KR20060095727A - A film for activation of an electron emitter, a method for preparing an electron emisson device by using the same and an electron emission device prepared by the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물의 경화 결과물인 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름, 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 이용한 전자 방출 소자의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 전자 방출 소자에 관한 것이다. 본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름을 이용하면, 보다 편리하게 전자 방출 소자를 얻을 수 있으며, 이로부터 얻은 전자 방출 소자는 종래 전자 방출 소자보다 높은 전류 밀도를 가질 수 있다.The present invention provides an electron emission source activation film made of an organosiloxane-based material that is a result of curing a mixture containing a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound, and the production of an electron emission device using the electron emission source activation film. A method and an electron emitting device manufactured by the method. By using the film for activating the electron emission source according to the present invention, an electron emission device can be obtained more conveniently, and the electron emission device obtained therefrom can have a higher current density than the conventional electron emission device.
Description
도 1은 본 발명의 전자 방출 소자의 일 구현예를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electron emitting device of the present invention.
<도면 부호의 간단한 설명><Short description of drawing symbols>
110 : 하면기판 120 : 캐소드 전극110: lower substrate 120: cathode electrode
130 : 절연체층 140 : 게이트 전극130: insulator layer 140: gate electrode
160 : 전자 방출원 170 : 형광체층160: electron emission source 170: phosphor layer
180 : 애노드 전극 190 : 상면기판180: anode electrode 190: upper substrate
본 발명은 전자 방출원 활성화용 필름, 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 이용한 전자 방출 소자의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로서, 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활 성화용 필름, 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 이용한 전자 방출 소자의 제조 방법 및 상기 방법을 이용함으로써 전류 밀도가 향상된 전자 방출 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a film for electron emission source activation, a method for manufacturing an electron emission device using the electron emission source activation film, and an electron emission device manufactured by the method, and more specifically, to an electron made of an organosiloxane-based material. The present invention relates to a method for manufacturing an electron emitting device using the film for emitting source activation, the film for activating the electron emitting source, and an electron emitting device having improved current density by using the method.
전자 방출 소자 (Electron Emission Device)는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써 캐소드 전극의 전자 방출원으로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 애노드 전극 측의 형광 물질에 충돌시켜 발광되도록 하는 장치이다.An electron emission device emits electrons from an electron emission source of a cathode electrode by applying a voltage between the anode electrode and the cathode electrode to form an electric field, and impinges the electrons on a fluorescent material on the anode electrode side to emit light. Device.
전자 전도성이 탁월한 카본나노튜브(Carbon Nano Tube: CNT)를 포함한 카본계 물질은 전도성 및 전계 집중 효과가 우수하고, 일함수가 낮고 전계 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하고, 대면적화가 가능하므로 전자 방출 소자의 이상적인 전자 방출원으로 기대되고 있다.Carbon-based materials including carbon nanotubes (CNTs), which have excellent electronic conductivity, have excellent conductivity and electric field concentration effects, low work function, and excellent field emission characteristics, so that low-voltage driving is easy and large area is possible. It is expected to be an ideal electron emission source for electron emission devices.
카본나노튜브를 포함하는 전자 방출원 제조 방법은 예를 들면, CVD법 등을 이용하는 카본나노튜브 성장법, 카본나노튜브를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하는 페이스트법 등을 포함한다. 상기 페이스트법을 이용하면 제조 단가가 낮고, 대면적으로 전자 방출원 형성이 가능하다. 카본나노튜브를 포함한 전자 방출원 형성용 조성물은 예를 들면, 미국 특허 제6,436,221호에 기재되어 있다.The method for producing an electron emission source containing carbon nanotubes includes, for example, a carbon nanotube growth method using a CVD method, a paste method using a composition for forming an electron emission source containing carbon nanotubes, and the like. When the paste method is used, the manufacturing cost is low and the electron emission source can be formed in a large area. Compositions for forming electron emission sources, including carbon nanotubes, are described, for example, in US Pat. No. 6,436,221.
이러한 카본계 물질을 포함한 전자 방출원 형성 후, 전자 방출원의 표면을 처리하여 전계 방출 특성을 개선하고자 하는 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개번호 2003-0025639호에는 기판 위에 복수의 캐소드 전극들을 형성하고; 상기 캐소드 전극 위에 카본계 물질을 포함한 에미터를 형성하 며; 에칭 용액을 이용한 화학 작용으로 상기 에미터의 상층막을 제거하여 상기 탄소계 물질이 에미터 표면에 노출되도록 처리하고; 상기 기판을 세정 및 건조시키며; 상기 기판 위에 점착력이 있는 표면 처리부재를 부착하고; 물리적 에너지로 상기 표면 처리부재를 기판으로부터 제거하여 에미터 표면에 노출된 카본계 물질을 일으켜 세우는 것을 포함하는 전계 방출 표시소자의 제조 방법이 공지되어 있다.After the formation of the electron emission source including the carbon-based material, various studies have been made to improve the field emission characteristics by treating the surface of the electron emission source. For example, Korean Patent Publication No. 2003-0025639 discloses forming a plurality of cathode electrodes on a substrate; Forming an emitter comprising a carbon-based material on the cathode; Treating the carbonaceous material to expose the emitter surface by removing the upper layer of the emitter by chemical action using an etching solution; Cleaning and drying the substrate; Attaching a cohesive surface treatment member to the substrate; BACKGROUND OF THE INVENTION A method of manufacturing a field emission display device is known that includes removing the surface treatment member from a substrate with physical energy to produce a carbon-based material exposed on the emitter surface.
그러나, 종래 기술에 따르면 만족할 만한 수준의 전계 방출 특성을 얻을 수 없는 바, 신뢰성이 향상된 전자 방출 소자를 얻을 수 있는 전자 방출원의 개발이 시급하다.However, according to the prior art, since a satisfactory level of field emission characteristics cannot be obtained, it is urgent to develop an electron emission source capable of obtaining an electron emission device having improved reliability.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름, 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 이용한 전자 방출 소자 제조 방법 및 상기 방법을 이용하여 제조한 전자 방출 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is derived to solve the problems of the prior art, an electron emission source activation film made of an organosiloxane-based material, an electron emission device manufacturing method using the electron emission source activation film and manufactured using the method It is an object to provide an electron emitting device.
상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제1태양은, In order to achieve the above object of the present invention, the first aspect of the present invention,
비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물의 경화 결과물인 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름을 제공한다.Provided is an electron emission source activation film made of an organosiloxane-based material which is a result of curing a mixture containing a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound.
상기 본 발명의 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제2태양은,In order to achieve the another object of the present invention, the second aspect of the present invention,
카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계; Providing a composition for forming an electron emission source comprising a carbon-based material and a vehicle;
기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계; Printing the composition for forming an electron emission source on a substrate;
상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계; 및 Baking the printed composition for forming an electron emission source; And
상기 소성 결과물의 표면을 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물과 접촉시키는 단계;Contacting the surface of the firing result with a mixture comprising a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound;
상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물을 경화시켜, 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물 표면에 형성하는 단계; 및Curing the mixture including the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound to form an electron emission source activation film made of an organosiloxane-based material on the firing resultant surface; And
상기 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물로부터 박리하는 단계;Peeling the film for activating the electron emission source from the firing result;
를 포함하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing an electron emitting device comprising a.
상기 본 발명의 또 다른 과제에 따르면, 본 발명의 제3태양은, 전술한 바와 같은 전자 방출 소자의 제조 방법을 이용하여 제조된 전자 방출 소자를 제공한다.According to still another object of the present invention, a third aspect of the present invention provides an electron emitting device manufactured using the method for manufacturing an electron emitting device as described above.
본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름을 이용하면, 전자 방출원을 간단하며 효과적으로 활성화시킬 수 있어, 우수한 전계 방출 안정성 및 장수명을 갖는 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.By using the film for activating the electron emission source according to the present invention, the electron emission source can be activated simply and effectively, and an electron emission device having excellent field emission stability and long life can be obtained.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름은 비닐기-함유 실록산 화합물과 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물의 경화 결과물인 오가노실록산계 물질로 이루어질 수 있다. 상기 오가노실록산계 물질로 이루어진 본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름은 그 제조가 용이하며, 전자 방출원 활성화 성능이 우수 하다.The film for activating the electron emission source according to the present invention may be composed of an organosiloxane-based material which is a result of curing a mixture containing a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound. The film for activating an electron emission source according to the present invention made of the organosiloxane-based material is easy to manufacture, and has excellent electron emission source activation performance.
상기 비닐기-함유 실록산 화합물은 하기 화학식 1을 가질 수 있다:The vinyl group-containing siloxane compound may have Formula 1 below:
<화학식 1><Formula 1>
상기 화학식 1 중, n1은 1 내지 60의 정수일 수 있다In Formula 1, n 1 may be an integer of 1 to 60.
바람직하게, 상기 n1은 1 내지 30의 정수일 수 있다.Preferably, n 1 may be an integer of 1 to 30.
상기 가교성 실록산 화합물은 하기 화학식 2를 가질 수 있다:The crosslinkable siloxane compound may have the following Formula 2:
<화학식 2><Formula 2>
상기 화학식 2 중, R1은 독립적으로 H 또는 메틸기이고; n2는 1 내지 10의 정수이다.In Formula 2, R 1 is independently H or a methyl group; n 2 is an integer of 1 to 10.
바람직하게, 상기 n2는 3 내지 10의 정수일 수 있다.Preferably, n 2 may be an integer of 3 to 10.
상기 n2가 3 이상인 경우, 3 개 이상의 R1 중 적어도 3 개는 수소일 수 있다. 즉, 상기 가교성 실록산 화합물은 3 개 이상의 Si-H 결합을 가질 수 있다.When n 2 is 3 or more, at least 3 of 3 or more R 1 may be hydrogen. That is, the crosslinkable siloxane compound may have three or more Si-H bonds.
상기 비닐기-함유 실록산 화합물과 상기 가교성 실록산 화합물의 경화 반응을 통하여 오가노실록산계 물질을 형성한다. 예를 들어, 상기 가교성 실록산 화합물 중 Si-H 결합에 상기 비닐기-함유 실록산 화합물의 비닐기가 첨가됨으로써, Si-CH2-CH2-Si 결합이 형성될 수 있다. 이러한, Si-CH2-CH2-Si 결합이 상기 가교성 실록산 화합물에 다수 형성되면서, 3차원 가교 결합 반응이 진행된다. 이로써, 본 발명을 따르는 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름을 얻을 수 있다.An organosiloxane-based material is formed through a curing reaction between the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound. For example, a Si-CH 2 -CH 2 -Si bond may be formed by adding a vinyl group of the vinyl group-containing siloxane compound to a Si—H bond in the crosslinkable siloxane compound. While many Si-CH 2 -CH 2 -Si bonds are formed in the crosslinkable siloxane compound, a three-dimensional crosslinking reaction proceeds. Thereby, the film for electron emission source activation which consists of organosiloxane type material which concerns on this invention can be obtained.
상기 경화 반응을 보다 더 촉진시키기 위하여, 상기 비닐기-함유 실록산 화합물과 상기 가교성 실록산 화합물의 혼합물은 금속-함유 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 금속-함유 촉매는 상기 경화 반응을 촉진시킬 수 있으면, 특별히 제한되지 않으며, 공지된 다양한 촉매를 사용할 수 있다.In order to further promote the curing reaction, the mixture of the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound may further comprise a metal-containing catalyst. The metal-containing catalyst is not particularly limited as long as it can promote the curing reaction, and various known catalysts may be used.
상기 비닐기-함유 실록산 화합물과 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물의 경화 결과물인 오가노실록산계 물질은 비닐기-함유 실록산 화합물과 가교성 실록산 화합물의 종류에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 오가노실록산계 물질은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane : PDMS)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The organosiloxane-based material that is the result of curing the mixture containing the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound may be different depending on the type of the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound. For example, the organosiloxane-based material may be polydimethylsiloxane (PDMS), but is not limited thereto.
상기 비닐기-함유 실록산 화합물과 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물(즉, 오가노실록산계 물질의 전구체)은 상업적으로 시판되는 것일 수 있다. 상업적으로 시판 중인 오가노실록산계 물질의 전구체의 구체적인 예에는 PDMS 엘라스토 머 형성용 키트인 SYLGARD 184(Dow Corning 사 제품) 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.The mixture comprising the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound (ie, the precursor of the organosiloxane-based material) may be commercially available. Specific examples of precursors of commercially available organosiloxane-based materials include, but are not limited to, SYLGARD 184 (manufactured by Dow Corning), a kit for forming PDMS elastomers.
본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 제조 방법은 전술한 바와 같은 전자 방출원 활성화용 필름을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 제조 방법은, 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계; 기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계; 상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성하는 단계; 및 상기 소성 결과물의 표면을 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물과 접촉시키는 단계; 상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물을 경화시켜, 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물 표면에 형성하는 단계; 및 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물로부터 박리하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for manufacturing an electron emission device according to the present invention may use the film for activating the electron emission source as described above. More specifically, the method for manufacturing an electron emission device according to the present invention includes providing a composition for forming an electron emission source including a carbonaceous material and a vehicle; Printing the composition for forming an electron emission source on a substrate; Baking the printed composition for forming an electron emission source; And contacting the surface of the firing result with a mixture comprising a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound; Curing the mixture including the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound to form an electron emission source activation film made of an organosiloxane-based material on the firing resultant surface; And peeling the film for activating the electron emission source from the firing result.
본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 제조를 위하여, 먼저, 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공한다.In order to manufacture the electron emission device according to the present invention, first, a composition for forming an electron emission source including a carbonaceous material and a vehicle is provided.
전자 방출원 형성용 조성물에 포함되는 카본계 물질은 전도성 및 전자 방출 특성이 우수하여 전자 방출 소자 작동시 애노드 전극의 형광층으로 전자를 방출시켜 형광체를 여기시키는 역할을 한다. 이러한 카본계 물질의 비제한적인 예에는 카본나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드 및 SiC, 플러렌 등이 포함된다. 이 중, 카본나노튜브가 바람직하다.The carbon-based material included in the composition for forming an electron emission source has excellent conductivity and electron emission characteristics, thereby releasing electrons to the fluorescent layer of the anode electrode during the operation of the electron emission device to excite the phosphor. Non-limiting examples of such carbon-based materials include carbon nanotubes, graphite, diamond and SiC, fullerene and the like. Among these, carbon nanotubes are preferable.
본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물에 포함되는 비이클은 전자 방출원 형 성용 조성물의 인쇄성 및 점도를 조절하는 역할을 한다. 상기 비이클은 수지 성분 및 용매 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 수지 성분은 예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 수지; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르 등과 같은 비닐계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 바와 같은 상기 수지 성분 중 일부는 감광성 수지의 역할을 동시에 할 수 있다.The vehicle included in the composition for forming an electron emission source of the present invention controls the printability and viscosity of the composition for forming an electron emission source. The vehicle may consist of a resin component and a solvent component. The resin component may be, for example, a cellulose resin such as ethyl cellulose, nitro cellulose or the like; Acrylic resins such as polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate and the like; At least one of a vinyl-based resin such as polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl ether, and the like may be included, but is not limited thereto. Some of the resin components as described above may simultaneously serve as a photosensitive resin.
상기 용매 성분은 예를 들면, 터피네올(terpineol), 부틸 카르비톨(butyl carbitol:BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate:BCA), 톨루엔(toluene) 및 텍사놀(texanol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 중, 터피네올을 포함하는 것이 바람직하다.The solvent component is, for example, at least one of terpineol, butyl carbitol (BC), butyl carbitol acetate (BCA), toluene and texanol It may include. Among these, it is preferable to contain terpineol.
상기 수지 성분의 함량은 상기 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 100 내지 500중량부, 보다 바람직하게는 200 내지 300중량부일 수 있다. 한편, 상기 용매 성분의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 500 내지 1500중량부, 바람직하게는 800 내지 1200중량부일 수 있다. 상기 수지 성분과 용매 성분으로 이루어진 비이클의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄성 및 흐름성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다. 특히, 비이클의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 건조시간이 지나치게 길어질 수 있다는 문제점이 있다.The content of the resin component may be 100 to 500 parts by weight, more preferably 200 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. On the other hand, the content of the solvent component may be 500 to 1500 parts by weight, preferably 800 to 1200 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. When the content of the vehicle consisting of the resin component and the solvent component is outside the above range may cause a problem that the printability and flowability of the composition for forming an electron emission source is lowered. In particular, when the content of the vehicle exceeds the above range, there is a problem that the drying time may be too long.
또한, 본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물은 필요에 따라 접착 성분, 감광 성 수지와 광개시제 또는 필러 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the composition for forming an electron emission source of the present invention may further include an adhesive component, a photosensitive resin, a photoinitiator or a filler, and the like, as necessary.
상기 접착 성분은 전자 방출원을 기판에 부착시키는 역할을 하는 것으로서, 예를 들면, 무기 바인더 등일 수 있다. 이러한 무기 바인더의 비제한적인 예에는 프리트, 실란, 물유리 등이 포함되며, 이들 중 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 프리트는 예를 들면, 산화납-산화아연-보론옥사이드(PbO-ZnO-B2O3) 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 무기 바인더 중 프리트가 바람직하다.The adhesive component serves to attach the electron emission source to the substrate, and may be, for example, an inorganic binder. Non-limiting examples of such inorganic binders include frit, silane, water glass, and the like, and two or more of these may be mixed and used. The frit may be made of, for example, lead oxide-zinc oxide-boron oxide (PbO-ZnO-B 2 O 3 ). Among the inorganic binders, frit is preferable.
전자 방출원 형성용 조성물 중 접착 성분의 함량은 상기 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10 내지 50중량부, 바람직하게는 15 내지 35중량부 일 수 있다. 접착 성분의 함량이 상기 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10중량부 미만인 경우에는 만족할 만한 접착력을 얻을 수 없고, 50중량부를 초과하는 경우에는 인쇄성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.The content of the adhesive component in the composition for forming an electron emission source may be 10 to 50 parts by weight, preferably 15 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbonaceous material. When the content of the adhesive component is less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, satisfactory adhesive strength cannot be obtained, and when the content of the adhesive component exceeds 50 parts by weight, printability may be deteriorated.
상기 감광성 수지는 전자 방출원의 패터닝에 사용되는 물질이다. 상기 감광성 수지의 비제한적인 예에는 아크릴레이트계 모노머, 벤조페논계 모노머, 아세토페논계 모노머, 또는 티오크산톤계 모노머 등이 있으며, 보다 구체적으로는 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 2,4-디에틸옥산톤(2,4-diethyloxanthone), 또는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등을 사용할 수 있다. 상기 감광성 수지의 함량은 나노 사이즈를 갖는 무기물 100중량부를 기준으로 300 내지 1000중량부, 바람직하게는 500 내지 800중량부일 수 있다. 감광성 수지의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 300중량부 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어지고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부를 초과하는 경우에는 현상이 잘 되지 않기 때문에 바람직하지 못하다.The photosensitive resin is a material used for patterning an electron emission source. Non-limiting examples of the photosensitive resin include acrylate monomers, benzophenone monomers, acetophenone monomers, or thioxanthone monomers, and more specifically epoxy acrylates, polyester acrylates, 2,4 -Diethyloxanthone (2,4-diethyloxanthone), 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, etc. can be used. The content of the photosensitive resin may be 300 to 1000 parts by weight, preferably 500 to 800 parts by weight, based on 100 parts by weight of the inorganic material having a nano size. When the content of the photosensitive resin is less than 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, the exposure sensitivity is inferior, and when the content exceeds 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, development is not preferable.
상기 광개시제는 상기 감광성 수지가 노광될 때 감광성 수지의 가교결합을 개시하는 역할을 한다. 상기 광개시제의 비제한적인 예에는 벤조페논 등이 있다. 상기 광개시제의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 300 내지 1000중량부, 바람직하게는 500 내지 800중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 300중량부 미만인 경우에는 효율적인 가교결합이 이루어지지 않아 패턴 형성에 문제가 생길 수 있고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부를 초과하면 제조비용 상승의 원인이 될 수 있기 때문이다.The photoinitiator serves to initiate crosslinking of the photosensitive resin when the photosensitive resin is exposed. Non-limiting examples of such photoinitiators include benzophenone and the like. The content of the photoinitiator may be 300 to 1000 parts by weight, preferably 500 to 800 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. When the content of the photoinitiator is less than 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, efficient crosslinking may not occur, which may cause a problem in pattern formation. This may cause a rise.
상기 필러는 기판과 충분히 접착하지 못한 카본계 물질의 전도성을 향상시키는 역할을 하는 물질로서 이의 비제한적인 예에는 Ag, Al, Pd 등이 있다.The filler is a material that serves to improve conductivity of the carbon-based material that is not sufficiently adhered to the substrate, and non-limiting examples thereof include Ag, Al, Pd, and the like.
전술한 바와 같은 물질을 포함하는 본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물은 3,000 내지 50,000cps, 바람직하게는 5,000 내지 30,000cps의 점도를 가질 수 있다. 상기 점도 범위를 벗어나는 경우, 작업성이 불량해 지는 문제점이 발생할 수 있다.The composition for forming an electron emission source of the present invention comprising a material as described above may have a viscosity of 3,000 to 50,000 cps, preferably 5,000 to 30,000 cps. If it is out of the viscosity range, a problem may arise that the workability is poor.
이 후, 상기 제공된 전자 방출원 형성용 조성물을 기판에 인쇄한다. 상기 "기판"이란 전자 방출원이 형성될 기판으로서, 형성하고자 하는 전자 방출 소자에 따라 상이할 수 있으며, 이는 당업자에게 용이하게 인식가능한 것이다. 예를 들면, 상기 "기판"이란, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드 전극이 될 수 있으며, 캐소드 전 극 하부에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드 전극과 게이트 전극을 절연시키는 절연층이 될 수 있는 등, 당업자에게 용이하게 인식될 수 있다.Thereafter, the provided composition for forming an electron emission source is printed on a substrate. The "substrate" is a substrate on which an electron emission source is to be formed, which may be different depending on the electron emission element to be formed, which is easily recognized by those skilled in the art. For example, the term “substrate” may be a cathode electrode when an electron emission device having a gate electrode is provided between a cathode electrode and an anode electrode, and may have a gate electrode disposed below the cathode electrode. In the case of manufacturing the electron emitting device of the present invention, it can be easily recognized by those skilled in the art, such as an insulating layer which insulates the cathode electrode and the gate electrode.
전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계는 감광성 수지를 포함하는 경우와 감광성 수지를 포함하지 않은 경우에 따라 상이하다. 먼저, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우에는 별도의 포토레지스트 패턴이 불필요하다. 즉, 기판 상에 감광성 수지를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 도포한 다음, 이를 원하는 전자 방출원 형성 영역에 따라 노광 및 현상한다. The step of printing the composition for forming an electron emission source is different depending on the case of including the photosensitive resin and the case of not including the photosensitive resin. First, when the composition for electron emission source formation contains photosensitive resin, a separate photoresist pattern is unnecessary. That is, a composition for forming an electron emission source containing a photosensitive resin is applied onto a substrate, and then exposed and developed according to the desired electron emission source formation region.
한편, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 포토레지스트 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트막을 이용하여 포토레지스트 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄로 공급한다.On the other hand, when the composition for electron emission source formation does not contain photosensitive resin, the photolithography process using a separate photoresist pattern is required. That is, a photoresist pattern is first formed using a photoresist film, and then the composition for forming an electron emission source is supplied by printing using the photoresist pattern.
전술한 바와 같이 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물은 소성 단계를 거친다. 소성 단계를 통하여 전자 방출원 형성용 조성물 중 카본계 물질은 기판과의 접착력이 향상될 수 있으며, 일부 이상의 비이클은 휘발될 수 있다. 또한, 무기 바인더 등과 같은 접착 성분을 선택적으로 더 포함하는 경우, 접착 성분 등이 용융 및 고형화되어 전자 방출원의 내구성 향상에 기여할 수 있게 된다.As described above, the composition for forming an electron emission source is subjected to a firing step. Through the firing step, the carbon-based material in the composition for forming an electron emission source may improve adhesion to the substrate, and at least some vehicle may be volatilized. In addition, in the case of optionally further including an adhesive component such as an inorganic binder, the adhesive component and the like can be melted and solidified to contribute to the improvement of durability of the electron emission source.
소성 온도는 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 비이클의 휘발 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 소성 온도는 400 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 소성 온도가 400℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어 지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 소성 온도가 500℃를 초과하면 제조 비용이 상승하고, 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.The firing temperature should be determined in consideration of the volatilization temperature and time of the vehicle included in the composition for electron emission source formation. Typical firing temperatures are 400 to 500 ° C, preferably 450 ° C. If the firing temperature is less than 400 ℃ may cause a problem that the volatilization such as a vehicle is not sufficiently made, if the firing temperature exceeds 500 ℃ may cause a problem that the manufacturing cost rises, the substrate may be damaged.
상기 소성 단계는 불활성 가스 및 이들의 혼합 가스의 존재 하에서 수행될 수 있다. 상기 불활성 가스는 예를 들면, 질소 가스, 아르곤 가스, 네온 가스, 크세논 가스 및 이들 중 2 이상의 혼합 가스일 수 있다. 이는 카본계 물질의 열화를 최소화하기 위한 것이다.The firing step may be carried out in the presence of an inert gas and a mixture of these. The inert gas may be, for example, nitrogen gas, argon gas, neon gas, xenon gas, and a mixed gas of two or more thereof. This is to minimize the deterioration of the carbon-based material.
이로부터 얻은 소성 결과물 표면을 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물과 접촉시킨다. 상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물에 관한 상세한 설명은 전술한 바를 참조한다.The resulting calcined product surface is contacted with a mixture comprising a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound. Detailed description of the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound is described above.
상기 접촉 단계는 다양한 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물을 상기 소성 결과물 표면에 도포할 수 있다. 도포 방법으로는 공지된 다양한 방법으로 이용할 수 있다. 이 때, 도포 두께는 상기 혼합물의 경화 결과물인 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물 표면으로부터 박리시킬 때, 전자 방출원의 활성화를 효과적으로 수행할 수 있는 두께이다.The contacting step can be performed using various methods. For example, a mixture comprising the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound may be applied to the surface of the fired product. As a coating method, it can use by a well-known various method. At this time, the coating thickness is a thickness capable of effectively performing the activation of the electron emission source when the film for activating the electron emission source made of the organosiloxane-based material which is the result of curing of the mixture is peeled off from the surface of the firing result.
이 후, 상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물을 경화시켜, 오가노실록산계 물질로 이루어진 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물 표면에 형성시킨다.Thereafter, the mixture including the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound is cured to form an electron emission source activation film made of an organosiloxane-based material on the surface of the firing resultant.
경화 조건은 상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물에 따라 상이할 수 있는데, 광경화 공정 또는 열경화 공정을 모두 사용할 수 있다. 예 를 들어, 광경화 공정의 경우 노광 공정을 수반하는데, 이 때, 자외선을 이용할 수 있다. 한편, 열경화 공정의 경우, 예를 들면, 15℃ 내지 50℃, 바람직하게는 20℃ 내지 30℃의 경화 온도를 사용할 수 있다. 경화 온도가 15℃ 미만인 경우에는 전자 방출원 활성화용 필름이 잘 형성되지 않는 문제점이 있고, 경화 온도가 50℃ 이상인 경우에는 형성된 전자 방출원 활성화용 필름이 오히려 녹아버리는 문제점이 있기 때문이다.Curing conditions may differ depending on the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound, and both a photocuring process or a thermosetting process may be used. For example, in the case of a photocuring process, an exposure process is accompanied, At this time, an ultraviolet-ray can be used. On the other hand, in the case of a thermosetting process, the curing temperature of 15 degreeC-50 degreeC, Preferably 20 degreeC-30 degreeC can be used, for example. This is because when the curing temperature is less than 15 ° C., the film for electron emission source activation is not well formed, and when the curing temperature is 50 ° C. or more, the formed film for electron emission source activation melts.
이 후, 상기 전자 방출원 활성화용 필름을 상기 소성 결과물의 표면으로부터 박리시킨다. 상기 박리 공정은 다양한 수단을 이용할 수 있는데, 대량 생산의 경우, 기계를 이용한 자동화 공정이 가능함은 물론이다.Thereafter, the film for activating the electron emission source is peeled off from the surface of the firing resultant. The peeling process may use a variety of means, in the case of mass production, of course, an automated process using a machine is possible.
이와 같이, 본 발명을 이용한 전자 방출 소자의 제조 방법은 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물을 전자 방출원 형성용 조성물의 소성 결과물과 접촉시킨 다음, 상기 혼합물을 경화시켜 전자 방출원 활성화용 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물은 유동성을 갖추고 있어, 전자 방출원 형성용 조성물의 소성 결과물에 포함되어 있는 카본계 물질들 사이사이에 골고루 침투할 수 있다. 따라서, 이와 같이 카본계 물질들 사이사이에 골고루 침투한 상기 혼합물을 경화시켜 얻은 전자 방출원 활성화용 필름에는 상기 소성 결과물에 포함된 대부분의 카본계 물질들이 박혀 있을 수 있다. 이러한 본 발명을 따르는 전자 방출원 형성용 필름을 상기 소성 결과물로부터 박리하면, 상기 소성 결과물에 포함된 대부분의 카본계 물질들이 수직 배향될 수 있는 등, 효과적인 활성화를 이룰 수 있다. 이로써, 전자 방출원 활성화용 필름을 먼저 개별적으로 제작한 다음, 이를 소성 결과물 표면과 접촉시키는 공정에 비하여, 보다 효과적인 활성화가 가능하다.As described above, in the method of manufacturing an electron emitting device using the present invention, a mixture containing a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound is contacted with a firing result of the composition for forming an electron emission source, and then the mixture is cured to form an electron. Forming a film for activating the source. The mixture including the vinyl group-containing siloxane compound and the crosslinkable siloxane compound has fluidity, and may evenly penetrate between the carbon-based materials included in the firing result of the composition for forming an electron emission source. Accordingly, most of the carbon-based materials included in the firing result may be embedded in the film for activating the electron emission source obtained by curing the mixture evenly penetrated between the carbon-based materials. When the film for forming an electron emission source according to the present invention is peeled from the firing result, most of the carbon-based materials included in the firing result may be vertically oriented, and thus, an effective activation may be achieved. As a result, compared to the process of separately manufacturing the electron emission source activation film first, and then contacting it with the surface of the firing result, more effective activation is possible.
본 발명을 따르는 전자 방출 소자는, 상기 전자 방출원 활성화 필름을 이용한 전자 방출 소자 제조 방법에 따라 제조된 것으로서, 우수한 전계 방출 특성 및 장수명을 가질 수 있다. 상기 전자 방출 소자는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 서로 대향되게 배치된 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 형성된 캐소드 전극; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성된 전자 방출원; 상기 제2기판 상에 형성된 애노드 전극; 및 상기 전자 방출원으로부터 방출된 전자에 의하여 발광하는 형광층;을 구비할 수 있다.The electron emission device according to the present invention is manufactured according to the electron emission device manufacturing method using the electron emission source activation film, it may have excellent field emission characteristics and long life. The electron emission device may have various structures. For example, a first substrate and a second substrate disposed to face each other; A cathode electrode formed on the first substrate; An electron emission source formed to be electrically connected to a cathode electrode formed on the substrate; An anode electrode formed on the second substrate; And a fluorescent layer which emits light by electrons emitted from the electron emission source.
보다 상세하기로, 본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 일 구현예는 도 1을 참조한다. 도 1은 본 발명을 따르는 다양한 전자 방출 소자 중에서도 3극관 구조의 전자 방출 소자를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 전자 방출 소자(200)는 상판(201)과 하판(202)를 구비하고, 상기 상판은 상면기판(190), 상기 상면기판의 하면(190a)에 배치된 애노드 전극(180), 상기 애노드 전극의 하면(180a)에 배치된 형광체층(170)을 구비한다.In more detail, an embodiment of an electron emitting device according to the invention refers to FIG. 1. 1 schematically shows an electron emitting device having a triode structure among various electron emitting devices according to the present invention. The
상기 하판(202)은 내부공간을 갖도록 소정의 간격을 두고 상기 상면기판(190)과 대향하여 평행하게 배치되는 하면기판(110), 상기 하면기판(110)상에 스트라이프 형태로 배치된 캐소드 전극(120), 상기 캐소드 전극(120)과 교차하도록 스트라이프 형태로 배치된 게이트 전극(140), 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소드 전극(120) 사이에 배치된 절연체층(130), 상기 절연체층(130)과 상기 게이트 전극 (140)의 일부에 형성된 전자방출원 홀(169), 상기 전자방출원 홀(169)내에 배치되어 상기 캐소드 전극(120)과 통전되고 상기 게이트 전극(140)보다 낮은 높이로 배치되는 전자 방출원(160)을 구비한다. 상기 전자 방출원(160)에 포함되어 있는 카본계 물질은 본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름을 이용하여 활성화된 것이며, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략한다.The
상기 상판(201)과 하판(202)은 대기압보다 낮은 압력의 진공으로 유지되며, 상기 진공에 의해 발생하는 상기 상판과 하판 간의 압력을 지지하고, 발광공간(210)을 구획하도록 스페이서(192)가 상기 상판과 하판 사이에 배치된다.The
상기 애노드 전극(180)은 상기 전자방출원(160)에서 방출된 전자의 가속에 필요한 고전압을 인가하여 상기 전자가 상기 형광체층(170)에 고속으로 충돌할 수 있도록 한다. 상기 형광체층의 형광체는 상기 전자에 의해 여기되어 고에너지 레벨에서 저에너지 레벨로 떨어지면서 가시광 등을 방출한다. The
상기 게이트 전극(140)은 상기 전자방출원(160)에서 전자가 용이하게 방출될 수 있도록 하는 기능을 담당하며, 상기 절연체층(130)은 상기 전자방출원 홀(169)을 구획하고, 상기 전자방출원(160)과 상기 게이트 전극(140)을 절연하는 기능을 담당한다.The
본 발명의 전자 방출 소자는 도 1에 도시된 바와 같은 3극관 구조의 전자 방출 소자를 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 3극관 구조 뿐만 아니라, 2극관을 비롯한 다른 구조의 전자 방출 소자도 포함한다. 뿐만 아니라, 게이트 전극이 캐소드 전극 하부에 배치되는 전자 방출 소자, 방전 현상에 의하여 발생되는 것으로 추정되는 아크에 의한 게이트 전극 및/또는 캐소드 전극의 손상을 방지하고, 전자 방출원으로부터 방출되는 전자의 집속을 보장하기 위한 그리드/메쉬를 구비하는 전자 방출 소자에도 사용될 수 있다. 한편, 상기 전자 방출 소자의 구조를 디스플레이 장치에 응용하는 것도 물론 가능하다.The electron-emitting device of the present invention has been described with an electron-emitting device having a triode structure as shown in FIG. 1 as an example, but the present invention includes not only the triode structure, but also an electron emitting device having another structure including a dipole tube. In addition, it is possible to prevent damage to the electron emission element in which the gate electrode is disposed below the cathode electrode, the gate electrode and / or the cathode electrode due to the arc that is assumed to be caused by the discharge phenomenon, and to focus the electrons emitted from the electron emission source. It can also be used for electron emitting devices with grids / meshes to ensure the safety. On the other hand, it is also possible to apply the structure of the electron emitting device to the display device.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재되는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. The following examples are only described for the purpose of more clearly expressing the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예]EXAMPLE
실시예 1Example 1
터피네올 10g에 카본나노튜브(MWNT, 일진 나노텍사 제품) 1g, 프리트(8000L, 신흥요업사 제품) 0.2g, 폴리에스테르 아크릴레이트 5g, 벤조페논 5g을 첨가한 다음 교반하여, 30,000cps의 점도를 갖는 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하였다.To 10 g of terpineol, 1 g of carbon nanotubes (MWNT, manufactured by Iljin Nanotech Co., Ltd.), 0.2 g of frit (8000 L, manufactured by Emerging Industry Co., Ltd.), 5 g of polyester acrylate, and 5 g of benzophenone were added and stirred to obtain a viscosity of 30,000 cps. A composition for forming an electron emission source having was prepared.
상기 전자 방출원 형성용 조성물을 Cr 게이트 전극, 절연막 및 ITO 전극이 구비된 기판 상의 전자 방출원 형성 영역에 인쇄한 후, 패턴 마스크를 이용하여 2000 mJ/cm2의 노광 에너지로 평행 노광기를 이용하여 조사하였다. 노광 후 아세톤을 이용하여 현상하고, 450℃의 온도 및 질소 가스를 포함하는 혼합 가스의 존재 하에서 소성하였다.The composition for forming an electron emission source was printed on an electron emission source formation region on a substrate provided with a Cr gate electrode, an insulating film, and an ITO electrode, and then using a parallel exposure machine with an exposure energy of 2000 mJ / cm 2 using a pattern mask. Investigate. It developed using acetone after exposure, and baked in presence of the mixed gas containing the temperature of 450 degreeC, and nitrogen gas.
상기 소성 결과물 표면에 비닐기-함유 실록산 화합물 및 가교성 실록산 화합물을 포함하는 혼합물로서, Sylgard 184(Dow Corning 사 제품임)을 도포한 다음, 30℃의 온도에서 경화시켜, 상기 소성 결과물 표면에 폴리디메틸실록산(PDMS) 필름을 형성하였다. 이 후, 상기 폴리디메틸실록산 필름을 상기 소성 결과물 표면으로부터 천천히 박리시켜 활성화 공정을 수행함으로써, 전자 방출원을 완성하였다.A mixture containing a vinyl group-containing siloxane compound and a crosslinkable siloxane compound on the surface of the fired product, coated with Sylgard 184 (manufactured by Dow Corning), and cured at a temperature of 30 ° C. A dimethylsiloxane (PDMS) film was formed. Thereafter, the polydimethylsiloxane film was slowly peeled off from the firing resultant surface to perform an activation process, thereby completing an electron emission source.
이 후, 형광막과 애노드 전극으로서 ITO를 채용한 기판을 상기 전자 방출원이 형성된 기판과 배향되게 배치하고, 양 기판 사이에는 기판 간 셀 갭을 유지하는 스페이서를 형성하여, 전자 방출 소자를 완성하였다.Subsequently, a substrate using ITO as a fluorescent film and an anode electrode was arranged so as to be oriented with the substrate on which the electron emission source was formed, and a spacer for maintaining a cell gap between the substrates was formed between both substrates to complete the electron emission device. .
본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름을 이용하면, 전자 방출원에 포함된 카본계 물질들을 보다 효과적으로 활성화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명을 따르는 전자 방출원 활성화용 필름을 이용한 전자 방출 소자의 제조 방법을 이용하면 우수한 전계 방츨 특성 및 장수명을 갖는 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.Using the film for activating the electron emission source according to the present invention, it is possible to more effectively activate the carbon-based materials contained in the electron emission source. Therefore, by using the method for producing an electron emitting device using the film for activating the electron emission source according to the present invention, an electron emitting device having excellent field emission characteristics and long life can be obtained.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |