는 소정 형상의 카본나노튜브 복합체(102)가 형성된다.
그러나, 이와 같이 형성된 카본나노튜브 복합체(102)에는 열처리 과정에 의하여 카본나노튜브가 묻히거나 그 표면에 대부분 누워있게 된다. 이런 경우에는 전자방출이 잘 되지 않기 때문에 상기 카본나노튜브 복합체(102)의 표면을 처리하여 전자방출을 향상시킬 필요가 있다. 이를 위하여 본 실시예에서는 접착과 수축에 의한 방법을 이용한다.
도 2b를 참조하면, 기판(100) 상에 형성된 카본나노튜브 복합체(102) 위에 유기 고분자 바인더 및 무기물을 포함하는 액상의 표면처리물(105)을 코팅하고, 이를 건조한다.
상기 유기 고분자 바인더는 필름 형성을 위한 물질로서 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate) 및 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다. 여기서, 상기 유기 고분자 바인더의 함량은 대략 표면처리물의 5~20%가 바람직하다.
상기 무기물은 수축력을 조절하기 위한 물질로서 이산화티탄(TiO2), 실리카(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다. 여기서, 상기 무기물의 함량은 대략 표면처리물의 3~10%가 바람직하다. 그리고, 상기 무기물은 그 입자의 크기가 작을수록 카본나노튜브와의 흡착력이 강해지나 다량으로 분산시 코팅에 어려움이 있으므로, 무기물의 입자 크기는 대략 1㎚ ~ 5㎛가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 대략 10㎚ ~ 1㎛이다.
상기한 유기 고분자 바인더와 무기물의 혼합물에 물을 혼합하여 페이스트 형태의 표면처리물(105)을 만든다. 여기서, 물의 함량은 대략 표면처리물(105)의 40~ 70%가 바람직하다. 그리고, 상기 표면처리물(105)의 점도(viscosity)는 100~5000 센티포아즈(centipoise) 정도로 유지한다. 이렇게 제조된 액상의 표면처리물(105)을 기판(100) 상에 형성된 카본나노튜브 복합체(102) 위에 코팅하고, 이를 건조시킨다.
마지막으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 건조된 상기 표면처리물(105)을 카본나노튜브 복합체(102)로부터 박리하면 표면에 카본나노튜브가 많이 수직 돌출된 카본나노튜브 에미터(110)가 얻어진다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에서는, 카본나노튜브의 수직 돌출을 향상시키기 위하여 유기 고분자 바인더의 접착성 및 무기물의 수축성을 이용한다. 상기 유기 고분자의 접착력은 유기 고분자의 표면에너지에 의해 주로 결정되며, 분자 규칙성 즉 결정성이 낮은 물질이 높은 접착력을 가진다. 또한, 유기 고분자의 관능기(functional group)에 아세테이트(acetate), 에폭시(epoxy), 알데히드(aldehyde) 등이 포함된 물질이 접착력이 높다. 그리고, 표면처리물의 용매 휘발에 따른 수축률에 따라 상기 표면처리물을 박리하는 힘의 정도가 달라지는데, 이러한 힘은 유기 고분자의 결정성과 무기물의 흡착력 및 함량에 의하여 조절될 수 있다. 즉, 결정성이 적은 유기 고분자의 수축률이 더 크며, 혼합되는 무기물의 양이 많아지면 이러한 수축률은 적어지게 된다. 한편, 표면처리물의 접착력과 수축력이 높으면 카본나노튜브의 수직 정렬이 향상되지만, 전계방출소자의 전극이 박리 과정에서 파손될 위험이 있으므로 이러한 접작력과 수축력을 조절할 필요가 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 표면처리된 카본나노튜브 에미터와 표면처리되기 전의 카본나노튜브 에미터의 전류(I)-전압(V) 특성을 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 카본나노튜브 에미터가 표면처리된 후의 전류(I)-전압(V) 특성이 더욱 향상되었음을 알 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 기판(120) 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체(122)를 형성한다. 이에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략한다.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 카본나노튜브 복합체(122) 위에 액상의 경화형 폴리머 수지를 포함하는 표면처리물(125)을 코팅한다. 그리고, 이 표면처리물(125)을 건조시킨 후, 자외선(UV)에 노출시켜 경화시킨다. 한편, 상기 표면처리물(125)은 자외선 이외에 열풍 건조, 전자선 또는 원적외선 등에 의하여 경화될 수도 있다.
상기 표면처리물(125)이 자외선에 의하여 경화되는 경우, 표면처리물은 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate), 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate), 에스테르 아크릴레이트(ester acrylate), 에테르 아크릴레이트(ether acrylate) 및 아크릴릭 아크릴레이트(acrylic acrylate)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 경화된 표면처리물(125)을 카본나노튜브 복합체(122)로부터 박리하면, 표면에 카본나노튜브가 많이 돌출된 카본나노튜브 에미터(130)가 형성된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 표면처리된 카본나노튜브 에미터와 표면처리되기 전의 카본나노튜브 에미터의 전계방출 특성을 도시한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 카본나노튜브 에미터가 표면처리되기 전보다 표면처리된 후에 전계방출 특성이 향상되었음을 알 수 있다.
그리고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 표면처리된 카본나노튜브 에미터의 표면을 찍은 SEM(Scanning Electron Microscope;주사전자현미경) 사진이다. 도 6을 참조하면, 표면처리된 후 카본나노튜브 에미터의 표면에 카본나노튜브가 많이 수직 돌출되어 있음을 알 수 있다.
도 7 및 도 8은 카본나노튜브 에미터가 적용된 전계방출 표시소자의 표면처리 방법을 보여주는 도면들이다. 먼저, 도 7을 참조하면, 전계방출 표시소자는 기판(200) 상의 동일 평면에 카본나노튜브 복합체(202)와 게이트 전극(206)이 형성된 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조에서, 상기 카본나노튜브 복합체(202)와 게이트 전극(206)을 덮도록 표면처리물(205)을 코팅하고, 이를 건조하여 박리하면, 전계방출을 향상시키는 카본나노튜브 에미터가 형성된다. 도 7에서 참조부호 204는 절연층을 나타낸다. 그리고, 도 8을 참조하면, 전계방출 표시소자는 기판(300) 상에 음극 전극(301), 절연층(304) 및 게이트 전극(306)이 순차적으로 적층되고, 상기 음극 전극(301)의 일부를 노출시키는 홀 내부에 카본나노튜브 복합체(302)가 형성된 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조에서, 게이트 전극(306) 및 카본나노튜브 복합체(302)를 덮도록 표면처리물(305)을 코팅한다. 이때, 상기 표면처리물(305)은 액상이기 때문에 홀 내부의 카보나노튜브 복합체(302) 위에도 잘 코팅될 수 있다. 도 9에는 도 8에 도시된 구조의 전계방출 표시소자의 표면에 표면처리물(305)이 코팅된 상태가 도시되어 있다. 다음으로, 이 코팅된 표면처리물(305)을 건조하여 박리하면 전계방출을 향상시키는 카본나노튜브 에미터가 형성된다.
도 10 및 도 11은 각각 도 7 및 도 8에 도시된 전계방출 표시소자가 표면처리 된 후의 발광 이미지를 찍은 사진들로서, 도 10 및 도 11을 참조하면, 매우 균일한 발광 이미지가 나타나는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법에 의하면, 전계방출원으로 사용되는 카본나노튜브 복합체 위에 액상의 표면처리물을 코팅하고, 이를 박리함으로써 표면에 카본나노튜브가 많이 수직 돌출된 카본나노튜브 에미터를 얻을 수 있으며, 이에 따라 전계방출을 향상시킬 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법은 액상의 표면처리물을 이용하므로, 카본나노튜브 에미터가 적용된 다양한 구조의 소자에도 적용될 수 있다.
도 1은 종래 카본나노튜브 에미터로부터 나오는 발광 이미지를 찍은 사진이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 표면처리된 카본나노튜브 에미터와 표면처리되기 전의 카본나노튜브 에미터의 전류(I)-전압(V) 특성을 도시한 그래프이다.
도 4a 내지 도4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본나노튜브 에미터의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 표면처리된 카본나노튜브 에미터와 표면처리되기 전의 카본나노튜브 에미터의 전계방출 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 카본나노튜브 에미터의 표면을 찍은 SEM 사진이다.
도 7 및 도 8은 전계방출 표시소자에서, 본 발명에 따라 카본나노튜브 에미터를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 도 8에 도시된 전계방출 표시소자의 표면에 표면처리물이 코팅된 상태를 도시한 SEM 사진이다.
도 10은 도 7에 도시된 전계방출 표시소자가 표면처리된 후의 발광 이미지를 찍은 사진이다.
도 11은 도 8에 도시된 전계방출 표시소자가 표면처리된 후의 발광 이미지를 찍은 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,120,200,300... 기판
102,122,202,302... 카본나노튜브 복합체
105,125,205,305... 표면처리물
110,130... 카본나노튜브 에미터
204,304... 절연층 206,306... 게이트 전극

Claims (20)

  1. 기판 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계;
    상기 카본나노튜브 복합체 위에 유기 고분자 바인더 및 무기물을 포함하는 액상의 표면처리물을 코팅하고, 이를 건조하는 단계; 및
    건조된 상기 표면처리물을 박리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 고분자 바인더는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트 및 폴리비닐 피돌리돈으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 고분자 바인더는 상기 표면처리물의 5~20%인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물은 이산화티탄, 실리카 및 알루미나로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물은 상기 표면처리물의 3~10%인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물의 입자 크기는 1㎚ ~ 5㎛인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기물의 입자 크기는 10㎚ ~ 1㎛인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면처리물의 점도는 100~5000 센티포아즈인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계는,
    카본나노튜브, 유기물 바인더, 무기물 바인더 및 금속분말을 포함하는 카본나노튜브 페이스트를 상기 기판 상에 코팅하는 단계;
    상기 카본나노튜브 페이스트를 소정 형상으로 패터닝하는 단계; 및
    패터닝된 상기 카본나노튜브 페이스트를 소성하여 상기 유기물 바인더를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기물 바인더는 모노머, 올리고머 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 모노머는 벤질 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 2(2-에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 올리고머는 폴리에스텔 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 광개시제는 벤질 디메틸케탐, 벤조인 노말부틸에테르 및 알파하이드록시 케톤으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 무기물 바인더는 산화납-산화아연-보론옥사이드 성분의 글라스 프리트(glass frit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속분말은 알루미늄, 은, 아연, 구리, 니켈 및 철로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 카본나노튜브 페이스트는 자외선에 의해 경화되어 패터닝되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 카본나노튜브 페이스트는 400~500℃에서 소성됨으로써 상기 유기물 바인더가 제거되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  18. 기판 상에 소정 형상의 카본나노튜브 복합체를 형성하는 단계;
    상기 카본나노튜브 복합체 위에 액상의 경화형 폴리머 수지를 포함하는 표면처리물을 코팅하고, 이를 경화시키는 단계; 및
    경화된 상기 표면처리물을 박리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 표면처리물은 자외선, 열풍 건조, 전자선 및 원적외선 이루어진 그룹에서 선택된 하나에 의하여 경화되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 표면처리물이 자외선에 의하여 경화되는 경우, 상기 표면처리물은 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에스테르 아크릴레이트, 에테르 아크릴레이트 및 아크릴릭 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 에미터의 형성방법.
KR1020030091870A 2003-12-16 2003-12-16 카본나노튜브 에미터의 형성방법 KR20050060287A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030091870A KR20050060287A (ko) 2003-12-16 2003-12-16 카본나노튜브 에미터의 형성방법
EP04256677A EP1553613B1 (en) 2003-12-16 2004-10-28 Method of forming carbon nanotube emitter
DE602004010358T DE602004010358T2 (de) 2003-12-16 2004-10-28 Verfahren zur Herstellung eines Emitters aus Kohlenstoffnanoröhre
CNB2004100896472A CN100552857C (zh) 2003-12-16 2004-10-29 形成碳纳米管发射器的方法
US10/992,333 US7678424B2 (en) 2003-12-16 2004-11-19 Forming carbon nanotube emitter
JP2004339542A JP2005183370A (ja) 2003-12-16 2004-11-24 カーボンナノチューブエミッターの形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030091870A KR20050060287A (ko) 2003-12-16 2003-12-16 카본나노튜브 에미터의 형성방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050060287A true KR20050060287A (ko) 2005-06-22

Family

ID=34588109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030091870A KR20050060287A (ko) 2003-12-16 2003-12-16 카본나노튜브 에미터의 형성방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7678424B2 (ko)
EP (1) EP1553613B1 (ko)
JP (1) JP2005183370A (ko)
KR (1) KR20050060287A (ko)
CN (1) CN100552857C (ko)
DE (1) DE602004010358T2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911370B1 (ko) * 2005-12-06 2009-08-10 한국전자통신연구원 고 신뢰성 ｃｎｔ 페이스트의 제조 방법 및 ｃｎｔ 에미터제조 방법
KR101337958B1 (ko) * 2012-02-07 2013-12-09 현대자동차주식회사 전자파 차폐용 복합재와 그 제조 방법

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7449081B2 (en) * 2000-06-21 2008-11-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for improving the emission of electron field emitters
JP2003168355A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Sony Corp 電子放出体の製造方法、冷陰極電界電子放出素子の製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
KR20050106670A (ko) * 2004-05-06 2005-11-11 삼성에스디아이 주식회사 Ｃｎｔ 전계방출소자의 제조방법
CN100446155C (zh) * 2005-02-07 2008-12-24 中山大学 可印制的纳米材料冷阴极浆料及其场发射冷阴极的制备方法和应用
KR100747332B1 (ko) * 2005-11-28 2007-08-07 엘지전자 주식회사 전계 방출 표시 장치의 제조방법
US20080299298A1 (en) * 2005-12-06 2008-12-04 Electronics And Telecommunications Research Institute Methods of Manufacturing Carbon Nanotube (Cnt) Paste and Emitter with High Reliability
US7514116B2 (en) * 2005-12-30 2009-04-07 Intel Corporation Horizontal Carbon Nanotubes by Vertical Growth and Rolling
US8264137B2 (en) * 2006-01-03 2012-09-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Curing binder material for carbon nanotube electron emission cathodes
JP2007188686A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Togen Denki Kofun Yugenkoshi 電界放出型表示装置の電子放出面を活性化処理する方法
EP1995213A4 (en) * 2006-03-13 2010-03-24 Nikon Corp METHOD FOR MANUFACTURING CARBON NANOTUBE AGGREGATES, CARBON NANOTUBE AGGREGATES, CATALYST PARTICLE DISPERSION MEMBRANE, ELECTRON EMITTERS, AND FIELD EFFECT EMISSION DISPLAY
US8052855B2 (en) * 2006-05-11 2011-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Carbon nanotube gas sensor and method of manufacturing the same
KR100777113B1 (ko) * 2006-12-07 2007-11-19 한국전자통신연구원 미세패터닝이 가능한 고 신뢰성의 ｃｎｔ 에미터 제조 방법
JP5069486B2 (ja) * 2007-03-14 2012-11-07 昭和電工株式会社 薄膜型電子放出材料、その製造方法、電界放出型素子及び電界放出型ディスプレイ
TW200934662A (en) * 2007-12-28 2009-08-16 Du Pont Method for reworking adhesively bonded liquid crystal displays
KR100922399B1 (ko) * 2008-02-29 2009-10-19 고려대학교 산학협력단 전자방출원, 이를 적용한 전자장치 및 전자방출원의제조방법
US8318049B2 (en) * 2008-09-30 2012-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Composition for forming electron emission source, electron emission source including the composition, method of preparing the electron emission source, and field emission device including the electron emission source
CN102013371B (zh) * 2009-09-04 2012-11-21 清华大学 一种冷阴极的表面处理方法
TWI407485B (zh) * 2009-09-22 2013-09-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 一種冷陰極的表面處理方法
RU2504858C2 (ru) * 2011-07-07 2014-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ Автоэмиссионный катод
CN105448624B (zh) * 2014-07-10 2017-09-01 清华大学 场发射阴极的制备方法
EP3933881A1 (en) 2020-06-30 2022-01-05 VEC Imaging GmbH & Co. KG X-ray source with multiple grids

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091251A (en) * 1989-05-29 1992-02-25 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Adhesive tapes and semiconductor devices
JPH04295827A (ja) * 1991-03-25 1992-10-20 Toppan Printing Co Ltd バリスタ素子の製造方法
JPH05329942A (ja) * 1992-06-01 1993-12-14 Nippon Paint Co Ltd 光硬化性樹脂液による立体形状物の形成方法
EP1177105B1 (en) * 1999-04-23 2004-12-29 Foto-Wear, Inc. Coated transfer sheet comprising a thermosetting and/or uv curable material
US6590019B2 (en) * 2000-05-05 2003-07-08 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Aqueous adhesive compositions useful as bottle labeling adhesives
US7449081B2 (en) * 2000-06-21 2008-11-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for improving the emission of electron field emitters
JP2002121520A (ja) * 2000-10-05 2002-04-26 Saehan Ind Inc 電子部品接着テープ
JP5055655B2 (ja) * 2000-11-20 2012-10-24 日本電気株式会社 エミッタの製造方法及び該エミッタを用いた電界放出型冷陰極並びに平面画像表示装置
KR100416141B1 (ko) * 2001-06-22 2004-01-31 삼성에스디아이 주식회사 카본계 물질로 형성된 에미터를 갖는 전계 방출표시소자의 제조방법
JP3654236B2 (ja) * 2001-11-07 2005-06-02 株式会社日立製作所 電極デバイスの製造方法
JP3493606B2 (ja) * 2001-11-08 2004-02-03 帝国インキ製造株式会社 インサートモルディング成形品およびインサートモルディング成形品用着色インキ
JP2003168355A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Sony Corp 電子放出体の製造方法、冷陰極電界電子放出素子の製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
JP2003255403A (ja) * 2002-03-05 2003-09-10 Ricoh Co Ltd 表示媒体、表示装置、表示方法及び表示体
KR100852690B1 (ko) * 2002-04-22 2008-08-19 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시소자용 탄소 나노 튜브 에미터 페이스트조성물 및 이를 이용한 전계 방출 표시소자용 탄소 나노튜브 에미터의 제조방법
US7317277B2 (en) * 2002-04-24 2008-01-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electron field emitter and compositions related thereto
US6798127B2 (en) * 2002-10-09 2004-09-28 Nano-Proprietary, Inc. Enhanced field emission from carbon nanotubes mixed with particles
US7303854B2 (en) * 2003-02-14 2007-12-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electrode-forming composition for field emission type of display device, and method using such a composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911370B1 (ko) * 2005-12-06 2009-08-10 한국전자통신연구원 고 신뢰성 ｃｎｔ 페이스트의 제조 방법 및 ｃｎｔ 에미터제조 방법
KR101337958B1 (ko) * 2012-02-07 2013-12-09 현대자동차주식회사 전자파 차폐용 복합재와 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP1553613B1 (en) 2007-11-28
DE602004010358T2 (de) 2008-10-02
CN100552857C (zh) 2009-10-21
DE602004010358D1 (de) 2008-01-10
CN1630002A (zh) 2005-06-22
EP1553613A3 (en) 2005-07-20
US7678424B2 (en) 2010-03-16
US20050129858A1 (en) 2005-06-16
JP2005183370A (ja) 2005-07-07
EP1553613A2 (en) 2005-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20050060287A (ko) 카본나노튜브 에미터의 형성방법
US7365482B2 (en) Field emission display including electron emission source formed in multi-layer structure
US9034212B2 (en) Composition for forming electron emission source, electron emission source including the composition, method of preparing the electron emission source, and field emission device including the electron emission source
KR100777113B1 (ko) 미세패터닝이 가능한 고 신뢰성의 ｃｎｔ 에미터 제조 방법
KR100670330B1 (ko) 전자 방출원 및 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출소자
US7736209B2 (en) Enhanced electron field emission from carbon nanotubes without activation
JP2004504690A (ja) 電子電界エミッタの放出状態を改善するための方法
KR101100818B1 (ko) 전자 방출원 및 이를 채용한 전자 방출 소자
KR101166014B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자 방출원, 및 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자
KR20070114553A (ko) 개질된 카본 나노 튜브, 이를 포함한 전자 방출원 및 전자방출 소자
KR100762590B1 (ko) 탄소나노튜브를 이용한 전계방출형 표시소자 및 그 제조방법
US20070164657A1 (en) Method of manufacturing electron emission device, electron emission device manufactured using the method, and backlight unit and electron emission display device employing electron emission device
KR101166015B1 (ko) 전자 방출원, 전자 방출원 형성용 조성물, 상기 전자방출원의 제조 방법 및 상기 전자 방출원을 구비한 전자방출 소자
JP7393246B2 (ja) カーボンナノチューブ分散液およびそれを用いた電界電子放出素子の製造方法並びに発光素子の製造方法
KR100647439B1 (ko) 전자 방출용 나노 카본계 전계 에미터 제작 방법
US20090134768A1 (en) Electron emission device, method of manufacturing the same, and electron emission display including the same
KR101100820B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원, 및 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자
KR101100814B1 (ko) 전자 방출원 형성용 조성물, 이를 이용하여 제조된 전자방출원, 및 상기 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자
KR100965545B1 (ko) 평판 표시 소자의 전자 방출원 형성용 조성물 및 이로부터형성된 전자 방출원
KR20060019911A (ko) 플라즈마 처리를 통한 전자 방출원의 제조방법 및 전자방출원을 포함하는 전자 방출 소자
KR20070046612A (ko) 전자 방출 소자의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 전자방출 소자
KR20070078915A (ko) 카본계 물질 및 금속 탄산염을 포함하는 전자 방출원, 상기전자 방출원의 제조 방법 및 상기 전자 방출원을 구비한전자 방출 소자
KR20050116430A (ko) 전자 방출 소자
KR20070046599A (ko) 탄소나노코일을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물, 이를이용하여 제조된 전자 방출원, 및 상기 전자 방출원을포함하는 전자 방출 소자

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid