使用高分子化合物的挠性发射极及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种使用高分子化合物制造挠性发射极的方法。该方法包括：在玻璃基板上以预定图案形成电致发光碳材料，以便在该玻璃基板上形成发射极图案；在发射极图案和玻璃基板上形成预定高度的电极层；在电极层上施加聚合物凝胶材料；固化聚合物凝胶材料；以及从玻璃基板分离挠性发射极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种挠性发射极及其制造方法，更具体地，本专利技术涉及一种使用高分子化合物的挠性发射极的制造方法。
技术介绍
挠性显示器是革新性的纸状显示器，它能够折叠或卷曲而不会损坏。由于其高度便携性，挠性显示器呈现成为一种有前景的下一代显示器。可以使用有机电致发光(EL)器件或场发射器件(FED)来实现挠性显示器。需要开发可折叠/可卷曲发射极来实现使用FED的挠性显示器。典型的挠性发射极是通过在聚合物基板上形成由具有EL特性的碳纳米管(CNT)组成的发射极而实现的。采用了两种传统方法来制造挠性发射极。一种方法是在形成于聚合物基板上的籽晶材料上生长碳材料。这种方法需要在聚合物基板上形成籽晶材料，例如铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)或Fe-Ni-Co合金，将籽晶材料构图成所需的发射极形状，以及采用化学气相淀积(CVD)在籽晶材料上沿垂直取向生长EL碳材料，例如CNT。另一种方法涉及将原子团附接到碳材料上并使碳材料自组装到聚合物基板上，在该聚合物基板上形成有金(Au)或银(Ag)图案。更具体地说，CNT溶解在包含有诸如羧基(-COOH)的原子团的溶剂中，接着将其上Au或Ag已经图案化的聚合物基板浸入所得溶液中预定时间。通常，一些原子团，如羧基容易与CNT或诸如Ag或Au的金属反应并结合。因此，溶液中的原子团附接到已溶解CNT的端部，并且附接到CNT上的原子团与诸如Ag或Au的金属结合。结果是，CNT经由原子团与Au或Ag粘合。当聚合物基板从溶液中移走，清洁并干燥时，得到了由在淀积于聚合物基板上的金属图案上垂直对准的CNT组成的挠性发射极。然而，传统方法不仅需要上述的多个步骤来在所需的位置上放置碳材料，而且难以在聚合物基板上均匀地分布碳材料。为了提高场发射特性，需要在完成后的挠性发射极上进行单独的活化工艺，即，通过均匀地切割CNT的上端。由于在采用CVD生长碳材料时聚合物对热敏感，所以前述方法在生长温度方面受限。前述方法的另一缺点是通过CVD生长用作碳材料的、具有大直径的多壁CNT(MWNT)表现出的场发射特性比小直径的单壁CNT(SWNT)差。为了解决这些问题，已经提出了一种将膏状或浆状的碳材料施加在金属上的方法。但是，这种方法的缺点是在活化期间碳材料倾向于容易被移除和不被使用，原因在于具有EL特性的碳材料与金属之间的粘附力弱。此外，增加粘附力将造成场发射特性的严重劣化。
技术实现思路
本专利技术提供一种制造挠性发射极的方法，通过简单的方法能够实现细的发射极图案，均匀地分布碳材料，以及不需要活化。本专利技术还提供通过该方法制造的一种挠性发射极。按照本专利技术的一方面，提供一种使用高分子化合物制造挠性发射极的方法，包括以下步骤在玻璃基板上以预定图案形成电致发光碳材料，以便在该玻璃基板上形成发射极图案；在发射极图案和玻璃基板上形成预定高度的电极层；在电极层上施加聚合物凝胶材料；固化聚合物凝胶材料；及从玻璃基板分离挠性发射极。通过经由掩模在玻璃基板上丝网印刷膏状的碳材料，或通过在玻璃基板上施加膏状的碳材料并通过紫外线(UV)曝光将其构图，在玻璃基板上可以形成发射极图案。在该情形中，碳材料包括碳纳米管(CNT)、富勒烯C60、金刚石、类金刚石碳(DLC)和石墨中的至少一种。CNT可以是单壁或多壁的。通过在发射极图案和玻璃基板上施加金属膏并将其干燥，或通过溅射金属材料到发射极图案上，可以形成电极层。金属可以是银(Ag)。聚合物材料是可UV固化的感光型树脂或热固型树脂。可UV固化的感光型树脂可以是丙烯酸酯基树脂。具体地，它包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、酯化丙烯酸酯和醚丙烯酸酯中的至少一种。通过从上方照射UV光、远红外光或电子束来固化感光型聚合物凝胶材料。如果聚合物材料是热固型材料，那么该聚合物凝胶材料通过热空气干燥固化。根据本专利技术的另一方面，提供了一种按照以上方法制造的挠性发射极。附图说明通过参照附图详细地说明其示范性实施例，本专利技术的上述和其它特征和优点将变得更明显，其中图1A-1E示出根据本专利技术实施例的挠性发射极的制造方法；图2A和2B分别是根据本专利技术实施例制造的挠性发射极的平面图和横截面图；图3A和3B分别是根据本专利技术另一实施例制造的挠性发射极的平面图和弯曲的图3A的挠性发射极的透视图；图4A和4B分别是示出弯曲的完成后的挠性发射极和挠性发射极发光的照片；图5A是根据本专利技术制造的挠性发射极的电流-电压(I-V)特性曲线；图5B是典型刚性发射极的I-V特性曲线；及图6是根据本专利技术实施例制造的挠性发射极表面的扫描电子显微(SEM)照片。具体实施例方式图1A-1E是示出根据本专利技术实施例制造挠性发射极的方法的横截面视图。参考图1A，在玻璃基板11上施加具有电致发光(EL)特性的碳材料12。在本例中，可以使用碳纳米管(CNT)、富勒烯C60、金刚石或类金刚石碳(DLC)、或石墨作为碳材料12。尽管CNT可以是单壁或多壁的，直径较小的单壁CNT(SWNT)可比多壁CNT(MWNT)更加适合，因为前者表现出的场发射特性优于后者。碳材料12可以膏状或浆状使用。在将碳材料12施加在玻璃基板11上后，通过紫外线(UV)曝光将碳材料构图成所需形状的发射极图案。图1B示出了玻璃基板11上的碳材料12已被构图的状态。在UV构图期间，膏状或浆状的碳材料12凝固。如上所述，通过将碳材料施加于玻璃基板11上并将其构图而形成发射极图案。但是，可以通过其它方式形成发射极图案。例如，当通过具有所需发射极图案的掩模将膏状或浆状的EL碳材料丝网印刷到玻璃基板11上时，可以在玻璃基板11上形成包含碳材料的发射极图案12，如图1B所示。接着通过干燥凝固发射极图案12。参照图1C，然后在由碳材料制成的发射极图案12上形成电极层13。电极层13可通过以下方法形成，即，在发射极图案12上施加含银(Ag)的膏并将其干燥，或者在发射极图案12上溅射诸如Ag的金属材料。如果如图1C所示形成的发射极12和电极13包含高百分比的有机材料，则可以烧结发射极12和电极13来去除有机材料。接下来，参考图1D，用聚合物凝胶材料14完全涂覆电极层13的顶面和边缘，从而构成挠性发射极的聚合物基板。聚合物凝胶材料14可以是感光型的或热固型的。可UV固化的聚合物材料最常用作感光型聚合物材料。可UV固化的聚合物材料的代表例子是丙烯酸酯基树脂，例如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、酯化丙烯酸酯或者醚丙烯酸酯。然后，固化涂覆的聚合物凝胶材料14。当聚合物材料是热固型树脂时，可以采用热空气干燥来固化它。当聚合物材料可以是诸如丙烯酸酯基树脂的可UV固化的聚合物材料时，如图1D所示，UV光从上方照射聚合物凝胶材料14。取决于所选择的聚合物材料的类型，可以使用红外线或电子照射。已固化的聚合物材料用作根据本专利技术实施例的挠性发射极的聚合物基板。已固化的聚合物材料将被称作聚合物基板。一旦聚合物凝胶材料14固化，完全地形成根据本专利技术实施例的挠性发射极，其包括聚合物基板14，电极13和场发射发射极12。如图1E所示，从玻璃基板11分离完成后的挠性发射极。由于在诸如CNT的碳材料与玻璃基板之间的粘附力一般较弱，所以可以简易地将完成后的挠性发射极从玻璃基板11分离。当完成后的挠性发射极从玻璃基板11分离时，非常少部分的CN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用高分子化合物制造挠性发射极的方法，包括：在玻璃基板上以预定图案形成电致发光碳材料，以便在该玻璃基板上形成发射极图案；在所述发射极图案和所述玻璃基板上形成预定高度的电极层；在所述电极层上施加聚合物凝胶材料；固化所述聚合物凝胶材料；及从所述玻璃基板分离所述挠性发射极。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玹姃，文钟云，李常贤，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]