KR100354225B1 - Method for manufacturing emitter of field emission display device - Google Patents

Abstract

인접한 전자 방출 물질에 강한 전계가 집중되도록 작용하는 크랙을 에미터에 규칙적으로 제공하여 발광 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조 방법은, 흑연 또는 카본 나노튜브 등의 전자 방출 물질을 일정 크기로 절단 및 파쇄하여 분말로 제조하는 단계와; 상기 분말을 무기 바인더와 소정 비율로 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 유기 바인더와 소정 비율로 혼합하여 소정의 점도를 가지며, 기판과 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상 차이나는 에미터 페이스트를 제조하는 단계와; 제조된 에미터 페이스트를 기판에 소정의 패턴으로 인쇄하는 단계와; 인쇄된 에미터 페이스트를 건조 및 소성하는 단계;를 포함한다. 이로써, 에미터 페이스트를 소성하는 과정에서 에미터에 크랙이 규칙적으로 발생되므로, 전자 방출량이 증가됨과 아울러, 발광 균일성이 향상된다.The present invention relates to a method of manufacturing an emitter of a field emission display device in which a crack is applied to the emitter on a regular basis so that a strong electric field is concentrated on an adjacent electron emission material, thereby improving light emission uniformity. Cutting and crushing an electron-emitting material such as graphite or carbon nanotubes into a predetermined size to prepare a powder; Mixing the powder with an inorganic binder in a predetermined ratio; Mixing the mixture with an organic binder in a predetermined ratio to produce an emitter paste having a predetermined viscosity and having a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 ⁻⁷ ° C or more; Printing the prepared emitter paste on a substrate in a predetermined pattern; And drying and firing the printed emitter paste. As a result, cracks are regularly generated in the emitter in the process of firing the emitter paste, thereby increasing the amount of electron emission and improving the uniformity of emission.

Description

전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING EMITTER OF FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE}METHODS FOR MANUFACTURING EMITTER OF FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인접한 전자 방출 물질에 강한 전계가 집중되도록 작용하는 크랙을 에미터에 규칙적으로 제공하여 발광 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an emitter of a field emission display device, and more particularly, to improve the emission uniformity by providing a crack to the emitter regularly so that a strong electric field is concentrated on an adjacent electron emission material. A method of manufacturing an emitter of a field emission display device.

일반적으로 전계 방출 표시 소자(FED : Field Emission Display device)는 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 제공된 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자를 형광체가 도포된 애노드 전극에 충돌시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 표시 소자이다.In general, a field emission display device (FED) uses a quantum mechanical tunneling effect to emit electrons from an emitter provided to a cathode electrode, and impinges the emitted electrons on a phosphor coated anode electrode. It is a display element which implements an image.

여기서, 전자를 방출시키는 에미터에는 선단이 뾰족한 스핀트(spindt) 타입의 에미터와 면 타입의 에미터가 있다.Here, the emitter that emits electrons includes a spindt type emitter having a sharp tip and a surface type emitter.

상기 스핀트 타입의 에미터는 캐소드 전극의 일면으로 절연막과 게이트 전극을 형성한 다음, 게이트 전극과 절연막을 식각하고, 식각된 공간으로 몰리브덴이나 실리콘 등의 전자 방출 물질을 적층시키는 과정으로 제조된다.The spin type emitter is manufactured by forming an insulating film and a gate electrode on one surface of a cathode electrode, etching the gate electrode and the insulating film, and stacking an electron emission material such as molybdenum or silicon into the etched space.

이러한 스핀트 타입의 에미터는 전자 방출이 원활하게 이루어지도록 선단부의 곡률 반경을 수백 옹스트롱 정도로 극히 미세하게 형성하여 지엽적인 전계를 극대화시킨 구조이다.The spin type emitter is a structure that maximizes the local electric field by forming a very small radius of curvature of the tip portion of several hundred angstroms so that electron emission is smoothly performed.

그러나 상기 스핀트 타입의 에미터는 마이크로미터 단위의 에미터 팁 형성이 요구되므로 전체적으로 균일한 에미터 형성이 어려우며, 제조 단가가 높고, 대면적화에 불리한 단점을 갖는다.However, since the spin type emitter is required to form an emitter tip in units of micrometers, it is difficult to form a uniform emitter as a whole, and the manufacturing cost is high, and it has disadvantages in large area.

이에 따라 스핀트 타입의 에미터보다 단순한 제조 방법으로 팁 구조 없이 평탄하게 형성되는 면 타입의 에미터가 제안되었는바, 도 1은 일반적인 면 타입 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자를 도시한 것이다.Accordingly, a flat type emitter having a flat structure without a tip structure has been proposed by a simpler manufacturing method than a spin type emitter. FIG. 1 illustrates a field emission display device having a general type emitter.

전계 방출 표시 소자는, 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판(2,4)과, 제1 기판(4)의 일면에 라인 형상으로 배치되는 캐소드 전극(6)과, 캐소드 전극(6)과 수직으로 교차하도록 제2 기판(4)의 일면에 수직으로 배치되는 라인 형상의 애노드 전극(8)을 포함한다.The field emission display device includes first and second substrates 2 and 4 disposed at regular intervals, a cathode electrode 6 disposed in a line shape on one surface of the first substrate 4, and a cathode electrode ( And a line-shaped anode 8 disposed perpendicularly to one surface of the second substrate 4 so as to vertically intersect with 6).

그리고, 캐소드 전극(6)의 표면으로는 전자 방출용 물질로 이루어지는 복수의 면 타입 에미터(10)가 위치하며, 에미터(10)와 마주하는 애노드 전극(8)의 일면으로는 형광막(12)이 위치한다.In addition, a plurality of surface type emitters 10 made of an electron emission material are positioned on the surface of the cathode electrode 6, and one surface of the anode electrode 8 facing the emitter 10 is formed of a fluorescent film ( 12) is located.

여기에서, 상기 에미터(10)는 흑연(graphite) 또는 카본 나노튜브(CNT:Carbon NanoTube) 등의 카본 계열 전자 방출 물질을 프리트(frit)와 혼합하여 에미터 페이스트를 제조하고, 이 에미터 페이스트를 인쇄법에 의해 기판에 사출함으로써 제조된다.Here, the emitter 10 prepares an emitter paste by mixing carbon-based electron emitting materials such as graphite or carbon nanotubes (CNT) with frit to produce an emitter paste. It is manufactured by injecting to the substrate by the printing method.

이에 따라, 캐소드 전극(6)과 애노드 전극(8)으로 소정의 전압 패턴을 인가하면, 양 전극(6,8)에 인가된 전압 차이에 따라 전계가 형성되어 화살표로 도시한 바와 같이 에미터(10)에서 전자가 방출되고, 방출된 전자는 형광막(12)에 충돌하여 형광막(12)을 발광시킴으로써 화상을 구현하게 된다.Accordingly, when a predetermined voltage pattern is applied to the cathode electrode 6 and the anode electrode 8, an electric field is formed according to the voltage difference applied to both electrodes 6 and 8, and as shown by the arrow, the emitter ( Electrons are emitted from 10), and the emitted electrons collide with the fluorescent film 12 to emit the fluorescent film 12 to implement an image.

그런데, 상기한 에미터 제조 방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.However, according to the above-described emitter manufacturing method, there are the following problems.

위에서 언급한 바와 같이, 에미터 페이스트를 제조할 때에는 통상적으로 프리트가 첨가되는바, 상기 에미터 페이스트를 인쇄한 후 열처리 과정을 거치는 동안 상기 에미터 페이스트와 기판과의 열팽창계수 차이가 크면 열충격으로 인해 에미터의 표면에 불규칙한 크랙이 발생되며, 이러한 현상은 흑연 또는 카본 나노튜브와 같이 결정의 수직 방향과 수평 방향의 열팽창계수가 크게 차이나는 물질로 전자 방출 물질을 구성한 경우에 더욱 크게 발생된다.As mentioned above, frit is usually added when manufacturing the emitter paste. If the difference in coefficient of thermal expansion between the emitter paste and the substrate is large during the heat treatment after the emitter paste is printed, due to thermal shock Irregular cracks are generated on the surface of the emitter, and this phenomenon occurs even more when the electron-emitting material is composed of a material in which the thermal expansion coefficients in the vertical and horizontal directions of the crystal differ greatly, such as graphite or carbon nanotubes.

따라서, 이 크랙으로 인해 발광 균일성이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem that the light emission uniformity is lowered due to this crack.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인접한 전자 방출 물질에 강한 전계가 집중되도록 작용하는 크랙을 에미터에 규칙적으로 제공하여 발광 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the emi of the field emission display device to improve the uniformity of light emission by regularly providing the emitter with a crack that acts to concentrate a strong electric field in the adjacent electron emission material It is an object to provide a manufacturing method.

도 1은 일반적인 면 타입 에미터를 갖는 전계 방출 표시 소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a field emission display device having a general surface type emitter.

도 2는 본 발명에 따른 에미터 제조 방법을 나타내는 공정 순서도.2 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing an emitter according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 흑연 또는 카본 나노튜브 등의 전자 방출 물질 분말과 무기 바인더 및 유기 바인더를 혼합하여 40,000∼250,000cp의 점도를 가지며 기판과 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상 차이나는 에미터 페이스트를 제조하고, 이 에미터 페이스트를 기판에 인쇄한 후, 건조 및 소성하는 과정으로 에미터를 제조하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, by mixing an electron-emitting material powder, such as graphite or carbon nanotubes, an inorganic binder and an organic binder, has a viscosity of 40,000 to 250,000cp, the substrate and the coefficient of thermal expansion of 10 × 10 ^-7 ℃ or more Chinesea provides a method of manufacturing an emitter by preparing an emitter paste, printing the emitter paste on a substrate, and then drying and firing.

이하, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing an emitter of a field emission display device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 에미터 제조 방법을 나타내는 공정 순서도를 도시한 것이다.2 shows a process flow diagram illustrating an emitter manufacturing method according to the present invention.

에미터를 제조할 때에는, 먼저, 흑연 또는 카본 나노튜브 등의 전자 방출 물질을 파쇄하여 분말로 제조한다.In preparing an emitter, first, an electron-emitting material such as graphite or carbon nanotubes is crushed to prepare a powder.

그리고, 프리트(frit)와 탄화규소(SiC)(및/또는 산화알루미늄(Al₂O₃))를 각각 50중량% 이하와 10중량% 이하의 비율로 혼합하여 무기 바인더를 제조하며, 이 무기 바인더를 상기 분말과 서로 분산이 잘 되도록 혼합하고, 상기 혼합시에 무기 바인더는 혼합물의 0.1 ∼ 50중량%로 첨가한다.And an inorganic binder is prepared by mixing frit and silicon carbide (SiC) (and / or aluminum oxide (Al ₂ O ₃ )) at a ratio of 50% by weight or less and 10% by weight or less, respectively. Is mixed with the powder so as to disperse well with each other, and the inorganic binder is added in an amount of 0.1 to 50% by weight of the mixture.

여기에서, 상기 무기 바인더는 분말을 기판에 고정하는 한편, 페이스트의 열팽창계수를 조정하는 작용을 하며, 무기 바인더의 첨가율을 상기와 같이 설정하는 것은, 상기 바인더의 첨가율이 각각 0.1중량% 이하, 그리고 50중량% 이상인 경우에는 원하는 페이스트의 특성이 달라질 수 있고, 열팽창계수 조절에 문제가 있을 수 있기 때문이다.Herein, the inorganic binder fixes the powder to the substrate, and adjusts the thermal expansion coefficient of the paste, and setting the addition ratio of the inorganic binder as described above means that the addition ratio of the binder is 0.1 wt% or less, respectively, and If it is 50% by weight or more, the characteristics of the desired paste may vary, and there may be a problem in controlling the thermal expansion coefficient.

이때, 프리트의 첨가 비율은 접착성과 페이스트의 특성을 고려해서 조정 가능하다.At this time, the addition ratio of frit can be adjusted in consideration of adhesiveness and the characteristic of a paste.

이어서, 에틸 셀룰로오스(EC), 니트로 셀룰로오스(NC), 아크릴 등의 수지와 터피놀(TP), 뷰틸카비톨 아세테잇(BCA), 뷰틸카비톨(BC) 등의 솔벤트를 소정 비율로 혼합한 유기 바인더와 상기 혼합물을 적정 비율로 분산이 잘 되도록 혼합하여 에미터 페이스트를 제조한다.Subsequently, an organic resin obtained by mixing a resin such as ethyl cellulose (EC), nitro cellulose (NC), acryl and solvents such as terpinol (TP), butyl carbitol acetate (BCA) and butyl carbitol (BC) at a predetermined ratio An emitter paste is prepared by mixing the binder and the mixture in a suitable ratio so as to be well dispersed.

여기에서, 상기 유기 바인더의 제조시에 수지는 점도와 페이스트의 인쇄 특성을 감안하여 첨가량을 조절할 수 있으며, 대략 10∼15중량%의 비율로 솔벤트에 첨가한다.Here, in the preparation of the organic binder, the resin can be adjusted in consideration of the viscosity and the printing characteristics of the paste, and is added to the solvent at a ratio of approximately 10 to 15% by weight.

그리고, 유기 바인더와 혼합물의 혼합비는 에미터 페이스트가 대략 40,000∼250,000cp의 점도를 갖도록, 또한, 에미터 페이스트와 기판간의 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상의 차이가 나도록 적절한 범위 내에서 설정한다.The mixing ratio of the organic binder and the mixture is set within an appropriate range such that the emitter paste has a viscosity of approximately 40,000 to 250,000 cps, and the coefficient of thermal expansion between the emitter paste and the substrate differs by at least 10 × 10 ⁻⁷ ° C. .

다음으로, 상기와 같이 제조된 에미터 페이스트를 기판에 소정의 패턴으로 인쇄하고, 이 에미터 페이스트를 건조 및 소성한다.Next, the emitter paste prepared as described above is printed on a substrate in a predetermined pattern, and the emitter paste is dried and fired.

이 때, 페이스트 인쇄는 통상의 스크린 인쇄법을 포함하는 후막 공정으로 이루어지는바, 에미터 페이스트의 스크린 인쇄는 기판과 스크린 메쉬를 스크린 인쇄기에 고정시키고, 스퀴이즈를 이용하여 도전 페이스트를 기판에 인쇄하는 과정으로이루어진다.At this time, the paste printing is performed by a thick film process including a conventional screen printing method. The screen printing of the emitter paste fixes the substrate and the screen mesh to the screen printing machine, and prints the conductive paste onto the substrate using squeeze. It's a process.

이로써, 상기 방법에 따라 제조된 전계 방출 표시 소자의 에미터에는 에미터 페이스트를 소성하는 과정에서 크랙이 규칙적으로 발생된다.As a result, cracks are regularly generated in the process of firing the emitter paste in the emitter of the field emission display device manufactured according to the above method.

따라서, 크랙에 인접한 전자 방출 물질에는 기판으로부터의 높이 차이로 인해 강한 전계가 집중되므로, 크랙이 제공되지 않은 에미터에 비해 전자 방출량이 증가된다.Therefore, the electron emission material adjacent to the crack concentrates a strong electric field due to the height difference from the substrate, thereby increasing the amount of electron emission compared to the emitter without cracks.

그런데, 에미터에는 종래에서와 같이 크랙이 불규칙적으로 형성되는 것이 아니라 규칙적으로 형성되므로, 전체적으로 발광 균일성을 향상시킬 수 있다.By the way, the emitter is not formed irregularly, but is formed regularly as in the prior art, it is possible to improve the uniformity of light emission as a whole.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제조 방법에 의하면, 에미터 페이스트를 소성하는 과정에서 에미터에 크랙이 규칙적으로 발생되므로, 전자 방출량이 증가됨과 아울러, 발광 균일성이 향상된다.As described above, according to the manufacturing method of the present invention, since cracks are regularly generated in the emitter during the firing of the emitter paste, the electron emission amount is increased and the luminescence uniformity is improved.

Claims (8)

전자 방출 물질을 일정 크기로 절단 및 파쇄하여 분말로 제조하는 단계와;Cutting and crushing the electron emitting material into a predetermined size to prepare a powder; 상기 분말을 무기 바인더와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계와;Mixing the powder with an inorganic binder to prepare a mixture; 상기 혼합물을 유기 바인더와 혼합하여 기판과의 열팽창계수가 10×10^-7℃ 이상 차이나는 에미터 페이스트를 제조하는 단계와;Mixing the mixture with an organic binder to prepare an emitter paste having a thermal expansion coefficient of 10 × 10 ⁻⁷ ° C or more with a substrate; 제조된 에미터 페이스트를 기판에 인쇄하는 단계와;Printing the prepared emitter paste on a substrate; 인쇄된 에미터 페이스트를 건조 및 소성하는 단계;Drying and firing the printed emitter paste; 를 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.Emitter manufacturing method of a field emission display device comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 에미터 페이스트는 40,000∼250,000cp의 점도를 갖는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the emitter paste has a viscosity of 40,000 to 250,000 cps. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 무기 바인더는 상기 혼합물의 0.1∼50중량%로 첨가되는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the inorganic binder is added in an amount of 0.1 to 50% by weight of the mixture. 제 3항에 있어서, 상기 무기 바인더는 50중량% 이하의 프리트(frit)를 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.4. The method of claim 3, wherein the inorganic binder comprises 50 wt% or less frit. 제 4항에 있어서, 상기 무기 바인더는 10중량% 이하의 탄화규소(SiC) 또는 산화알루미늄(Al₂O₃)을 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.The method of claim 4, wherein the inorganic binder comprises 10 wt% or less of silicon carbide (SiC) or aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). 제 3항에 있어서, 상기 유기 바인더는 10∼15중량%의 수지를 솔벤트를 첨가하여서 된 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.4. The method of claim 3, wherein the organic binder is a solvent by adding 10 to 15% by weight of a resin. 제 6항에 있어서, 상기 수지는 에틸 셀룰로오스(EC), 니트로 셀룰로오스(NC), 아크릴을 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.The method of claim 6, wherein the resin comprises ethyl cellulose (EC), nitro cellulose (NC), and acryl. 제 6항에 있어서, 상기 솔벤트는 터피놀(TP), 뷰틸카비톨 아세테잇(BCA), 뷰틸카비톨(BC)을 포함하는 전계 방출 표시 소자의 에미터 제조 방법.The method of claim 6, wherein the solvent comprises terpinol (TP), butylcarbitol acetate (BCA), and butylcarbitol (BC).