KR102386758B1 - Field emission device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 소자는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖는 캐소드 전극으로서, 상기 캐소드 전극은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 리세스된 그루브들을 포함하는 것; 및 상기 그루브들 내에 배치되며, 제1 방향으로 연장된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 전도성 와이어를 포함하는 에미터 구조체들을 포함하되, 상기 그루브들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되고, 상기 에미터 구조체들은 서로 다른 수직적 레벨에 위치할 수 있다.A field emission device according to an embodiment of the present invention is a cathode electrode having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein the cathode electrode is a groove recessed from the first surface toward the second surface. including; and emitter structures disposed in the grooves, the emitter structures including a core extending in a first direction and a conductive wire surrounding the core, wherein the grooves are arranged in a second direction crossing the first direction, The emitter structures may be located at different vertical levels.
Description
본 발명은 전계 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 전기적으로 연결된 캐소드 전극 및 에미터 구조체를 포함하는 전계 방출 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission device, and more particularly, to a field emission device including a cathode electrode and an emitter structure electrically connected to each other.
에미터로 사용되는 나노 물질은 외부 전기장에 의한 양자 터널 링 효과를 통해 전자를 나노 물질의 외부로 방출할 수 있다. 전자 방출 과정이 효과적으로 일어나기 위해서는 에미터의 끝단이 뾰족한 형태를 가져야 한다. 따라서, 가늘고 긴 형태를 갖는 나노 물질들이 전계방출소자 에미터로 널리 사용되고 있다. 예컨대, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nanotube)와 같은 나노 물질들이 전계방출소자 에미터로 사용될 수 있다. 에미터의 끝단이 뾰족한 형태를 갖는 경우, 전기장이 에미터의 끝단이 집중되어 전자 방출 효율이 향상될 수 있다. A nanomaterial used as an emitter can emit electrons to the outside of the nanomaterial through a quantum tunneling effect by an external electric field. In order for the electron emission process to occur effectively, the tip of the emitter must have a sharp shape. Accordingly, nanomaterials having an elongated shape are widely used as field emission device emitters. For example, nanomaterials such as carbon nanotubes (CNTs) may be used as field emission device emitters. When the tip of the emitter has a sharp shape, the electric field is concentrated at the tip of the emitter, so that electron emission efficiency can be improved.
최근, 엑스선 튜브 등의 고전류의 에미터 특성이 요구되는 전계방출 소자가 산업 전반에 널리 이용됨에 따라, 전계방출에 유리한 구조를 가지며, 제작이 용이하고, 내구성이 우수한 에미터 및 그를 포함하는 전계방출 소자에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, as field emission devices requiring high current emitter characteristics, such as X-ray tubes, have been widely used throughout the industry, they have an advantageous structure for field emission, are easy to manufacture, and have excellent durability, and field emission including the same. Research on the device is being actively conducted.
본원 발명이 해결하고자하는 과제는 전계방출에 유리한 구조를 가지며, 제작이 용이하고, 내구성이 우수한 에미터 구조체 및 그를 포함하는 전계방출 소자를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an emitter structure having an advantageous structure for field emission, easy fabrication, and excellent durability, and a field emission device including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖는 캐소드 전극으로서, 상기 캐소드 전극은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 리세스된 그루브들을 포함하는 것; 및 상기 그루브들 내에 배치되며, 제1 방향으로 연장된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 전도성 와이어를 포함하는 에미터 구조체들을 포함하되, 상기 그루브들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되고, 상기 에미터 구조체들은 서로 다른 수직적 레벨에 위치할 수 있다.A field emission device according to embodiments of the present invention is a cathode electrode having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein the cathode electrode is recessed from the first surface toward the second surface. including grooves; and emitter structures disposed in the grooves, the emitter structures including a core extending in a first direction and a conductive wire surrounding the core, wherein the grooves are arranged in a second direction crossing the first direction, The emitter structures may be located at different vertical levels.
실시예들에 따르면, 상기 캐소드 전극의 상기 제1 면은 상기 제2 면을 향하여 리세스된 오목 영역을 포함하고, 상기 그루브들은 상기 오목 영역 상에 형성될 수 있다.In example embodiments, the first surface of the cathode may include a concave region recessed toward the second surface, and the grooves may be formed on the concave region.
실시예들에 따르면, 상기 오목 영역은 상기 제1 방향을 따라 일정한 높이를 가질 수 있다.In example embodiments, the concave region may have a constant height along the first direction.
실시예들에 따르면, 상기 그루브들은 상기 제1 방향을 따라 나란히 연장된 제1 그루브 및 제2 그루브를 포함하고, 상기 제1 그루브의 바닥면은 상기 제2 그루브의 바닥면에 대하여 기울어질 수 있다.In example embodiments, the grooves may include first and second grooves extending side by side in the first direction, and a bottom surface of the first groove may be inclined with respect to a bottom surface of the second groove. .
실시예들에 따르면, 상기 에미터 구조체의 직경은 상기 그루브의 깊이에 비해 작을 수 있다.In some embodiments, a diameter of the emitter structure may be smaller than a depth of the groove.
실시예들에 따르면, 상기 제1 면과 마주하며, 상기 제1 면에 대해 기울어진 제3 면을 포함하는 타겟을 더 포함할 수 있다.According to embodiments, the target may further include a target facing the first surface and including a third surface inclined with respect to the first surface.
실시예들에 따르면, 상기 제3 면은 상기 제2 방향과 평행할 수 있다.In some embodiments, the third surface may be parallel to the second direction.
실시예들에 따르면, 상기 전도성 와이어는 복수의 스트링들을 포함하고, 상기 스트링들은 상기 제2 면과 멀어지는 방향으로 돌출된 단부들을 가질 수 있다.In embodiments, the conductive wire may include a plurality of strings, and the strings may have ends protruding in a direction away from the second surface.
실시예들에 따르면, 상기 스트링들의 단부들은 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 연장될 수 있다.In some embodiments, the ends of the strings may extend in a direction perpendicular to the first direction.
실시예들에 따르면, 상기 전도성 와이어는 서로 결합된 복수의 스트링들을 포함할 수 있다.In some embodiments, the conductive wire may include a plurality of strings coupled to each other.
실시예들에 따르면, 상기 전도성 와이어는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.In some embodiments, the conductive wire may include carbon nanotubes.
실시예들에 따르면, 상기 제1 면 상의 타겟 및 상기 캐소드 전극과 상기 타겟 사이의 게이트 구조체를 더 포함하되, 상기 게이트 구조체는 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 전도성 막대들을 포함할 수 있다.In some embodiments, the display may further include a target on the first surface and a gate structure between the cathode and the target, wherein the gate structure may include a plurality of conductive bars extending in the first direction.
본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖는 캐소드 전극으로서, 상기 캐소드 전극은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하여 리세스된 그루브를 포함하는 것, 상기 그루브는 제1 방향으로 연장되고; 상기 그루브 내에 배치된 에미터 구조체; 및A field emission device according to embodiments of the present invention is a cathode electrode having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein the cathode electrode is recessed from the first surface toward the second surface. comprising a groove, the groove extending in a first direction; an emitter structure disposed within the groove; and
상기 제1 면과 마주하는 제3 면을 포함하는 타겟을 포함하되, 상기 에미터 구조체는 상기 제1 방향으로 연장된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 전도성 와이어를 포함하고, 상기 전도성 와이어는 상기 타겟을 향하여 돌출된 단부들을 갖는 스트링들을 포함할 수 있다.a target including a third surface facing the first surface, wherein the emitter structure includes a core extending in the first direction and a conductive wire surrounding the core, wherein the conductive wire connects the target may include strings having ends projecting toward them.
실시예들에 따르면, 상기 스트링들은 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.In some embodiments, the strings may include carbon nanotubes.
실시예들에 따르면, 상기 단부들은 상기 그루브의 내측벽의 최상부보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다.According to embodiments, the ends may be located at a level lower than the top of the inner wall of the groove.
실시예들에 따르면, 상기 스트링들의 상기 단부들은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장될 수 있다.In example embodiments, the ends of the strings may extend in a second direction perpendicular to the first direction.
실시예들에 따르면, 상기 타겟과 상기 캐소드 전극의 사이에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장된 개구를 갖는 게이트 구조체를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the display device may further include a gate structure disposed between the target and the cathode electrode and having an opening extending in the first direction.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제작이 용이하고, 내구성이 우수한 전계 방출 소자가 제공될 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a field emission device that is easy to manufacture and has excellent durability.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자를 계략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자의 평면도이다.
도 3 및 도 4는, 각각, 도 2의 I-I'선 및 II-II'선에 따른 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 에미터 구조체를 나타낸 사시도이다.
도 6는 도 5의 BB 부분을 확대한 확대단면도이다.
도 7은 도 3의 BB 부분을 확대한 확대단면도들이다
도 8a 및 도 8b는 도 3의 AA 부분을 확대한 확대단면도들이다.
도 9는 본 발명의 실시에들에 따른 전계 방출 소자의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시에들에 게이트 전극을의 사시도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 에미터 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다.1 is a perspective view schematically illustrating a field emission device according to embodiments of the present invention.
2 is a plan view of a field emission device according to embodiments of the present invention.
3 and 4 are cross-sectional views taken along lines II' and II-II' of FIG. 2, respectively.
5 is a perspective view illustrating an emitter structure according to embodiments of the present invention.
6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion BB of FIG. 5 .
7 is an enlarged cross-sectional view of a portion BB of FIG.
8A and 8B are enlarged cross-sectional views illustrating an enlarged portion AA of FIG. 3 .
9 is a cross-sectional view of a field emission device according to embodiments of the present invention.
10 is a perspective view of a gate electrode in embodiments of the present invention.
11 to 14 are schematic perspective views for explaining a method of manufacturing an emitter structure according to embodiments of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
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 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.Further, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views, which are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process. For example, the etched region shown at a right angle may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the illustrated regions in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and not to limit the scope of the invention.
이하 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자를 계략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a field emission device according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자는 캐소드 전극(100), 에미터 구조체(200), 게이트 구조체(400) 및 타겟(300)을 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 전계 방출 소자는 전자빔를 이용하여 엑스선을 방출하는 엑스선 원(X-ray source)일 수 있다.Referring to FIG. 1 , a field emission device according to embodiments of the present invention may include a
캐소드 전극(100)과 에미터 구조체(200)는 서로 전기적으로 연결된 전자원(electron source)일 수 있다. 캐소드 전극(100)은 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)과 대향하는 제2 면(100b)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(100)은 제1 면(100a)으로부터 제2 면(100b)을 향하여 리세스된 그루브들(GR)을 포함할 수 있다. 그루브들(GR)은 제1 방향(D1)으로 연장되며, 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 그루브들(GR)은 캐소드 전극(100)의 제2 면(100b)으로부터 상이한 수직적 레벨에 위치할 수 있다. 캐소드 전극(100)은 제1 면(100a)으로부터 제2 면(100b)을 향하여 리세스된 오목 영역(CR)을 포함할 수 있다. 그루브들(GR)은 오목 영역(CR) 상에 형성될 수 있다.The
그루브들(GR) 내에 에미터 구조체들(200)이 배치될 수 있다. 에미터 구조체들(200)은 제2 방향(D2)으로 배열된 그루브들(GR) 내에 각각 배치될 수 있다. 에미터 구조체들(200)은 그루브들(GR)의 내측면과 접촉하여 캐소드 전극(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 에미터 구조체들(200)은 제1 방향(D1)으로 연장된 코어(210) 및 코어(210)를 둘러싸는 전도성 와이어(220)를 포함할 수 있다. 코어(210) 및 전도성 와이어(220)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 전도성 와이어(220)는, 예컨대, 탄소 나노 튜브를 포함할 수 있다. The
캐소드 전극(100)의 제1 면(100a) 상에 타겟(300)이 배치될 수 있다. 타겟(300)은 캐소드 전극(100) 및 에미터 구조체들(200)로부터 전자빔(b1)을 제공받아 엑스선을 출력할 수 있다. 일 예에 따르면, 타겟(300)은 캐소드 전극(100)에 대하여 기울어진 반사형 타겟일 수 있다. 달리 말해서, 본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자는 반사형 전계 방출 소자일 수 있다. The
캐소드 전극(100)과 타겟(300)의 사이에 게이트 구조체(400)가 배치될 수 있다. 게이트 구조체(400)와 캐소드 전극(100)의 사이에 전기장이 형성될 수 있고, 에미터 구조체(200)로부터 전자빔이 방출될 수 있다. 게이트 구조체(400)는 에미터 구조체(200)로부터 방출된 전자빔을 타겟(300)의 표면 상에 집속할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 전계 방출 소자의 평면도이다. 도 3 및 도 4는, 각각, 도 2의 I-I'선 및 II-II'선에 따른 단면도들이다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 에미터 구조체를 나타낸 사시도이다. 도 6는 도 5의 BB 부분을 확대한 확대단면도이다.2 is a plan view of a field emission device according to embodiments of the present invention. 3 and 4 are cross-sectional views taken along lines II' and II-II' of FIG. 2, respectively. 5 is a perspective view illustrating an emitter structure according to embodiments of the present invention. 6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a portion BB of FIG. 5 .
도 2 내지 도 4를 참조하면, 캐소드 전극(100)은 제3 방향(D3)으로 대향하는 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)을 가질 수 있다. 캐소드 전극(100)의 제1 면(100a)은 평탄 영역들(FR)과 평탄 영역들(FR) 사이의 오목 영역(CR)을 포함할 수 있다. 평탄 영역들(FR)은 제1 면(100a)의 가장자리에 위치할 수 있으며 제2 면(100b)과 평행할 수 있다. 2 to 4 , the
오목 영역(CR)은 제2 면(100b)을 항하여 리세스된 형상을 가질 수 있다. 오목 영역(CR)은 제2 방향(D2)을 따라 배열된 에미터 구조체들(200)이 원호형으로 배치될 수 있도록 소정의 곡률을 가질 수 있다. 오목 영역(CR)의 수직적 레벨은 평탄 영역들(FR)과 멀어질수록 낮아질 수 있다. The concave region CR may have a shape recessed toward the
오목 영역(CR)은 제1 방향(D1)을 따라 일정한 수직적 레벨을 가질 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 캐소드 전극(100)을 제1 방향(D1)으로 절취한 단면에서 볼 때 오목 영역(CR)은 일정한 수직적 레벨을 가질 수 있다. 오목 영역(CR)은 제2 방향(D2)을 따라 다른 수직적 레벨을 가질 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 면(100a) 중 최상부 표면은 평탄할 수 있고, 최상부 표면으로부터 제2 면(100b)을 향하여 리세스된 오목 영역(CR)은 제2 방향(D2)을 따라 다른 수직적 레벨이 변화할 수 있다. 예컨대, 오목 영역(CR)은 캐소드 전극(100)의 제2 방향(D2)의 중심 부분에서 가장 낮은 수직적 레벨을 가질 수 있다. 제1 면(100a)에 오목 영역(CR)이 형성됨에 따라, 제1 면(100a)과 제2 면(100b) 사이의 간격은 제2 방향(D2)을 따라 달라질 수 있다. 캐소드 전극(100)은 금속을 포함할 수 있으며, 외부 전원을 에미터 구조체들(200)에 제공할 수 있다.The concave area CR may have a constant vertical level along the first direction D1 . For example, as shown in FIG. 4 , the concave region CR may have a constant vertical level when viewed in a cross-section of the
캐소드 전극(100)의 그루브들(GR)이 제1 면(100a)의 오목 영역(CR)에 형성될 수 있다. 그루브들(GR)은 제1 면(100a)으로부터 제2 면(100b)을 향하여 리세스된 형상을 가질 수 있다. 평면적 관점에서, 그루브들(GR)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 그루브들(GR)은 서로 다른 수직적 레벨에 위치할 수 있다. 예컨대, 오목 영역(CR)의 제2 방향(D2)의 중심 부분에 위치한 그루브(GR)는 가장자리 부분에 위치한 그루브들(GR)에 비해 수직적 레벨이 낮을 수 있다. 그루브들(GR)은 타겟(300)의 표면 상에 위치한 포커스 영역(FR)을 곡률 중심으로하는 곡선 상에 위치할 수 있다. The grooves GR of the
에미터 구조체들(200)이 그루브들(GR)의 각각 내에 배치될 수 있다. 에미터 구조체들(200)의 각각은 제1 방향(D1)으로 연장될 될 수 있으며, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 에미터 구조체들(200)은 서로 평행할 수 있다. 그리고, 에미터 구조체들(200)의 각각은 캐소드 전극(100)의 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)과 평행할 수 있다. 그루브들(GR)은 서로 다른 수직적 레벨에 위치함에 따라, 에미터 구조체들(200)이 서로 다른 수직적 레벨을 위치할 수 있다. 에미터 구조체들(200)은 원호형으로 배치될 수 있다. 예컨대, 에미터 구조체들(200)은 타겟(300)의 표면 상에 위치한 포커스 영역(FR)을 곡률 중심으로하는 곡선 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 에미터 구조체들(200)로부터 발생된 전자빔(b1)이 제2 방향(D2)으로 집속될 수 있고, 제1 방향(D1)으로 집속되지 않을 수 있다. The
타겟(300)은 캐소드 전극(100)의 제1 면(100a) 상에 위치할 수 있으며, 제1 면(100a)과 마주하는 제3 면(300a)을 가질 수 있다. 타겟(300)의 제3 면(300a)은 캐소드 전극(100)으로부터 전자빔(b1)을 제공받아 전자기파(b2)를 발생시킬 수 있다. 제3 면(300a)은 에미터 구조체들(200)에 대하여 비스듬하게 기울어질 수 있으며, 전자기파(b2)는 제1 방향(D1)으로 진행할 수 있다. 구체적으로, 제3 면(300a)은 에미터 구조체들(200)이 배열된 방향인 제2 방향(D2)과 평행할 수 있고, 에미터 구조체들(200)이 연장된 방향인 제1 방향(D1)과 교차할 수 있다. 이로써, 제1 방향(D1)으로 진행하는 전자기파(b2)의 선폭이 감소할 수 있다. 전자기파(b2)는, 예컨대, 엑스선(X-ray)일 수 있다. 타겟(300)의 제3 면(100a) 상에 전자빔(b1)이 집속되는 포커스 영역(FR)이 형성될 수 있다. 포커스 영역(FR)은, 제4에 도시된 바와 같이, 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. The
도 5 및 도 6을 참조하면, 에미터 구조체(200)는 일 방향으로 연장된 코어(210) 및 코어를 둘러싸는 전도성 와이어(220)를 포함할 수 있다. 코어(210)는 금속을 포함할 수 있다. 전도성 와이어(220)는 복수의 스트링들(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 예컨대, 전도성 와이어(220)는 서로 결합된 제1 내지 제3 스트링들(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 스트링들(221, 222, 223)의 각각은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 전도성 물질은, 예컨대, 탄소나노튜브일 수 있다. 제1 내지 제3 스트링들(221, 222, 223)은, 각각, 코어(210)와 멀어지는 방향으로 돌출된 제1 내지 제3 단부들(231,232,233)을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 단부들(231,232,233)은 나란히 연장될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 단부들(231,232,233)은 코어(210)가 연장된 방향과 수직한 방향으로 연장될 수 있다.5 and 6 , the
도 7은 도 3의 BB 부분을 확대한 확대단면도들이다7 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged portion BB of FIG.
도 7을 참조하면, 캐소드 전극(100)은 제2 방향(D2)으로 배열된 제1 그루브(200a) 및 제2 그루브(GR2)를 포함할 수 있다. 제1 그루브(GR1) 및 제2 그루브(GR2)는 서로 다른 수직적 레벨에 위치할 수 있다. 예컨대, 제1 그루브(GR1)와 제2 그루브(GR2)는 동일한 깊이를 갖되, 제1 그루브(GR1)의 바닥면(GRb)은 제2 그루브(GR2)의 바닥면(GR2b)에 비해 낮은 레벨에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
제1 그루브(GR1) 내에 제1 에미터 구조체(200a)가 배치될 수 있고, 제2 그루브(GR2) 내에 제2 에미터 구조체(200b)가 배치될 수 있다. 제1 에미터 구조체(200a)와 제2 에미터 구조체(200b)는 서로 다른 수직적 레벨에 위치할 수 있다.The
구체적으로, 제1 에미터 구조체(200a)는 제1 코어(210a) 및 제1 코어(210a)를 둘러싸는 제1 전도성 와이어(220a)를 포함할 수 있다. 제1 전도성 와이어(220a)는 복수의 스트링들을 포함할 수 있고, 복수의 스트링들의 제1 단부(230a)들은 제1 코어(210a)와 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 제2 에미터 구조체(200b)는 제2 코어(210b) 및 제2 코어(210b)를 둘러싸는 제2 전도성 와이어(220b)를 포함할 수 있다. 제2 전도성 와이어(220b)는 복수의 스트링들을 포함할 수 있고, 복수의 스트링들의 제2 단부들(230b)은 제2 코어(210b)와 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 제1 단부들(230a)은 일 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 제2 단부들(230b)은 일 방향과 교차하는 다른 방향으로 나란히 연장될 수 있다.Specifically, the
도 8a 및 도 8b는 도 3의 AA 부분을 확대한 확대단면도들이다.8A and 8B are enlarged cross-sectional views illustrating an enlarged portion AA of FIG. 3 .
도 8a를 참조하면, 그루브(GR)의 깊이는 에미터 구조체(200)의 두께 또는 지름과 같을 수 있다. 전도성 스트링들의 단부들(230)은 타겟(300)을 향하여 돌출될 수 있고, 캐소드 전극(100)의 제1 면(100a)과 같거나 또는 높은 수직적 레벨에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 8A , the depth of the groove GR may be the same as the thickness or diameter of the
도 8b를 참조하면, 그루브(GR)의 깊이는 에미터 구조체(200)의 두께 또는 지름보다 깊을 수 있다. 스트링들의 단부들(230)은 캐소드 전극(100)의 제1 면(100a)보다 낮은 수직적 레벨에 위치할 수 있다. 즉, 단부들(230)은 그루브(GR)의 내측벽의 최상부보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 이로써, 스트링들의 단부들(230)로부터 방출되는 전자빔의 일부가 그루브(GR)의 내측면의 상부(UP)에 의해 막힐 수 있으며, 전자빔의 집속도가 향상될 수 있다. Referring to FIG. 8B , the depth of the groove GR may be greater than the thickness or diameter of the
도 9는 본 발명의 실시에들에 따른 전계 방출 소자의 단면도이다. 도 10은 본 발명의 실시에들에 게이트 전극을의 사시도이다.9 is a cross-sectional view of a field emission device according to embodiments of the present invention. 10 is a perspective view of a gate electrode in embodiments of the present invention.
도 9 및 도 10을 참조하면, 게이트 구조체(400)는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 게이트 구조체(400)는 캐소드 전극(100)을 향하여 만곡된 함몰부(BR)를 포함할 수 있다. 함몰부(BR)에 게이트 구조체(400)를 관통하는 복수의 오프닝들(OP)이 형성될 수 있다. 오프닝들(OP)은 에미터 구조체들(200)과 각각 중첩될 수 있다. 에미터 구조체들(200)로부터 방출된 전자빔(b1)은 오프닝들(OP)을 통과하여 타겟(300)의 포커스 영역(FR)에 집속될 수 있다.9 and 10 , the
도 11 내지 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 에미터 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다.11 to 14 are schematic perspective views for explaining a method of manufacturing an emitter structure according to embodiments of the present invention.
도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전도성 와이어(220)가 제조된다. 전도성 와이어(220)는 복수의 스트링들(221, 222, 223)과 합사 유닛(10)을 이용하여 형성될 수 있다. 복수의 스트링들(221, 222, 223)과 합사 유닛(10)에 의해 결합될 수 있다. 복수의 스트링들(221, 222, 223) 각각은 탄소 나노 튜브를 포함할 수 있다. 합사 유닛(10)에 의해 형성된 전도성 와이어(220)는 보빈(20, bobbin)에 감길 수 있다. Referring to FIG. 11 , a
도 12를 참조하면, 보빈(20)에 감긴 전도성 와이어(220)를 코어(210)에 감을 수 있다. 전도성 와이어(220)는 코어(210)의 외주면을 따라 나선형으로 감길 수 있다.Referring to FIG. 12 , the
도 13을 참조하면, 전도성 와이어(220)에 접착 시트(30)를 접착시킨 후, 접착 시트(30)를 떼어내어 스트링들의 단부(230)를 돌출시킬 수 있다. 구체적으로, 전도성 와이어(220)를 구성하는 복수의 스트링들은 접착 시트(30)의 접착력에 의해 끊어져 복수의 단부(230)들을 가질 수 있다. 단부들(230)은 전도성 와이어(220)의 표면 중 접착 시트(30)가 부착된 일부 영역에 형성될 수 있다. 전도성 와이어(220)의 표면 중 접착 시트(30)가 부착되지 않은 다른 영역에는 단부(230)가 형성되지 않을 수 있다. 단부들(230)은 접착 시트(30)를 떼어내는 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.Referring to FIG. 13 , after bonding the
실시예들에 따르면, 도 14에 도시된 바와 같이, 접착 시트(30)는 지지부재(40)의 일면 상에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 지지부재(40)는 접착 시트(30)에 부착되어, 접착 시트(30)를 전도성 와이어(220)로부터 떼어내는 동안 접착 시트(30)가 구부러지지 않도록 유지할 수 있다. 접착 시트(30)는 코어(210)가 연장된 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)으로 박리될 수 있다. 이로써, 스트링들의 단부(230)들은 제2 방향(D2)과 평행한 방향으로 연장될 수 있다. According to embodiments, as shown in FIG. 14 , the
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (17)
상기 그루브들 내에 배치되며, 제1 방향으로 연장된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 전도성 와이어를 포함하는 에미터 구조체들을 포함하되,
상기 그루브들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되고,
상기 에미터 구조체들은 서로 다른 수직적 레벨에 위치하는 전계 방출 소자.a cathode electrode having a first face and a second face opposite the first face, the cathode electrode comprising grooves recessed from the first face toward the second face; and
and emitter structures disposed in the grooves, the emitter structures including a core extending in a first direction and a conductive wire surrounding the core,
the grooves are arranged in a second direction intersecting the first direction,
The emitter structures are positioned at different vertical levels.
상기 캐소드 전극의 상기 제1 면은 상기 제2 면을 향하여 리세스된 오목 영역을 포함하고, 상기 그루브들은 상기 오목 영역 상에 형성되는 전계 방출 소자.According to claim 1,
The first surface of the cathode electrode includes a concave region recessed toward the second surface, and the grooves are formed on the concave region.
상기 오목 영역은 상기 제1 방향을 따라 일정한 높이를 갖는 전계 방출 소자.3. The method of claim 2,
The concave region has a constant height along the first direction.
상기 그루브들은 상기 제1 방향을 따라 나란히 연장된 제1 그루브 및 제2 그루브를 포함하고,
상기 제1 그루브의 바닥면은 상기 제2 그루브의 바닥면에 대하여 기울어진 전계 방출 소자.According to claim 1,
The grooves include a first groove and a second groove extending side by side in the first direction,
A bottom surface of the first groove is inclined with respect to a bottom surface of the second groove.
상기 에미터 구조체의 직경은 상기 그루브의 깊이에 비해 작은 전계 방출 소자.According to claim 1,
A field emission device in which a diameter of the emitter structure is small compared to a depth of the groove.
상기 제1 면과 마주하며, 상기 제1 면에 대해 기울어진 제3 면을 포함하는 타겟을 더 포함하는 전계 방출 소자.According to claim 1,
The field emission device further comprising a target facing the first surface and including a third surface inclined with respect to the first surface.
상기 제3 면은 상기 제2 방향과 평행한 전계 방출 소자.7. The method of claim 6,
and the third surface is parallel to the second direction.
상기 전도성 와이어는 복수의 스트링들을 포함하고,
상기 스트링들은 상기 제2 면과 멀어지는 방향으로 돌출된 단부들을 갖는 전계 방출 소자.According to claim 1,
The conductive wire includes a plurality of strings,
wherein the strings have ends protruding in a direction away from the second surface.
상기 스트링들의 단부들은 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 연장되는 전계 방출 소자. 9. The method of claim 8,
The end portions of the strings extend in a direction perpendicular to the first direction.
상기 전도성 와이어는 서로 결합된 복수의 스트링들을 포함하는 전계 방출 소자.According to claim 1,
The conductive wire is a field emission device comprising a plurality of strings coupled to each other.
상기 전도성 와이어는 탄소나노튜브를 포함하는 전계 방출 소자.According to claim 1,
The conductive wire is a field emission device comprising carbon nanotubes.
상기 제1 면 상의 타겟 및 상기 캐소드 전극과 상기 타겟 사이의 게이트 구조체를 더 포함하되,
상기 게이트 구조체는 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 전도성 막대들을 포함하는 전계 방출 소자.According to claim 1,
Further comprising a target on the first surface and a gate structure between the cathode and the target,
The gate structure may include a plurality of conductive bars extending in the first direction.
상기 그루브 내에 배치된 에미터 구조체; 및
상기 제1 면과 마주하는 제3 면을 포함하는 타겟을 포함하되,
상기 에미터 구조체는 상기 제1 방향으로 연장된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 전도성 와이어를 포함하고,
상기 전도성 와이어는 상기 타겟을 향하여 돌출된 단부들을 갖는 스트링들을 포함하는 전계 방출 소자.A cathode electrode having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein the cathode electrode includes a groove recessed from the first surface toward the second surface, the groove being in a first direction extended to;
an emitter structure disposed within the groove; and
Including a target including a third surface facing the first surface,
The emitter structure includes a core extending in the first direction and a conductive wire surrounding the core,
wherein the conductive wire includes strings having ends projecting toward the target.
상기 스트링들은 탄소나노튜브를 포함하는 전계 방출 소자.14. The method of claim 13,
The strings are field emission devices including carbon nanotubes.
상기 단부들은 상기 그루브의 내측벽의 최상부보다 낮은 레벨에 위치하는 전계 방출 소자.14. The method of claim 13,
and the ends are located at a level lower than the top of the inner wall of the groove.
상기 스트링들의 상기 단부들은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되는 전계 방출 소자.14. The method of claim 13,
The end portions of the strings extend in a second direction perpendicular to the first direction.
상기 타겟과 상기 캐소드 전극의 사이에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장된 개구를 갖는 게이트 구조체를 더 포함하는 전계 방출 소자.14. The method of claim 13
The field emission device further comprising a gate structure disposed between the target and the cathode electrode and having an opening extending in the first direction.
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