KR20070105507A - An emitter and an electron emission device having the same - Google Patents

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KR20070105507A
KR20070105507A KR1020060037710A KR20060037710A KR20070105507A KR 20070105507 A KR20070105507 A KR 20070105507A KR 1020060037710 A KR1020060037710 A KR 1020060037710A KR 20060037710 A KR20060037710 A KR 20060037710A KR 20070105507 A KR20070105507 A KR 20070105507A
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Abstract

An electron emission source and an electron emission device having the same are provided to increase lifetime and to improve reliability by enhancing electron emission characteristics. A cathode electrode(120) is formed on a substrate(110). A composition for forming an electron emission(160) is electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate. The composition includes a carbon-based material having a carboxyl radical. The carbon-based material having the carboxyl radical is formed by reaction between a methacrylic-acid alkyl ester having an alkyl radical of C1 to C4 and the carbon-based material. The methacrylic-acid alkyl ester is formed of one selected from a group including methacrylic-acid methyl, methacrylic-acid ethyl, methacrylic-acid n-profile, methacrylic-acid isopropyl, methacrylic-acid n-butyl, methacrylic-acid i-butyl, methacrylic-acid t-butyl.

Description

전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자{An emitter and an electron emission device having the same}An electron emitter and an electron emitting device having the same {An emitter and an electron emission device having the same}

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 : 상면기판 180: anode electrode 190: upper substrate

본 발명은 전자 방출원 및 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원 및 이를 구비한 전자 방출 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electron emission source and an electron emission device, and more particularly, to an electron emission source and an electron emission device having the same formed using a composition for forming an electron emission source containing a carbon-based material adsorbed carboxyl group will be.

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 디스플레이 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. It is a display device.

이러한 전자 방출 소자의 전자 방출원으로서, 종래에는 몰리브덴과 같은 금속으로 이루어진 마이크로 팁이 많이 사용되었으나, 이러한 마이크로 팁은 표시 면적이 대면적화됨에 따라서 제작 단가가 상당히 증대된다는 문제점이 있으며 전자 방출 소자의 마이크로팁으로 이용되는 금속 또는 반도체 물질은 큰 일함수(work function)때문에 게이트 전극에 인가되는 전압이 높아야 한다. 또한, 진공에서의 잔류 가스입자들이 전자들과 충돌하여 이온화되고, 상기 가스 이온들이 마이크로팁과 충돌하여 마이크로팁에 손상을 입히게 되므로, 마이크로팁이 파괴되기도 하며, 전자에 의해 충돌된 형광체 입자가 떨어져 나와 마이크로팁을 오염시키게 되므로 전자 방출 소자의 성능과 수명을 저하시킨다는 문제점이 있는 바, 이를 해결하기 위하여, 최근에는 전자 방출원으로서 카본계 물질을 이용하고 있다. 카본계 물질은 전자 방출 전압이 낮고 화학적 안정성이 우수하며, 기계적으로도 강한 특성을 가지기 때문에 전자 방출원으로서 기존의 금속이나 반도체 물질을 대체할 것으로 기대되고 있다.As an electron emission source of such an electron emitting device, a micro tip made of a metal such as molybdenum has been used in the related art, but such a micro tip has a problem that the manufacturing cost increases considerably as the display area becomes large, and the micro of the electron emitting device The metal or semiconductor material used as the tip must have a high voltage applied to the gate electrode because of the large work function. In addition, since the residual gas particles in the vacuum collide with the electrons and ionize, and the gas ions collide with the microtip to damage the microtip, the microtip may be destroyed, and the phosphor particles collided by the electron may fall off. Since it contaminates the microtips, there is a problem that the performance and life of the electron-emitting device are deteriorated. To solve this problem, recently, a carbon-based material has been used as an electron emission source. Carbon-based materials are expected to replace conventional metals or semiconductor materials as electron emission sources because of their low electron emission voltage, excellent chemical stability, and strong mechanical properties.

이러한 카본계 물질 중에서도 특히 카본 나노 튜브를 포함하는 전자 방출원을 형성하기 위한 조성물로서, 예를 들면, 대한민국 특허 공개 번호 제2003-0083790호에는 카본 나노 튜브 분말, 글래스 프릿, 아크릴레이트계 수지, 에틸 셀룰로오스, 광개시제 및 유기 용매를 포함하는 전자 방출 표시 소자용 카본 나노 튜브 에미터 페이스트 조성물이 개시되어 있다.Among such carbon-based materials, particularly as a composition for forming an electron emission source including carbon nanotubes, for example, Korean Patent Publication No. 2003-0083790 discloses carbon nanotube powder, glass frit, acrylate resin, ethyl A carbon nanotube emitter paste composition for an electron emission display device comprising cellulose, a photoinitiator and an organic solvent is disclosed.

일반적으로 카본계 물질을 페이스트화 하여 전자 방출원을 제조하는 경우에 는 카본계 물질을 수지 및 용매를 포함하는 비이클에 분산시켜 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물을 제조하고, 이러한 조성물은 감광성 수지와 광개시제 또는 필러 (filler) 등을 더 포함할 수도 있다. 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물을 인쇄, 노광 및 소성하여 전자 방출원을 제조할 수 있으나 상기 카본계 물질은 비이클에 잘 분산되지 않는 경우가 있었다. 따라서 전자 방출원 형성용 조성물의 제조과정에 비이클 내의 카본계 물질과 비감광성 수지 등과의 반응성을 개선시킬 필요성이 제기되었다. In general, in the case of preparing an electron emission source by pasting a carbon-based material, the carbon-based material is dispersed in a vehicle including a resin and a solvent to prepare a paste composition for forming an electron emission source, and the composition is a photosensitive resin and a photoinitiator. Alternatively, a filler may be further included. Although the electron emission source may be manufactured by printing, exposing and firing the electron emission source forming paste composition, the carbonaceous material may not be well dispersed in the vehicle. Therefore, there is a need to improve the reactivity of the carbon-based material and the non-photosensitive resin in the vehicle during the preparation of the composition for forming an electron emission source.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 카본계 물질과 비이클 내의 수지와의 반응성을 개선하고 전자 방출이 균일하고 수명이 향상된 전자 방출원을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기의 전자 방출원을 제조하기 위한 전자 방출원 형성용 조성물을 제조하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, by using a composition for forming an electron emission source containing a carbon-based material and a vehicle to improve the reactivity of the carbon-based material and the resin in the vehicle, the electron emission is uniform and life is improved It is an object to provide an electron emission source. It is another object of the present invention to provide an electron emitting device having the electron emission source. Moreover, an object of this invention is to manufacture the composition for electron emission source formation for manufacturing said electron emission source.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

기판; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원을 제공한다.Board; A cathode electrode formed on the substrate; And an electron emission source formed by using the composition for forming an electron emission source, which is formed to be electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate, and includes a carbon-based material having a carboxyl group adsorbed thereon.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the above another object, the present invention,

기판; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자를 제공한다.Board; A cathode electrode formed on the substrate; And an electron emission source having an electron emission source formed using the composition for forming an electron emission source that is electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate and comprises a carbon-based material adsorbed with a carboxyl group.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the above another object, the present invention,

카르복실기가 흡착된 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자방출원 형성용 조성물을 제공한다.Provided is a composition for forming an electron emission source including a carbon-based material and a vehicle having a carboxyl group adsorbed thereon.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원을 제공한다.The present invention is a substrate; A cathode electrode formed on the substrate; And an electron emission source formed by using the composition for forming an electron emission source, which is formed to be electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate, and includes a carbon-based material having a carboxyl group adsorbed thereon.

상기 카본계 물질은 전도성 및 전자 방출 특성이 우수하여 전자 방출 소자 작동시 애노드부의 형광막으로 전자를 방출시켜 형광체를 여기시키는 역할을 한다. 이러한 카본계 물질의 비제한적인 예에는 카본 나노 튜브, 그라파이트, 다이아몬드 및 플러렌 등이 포함되고, 바람직하게는 카본 나노 튜브이다.The carbon-based material has excellent conductivity and electron emission characteristics and thus serves to excite the phosphor by emitting electrons to the fluorescent film of the anode part when the electron emission device is operated. Non-limiting examples of such carbon-based materials include carbon nanotubes, graphite, diamond, fullerenes, and the like, preferably carbon nanotubes.

카본 나노 튜브는 그라파이트 시트가 나노 크기의 직경으로 둥글게 말려 튜브형태를 이루고 있는 카본동소체(allotrope)로서, 단일벽 나노튜브(single wall nanotube) 및 다중벽 나노튜브(multi wall nanotube)를 모두를 사용할 수 있다. 본 발명의 카본 나노 튜브는 열(Thermal) 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: 이하, "CVD법"이라고도 함), DC 플라즈마 CVD법, RF 플라즈마 CVD법, 마이크로파 플라즈마 CVD법과 같은 CVD법을 이용하여 제조된 것일 수 있다.Carbon nanotubes are carbon allotropes in which graphite sheets are rounded to a nano-sized diameter to form a tube. Both carbon nanotubes and single wall nanotubes and multi wall nanotubes can be used. have. The carbon nanotubes of the present invention are manufactured using CVD methods such as thermal chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "CVD method"), DC plasma CVD method, RF plasma CVD method, microwave plasma CVD method. It may have been.

카르복실기와 같은 관능기를 카본계 물질에 흡착시킴으로써 카본계 물질과 비감광성 수지 등과의 반응성을 촉진시키거나 완화시킬 수 있다. 상기 작용기는 카르복실기에 한정되는 것만이 아니라 수산화기, 아민기, 에폭시기, 또는 우레탄기 등 다양한 작용기가 카본계 물질에 흡착될 수 있다.By adsorbing a functional group such as a carboxyl group on the carbon-based material, the reactivity of the carbon-based material and the non-photosensitive resin or the like can be promoted or alleviated. Not only the functional group is limited to the carboxyl group, but various functional groups such as a hydroxyl group, an amine group, an epoxy group, or a urethane group may be adsorbed onto the carbon-based material.

카르복실기가 흡착된 카본계 물질은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 메타크릴산 알킬 에스테르와 카본계 물질이 반응하여 생성될 수 있다. 상기 메타크릴산 알킬 에스테르는 메타크릴산메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산 i-부틸, 메타크릴산 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것이 바람직하다. The carbon-based material to which the carboxyl group is adsorbed may be produced by reacting the methacrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms with the carbon-based material. The methacrylic acid alkyl ester is methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate It is preferably one selected from the group consisting of.

비이클은 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄성 및 점도를 조절하는 역할을 하는 것이다. 상기 비이클은 수지형 비이클과 용매형 비이클로 나눌 수 있으며, 이들 모두를 사용할 수 있다. 수지형 비이클의 비제한적인 예에는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지;폴리메틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이와 같은 아크릴계 수지; 및 비닐계 수지 등이 있으며, 용매형 비이클의 예에는 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA), 터피네올(TP), 톨루엔, 텍사놀 및 부틸 카르비톨(BC) 등이 있다. 이 중, 수지형 비이클로는 아크릴 수지가 바람직하며, 용매형 비이클로는 터피네올이 바람직하다.The vehicle serves to adjust the printability and viscosity of the composition for electron emission source formation. The vehicle may be divided into a resin type vehicle and a solvent type vehicle, and both may be used. Non-limiting examples of resinous vehicles include cellulose resins such as ethyl cellulose, nitro cellulose, and the like; acrylic resins such as polymethyl methacrylate, methyl methacrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate; And vinyl resins, and examples of the solvent type vehicles include butyl carbitol acetate (BCA), terpineol (TP), toluene, texanol and butyl carbitol (BC). Among these, acrylic resin is preferable as a resin type vehicle, and terpineol is preferable as a solvent type vehicle.

상기 수지형 비이클의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 100 내지 500중량부, 보다 바람직하게는 200 내지 300중량부일 수 있다. 한편, 상기 용매형 비이클의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 500 내지 1500중량부, 바람직하게는 800 내지 1200중량부일 수 있다. 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 있어 바람직하지 못하다.The content of the resinous vehicle 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-type vehicle 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 is outside the above range, there may be 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 it is not preferable because the drying time may be too long.

또한, 본 발명의 조성물은 필요에 따라 접착 성분, 통상의 감광성 수지와 광개시제 또는 필러 (filler) 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the composition of the present invention may further include an adhesive component, a conventional photosensitive resin and a photoinitiator or a filler (filler) and the like as necessary.

상기 접착 성분은 전자 방출원을 기판에 부착시켜주는 역할을 하는 것으로서, 무기 바인더 등일 수 있다. 이러한 무기 바인더의 비제한적인 예에는 산화납-산화아연-보론옥사이드(PbO-ZnO-B2O3) 성분의 글래스 프리트, 실란, 물유리 등일 수 있다. 이들 중 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 무기 바인더 중 글래스 프리트가 바람직하다.The adhesive component serves to attach the electron emission source to the substrate, and may be an inorganic binder or the like. Non-limiting examples of such inorganic binders may include glass frit, silane, water glass, and the like of lead oxide-zinc oxide-boron oxide (PbO-ZnO-B 2 O 3 ) components. Two or more of these can be mixed and used. Glass frit is preferred among the inorganic binders.

전자 방출원 형성용 조성물 중 무기 바인더의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10 내지 50중량부, 바람직하게는 15 내지 35중량부 일 수 있다. 무기 바인더의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10중량부 미만인 경우에는 만족할 만한 접착력을 얻을 수 없고, 50중량부를 초과하는 경우에는 인쇄성 이 저하될 수 있어서 바람직하지 못하다.The content of the inorganic binder 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 carbon-based material. If the content of the inorganic binder is less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, satisfactory adhesive strength cannot be obtained. If the content of the inorganic binder exceeds 50 parts by weight, printability may be lowered, which is not preferable.

상기 감광성 수지는 전자 방출원의 패터닝에 사용되는 물질이다. 상기 감광성 수지의 비제한적인 예에는 열분해성 아크릴레이트 계열의 모노머, 벤조페논계 모노머, 아세트페논계 모노머, 또는 티오키산톤계 모노머 등이 있으며, 보다 구체적으로는 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 2,4-디에틸옥산톤(2,4-diethyloxanthone), 또는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논을 사용할 수 있다. 상기 감광성 수지의 함량은 카본계 물질 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 a thermally decomposable acrylate monomer, a benzophenone monomer, an acetphenone monomer, or a thioxanthone monomer, and more specifically epoxy acrylate, polyester acrylate, 2,4-diethyloxanthone or 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone 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 carbon-based material. 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 벤조피논 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 노광이 안되어 패턴 형성에 문제가 생길 수 있고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부를 초과하면 제조비용 상승의 원인이 될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.The photoinitiator serves to initiate crosslinking of the photosensitive resin when the photosensitive resin is exposed. Non-limiting examples of such photoinitiators include benzopinone 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 exposure may not occur, which may cause a problem in pattern formation. This is undesirable because it can be.

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 the conductivity of the carbon-based material that is not sufficiently adhered to the substrate, non-limiting examples thereof include Ag, Al, Pd.

카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자방출원 형성용 조성물을 이용하여 품위가 향상된 전자 방출원을 제조할 수 있다. 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 본 발명의 전자 방출 소자에 구비되는 전자 방출원을 제조하는 방법은 카르복실기가 흡착된 카본계 물질, 무기 바인더, 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 제공하는 단계(가); 기판 상에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계(나); 및 상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물을 소성하여 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자방출원을 얻는 단계(다);를 포함한다.The electron emission source having improved quality can be manufactured using the composition for forming an electron emission source including a carbon-based material adsorbed with a carboxyl group. The method for producing an electron emission source included in the electron emission device of the present invention using the composition for forming an electron emission source provides a composition for forming an electron emission source including a carbon-based material, an inorganic binder, and a vehicle on which a carboxyl group is adsorbed. Step (a); Printing the composition for forming an electron emission source on a substrate (b); And firing the printed composition for forming an electron emission source to obtain an electron emission source including a carbon-based material to which a carboxyl group is adsorbed (c).

먼저, 상기 단계(가)의 전자 방출원 형성용 조성물은 카르복실기가 흡착된 카본계 물질 및 비이클을 혼합하여 제조한다. 카본계 물질에 작용기를 흡착시켜서 페이스트를 제조하게 되면 흡착된 작용기에 의하여 비이클과 혼화성이 우수하게 된다. 상기 설명한 바와 같이 카본계 물질을 분산시키기 위하여 수지형 비이클을 사용하고 구체적으로는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이와 같은 아크릴계 수지; 및 비닐계 수지 등이 있다. 따라서 카본계 물질에 흡착된 카르복실기는 상기 셀룰로오스계 수지 또는 아크릴계 수지와 반응하여 반응성을 촉진시켜 품위가 향상된 전자 방출원 형성용 페이스트 조성물을 제조할 수 있다. First, the composition for forming an electron emission source of step (a) is prepared by mixing a carbon-based material and a vehicle having a carboxyl group adsorbed thereon. When the paste is prepared by adsorbing the functional group to the carbon-based material, the adsorbed functional group provides excellent compatibility with the vehicle. As described above, a resin type vehicle is used to disperse the carbonaceous material, and specifically, a cellulose resin such as ethyl cellulose, nitrocellulose, or the like; Acrylic resins such as polyester acrylate, epoxy acrylate and urethane acrylate; And vinyl resins. Therefore, the carboxyl group adsorbed on the carbon-based material may react with the cellulose resin or the acrylic resin to promote reactivity, thereby preparing a paste composition for forming an electron emission source having improved quality.

상기 전자 방출원 형성용 조성물에 포함되는 물질의 종류 및 함량은 전술한 바와 같으므로, 생략한다. 인쇄하기 전 최종적으로 형성된 전자 방출원 형성용 조성물의 점도는 3,000 내지 50,000cps, 바람직하게는 5,000 내지 30,000cps일 수 있 다. 이러한 조성물의 점도는 비이클의 함량을 조절하여 조절하는 것이 일반적이나, 카본계 물질에 흡착되는 카르복실기의 흡착도를 조절함으로써 조성물의 점도 조절에 이용할 수 있다.The type and content of the material included in the composition for forming an electron emission source are the same as described above, and thus will be omitted. The viscosity of the composition for forming an electron emission source finally formed before printing may be 3,000 to 50,000 cps, preferably 5,000 to 30,000 cps. Although the viscosity of such a composition is generally controlled by adjusting the content of the vehicle, it can be used to adjust the viscosity of the composition by controlling the degree of adsorption of the carboxyl groups adsorbed on the carbon-based material.

이 후, 상기 단계(나)는 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.Thereafter, the step (b) prints the provided composition for forming an electron emission source 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.

인쇄 방식은 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우와 감광성 수지를 포함하지 않은 경우에 따라 상이하다. 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우에는 별도의 포토레지스트막 패턴이 불필요하다. 즉, 기판 상에 감광성 수지를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄로 코팅하고, 이를 원하는 전자 방출원 형성 영역에 따라 노광 및 현상한다.The printing method is different depending on the case where the composition for electron emission source formation contains the photosensitive resin and when the photosensitive resin is not included. When the composition for electron emission source formation contains photosensitive resin, a separate photoresist film pattern is unnecessary. That is, a composition for forming an electron emission source containing a photosensitive resin is coated on a substrate by printing, and the film is exposed and developed according to a desired electron emission source forming region.

한편, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 마스크막 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트막을 이용하여 포토레지스트막 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트막 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 mask film pattern is required. That is, a photoresist film 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 film pattern.

상기 단계(다)에서 상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물은 소성 단계를 통하여 카본계 물질과 기판과의 접착력이 향상될 수 있고, 일부 이상의 바인더의 용융 및 고형화에 의하여 내구성 등도 향상될 수 있으며, 아웃개싱(outgasing)도 최소화될 수 있다. 소성 온도는 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 비이클의 휘발 및 바인더의 소결가능 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 소 성 온도는 400 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 소성 온도가 400℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 소성 온도가 500℃를 초과하면 카본계 물질이 손상될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.In the step (c), the printed electron emission source forming composition may have improved adhesion between the carbon-based material and the substrate through a sintering step, and durability may also be improved by melting and solidifying at least one binder. Outgassing can also be minimized. The firing temperature should be determined in consideration of the volatilization of the vehicle and the sinterable temperature and time of the binder included in the composition for forming the electron emission source. Typical firing temperatures are 400 to 500 ° C, preferably 450 ° C. If the firing temperature is less than 400 ° C., there may be a problem that volatilization such as a vehicle is not sufficiently made, and if the firing temperature exceeds 500 ° C., the carbon-based material may be damaged, which is not preferable.

본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자를 제공한다.The present invention is a substrate; A cathode electrode formed on the substrate; And an electron emission source having an electron emission source formed using the composition for forming an electron emission source that is electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate and comprises a carbon-based material adsorbed with a carboxyl group.

본 발명에 따른 전자 방출 소자의 일 구현예를 도 1에 도시하였다. 도 1을 참조하면, 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.One embodiment of an electron emitting device according to the invention is shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, an electron emitting device having a triode structure among various electron emitting devices according to the present invention is schematically illustrated. The electron emission device 200 illustrated in FIG. 1 includes an upper plate 201 and a lower plate 202, and the upper plate is an upper electrode 190 and an anode electrode 180 disposed on the lower surface 190a of the upper substrate. And a phosphor layer 170 disposed on the bottom surface 180a of the anode electrode.

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 배치 되어 상기 캐소드 전극(120)과 통전되고 상기 게이트 전극(140)보다 낮은 높이로 배치되는 전자 방출원(160)을 구비한다. 상기 전자 방출원에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략한다.The lower plate 202 has a lower surface substrate 110 disposed in parallel with the upper substrate 190 at predetermined intervals to have an inner space, and a cathode electrode disposed in a stripe shape on the lower substrate 110 ( 120, a gate electrode 140 arranged in a stripe shape to intersect the cathode electrode 120, an insulator layer 130 disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120, and the insulator layer ( 130 and an electron emission source hole 169 formed in a portion of the gate electrode 140 and the electron emission source hole 169 are disposed in the electricity supply to the cathode electrode 120 and lower than the gate electrode 140. And an electron emission source 160 disposed therein. Detailed description of the electron emission source is the same as described above, and thus will be omitted.

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 upper plate 201 and the lower plate 202 are maintained in a vacuum at a pressure lower than atmospheric pressure, and the spacer 192 supports the pressure between the upper plate and the lower plate generated by the vacuum and partitions the light emitting space 210. It is disposed between the upper plate and the lower plate.

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 anode electrode 180 applies a high voltage required for acceleration of electrons emitted from the electron emission source 160 to allow the electrons to collide with the phosphor layer 170 at high speed. The phosphor of the phosphor layer is excited by the electrons and emits visible light while falling from a high energy level to a low energy level.

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 gate electrode 140 serves to facilitate the emission of electrons from the electron emission source 160, and the insulator layer 130 partitions the electron emission source hole 169 and the electrons. It serves to insulate the emission source 160 and the gate electrode 140.

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. 하면기판상에 스트라이프 형태로 게이트 전극이 배치되고, 상기 게이트 전극을 덮도록 절연체층이 배치되고, 상기 절연체층상에 상기 게이트 전극과 교차하도록 스트라이프 형태로 캐소드 전극이 배치되며, 상기 캐소드 전극상에 탄소계 물질을 포함하는 전자 방출원이 형성되는 구 조의 전자 방출 소자나, 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.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. A gate electrode is disposed on the bottom substrate in a stripe shape, an insulator layer is disposed to cover the gate electrode, a cathode electrode is disposed in a stripe shape to cross the gate electrode on the insulator layer, and carbon is disposed on the cathode electrode. Electrons emitted from the electron emission source while preventing damage to the gate electrode and / or the cathode electrode due to an electron emission element having a structure in which an electron emission source including a system material is formed, or an arc estimated to be caused by a discharge phenomenon It can also be used for electron emitting devices with grids / meshes to ensure focusing.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재되는 것일뿐 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, but the contents of the present invention are not limited to the following examples.

실시예Example

실시예 1 Example 1

터피네올 10g에 카르복실기가 흡착된 카본 나노 튜브(일진 나노텍사 제품) 1g, 프리트(8000L, 신흥요업사 제품) 0.2g, 아크릴 수지(Elvacite 사 제품) 3g, 폴리에스테르 아크릴레이트 5g, 벤조피논 5g을 첨가하여 교반한 후, 30,000cps의 점도를 갖는 전자 방출원용 조성물을 제조하였다. 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 스프레이하여 현상하고, 450 ℃의 온도에서 소성하여 전자 방출원을 형성하였다. 이 후, 형광막과 애노드 전극으로서 ITO를 채용한 기판을 상기 전자 방출원이 형성된 기판과 배향되게 배치하고, 양 기판 사이에는 기판 간 셀 갭을 유지하는 스페이서를 형성하였다. 상기 전자 방출 소자를 샘플 1이라고 한다.1 g of carbon nanotubes (Iljin Nanotech Co., Ltd.), 0.2 g of frit (8000L, from Emerging Industries), 3 g of acrylic resin (Elvacite Co.), 3 g of polyester acrylate, 5 g of benzopinone After addition and stirring, a composition for electron emission sources having a viscosity of 30,000 cps was prepared. The composition for forming an electron emission source is 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 mask with an exposure energy of 2000 mJ / cm 2 using a pattern mask. Was investigated. After exposure, the solution was sprayed and developed, and fired at a temperature of 450 ° C. to form an electron emission source. Subsequently, a substrate using ITO as a fluorescent film and an anode electrode was disposed so as to be oriented with the substrate on which the electron emission source was formed, and a spacer was formed between the substrates to maintain the cell gap between the substrates. The electron emitting device is referred to as sample 1.

비교예Comparative example 1 One

카르복실기가 흡착되지 않은 카본 나노 튜브를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1의 제조 방법에 기재된 성분 및 함량에 따라 전자 방출 소자를 제조하였다. 이를 샘플 A라고 한다.An electron-emitting device was manufactured according to the ingredients and the contents described in the preparation method of Example 1, except that the carbon nanotubes without the carboxyl group being adsorbed were used. This is called sample A.

평가예Evaluation example

상기 샘플 1 및 A의 전류 밀도를 Pulse power source와 전류계를 이용하여 측정하였다. 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함한 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원을 구비한 샘플 1은 5V/㎛에서 300㎂/cm2의 전류 밀도를 얻었으나, 카르복실기가 흡착되지 않은 카본계 물질을 포함한 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원을 구비한 샘플 A는 5V/㎛에서 200㎂/cm2의 전류밀도를 가짐을 알 수 있다. 따라서, 샘플 1의 전자 방출 특성이 샘플 A의 전자 방출 특성보다 높다는 것을 확인할 수 있다.The current densities of Samples 1 and A were measured using a pulse power source and an ammeter. Sample 1 having an electron emission source formed using the composition for forming an electron emission source containing a carbon-based material adsorbed with a carboxyl group obtained a current density of 300 mA / cm 2 at 5 V / μm, but did not adsorb carboxyl groups. It can be seen that Sample A having an electron emission source formed using the composition for forming an electron emission source containing a system material has a current density of 200 mA / cm 2 at 5V / μm. Therefore, it can be confirmed that the electron emission characteristic of Sample 1 is higher than that of Sample A.

본 발명의 전자 방출 소자는 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 전자 방출원을 제조하는바, 카르복실기가 흡착된 카본계 물질이 비이클 내의 수지 등과의 반응성을 향상시켜 전자방출 특성이 우수한 전자 방출원을 제조할 수 있다. 이로써, 이러한 전자 방출원을 사용함으로써 수명이 증가하고 신뢰성이 개선된 전자 방출 소자를 얻을 수 있다.In the electron emission device of the present invention, an electron emission source is prepared by using an electron emission source-forming composition including a carbon-based material to which a carboxyl group is adsorbed. The carbon-based material to which the carboxyl group is adsorbed improves the reactivity with the resin in the vehicle. It is possible to produce an electron emission source excellent in electron emission characteristics. As a result, by using such an electron emission source, an electron emission device having an increased lifetime and improved reliability can be obtained.

Claims (8)

기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및A cathode electrode formed on the substrate; And 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 카르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전자 방출원.And an electron emission source formed using the composition for forming an electron emission source, wherein the electron emission source is formed to be electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate and comprises a carbon-based material adsorbed with a carboxyl group. 제1항에 있어서, 상기 카르복실기가 흡착된 카본계 물질은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 메타크릴산 알킬 에스테르와 카본계 물질이 반응하여 생성된 것을 특징으로 하는 전자 방출원.The electron emission source of claim 1, wherein the carbon-based material to which the carboxyl group is adsorbed is generated by reacting a methacrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms with a carbon-based material. 제2항에 있어서, 상기 메타크릴산 알킬 에스테르는 메타크릴산메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산 i-부틸, 및 메타크릴산 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.The method of claim 2, wherein the methacrylic acid alkyl ester is methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, And t-butyl methacrylate. 기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극; 및A cathode electrode formed on the substrate; And 상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 카 르복실기가 흡착된 카본계 물질을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하여 형성된 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항의 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자.The electron emission of any one of claims 1 to 3, which is formed to be electrically connected to the cathode electrode formed on the substrate, and formed using an electron emission source formation composition comprising a carbon-based material adsorbed with a carboxyl group. An electron emitting device having a circle. 카르복실기가 흡착된 카본계 물질 및 비이클을 포함하는 전자방출원 형성용 조성물.A composition for forming an electron emission source comprising a carbon-based material and a vehicle having a carboxyl group adsorbed thereon. 제5에 있어서, 상기 카르복실기가 흡착된 카본계 물질은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 메타크릴산 알킬 에스테르와 카본계 물질이 반응함으로써 카르복실기가 흡착된 것을 특징으로 하는 전자방출원 형성용 조성물.6. The composition of claim 5, wherein the carboxyl group-adsorbed carbonaceous material is adsorbed by the methacrylate alkyl ester having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and the carbonaceous material. 제6항에 있어서, 상기 메타크릴산 알킬 에스테르는 메타크릴산메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산 i-부틸, 및 메타크릴산 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 전자 방출원 형성용 조성물.The method of claim 6, wherein the methacrylic acid alkyl ester is methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, And t-butyl methacrylate is one selected from the group consisting of electron emission source forming composition. 제5항에 있어서, 상기 비이클이 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 메틸메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 전자방출원 형성용 조성물.6. The composition of claim 5, wherein the vehicle is selected from the group consisting of polyester acrylates, epoxy acrylates, urethane acrylates, polymethyl methacrylates, and methyl methacrylates.
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