形成碳纳米管发射器的方法技术

本发明专利技术提供一种形成碳纳米管发射器的方法。该形成碳纳米管发射器的方法包括：在衬底上以预定形状形成碳纳米管复合物；在该碳纳米管复合物上涂覆呈液相的表面处理材料，并进行干燥；以及将该变干的表面处理材料从该碳纳米管复合物上剥离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体涉及一种利用碳纳米管形成可提高电场发射的碳纳米管发射器(emitter)的方法。
技术介绍
近来，碳纳米管(CNT)已经广泛用作场发射显示(FED)装置的场发射器或液晶显示(LCD)装置的背光。碳纳米管具有良好的电子发射特性和优异的化学机械耐久性。因此，许多涉及碳纳米管的物理性质和应用的研究得以进行。在FED装置中，电子因阴极和阳极间的电场而从阴极上形成的场发射器发射出来，并撞击阳极，从而导致光从阳极上形成的荧光材料发出。由诸如钼Mo的金属形成的微尖(micro-tip)被广泛用作FED装置的场发射器。但是，由于大气气体和FED装置内的非均匀电场，该微尖的寿命会缩短。此外，对可降低多少功函数以减小采用金属发射器的传统FED装置的驱动电压是有限制的。为了解决这些问题，场发射器用具有非常大的长径比、高耐久性和优异电子传导率的碳纳米管形成。形成碳纳米管发射器时的一个重要方面是，碳纳米管必须自碳纳米管发射器的表面垂直伸出。其原因在于，即使碳纳米管的成分相同，碳纳米管的发射电流也会随排列状态而不同。因此，需要尽可能将碳纳米管形成(configure)为垂直排列。通常，碳纳米管发射器采用化学气相沉积(CVD)法和糊剂法(pastemethod)形成，在化学气相沉积法中碳纳米管直接生长在衬底上，在糊剂法中碳纳米管形成为含树脂的糊。但是，尽管CVD法易于将碳纳米管布置在垂直位置上，但是其不能容易地用于玻璃衬底，因为其需要高于500℃的反应温度下的热处理。此方法还需要用于形成大面积衬底的昂贵设备。此外，必须适当控制碳纳米管的密度，否则在碳纳米管密度过高时，发射电流可能会下降。另一方面，碳纳米管糊剂法包括在衬底上印刷碳纳米管糊和烘烤印刷过的衬底。但是，如果碳纳米管发射器的表面不处理，则碳纳米管的排列状态将变得不均匀，导致碳纳米管发射器的非均匀光发射，如图1所示。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种，其通过对碳纳米管发射器进行表面处理来改善电场发射。根据本专利技术一方面，提供一种，包括在衬底上以预定形状形成碳纳米管复合物(composite)；在碳纳米管复合物上涂覆呈液相的表面处理材料，并干燥该表面处理材料，该表面处理材料包括有机聚合物粘合剂和无机化合物；以及将变干的表面处理材料从该碳纳米管复合物上剥离。该有机聚合物粘合剂可以包括从聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯基吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)构成的组中选出的至少一种。表面处理材料中有机聚合物粘合剂的浓度可以是5～20％wt。该无机化合物可以包括从TiO2、SiO2和Al2O3构成的组中选出的至少一种。表面处理材料中无机化合物的浓度可以是3～10％wt，且无机化合物的粒径为1nm～5μm，且可以是10nm～1μm。表面处理材料的粘度可以是100～5000厘泊(centipoise)。该碳纳米管复合物的形成包括在衬底上涂覆包括碳纳米管、有机粘合剂、无机粘合剂和金属粉末的碳纳米管糊；将该碳纳米管糊构图成预定形状；以及通过烘烤该形成了图案的碳纳米管糊来除去该有机粘合剂。该有机粘合剂可以包括单体、低聚物和光敏引发剂。在此情况下，该单体可以包括从丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸苯氧基乙酯(phenoxyethyl acrylate)、丙烯酸2(2-乙氧基)乙酯、丙烯酸2-乙基己酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯构成的组中选出的至少一种。该低聚物可以包括从聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯构成的组中选出的至少一种。而且，该光敏引发剂可以包括从苄基丙酮(benzyl dimethylketam)、苯偶姻正丁基醚和α-羟基酮(alpha-hydroxy keton)构成的组中选出的至少一种。该无机粘合剂可以包括含PbO-ZnO-B2O3的玻璃料(glass frit)。该金属粉末可以包括从铝、银、锌、铜、镍和铁构成的组中选出的至少一种。该碳纳米管糊可以通过紫外线硬化并被构图。该碳纳米管糊的有机粘合剂可以通过在400～500℃的温度下烘烤而去除。根据本专利技术的另一实施例，提供一种，包括在衬底上以预定形状形成碳纳米管复合物；在该碳纳米管复合物上涂覆包括硬化聚合物树脂的表面处理材料并硬化该表面处理材料；以及将变硬的表面处理材料从该碳纳米管复合物上剥离。该表面处理材料可以通过从紫外线、热空气、电子束和远红外线构成的组中选出的方法来硬化。在表面处理材料通过紫外线硬化时，表面处理材料可以包括从环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、酯丙烯酸酯(ester acrylate)、醚丙烯酸酯(etheracrylate)和丙烯酸丙烯酸酯(acrylic acrylate)构成的组中选出的至少一种。附图说明图1是传统碳纳米管发射器发出的光的摄影图像；图2A至2C是横截面视图，示出根据本专利技术一实施例的；图3是曲线图，示出根据本专利技术，碳纳米管发射器在表面处理之前和之后的电流-电压特性；图4A至4C是横截面视图，示出根据本专利技术另一示例性实施例的；图5是曲线图，示出根据本专利技术另一实施例，碳纳米管发射器在表面处理之前和之后的电场发射特性；图6是根据本专利技术另一实施例的碳纳米管发射器的SEM图像；图7是透视图，示出在FED装置中根据本专利技术一实施例；图8是横截面视图，示出在FED装置中根据本专利技术一实施例；图9是图8所示的FED图像的SEM图像，其表面涂覆有表面处理材料； 图10是图7所示的FED在其表面已经被处理后所发射的光的摄影图像；以及图11是图8所示的FED在其表面已经被处理后所发射的光的摄影图像。具体实施例方式现在将参考附图更充分地说明本专利技术，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。附图中相同的附图标记表示相同的元件。图2A至2C是横截面视图，示出根据本专利技术一实施例的。参见图2A，具有预定形状的碳纳米管复合物102形成在衬底100上。玻璃衬底可以用作衬底100。更具体地，在形成含碳纳米管、有机粘合剂、无机粘合剂和金属粉末的碳纳米管糊后，利用丝网印刷方法将碳纳米管糊涂覆在衬底100上。碳纳米管可以以单壁、双层壁或多层壁形成，且对壁的长度没有特别限制，但它可以约为0.5～2微米。碳纳米管糊中碳纳米管的浓度约为1～30％wt。该有机粘合剂包括单体、低聚物和光敏引发剂。该单体可以是从丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸苯氧基乙酯(phenoxyethyl acrylate)、丙烯酸2(2-乙氧基)乙酯、丙烯酸2-乙基己酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯构成的组中选出的至少一种。该低聚物可以是从聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯构成的组中选出的至少一种。该光敏引发剂可以是从苄基丙酮、苯偶姻正丁基醚和α-羟基酮(alpha-hydroxy keton)构成的组中选出的至少一种。碳纳米管糊中有机粘合剂的浓度约为30～90％wt。该无机粘合剂包括含PbO-ZnO-B2O3的玻璃料。该无机粘合剂的粒径可以是约0.1～5微米，且碳纳米管糊中无机粘合剂的浓度可以是约0.1～20％wt。该金属粉末是用于容易地向碳纳米管提供电的材料，可以包括从铝、银、锌、铜、镍和铁构成的组中选出的至少一种。优选地，金属粉末的粒径约为1～500纳米，且碳纳米管糊中金属粉末的浓度约为0.1～20％wt。接着，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成碳纳米管发射器的方法，包括：在衬底上以预定形状形成碳纳米管复合物；在该碳纳米管复合物上涂覆呈液相的表面处理材料，并干燥该表面处理材料，该表面处理材料包括有机聚合物粘合剂和无机化合物；以及将该变干的表面处理材料 从该碳纳米管复合物上剥离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇完，李玹姃，文钟云，郑得锡，崔浚熙，赵晟希，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]