KR100303546B1 - Field emission display and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
카본 나노튜브 필름을 전자 방출원으로 갖는 3극관 구조의 전계 방출 표시소자와 제조 방법에 관한 것으로서, 전계 방출 표시소자의 제조 방법은, 하부 기판에 스트라이프 패턴의 캐소드 전극을 형성하는 단계와, 하부 기판 전면에 감광성 수지막을 적층하는 단계와, 감광성 수지막을 부분 노광 및 현상하여 화소 영역 이외의 부분을 제거하는 단계와, 하부 기판 전면에 유전체 페이스트를 인쇄하고 건조시켜 유전층을 형성하는 단계와, 화소 영역에 잔류한 감광성 수지막을 제거하는 단계와, 화소 영역 내부에 카본 나노튜브 필름을 형성하는 단계와, 게이트 기판에 게이트 홀을 형성하고, 게이트 기판의 일면에 스트라이프 패턴의 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상부 기판에 애노드 전극과 형광막을 형성하는 단계와, 상기 하부 기판과 게이트 기판 및 상부 기판을 일체로 봉착시키는 단계로 이루어진다. 이로서 전자 방출 특성이 우수한 카본 나노튜브를 전자 방출원으로 사용하면서, 구동 전압이 낮고 계조 표현이 우수한 3극관 구조의 전계 방출 표시소자를 구현할 수 있다.The present invention relates to a field emission display device having a triode structure having a carbon nanotube film as an electron emission source, and to a method for manufacturing the field emission display device, comprising: forming a cathode electrode having a stripe pattern on a lower substrate; Laminating a photosensitive resin film over the entire surface, partially exposing and developing the photosensitive resin film to remove portions other than the pixel region, printing and drying a dielectric paste over the entire lower substrate to form a dielectric layer, and Removing the remaining photosensitive resin film, forming a carbon nanotube film inside the pixel region, forming a gate hole in the gate substrate, and forming a stripe pattern gate electrode on one surface of the gate substrate; Forming an anode electrode and a fluorescent film on the substrate, the lower substrate, the gate substrate, A step of sealing the substrate unit integrally. Accordingly, while using carbon nanotubes having excellent electron emission characteristics as electron emission sources, a field emission display device having a triode structure having low driving voltage and excellent gray scale expression can be implemented.
Description
본 발명은 전계 방출 표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카본 나노튜브 필름을 전자 방출원으로 갖는 3극관 구조의 전계 방출 표시소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission display device, and more particularly, to a field emission display device having a triode structure having a carbon nanotube film as an electron emission source, and a manufacturing method thereof.
일반적으로 전계 방출 표시소자(FED;field emission display)는 전자 방출원인 에미터에 강한 전계를 형성하여 터널링 효과에 의해 냉전자를 방출시키고, 방출된 전자는 진공속을 이동하여 애노드 전극에 형성된 형광막에 충돌, 형광막을 발광시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 표시소자이다.In general, a field emission display (FED) forms a strong electric field on an emitter, which is an electron emission source, to emit cold electrons by a tunneling effect, and the emitted electrons move in a vacuum to the fluorescent film formed on the anode electrode. It is a display element which implement | achieves a predetermined image by light-emitting a collision and a fluorescent film.
이러한 전계 방출 표시소자의 전자 방출원으로서, 최근 들어 카본 나노튜브가 주목을 받고 있다. 상기 카본 나노튜브는 지름이 4∼30 nm이고 길이가 대략 1 ㎛인 한겹 또는 여러겹으로 구성된 관 모양의 탄소이며, 불활성 기체 분위기에서 두개의 탄소 막대 사이의 직류 아크 방전으로 제조된다.Recently, carbon nanotubes have attracted attention as electron emission sources of such field emission displays. The carbon nanotubes are tubular carbons composed of one or more layers of 4-30 nm in diameter and approximately 1 μm in length, and are produced by direct-current arc discharge between two carbon rods in an inert gas atmosphere.
상기한 카본 나노튜브를 이용한 에미터의 제조는, 대게 카본 나노튜브 페이스트를 이용한 후막 공정으로 이루어지며, 이러한 후막 공정에 의해 캐소드 전극 위에서 카본 나노튜브 필름을 형성하여 캐소드 전극과 애노드 전극 사이의 전압 차에 의한 전계 형성으로 냉전자를 방출시킨다.The production of the emitter using the carbon nanotubes is usually made of a thick film process using a carbon nanotube paste, and the voltage difference between the cathode electrode and the anode electrode is formed by forming a carbon nanotube film on the cathode electrode by such a thick film process. The electric field is formed to emit cold electrons.
이와 같이 전계 방출 표시소자에서 전자 방출원으로 기능하는 카본 나노튜브 필름은, 캐소드 전극과 애노드 전극을 구비하는 2극관 구조에 주로 적용되고 있다.As described above, the carbon nanotube film serving as an electron emission source in the field emission display device is mainly applied to a bipolar tube structure including a cathode electrode and an anode electrode.
그러나 상기한 2극관 구조는 게이트 전극을 포함하는 3극관 구조에 비해 구동 전압이 높아서 계조(gray scale) 표현이 양호하지 못한 단점이 있다.However, the dipole structure has a disadvantage in that gray scale expression is not good because of a higher driving voltage than the triode structure including the gate electrode.
반면, 상기한 3극관 구조에는 전자 방출원으로서 선단이 뾰족한 마이크로팁 에미터가 주로 형성되는데, 마이크로팁 에미터는 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압 차에 의한 전계 형성으로 뾰족한 에미터 팁에서 전자를 방출시키는 구조이다.On the other hand, in the triode structure, a microtip emitter with a sharp tip is mainly formed as an electron emission source, and the microtip emitter emits electrons at the sharp emitter tip due to the electric field formed by the voltage difference between the cathode electrode and the gate electrode. It is structure to let.
이러한 마이크로팁 에미터는 주로 실리콘이나 몰리브덴과 같은 내화성 금속을 캐소드 전극 위에 증착시키는 박막 공정으로 제조되며, 통상 하나의 화소 내부에 수십 내지 수백개가 형성되어 에미터 어레이를 구성한다.Such microtip emitters are mainly manufactured by a thin film process in which a refractory metal such as silicon or molybdenum is deposited on a cathode electrode, and typically tens or hundreds are formed inside one pixel to form an emitter array.
이로서 마이크로팁 에미터의 경우, 고정밀도의 박막 공정으로 에미터를 제작하여야 하므로 표시소자의 제조 비용을 상승시키고, 대형 표시소자의 제작에 불리한 한계가 있다.As a result, in the case of the micro-tip emitter, the emitter must be manufactured by a high-precision thin film process, thereby increasing the manufacturing cost of the display device, and there is a disadvantage in that the manufacturing of the large display device is disadvantageous.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 면전자원인 카본 나노튜브 필름을 3극관 구조에 적용하여 표시소자의 구동 전압을 낮춤으로써 계조 표현을 양호하게 하는 동시에 제조 비용을 절감시키고, 대형 표시소자의 제작에 보다 유리한 전계 방출 표시소자 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the driving voltage of a display device by applying a carbon nanotube film, which is a surface electron source, to a triode structure, thereby improving gray level expression and at the same time manufacturing costs. It is to provide a field emission display device and a method of manufacturing the same that reduce the cost, and is more advantageous for the production of a large display device.
도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a field emission display device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of a field emission display device according to the present invention;
도 3 ∼ 도 9는 캐소드의 제조 과정을 나타낸 개략도.3 to 9 are schematic views showing the manufacturing process of the cathode.
도 10a ∼ 도 10c는 게이트 기판의 제조 과정을 나타낸 개략도.10A to 10C are schematic diagrams illustrating a manufacturing process of a gate substrate.
도 11은 게이트 전극의 제조 과정을 나타낸 개략도.11 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a gate electrode.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
상, 하부 기판과,Upper and lower substrates,
하부 기판의 일면에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극과,A cathode electrode formed on one surface of the lower substrate in a stripe pattern;
상기 캐소드 전극 위에 소정의 간격으로 분리 형성되며, 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 카본 나노튜브 필름과,A carbon nanotube film which is formed on the cathode at a predetermined interval and emits electrons by forming an electric field;
상기 카본 나노튜브 필름을 제외한 하부 기판 전면에 형성되는 유전층과,A dielectric layer formed on the entire lower substrate except for the carbon nanotube film;
하부 기판 위에 장착되며, 카본 나노튜브 필름과 마주하는 부분에 게이트 홀을 형성하는 게이트 기판과,A gate substrate mounted on the lower substrate and forming a gate hole in a portion facing the carbon nanotube film;
상기 게이트 기판 위에 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극과,A gate electrode formed on the gate substrate in a stripe pattern perpendicular to the cathode electrode;
상기 게이트 전극과 마주하는 상부 기판의 일면에 형성되는 애노드 전극과,An anode formed on one surface of the upper substrate facing the gate electrode;
상기 애노드 전극의 표면에 형성되며, 전자를 제공받아 발광하는 형광막을 포함하는 전계 방출 표시소자를 제공한다.Provided is a field emission display device formed on a surface of the anode electrode and including a fluorescent film that receives electrons and emits light.
상기한 카본 나노튜브 필름은 후막 공정으로 제조되며, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압 차에 의한 전계 형성으로 전자를 방출시킨다.The carbon nanotube film is manufactured by a thick film process, and emits electrons by forming an electric field due to a voltage difference between a cathode electrode and a gate electrode.
이로서 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자는, 전자 방출 특성이 우수하고 제조가 용이한 카본 나노튜브 필름의 장점과 더불어, 구동 전압이 낮고 계조 표현이 우수한 3극관 구조의 장점을 동시에 구현할 수 있다.Accordingly, the field emission display device according to the present invention can simultaneously realize the advantages of the carbon nanotube film having excellent electron emission characteristics and easy manufacturing, and the advantage of the triode structure having low driving voltage and excellent gray scale expression.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 분해 사시도이고, 도 2는 결합 상태에서 도 1 A-A선의 단면도이다. 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 프리트(2)에 의해 진공 용기를 구성하는 상, 하부 기판(4, 6)과, 하부 기판(6)에 형성되며 전자를 방출하는 캐소드(10)와, 상부 기판(4)에 형성되며 전자를 제공받아 발광하는 애노드(20)와, 캐소드(10)의 전자 방출을 유도하는 게이트 전극(30)을 포함한다.1 is an exploded perspective view of a field emission display device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. As shown, the field emission display device according to the present embodiment is formed on the lower substrates 4 and 6 and the lower substrate 6 constituting the vacuum container by the frit 2 to emit electrons. 10, an anode 20 formed on the upper substrate 4 to receive electrons and emitting light, and a gate electrode 30 to induce electron emission of the cathode 10.
상기 캐소드(10)는 하부 기판(6)에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극(12)과, 상기 캐소드 전극(12) 위에 소정의 간격으로 분리 형성되는 카본 나노튜브 필름(14)으로 이루어지며, 카본 나노튜브 필름(14)을 제외한 하부 기판(6)의 전면으로 유전층(16)이 형성된다.The cathode 10 is formed of a cathode electrode 12 formed in a stripe pattern on the lower substrate 6, and a carbon nanotube film 14 separated and formed at predetermined intervals on the cathode electrode 12. The dielectric layer 16 is formed on the entire surface of the lower substrate 6 except the nanotube film 14.
상기 카본 나노튜브 필름(14)은 캐소드 전극(12) 위, 게이트 전극(30)과의교차 부분에 형성되어 각각의 카본 나노튜브 필름(14)은 하나의 화소와 대응하도록 배치된다.The carbon nanotube film 14 is formed on the cathode electrode 12 at an intersection with the gate electrode 30 so that each carbon nanotube film 14 corresponds to one pixel.
이와 같은 구성의 캐소드(10) 위로 게이트 전극(30)이 형성된 게이트 기판(32)이 장착된다. 상기 게이트 기판(32)은 패턴 가공이 용이한 감광성 유리로 이루어지며, 카본 나노튜브 필름(14)과 마주하는 부분에 게이트 홀(34)을 형성하여 애노드(20)를 향하여 카본 나노튜브 필름(14)을 노출시킨다.The gate substrate 32 on which the gate electrode 30 is formed is mounted on the cathode 10 having such a configuration. The gate substrate 32 is formed of photosensitive glass that is easy to process a pattern, and forms a gate hole 34 in a portion facing the carbon nanotube film 14 toward the anode 20 so as to face the carbon nanotube film 14. ).
상기 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(30) 사이에 기존의 유전층 대신 감광성 유리 기판을 사용하면 다음과 같은 장점이 있다. 첫째는 미세 홀 형성이 가능하여 고정세 패턴에 유리하고, 둘째는 기존의 유전층보다 두꺼운 감광성 유리 기판을 사용하여 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(30) 사이의 간격을 확대시킬 수 있기 때문에, 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(30)이 근접 배치될 때의 문제점인 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다.Using a photosensitive glass substrate in place of the existing dielectric layer between the cathode electrode 12 and the gate electrode 30 has the following advantages. First, it is possible to form fine holes, which is advantageous for high-definition patterns. Second, since the gap between the cathode electrode 12 and the gate electrode 30 can be increased by using a photosensitive glass substrate thicker than a conventional dielectric layer, the cathode The occurrence of leakage current, which is a problem when the electrode 12 and the gate electrode 30 are disposed in close proximity, can be prevented.
상기한 게이트 기판(32)에 의해, 카본 나노튜브 필름(14)과 게이트 전극(30)은 서로 절연된 상태로 상기 게이트 기판(32)의 높이만큼 일정한 간격을 두고 떨어져 위치하게 된다.By the gate substrate 32, the carbon nanotube film 14 and the gate electrode 30 are separated from each other at regular intervals by the height of the gate substrate 32 while being insulated from each other.
그리고 상기 게이트 기판(32)에 형성되는 게이트 전극(30)은 일련의 게이트 홀(34) 어레이를 감싸면서 캐소드 전극(12)과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되며, 캐소드 전극(12)과 조합되어 각각 데이터 전극과 주사 전극으로 기능한다.The gate electrode 30 formed on the gate substrate 32 is formed in a stripe pattern perpendicular to the cathode electrode 12 while surrounding the array of gate holes 34, and is combined with the cathode electrode 12, respectively. It functions as a data electrode and a scan electrode.
상기 애노드(20)는 상부 기판(4) 안쪽면에 형성되어 게이트 전극(30)과 마주하는 애노드 전극(22)과, 애노드 전극(22) 표면에 형성되는 형광막(24)으로 이루어진다. 상기 형광막(24)은 카본 나노튜브 필름(14) 및 게이트 홀(34)과 마주하는 화소 영역에 형성되며, 각각의 형광막(24) 사이에는 콘트라스트 향상을 위한 비엠막(26)이 형성된다.The anode 20 includes an anode electrode 22 formed on the inner surface of the upper substrate 4 to face the gate electrode 30, and a fluorescent film 24 formed on the surface of the anode electrode 22. The fluorescent film 24 is formed in a pixel region facing the carbon nanotube film 14 and the gate hole 34, and a BM film 26 for improving contrast is formed between each fluorescent film 24. .
그리고 게이트 기판(32)과 상부 기판(4) 사이에는 다수개의 스페이서(38)가 형성되어 이들 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 동시에, 대기압에 의한 표시소자의 파손을 방지하게 된다.In addition, a plurality of spacers 38 are formed between the gate substrate 32 and the upper substrate 4 to maintain a constant gap between the substrates and to prevent damage to the display device due to atmospheric pressure.
이와 같은 구성에 따라, 도시하지 않은 리드선을 통하여 상기 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(30) 및 애노드 전극(22)에 각각의 전압을 인가하면, 상기 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(30)에 인가된 전압 차에 의한 전계가 일정값 이상이 되는 경우, 두 전극이 교차하는 지점에 위치한 카본 나노튜브 필름(14)에서 전자 방출이 이루어진다.According to such a configuration, when the respective voltages are applied to the cathode electrode 12, the gate electrode 30, and the anode electrode 22 through a lead wire (not shown), the cathode electrode 12 and the gate electrode 30 are applied. When the electric field due to the voltage difference applied to the predetermined value or more, electron emission occurs in the carbon nanotube film 14 located at the point where the two electrodes intersect.
그리고 방출된 전자는 애노드 전극(22)에 인가된 고전압에 이끌려 형광막(24)에 충돌, 형광막(24)을 발광시킴으로써 소정의 화상을 구현하게 된다.The emitted electrons are attracted to the high voltage applied to the anode electrode 22 to collide with the fluorescent film 24 to emit the fluorescent film 24 to realize a predetermined image.
다음으로, 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조 과정은, 크게 하부 기판(6)과 상부 기판(4)에 각각 캐소드(10)와 애노드(20)를 형성하고, 게이트 기판(32)에 게이트 전극(30)을 형성한 다음, 이들 세개의 기판을 일체로 봉착시키는 과정으로 이루어진다.Next, the manufacturing method of the field emission display element by this invention is demonstrated. In the manufacturing process of the field emission display device according to the present invention, the cathode 10 and the anode 20 are formed on the lower substrate 6 and the upper substrate 4, respectively, and the gate electrode 30 is formed on the gate substrate 32. ), And then the three substrates are integrally sealed.
먼저, 캐소드(10) 제조 방법에 대하여 설명하면, 도 3에서 도시한 바와 같이, 하부 기판(6)에 은 페이스트를 스트라이프 패턴으로 스크린 인쇄하고 열처리하여 캐소드 전극(12)을 형성한다. 그리고 캐소드 전극(12)이 형성된 하부 기판(6)의 전면으로 감광성 수지막, 특히 네가티브 타입의 드라이 필름 레지스트(DFR)(40)를 대략 80℃ 분위기에서 일정한 압력으로 적층시킨다.First, a method of manufacturing the cathode 10 will be described. As shown in FIG. 3, the silver paste is screen-printed and heat treated on the lower substrate 6 to form the cathode electrode 12. Then, a photosensitive resin film, particularly a negative type dry film resist (DFR) 40, is laminated on the entire surface of the lower substrate 6 on which the cathode electrode 12 is formed at a constant pressure in an approximately 80 ° C atmosphere.
그리고 도 4a에서 도시한 바와 같이, 드라이 필름 레지스트(40)가 적층된 하부 기판(6) 위에, 화소 영역과 대응하는 다수개의 노광홀(42a)이 형성된 노광용 마스크(42)를 장착하고, 일정 시간 노광한다. 이러한 노광 공정에 의해 드라이 필름 레지스트(40) 가운데 노광홀(42a)을 통하여 빛을 조사받은 영역이 경화되면서 캐소드 전극(12)에 공고히 부착되며, 이후 현상 과정을 통하여 경화되지 않은 드라이 필름 레지스트(40)를 제거한다. (도 4b 참고)As shown in FIG. 4A, an exposure mask 42 having a plurality of exposure holes 42a corresponding to the pixel region is mounted on the lower substrate 6 on which the dry film resist 40 is stacked, and for a predetermined time. It exposes. By the exposure process, the area irradiated with light through the exposure hole 42a in the dry film resist 40 is hardened and firmly adhered to the cathode electrode 12, and then the dry film resist 40 which is not cured through the development process. ). (See Figure 4b)
다음으로, 유전체 페이스트를 하부 기판(6) 전면에 인쇄하고 건조시켜 유전층(16)을 형성한다. 상기 유전층(16)은 이후 형성될 각각의 카본 나노튜브 필름(14)을 분리시키며, 게이트 기판(32)과 더불어 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(30)의 접촉에 의한 쇼트를 방지하는 역할을 한다. (도 5 참고)Next, the dielectric paste is printed and dried on the entire lower substrate 6 to form the dielectric layer 16. The dielectric layer 16 separates each carbon nanotube film 14 to be formed later, and serves to prevent a short caused by contact between the cathode electrode 12 and the gate electrode 30 together with the gate substrate 32. do. (See Figure 5)
그리고 하부 기판(6) 전체에 NaOH를 분사하여 화소 영역에 남아있는 드라이 필름 레지스트(40)를 박리시켜 카본 나노튜브 필름(14)이 위치할 공간을 형성하고, 하부 기판(6)을 소성하여 유전층(16)의 강도를 강화시킨다. (도 6 참고)NaOH is sprayed on the entire lower substrate 6 to release the dry film resist 40 remaining in the pixel region, thereby forming a space in which the carbon nanotube film 14 is located, and firing the lower substrate 6 to form a dielectric layer. Strengthen the strength of 16. (See Figure 6)
이와 같이 카본 나노튜브 필름(14)이 형성될 공간, 즉 화소 영역을 고정세 패턴 형성이 가능한 포토리소그래피 공정으로 패턴화함으로써 전자 방출원, 즉 카본 나노튜브 필름(14)의 보다 미세한 패턴 형성이 가능해진다.As such, by patterning the space where the carbon nanotube film 14 is to be formed, that is, the pixel region by a photolithography process capable of forming a fine pattern, a finer pattern of the electron emission source, that is, the carbon nanotube film 14 can be formed. Become.
다음으로, 드라이 필름 레지스트(40)가 제거된 화소 영역 내부로 카본 나노튜브 필름(14)을 형성한다. 카본 나노튜브 필름(14)의 형성을 위하여 먼저, 주성분이 되는 카본 나노튜브를 제조한다.Next, the carbon nanotube film 14 is formed inside the pixel region from which the dry film resist 40 is removed. In order to form the carbon nanotube film 14, first, a carbon nanotube which is a main component is manufactured.
상기 카본 나노튜브의 제조는 도 7에서 도시한 바와 같이, 헬륨 가스를 100∼500 torr 정도로 유지한 챔버(44) 내에서 두 탄소 막대(46a, 46b) 사이의 거리(t)를 1 mm 정도로 띄운채 18 V의 전압을 걸어주어 100 A의 전류를 흘려주면, 아크 플라즈마(48)가 발생하면서 아래쪽의 음극 탄소 막대(46b)에 탄소 가루가 모인다. 이 탄소 가루를 갈아주고 에탄올에 초음파 세척을 한 다음, 고해상도 투과형 전자 현미경(TEM)으로 관측을 하면 나노미터 크기의 튜브를 볼 수 있다.As shown in FIG. 7, the carbon nanotubes are formed with a distance t of about 1 mm between the two carbon rods 46a and 46b in the chamber 44 in which helium gas is maintained at about 100 to 500 torr. When a voltage of 18 V is applied and a current of 100 A flows, an arc plasma 48 is generated, and carbon powder is collected on the cathode carbon rod 46b below. The carbon powder is ground, ultrasonically cleaned in ethanol, and then viewed with a high-resolution transmission electron microscope (TEM) to see nanometer-sized tubes.
이와 같이 제조된 카본 나노튜브를 이용, 인쇄에 적합한 밀도를 가지도록 전도성 필러(filler)와 바인더 등을 혼합하여 카본 나노튜브 페이스트(50)를 제조하고, 제조된 카본 나노튜브 페이스트(50)를 캐소드 전극(12) 위 화소 영역에 스크린 인쇄한다. (도 8 참고)Using the carbon nanotubes prepared as described above, a carbon nanotube paste 50 is prepared by mixing a conductive filler and a binder to have a density suitable for printing, and the prepared carbon nanotube paste 50 is cathode. Screen printing is performed on the pixel area above the electrode 12. (See Figure 8)
그리고 인쇄된 카본 나노튜브 페이스트(50)를 450∼500 ℃ 분위기와 대기압 하에서 소성하여 카본 나노튜브 페이스트(50)에 함유된 바인더를 증발시키고, 캐소드 전극(12)과의 전기적, 구조적 결합을 강화시킨다.Then, the printed carbon nanotube paste 50 is baked in an atmosphere of 450 to 500 ° C. and atmospheric pressure to evaporate the binder contained in the carbon nanotube paste 50, and to strengthen the electrical and structural bonds with the cathode electrode 12. .
이러한 어닐링 과정 이후, 카본 나노튜브 필름(14)의 표면을 균일하게 깍아내는 연마 공정을 행하며, 연마 공정에 의해 페이스트에 덮여있던 개개의 카본 나노튜브 끝단이 외부로 노출되면서 전자 방출 특성을 향상시킨다. (도 9 참고)After the annealing process, a polishing process is performed to uniformly scrape the surface of the carbon nanotube film 14, and the end of each carbon nanotube covered by the paste is exposed to the outside to improve electron emission characteristics. (See Figure 9)
이와 같이 전자 방출원인 카본 나노튜브 필름(14)은 후막 공정으로 제조되며, 이로서 카본 나노튜브의 우수한 전자 방출 특성과 더불어 기존의 박막 공정에비해 제조가 용이하고, 대형 표시소자의 제작에 보다 유리한 장점을 갖는다.As such, the carbon nanotube film 14, which is an electron emission source, is manufactured by a thick film process. As a result, carbon nanotubes have excellent electron emission characteristics, and are easier to manufacture than conventional thin film processes, and are more advantageous for manufacturing large display devices. Has
상기와 같은 과정으로 하부 기판(6) 위에 캐소드 전극(12)과 유전층(16) 및 카본 나노튜브 필름(14)을 형성하여 캐소드(10) 제조를 완성한다.Through the above process, the cathode electrode 12, the dielectric layer 16, and the carbon nanotube film 14 are formed on the lower substrate 6 to complete the manufacture of the cathode 10.
다음으로, 게이트 기판(32)을 제조하고, 게이트 기판(32) 위에 게이트 전극(30)을 형성한다. 상기 게이트 기판(32)은 패턴 가공이 용이한 감광성 유리로서, 다음과 같은 과정으로 패턴화되어 게이트 홀(34)을 형성한다.Next, the gate substrate 32 is manufactured, and the gate electrode 30 is formed on the gate substrate 32. The gate substrate 32 is photosensitive glass that is easily patterned, and is patterned to form a gate hole 34 by the following process.
먼저, 도 10a에서 도시한 바와 같이, 소정 두께의 감광성 유리(52)를 준비하고, 감광성 유리(52)의 일측면에 노광용 마스크(54)를 배치한 다음, 수분 내지 수십분 동안 노광을 행한다. 이 때, 상기 노광용 마스크(54)에는 화소 영역과 대응하는 다수개의 노광홀(54a)이 형성되어 있다.First, as shown in FIG. 10A, the photosensitive glass 52 of predetermined thickness is prepared, the exposure mask 54 is arrange | positioned on one side of the photosensitive glass 52, and exposure is performed for several minutes to several ten minutes. In this case, a plurality of exposure holes 54a corresponding to the pixel areas are formed in the exposure mask 54.
노광 단계가 끝나면, 감광성 유리(52)를 열처리용 노로 이송하여 2단계의 열처리 공정, 즉 500 ℃ 분위기에서 1시간, 600 ℃ 분위기에서 1시간 동안 열처리 공정을 진행한다. 이러한 열처리 공정에 의해, 빛을 받아 결정화된 부분은 갈색으로 변하게 된다. (도 10b 참고)After the exposure step is finished, the photosensitive glass 52 is transferred to a furnace for heat treatment to perform a heat treatment process in two steps, that is, 1 hour in a 500 ° C. atmosphere and 1 hour in a 600 ° C. atmosphere. By this heat treatment process, the light-crystallized part turns brown. (See Figure 10b)
이러한 열처리 단계 이후, 감광성 유리(52)를 HF 10% 용액에 담가 에칭한다. 에칭 과정에 의해, 감광성 유리(52)는 열처리된 갈색 부분이 제거되면서 게이트 홀(34)이 형성된 최종 게이트 기판(32)으로 완성된다. (도 10c 참고)After this heat treatment step, the photosensitive glass 52 is immersed in an HF 10% solution for etching. By the etching process, the photosensitive glass 52 is completed with the final gate substrate 32 on which the gate hole 34 is formed while the heat treated brown portion is removed. (See Figure 10c)
다음으로, 이와 같이 완성된 게이트 기판(32)의 일면에 금속 페이스트, 이 가운데 특히 은 페이스트를 일련의 게이트 홀(34) 어레이를 감싸는 스트라이프 패턴으로 스크린 인쇄하고, 건조 및 소성하여 게이트 전극(30)을 형성한다. (도 11참고)Next, a metal paste, particularly silver paste, is screen-printed on a surface of the gate substrate 32 completed as described above in a stripe pattern surrounding the array of gate holes 34, dried and fired to form the gate electrode 30. To form. (See Figure 11)
상기와 같이 게이트 전극(30)을 형성한 다음, 일정한 간격으로 게이트 기판(32) 위에 도 1에서 도시한 바와 같이, 스페이서(38)를 형성한다.After the gate electrode 30 is formed as described above, the spacer 38 is formed on the gate substrate 32 at regular intervals, as shown in FIG. 1.
다음으로, 상부 기판(4) 위에 인듐 틴 옥사이드를 증착하여 애노드 전극(22)을 형성하고, 애노드 전극(22) 표면에 공지의 방법으로 형광막(24)과 비엠막(26)을 형성하여 애노드(20) 제조를 완성한다.Next, an indium tin oxide is deposited on the upper substrate 4 to form the anode electrode 22, and a fluorescent film 24 and a bilayer film 26 are formed on the surface of the anode electrode 22 by a known method. (20) Complete the manufacture.
마지막으로, 캐소드(10)가 형성된 하부 기판(6)과 게이트 전극(30)이 형성된 게이트 기판(32) 및 애노드(30)가 형성된 상부 기판(4)을 프리트(2)를 이용하여 일체로 접합시키고, 공지의 배기 과정과 게터 플래싱 과정을 거쳐 최종 전계 방출 표시소자를 완성한다.Finally, the lower substrate 6 on which the cathode 10 is formed, the gate substrate 32 on which the gate electrode 30 is formed, and the upper substrate 4 on which the anode 30 is formed are integrally bonded using the frit 2. The final field emission display device is completed through a known exhaust process and a getter flashing process.
이와 같이 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 고정세 패턴에 유리한 포토리소그라피 공정을 이용, 카본 나노튜브 필름이 형성될 공간을 패턴화하고, 제조가 용이한 후막 공정으로 카본 나노튜브 필름을 형성한다. 이로서 전자 방출 특성이 우수한 카본 나노튜브를 전자 방출원으로 사용하면서, 구동 전압이 낮고 계조 표현이 우수한 3극관 구조의 전계 방출 표시소자를 제조할 수 있다.As described above, the field emission display device according to the present embodiment patterns the space where the carbon nanotube film is to be formed by using a photolithography process that is advantageous for a high-definition pattern, and forms the carbon nanotube film by a thick film process that is easy to manufacture. . This makes it possible to manufacture a field emission display device having a triode structure with low driving voltage and excellent gray scale expression, while using carbon nanotubes having excellent electron emission characteristics as electron emission sources.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
이와 같이 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자는 3극관 구조로 이루어지면서 전자 방출원으로 카본 나노튜브 필름을 형성함에 따라, 전자 방출 특성이 우수할 뿐만 아니라 구동 전압이 낮고, 계조 표현이 우수한 장점을 갖는다.As described above, the field emission display device according to the present invention has a triode structure and forms a carbon nanotube film as an electron emission source, and thus has excellent electron emission characteristics, low driving voltage, and excellent gray scale expression. .
또한 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조 방법은, 고정세 패턴에 유리한 포토리소그래피 공정을 이용, 카본 나노튜브 필름이 형성될 공간을 패턴화하고, 제조가 용이한 후막 공정으로 카본 나노튜브 필름을 형성한다. 이로서 기존의 면타입 에미터와 비교하여 보다 세밀한 패턴의 화소 형성이 가능하고, 대형 표시소자의 제작에 유리한 장점이 있다.In addition, the method for manufacturing a field emission display device according to the present invention uses a photolithography process that is advantageous for a high-definition pattern to pattern the space where a carbon nanotube film is to be formed, and to form a carbon nanotube film in a thick film process that is easy to manufacture. Form. As a result, a finer pattern of pixels can be formed compared to the conventional surface type emitter, and there is an advantage in manufacturing a large display device.
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