KR100829694B1 - A method to fabricate horizontally aligned carbon nanotube field emitter using electrophoresis - Google Patents

A method to fabricate horizontally aligned carbon nanotube field emitter using electrophoresis Download PDF

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Abstract

본 발명의 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터를 제조하는 방법은, 탄소나노튜브 분말과 분산제를 용매에 잘 분산시켜 탄소나노튜브 분산 용액을 제조하는 단계; 상기 탄소나노튜브 분산 용액을 첫 번째 전기영동을 이용하여 전극 상에 증착시켜 탄소나노튜브 필름을 형성하는 단계; 상기 용매에 분산제만을 용해시켜 분산제 용액을 제조하는 단계; 상기 분산제 용액을 두 번째 전기영동을 이용하여 상기 탄소나노튜브 필름위에 분산제 층을 증착시키는 단계; 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 유리판 등으로 덮어 눌러 표면을 평평하게 하는 단계; 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 건조하는 단계; 및 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 가열하여 비교적 균일한 수많은 균열을 만들고 균열사이로 깨끗한 표면을 갖는 탄소나노튜브를 절단되지 않거나 절단되도록 노출시켜 탄소나노튜브 필드 에미터를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a method for producing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using the electrophoresis of the present invention. Method for producing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter according to the present invention comprises the steps of preparing a carbon nanotube dispersion solution by dispersing the carbon nanotube powder and the dispersant well in a solvent; Depositing the carbon nanotube dispersion solution on an electrode using first electrophoresis to form a carbon nanotube film; Preparing a dispersant solution by dissolving only a dispersant in the solvent; Depositing a dispersant layer on the carbon nanotube film using a second electrophoresis of the dispersant solution; Covering the carbon nanotube film covered with the dispersant layer with a glass plate to flatten the surface; Drying the carbon nanotube film covered with the dispersant layer; And manufacturing a carbon nanotube field emitter by heating the dispersant layer-covered carbon nanotube film to make a number of relatively uniform cracks and exposing the carbon nanotubes having a clean surface to be not cut or cut between the cracks. Characterized in that.

탄소나노튜브, 전기영동, 필드 에미터, 전자방출, FEDCarbon nanotube, electrophoresis, field emitter, electron emission, FED

Description

전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법 {A method to fabricate horizontally aligned carbon nanotube field emitter using electrophoresis}Method for fabricating horizontally aligned carbon nanotube field emitter using electrophoresis

도 1a 내지 1f는 본 발명에 따른 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법을 나타낸 도면이다.1A to 1F are views illustrating a method of manufacturing horizontally arranged carbon nanotube field emitters using electrophoresis according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 가열하여 생기는 균열 사이로 노출된 깨끗한 표면을 갖는 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 FESEM 사진이다.FIG. 2 is a FESEM photograph of a horizontally arranged carbon nanotube field emitter having a clean surface exposed between cracks caused by heating a carbon nanotube film covered with a dispersant layer prepared according to the present invention.

도 3a는 본 발명에 따라 제조된 깨끗한 표면을 갖는 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터의 확대된 FESEM 사진이다.3A is an enlarged FESEM photograph of an uncut carbon nanotube field emitter with a clean surface made in accordance with the present invention.

도 3b는 본 발명에 따라 제조된 깨끗한 표면을 갖는 절단된 탄소나노튜브 필드 에미터의 확대된 FESEM 사진이다.3B is an enlarged FESEM photograph of a cut carbon nanotube field emitter with a clean surface made in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 제조된 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 I-V 특성을 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing I-V characteristics of horizontally arranged carbon nanotube field emitters prepared according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따라 제조된 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 안정성 측정값을 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing stability measurements of horizontally arranged carbon nanotube field emitters prepared according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1. 전극.Electrode

2. 첫 번째 전기영동을 이용하여 형성된 탄소나노튜브 필름.2. Carbon nanotube film formed using the first electrophoresis.

3. 두 번째 전기영동을 이용하여 형성된 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름.3. Carbon nanotube film covered with dispersant layer formed using second electrophoresis.

4. 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 가열하여 균일하게 생기는 균열 사이로 노출된 깨끗한 표면을 갖는 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터.4. A horizontally arranged carbon nanotube field emitter with a clean surface exposed between uniformly occurring cracks by heating the carbon nanotube film covered with the dispersant layer.

41. 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터.41. Uncut carbon nanotube field emitter.

42. 절단된 탄소나노튜브 필드 에미터.42. Cut carbon nanotube field emitter.

본 발명은 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기영동과 균열 생성기술을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter, and more particularly, to a method of manufacturing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis and crack generation techniques.

탄소나노튜브는 각종 디스플레이의 전자총이나 마이크로웨이브 소자 등의 새로운 전자 방출 재료로서 대두되고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 탄소나노튜브를 전극 위에 형성하는 방법으로는 박막 성장 기술로 형성된 니켈 등의 촉매 존재 하에서 플라즈마 상태를 유지하면서 아세틸렌 가스를 도입하여 탄소나노튜브를 전극 위에 성장시키는 방법과 탄소나노튜브를 레이저증착법 또는 아크방전법에 의해 탄소나노튜브 분말을 만든 다음 만들어진 탄소나노튜브를 알루미늄 페이스트와 혼합하여 전극 위에 프린팅하는 방법 및 탄소나노튜브를 수용액 상에 분산하여 전기영동에 의해 전극에 부착시키는 방법 등이 있다.Carbon nanotubes are emerging as new electron emission materials such as electron guns and microwave devices of various displays, and active research is being conducted. The carbon nanotubes are formed on the electrode by growing acetylene gas in the presence of a catalyst such as nickel formed by thin film growth technology to grow the carbon nanotubes on the electrode, and the carbon nanotubes by laser deposition or arc. The carbon nanotube powder is made by the discharge method, and then the carbon nanotubes are mixed with an aluminum paste and printed on the electrode, and the carbon nanotubes are dispersed in an aqueous solution and attached to the electrode by electrophoresis.

종래의 탄소나노튜브를 플라즈마 상태에서 성장하는 방법은 탄소나노튜브를 기판 상에 수직으로 정렬시킬 수 있으나 대면적에서 균일한 전계 방출(emission) 특성을 얻을 수 없으며, 탄소나노튜브를 성장시키는 성장 조건이 500~600℃ 이상의 고온에서 이루어지므로 기판의 온도를 높여야 하기 때문에 고온용 기판을 사용해야 하는 단점이 있다. 이러한 고온용 기판은 대면적으로 만들기가 어렵고, 또한 만들어졌다 하더라도 대면적의 기판에서 탄소나노튜브를 성장시키는 데에는 많은 어려움이 있을 뿐 만 아니라 기판의 가격이 비싸 실용화하는데 어려움이 있다.In the conventional method of growing carbon nanotubes in a plasma state, carbon nanotubes can be vertically aligned on a substrate, but a uniform field emission characteristic cannot be obtained at a large area, and growth conditions for growing carbon nanotubes are as follows. Since it is made at a high temperature of 500 ~ 600 ℃ or more has a disadvantage of using a high temperature substrate because the temperature of the substrate must be increased. Such high-temperature substrates are difficult to make in large areas, and even if made, there are many difficulties in growing carbon nanotubes in large-area substrates, and the substrates are expensive and have difficulty in practical use.

종래의 분말 상태의 탄소나노튜브를 페이스트 등과 혼합하여 기판 상에 프린팅하는 방법은 탄소나노튜브 막의 표면이 페이스트로 덮이게 되어 전자 방출특성이 저하되고, 페이스트 구성성분간의 물리화학적 불안정 및 페이스트 제작공정에서 탄소나노튜브 자체 손상을 유발시키므로 탄소나노튜브 필드 에미터의 수명이 줄어드는 단점이 있다.In the conventional method of mixing powdered carbon nanotubes with a paste or the like and printing them on the substrate, the surface of the carbon nanotube film is covered with a paste, thereby degrading electron emission characteristics, and in the physicochemical instability between paste components and the paste manufacturing process. Since the carbon nanotubes cause damages themselves, the lifetime of the carbon nanotube field emitters is reduced.

종래의 탄소나노튜브 분말을 이용하여 전기영동에 의한 필름형성 방법은 공정이 간단하나 필름형성 이후에 문지르는 방식을 취해야 하므로 탄소나노튜브 필드 에미터를 형성하는데 제약이 따른다.Film forming method by electrophoresis using conventional carbon nanotube powder has a simple process, but the method of rubbing after film formation requires a method of forming a carbon nanotube field emitter.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 대면적에서 균일한 전자방출을 할 수 있으며 안정성과 긴 수명을 갖는 탄소나노튜브 필드 에미터를 형성할 수 있는 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the above-described problems of the prior art, and can form a carbon nanotube field emitter capable of uniform electron emission in a large area and having stability and long life. It is to provide a method for producing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법은, 탄소나노튜브 분말과 분산제를 용매에 잘 분산시켜 탄소나노튜브 분산 용액을 제조하는 단계; 상기 탄소나노튜브 분산 용액을 첫 번째 전기영동을 이용하여 전극 상에 증착시켜 탄소나노튜브 필름을 형성하는 단계; 상기 용매에 분산제만을 용해시켜 분산제 용액을 제조하는 단계; 상기 분산제 용액을 두 번째 전기영동을 이용하여 상기 탄소나노튜브 필름위에 분산제 층을 증착시키는 단계; 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 건조하는 단계; 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 유리판 등으로 덮어 눌러 표면을 평평하게 하는 단계; 및 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 가열하여 균일한 수많은 균열을 만들고 균열사이로 깨끗한 표면을 갖는 탄소나노튜브를 절단되지 않거나 절단되도록 노출시켜 탄소나노튜브 필드 에미터를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for producing a carbon nanotube field emitter arranged horizontally using electrophoresis according to the present invention is to prepare a carbon nanotube dispersion solution by dispersing carbon nanotube powder and a dispersant well in a solvent. step; Depositing the carbon nanotube dispersion solution on an electrode using first electrophoresis to form a carbon nanotube film; Preparing a dispersant solution by dissolving only a dispersant in the solvent; Depositing a dispersant layer on the carbon nanotube film using a second electrophoresis of the dispersant solution; Drying the carbon nanotube film covered with the dispersant layer; Covering the carbon nanotube film covered with the dispersant layer with a glass plate to flatten the surface; And manufacturing a carbon nanotube field emitter by heating the dispersant layer-covered carbon nanotube film to make a number of uniform cracks and exposing the carbon nanotubes having a clean surface to be cut or cut between the cracks. It is characterized by.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법을 나타낸 도면이다. 1A to 1F are views illustrating a method of manufacturing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis according to the present invention.

먼저 도 1b에 도시된 바와 같이, 전극(1)위에 상기 탄소나노튜브 분말용액을 첫 번째 전기영동을 이용하여 전극 상에 증착시켜 탄소나노튜브 필름(2)을 형성시킨다.First, as shown in FIG. 1B, the carbon nanotube powder solution on the electrode 1 is deposited on the electrode using first electrophoresis to form a carbon nanotube film 2.

상기 탄소나노튜브 분말은 아크 방전(arc discharge) 및 레이저법으로 제조한 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브 분말을 사용하고, 상기 분산제는 탄소나노튜브 분산용액에서 탄소나노튜브의 원활한 분산 및 전극 상에 형성된 탄소나노튜브 필름의 균열을 생성시키기 위하여 첨가되는데 주로 Aquet, TOAB (tetraoctylammonium bromide), SDS (sodium dodecyl sulfate) 등을 사용하고, 상기 용매로서는 증류수, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran; THF) 등을 사용한다. 상기 탄소나노분말 용액의 농도는 탄소나노튜브 분말의 분산 및 전극(1)에 형성된 탄소나노튜브 필름(2)의 균열 정도를 고려하여 결정된다. 상기 탄소나노튜브 분말을 원활히 분산시키기 위해서는 초음파 탐침 장치를 이용하여, 750 W전원에 20 내지 50 % 구동 조건에서 분산시키며, 본 발명에 있어서, 상기 분산된 탄소나노튜브의 길이는 2 내지 10㎛가 되는 것이 바람직하다. The carbon nanotube powder uses single-wall carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotube powders prepared by arc discharge and laser methods, and the dispersant is carbon nanotubes in a carbon nanotube dispersion solution. Aquet, TOAB (tetraoctylammonium bromide), SDS (sodium dodecyl sulfate), and the like are added to smoothly disperse the tube and create a crack of the carbon nanotube film formed on the electrode. Distilled water, methanol, ethanol, Tetrahydrofuran (THF) and the like are used. The concentration of the carbon nanopowder solution is determined in consideration of the dispersion of the carbon nanotube powder and the degree of cracking of the carbon nanotube film 2 formed on the electrode 1. In order to smoothly disperse the carbon nanotube powder, using an ultrasonic probe device, the carbon nanotube powder is dispersed in a 750 W power source under a driving condition of 20 to 50%. In the present invention, the length of the dispersed carbon nanotube is 2 to 10 μm. It is desirable to be.

상기 탄소나노튜브 분말 용액을 첫 번째 전기영동을 이용하여 상기 전극(1)위에 10 내지 200V의 전압을 10초 내지 3분 동안 인가하고, 전극간거리는 0.3 내지 1 cm로 한다. 본 발명에 있어서, 첫 번째 전기영동에 의한 상기 탄소나노튜브 분말의 증착 두께는 0.01 내지 10㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. The carbon nanotube powder solution was first applied with a voltage of 10 to 200 V on the electrode 1 for 10 seconds to 3 minutes using the first electrophoresis, and the distance between the electrodes was 0.3 to 1 cm. In the present invention, the deposition thickness of the carbon nanotube powder by the first electrophoresis is preferably about 0.01 to 10㎛.

도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 분산제 용액을 두 번째 전기영동을 이용하여 상기 탄소나노튜브 필름(2)이 형성된 전극(1)에 증착시켜 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)을 형성시킨다.As shown in FIG. 1C, the dispersant solution is deposited on the electrode 1 on which the carbon nanotube film 2 is formed using second electrophoresis to form a carbon nanotube film 3 covered with a dispersant layer. .

상기 용매는 증류수, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran; THF) 등을 사용하고, 분산제로서 Aquet, TOAB (tetraoctylammonium bromide), SDS (sodium dodecyl sulfate) 중 어느 한 물질을 넣어 분산제 용액을 제조하며, 상기 분산제 용액의 농도는 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)이 소성공정시 비교적 균일한 수많은 균열을 형성하는 정도를 고려하여 결정된다. 본 발명에 있어서, 분산제 용액의 농도는 0.1 내지 1 wt% 로 하는 것이 바람직하다.As the solvent, distilled water, methanol, ethanol, tetrahydrofuran (THF), and the like, and any one of Aquet, TOAB (tetraoctylammonium bromide), and SDS (sodium dodecyl sulfate) are used as a dispersant to prepare a dispersant solution. The concentration of the dispersant solution is determined in consideration of the extent to which the carbon nanotube film 3 covered with the dispersant layer forms numerous cracks that are relatively uniform during the firing process. In the present invention, the concentration of the dispersant solution is preferably 0.1 to 1 wt%.

상기 분산제 용액을 두 번째 전기영동을 이용하여 상기 탄소나노튜브 필름(2)이 증착된 전극(1)에 10 내지 200V의 전압을 1초 내지 1분 동안 인가하고, 전극간거리는 0.3 내지 1 cm로 한다. 본 발명에 있어서, 상기 분산제 층의 증착 두께는 50nm 내지 5㎛로 하는 것이 바람직하다. The dispersant solution was applied to the carbon nanotube film 2 on the electrode 1 on which the carbon nanotube film 2 was deposited using a second electrophoresis for 1 second to 1 minute, and the electrode distance was 0.3 to 1 cm. do. In the present invention, the deposition thickness of the dispersant layer is preferably 50nm to 5㎛.

도 1d에 도시된 바와 같이, 전극(1)에 형성된 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)에 건조시키고 유리판 등으로 표면을 눌러 평평하게 한 후, 열을 가하여 나노균열을 만들며 나노균열 사이로 표면이 깨끗한 탄소나노튜브를 균일하게 노출 배열시켜 깨끗한 표면을 갖는 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터(4)를 형성시킨다.As shown in FIG. 1D, the carbon nanotube film 3 covered with the dispersant layer formed on the electrode 1 is dried and flattened by pressing the surface with a glass plate, and then heated to make nanocracks, and the surfaces between the nanocracks. The clean carbon nanotubes are uniformly exposed to form a horizontally arranged carbon nanotube field emitter 4 having a clean surface.

상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)의 건조는 상온에서 12 내지 72 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.Drying of the carbon nanotube film 3 covered with the dispersant layer is preferably carried out at room temperature for 12 to 72 hours.

상기 진공 건조된 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)은 유리판 등으로 덮어 200 내지 1000 N/m2의 압력을 가하여 필름의 표면을 평평하게 할 수 있으며, 본 발명에 있어서 균일한 두께의 필름을 제조하기 위해서는 400 N/m2 이상의 압력을 가하는 것이 바람직하다.The carbon nanotube film 3 covered with the vacuum-dried dispersant layer may be covered with a glass plate or the like to apply a pressure of 200 to 1000 N / m 2 to flatten the surface of the film, and according to the present invention, the film may have a uniform thickness. It is preferable to apply a pressure of 400 N / m 2 or more in order to prepare.

전자의 방출균일성 (emission uniformity) 및 전계방출특성을 향상시키기 위하여 소성 공정을 통해 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)에 균일한 수많은 균열을 형성하여 균열 사이로 깨끗한 표면을 갖는 탄소나노튜브를 전극 표면에 노출시키며, 소성 공정은 100 내지 500 oC 온도에서 1 내지 40분 동안 수행한다.In order to improve the emission uniformity and the field emission characteristics of the electrons, carbon nanotubes having a clean surface between the cracks are formed by forming numerous uniform cracks in the carbon nanotube film 3 covered with the dispersant through a sintering process. Is exposed to the electrode surface and the firing process is carried out for 1 to 40 minutes at a temperature of 100 to 500 ° C.

도2는 상기 도 1a 내지 도 1d의 방법으로 제조된 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터(4)를 나타낸 FESEM 사진으로, 균일한 수많은 균열이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.FIG. 2 is a FESEM photograph of the horizontally arranged carbon nanotube field emitters 4 manufactured by the method of FIGS. 1A to 1D, and it can be seen that a large number of uniform cracks are formed.

도 1e 및 도 1f에 도시된 바와 같이, 소성 공정을 달리하여 깨끗한 표면을 갖는 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터(41)와 절단된 탄소나노튜브 필드 에미터(42)를 형성시킨다. 본 발명에 있어서 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터(41)의 제조는 100 내지 500 oC 온도에서 각각 1 내지 20분 소성하며, 절단된 탄소나노튜브 필드 에미터(42)의 제조는 20 내지 40분 정도로 하는 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 1E and 1F, the firing process is varied to form the uncut carbon nanotube field emitter 41 and the cut carbon nanotube field emitter 42 having a clean surface. In the present invention, the production of the uncut carbon nanotube field emitter 41 is fired for 1 to 20 minutes at a temperature of 100 to 500 o C, respectively, and the production of the cut carbon nanotube field emitter 42 is 20 to It is preferable to set it as about 40 minutes.

도 3a 내지 도 3b는 상기 도 1a 내지 도 1d의 방법으로 제조된 깨끗한 표면을 갖는 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터(41)와 절단된 탄소나노튜브 필드 에미터(42)를 나타낸 FESEM 사진이다.3A-3B are FESEM photographs showing an uncut carbon nanotube field emitter 41 and a cut carbon nanotube field emitter 42 having a clean surface made by the method of FIGS. 1A-1D. .

도 4는 본 발명에 따라 제조된 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의(41,42) I-V 특성을 보여주는 그래프로서 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름(3)을 가열하여 균일한 수많은 균열을 형성하여 균열사이로 깨끗한 표면을 갖는 탄소나노튜브를 전극표면에 노출시킴으로서, 전계방출 특성이 향상 되었으며, 탄소나노튜브가 절단되는 경우, 튜브의 개수가 두 배로 증가하므로 더 큰 전류밀도(42)를 보임을 알 수 있다.4 is a graph showing (41,42) IV characteristics of horizontally arranged carbon nanotube field emitters prepared in accordance with the present invention, wherein the dispersant layer covered carbon nanotube film 3 is heated to produce numerous uniform cracks. By exposing the carbon nanotubes having a clean surface between the cracks to the electrode surface, the field emission characteristics were improved, and when the carbon nanotubes were cut, the number of tubes doubled, resulting in greater current density (42). You can see it.

도 5는 본 발명에 따라 제조된 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터(41,42)의 안정성 측정값을 보여주는 그래프이다. 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터(41)의 경우, 절단된 탄소나노튜브 필드 에미터(42)와 비교해볼때 보다 더 우수한 안정성을 가지는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing stability measurements of horizontally arranged carbon nanotube field emitters 41 and 42 made in accordance with the present invention. In the case of the uncut carbon nanotube field emitter 41, it can be seen that it has better stability than the cut carbon nanotube field emitter 42.

따라서, 본 발명에 따른 절단되지 않은 탄소나노튜브 필드 에미터(41)는 우수한 방출특성과 매우 우수한 안정성을 가진다.Accordingly, the uncut carbon nanotube field emitter 41 according to the present invention has excellent emission characteristics and very good stability.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터는 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름에 비교적 균일한 수많은 균열을 형성하여 균열 사이로 깨끗한 표면을 갖는 탄소나노튜브를 전극 표면에 절단시키지 않고 노출시켜 안정성이 우수하며 긴 수명을 갖는 균일한 탄소나노튜브 필드 에미터를 대면적으로 제조할 수 있다.As described above, the horizontally arranged carbon nanotube field emitters using electrophoresis according to the present invention form carbon nanotubes having a clean surface between the cracks by forming a number of relatively uniform cracks in the carbon nanotube film covered with the dispersant layer. Exposed to the electrode surface without cutting, it is possible to produce a large area of uniform carbon nanotube field emitter with excellent stability and long life.

Claims (6)

(가) 탄소나노튜브 분말과 분산제를 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 분산 용액을 제조하는 단계;(A) dispersing the carbon nanotube powder and dispersant in a solvent to prepare a carbon nanotube dispersion solution; (나) 상기 탄소나노튜브 분산 용액을 첫 번째 전기영동을 이용하여 전극 상에 증착시켜 탄소나노튜브 필름을 형성하는 단계;(B) depositing the carbon nanotube dispersion solution on an electrode using first electrophoresis to form a carbon nanotube film; (다) 상기 용매에 분산제만을 용해시켜 용액을 제조하는 단계;(C) preparing a solution by dissolving only a dispersant in the solvent; (라) 상기 용액을 두 번째 전기영동을 이용하여 상기 탄소나노튜브 필름위에 분산제 층을 증착시키는 단계;(D) depositing a dispersant layer on the carbon nanotube film using a second electrophoresis of the solution; (마) 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 유리판으로 덮어 눌러 표면을 평평하게 하는 단계;(E) covering the carbon nanotube film covered with the dispersant layer with a glass plate to flatten the surface; (바) 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 건조하는 단계; 및 (F) drying the carbon nanotube film covered with the dispersant layer; And (사) 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 가열하여 균열을 만들고 균열사이로 탄소나노튜브를 전극 표면에 절단되지 않거나 절단되도록 노출시켜 탄소나노튜브 필드 에미터를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법.(G) heating the carbon nanotube film covered with the dispersant layer to form a crack, and exposing the carbon nanotube to the electrode surface without being cut or cut between the cracks to produce a carbon nanotube field emitter; Method for producing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (다) 단계에서 상기 분산제 용액에 있어서 증류수에 대한 분산제의 농도를 0.1 내지 1 wt% 로 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법.The method of producing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis, characterized in that in the step (c) is prepared by the concentration of the dispersant in the dispersant solution to 0.1 to 1 wt% in distilled water. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (라) 단계에서 상기 증착된 탄소나노튜브 필름이 형성된 전극에 인가하는 바이어스 전압은 10 내지 200V에서 1초 내지 1분 동안 인가하여, 상기 분산제 층의 증착 두께를 50nm 내지 5㎛로 하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법.In the step (d), the bias voltage applied to the electrode on which the deposited carbon nanotube film is formed is applied at 10 to 200 V for 1 second to 1 minute, so that the deposition thickness of the dispersant layer is 50 nm to 5 μm. Method for producing a horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (마) 단계에서 상기 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 유리판으로 덮은 후 400 내지 800 N/m2으로 눌러 표면을 평평하게 하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법.In the step (e), the carbon nanotube film covered with the dispersant layer is covered with a glass plate, and then pressurized at 400 to 800 N / m 2 to horizontally arrange the carbon nanotube field using electrophoresis. Method of making emitters. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (사) 단계에서 분산제 층이 덮인 탄소나노튜브 필름을 가열하는 것은 100 내지 500 ℃ 온도에서 1 내지 40분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 수평으로 배열된 탄소나노튜브 필드 에미터의 제조방법.Heating the carbon nanotube film covered with the dispersant layer in the step (g) is performed for 1 to 40 minutes at a temperature of 100 to 500 ℃ of the horizontally arranged carbon nanotube field emitter using electrophoresis Manufacturing method. 삭제delete
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