KR100550486B1 - 코팅된 와이어 형태의 이온 충격된 흑연 전자 방출체 - Google Patents

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로버트 조셉 부쳐드
사이에드 이스마트 울라 샤
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

와이어 코팅된 흑연 전자 방출체가 개시되어 있다. 이러한 전계 방출체는 전계 방출체 음극, 디스플레이 패널 및 조명 장치에 있어 특히 유용하다. 이러한 흑연 전계 방출체는 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트를 와이어상에 코팅하고, 페이스트를 소성시키고, 소성된 생성물을 이온 비임으로 충격시킴으로써 형성될 수 있다.

Description

코팅된 와이어 형태의 이온 충격된 흑연 전자 방출체 {Coated-Wire Ion Bombarded Graphite Electron Emitters}
본 발명은 와어어 형태의 코팅된 패턴화 이온-충격된 흑연 전계 방출 전자 방출체, 그의 제조 방법, 및 평판 디스플레이 스크린의 전계 방출체 음극에서의 그의 용도를 제공한다.
종종 전계 방출 재료 또는 전계 방출체라고 일컬어지는 전계 방출 전자원은 다양한 전자 응용품, 예를들어 진공 전자 장치, 평판 컴퓨터 및 텔레비젼 디스플레이, 방출 게이트 증폭기 및 클라이스트론, 및 조명에서 사용될 수 있다.
디스플레이 스크린은 가정 및 상업 텔레비젼, 랩탑 및 데스트탑 컴퓨터, 및 실내 및 실외 광고 및 정보 표시물과 같은 다양한 종류의 응용품에서 사용된다. 평판 디스플레이는, 대부분의 텔레비젼 및 데스크탑 컴퓨터에서 발견되는 깊은 음극선관 모니터와는 달리, 단지 수 인치의 두께만을 갖는다. 평판 디스플레이는 랩탑 컴퓨터에서 필수품일 뿐만 아니라, 다른 많은 응용품에 대해 중량 및 크기의 측면에서 장점을 제공한다. 일반적으로 랩탑 컴퓨터 평판 디스플레이는, 작은 전기 신호의 적용에 의해 투명 상태로부터 불투명 상태로 전환될 수 있는 액정을 사용한다. 이러한 디스플레이를 랩탑 컴퓨터용 또는 넓은 온도 범위에 걸친 작동용으로 적절한 것보다 더욱 큰 크기로 확실히 제조하는 것은 곤란하다.
플라즈마 디스플레이는 액정 디스플레이의 대용품으로 사용되어 왔다. 플라즈마 디스플레이는 화상을 생성하기 위해 전기 하전된 가스의 작은 화소 셀을 사용하고, 작동을 위해서는 비교적 높은 전력을 필요로 한다.
전계 방출 전자원, 즉 전계 방출 재료 또는 전계 방출체를 사용하는 음극, 및 전계 방출체에 의해 방출된 전자에 의한 충격시에 빛을 발산할 수 있는 인광물질을 가진 평판 디스플레이가 제안되어 왔다. 이러한 디스플레이는 통상의 음극선 관의 시각 표시 장점 및 다른 평판 디스플레이의 깊이 및 중량 장점 뿐만 아니라 또한 추가로 다른 평판 디스플레이보다 낮은 전력 소모의 장점을 제공할 가능성을 갖는다.
미국 특허 제4,857,799호 및 제5,015,912호는 텅스텐, 몰리브덴 또는 규소로 이루어진 마이크로-팁 음극을 사용하는 매트릭스-주소지정 방식의 평판 디스플레이를 개시하고 있다. WO 94-15352호, WO 94-15350호 및 WO 94-28571호는, 음극이 비교적 평평한 방출 표면을 갖는 평판 디스플레이를 개시하고 있다.
WO 97-07524호는 섬유성 음극이 비교적 평평한 표면을 갖는 이점을 개시하고 있다.
섬유성 음극에 사용하기 위한, 와이어 또는 섬유 형태의 전자 방출체를 쉽고 경제적으로 제조하기 위한 방법이 요구되고 있다.
발명의 요약
본 발명은
(a) 흑연 입자 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 와이어상에 형성시키고, 이때 유리가 와어어 및 흑연 입자의 일부에 접착되어 흑연 입자들이 서로간에 및 와이어에 부착되어지는 단계, 및
(b) (a)에서 형성된 층의 표면을 이온 비임으로 충격시키는 단계
를 포함하는, 와이어 코팅의 이온 충격된 흑연 전계 방출 전자 방출체를 제조하기 위한 방법을 제공한다.
바람직하게는, 복합물 층의 표면적의 50 % 이상이 흑연 입자의 일부로 구성되며, 가장 바람직하게는 복합물 층의 표면적의 70 % 이상이 흑연 입자의 일부로 구성된다.
흑연 입자의 부피 %는 바람직하게는 흑연 입자 및 유리의 총 부피의 약 35 % 내지 약 80 %, 가장 바람직하게는 총 부피의 약 50 % 내지 약 80 %이다.
바람직하게는, 이온 비임은 아르곤 이온 비임이고, 아르곤 이온 비임은 약 0.1 mA/cm2 내지 약 1.5 mA/cm2의 이온 전류 밀도, 약 0.5 keV 내지 약 2.5 keV의 비임 에너지를 가지며, 이온 충격 기간은 약 15 분 내지 약 90 분이다.
바람직하게는, 유리는 저 연화점 유리이다.
바람직하게는, 복합물 층이 흑연 및 유리를 포함할 때, 와이어상에 복합물 층을 형성하기 위한 방법은 와이어를 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트로 코팅하고, 페이스트를 소성시키는 것을 포함한다. 다양한 방법이 와이어를 코팅하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 와이어를 페이스트내에 담그거나 페이스트 를 통해 인출될 수 있다. 이외에, 페이스트를 와이어상에 브러싱하거나 분무할 수 있다.
또한, 본 발명은
(a) 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트를 와이어상에 코팅하고, 이때 흑연 입자의 부피 %는 흑연 입자 및 유리 프릿의 총 부피의 약 35 % 내지 약 80 %인 단계,
(b) 페이스트를 소성시켜 유리 프릿을 연화시키고, 이것을 와이어 및 흑연 입자의 일부에 접착시킴으로써 흑연 입자들을 서로간에 및 와이어에 부착시켜 복합물의 층을 생성하고, 이때 복합물 층의 표면적의 50 % 이상이 흑연 입자의 일부로 구성되는 단계
를 포함하는, 흑연 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 와이어상에 형성시키기 위한 방법을 제공한다.
바람직하게는, 복합물 층의 표면적의 70 % 이상이 흑연 입자의 일부로 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조되는, 와이어상에 흑연 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 제공하며, 이것을 연속하여 처리하여 전계 방출 전자 방출체를 제조할 수 있다. 흑연 및 유리를 포함하는 복합물의 층에서, 흑연 입자의 부피 %는 바람직하게는 흑연 입자 및 유리의 총 부피의 약 35 % 내지 약 80 %, 가장 바람직하게는 총 부피의 약 50 % 내지 약 80 %이다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 제조되는 전자 방출체를 제공한다. 이러한 전자 방출체 및 그로부터 형성된 섬유성 음극은 진공 전자 장치, 평판 컴퓨터 및 텔레비젼 디스플레이, 방출 게이트 증폭기, 클라이스트론 및 조명 장치에서 유용하다. 패널 디스플레이는 평면형 또는 곡선형일 수 있다.
와이어 코팅된 이온 충격된 흑연 전계 방출 전자 방출체를 제조하기 위한 본 발명의 방법은 흑연 입자 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 와이어상에 형성시키는 것을 포함한다. 유리는 와이어 및 흑연 입자의 일부에 접착되고, 이에 의해 흑연 입자가 서로간에 및 와이어에 부착된다. 복합물 층의 가능한 한 많은 표면적이 흑연 입자의 일부로 구성되고, 복합물 층의 표면에 있는 흑연 입자의 일부가 유리를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법은 복합물 층의 표면적의 50 % 이상이 흑연 입자의 일부로 구성된 복합물의 층을 제공한다.
본 명세서에서 사용된 "흑연 입자"란 합성 및 천연 형태의 통상의 육방체 흑연의 입자를 의미한다.
와이어는 유리가 접착하는 임의의 재료일 수 있다. 비전도성 와이어는 음극으로서 작용하는 전기 전도체 필름을 필요로 하며 흑연 입자에 전압을 인가하고 전자를 공급하는 수단을 제공한다.
니켈, 텅스텐, 티타늄, 몰리브데늄 또는 구리와 같은 금속의 와이어가 사용될 수 있다. 규소 또는 규소 카바이드가 또한 사용될 수 있다. 또다른 실시 양태에서, 코어는 비전도성 폴리에스테르, 나일론 또는 케블러(Kevlar)(등록상표명) 섬유(E.I.du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE)상에 코팅된 텅스텐과 같 은 금속 절연체일 수 있다.
흑연 입자 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 기판상에 형성하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 바람직한 방법은 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트를 와이어상에 코팅하는 것이다. 와이어를 페이스트내에 담그거나 페이스트를 통해 인출할 수 있다. 이외에, 페이스트를 와이어상에 브러싱할 수 있다.
사용되는 페이스트는 전형적으로 흑연 입자, 저 연화점 유리 프릿, 유기 매질, 용매 및 계면활성제를 함유한다. 매질 및 용매의 역할은 입상 성분들, 즉 고형물을 적절한 레올로지로 페이스트에 현탁 및 분산시키는 것이다. 이러한 매질은 당 기술분야에 다수 공지되어 있다. 사용될 수 있는 수지의 예는 에틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스 수지 및 각종 분자량의 알키드 수지이다. 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 디부틸 카르비톨, 디부틸 프탈레이트 및 테르피네올이 유용한 용매의 예이다. 이러한 용매 및 기타 용매들을 배합하여 원하는 점도 및 휘발성 요건을 얻는다. 입자의 분산을 개선시키기 위해 계면활성제를 사용할 수 있다. 올레산 및 스테아르산과 같은 유기 산, 및 레시틴 또는 가팍 (Gafac)(R) 포스페이트와 같은 유기 포스페이트가 전형적인 계면활성제이다. 소성 온도에서 충분히 연화되어 와이어 및 흑연 입자에 부착되는 유리 프릿이 요구된다. 바람직하게는, 흑연 입자는 1 ㎛ 이상의 치수를 갖는다. 높은 전기 전도성을 가진 복합물의 층을 원한다면, 페이스트는 은 또는 금과 같은 금속을 또한 함유한다.
페이스트는 전형적으로 페이스트의 총 중량을 기준으로하여 약 40 중량% 내 지 약 60 중량% 고형물을 함유한다. 이러한 고형물은 흑연 입자 및 유리 프릿 또는 흑연 입자, 유리 프릿 및 금속을 포함한다. 흑연 입자의 부피 %는 바람직하게는 고형물의 총 부피의 약 35 % 내지 약 80 %이고, 가장 바람직하게는 총 부피의 약 50 % 내지 약 80 %이다. 흑연 입자 크기는 바람직하게는 약 0.5 ㎛ 내지 약 10 ㎛이다. 침착된 재료의 점도 및 최종 두께를 조절하기 위해 조성의 변화를 사용할 수 있다.
페이스트는 전형적으로 흑연 입자, 저 연화점 유리 프릿, 유기 매질, 계면활성제 및 용매의 혼합물을 분쇄함으로써 제조된다.
다양한 방법이 복합물의 층을 와이어상에 형성하는데 사용될 수 있으나, 바람직한 방법은 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트를 와이어상에 코팅하는 것이다. 와이어를 페이스트내에 담그거나 페이스트를 통해 인출할 수 있다. 이외에, 페이스트를 와이어상에 브러싱하거나 분무할 수 있다.
페이스트를 전형적으로 125 ℃에서 약 10 분동안 가열함으로써 소성전에 건조시킨다. 그 후, 건조된 페이스트를 유리 프릿의 연화점 또는 그 이상의 온도에서 소성시킨다. 저 연화 온도를 갖는 유리를 사용하는 경우, 건조된 페이스트를 약 450 ℃ 내지 약 575 ℃의 온도에서 약 10 분동안 소성시킬 수 있다. 더 높은 온도를 견딜 수 있는 와이어에서는 더 높은 소성 온도를 사용할 수 있다. 이러한 소성 단계동안에 유기 물질이 휘발되어 흑연 입자 및 유리를 포함하는 복합물의 층이 남게된다. 놀랍게도, 흑연 입자는 소성동안에 쉽게 인식될 수 있는 산화 또는 기타 화학적 또는 물리적 변화를 겪지 않는다.
바람직하게는, 코팅된 와이어는 약 100 ㎛ 미만의 직경을 갖는다. 침착된 페이스트의 층은 소성시에 두께가 감소된다. 바람직하게는, 복합물의 소성된 층의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 가장 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛이다.
기판위에 흑연 입자 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 연속하여 처리하여 전계 방출 전자 방출체를 제조할 수 있다. 예를들면, 복합물의 층을 하기 조건하에 이온 비임 충격시킨다. 아르곤, 네온, 크립톤 또는 크세논 이온의 비임을 사용할 수 있다. 아르곤 이온이 바람직하다. 질소 및 산소와 같은 반응성 가스를 아르곤 가스에 첨가하여, 방출의 개시, 즉 턴온용 전압 및 1 mA의 방출 전류를 생성하기 위한 전압을 낮출 수 있다. 질소 및 산소에 대하여, 바람직한 치환 양은 바람직하게는 약 8 % 내지 약 15 %이고, 즉 이온 충격에서 사용되는 가스의 바람직한 조성은 약 92 % Ar/8 % N2 내지 약 85 % Ar/15 % N2 및 약 92 % Ar/8% O2 내지 약 85 % Ar/15 % O2이다. 90 % Ar/10 % N2 및 90 % Ar/10 % O2의 조성이 특히 바람직하다. 모든 가스 퍼센트는 부피 %이다. 동일한 치환 퍼센트에 대하여, 질소가 방출에 필요한 전압을 낮추는데 있어서 산소보다 더 효과적이다. 산소 이온은 더욱 화학적으로 활성이고, CO 및 CO2와 같은 휘발성 종을 생성한다. 그로써 더 빠른 부식을 일으키지만, 미세한 위스커가 또한 공정중에 소모된다. 질소 이온은 반응성이 아니고 반응 생성물은 휘발성이 아니다.
충격시의 압력은 약 0.5 ×10-4 토르 (0.7 ×10-2 Pa) 내지 약 5 ×10-4 토르 (6.7 ×10-2 Pa), 바람직하게는 약 1.0 ×10-4 토르 (1.3 ×10-2 Pa) 내지 약 2 ×10-4 토르 (2.7 ×10-2 Pa)이다. 이온 비임 충격은 약 0.1 mA/cm2 내지 약 1.5 mA/cm2, 바람직하게는 약 0.5 mA/cm2 내지 약 1.2 mA/cm2의 이온 전류 밀도에서 약 0.5 keV 내지 약 2.5 keV, 바람직하게는 약 1.0 keV 내지 약 1.5 keV의 비임 에너지를 사용하여 수행된다. 약 10 분 내지 90 분 또는 그 이상의 충격 시간이 사용될 수 있다. 이러한 조건하에서, 위스커 및 원추가 흑연 입자 표면에 형성되고, 얻어진 생성물은 양호한 전계 방출 전자 방출체이다. 노출 시간 범위 및 적정 노출 시간은 다른 충격 조건 및 복합물 층의 두께에 의존된다. 충격은 흑연 입자상에 위스커 및 원추를 형성하기에 충분한 시간동안 행해져야 하지만, 시간이 너무 길면 복합물 층의 일부가 와이어까지 에칭되고 그 결과 방출 특성이 손상되므로 너무 길어서는 안된다.
임의의 이온 원이 사용될 수 있다. 일반적으로, 카우프만(Kaufmann) 이온 원을 통상적으로 가장 쉽게 입수할 수 있다.
흑연 입자의 표면 구조는 이온 충격 동안에 상당히 변화한다. 에칭의 결과로서, 표면은 더 이상 매끄럽지 않지만 그 대신 조직화되어지고, 원추를 포함한다. 원추의 직경은 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛의 범위이다. 원추는 입사 이온 비임 쪽의 방향으로 발달된다. 이온 빔이 와이어의 축에 수직인 경우, 원추는 주로 와이의 측면을 따라서 복합물 층에 형성된다. 원추는 통상 와이어의 중심, 즉, 이온 빔 원에 가장 가까운 섬유 부분을 따라 존재하지 않고, 또한 이온 빔에 직접 노출 되지 않는 와이어의 뒤쪽을 따라 존재하지 않는다. 원추는 이온 빔 충격동안 와이어를 회전시킴으로써 와이어 둘레에 보다 균일하게 형성될 수 있다.
원추의 투과 전자 현미경사진은, 이들이 결정성 탄소의 작은 입자로 구성됨을 나타낸다. 원추는 이온 비임 에칭후에 남아있는 원래의 흑연 표면의 일부인 것으로 생각된다.
원추에 추가로, 흑연 입자 표면의 이온 충격동안에 위스커가 또한 형성된다. 위스커는 전형적으로 원추의 끝에 위치한다. 위스커의 길이는 2 ㎛ 로부터 20 ㎛ 이상의 거리까지 연장될 수 있다. 위스커의 직경은 0.5 내지 50 nm의 범위이다. 위스커는 입사 이온 비임쪽의 방향으로 형성된다. 위스커는 가요성이고, 주사 전자 현미경 측정 동안에 이동할 것이다. 위스커는 원추와 동일한 영역에서 성장하고, 즉, 이온 빔이 와이어 축에 수직인 경우 위스커는 와이어의 측면을 따라 주로 형성된다. 위스커는 통상 와이어의 중심, 즉, 이온 빔 원에 가장 가까운 와이어 부분을 따라 존재하지 않고, 또한 이온 빔에 직접 노출되지 않는 와이어의 뒤쪽을 따라 존재하지 않는다.
원추의 투과 전자 현미경사진은, 이들이 결정성 탄소의 작은 입자로 구성됨을 나타낸다. 원추는 이온 비임 에칭후에 남아있는 원래의 흑연 표면의 일부인 것으로 생각된다.
원추에 추가로, 흑연 입자 표면의 이온 충격동안에 위스커가 또한 형성된다. 위스커는 전형적으로 원추의 끝에 위치한다. 위스커의 길이는 2 ㎛ 로부터 20 ㎛ 이상의 거리까지 연장될 수 있다. 위스커의 길이는 흑연 입자의 초기 치수보다 휠 씬 더 클 수 있다. 위스커의 직경은 0.5 내지 50 nm의 범위이다. 위스커는 입사 이온 비임쪽의 방향으로 형성된다. 위스커는 가요성이고, 주사 전자 현미경 측정 동안에 이동하는 것으로 관찰되었다.
하기 실시예들에 대하여, 샘플 표면에서 약 2 인치 직경 (5 cm)의 아르곤 이온 비임을 발생시키기 위하여, 3 cm-직경 이온총 (카우프만 이온원, 모델 II)을 사용하였다. 이것은 1 ×10-8 토르 (1.3 ×10-6 Pa)의 기본 압력을 가진 터보-펌프 시스템이다. 기본 압력에 이르른 후에, 1 ×10-4 토르 (1.3 ×10-2 Pa)의 일정한 작업 압력이 달성될 때까지, 작업 가스인 아르곤을 니들 밸브를 통해 시스템내에 공급한다. 이온총과 표면 간의 거리는 4∼5 인치 (10∼12.5 cm)이다.
탄소 위스커의 투과 전자 현미경사진은 이들이 고형물이고 무정형 탄소로 구성됨을 나타낸다. 이 재료는 이온 비임 에칭에 의해 원래의 흑연 입자로부터 제거된 다음, 처음에는 전형적으로 원추의 끝에, 이어서 성장하는 위스커의 끝에 재침착된 탄소인 것으로 생각된다. 대안적으로는, 원추 또는 위스커의 끝으로 확산되는 이온 비임에 의해 활성화된 탄소에 의해 위스커가 형성될 수도 있다. 이들 탄소 위스커는 탄소 나노관과는 구조가 상이하다. 탄소 나노관은 중공형이고, 탄소의 흑연형 시트의 쉘을 함유한다. 탄소 위스커는 고형물이고, 어떠한 방향에서도 긴 범위의 결정성을 나타내지 않는다. 복합물 층으로 코팅된 와이어상에, 탄소 위스커는 탄소 원추와 동일한 영역에서 성장하고, 즉, 이온 빔이 섬유 축에 수직인 경우 위스커는 섬유의 측면을 따라 주로 형성된다. 위스커는 통상 섬유의 중심, 즉, 이온 빔 원에 가장 가까운 섬유 부분을 따라 존재하지 않고, 또한 이온 빔에 직접 노출되지 않는 섬유의 뒤쪽을 따라 존재하지 않는다.
와이어로부터의 전자 방출은 원통형 시험 장치에서 측정될 수 있다. 이 장치에서, 시험되는 와이어는 음극으로서 작용하고, 양극으로서 작용하는 원통의 중심에 설치되어 있다. 이 양극 원통은 통상 인광 물질로 코팅된 미세한 메시 원통형 금속 스크린으로 이루어져 있다. 음극 및 양극 양쪽은 반원통형 구멍 컷이 있는 알루미늄 블록에 의해 고정되어 있다.
와이어는 2개의 1/16 인치 직경의 스테인레스 강철 관에 의해 각 말단에서 고정되어 있다. 이들 관은 각 말단이 개방되어 있고, 길이 1/2 인치 및 직경 1/16 인치의 반 원통 모양의 개방 트로프(trough)를 형성하고, 와이어가 개방 트로프내에 있어 은 페이스트로 고정되어 있다. 연결관은 양금과 음극을 전기적으로 분리하는 작용을 하는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 스페이서를 빈틈없이 채움으로써 알루미늄 블록내에 고정되어 있다. 노출된 와이어의 총 길이는, 보다 짧거나 긴 길이가 홀더 관의 배치를 조절함으로써 연구될 수 있지만, 일반적으로 1.0 cm로 고정되어 있다. 원통형 스크린 메시 음극은 알루미늄 블록내 반원통형 트로프내에 위치되어 있고, 구리 테이프로 고정되어 있다. 음극은 알루미늄 블록과 전기적으로 접촉을 하고 있다.
전기 레드가 양극 및 음극 양쪽에 연결되어 있다. 양극은 바닥 전위(O V)에서 유지되고, 음극의 전압은 0 내지 10 kV 전력 공급으로 조절된다. 음극에 의해 방출된 전류는 양극에서 모아지고, 전위계로 측정된다. 전위계는, 직렬 1M ½저항 기 및 병렬 다이오드에 의해 높은 전류의 스파이크가 전위계를 우회하여 바닥으로 흐르도록 하여 전류 스파이크 손상으로부터 보호된다.
측정된 길이 약 2 cm의 시료를 보다 긴 길이의 와이어 시료로부터 절단한다. 인광물질이 제거된 가요성 스테인레스 강철 스크린의 경우, 시료는 2개의 홀더 아암의 원통형 트로프내에 삽입되어 있다. 은 페이스트를 도포하여 시료를 페이스트내에 고정시킨다. 은 페이스트를 건조시키고, 형광물질 스크린을 재부착하고, 2개의 말단에서 구리 테이프로 고정시킨다. 시험 장치를 진공 시스템내에 삽입하고, 시스템을 1 ×10-6 토르 (1.3 ×10-4 Pa)미만의 기본 압력으로 진공 배기시킨다.
방출 전류를 인가 전압의 함수로서 측정한다. 음극으로부터 방출된 전자는 양극상의 형광물질에 부딪힐때 빛을 생성한다. 코팅된 와이어상에 전자 방출 부위의 분포 및 강도를 인광물질/와이어 메시 스크린상에 발생한 빛의 패턴으로 관찰한다.

Claims (14)

  1. (a) 흑연 입자 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 와이어상에 형성시키고, 이때 유리가 상기 와이어 및 흑연 입자의 일부에 접착되어 이에 의해 흑연 입자들이 서로간에 및 와이어에 부착되어지는 단계, 및
    (b) 상기 흑연 입자상에 위스커를 형성시키기 위해, (a)에서 형성된 층의 표면을 아르곤, 네온, 크립톤 또는 크세논의 이온을 포함하는 이온 비임으로 충격시키는 단계
    를 포함하는, 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이온 비임이 아르곤의 이온을 포함하는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 이온 비임이 질소의 이온을 더 포함하는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합물 층의 50 % 이상의 표면적이 흑연 입자의 일부로 구성되는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복합물 층의 70 % 이상의 표면적이 흑연 입자의 일부로 구성되는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑연 입자의 부피 %가 상기 흑연 입자 및 유리의 총 부피의 35 부피% 내지 80 부피%인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 흑연 입자의 부피 %가 상기 흑연 입자 및 유리의 총 부피의 50 부피% 내지 80 부피%인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  8. 제 3 항에 있어서, 이온 비임 가스가 85 내지 92 부피% 아르곤 및 8 내지 15 부피%의 질소인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 이온 비임이 산소의 이온을 더 포함하는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  10. 제 2 항, 제 3 항, 제 8 항 및 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 비임이 0.1 mA/cm2 내지 1.5 mA/cm2의 이온 전류 밀도 및 0.5 keV 내지 2.5 keV의 비임 에너지를 갖고, 이온 충격 시간이 15 분 내지 90 분인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 복합물 층을
    (a) 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트를 와이어상에 스크린 인쇄시키고, 이때 상기 흑연 입자의 부피 %는 흑연 입자 및 유리 프릿의 총 부피의 35 % 내지 80 %인 단계, 및
    (b) 건조된 페이스트를 소성시켜 유리 프릿을 연화시키고, 이것을 와이어 및 흑연 입자의 일부에 접착시킴으로써 흑연 입자들을 서로간에 및 와이어에 부착시켜 복합물의 층을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법에 의해 형성하는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 페이스트가, 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 고형물을 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 40 중량% 내지 60 중량%로 포함하는 것인 전계 방출 전자 방출체의 제조 방법.
  13. (a) 흑연 입자 및 유리 프릿을 포함하는 페이스트를 와이어상에 스크린 인쇄하고, 이때 상기 흑연 입자의 부피%는 상기 흑연 입자 및 상기 유리 프릿의 총 부피의 35 % 내지 80 %인 단계, 및
    (b) 건조된 페이스트를 소성시켜 상기 유리 프릿을 연화시키고, 이것을 상기 와이어 및 상기 흑연 입자의 일부에 접착시키고, 이에 의해 상기 흑연 입자들을 서로간에 및 상기 와이어에 부착시켜 복합물의 층을 생성하고, 이때 상기 복합물 층의 표면적의 50% 이상이 상기 흑연 입자의 일부로 구성되는 단계
    를 포함하는, 흑연 및 유리를 포함하는 복합물의 층을 와이어상에 형성시키기 위한 방법.
  14. 제 1 항, 제 2 항 및 제 11 항중 어느 한 항의 방법으로 제조된 전자 방출체 를 포함하는 조명 장치.
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