KR100315230B1 - Field emission display device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
카본 나노튜브 필름을 전자 방출원으로 갖는 4극관 구조의 전계 방출 표시소자와 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 전계 방출 표시소자의 제조 방법은, 하부 기판에 스트라이프 패턴의 캐소드 전극을 형성하는 단계와, 캐소드 전극 위 화소 영역에 카본 나노튜브 필름을 형성하는 단계와, 게이트 기판에 게이트 홀을 형성하는 단계와, 게이트 기판의 일면에 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴의 제 1게이트 전극을 형성하는 단계와, 게이트 기판의 반대측 일면에 제 2게이트 전극을 형성하는 단계와, 상부 기판에 애노드 전극과 형광막을 형성하는 단계와, 하부 기판과 게이트 기판 및 상부 기판을 일체로 봉착시키는 단계로 이루어진다. 이로서 전자 방출 특성이 우수한 카본 나노튜브 필름을 전자 방출원으로 사용하면서, 구동 전압이 낮고 계조 표시가 우수하며, 포커스 전극에 의한 전자의 집속으로 휘도와 구동 특성을 향상시킨 4극관 구조의 전계 방출 표시소자를 구현할 수 있다.The present invention relates to a field emission display device having a quadrupole structure having a carbon nanotube film as an electron emission source, and a method for manufacturing the field emission display device comprising the steps of: forming a stripe pattern cathode on a lower substrate; Forming a carbon nanotube film in the pixel region above the electrode, forming a gate hole in the gate substrate, forming a first gate electrode having a stripe pattern perpendicular to the cathode electrode on one surface of the gate substrate, and Forming a second gate electrode on an opposite side of the substrate, forming an anode electrode and a fluorescent film on the upper substrate, and integrally sealing the lower substrate, the gate substrate, and the upper substrate. Thus, while using a carbon nanotube film having excellent electron emission characteristics as an electron emission source, a low emission voltage and excellent gray scale display, and a field emission display having a quadrupole structure improved luminance and driving characteristics by focusing electrons by a focus electrode The device can be implemented.
Description
본 발명은 전계 방출 표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카본 나노튜브 필름을 전자 방출원으로 갖는 4극관 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 quadrupole 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) 표시가 양호하지 못한 단점이 있다.However, the dipole structure has a disadvantage in that gray scale display is not good due to 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 에미터를 갖는 3극관 구조의 경우, 고정밀도의 박막 공정으로 에미터를 제작하여야 하므로 표시소자의 제조 비용을 상승시키고, 대형 표시소자의 제작에 불리한 한계가 있다.As a result, in the case of a triode structure having a microtip emitter, the emitter must be manufactured by a high-precision thin film process, which increases the manufacturing cost of the display device and has a disadvantage in that it is disadvantageous in the production of a large display device.
또한 3극관 구조는, 마이크로팁 에미터의 측면에 게이트 전극이 형성되어 있으므로, 구동시 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 임의의 전위가 형성되기 때문에, 에미터에서 방출된 전자의 일부가 게이트 전극에 부딪혀 누설 전류가 발생하게 된다.In addition, since the triode structure has a gate electrode formed on the side of the microtip emitter, an arbitrary potential is formed between the cathode electrode and the gate electrode during driving, so that a part of electrons emitted from the emitter hits the gate electrode. Leakage current will be generated.
이에, 4극관 구조에서는 더블 게이트 전극, 즉 두개의 게이트 전극을 형성하여 캐소드 전극과 마주한 제 1게이트 전극에 의해 변형된 전위를 제 2게이트 전극이 변화시켜 에미터에서 방출된 전자를 집속시키며, 누설 전류의 발생을 방지하게 된다.Accordingly, in the quadrupole structure, a double gate electrode, that is, two gate electrodes are formed, and the second gate electrode changes the potential deformed by the first gate electrode facing the cathode electrode to focus electrons emitted from the emitter, This prevents the generation of current.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 면전자원인 카본 나노튜브 필름을 4극관 구조에 적용하여 전자 방출 특성이 우수하고, 낮은 구동 전압으로 우수한 계조 표시가 가능하며, 더블 게이트 전극에 의한 전자의 집속으로 화질과 구동 특성을 향상시키면서 전자 방출원의 제조가 용이한 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 apply a carbon nanotube film, which is a surface electron source, to a quadrupole structure, which has excellent electron emission characteristics and excellent gray scale display with a low driving voltage. The present invention provides a field emission display device and a method of manufacturing the same, which are easy to manufacture an electron emission source while improving image quality and driving characteristics by focusing electrons by a double gate electrode.
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 3은 제 2게이트 전극의 다른 실시예를 나타낸 게이트 기판의 사시도.3 is a perspective view of a gate substrate showing another embodiment of the second gate electrode.
도 4 ∼ 도 6은 캐소드 제조 과정을 나타낸 개략도.4 to 6 are schematic views showing a cathode manufacturing process.
도 7 ∼ 도 8은 게이트 기판의 제조 과정을 나타낸 개략도.7 to 8 are schematic views showing the manufacturing process of the gate substrate.
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;
소정의 간격을 두고 하부 기판 위에 장착되며, 카본 나노튜브 필름과 대응하는 부분에 게이트 홀을 형성하는 게이트 기판과,A gate substrate mounted on the lower substrate at predetermined intervals and forming a gate hole in a portion corresponding to the carbon nanotube film;
상기 캐소드 전극과 마주하는 게이트 기판의 일면에 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 제 1게이트 전극과,A first gate electrode formed in a stripe pattern perpendicular to the cathode electrode on one surface of the gate substrate facing the cathode electrode;
상기 게이트 기판의 반대측 일면에 형성되며, 카본 나노튜브 필름에서 방출된 전자의 방향을 제어하는 제 2게이트 전극과,A second gate electrode formed on one surface of the opposite side of the gate substrate and controlling the direction of electrons emitted from the carbon nanotube film;
제 2게이트 전극과 마주하는 상부 기판의 일면에 형성되는 애노드 전극과,An anode formed on one surface of the upper substrate facing the second 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 제 1게이트 전극 사이의 전압 차에 의한 전계 형성으로 전자를 방출시킨다. 이와 같이 방출된 전자는 제 2게이트 전극의 제어에 의해 집속 및 가속되어 애노드로 향하게 된다.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 the cathode electrode and the first gate electrode. The electrons thus emitted are focused and accelerated by the control of the second gate electrode to be directed to the anode.
이로서 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자는, 전자 방출 특성이 우수하고 제조가 용이한 카본 나노튜브 필름의 장점과 더불어, 구동 전압이 낮아 계조 표시가 우수하며 전자 흐름을 제어하여 화질과 구동 특성을 향상시킬 수 있는 4극관 구조의 장점을 동시에 구현할 수 있다.Accordingly, the field emission display device according to the present invention has the advantages of the carbon nanotube film which has excellent electron emission characteristics and is easy to manufacture, and has low driving voltage, excellent gradation display, and improves image quality and driving characteristics by controlling electron flow. The advantages of the quadrupole structure can be realized simultaneously.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred 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.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.
도시하는 바와 같이, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 프리트(2)에 의해 일체로 접합되는 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)와 애노드(20) 사이에 위치하며 캐소드(10)의 전자 방출을 유도 및 제어하는 제 1 및 제 2게이트 전극(30, 32)을 포함한다.As shown in the drawing, the field emission display device according to the present embodiment is formed on the lower substrates 4 and 6 and the lower substrate 6 which are integrally bonded by the frit 2 to emit electrons ( 10) and an anode 20 formed on the upper substrate 4 to receive and emit electrons, and positioned between the cathode 10 and the anode 20 to induce and control electron emission of the cathode 10. And first and second gate electrodes 30 and 32.
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 이루어진다. 상기 카본 나노튜브 필름(14)은 캐소드 전극(12)과 제 1게이트 전극(30)의 교차 부분에 형성되어, 각각의 카본 나노튜브 필름(14)은 하나의 화소와 대응하는 구성을 이룬다.The cathode 10 includes 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 carbon nanotube film 14 is formed at the intersection of the cathode electrode 12 and the first gate electrode 30, so that each carbon nanotube film 14 has a configuration corresponding to one pixel.
이와 같은 구성의 캐소드(10) 위로 제 1 및 제 2게이트 전극(30, 32)이 형성된 게이트 기판(34)이 위치한다. 상기 게이트 기판(34)은 카본 나노뷰트 필름(14)과 마주하는 부분에 게이트 홀(34a)을 형성하여 애노드(20)를 향하여 카본 나노튜브 필름(14)을 노출시키며, 이러한 게이트 기판(34)의 아랫면으로 스트라이프 패턴의 제 1게이트 전극(30)이 형성되고, 게이트 기판(34)의 윗면 전체에 제 2게이트 전극(32)이 형성된다.The gate substrate 34 on which the first and second gate electrodes 30 and 32 are formed is disposed on the cathode 10 having such a configuration. The gate substrate 34 exposes the carbon nanotube film 14 toward the anode 20 by forming a gate hole 34a in a portion facing the carbon nanobute film 14. The first gate electrode 30 of the stripe pattern is formed on the bottom surface of, and the second gate electrode 32 is formed on the entire upper surface of the gate substrate 34.
상기 게이트 기판(34)은 패턴 가공이 용이하고 고정세 패턴 형성에 유리한감광성 유리로 이루어지며, 상기 제 1게이트 전극(30)은 일련의 게이트 홀(34a) 어레이를 감싸면서 캐소드 전극(12)과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되어 캐소드 전극(12)과의 조합으로 각각 데이터 전극과 주사 전극으로 기능한다.The gate substrate 34 is made of photosensitive glass that is easy to process a pattern and is advantageous for forming a high-definition pattern. The first gate electrode 30 surrounds the array of gate holes 34a and the cathode electrode 12. It is formed in a vertical stripe pattern and functions as a data electrode and a scan electrode in combination with the cathode electrode 12, respectively.
그리고 상기 제 2게이트 전극(32)은 카본 나노튜브 필름(14)에서 방출된 전자의 방향을 제어하여 집속시키는 역할을 하는바, 이러한 제 2게이트 전극(32)은 다른 실시예로서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 제 1게이트 전극(30)과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다.In addition, the second gate electrode 32 serves to control and focus the direction of electrons emitted from the carbon nanotube film 14, and the second gate electrode 32 is another embodiment. As shown in the drawing, the first gate electrode 30 may be formed in a stripe pattern perpendicular to the first gate electrode 30.
이와 같은 구성의 게이트 기판(34) 위로 애노드(20)가 위치한다. 상기 애노드(20)는 상부 기판(4) 안쪽면에 형성되어 제 2게이트 전극(32)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(34a)과 마주하는 화소 영역에 형성되며, 각각의 형광막(24) 사이에는 콘트라스트 향상을 위한 비엠막(26)이 형성된다.The anode 20 is positioned above the gate substrate 34 of this configuration. The anode 20 includes an anode electrode 22 formed on the inner surface of the upper substrate 4 to face the second gate electrode 32, and a fluorescent film 24 formed on the anode electrode 22 surface. The fluorescent film 24 is formed in the pixel region facing the carbon nanotube film 14 and the gate hole 34a, and a bi-m film 26 for improving contrast is formed between the fluorescent films 24. .
이 때, 상부 기판(4)과 하부 기판(6) 사이에는 다수개의 원기둥 형상의 스페이서(40)가 위치하는데, 상기 스페이서(40)는 도시하지 않은 하부 기판(6)의 홈에 끼워지며, 게이트 기판(34)에 형성된 홀(34b)을 관통하여 상부 기판(4)에 공고히 고정된다. 이로서 상기한 스페이서(40)는 상, 하부 기판(4, 6)의 간격을 일정하게 유지시키면서 기판에 가해지는 대기압에 의한 표시소자의 파손을 방지하는 역할을 한다.In this case, a plurality of cylindrical spacers 40 are positioned between the upper substrate 4 and the lower substrate 6, and the spacers 40 are fitted into grooves of the lower substrate 6, not shown, and the gate It penetrates through the hole 34b formed in the substrate 34 and is firmly fixed to the upper substrate 4. As a result, the spacer 40 serves to prevent damage to the display device due to atmospheric pressure applied to the substrate while keeping the gap between the upper and lower substrates 4 and 6 constant.
이와 같은 구성에 따라, 도시하지 않은 리드선을 통하여 상기 캐소드전극(12)과 제 1 및 제 2게이트 전극(30, 32)과 애노드 전극(22)에 각각을 전압을 인가하면, 상기 캐소드 전극(12)과 제 1게이트 전극(30) 사이의 전계가 일정값 이상이 되는 경우, 두 전극의 교차 지점에 위치한 카본 나노튜브 필름(14)에서 전자 방출이 이루어진다.According to such a configuration, when the voltage is applied to the cathode electrode 12, the first and second gate electrodes 30 and 32 and the anode electrode 22 through a lead wire (not shown), the cathode electrode 12 ) And the first electric field between the first gate electrode 30 is a predetermined value or more, the electron emission is made in the carbon nanotube film 14 located at the intersection of the two electrodes.
그리고 방출된 전자는 제 2게이트 전극(32)에 의해 집속 및 가속되어 애노드(20)로 향하게 되고, 애노드(20) 방향으로 유도된 전자는 애노드 전극(22)에 인가된 고전압에 이끌려 진공속을 이동, 형광막(24)에 충돌하게 된다.The emitted electrons are focused and accelerated by the second gate electrode 32 to be directed to the anode 20, and the electrons directed toward the anode 20 are attracted to the high voltage applied to the anode electrode 22 to reduce the vacuum velocity. Movement and collision with the fluorescent film 24 are caused.
이 때, 상기 제 2게이트 전극(32)에 의한 전자의 집속으로 화면의 휘도를 향상시키며, 캐소드 전극(12)과 제 1게이트 전극(30) 사이의 누설 전류 발생을 방지할 수 있다.In this case, the brightness of the screen may be improved by focusing electrons by the second gate electrode 32, and leakage current may be prevented between the cathode electrode 12 and the first gate electrode 30.
이와 같이 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 전자 방출 특성이 우수한 카본 나노튜브 필름(14)을 전자 방출원으로 사용하면서 제 2게이트 전극(32)을 포함하는 4극관 구조로 이루어진다. 이로서 전자 방출 성능을 향상시키고, 2극관 구조에 비해 낮은 전압으로 구동되어 양호한 계조 표시를 할 수 있다.As described above, the field emission display device according to the present exemplary embodiment has a quadrupole structure including the second gate electrode 32 while using the carbon nanotube film 14 having excellent electron emission characteristics as an electron emission source. This improves electron emission performance and can be driven at a lower voltage than the bipolar tube structure to provide good gradation display.
또한 상기한 제 2게이트 전극(32)에 의해 전자를 집속시켜 화면 휘도를 향상시킬 뿐 아니라 캐소드 전극(12)과 제 1게이트 전극(30) 사이의 누설 전류를 감소시켜 표시소자의 구동 특성을 향상시키는 장점을 갖는다.In addition, the electrons are focused by the second gate electrode 32 to improve the screen brightness and to reduce the leakage current between the cathode electrode 12 and the first gate electrode 30 to improve driving characteristics of the display device. Has the advantage of.
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(34)에 제 1및 제 2게이트 전극(30, 32)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 first and the first substrates are formed on the gate substrate 34. After the two-gate electrodes 30 and 32 are formed, these three substrates are integrally sealed.
먼저, 캐소드(10) 제조 방법에 대하여 설명하면, 도 4에서 도시한 바와 같이, 하부 기판(6)에 은 페이스트를 스트라이프 패턴으로 스크린 인쇄하고 열처리하여 캐소드 전극(12)을 형성한다. 그리고 캐소드 전극(12) 위 화소 영역에 카본 나노튜브 페이스트를 스크린 인쇄하여 카본 나노튜브 필름(14)을 형성한다.First, the method of manufacturing the cathode 10 will be described. As shown in FIG. 4, the cathode paste 12 is formed by screen printing and heat-treating the silver paste on the lower substrate 6 in a stripe pattern. The carbon nanotube film 14 is formed by screen printing the carbon nanotube paste on the pixel region on the cathode electrode 12.
카본 나노튜브 필름(14)의 형성을 위하여, 우선 주성분인 카본 나노튜브를 제조한다. 상기 카본 나노튜브의 제조는 도 5에서 도시한 바와 같이, 헬륨 가스를 100∼500 torr 정도로 유지한 챔버(42) 내에서 두 탄소 막대(44a, 44b) 사이의 거리(t)를 1 mm 정도로 띄운채 18 V의 전압을 걸어주어 100 A의 전류를 흘려주면, 아크 플라즈마(46)가 발생하면서 아래쪽의 음극 탄소 막대(44b)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.In order to form the carbon nanotube film 14, first, carbon nanotubes, which are main components, are manufactured. In the production of the carbon nanotubes, as shown in FIG. 5, the distance t between the two carbon rods 44a and 44b in the chamber 42 where helium gas is maintained at about 100 to 500 torr is increased by about 1 mm. When a voltage of 18 V is applied and a current of 100 A is applied, carbon powder is collected in the cathode carbon rod 44b at the lower side while generating an arc plasma 46. 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 페이스트를 제조하고, 제조된 페이스트를 캐소드 전극(12) 위의 화소 영역에 스크린 인쇄한다.The carbon nanotube paste is manufactured by mixing conductive fillers and binders to have a density suitable for printing using the carbon nanotubes prepared as described above, and the prepared paste is placed on the pixel region on the cathode electrode 12. Screen prints.
그리고 인쇄된 카본 나노튜브 페이스트를 450∼500 ℃ 분위기와 대기압 하에서 소성하여 페이스트에 함유된 바인더를 증발시키고, 캐소드 전극(12)과의 전기적, 구조적 결합을 강화시킨다.The printed carbon nanotube paste is baked in an atmosphere of 450 to 500 ° C. and atmospheric pressure to evaporate the binder contained in the paste, and to strengthen the electrical and structural bonds with the cathode electrode 12.
이 때, 캐소드 전극(12)과 카본 나노튜브 필름(14)을 형성하기 전, 하부 기판(6) 표면에 대략 2∼3 mm 간격을 두고 다수개의 스페이서 지지용 홈(6a)을 형성하는 것이 바람직하다. (도 6 참고)At this time, before forming the cathode electrode 12 and the carbon nanotube film 14, it is preferable to form a plurality of spacer support grooves 6a on the surface of the lower substrate 6 at intervals of approximately 2 to 3 mm. Do. (See Figure 6)
이와 같이 전자 방출원인 카본 나노튜브 필름(14)을 후막 공정으로 제조함으로써 기존 박막 공정에 비해 제조가 용이하고, 대형 표시소자의 제작에 유리하며, 보다 낮은 제조 비용으로 전자 방출원을 제작할 수 있는 장점을 갖는다.As described above, the carbon nanotube film 14, which is an electron emission source, is manufactured in a thick film process, which is easier to manufacture than the existing thin film process, is advantageous for manufacturing a large display device, and an electron emission source can be manufactured at lower manufacturing cost. Has
다음으로, 게이트 기판(34)을 제작하고 게이트 기판(34)에 제 1 및 제 2게이트 전극(30, 32)을 형성한다. 상기 게이트 기판(34)은 패턴 가공이 용이한 감광성 유리로 이루어지며, 다음과 같은 과정으로 패턴화되어 게이트 홀(34a)을 형성하게 된다.Next, a gate substrate 34 is fabricated and first and second gate electrodes 30 and 32 are formed on the gate substrate 34. The gate substrate 34 is made of photosensitive glass that is easily patterned, and is patterned to form the gate hole 34a by the following process.
먼저, 도 7a에서 도시한 바와 같이, 소정 두께의 감광성 유리(48)를 준비하고, 감광성 유리(48)의 일측면에 노광용 마스크(50)를 배치한 다음, 수분 내지 수십분 동안 노광을 행한다. 이 때, 상기 노광용 마스크(50)에는 화소 영역과 대응하는 다수개의 노광홀(50a)이 형성되어 있다.First, as shown in FIG. 7A, the photosensitive glass 48 of predetermined thickness is prepared, the exposure mask 50 is arrange | positioned on one side of the photosensitive glass 48, and exposure is performed for several minutes to several ten minutes. In this case, a plurality of exposure holes 50a corresponding to the pixel areas are formed in the exposure mask 50.
노광 단계가 끝나면, 감광성 유리(48)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 7b 참고)After the exposure step is finished, the photosensitive glass 48 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. The light crystallized portion is turned brown by the heat treatment process. (See Figure 7b)
이러한 열처리 단계 이후, 감광성 유리(48)를 HF 10% 용액에 담가 에칭한다. 에칭 과정에 의해, 감광성 유리(48)는 열처리된 갈색 부분이 제거되면서 게이트 홀(34a)을 형성, 최종 게이트 기판(34)으로 완성된다. (도 7c 참고)After this heat treatment step, the photosensitive glass 48 is immersed in an HF 10% solution for etching. By etching, the photosensitive glass 48 forms a gate hole 34a while the heat treated brown portion is removed, thereby completing the final gate substrate 34. (See Figure 7c)
또한, 위와 동일한 원리를 이용, 게이트 기판(34)에 상기한 게이트 홀(34a)과 더불어 스페이서 관통용 홀(34b)을 더욱 형성한다.Further, using the same principle as above, the spacer penetration hole 34b is further formed in the gate substrate 34 together with the gate hole 34a described above.
위와 같이 완성된 게이트 기판(34)의 일면에 금속 페이스트, 특히 은 페이스트를 일련의 게이트 홀(34a) 어레이를 감싸도록 스트라이프 패턴으로 스크린 인쇄하고 건조 및 소성하여 제 1게이트 전극(30)을 형성한다. (도 8a 참고)The first gate electrode 30 is formed by screen printing, drying, and firing a metal paste, in particular, a silver paste, on a surface of the completed gate substrate 34 in a stripe pattern to surround the array of gate holes 34a. . (See Figure 8a)
다음으로, 게이트 기판(34)의 반대측 일면 전체에 금속 페이스트, 특히 은 페이스트를 스크린 인쇄한 다음 건조 및 소성하여 제 2게이트 전극(32)을 형성하며 (도 8b 참고), 다른 실시예로서 제 1게이트 전극(30)과 수직한 스트라이프 패턴으로 은 페이스트를 스크린 인쇄하여 제 2게이트 전극(32)을 스트라이프 패턴으로 형성할 수 있다.Next, a metal paste, in particular a silver paste, is screen printed on the entire opposite side of the gate substrate 34, followed by drying and firing to form the second gate electrode 32 (see FIG. 8B). The silver paste may be screen printed in a stripe pattern perpendicular to the gate electrode 30 to form the second gate electrode 32 in a stripe pattern.
상기와 같은 과정으로 게이트 기판(34)과 제 1 및 제 2게이트 전극(30, 32)을 완성한 다음, 상부 기판(4) 위에 인듐 틴 옥사이드를 증착하여 애노드 전극(22)을 형성하고, 애노드 전극(22) 위에 공지의 방법으로 형광막(24)과 비엠막(26)을 형성하여 애노드(20) 제조를 완성한다.After the gate substrate 34 and the first and second gate electrodes 30 and 32 are completed in the above-described process, indium tin oxide is deposited on the upper substrate 4 to form the anode electrode 22, and the anode electrode. (22) The fluorescent film 24 and the BM film 26 are formed on a well-known method to complete the manufacture of the anode 20.
마지막으로, 도 2에서 도시한 바와 같이, 스페이서(40)와 함께 하부 기판(6)과 게이트 기판(34) 및 상부 기판(4)을 조립하고 프리트(2)를 이용하여 일체로 접합시킨 다음, 공지의 배기 과정과 게터 플래싱 과정을 거쳐 최종 전계 방출 표시소자를 완성한다.Finally, as shown in FIG. 2, the lower substrate 6, the gate substrate 34, and the upper substrate 4 together with the spacer 40 are assembled and integrally bonded using the frit 2. Known exhaust and getter flashing processes are used to complete the final field emission display.
이와 같이 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 면전자원인 카본 나노튜브 필름을 후막 공정으로 형성함으로써 기존의 박막 공정에 비해 제조가 용이하고,대형 표시소자의 제작에 유리하며, 표시소자의 제조 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖는다.As described above, the field emission display device according to the present embodiment is easier to manufacture than the conventional thin film process by forming a carbon nanotube film, which is a surface electron source, in a thick film process, and is advantageous in manufacturing a large display device. Has the advantage of lowering.
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 4극관 구조에 면전자원인 카본 나노튜브 필름을 형성함으로써 전자 방출 특성이 우수할 뿐만 아니라 구동 전압이 낮고, 계조 표시가 우수하며, 전자를 집속시키는 제 2게이트 전극에 의해 휘도와 구동 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the field emission display device according to the present invention forms a carbon nanotube film, which is a surface electron source, in a quadrupole structure, which not only has excellent electron emission characteristics but also low driving voltage, excellent gray scale display, and focuses electrons. Luminance and driving characteristics can be improved by the gate electrode.
또한 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 제조 방법은, 면전자원인 카본 나노튜브 필름을 후막 공정으로 형성함으로써 기존의 박막 공정에 비해 제조가 용이하고, 대형 표시소자의 제작에 유리하며, 표시소자의 제조 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖는다.In addition, the method for manufacturing a field emission display device according to the present invention is easier to manufacture than the conventional thin film process by forming a carbon nanotube film, which is a surface electron source, in a thick film process, and is advantageous for manufacturing a large display device. It has the advantage of lowering the manufacturing cost.
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