KR100491703B1 - 전자방출소자, 전자원, 화상형성장치, 그리고,전자방출소자 및 전자방출장치의 제조방법 - Google Patents

전자방출소자, 전자원, 화상형성장치, 그리고,전자방출소자 및 전자방출장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 균일한 전자방출특성을 지닌 내구성이 있는 전자방출소자와, 전자원 및 장기간 균일한 표시특성을 지닌 화상형성장치를 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명에 의한 전자방출소자의 제조방법은, 기판표면상에 음극전극을 배치하는 공정; 상기 음극전극에 대향한 전극을 배치하는 공정; 상기 음극전극상에 주성분으로서 탄소를 함유하는 섬유를 복수본 배치하는 공정; 및 상기 음극전극에 대향한 전극에 대해서 감압조건하에 해당 음극전극에 인가된 전위보다 높은 전위를 인가하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

전자방출소자, 전자원, 화상형성장치, 그리고, 전자방출소자 및 전자방출장치의 제조방법{ELECTRON-EMITTING DEVICE, ELECTRON SOURCE, IMAGE-FORMING APPARATUS, AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRON-EMITTING DEVICE AND ELECTRON-EMITTING APPARATUS}
본 발명은, 전자방출소자, 이것을 이용하는 전자원, 화상형성장치 및 전자방출소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
효과적인 냉전자원의 하나로서, 금속에 인가된 106V/㎝이상의 강전계로 금속표면으로부터 전자를 방출하는 전계방출형(FE형) 전자방출소자가 주목되고 있다.
FE형 냉전자원을 실제 사용하면, 박형의 방출형 화상표시장치를 실현할 수 있으므로, 전력절약화 및 경량화 시스템에 기여할 수 있다.
도 12는, 수직방향의 FE형 구조를 표시한 것이다. 도 12에 있어서, (121)은 기판, (123)은 이미터전극, (124)는 절연층, (125)는 이미터, (126)은 양극, (127)은 양극에 방출된 전자빔의 형상을 나타낸다. 음극전극(123)상에 배열된 게이트전극(122)과 절연층(124)의 층에 개구부가 형성되어 있다. 상기 개구부내에는 원추형 이미터(125)가 설치되어 있다(이 구조를 이하 "스핀트(Spindt)형 구조"라 칭함). 이 구조는, 예를 들면, C. A. 스핀트저, "몰리브덴콘을 지닌 박막형 전계방출음극의 물성", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976) 등에 개시되어 있다.
또한, 횡방향 FE형 전자방출소자의 일례는, 포인트단부를 지닌 이미터전극 및 기판에 평행하게 배열된 이미터전극의 상기 단부로부터 전자를 추출하는 게이트전극(추출전극)과, 상기 게이트전극과 이미터전극의 대향하는 방향에 수직인 방향으로 배치된 콜렉터(이하, 본 발명에 있어서 "양극"이라 칭함)에 의해 형성될 수 있다.
섬유형상 탄소를 사용하는 전자방출소자의 예가, 일본국 공개특허 평 8-115652호, 일본국 공개특허 제 2000-223005호, 유럽 공개특허(EP-A1) 제 1022763호 등에 개시되어 있다.
상기 FE형 전자원을 사용하는 화상형성장치에 있어서, 전자원과 형광체와의 거리(H), 전자방출소자와 형광체간의 양극전압(Va) 및 음극전극과 도입전극간의 소자전압(Vf)에 따라 전자빔스폿(이하, "빔직경"이라 칭함)을 얻을 수 있고, 상기 빔의 간격은 서브밀리미터로, 화상형성장치로서 충분한 해상도를 지닌다.
그러나, 화상표시소자 등의 화상형성장치에 있어서, 최근 고정밀도의 해상도가 요구되고 있다.
또한, 표시화소수의 증가에 따라, 구동시 전자방출소자의 대형 소자용량으로부터 소비전력이 상승되고 있다. 따라서, 소자용량 및 소자전압을 감소시키는 동시에 전자방출소자의 효율을 향상시키도록 요구되고 있다.
또, 전자방출소자의 불균일한 특성으로 인한 화소간의 휘도의 불균일한 분포를 피하기 위해 전자방출소자가 균일한 특성을 지닐 필요가 있다.
그 결과, 소자의 용량, 소자전압 및 전자방출소자간의 불균일한 특성을 감소시키도록 요청되고 있다.
도 12에 표시한 스핀트형 전자방출소자에 있어서는, 게이트전극(122)과 기판(121)의 층구조에 의해 많은 수의 이미터(125)와 대형의 게이트용량간에 기생용량이 형성되고, 또한, 스핀트형 FE의 소자전압이 수십V로 높아, 대형 용량으로 인해 소비전력이 커진다고 하는 문제가 발생된다.
또, 추출된 전자빔이 확산되므로, 해당 빔의 확산을 억제하기 위한 집속전극이 필요하다. 예를 들면, 일본국 공개특허 평 7-006714호 공보에는, 전자를 집속하기 위한 전극을 구비해서 궤도를 집속하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은, 집속전극을 할당하는 처리공정이 복잡하고, 또 전자방출효율이 낮다고 하는 문제점이 있다.
또한, 통상의 수평방향 FE는, 정상의 음극으로부터 방출된 전극이 게이트전극에 대해서 쉽게 부서지도록 설계되어 있으므로, 효율(양극에 이르는 전류에 대한 게이트를 통해서 흐르는 전류의 비)이 낮아, 빔이 양극에서 크게 확산되어 버린다.
1조의 섬유형상 탄소로 형성된 전자방출소자에 의하면, 소자간의 길이 및 형상의 차가 클 때 국부적인 전자방출(전계집중)이 나타나므로, 전자방출에 의해 수반되는 전류밀도가 국부적인 전계집중이 일어나는 부분에서 높아져, 전자방출특성이 열화되어, 소자의 수명을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 소자를 복수개 지닌 화상형성장치에 의하면, 상기 일로 인해 각 전자방출소자의 Ie(방출전류)의 양의 명백한 분포를 일으켜, 그레이스케일(gray scale) 화상의 표시불량, 명멸하는 화상 등을 초래함으로써 화상형성장치의 성능을 감소시킨다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 내구성 있는 전자방출소자, 전자원, 장기간 균일한 표시특성을 지닌 화상형성장치 및 균일한 전자방출특성을 보증함으로써 상기 전자방출소자 및 화상형성장치를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 전자방출소자의 제조방법은, 기판표면상에 음극전극을 배치하는 공정; 상기 음극전극에 대향한 전극을 배치하는 공정; 상기 음극전극상에 주성분으로서 탄소를 함유하는 섬유를 복수본 배치하는 공정; 및 상기 음극전극에 대향한 전극에 대해서 감압조건하에 해당 음극전극에 인가된 전위보다 높은 전위를 인가하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자원의 다른 제조방법은, 기판상에, 주성분으로서 각각 탄소를 함유하는 복수본의 섬유로 이루어진 복수개의 전자방출소자와, 상기 복수개의 전자방출소자의 적어도 1개에 전기적으로 접속된 복수개의 배선을 설치하는 공정; 상기 복수개의 전자방출소자의 적어도 일부에 전압을 인가해서 해당 전압이 인가된 전자방출소자의 전기특성을 측정하는 공정; 및 상기 측정결과에 의거해서 상기 복수개의 전자방출소자간의 전기특성의 차를 감소시키는 공정을 구비하고 있다. 상기 복수개의 전자방출소자간의 전기특성의 차를 감소시키는 공정은, 감압조건하에 복수개의 전자방출소자의 적어도 하나로부터 전자의 방출을 허용하는 공정을 포함한다.
또, 상기 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정은, 상기 섬유에 대해서 화학적 또는 물리적으로 반응하는 가스의 조건하에서 행하는 것이 바람직하다. 이 방법에 있어서, 상기 섬유에 전계가 집중하는 부분은, 부분적인 에칭공정에 대해서 반응하게 된다. 그 결과, 안정하고 균일한 전자방출소자, 전자원 및 화성형성정치를 제조할 수 있다.
상기 섬유에 대해서 화학적으로 반응하는 가스는, H2, H2O, O2 또는 CO 2를 함유하는 것이 바람직하다. 또는, 상기 섬유에 대해서 화학적으로 반응하는 가스는, H2가스와, H2O가스, O2가스 및 CO2가스중의 하나와의 조합인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은, 특별히 언급하지 않는 한 각 실시예의 각 구성성분의 치수, 재질, 형상 및 관련된 구성으로 한정되는 것은 아니다.
우선, 전자방출소자의 전자방출특성의 동등화 처리(equalizing process)에 대해서 이하 설명한다.
본 발명에 의하면, 전자방출소자의 전자방출부재로서 섬유형상 탄소를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 섬유형상 탄소의 애스펙트비는 매우 크므로, 전계를 용이하게 향상시킨다. 따라서, 전자를 저전압에서 방출하는 것이 가능하고, 또, 본 발명에 의한 전자방출부재로서 섬유형상 탄소가 권장된다.
본 발명에 의한 "섬유형상 탄소"란, "주로 탄소로 이루어진 기둥형상 물질" 또는 "주로 탄소로 이루어진 선형상 물질"을 말한다. "섬유형상 탄소"란, "주로 탄소로 이루어진 섬유"를 말하기도 한다. 실제상, 본 발명에 의한 "섬유형상 탄소"는 탄소 나노관, 흑연 나노섬유 및 비정질 탄소섬유도 포함한다. 특히, 흑연 나노섬유가 전자방출부재로서 가장 바람직하다.
그러나, 전자방출부재로서 섬유형상 탄소를 사용할 경우, 제조방법을 고려해서 종종 1조의 복수본의 섬유형상 탄소로서 사용한다. 섬유형상 탄소의 형상을 두께, 길이 등에 있어서 동등하게 하는 것은 매우 곤란하므로, 1조의 복수본의 섬유형상 탄소를 전자방출소자의 전자방출부재로서 사용할 경우 전자방출소자간의 특성의 불균일이 종종 발생한다.
이러한 상황하에서, 본 발명에 의하면, 전자방출소자간의 전자방출특성의 차를 감소시키는 처리(동등화 처리)를 행하여, 전자방출부재로서 복수본의 섬유형상 탄소를 사용하는 전자방출소자의 전자방출특성을 제어한다.
본 발명에 의한 전자방출소자의 제조방법의 특징인 "동등화 처리"는, 소자구동시 전자방출소자를 형성하는 전극쌍에 있어서 대향하는 전극(추출전극)에 대한 전위보다 낮은 전위가 인가되는 전극(음극전극)상에 복수본의 섬유형상 탄소를 배열한 후 전자방출소자에 전압을 인가함으로써 행한다.
이 방법은, 전자원, 화상형성장치 등을 복수개의 전자방출소자를 사용해서 형성할 경우 특히 편리하고 효과적이다.
본 발명에 의한 "동등화 처리"는, 복수개의 전자방출소자간의 전자방출특성의 차를 감소시킬 뿐만 아니라, 하나의 전자방출소자의 전자방출특성도 향상시킨다.
즉, 섬유형상 탄소를 형성한 직후의 전자방출소자는, 복수본의 섬유형상 탄소간에 형상차를 나타낸다. 이러한 소자는, 특히 전계가 집중하는 부분을 형성할 수 있다. 이러한 특정의 전계집중을 지닌 전자방출소자가 작동하면, 해당 특정 부분으로부터 전자가 집중적으로 방출되어 그 부분에 과도하게 부하가 발생한다. 그 결과, 전자방출특성이 갑자기 손상되어, 전자방출소자의 충분한 성능을 얻을 수 없게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 "동등화 처리"를 행함으로써, 전계가 특히 집중하는 부분을 제거할 수 있어, 다수본의 섬유형상 탄소로부터 전자가 거의 동등하게 방출된다(전자방출부위의 수가 증가된다). 그 결과, 전자방출특성이 우수하고 장기간 안정한 전자방출소자를 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 상기 "동등화 처리"는, 섬유형상 탄소에 대해 반응하는 물질의 조건하에 소자에 전압을 인가함으로써 행하는 것이 바람직하다.
동등화 처리의 원리는, 전자방출부분인 섬유형상 탄소로부터 진공속으로 전자가 방출될 때 발생되는 열을 이용한 에칭작업에 의해 수행된다. 또한, 상기 처리를 섬유형상 탄소에 대해 반응하는 물질의 조건하에 행할 경우, 상기 조건하의 반응성 물질과 섬유형상 탄소가 서로 선택적으로 반응함으로써, 부분적인 에칭처리가 행해진다.
섬유형상 탄소는 주로 탄소를 함유하므로, 이하의 반응이 일어난다:
C + H2O → H2↑ + CO↑ …(1)
C + O2 →CO2↑ …(2)
2C + O2 →2CO↑ …(3)
C + CO2 →2CO↑ …(4).
따라서, 섬유형상 탄소에 대해서 반응성이 있는(즉, 반응하는) 물질로서는, H2O, CO2, O2, H2 등을 이용할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 전자방출부재로서 섬유형상 탄소를 사용한 횡방향 전자방출소자를 이용하는 본 발명에 의한 동등화 처리의 유형을 표시한 것이다.
도 2a 및 도 2b에 있어서, (1)은, 절연기판, (2)는 추출전극("제 2전극" 또는 "게이트전극"이라고도 칭함), (3)은 음극전극("제 1전극" 또는 "네가티브전극"이라고도 칭함), (4)는 음극전극에 전기적으로 접속된 복수본의 섬유형상 탄소로 이루어진 전자방출부재이다. 또, (20)은 진공실, (21)은 기판지지부재, (22)는 가스도입밸브, (23)은 진공펌프, (24)는 양극("제 3전극"이라고도 칭함), (25)는 등전위면이다.
이 예에 있어서는, 횡방향 전자방출소자를 설명하나, 본 발명에 의한 제조방법은, 전자방출부재로서 섬유형상 탄소를 사용하는 수직방향 전자방출소자에도 적용가능하다. 또, 횡방향 전자방출소자는 제조시 간단하므로, 수직방향 전자방출소자보다도 구동동작시 용량이 적어, 고속구동을 행할 수 있다.
또한, 도 12에 표시한 수직방향 전자방출소자는 음극전극(123)과 추출전극(게이트전극)(125)을 포함하지만, 섬유형상 탄소는 저전계에서 전자를 방출할 수 있으므로, 도 12에 표시한 게이트전극(125)과 절연층(124)없이도 수직방향 전자방출소자에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 즉, 본 발명은, 기판(121)상에 형성된 음극전극(123)과 그 위에 형성된 섬유형상 탄소로 구성된 전자방출소자에도 적용할 수 있다.
수직방향 전자방출소자에 있어서, "등등화 처리"는, 섬유형상 탄소가 배열된 음극전극(도 12에 표시한 참조번호(123))과 양극(도 12에 표시한 참조번호(126))사이에 전압을 인가하는 후술하는 "동등화 처리"에서 행하는 처리와 마찬가지의 전압인가처리를 행함으로써 행할 수 있다. 또는, "등등화 처리"는, 섬유형상 탄소가 배열된 음극전극(도 12에 표시한 참조번호(123))과 양극(도 12에 표시한 참조번호(126))사이에 형성된 음극전극과 추출전극(도 12에 표시한 참조번호(122))사이에 전압을 인가하는 후술하는 "동등화 처리"에서 행하는 처리와 마찬가지의 전압인가처리를 행함으로써 행할 수도 있다.
또한, "동등화 처리"는, 섬유형상 탄소가 구비된 음극전극위쪽에 전극판을 배치해서, 해당 전극판과 음극전극사이에 후술하는 "동등화 처리"에서 행하는 전압인가처리와 마찬가지의 전압인가처리를 행함으로써 행하는 것도 가능하다.
"동등화 처리"에서는, 진공펌프(23)에 의해 진공실(20)을 배기한 후 가스도입밸브(22)로부터 섬유형상 탄소에 대해서 반응하는 "반응성 가스"를 도입한다. 다음에, 추출전극(2)을 양(포지티브)으로 할 수 있도록 섬유형상 탄소로 이루어진 전자방출부재(4)에 전압을 인가하고, 해당 섬유형상 탄소로 이루어진 전자방출부재(4)로부터 전자를 방출한다. 이어서, 상기 섬유형상 탄소로 이루어진 전자방출부재(4)가 전자방출로부터의 열에 의해 상기 반응을 오른쪽으로 향해 진행시킴으로써, 섬유형상 탄소의 에칭을 행한다(도 2a).
상기 반응과정중에, 왼쪽상의 반응성 가스는 가스도입밸브(22)에 의해 끊임없이 도입되고, 오른쪽의 생성물은, 진공펌프(23)에 의해 배기되어, 상기 반응식은 오른쪽으로 진행하게 된다.
반응은 가역적이므로, 반응생성물은, 반응계로부터 즉시 제거하도록 설정되어 있다.
또, 반응성 가스와 전자방출부재간의 반응을 촉진시키기 위해 전자방출을 정지시키는 시간을 확보해 두는 것이 권장된다. 이것을 달성하기 위해, 전자방출부재(4)와 추출전극(2)사이에 펄스전압을 인가하는 것이 바람직하다.
전자방출로부터의 열에 의해 반응이 진행되므로, 전자를 용이하게 방출시키는(전계가 용이하게 향상될 수 있는) 전자방출부재(4)의 일부가 열에 대해 집중해서 반응한 후, 섬유형상 탄소의 조내에서 에칭된다. 그 결과, 전계가 과도하게 집중되는 부분을 제거함으로써 전자방출영역에 의해 전계가 균등하게 인가될 수 있다.
도 2b는 "동등화 처리"의 결과의 유형을 표시한 것이다. "동등화 처리"를 실행한 후, 각 섬유형상 탄소에 인가된 전계차가 감소된다. 즉, 도 2a에 표시한 바와 같이 크게 열화된 등전위면(25)은 도 2b에 표시한 바와 같이 열화가 감소된다.
화상형성장치가 구비되면, 각각 섬유형상 탄소를 지닌 복수개의 전자방출소자 및 해당 전자방출소자의 구동시 사용하는 배선에 의해 형성된 전자원기판을 형광체 등을 구비한 화상형성부재를 지닌 면판에 접합시켜 진공 외피(envelope)를 형성한 후("밀봉공정"이라 칭함), "동등화 처리"를 행하는 것도 가능하다.
상기 처리에 있어서, 복수본의 섬유형상 탄소를 사용하는 전자방출소자, 전자원 및 화상형성장치의 성능을 개선할 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 전자방출소자는 "동등화 처리"에 있어서 국부적인 전계집중을 방지함으로써, 전자방출특성을 균등화하고, 국부적인 전계집중에 의한 고전류밀도로 인한 과부하에 의한 방출전류의 감쇄를 억제할 수 있다.
따라서, 방전의 유기를 억제할 수 있고, 전자방출소자의 내구성을 연장시킬 수 있어, 시간경과에 따른 변동이 적은 안정한 전자방출전류를 유지할 수 있다.
다음에, 복수개의 전자방출소자를 포함하는 전자원 및 화상형성장치에 있어서 각 전자방출소자의 전자방출전류를 안정적으로 유지할 수 있으므로, 각 화소의 내구성을 향상시키고, 화상의 그레이스케일을 성공적으로 표현할 수 있는 동시에 화상의 명멸을 회피할 수 있으므로, 장기간 표시특성을 동등하게 표현할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 실제적인 구성의 실시형태예에 대해서 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 제조방법을 수행하는 전자방출소자의 구성의 일례를 표시한 것이다. 도 3a는 본 실시형태예에 의한 전자방출소자의 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 표시한 3B-3B를 따른 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 있어서, (1)은 기판, (2)는 추출전극, (3)은 음극전극, (4)는 전자방출부재이다. 도 4a 내지 도 4d는 본 실시형태예에 의한 전자방출소자의 제조방법의 유형을 개략적으로 표시한 것이다. 본 실시형태예에 의한 전자방출소자의 제조방법의 일례를, 이하 도 4a 내지 도 4d를 참조해서 설명한다.
기판(1)이란, 석영유리, Na 등의 불순물함량을 저감하고, K 등으로 대체한 유리, 소다석회유리, 실리콘기판 등상에 스패터법 등에 의해 SiO2를 도포해서 얻어진 층구조체 및 알루미나 등으로 이루어진 세라믹스 등의 절연기판을 말한다(도 4a).
절연기판(1)상에 추출전극(게이트전극)(2)과 음극전극(3)을 배치한다(도 4b).
추출전극(2)과 음극전극(3)은 도전성이고, 증착법, 스패터법 등의 통상의 진공막형성수법이나 포토리소그라피수법에 의해 형성할 수 있다.
추출전극(2)과 음극전극(3)의 재질은 예를 들면, 탄소, 금속, 질화금속, 탄화금속, 붕화금속, 반도체 또는 금속화합물반도체이어도 된다.
상기 추출전극(2)과 음극전극(3)의 두께는 수십nm 내지 수㎛의 범위내로 설정할 수 있다. 탄소, 금속, 질화금속, 탄화금속 등의 내열성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 얇은 전극에 의해 전위가 감소될 수 있거나, 매트릭스배열에 상기 전자방출소자를 사용하면, 필요에 따라 전자방출에 관련되지 않는 부분에는 저저항의 금속배선재료를 사용할 수 있다.
추출전극(2)과 음극전극(3)간의 거리는, 전자방출부재(4)의 전자방출전계(횡방향 전계)를 화상형성에 필요한 수직방향 전계와 비교할 때 전자방출전계가 수직방향 전계보다 1 내지 십배가 될 수 있도록 추출전극(2)과 음극전극(3)사이에 전자방출소자를 구동하는 소자전압에 의존해서 구할 수 있다.
예를 들면, 양극(24)과 음극전극(3)간의 거리가 2㎜인 경우, 10kV를 인가하면, 수직방향 전계는 5V/㎛가 된다. 이 경우, 상기 거리와 소자전압은, 사용되는 전자방출부재의 전자방출전계가 5V/㎛보다 크도록 구하여, 선택된 전자방출전계에 대응하도록 한다.
본 발명에 의한 "횡방향 전계"란, "기판(1)의 표면에 대해 실질적으로 평행한 전계" 또는 "음극전극(2)에 대향하는 추출전극(2)의 방향에 있어서의 전계"를 의미할 수 있다.
본 발명에 의한 "수직방향전계"란, "기판(1)의 표면에 대해 실질적으로 수직인 전계" 또는 "양극전극(61)에 대향하는 기판(1)의 방향에 있어서의 전계"를 의미할 수 있다.
다음에, 불균일한 표면을 지닌 전자방출부재(4)를 음극전극(3)상에 배치한다(도 4c). 전자방출부재(4)로서 사용되는 재료는, 1조의 섬유형상 탄소이다. 이 섬유형상 탄소는 흑연섬유인 것이 바람직하다.
상기 섬유형상 탄소는, 수V/㎛의 역치전계를 지닌다. 도 10 내지 도 11은, 본 발명에 적합한 섬유형상 탄소의 구성의 일례를 표시한 것이다. 각 도면은, 왼쪽에 광학현미경수준(대략 1000×), 중앙에 주사전자현미경(SEM)수준(대략 30,000×), 오른쪽에 투과형 전자현미경(TEM)수준(대략 1,000,000×)에서의 실시형태예를 표시한다.
도 10에 표시한 바와 같이, 그라펜(graphen)의 원기둥형상(다중벽원기둥을 다중벽 나노관이라 칭함)을 탄소 나노섬유라 칭하고, 그 역치는 나노관의 선단이 개구된 때 최대로 된다.
도 11은 비교적 저온에서 섬유형상 탄소를 생성하는 것을 표시한 것이다. 이 형태의 섬유형상 탄소는, 적층된 그라펜으로 이루어져 있다(따라서, "흑연 나노섬유"라 칭할 경우도 있고, 온도에 따라 비정질 구조의 비율이 증가됨). 실질상, 흑연 나노섬유는, 그라펜이 길이방향(섬유의 축방향)으로 층을 이루고 있는(적층된) 섬유형상 물질을 나타낸다. 즉, 도 11에 표시한 바와 같이, 섬유의 축에 평행하지 않도록 복수의 그라펜을 배열해서 층을 이루도록 한(적층한) 섬유형상 물질이다.
기타 탄소 나노관은, 그라펜이 길이방향(섬유의 축방향)둘레에 배열(원기둥모양으로)된 섬유형상 물질이다. 즉, 섬유의 축에 대해서 실질적으로 평행하게 그라펜이 배열된 섬유형상 물질이다.
1매의 흑연을, "그라펜" 또는 "그라펜시트"라 칭한다. 실질상, 흑연은, 복수매의 탄소시트를 적층해서 얻어진 것으로, 각각 sp2혼성체에 있어서 탄소원자의 공유결합으로 이루어진 정육각형이 전개된 탄소면이 3.354Å의 간격으로 층을 이루고 있는 적층체이다. 각 탄소면을 "그라펜" 또는 "그라펜시트"라 칭한다.
각 섬유형상 탄소는 1 내지 10V/㎛의 전자방출역치를 지니며, 이미터(전자방출부재)(4)의 재료로서 권장할 만하다.
특히, 1조의 흑연 나노섬유를 사용하는 전자방출소자는, 도 2 및 도 3에 표시한 본 발명에 의한 소자구조로 제한되지 않고, 저전계에서 전자를 방출할 수 있고, 큰 방출전류를 얻을 수 있으며, 쉽게 제작할 수 있고, 또한, 안정한 전자방출특성을 지닌 전자방출소자를 얻을 수 있다. 예를 들면, 흑연 나노섬유이미터를 사용해서, 해당 이미터로부터 전자방출을 제어하는 전극을 구비함으로써 전자방출소자를 얻을 수 있고, 흑연 나노섬유로부터 방출된 전자의 조사에 의해 광을 방출하는 발광부재를 사용해서 램프 등의 발광장치도 형성할 수 있다. 또한, 상기 흑연 나노섬유를 사용하는 전자발광소자를 복수열 배열하고, 또, 형광체 등의 발광부재로 이루어진 양극전극을 구비함으로써, 디스플레이 등의 화상형성장치를 구성할 수도 있다. 흑연 나노섬유를 이용하는 전자방출소자, 발광소자 및 화상형성장치는, 종래의 전자방출소자에서와 마찬가지로 각 소자내부를 진공상태로 유지하지 않고도 전자를 안정적으로 방출할 수 있다. 또한, 전자는 저전계에서 방출될 수 있으므로, 신뢰성 있는 소자를 용이하게 제작할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 의한 제조방법은, 흑연 나노섬유를 이용하는 소자에 보다 권장할 만하다.
상기 섬유형상 탄소는, 촉매(탄소의 퇴적을 촉진하는 재료)를 이용해서 탄화수소가스를 분해시킴으로써 형성할 수 있다. 탄소 나노관 및 흑연 나노섬유는, 촉매의 종류나 분해온도에 좌우된다.
촉매재료로서는, 섬유형상 탄소의 중심을 형성하는 핵으로서, Fe, Co, Pd, Ni 또는 선택된 이들 재료의 어느 것의 합금을 사용할 수 있다.
특히, Pd, Ni는 저온(400℃이상)에서 흑연 나노섬유를 생성하는 재료이다. Fe 또는 Co를 사용해서 탄소 나노관이 생성되는 온도는 800℃이상인 반면, 흑연 나노섬유재료는 저온에서 생성될 수 있다. 따라서, 기타 부재 및 흑연 나노섬유재료를 생성하는 제조비용의 관점에서 Pd, Ni를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, Pd에 관해서는, 저온(실온)에서 환원되는 산화물의 특성을 이용해서, 핵형성물질로서 산화팔라듐을 사용할 수 있다.
산화팔라듐에 대해 수소환원처리를 행하면, 종래 통상의 핵형성수법으로서 사용되는 금속박막의 열응축이나 초입자(super-particle)의 생성 및 증발없이 비교적 저온(200℃이하)에서 신속한 응집핵을 형성할 수 있다.
상기 탄화수소가스로서는, 예를 들면, 에틸렌가스, 메탄가스, 프로판가스, 프로필렌가스, CO가스, CO2가스, 혹은 에탄올, 아세톤 등의 유기용매의 증기를 들 수 있다.
또, 본 발명은, 도 4c에 표시한 불균일한 표면을 지닌 어떠한 전자방출부재(4)에도 적용가능하다. 불균일한 표면을 지닌 전자방출부재(4)의 재료로서는, W, Ta, Mo 등의 내열물질, TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC 등의 탄화물, HfB2, ZrB2, LaB6, CeB6, YB4, GdB4 등의 붕화물, TiN, ZrN, HfN 등의 질화물, Si, Ge 등의 반도체, 확산된 비정질 탄소, 흑연, 다이아몬드형상의 탄소 및 다이아몬드 등의 탄소나 탄소화합물 등을 들 수 있다.
이러한 불균일한 표면을 지닌 전자방출부재(4)는, 스패터법 등의 통상의 진공막형성법으로 적층된 막으로부터 RIE법 등을 이용해서 돌출부를 생성하는 수법이나, 혹은, CVD법으로 핵의 생성을 통해 핀형상 결정을 성장시키거나, 휘스커형상 결정을 성장시키는 등의 수법에 의해 얻어질 수 있다.
상기 돌출부의 형상의 제어는, 사용된 기판의 종류, 가스의 종류, 가스압력(유량), 에칭시간, 프라즈마형성시의 에너지 등에 좌우된다. 한편, CVD형성법에 있어서는, 기판의 종류, 가스의 종류, 유량, 성장온도 등에 의거해서 제어를 행한다.
전자방출과의 관계에도 불구하고, 전자방출부재(4)가 놓인 영역을, 본 발명에 의한 "전자방출영역"이라 칭한다.
다음에, 상기 전자방출부재(4)를 부분적으로 에칭하고, 에칭부위의 수를 증대시키는 "동등화 처리"를 행한다(도 4d).
도 2a 및 도 2b에 표시한 바와 같이 진공실(20)내에 전자방출소자를 배치한 후, 진공펌프(23)에 의해 진공실(20)을 배기해서, 전자방출부재(4)에 대해 화학적 또는 물리적으로 반응하는 물질을 가스도입밸브(22)에 의해 도입한다.
화학적으로 반응하는 물질로서는, 전자방출부재(4)가 탄소(섬유형상 탄소)인 경우, 상기한 바와 같이 O2, CO, H2O, H2 등을 들 수 있다. 섬유에 대해 화학적으로 반응하는 가스로서는, H2O, O2, CO2 및 H2가스로부터 선택된 가스의 혼합가스인 것이 바람직하다.
물리적으로 반응하는 물질이란, 전자빔이 충동할 때 전화된 입자로 될 수 있는 물질을 의미하며, Ar등을 다량으로 지닌 물질을 지니는 것이 바람직하다. 상기 물질의 가스의 도입압력은, 가스의 종류에 따라 다르지만, 상기 물질이 화학적으로 반응성이 있다면, 1×10-4Pa이상이고, 상기 물질이 물리적으로 반응성이 있다면, 대략 1×10-6 내지 1×10-4Pa이다.
전자방출소자의 추출전극(2)이 양으로 될 수 있도록 전자방출소자의 전자방출부재(4)에 전위를 인가하면, 상기 가스의 도입후 전자가 방출되고, 이어서, 상기 가스는 전자방출부재(4)와 반응해서 해당 전자방출부재(4)를 에칭한다.
이 공정에서, 전자방출영역에 있어서는, 전자가 용이하게 방출될 수 있는(전계가 용이하게 향상될 수 있는) 부분이 반응성으로 되어 집중적으로 에칭되므로, 과도하게 전계가 집중된 부분이 제거될 수 있어, 전자방출영역에 전계가 보다 용이하게 인가될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는, 이 처리의 유형을 표시한 것이다. 도 2a는 "동등화 처리"가 개시될 때의 소자의 유형을, 도 2b는 "동등화 처리"가 수행된 후의 소자의 유형을 표시한 것이다.
화상형성장치를 형성할 경우, 이 공정은, 전자방출소자에 대해 배선 등이 배열되어 있는 전자원기판을, 형광체 등을 구비한 화상형성부재를 지닌 면판에 접합시키고; 외피를 형성한 후 반응성 가스를 도입하고("밀봉공정"이라 칭함); 전자방출영역내의 양극에 양의 전위를 인가함으로써 수행할 수 있다.
이와 같이 해서, 본 실시형태예에 의한 전자방출소자를 형성할 수 있다.
상기 처리에 의해 얻어진 전자방출소자 및 그 동작에 대해, 이하 도 6 및 도 7을 참조해서 설명한다. 추출전극(2)과 음극전극(3)사이에 수㎛의 갭을 지닌 전자방출소자를 도 6에 표시한 바와 같이 진공실(60)내에 설치하여, 압력이 대략 10-5Pa에 이를 때까지 진공펌프(63)로 완전히 배기를 행하고, 높이(H)에 양극전극(61)을 설치하여, 만약 기판(1)으로부터 수㎜라면, 도 6에 표시한 바와 같은 고전압을 사용해서, 음극전극(3)과 양극전극(61)사이에 양극전압(Va) 즉, 수kV의 고전압을 인가한다.
양극전극(61)상에 도전성 막으로 도포된 형광체(62)를 설치한다.
추출전극(2)과 음극전극(3)사이에 수십V의 펄스전압의 소자전압(Vf)을 인가해서, 흐르는 소자전류(If)와 전자방출전류(Ie)를 측정한다.
이 때, 도 6에 표시한 바와 같이 등전위선(66)이 형성되고, 전계가 집중하는 지점(64)이 상기 갭내에 전자방출부재(4)의 양극전극(61)에 가장 인접하게 위치된다.
전계집중점(64)근처에 위치된 전자방출부재(4)로부터 전자가 방출되는 것으로 가정한다.
도 7에 표시한 바와 같이, 전자방출소자의 전자방출전류(Ie)의 특성은, 인가전압(소자전압(Vf))의 절반정도, 즉, 해당 (Ie)와 마찬가지의 특성을 지니지만 (Ie)보다 충분히 작은 값을 지닌 (If)에서 갑자기 상승한다.
또한, 전자방출부재(4)상에 국부적인 전계집중에 의해 해당 전자방출부재(4)가 파손된 경우 등에 관찰한 (Ie)는, 갑자기 변동하지 않는다.
도 5a는 동일한 제조법에 따라 제조한 본 실시형태예에 의한 소자 A, B 및 C의 각각을 일정하게 설정된 (Vf), (Va) 및 (H)에서 구동한 경우의 (Ie)변동을 표시한 것이다. 3개의 소자 A, B 및 C는 변동이 적고, 유사한 (Ie)값을 지닌 것으로 입증되고 있다.
비교를 위해, 전자방출부재(4)의 동등화 처리(도 4d에 표시되어 있음)를 생략한 이외에는 마찬가지 제조법에 의해 제조한 소자 D, E 및 F 각각을 구동한 경우의 (Ie)(방출전류)의 변동을 도 5b에 표시하였다. 소자 D에서는, (Ie)의 갑작스런 강하가 구동기간에 관찰되었고, 소자 F에서는, (Ie)가 단계적으로 감소하여, 소정값에서 포화경향을 나타내었고, 소자 E의 (Ie)는 안정적이었다.
이와 같이 해서, "동등화 처리"를 행하지 않으면, 전자방출부재인 섬유형상 탄소의 형상상의 차이로 인해 전계가 용이하게 집중되는 부분이 소자에 있어서 상이한 부분에 있게 되므로 소자의 특성이 불균일해진다.
이하, 3개의 소자(A, B 및 C)의 예를 기재하고, 본 발명에 의한 다수의 소자간의 동등화 처리의 예를 설명한다. 도 14는 "동등화 처리"전의 각각의 소자 A 내지 C의 전자방출특성을 표시한 것이다.
이 예에 있어서, 전자방출의 역치전압(Vth3)은, 소자 C에서 가장 크고, 전자방출의 역치전압(Vth1)은 소자 A에서 가장 작다.
소자 A를 상기 반응성 가스의 조건하에 펄스전압으로 구동하면, 상기 탄소의 화학적 에칭의 기구가 소자 A의 전자방출전류를 갑자기 감소시킨다. 이 처리는, 소자 C의 역치전압(Vth3)이 얻어진 경우 전자방출이 실질적으로 검출될 수 없을 때까지 소자 A에 인가되는 전압을 점차로 증가시켜 행한다. 마찬가지로, 이 처리는, 전류값이 도면에 표시한 점(A)에서 점(B)에 표시한 값으로 감소될 때까지 소자 B에 대해 행한다.
이와 같이 해서, 반응성 가스가 배기된 후의 조건하에 각 소자의 특성을 평가하면, 소자 A 및 B의 전자방출특성은 소자 C의 전자방출특성과 대략 일치할 수 있다.
이하, 다수의 소자간의 "동등화 처리"로서의 바람직한 방법에 대해 설명한다. 해당 바람직한 방법은, 전자를 방출하는 데 필요한 역치전압이 다른 소자의 특성에 비해 낮게 구해진 전자방출소자를 탐색하고, 이어서, 해당 다른 소자의 역치전압을, 해당 다른 소자에 비해서 역치전압이 낮게 구해진 소자의 역치전압에 가깝게 되도록 하는 공정으로 이루어진다.
이하, 복수개의 전자방출소자가 구비된 전자원에 대해 동등화 처리를 행하는 방법의 일례에 대해 상기 원리에 의거한 도 8을 참조해서 설명한다. 도 8에 있어서, (81)은 전자원기판, (82)는 X방향 배선, (83)은 Y방향 배선, (84)는 전자방출소자, (85)는 연결선이다.
X방향 배선(82)은, m개의 배선, 즉, (Dx1), (Dx2), …, (Dxm)으로 형성되어있고, 진공증착법, 인쇄법, 스패터링법 등으로 형성된 도전성 금속 등으로 구성되어 있다. 재료, 막두께, 배선폭 등을 적절하게 설계할 수 있다.
Y방향 배선(83)은, X방향 배선(82)과 마찬가지로, n개의 배선, 즉, (Dy1), (Dy2), …, (Dyn)으로 형성되어 있다.
m개의 X방향 배선(82)과 n개의 Y방향 배선(83)사이에는, 이들을 분리하기 위한 층간절연층(첨부도면에는 도시되어 있지 않음)이 형성되어 있고, 이들 층은 전기적으로 분리되어 있다.
첨부도면에는 도시되어 있지 않은 층간절연층은, 진공증착법, 인쇄법, 스패터법 등으로 형성된 SiO2 등으로 구성되어 있다. 예를 들면, X방향 배선(82)이 상부에 배열되어 있는 전자원기판(81)의 전부 혹은 일부에 소망의 형상으로 형성되어 있다. 그 막두께, 재료 및 제조법은, X방향 배선(82)과 Y방향 배선(83)사이의 교차부에 전위차가 있도록 적절하게 설계한다.
X방향 배선(82)과 Y방향 배선(83)은, 외부단자로서 유도된다.
전자방출소자(84)를 형성하는 전극쌍(첨부도면에는 도시되어 있지 않음)이, m개의 X방향 배선(82), n개의 Y방향 배선(83) 및 도전성 금속 등으로 이루어진 연결선(85)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
X방향의 행의 수와 Y방향의 열의 수가 도 8에 표시한 바와 같은 단순 매트릭스로 증가되면, 해당 매트릭스에 있어서 전자방출소자(84)를 모두 선택함으로써 "동등화 처리"를 일괄적으로 수행하면 전압의 강하에 의한 각 소자에 인가되는 전압의 명백한 분포가 일어난다. 예를 들면, , "동등화 처리"는 라인(배선)마다 행하거나, 1개씩(도트순으로) 행하는 것이 바람직하다.
본 실시형태예에서는, 전자방출소자 모두에 대해 동등화 처리를 행하는 예에 대해 설명하였으나, 동등화 처리는, 전자방출소자 모두에 대해서가 아니라, 소망의 전자방출소자에만 행해도 된다.
동등화 처리를 행하기 전에, 전자방출소자(84)의 전기특성을 측정하는 것이 바람직하다. 이 측정에서 얻어진 데이터에 의거해서 각 전자방출소자의 전기특성을 설정하는 방법을 결정할 수 있다. 측정(모니터)대상의 전기특성은, 각 전자방출소자에 대해서 또는 전자방출소자와 양극사이에 소망의 전압을 인가한 경우 발생되는 전류를 측정함으로써 얻어진다.
전자방출소자에 발생되는 전류는, 각 전자방출소자의 추출전극과 음극전극사이에 소망의 전압을 인가한 때 해당 추출전극과 음극전극사이에 흐르는 전류이어도 된다. 양극전극과 전자방출소자사이에 발생하는 전류는, 양극전극과 전자방출소자사이에 소망의 전압을 인가할 경우 양극에 전류(전자방출소자로부터의 방출전류)가 흐를 때 검출되는 전류이어도 된다.
전자방출소자 모두에 대해 전기특성의 측정을 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 전자방출소자의 수가 증가한 경우, 측정은 제한된 소자에만 행할 수 있고, "동등화 처리"는 해당 측정치에 의거해서 행할 수 있다.
측정된 전기특성에 의거해서 소망의 값의 범위에 가까운 전자방출소자 모두의 전기특성을 얻기 위해서는, 전자방출소자 모두에 대해서 "동등화 처리"를 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 소자의 전기특성이 서로 상당히 다르지 않다면, 소망의 범위를 벗어난 특성을 지니는 전자방출소자에 대해서만 "동등화 처리"를 행할 수 있다.
이하, 라인을 순차 동등화하는 상기 방법에 대해 설명한다. 예를 들면, "동등화 처리"는, n개의 Y방향 배선, 즉, (Dy1), (Dy2), …, (Dyn)을 공통으로 접속(예를 들면, GND접속)하고, Y방향 배선 내지 X방향 배선의 (Dx1)에 양의 전위를 인가하고, 그 행 (Dx1)의 전자방출소자((Dx1)의 배선에 접속된 전자방출소자)(84)를 선택함으로써 행한다. 다음에, 마찬가지의 전압을 (Dx2)에 인가하고, 그 행 (Dx2)의 전자방출소자를 선택해서 "동등화 처리"를 행한다. 마찬가지로, 행(Dx3), (Dx4), …, (Dxm)을 순차 선택해서, X방향에 있어서 라인순으로 동등화 처리를 행한다. 이와 같이 해서, 전압강하의 영향을 줄일 수 있다. 본 실시형태예에서는, 하나의 X방향 배선에 접속된 전자방출소자 모두에 대해서 "동등화 처리"를 행하였으나, 하나의 X방향 배선에 접속된 전자방출소자의 일부에 대해서 "동등화 처리"를 행해도 된다. 즉, "동등화 처리"를 모든 전자방출소자에 대해서 행하지 않고, 소망의 전자방출소자에 대해서만 행해도 된다.
다음에, 1개(소자)씩 순차로 "동등화 처리"를 행할 때, 각 소자는, 독립적으로 구동될 수 있도록 상기 매트릭스배선을 이용해서 각 소자를 선택하여, 전자방출소자(84)를 독립적으로 동등화시킬 수 있다. 이 방법에 있어서는, 전압강하의 영향이 없으나, 동등화 처리를 행하는 데 필요한 시간은 소자의 수에 비례한다. 따라서, 전자원의 크기나 용도에 따라 라인순, 점순 및 일괄적 처리의 어느 것을 행할 수 있다. 또한, 이 방법에 있어서도, 동등화 처리는, 모든 전자방출소자에 대해서 행하지 않고, 소망의 전자방출소자에 대해서만 행해도 된다.
이하, 도 9를 참조해서 상기 단순매트릭스의 전자원을 사용해서 구성된 화상형성장치에 대해 설명한다. 도 9는 화상형성장치의 표시패널의 일례의 유형을 표시한 것이다.
도 9에 있어서, (81)은 전자방출소자가 복수개 배열된 전자원기판, (91)은 전자원기판(81)이 고정된 배면판, (96)은 형광막(94), 금속백(metal back)(95) 등이 유리기판(93)의 내부에 형성된 면판(front plate)이다. (92)는 지지프레임으로, 프릿유리 등을 이용해서 해당 지지프레임에 배면판(91)과 면판(96)을 접합시키고 있다. (97)은 진공중 혹은 질소중에서 400 내지 500℃에서 10분에 걸쳐 소성함으로써 형성되어 밀봉된 외피이다.
상기 설명한 바와 같이, 외피(97)는 면판(96), 지지프레임(92) 및 배면판(91)으로 이루어져 있다. 배면판(91)은 주로 전자원기판(81)의 강도를 보강하기 위해 설치되어 있는 것이므로, 전자원기판(81) 자체가 충분히 강하다면 별도의 배면판(91)은 필요하지 않다. 즉, 전자원기판(81)에 지지프레임(92)을 직접 접합시켜, 면판(96), 지지프레임(92) 및 전자원기판(81)이 외피(97)을 구성할 수 있도록 해도 된다. 한편, 첨부도면에는 도시하지 않은 스페이서라 칭하는 지지유닛을, 면판(96)과 배면판(91)사이에 설치해서, 외기에 대해 내구성 있게 외피(97)를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 전자방출부재(4)의 "동등화 처리"는, 외피(97)를 형성한 후에 가스도입관(98)을 이용해서 반응성 가스를 도입함으로써 행할 수 있다. 도입가스 및 반응생성물은, 배기관(99)에 의해 아무 때나 제거할 수 있다.
본 실시형태예에 의한 화상형성장치는, 텔레비전방송용 소자, 화상회의시스템, 컴퓨터 등의 표시소자로서 혹은 감광드럼 등으로 구성되는 광학프린터 등의 화상형성장치로서 사용될 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명에 의한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
(제 1실시예)
본 발명에 의한 제 1실시예로서, O2가스의 조건하에 전자방출소자의 음극전극과 추출전극사이에 전자를 방출시켜, "동등화 처리"를 행한다. 도 1a 내지 도 1e는, 본 실시예에 의한 전자방출소자의 제조방법을 표시한 것이다. 도 3a 및 도 3b는 제조된 전자방출소자의 평면도 및 단면도이다. 이하, 본 실시예에 의한 전자방출소자의 제조공정에 대해 설명한다.
(공정 1(도 1a))
석영기판을 깨끗이 하여 기판(1)으로서 사용한다. 추출전극(2)과 음극전극(3)으로서 스패터법에 의해 5nm두께의 Ti영역과 30nm두께의 Pt영역을 연속적으로 증착한다.
이어서, 포토리소그라피처리에 있어서, 포지티브형 포토레지스트(클라리언트사 제품 AZ 1500)를 사용해서 레지스트패턴을 형성한다.
다음에, 마스크로서 패턴화 포토레지스트에 의해 Ar을 사용해서 Pt층 및 Ti층 건식 에칭처리를 행하여, 해당 양 전극사이에 5㎛의 갭을 지닌 추출전극(2)과 음극전극(3)을 형성한다.
(공정 2(도 1b))
다음에, 증착처리에 있어서 약 100nm두께의 Cr이 퇴적된다. 포토리소그라피처리에 있어서, 포지티브형 포토레지스트(클라리언트사 제품 AZ 1500)를 사용해서 레지스트패턴을 형성한다.
이어서, 마스크로서 패턴화 포토레지스트를 사용해서, 음극전극(3)상에 전자방출부재(4)를 피복하기 위한 영역(100평방㎛)을 형성하고, 질화세륨에칭용액에 의해 개구부의 Cr을 제거한다.
포토레지스트를 제거한 후, 이소프로필알콜 등에 Pd착체를 첨가해서 얻어진 착체용액을 스핀코트에 의해 도포한다.
도포후, 대기중 300℃에서 열처리를 행하고, 음극전극(3)상에 약 10nm두께의 산화팔라듐(41)을 형성하고 나서, 질화세륨에칭용액에 의해 Cr을 제거한다.
(공정 3(도 1c))
분위기를 200℃의 열로 배기한 후, 질소로 희석한 2%수소의 흐름속에서 열처리를 행한다. 이 공정후, 음극전극(3)의 표면상에 약 3 내지 10nm직경의 입자(42)를 형성한다. 이 때, 입자(42)의 밀도는 약 1011 내지 1012/㎠로 추정된다.
(공정 4(도 1d))
다음에, 질소로 희석한 0.1% 에틸렌의 흐름속에, 500℃에서 10분간 열처리를 행한다. 주사전자현미경에 의해 이 처리를 관찰해 본 결과, 10 내지 25nm 직경의 곡면섬유로서 연장된 다수의 섬유형상 탄소(43)가 Pd피복영역상에 형성되어 있는 것으로 입증되었다. 이 때, 섬유형상 탄소(43)의 두께는 약 500nm이다.
(공정 5(도 1e))
다음에, 도 2a 및 도 2b에 표시한 진공실(20)에 소자를 배치하고, 진공펌프(23)를 작동시켜 1×10-5Pa까지 배기하고, 진공실(20)내의 진공레벨이 1×10-4Pa에 이를 때까지 가스도입밸브(22)에 의해 O2를 도입하고, 추출전극(2)을 양으로 설정한 상태에 음극전극(3)에 펄스전압을 인가한다. 이 상태에서 상기 계를 1시간 구동하여 전자방출부재(4)를 동등화시킨다.
상기 공정에서 전자방출소자를 형성하고, 2×10-6Pa에 이를 때까지 도 6에 표시한 진공실(60)내를 진공펌프(63)에 의해 완전히 배기하고, 도 6에 표시한 바와 같이 H=2㎜ 떨어진 양극전극(61)에 양극전압 (Va)=10kV를 인가한다.
이 때, 전자방출소자에 소자전압 (Vf)=20V의 펄스전압을 인가하여, 흐르는 소자전류(If) 및 전자방출전류(Ie)를 측정한다.
전자방출소자의 (Ie)특성이 인가전압의 절반으로부터 (Ie)의 급격한 증가를 표시하고, 약 1μA의 전자방출전류(Ie)를 15V의 (Vf)에서 측정한다. 이와 같이 해서, 시간경과에 따른 변동이 적은 바람직한 전자방출특성을 얻을 수 있다.
한편, (If)는 (Ie)의 특성과 유사하고, 그 값은 (Ie)의 값보다 1자리수만큼 작다.
이하, 본 실시예에 의한 동등화 처리의 기구에 대해 도 13을 참조해서 상세히 설명한다. 도 13은, 동등화 처리전후의 소자특성의 변화를 표시한다.
동등화 처리전의 전자방출소자는, 역치전압(Vth1) (약 1V/㎛)에서 전자를 방출하는 특성을 보인다. 다음에, 상기한 바와 같이, O2가스중에서 상기 소자에 펄스전압을 인가하면, 소자의 전자방출전류는 상기 탄소의 화학적 에칭의 기구에 의해 갑자기 감소한다. 소자에 인가된 전압은 서서히 증가하고, 역치전압(Vth2)에서 방출이 없을 때까지 상기 처리를 행한다.
O2가스를 배기한 후 소자특성을 평가한 바, 전자가 역치전압(Vth2)에서 방출되도록 특성이 변화하였다. 이 때, 전자방출에 의해 얻어진 전자방출전류의 변동폭이 감소되고, 전자방출점의 수가 동등화 처리에서 증가되는 것으로 가정된다.
본 실시예에 의해 얻어진 소자로부터 방출된 전자빔의 직경은, Y방향에서 길고 X방향에서 짧은, 즉, 대략 직사각형이다.
(제 2실시예)
제 2실시예에 있어서는, O2가스중에 전자방출소자의 음극전극과 해당 전자방출소자에 대향하는 양극과의 사이에 비스듬하게 전자를 방출함으로써 동등화 처리를 행하는 예를 설명한다.
(공정 1)
제 1실시예에 의한 공정 1 내지 공정 4에서 이용된 마찬가지 방법에 있어서, 기판(1)상에 추출전극(2)과 음극전극(3)을 형성하고, 해당 기판(1)상에 전자방출소자(4)로서 섬유형상 탄소를 생성한다.
(공정 2)
도 2a 및 도 2b에 표시한 바와 같이 진공실(20)에 전자방출소자를 배치하고, 2×10-6Pa에 이를 때까지 배기장치, 즉, 진공펌프(23)에 의해 배기처리를 행하고, 진공실(20)내의 진공레벨이 1×10-4Pa에 이를 때까지 가스도입밸브(22)에 의해 O2가스를 도입하고, 전자방출소자의 추출전극(2)을 양으로 설정한 상태에서 전자방출소자의 음극전극(3)에 (Vf)=20V의 펄스전압(펄스폭 10msec, 펄스길이 4msec)을 인가한다. 동시에, 양극(24)에 (Va)=10kV의 전압을 인가한다. 이 상태에서 계를 1시간 작동시켜, 전자방출부재(4)를 동등화시킨다.
상기한 바와 같이 제조된 전자방출소자를 15V의 (Vr)에 고정하고, 양극간 거리(H)를 2㎜로 고정하고, 양극전압(Va) 10kV에서 해당 소자를 구동한다. 상기 구성에 의하면, 제 1실시예에서와 마찬가지로 안정한 (Ie)를 얻을 수 있다.
(제 3실시예)
이하, 복수개의 전자방출소자를 구비한 매트릭스전자원으로 이루어진 표시소자에 있어서 매트릭스의 하나의 라인에 대해 행한 동등화 처리의 일례를 도 8 및 도 9를 참조해서 설명한다.
도 8에 있어서, (81)은 전자원기판, (82)는 X방향 배선, (83)은 Y방향 배선, (84)는 전자방출소자, (85)는 연결선이다.
복수개의 소자의 소자용량이 증가하면, 펄스폭변조에 의해 수반되는 짧은 펄스를 도 8에 표시한 바와 같은 매트릭스배선에 첨가하였으나 용량소자에 의해 파형이 불명확해져, 기대되는 그레이스케일을 얻을 수 없는 등의 문제점이 발생한다.
따라서, 제 1실시예에서와 마찬가지로 본 실시예에 의하면, 전자방출부재에 근접하게 층간절연층을 형성함으로써, 전자방출영역 바깥쪽의 용량소자에 의한 증가를 감소시킨다.
도 8에 있어서, X방향 배선(82)은, m개의 배선, 즉, (Dx1), (Dx2), …, (Dxm)으로 이루어져 있고, 증착법에 의해 형성된 두께 약 1㎛, 폭 300㎛의 알루미늄배선재료로 형성되어 있다. 재료, 막두께, 배선폭 등은 적절하게 설계되어 있다.
Y방향 배선(83)은, X방향 배선(82)과 마찬가지로, n개의 배선, 즉, (Dy1), (Dy2), …, (Dyn)으로 이루어져, 두께 0.5㎛, 폭 100㎛로 되어 있다.
m개의 X방향 배선(82)과 n개의 Y방향 배선(83)사이에는, 첨부도면에는 도시되어 있지 않은 층간절연층이 있고, 이들 층은 전기적으로 분리되어 있다(m 및 n은 양의 정수이다).
첨부도면에는 도시되어 있지 않은 층간절연층은, 스패터법 등에 의해 두께 0.8㎛의 SiO2로 구성되어 있다. 층간절연층의 두께는, X방향 배선(82)을 형성하는 기판(81)의 일부 또는 전부에 소망의 형상으로 형성될 수 있도록, 구체적으로는, X방향 배선(82)과 Y방향 배선(83)사이의 교차부의 전위차에 대해서 견딜 수 있도록, 즉, 본 발명에 의하면 소자당 소자용량이 1pF이하이고, 소자내구성이 30V로 되도록 결정되어 있다.
X방향 배선(82)과 Y방향 배선(83)은, 외부단자로서 유도된다.
전자방출소자(84)를 형성하는 전극쌍(첨부도면에는 도시되어 있지 않음)이, m개의 X방향 배선(82), n개의 Y방향 배선(83) 및 도전성 금속 등으로 이루어진 연결선(85)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시예에 의하면, X방향 배선과 Y방향 배선은, 각각 음극전극쪽과 추출전극쪽에 접속되어 있다.
n개의 Y방향 배선, 즉, (Dy1), (Dy2), …, (Dyn)을 공통으로 접지하고, 이 접지에 대한 양의 값쪽상의 펄스전압을 (Dx1)에 인가하고, 그 행 (Dx1)의 전자방출소자(84)를 선택해서, 동등화 처리를 행한다.
다음에, 마찬가지의 전압을 (Dx2)에 인가하고, 그 행 (Dx2)의 전자방출소자(84)를 선택해서 동등화 처리를 행한다. 마찬가지로, 행(Dx3), (Dx4), …, (Dxm)을 선택해서, X방향에 있어서 순차 동등화 처리를 행한다.
이하, 도 9를 참조해서 단순매트릭스배열의 전자원을 사용해서 구성된 화상형성장치에 대해 설명한다. 도 9는, 유리기판재료로서 소다석회유리를 이용한 화상형성장치의 표시패널을 표시한 것이다.
도 9에 있어서, (81)은 전자방출소자가 복수개 배열된 전자원기판, (91)은 전자원기판(81)이 고정된 배면판, (96)은 형광막(94), 금속백(95) 등이 유리기판(93)의 내부에 형성된 면판이다. (92)는 지지프레임으로, 프릿유리 등을 이용해서 해당 지지프레임에 배면판(91)과 면판(96)을 접합시키고 있다. (97)은 진공중 450℃에서 10분에 걸쳐 소성함으로써 밀봉된 외피이다.
(84)는 전자방출소자이다. 전자방출소자의 1쌍의 소자전극에는, X방향 배선(82)과 Y방향 배선(83)이 접속되어 있다. X방향 배선(82)의 행배선과 Y방향 배선(83)의 열배선은 각각 (Dox1) 내지 (Doxm) 및 (Doy1) 내지 (Doyn)의 단자로서 외피(97)밖으로 인출되어 있다.
외피(97)는, 상기한 바와 같이 면판(96), 지지프레임(92) 및 배면판(91)으로 이루어져 있다. 한편, 대기에 대해서 충분한 강도를 지닌 외피(97)를 제공하기 위해, 면판(96)과 배면판(91)사이에, 첨부도면에는 표시하지 않은 스페이서라 칭하는 지지부재가 배치되어 있다.
금속백(95)은, 형광막(94)의 생성후 형광막(94)의 내면에 대해 평활화 처리(통상, "필르밍(filming)"이라 칭함)를 행하고 나서, 진공증착처리 등을 행함으로써, Al을 퇴적시킨다.
형광막(94)의 전도성을 향상시키기 위해, 면판(96)에는, 형광막(94)바깥쪽에 투명전극(첨부도면에는 도시하지 않음)을 설치한다.
전자원으로부터의 전자는 본 실시예에 의해 추출전극(2)쪽으로 방출되므로, 양극전압(Va)이 10kV이고, 양극간 거리(H)가 2㎜인 경우 추출전극(2)을 향해 시프트된 위치 200㎛에 형광막(94)을 설치한다.
이와 같이 해서, 얻어진 매트릭스전자원은, 각 전자방출소자(84)마다 동등한 특성을 나타내고, (Ie)의 분산이 거의 없으므로, 표시소자 등으로서 바람직하다.
(제 4실시예)
본 실시예는, 전자방출소자가 복수개 설치된 매트릭스전자원으로 이루어진 화상형성장치로서의 표시소자에 있어서 각 전자방출소자에 대해 동등화 처리를 실시하는 예이다.
제 3실시예에서와 마찬가지로, 도 8에 표시한 매트릭스전자원을 제조한다. 본 실시예에 의하면, 음극전극에 Y방향 배선(83)을 접속하고, 추출전극에는 X방향 배선(82)을 접속하고 있다.
(Dy1) 및 (Dx1)에 전압을 인가하고, (Dy1)과 (Dx1)사이의 교차부분에 있는 전자방출소자(84)를 선택해서, 독립적으로 구동하여 동등화 처리를 행한다.
다음에, 마찬가지 전압을 (Dy1) 및 (Dx2)에 인가하고, (Dy1)과 (Dx2)사이의 교차부분에 있는 전자방출소자(84)를 독립적으로 선택해서, 동등화 처리를 행한다. 마찬가지로, 전자방출소자(84)의 각각에 대해 순차 동등화 처리를 행한다.
본 실시예에 의한 매트릭스전자원을 이용함으로써, 도 9에 표시한 표시소자를 제 3실시예에 있어서와 마찬가지로 제조할 수 있다.
상기와 같이 해서 얻어진 매트릭스전자원에 의하면, (Ie)의 분산이 더욱 감소되어, 표시소자 등으로서 권장할 만하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전자방출소자(4)의 복수개의 돌출부의 형상을 동등하게 하므로, 전자방출소자상에 국부적인 전계집중을 피할 수 있어, 전자방출특성을 동등하게 할 수 있다. 또한, 고전류밀도 및 과부하를 발생하는 국부적인 전계집중을 억제할 수 있어, 방출전류의 감소를 피할 수 있다.
따라서, 방전의 유도를 억제할 수 있고, 전자방출소자의 내구성을 연장시킬 수 있어, 시간경과에 따른 변동이 적은 안정한 전자방출전류를 장기간 유지할 수 있다.
또한, 복수개의 전자방출소자를 구비한 전자원 및 화상형성장치에 대해서, 각 전자방출소자의 전자방출전류를 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 각 화소의 내구성을 연장시킬 수 있고, 화상의 휘도를 성공적으로 발휘할 수 있고, 화상의 명멸을 방지할 수 있으므로, 일정한 표시특성을 장기간 유지할 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 제 1실시예에 의한 전자방출소자의 제조방법을 표시한 도면
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 의한 전자방출소자간의 미세돌출부의 형상을 동등하게 하는 동등화 처리를 표시한 도면
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 상기 실시예에 의한 전자방출소자를 표시한 도면
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 상기 실시예에 의한 전자방출소자의 제조공정을 표시한 도면
도 5a 및 도 5b는 전자방출소자의 방출전류의 시간경과에 따른 변화를 표시한 도면
도 6은 전자방출소자를 작동시킬 때의 구성의 일례를 표시한 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 전자방출소자의 작동특성의 일례를 표시한 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 단순매트릭스회로의 구성의 일례를 표시한 도면
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 전자원을 사용한 화상형성장치의 구성의 일례를 표시한 도면
도 10은 탄소 나노관의 구조의 개요를 표시한 도면
도 11은 흑연 나노섬유의 구조의 개요를 표시한 도면
도 12는 종래의 수직방향 FE형 전자방출소자를 표시한 도면
도 13은 본 발명에 의한 동등화 처리의 유형을 표시한 도면
도 14는 본 발명에 의한 다른 동등화 처리의 유형을 표시한 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 절연기판 2: 추출전극(제 2전극 또는 게이트전극)
3: 음극전극(제 1전극 또는 네가티브전극)
4: 전자방출부재
20: 진공실 21: 기판지지부재
22: 가스도입밸브 23: 진공펌프
24: 양극(제 3전극) 25: 등전위면
60: 진공실 61: 양극전극
62: 형광체 63: 진공펌프
64: 전계집중점 66: 등전위선
81: 전자원기판 82: X방향 배선
83: Y방향 배선 84: 전자방출소자
85: 연결선 91: 배면판
92: 지지프레임 93: 유리기판
94: 형광막 95: 금속백(metal back)
96: 면판 97: 외피(envelope)
98: 가스도입관 99: 배기관

Claims (45)

  1. (A) 기판표면상에 복수의 섬유를 가진 음극전극을 배치하는 공정;
    (B) 상기 음극전극에 대향한 전극을 배치하는 공정; 및
    (C) 상기 음극전극에 대향한 전극에 대해서 감압조건하에 해당 음극전극에 인가된 전위보다 높은 전위를 인가하는 공정을 구비하고,
    각 섬유는 각 섬유의 축방향에 수직이 아닌 방향으로 적층된 복수의 그라펜으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 음극전극에 대향한 전극은, 상기 기판에서 떨어져 배치된 양극전극인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 음극전극에 대향한 전극은, 상기 기판표면상의 음극전극으로부터 떨어져 배치된, 적어도 하나의 복수의 섬유로부터 전자를 추출하는 추출전극인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 음극전극에 대향한 전극에 전위를 인가하는 공정은 방출부위의 수를 증가시키는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 음극전극에 대향하도록 배치되는 전극에 인가되는 전위는, 복수의 섬유중 적어도 하나의 섬유로부터 전자가 방출되는 전위인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 음극전극에 대향한 전극에 전위를 인가하는 공정은 상기 섬유에 대해서 화학적 또는 물리적으로 반응하는 가스의 조건하에서 행하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 섬유에 대해서 화학적으로 반응하는 가스는 O2, H2, CO2 및 H2O의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 가스를 도입하기 위한 압력은, 1×10-4Pa과 동일 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 음극전극에 대향한 전극에 전위를 인가하는 공정은 상기 음극전극과 해당 음극전극에 대향한 전극사이에 펄스전압을 인가하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 섬유는, 탄화수소가스를 분해시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 복수의 섬유는, 미리 음극전극상에 제공된 촉매를 이용해서 탄화수소가스를 분해시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 촉매는, Fe, Co, Pd 및 Ni중 어느 하나, 또는 Fe, Co, Pd 및 Ni중에서 선택된 재료로 이루어진 합금인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 따라 각각 제조된 복수의 전자방출소자를 복수개 배열해서 얻어진 전자원의 제조방법.
  18. 전자원 및 화상형성부재를 지닌 화상형성장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 전자원은, 제 17항에 의한 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제조방법.
  19. (A) 기판상에, 각각 탄소를 함유하는 복수본의 섬유로 이루어진 복수개의 전자방출소자와, 상기 복수개의 전자방출소자의 적어도 1개에 전기적으로 접속된 복수개의 배선을 설치하는 공정;
    (B) 상기 복수개의 전자방출소자의 적어도 일부에 전압을 인가해서, 해당 전압이 인가된 복수개의 전자방출소자의 적어도 일부의 전기특성을 측정하는 공정; 및
    (C) 상기 측정결과에 의거해서 상기 복수개의 전자방출소자간의 전기특성의 차를 감소시키는 공정을 구비한 복수개의 전자방출소자를 지닌 전자원을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 복수개의 전자방출소자간의 전기특성의 차를 감소시키는 공정은, 감압조건하에서 상기 복수개의 전자방출소자의 적어도 하나로부터 전자를 방출하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 복수개의 배선은 복수개의 행방향 배선과 해당 행방향 배선과 교차하는 복수개의 열방향 배선으로 이루어지고, 각 전자방출소자는 하나의 행방향 배선과 하나의 열방향 배선과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 복수개의 전자방출소자간의 특성차를 감소시키는 공정은, 상기 복수개의 열방향 배선 또는 복수개의 행방향 배선으로부터 일부의 열방향 배선 또는 행방향 배선을 선택해서, 해당 선택된 배선에 접속된 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정을 반복해서 행함으로써 소망의 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  22. 제 19항에 있어서, 상기 복수개의 전자방출소자간의 특성차를 감소시키는 공정은, 상기 복수개의 전자방출소자중에서 일부의 전자방출소자를 선택해서 해당 선택된 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정을 반복해서 행함으로써 소망의 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 전자방출소자는 상기 섬유가 전기적으로 접속된 음극전극과, 이 음극전극으로부터 떨어져 배치된 추출전극을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정은, 상기 음극전극과 상기 추출전극사이에 전압을 인가함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정은, 상기 기판으로부터 떨어져 배치된 전극과 전자방출소자사이에 전압을 인가함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  25. 제 19항에 있어서, 상기 전자방출소자는 상기 섬유가 전기적으로 접속된 음극전극과, 해당 음극전극으로부터 떨어져 배치된 추출전극을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정은, 상기 기판으로부터 떨어져 배치된 전극과 전자방출소자사이에 전위차를 인가함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  26. 제 19항에 있어서, 상기 복수개의 전자방출소자간의 특성차를 감소시키는 공정은, 적어도 1개의 전자방출소자의 방출부위의 수를 증가시키는 공정인 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  27. 제 19항에 있어서, 상기 복수개의 전자방출소자간의 특성차를 감소시키는 공정은, 상기 섬유에 대해서 화학적 또는 물리적으로 반응하는 가스의 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 섬유에 대해서 화학적으로 반응하는 가스는 적어도 O2, H2, CO2 및 H2O로 선택된 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 가스를 도입하기 위한 압력은, 1×10-4Pa과 동일 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  30. 제 27항에 있어서, 상기 복수의 전자방출소자중 적어도 하나의 전자방출소자로부터 전자를 방출하는 공정은, 상기 적어도 하나의 전자방출소자에 펄스전압을 인가함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  31. 제 19항에 있어서, 상기 복수개의 섬유는 탄화수소가스를 분해시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  32. 제 19항에 있어서, 상기 복수개의 섬유는, 미리 음극전극상에 제공된 촉매를 이용해서 탄화수소가스를 분해시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 촉매는, Fe, Co, Pd 및 Ni중 어느 하나, 또는 Fe, Co, Pd 및 Ni중에서 선택된 재료로 이루어진 합금인 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  34. 제 19항에 있어서, 상기 섬유는, 흑연 나노섬유, 탄소나노튜브 또는 비정질 탄소섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  35. 제 19항에 있어서, 상기 섬유는 그라펜으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  36. 제 19항에 있어서, 상기 섬유는 복수의 그라펜으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 복수의 그라펜은, 각 섬유의 축방향에 수직이 아닌 방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  38. 전자원 및 화상형성부재를 지닌 화상형성장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 전자원은, 제 23항 내지 제 37항중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제조방법.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 화상형성장치는, 상기 전자원을 구비한 제 2기판에 의해 상기 화상형성부재를 구비한 제 1기판을 밀봉접합함으로써 얻어지고; 상기 제 1 기판과 제 2기판을 서로 밀봉접합하기 전에 적어도 하나의 전자방출소자의 전기특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제조방법.
  40. 제 38항에 있어서, 상기 화상형성장치는, 상기 전자원을 구비한 제 2기판에 의해 상기 화상형성부재를 구비한 제 1기판을 밀봉접합함으로써 얻어지고; 상기 제 1 기판과 제 2기판을 서로 밀봉접합하기 전에 복수개의 전자방출소자간의 전기특성의 차를 감소시키는 공정을 행함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제조방법.
  41. 제 5항에 있어서, 상기 음극전극에 대향하도록 배치되는 전극에 전위를 인가하는 공정은, 복수의 섬유중 적어도 하나의 섬유로부터의 전자방출에 기인하는 열을 이용해서 해당 적어도 하나의 섬유의 일부를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로하는 전자방출소자의 제조방법.
  42. 삭제
  43. (A) 기판표면상에 복수의 섬유를 가진 음극전극을 배치하는 공정;
    (B) 상기 음극전극에 대향한 전극을 배치하는 공정;
    (C) 상기 음극전극에 대향한 전극에 대해서 감압조건하에 해당음극전극에 인가된 전위보다 높은 전위를 인가하는 공정을 구비하고,
    상기 음극전극에 대향하는 전극에 전위를 인가하는 공정은 방출부위의 수를
    증가시키는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  44. 복수의 전자방출소자를 가진 전자원의 제조방법으로서,
    기판상에 복수본의 섬유로 이루어진 복수개의 전자방출소자를, 기판에 설치하는 공정과, 상기 복수개의 전자방출소자중에서 전자방출특성의 차를 감소시키는 공정을 구비하고,
    상기 감소시키는 공정은 감압조건하에서 복수개의 전자방출소자중 적어도 하나로부터 전자를 방출시키는 공정으로 이루어지고,
    각 섬유는 각 파이버의 축방향에 수직이 아닌 방향으로 적층된 복수의 그라펜으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  45. 복수의 전자방출소자를 가진 전자원의 제조방법으로써,
    기판에 복수개의 섬유로 이루어진 복수개의 전자방출소자를 설치하는 공정과,
    복수개의 전자방출소자중 가장 낮은 전자방출한계치전압을 가진 적어도 하나의 가장 낮은 전자방출소자를 식별하는 공정과,
    감압조건하에서 적어도 하나의 가장 낮은 전자방출소자이외의 전자방출소자로부터 전자방출을 행하는 것에 의해 상기 가장 낮은 전자방출 한계치 전압에 가깝게 되도록, 적어도 하나의 가장 낮은 전자방출소자 이외의 전자방출소자의 각 전자방출한계치전압을 시프트하는 공정으로 이루어진 전자원의 제조방법.
KR10-2001-0053223A 2000-09-01 2001-08-31 전자방출소자, 전자원, 화상형성장치, 그리고,전자방출소자 및 전자방출장치의 제조방법 KR100491703B1 (ko)

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