KR102357560B1 - 전자 방출원 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 방출원은 기판, 기판 상에 제공되는 고정 구조체, 및 기판과 고정 구조체 사이에 제공되는 전자방출 얀(yarn)을 포함하되, 고정 구조체는 제1 폭을 갖는 제1 부분 및 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고, 전자방출 얀은 고정 구조체와 기판의 사이로부터 고정 구조체의 제1 부분의 제1 측벽 상으로 연장된다.

Description

전자 방출원 및 그 제조 방법{ELECTRON EMISSION SOURCE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 전자 방출원 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 안정성이 향상된 전자 방출원 및 공정 효율이 향상된 그 제조 방법에 관한 것이다.
나노물질(예를 들어, 탄소나노튜브) 얀(yarn)은 나노물질이 서로 결합되어 실과 같은 형태를 갖는다. 나노물질 얀은 얇고 길게 형성될 수 있다. 나노물질 얀은 전류를 안정적으로 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 한 가닥의 탄소나노튜브 얀은 1 mA 이상의 전계방출 전류를 안정적으로 발생시킬 수 있다. 따라서, 나노물질 얀을 어레이 형태로 배열할 경우, 전류밀도가 높은 전자 방출원 제작이 가능하다. 나노물질 얀은 전계 안에서 전자를 방출할 수 있다. 높은 전계 속에서 나노물질 얀이 안정성이 유지될 것이 요구된다.
본 발명이 해결하고자하는 일 과제는 전자 방출원의 안정성을 높이는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 전자방출 얀의 어레이를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원은 기판; 상기 기판 상에 제공되는 고정 구조체; 및 상기 기판과 상기 고정 구조체 사이에 제공되는 전자방출 얀(yarn)을 포함하되, 상기 고정 구조체는 제1 폭을 갖는 제1 부분 및 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 전자방출 얀은 상기 고정 구조체와 상기 기판의 사이로부터 상기 고정 구조체의 상기 제1 부분의 제1 측벽 상으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전자방출 얀은 상기 고정 구조체의 상면으로부터 돌출될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전자방출 얀은 상기 고정 구조체의 상기 상면으로부터 수 나노미터 내지 수 마이크로미터 돌출될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전자방출 얀은 상기 기판의 상면에 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 고정 구조체의 상기 제1 부분은 상기 제1 측벽과 서로 반대 방향을 향하는 제2 측벽을 포함하고, 상기 전자방출 얀은 상기 고정 구조체와 상기 기판의 사이로부터 상기 제2 측벽 상으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전자방출 얀은 복수 개로 제공되고, 상기 복수 개의 전자방출 얀들의 단부들은 서로 동일한 높이들을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 고정 구조체의 상기 제1 및 제2 부분들은 복수 개로 제공되고, 상기 복수의 제1 및 제2 부분들은 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향으로 교대로 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 고정 구조체는 복수 개로 제공되고, 상기 복수의 고정 구조체들은, 상기 기판의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 상기 제1 부분들의 각각은 상기 제1 측벽과 서로 반대 방향을 향하는 제2 측벽을 포함하고, 상기 제1 부분들 중 하나의 제1 측벽은 상기 제1 부분들 중 상기 하나에 바로 인접한 상기 제1 부분들 중 다른 하나의 제2 측벽과 서로 마주볼 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 고정 구조체들 중 상기 제2 방향을 따라 가장 바깥 쪽에 배치된 고정 구조체들의 각각의 측면 상에 제공되는 지지 구조체들을 더 포함하되, 상기 지지 구조체들은 상기 복수의 고정 구조체들과 상기 제2 방향으로 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전자방출 얀의 단부는 상기 고정 구조체의 상면보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원 제조 방법은 고정 구조체를 준비하는 것; 상기 고정 구조체 상에 상기 고정 구조체의 제1 측벽, 바닥면, 및 제2 측벽을 따라 연장되는 전자방출 얀을 형성하는 것; 및 상기 고정 구조체를 기판 상에 고정시키는 것을 포함하되, 상기 전자방출 얀은 상기 고정 구조체와 상기 기판 사이에 고정될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전자방출 얀을 형성하는 것은: 상기 고정 구조체를 예비 전자방출 얀으로 감는 것; 및 상기 고정 구조체의 상면 상에서, 상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것은: 상기 고정 구조체의 상기 상면의 중심을 따라 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향으로 절단하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것은: 상기 고정 구조체의 양 측면들에 인접한 양 단부들 상에서, 상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 고정 구조체의 상기 상면 상에서, 상기 예비 전자방출 얀이 제거될 수 있다.
일반적으로, 전자방출 얀이 크기가 큰 전계 내에 배치될 경우, 전자방출 얀의 구조적 안정성이 유지되지 못할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시들에 따른 전자방출 얀은 고정 구조체와 기판에 의해 그 하부가 고정될 수 있다. 실시예들에 따르면, 지지 구조체가 제공되어, 전자방출 얀이 측면으로 쓰러지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전자방출 얀의 안정성이 유지될 수 있다.
일반적으로, 전자방출 얀은 직접 성장 공정 또는 접착 공정을 통해 기판 상에 제공되므로, 긴 공정 시간 및 많은 공정 비용이 요구될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자방출 얀은 예비 전자방출 얀을 감아서 절단하는 공정을 통해 형성되므로, 공정 시간 및 공정 비용이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 5a는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출 장치의 사시도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 사시도 및 개념도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원(ELECTRON EMISSION SOURCE)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판(100)을 포함하는 전자 방출원(10)이 제공될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 전자 방출원(10)은 전계(electric field) 안에서 전자를 방출할 수 있다. 전자 방출원(10)은 전계 전자 방출원 또는 전계 전자 에미터로 지칭될 수 있다. 기판(100)은 도전성 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 금속 또는 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다.
기판(100) 상에 고정 구조체(200)가 제공될 수 있다. 고정 구조체(200)는 기판(100)의 상면(100u)에 평행한 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 고정 구조체(200)는 기판(100)의 상면(100u)에 평행하되 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따른 폭을 가질 수 있다. 고정 구조체(200)는 제1 최소폭(W1)을 갖는 제1 부분(210) 및 제1 최소폭(W1)보다 큰 제2 최소폭(W2)을 갖는 한 쌍의 제2 부분들(220)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 제2 부분들(220)은 제1 부분(210)을 사이에 두고 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 제1 부분(210)은 한 쌍의 제2 부분들(220) 사이에 배치될 수 있다.
복수의 제1 부분들(210)과 복수의 제2 부분들(220)은 제1 방향(D1)을 따라 교대로 배열될 수 있다. 복수의 제1 부분들(210)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 복수의 제1 부분들(210) 사이의 이격 거리들은 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이다.
제1 부분(210)은 제2 방향(D2)으로 서로 반대 방향을 바라보는 제1 측벽(212) 및 제2 측벽(214)을 포함할 수 있다. 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214)은 오목한 형태를 가질 수 있다. 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214) 사이의 제2 방향(D2)을 따른 거리는 한 쌍의 제2 부분들(220)의 각각의 측벽들 사이의 제2 방향(D2)을 따른 거리보다 작을 수 있다. 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214)의 각각은 원기둥의 측면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214)의 각각은 평면적 관점에서 반원의 호 형태를 가질 수 있고, 기판(100)의 상면(100u)에 수직한 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 다만, 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214)의 형태에 대한 상기 개시는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다.
고정 구조체(200)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정 구조체(200)는 금속 또는 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다. 고정 구조체(200)와 기판(100) 사이에 도전성 접착 물질(미도시)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도전성 접착 물질은 나노금속 물질 또는 브레이징 필러를 포함할 수 있다. 고정 구조체(200)는 도전성 접착 물질을 통해 기판(100) 상에 고정될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아니다. 즉, 고정 구조체(200)는 고정 구조체(200)를 관통하여, 기판(100) 안으로 연장되는 나사(미도시)를 통해 기판(100) 상에 고정될 수 있다.
고정 구조체(200)의 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214) 상에 전자방출 얀들(300)이 제공될 수 있다. 복수의 제1 부분들(210)과 마찬가지로, 전자방출 얀들(300)은 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다. 전자방출 얀들(300)이 전계 내에 제공될 경우, 전자방출 얀들(300)은 전자를 방출할 수 있다. 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214) 상에 각각 6개의 전자방출 얀들(300)이 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 즉, 다른 예시적인 실시예들에서, 6개보다 적거나 많은 전자방출 얀들(300)이 제공될 수 있다. 전자방출 얀들(300)의 각각은 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214)의 각각을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 전자방출 얀들(300)은 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214) 상에서 실질적으로 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)의 상면(200u)으로부터 돌출될 수 있다. 예를 들어, 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)의 상면(200u)으로부터 제3 방향(D3)으로 돌출될 수 있다. 전자방출 얀들(300)의 각각의 단부는 고정 구조체(200)의 상면(200u)보다 높이 배치될 수 있다. 전자방출 얀들(300)의 단부들은 실질적으로 서로 동일한 높이들을 가질 수 있다. 이에 따라, 전계의 크기를 제어하여, 전자방출 얀들(300)의 전자방출 여부를 조절할 수 있다. 제1 부분(210)의 제1 측벽(212) 상의 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)와 기판(100) 사이로 연장되어, 제1 부분(210)의 제2 측벽(214) 상의 전자방출 얀들(300)과 각각 연결될 수 있다. 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)와 기판(100)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 고정 구조체(200)와 기판(100)은 전자방출 얀들(300)에 압력을 가하여, 전자방출 얀들(300)을 고정시킬 수 있다. 전자방출 얀들(300)은 도전성 나노물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자방출 얀들(300)은 탄소나노튜브 얀(carbon nanotube yarn)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 전자 방출원은 기판 상에 직접 성장된 나노와이어 또는 나노튜브를 포함할 수 있다. 나노와이어 또는 나노튜브는 구조적으로 불안정하여, 전자 방출원의 작동 중 쓰러질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자방출 얀들(300)은 기판(100)과 고정 구조체(200)에 의해 그 하부가 고정될 수 있다. 또한, 전자방출 얀들(300)이 고정 구조체(200)를 향해 기울어지는 경우, 고정 구조체(200)에 의해 지지되어, 쓰러지지 않을 수 있다. 즉, 전자방출 얀들(300)의 안정성이 최대화될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214) 상에 제공되므로, 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210)의 위치를 조절하여, 전자방출 얀들(300)을 원하는 위치에 배치시킬 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 2을 참조하면, 제1 부분(210) 및 제2 부분(220)을 포함하는 고정 구조체(200)가 준비될 수 있다. 고정 구조체(200)는 도 1을 참조하여 설명된 고정 구조체(200)와 실질적으로 동일할 수 있다. 고정 구조체(200)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정 구조체(200)는 금속 또는 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 고정 구조체(200)의 제1 부분(210) 상에 예비 전자방출 얀(302)이 형성될 수 있다. 예비 전자방출 얀(302)을 형성하는 것은 고정 구조체(200)의 제1 부분(210)을 예비 전자방출 얀(302)으로 감는 공정을 포함할 수 있다. 예비 전자방출 얀(302)은 고정 구조체(200)의 제1 부분(210)의 제1 및 제2 측벽들(212, 214), 상면(200u), 및 바닥면(미표시)을 둘러쌀 수 있다. 예비 전자방출 얀(302)이 고정 구조체(200)의 제1 부분(210)을 6회 감는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 즉, 다른 예시적인 실시예들에서, 예비 전자방출 얀(302)이 감긴 횟수는 6회보다 적거나 많을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 고정 구조체(200)는 하나의 예비 전자방출 얀(302)에 의해 감길 수 있다. 예를 들어, 하나의 예비 전자방출 얀(302)은 제1 방향(D1)으로 연장되며, 제1 부분들(210)의 각각을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 복수회 감을 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210) 상에 하나의 예비 전자방출 얀(302)이 제공될 수 있다. 즉, 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210)은 하나의 예비 전자방출 얀(302)으로 감길 수 있다. 고정 구조체(200)의 제2 부분(220)의 바닥면 상에 예비 전자방출 얀(302)의 일부가 제공되어, 서로 바로 인접한 제1 부분들(210) 상에 제공되는 예비 전자 방출 얀(302)의 다른 일부들을 연결시킬 수 있다. 즉, 예비 전자방출 얀(302)은 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210) 중 하나에 감기고, 제2 부분(220)의 바닥면 상으로 연장되어, 제1 부분들(210) 중 다른 하나를 감을 수 있다. 이때, 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210) 중 하나 및 다른 하나는 서로 바로 인접할 수 있고, 제2 부분(220)은 상기 제1 부분들(210) 중 하나 및 다른 하나 사이에 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210) 상에 예비 전자방출 얀(302)은 복수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 복수의 예비 전자방출 얀들(302)은 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210)을 각각 감을 수 있다. 즉, 서로 바로 인접한 복수의 예비 전자방출 얀들(302)은 서로 연결되지 않을 수 있다.
도 4를 참조하면, 예비 전자방출 얀(302)이 감긴 고정 구조체(200)가 기판(100) 상에 고정될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 고정 구조체(200)와 기판(100)은 고정 구조체(200)와 기판(100) 사이에 제공된 도전성 접합 물질(미도시)을 통해 서로 접합되어, 고정될 수 있다. 예를 들어, 도전성 접합 물질은 나노금속 물질 또는 브레이징 필러를 포함할 수 있다. 다만, 고정 구조체(200)를 기판(100) 상에 고정시키는 것은 상기 개시에 한정되지 않는다. 다른 예시적인 실시예들에서, 고정 구조체(200)는 고정 구조체(200)를 관통하여 기판(100) 내에 제공되는 나사(미도시)를 이용하여 기판(100) 상에 고정될 수 있다.
고정 구조체(200)가 기판(100) 상에 고정될 때, 고정 구조체(200) 상에 감긴 예비 전자방출 얀(302)이 함께 고정될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 도전성 접합 물질이 고정 구조체(200)의 바닥면 상에 제공된 예비 전자방출 얀(302)과 기판(100) 사이에 제공되어, 상기 예비 전자방출 얀(302)을 고정시킬 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 예비 전자방출 얀(302)은 고정 구조체(200)와 기판(100) 사이에 끼어, 고정 구조체(200)와 기판(100) 사이에 고정될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 전자방출 얀들(300)이 형성될 수 있다. 전자방출 얀들(300)을 형성하는 것은 고정 구조체(200)의 상면(200u) 상에서 예비 전자방출 얀(도 4의 302)을 절단하는 공정 및 전자방출 얀들(300)을 제3 방향(D3)으로 세우는 공정을 포함할 수 있다. 예비 전자방출 얀(302)은 고정 구조체(200)의 상면(200u) 상의 전자방출 얀들(300)의 길이들이 실질적으로 서로 동일하도록 절단될 수 있다. 예를 들어, 예비 전자방출 얀(302)은 고정 구조체(200)의 상면(200u)의 중심을 따라 제1 방향(D1)으로 절단될 수 있다. 예를 들어, 예비 전자방출 얀(302)을 절단하는 것은 레이저 또는 칼을 이용한 절단 공정을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 전자방출 얀들(300)을 세우는 공정은 접착성 롤러(미도시)를 이용하는 표면 처리 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착성 롤러가 고정 구조체(200)의 상면(200u)을 지날 때, 전자방출 얀들(300)과 접착되었다가 떨어지면서 전자방출 얀들(300)이 세워질 수 있다. 이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 전자방출 얀들(300)이 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다.
일반적으로, 전자방출 얀은 직접 성장 공정 또는 접착 공정을 통해 기판 상에 제공되므로, 긴 공정 시간 및 많은 공정 비용이 요구될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자방출 얀(300)은 예비 전자방출 얀(302)을 고정 구조체(200)에 감아서 절단하는 공정을 통해 형성되므로, 공정 시간 및 공정 비용이 최소화될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다. 도 5b는 도 5a의 AA부분의 확대도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 것을 설명되지 않을 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)을 포함하는 전자 방출원(12)이 제공될 수 있다. 기판(100) 및 고정 구조체(200)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)의 상면(200u)으로부터 돌출된 정도를 제외하면, 도 1을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)의 상면(200u)으로부터 돌출될 수 있다. 전자방출 얀들(300)의 단부들은 도 1을 참조하여 설명된 전자방출 얀들(300)의 단부들보다 고정 구조체(200)의 상면(200u)으로부터 덜 돌출될 수 있다. 즉, 전자방출 얀들(300)의 단부들은 도 1을 참조하여 설명된 전자방출 얀들(300)의 단부들보다 고정 구조체(200)의 상면(200u)에 더 인접할 수 있다. 예를 들어, 전자방출 얀들(300)은 고정 구조체(200)의 상면(200u)들로부터 수 나노미터(nm) 내지 수 마이크로미터(㎛) 돌출될 수 있다.
본 실시예의 전자 방출원(12)의 제조 방법은 예비 전자방출 얀(도 4의 302)의 절단 위치를 제외하면, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 전자 방출원(10)의 제조 방법과 실질적으로 동일할 수 있다. 이하에서, 예비 전자방출 얀(도 4의 302)의 절단 위치에 대해 설명된다.
도 1을 참조하여 설명된 것과 달리, 예비 전자방출 얀(도 4의 302)은 고정 구조체(200)의 상면(200u) 상에서 복수의 절단 선(미도시)을 따라 제1 방향(D1)으로 절단될 수 있다. 예를 들어, 예비 전자방출 얀(도 4의 302)은 고정 구조체(200)의 제1 부분(210)의 제2 방향(D2)을 따른 양 단부들 상에서 각각 절단될 수 있다. 이에 따라, 고정 구조체(200)의 상면(200u) 상의 예비 전자방출 얀(도 4의 302)은 제거될 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 것을 설명되지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)을 포함하는 전자 방출원(14)이 제공될 수 있다. 기판(100) 및 고정 구조체(200)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
전자방출 얀들(300)의 단부들은 고정 구조체(200)의 상면(200u)보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자방출 얀들(300)의 단부들은 고정 구조체(200)의 상면(200u)으로부터 제1 측벽(212)의 직경(W4)만큼 낮게 배치될 수 있다. 즉, 전자방출 얀들(300)의 단부들과 고정 구조체(200)의 상면(200u) 사이의 이격 거리(W3)는 제1 측벽(212)의 직경(W4)과 실질적으로 동일할 수 있다. 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)에 전압이 인가될 경우, 전자 방출 얀들(300) 상에서 오목한 등포텐셜면이 형성될 수 있다. 이에 따라, 전자방출 얀들(300)로부터 방출되는 전자빔은 효과적으로 집속될 수 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)을 포함하는 전자 방출원(16)이 제공될 수 있다. 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)은 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
고정 구조체(200)의 양 측벽 상에 지지 구조체(400)가 제공될 수 있다. 지지 구조체(400)는 고정 구조체(200)를 사이에 두고 제2 방향(D2)으로 서로 이격된 제1 지지 구조체(410) 및 제2 지지 구조체(420)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 지지 구조체(400)는 제1 지지 구조체(410) 또는 제2 지지 구조체(420)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 지지 구조체들(410, 420)의 각각은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 지지 구조체들(410, 420)의 각각의 제1 방향(D1)에 따른 길이는 고정 구조체(200)의 제1 방향(D1)에 따른 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 지지 구조체(410)는 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210)의 각각의 제2 측벽(214)을 마주보는 오목한 측벽을 가질 수 있다. 제2 지지 구조체(420)는 고정 구조체(200)의 제1 부분들(210)의 각각의 제1 측벽(212)을 마주보는 오목한 측벽을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이다. 즉, 다른 예시적인 실시예들에서, 제1 및 제2 지지 구조체들(410, 420)은 오목한 측벽들을 갖지 않을 수 있다. 제1 및 제2 지지 구조체들(410, 420)은 전자방출 얀들(300)이 쓰러지지않도록 지지할 수 있다. 이에 따라, 전자방출 얀들(300)이 기울어져도 전자방출 얀들(300)의 단부들은 고정 구조체(200)의 상면(200u) 상으로 돌출될 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 방출원의 사시도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 7을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 것은 설명되지 않을 수 있다.
도 8을 참조하면, 기판(100), 고정 구조체들(200), 전자방출 얀들(300), 및 지지 구조체(400)를 포함하는 전자 방출원(18)이 제공될 수 있다. 고정 구조체(200) 및 전자방출 얀들(300)의 개수를 제외하면, 본 실시예의 전자 방출원(18)은 도 7을 참조하여 설명된 전자 방출원(16)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 7과 달리, 복수의 고정 구조체들(200)이 제공될 수 있다. 설명의 간결함을 위하여, 예시적으로 두 개의 고정 구조체들(200)이 도시되었다. 다른 예시적인 실시예들에서, 두 개 이상의 고정 구조체들(200)이 제공될 수 있다. 복수의 고정 구조체들(200)은 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 서로 바로 인접한 고정 구조체들(200) 중 하나의 제1 및 제2 부분들(210, 220)은 다른 하나의 제1 및 제2 부분들(210, 220)과 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 복수의 고정 구조체들(200)의 각각의 제1 부분들(210)의 측벽들 사에 전자방출 얀들(300)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 고정 구조체(200)가 하나일 때보다 많은 전자방출 얀들(300)이 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자방출 장치의 개념도이다. 도 9의 전자 방출원(18)에 대한 도면은 도 8의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도에 대응된다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 8을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않는다.
도 9를 참조하면, 전자 방출원(18), 게이트 기판(500), 애노드 기판(600), 및 전원부(700)를 포함하는 전자 방출 장치(20)가 제공될 수 있다.
전자 방출 장치(20)가 도 8의 전자 방출원(18)을 포함하는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 다른 예시적인 실시예들에서, 전자 방출 장치(20)는 도 8의 전자 방출원(18) 대신 도 1, 도 5a, 도 6, 또는 도 7의 전자 방출원들(10, 12, 14, 16)을 포함할 수 있다.
전자 방출원(18)은 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)을 포함할 수 있다. 기판(100), 고정 구조체(200), 및 전자방출 얀들(300)은 도 8을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 기판(100)은 캐소드(cathode) 기판일 수 있다.
기판(100)과 고정 구조체(200) 사이에 도전성 접착 물질(120)이 제공될 수 있다. 도전성 접착 물질(120)은 도 1을 참조하여 설명된 도전성 접착 물질과 실질적으로 동일할 수 있다.
고정 구조체(200) 상에 게이트 기판(500)이 제공될 수 있다. 게이트 기판(500)과 고정 구조체(200)는 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 게이트 기판(500)은 기판(100)의 상면(100u)에 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 게이트 기판(500)과 전자 방출원(18)은 서로 평행하고, 서로 마주볼 수 있다. 게이트 기판(500)은 내부에 게이트 홀들(510)을 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 전자방출 얀들(300)은 게이트 홀들(510) 내부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 전자방출 얀들(300)로부터 방출되는 전자들(310)은 게이트 홀들(510)을 통과할 수 있다. 게이트 기판(500)은 도전 물질(예를 들어, 금속)을 포함할 수 있다.
게이트 기판(500) 상에 애노드 기판(600)이 제공될 수 있다. 애노드 기판(600)과 게이트 기판(500)은 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 애노드 기판(600)과 게이트 기판(500)은 서로 평행할 수 있다. 이에 따라, 애노드 기판(600), 게이트 기판(500), 및 전자 방출원(18)은 서로 평행할 수 있다. 애노드 기판(600)은 도전 물질(예를 들어, 금속)을 포함할 수 있다.
전원부(700)는 기판(100)과 게이트 기판(500) 사이 및 기판(100)과 애노드 기판(600) 사이에 전위차를 발생시킬 수 있다. 게이트 기판(500) 및 애노드 기판(600)의 전위들은 기판(100)의 전위보다 높을 수 있다. 애노드 기판(600)과 기판(100) 사이의 전위차는 게이트 기판(500)과 기판(100) 사이의 전위차보다 클 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 전자 방출 장치의 작동에 대해 설명된다. 전원부(700)가 기판(100)과 게이트 기판(500) 사이 및 기판(100)과 애노드 기판(600) 사이에 각각 전위차를 발생시키면, 전자방출 얀들(300)의 단부에서 게이트 기판(500)을 향해 전자(310)가 방출될 수 있다. 전자방출 얀들(300)로부터 방출된 전자들(310)은 게이트 기판(500) 내의 게이트 홀들(510)을 각각 통과하여 애노드 기판(600)에 도달할 수 있다. 이때, 전자들(310)은 기판(100)과 게이트 기판(500) 사이 및 게이트 기판(500)과 애노드 기판(600) 사이에서 전기장에 의해 가속될 수 있다. 상기 전기장은 전원부(700)가 발생시키는 전위차에 의해 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
100:기판 200:고정 구조체
300:전자방출 얀 400:지지 구조체
500:게이트 기판 600:애노드 기판
700:전원부

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공되고, 상기 기판의 상면과 평행한 제1 방향으로 배열되는 적어도 하나의 제1 부분 및 적어도 하나의 제2 부분을 포함하는 고정 구조체; 및
    상기 기판 상에 제공되고, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 전자방출 얀(yarn)을 포함하되,
    상기 고정 구조체의 제1 부분은:
    상기 기판의 상면과 평행하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 따른 제1 폭을 가지고,
    상기 고정 구조체의 제2 부분은 상기 제2 방향에 따른 제2 폭을 가지되, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크고,
    상기 고정 구조체의 제1 부분은 상기 제2 방향으로 서로 마주하는 제1 측벽 및 제2 측벽을 포함하고,
    상기 전자방출 얀의 제1 부분은 상기 기판과 상기 고정 구조체의 제1 부분 사이에 개재되고, 상기 전자방출 얀의 제2 부분은 상기 전자방출 얀의 제1 부분으로부터 상기 고정 구조체의 제1 부분의 제1 측벽 상에서 상기 기판의 상면에 수직한 제3 방향을 따라서 연장되는 전자 방출원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출 얀의 제2 부분은 상기 고정 구조체의 상면으로부터 돌출되는 전자 방출원.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자방출 얀의 제2 부분은 상기 고정 구조체의 상기 상면으로부터 수 나노미터 내지 수 마이크로미터 돌출되는 전자 방출원.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출 얀은 제3 부분을 더 포함하고,
    상기 전자방출 얀의 제3 부분은 상기 전자방출 얀의 제1 부분으로부터 상기 고정 구조체의 제1 부분의 제2 측벽 상에서 상기 기판의 상면에 수직한 제3 방향을 따라서 연장되는 전자 방출원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출 얀은 복수 개로 제공되고,
    상기 복수 개의 전자방출 얀들의 각각의 제2 부분의 단부의 높이는 모두 동일한 전자 방출원.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 구조체의 상기 제1 및 제2 부분들은 복수 개로 제공되고,
    상기 고정 구조체의 복수의 제1 및 제2 부분들은 상기 제1 방향으로 교대로 배열되는 전자 방출원.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고정 구조체는 복수 개로 제공되고,
    상기 복수의 고정 구조체들은, 상기 제2 방향으로 배열되는 전자 방출원.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 고정 구조체들 중 상기 제2 방향을 따라 가장 바깥 쪽에 배치된 고정 구조체들의 각각의 측면 상에 제공되는 지지 구조체들을 더 포함하되,
    상기 지지 구조체들은 상기 복수의 고정 구조체들과 상기 제2 방향으로 배열되는 전자 방출원.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출 얀의 상기 제2 부분의 단부는 상기 고정 구조체의 상면보다 낮게 배치되는 전자 방출원.
  11. 고정 구조체를 준비하는 것,상기 고정 구조체는 제1 폭을 갖는 제1 부분 및 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고;
    상기 고정 구조체의 제1 부분의 제1 측벽, 바닥면, 및 제2 측벽을 둘러싸는 전자방출 얀을 형성하는 것; 및
    상기 고정 구조체를 기판 상에 고정시키는 것을 포함하되,
    상기 전자방출 얀은 상기 고정 구조체와 상기 기판 사이에 고정되는 전자 방출원 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자방출 얀을 형성하는 것은:
    상기 고정 구조체를 예비 전자방출 얀으로 감는 것; 및
    상기 고정 구조체의 상면 상에서, 상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것을 포함하는 전자 방출원 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것은:
    상기 고정 구조체의 상기 상면의 중심을 따라 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향으로 절단하는 것을 포함하는 전자 방출원 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 예비 전자방출 얀을 절단하는 것은:
    상기 고정 구조체의 상기 상면 상에서 복수의 절단 선을 따라 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향으로 절단하는 것을 포함하는 전자 방출원 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정 구조체의 상기 상면 상에서, 상기 절단된 예비 전자방출 얀을 제거하는 것을 더 포함하는 전자 방출원 제조 방법.
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