KR20010082722A - 전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법 - Google Patents

전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010082722A
KR20010082722A KR1020010007908A KR20010007908A KR20010082722A KR 20010082722 A KR20010082722 A KR 20010082722A KR 1020010007908 A KR1020010007908 A KR 1020010007908A KR 20010007908 A KR20010007908 A KR 20010007908A KR 20010082722 A KR20010082722 A KR 20010082722A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
gas
iron
electron
radiation source
Prior art date
Application number
KR1020010007908A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100411623B1 (ko
Inventor
사시로 우에무라
타케시 나가사코
준코 요타니
히로히코 무라카미
Original Assignee
다이 세이키
이세 일렉트로닉스 코포레이션
나까무라 규조
가부시키가이샤 아루박
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이 세이키, 이세 일렉트로닉스 코포레이션, 나까무라 규조, 가부시키가이샤 아루박 filed Critical 다이 세이키
Publication of KR20010082722A publication Critical patent/KR20010082722A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100411623B1 publication Critical patent/KR100411623B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S427/00—Coating processes
    • Y10S427/102—Fullerene type base or coating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/902—Specified use of nanostructure
    • Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
    • Y10S977/939—Electron emitter, e.g. spindt emitter tip coated with nanoparticles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Abstract

본 발명의 전자 방사원은 기판과 코팅 필름을 포함한다. 상기 기판은 주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유용 성장핵 역할을 하는 재료로 제작되고, 복수개의 통과공을 갖는다. 상기 코팅 필름은 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면상에 형성된 나노튜브 섬유에 의해 구성된다. 본 발명은 또한 전자 방사원의 제작 방법에 대해서도 또한 기술하고 있다.

Description

전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법{Electron-Emitting Source, Electron-Emitting Module, and Method of Manufacturing Electron-Emitting Source}
본원 발명은 전자 방사원에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 방사의 균일성이 향상된 전기장 방사형 전자 방사원과, 전자 방사모듈 및 전자 방사원 제조 방법에 관한 것이다.
최근에, 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)를 사용하는 전기장 방사형 전자 방사원이 FED(Field Emission DIsplay: 전기장 방사 표시장치) 또는 진공형광 표시장치와 같은 형광 표시장치에서 전자방사원으로서 주목 받고 있다. 탄소 나노튜브에서, 단일의 흑연층이 실린더형으로 폐쇄되어 있고, 5개의 부분으로 된 링이 실린더의 말단에 형성되어 있다. 이러한 탄소 나노튜브는 10nm-50nm 사이의 매우 작은 전형적인 직경을 갖고 있기 때문에, 약 100V의 전기장이 가해지면, 그 말단에서 전자를 전기장에 의해 방출시키게 된다. 탄소 나노튜브는 상술한 단일층 구조로 분류되기도 하며 망원경의 경통 구조(telescopic structure)를 형성할 수 있도록 복수의 흑연층이 적층되어 실린더형으로 폐쇄된 동일한 축을 갖는 다층 구조로 분류된다. 전자 방사원을 형성할 수가 있도록 어느 종류의 상기 탄소 나노튜브가 사용될 수도 있다.
일반적인 형태의 탄소 나노튜브를 사용하는 자기장 방출형 전자 방사원은 다수의 탄소 나노튜브가 배열된 평편한 기판 전극으로 형성된다. 이러한 기판 전극과 기판 전극과 대향되게 배치된 메쉬 형태 전자 유도 전극을 가로질러 고전압이 인가되면, 전기장이 탄소 나노튜브의 말단에 집중되어 나노튜브의 말단에서 전자가 방사된다. 만일, 전자 방사의 균일성이 불량할 경우, 불균일한 발광이 발생하게 된다. 따라서, 탄소 나노튜브가 기판 전극상에 균일하게 배열되는 것이 요구된다.
이와 같은 전자 방사원을 형성하기 위해서, CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착)을 사용하여 평판형 기판상에 탄소 나노튜브를 직접 형성하는 방법이 제안되었다. 이와 같은 방법에 따르면, 상기 기판의 표면으로부터 거의 직각으로 연장 형성되고 상기 기판상에 균일하게 형성된 탄소 나노튜브로 제작된 전자 방사원은 제작할 수가 있다.
상기 기판의 표면상에서 탄소 나노튜브를 직접 형성함으로서 얻어지는 종래의 전자 방사원에는, 그러나, 돌출부 또는 요부와 같은 불균일한 부분이 존재하게 된다. 이 경우에, 전기장 전자 방사를 얻을수 있도록 평행한 전기장이 인가되는 경우에, 전기장이 상기 불연속적인 부분에 집중되어 국부적인 전자 방사를 야기하고, 상기 형광 표시장치에 불균일한 발광을 발생시키게 된다.
자기장의 힘이 상기 발광을 향상시킬수 있도록 증가되는 경우에, 상기 국부적인 부분의 전자 방사 밀도가 이러한 국부적인 부분의 허용 가능한 한계를 초과하고 상기 국부적인 부분을 파괴하고, 새로운 자기장 집중 부분이 상기 파괴된 부분의 주위에 형성된다. 결과적으로, 파괴가 연속적으로 발생하게 된다. 이는 전기장 전자 방사를 형광표시장치에 인가하는데 있어서 커다란 문제점으로 대두되고 있다.
본 발명의 목적 높은 전류 밀도를 갖는 균일한 전기장 방출 전자 방사를 얻을 수 있는 전자 방사 공급원과 전자 방사 모듈과, 전자 방사 공급원을 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전기장의 힘이 증가되어도 파손되지 않는 전자 방사원과, 전자 방사모듈과 전자 방사원 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1A는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방사원의 평면도이다.
도 1B는 도 1A에 도시된 전자 방사원의 선분 Ⅰ-Ⅰ에 따른 단면도이다.
도 2는 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 기판상에 형성된 코팅 필름의 전자 현미경 사진이다.
도 3은 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 기판상에 형성된 코팅 필름의 확대된 전자 현미경 사진이다.
도 4는 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 전자 방사 밀도의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원이 적용된 진공형광표시 장치의 종단면도이다.
도 6은 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 코팅 필름 형성에 사용되는 제작 장치의 개략적인 배치를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방사원을 구성하는 기판의 표면상에 형성된 코팅 필름의 전자 현미경 사진이다.
도 8은 도 7에 도시된 나노튜브 섬유의 형상을 나타내는 전자 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방사원의 코팅 필름 형성에 사용되는 제작장치의 개략적인 배치를 나타내는 개략도이다.
도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명
11: 기판 12: 코팅 필름 13: 통과공
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유의 성장핵 역할을 하는 금속을 포함하는 재료로 제작되고 복수개의 통과공을 갖는 기판과, 상기 기판의 표면과 통과공의 벽표면에 형성된 나노튜브 섬유에 의해 구성된 코팅 필름이 제공된다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 공급원을 나타낸다. 도 1A에 도시된 바와같이, 전자 공급원(10)은 주요 구성 요소인 나노튜브 섬유의 성장핵으로 작용하는 금속으로 제작되고 다수의 통과공(13)을 갖는 격자와 유사한기판(이하 기판으로 칭함)(11)과, 상기 기판(11)의 표면을 이루는 금속 격자 부분의 표면(노출면)과 상기 통과공(13)의 벽표면(14)을 감싸는 나노튜브 섬유에 의해 구성되는 코팅 필름(12)을 가지고 있다.
상기 기판(11)은 철 또는 철 함유 합금으로 제조되고 0.05mm-0.20mm의 두께를 갖는다. 0.05mm-0.2mm의 폭을 갖는 사각 통과공은 매트릭스 형태로 배치되어 격자와 유사와 기판(11)을 형성한다. 상기 통과공(13)의 배치는 이러한 형상에 한정되지는 않고, 코팅 필름(12)의 분포가 될 수 있는 어떠한 형상이라도 가능하다. 통과공(13)의 개구 형상은 사각으로 한정되지 않으며, 통과공(13) 개구의 크기는 동일할 필요가 없다.
예를 들면, 통과공(13)의 개구는 삼각형, 사각형, 육각형과 같은 다각형일 수도 있고, 상기 다각형의 코너가 라운드 처리되어 형성된 원형 또는 타원형이 될 수도 있다. 기판(11)의 금속 부분의 종단면 형상은 도 1B에 도시된 사각형으로 한정되지는 않고, 곡선에 의해 형성되는 원형 또는 타원형, 삼각형, 사각형, 또는 육각형과 같은 다각형, 또는 이러한 다각형의 코너를 라운드 처리하여 형성된 어떠한 형상도 될 수가 있다. 상기 기판(110의 두께가 비록 0.05mm-0.20mm이지만 상기 통과공(13)의 개구는 0.05mm-0.20mm의 폭을 갖으며, 본 발명은 상기 치수에 의해 한정되지는 않는다.
상기 코팅 필름(12)을 구성하는 상기 나노튜브 섬유는 약 10nm 또는 그 이상의 두께와 약 1μm 이하의 두께를 갖으며, 1μm 또는 그 이상의 길이와 100μm 또는 그 이하의 길이를 가지며, 탄소 소재로 제조된다. 나노튜브 섬유가 단일의 층으로 형성된 탄소 나노튜브일 경우에 그 자체로서 충분한데, 상기 각각의 나노튜브는 단일의 흑연층이 실린더형으로 폐쇄되어 있고, 5개의 부분으로된 링이 상기 실린더의 말단에 형성되어 있다. 이와는 다른 실시 형태로서 나노튜브 섬유는 동축의 다층 탄소 나노튜브일 수도 있는데, 상기 각각의 나노튜브는 복수개의 흑연층이 다수 적층되어 망원경 경통 구조를 이루며, 각각 실린더형으로 폐쇄된 중공의 흑연 튜브이고, 이들 각각의 튜브는 결함을 발생시키는 무질서한 구조이며 탄소로 채워진 흑연 튜브이다. 이와는 다른 실시형태로서, 상기 나노튜브는 이러한 구조를 혼합적으로 갖을 수도 있다.
상기 나노튜브 섬유 각각은 상기 기판(11)의 표면 또는 상기 통과공(13)의 벽표면(14)에 연결된 일단을 갖거나, 도 2, 3에 도시된 바와 같이 구부러져 있거나 다른 나노튜브 섬유와 같이 얽혀 있다. 상기 코팅 필름(12)은 10μm-30μm의 길이와 0.05mm-0.20mm의 두께로 상기 기판(11)의 표면을 감싸서 부드러운 곡선 표면을 형성한다. 도 2, 3은 전자 현미경 사진을 도시하고 있는데, 이들 도면에서 상기 기판(11)을 감싸는 코팅 필름(12)이 각각 600배 및 60,000배로 확대되어 있다.
이하, 이러한 배열을 갖는 상기 전자 방사원의 전자 방사의 균일성은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4에서, 도 5에 도시된 진공형광 표시장치의 음극 어셈블리(106)의 전자방사 균일성이 40μm 간격으로 표시된 측정점에서 전류 밀도가 X, Y 방향으로 표시되어 있다. 이 그래프에 도시된 전류 밀도의 범위는 0mA/cm2-15A/cm2이다. 도 4에 도시된 전자 방사 밀도의 균일성은 종래의 산화물로코팅된 필라멘트로 형성된 열 음극의 전류 밀도와 일치한다. 이는 본 발명의 전자 방사원의 효과를 증명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 측정에 사용된 음극 어셈블리(106)는 세라믹 기판(106a)과, 상기 세라믹 기판(106a)의 중앙부에 장착된 장방형의 평행 육면체 형태의 스테인리스 스틸 소재의 캡(cap)으로 형성된 기판 전극(106b)와, 상기 기판 전극상에 위치된 전자 방사원(10)과, 상기 기판 전극(106b)을 감쌀수 있도록 상기 세라믹 기판(106a)에 고정된 장방형의 평행 육면체 형태의 스테인리스 스틸 소재의 격자 하우징(106c)과 전자 방사원(10)로 구성된다. 상기 격자 하우징(106c)은 상기 전자 방사원(10)에 대향하는 상부면의 중앙부에 6mm의 주축과 4mm의 보조축을 갖는 돔형의 메쉬 격자(mesh grid)(106d)를 갖는다.
상기 구조에 있어서, 고전압이 진공에 배치된 음극 어셈블리(106b)의 기판 전극(106b)과 하우징(106c)을 가로질러 인가되면, 전자 방사원(10)으로부터 방출된 전자는 상기 전자 방사원(10)과 대향하고 있는 격자 하우징(106c)의 메쉬 격자(106d)를 통하여 방사된다.
전자 방사원(10)은 음극으로 작용하는 상기 기판 전극(106b)에 스폿 용접되어 있고, 상기 전자 방사원(10)과 상기 메쉬 격자(106d) 사이의 거리는 0.4mm로 설정되어 있다. 상기 메쉬 격자(106d)은 다수의 20μm 직경을 갖는 통과공에 의해 형성된다. 이러한 치수는 1.1×10-6Pa 진공에서 상기 음극어셈블리(106)를 위치시키고, 0V에서 상기 기판 전극(106b)을 세팅하며, 150μsec의 펄스폭과 100Hz의 주파수을 갖는 양전압 2,950V를 상기 격자 하우징(106c)에 인가하는 조건에서 구성되었다.
이하, 상기 전자 방사원의 전자방사의 균일성 측정에 사용되는 진공형광 표시장치를 상세하게 기술한다. 본 발명의 전자 방사원이 적용되는 진공형광 표시장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전면 글라스 부재(102)가 저융점 플릿 글라스(103)의 접착에 의해 상기 실린더형의 글라스 벌브(101)에 고정되어 진공 용기(봉지체)를 형성하게 된다. 전자 방사 부분을 형성하는 형광 스크린(104)과 양극 어셈블리(105)와, 음극 어셈블리(106)는 상기 진공 용기에 배치되어 있다.
전면 글라스 부재(102)은 그 전면부의 중앙부에서 볼록 렌즈와 같은 구형부(102a)와 그 주면부에서 플랜지 형태의 계단부(102b)를 갖는다. 상기 글라스 부재(102)의 내면은 Y2O2S : Tb＋Y2S2: Eu의 형광 혼합물로 코팅되어 있는데, 이 혼합물은 백색광을 방사하며, 형광 스크린(104)을 형성한다. 상기 전면 글라스 부재(102)의 내주변부는 부분적으로 요부(도시되지 않음)를 형성한다. 이 요부에서 상기 형광 스크린(104)이 형성되어 있지 않고, 알루미늄 금속-흑색 필름이 형성되어 있다.
탄력적인 스테인리스 스틸 소재의 접촉편(107a)의 일단은 상기 요부에 삽입되어 있으며, 탄소 또는 은과 플릿 글라스의 혼합물로 제조된 전도성 접착 재료로 접착되어 상기 알루미늄 금속-흑색 필름(107)에 고정되어 있다. 접촉편(107a)의 타단은 상기 글라스 벌브(101)의 내벽면을 향하여 연장되어 있다. 플랜지 형태의계단부(102b)를 갖는 전면 글라스 부재(102)는 약 20mm의 직경과 약 50mm의 길이를 갖는 상기 글라스 벌브(101)의 개구에 끼워지며, 저융점 플릿 글라스(103)에 의해서 상기 개구에서 고정된다. 상기 글라스 벌브(101)의 하부는 소기 파이프(108a)과 일체로 형성된 글라스 스템(108)으로 구성되며, 리드 핀(lead pins)(109a-109c)은 상기 글라스 스템(108)에 삽입되어 있다. 양극 리드(110)는 상기 리드핀(109a)의 내부 말단부에 용접에 의해 고정된 일단을 갖으며, 상기 실린더형 양극 어셈블리(전자 가속 전극)(105)에 용접에 의해 고정되어 있고, 상기 글라스 벌브(101)의 상부에 고정된 타단을 갖는다.
상기 양극 어셈블리(105)는 스테인레스 스틸 소재의 금속 와이어를 약 0.5mm의 와이어 직경을 갖는 링형으로 구부려서 제작되는 링형의 양극(105a)과, 상기 링형 양극(105a)의 외주면상에 약 0.01mm-0.02mm의 두께를 갖는 장방형의 스테인레스 스틸 소재의 판을 감고, 중첩된 부분의 두점을 용접함으로서 형성되는 실린더형 양극(105b)으로 구성된다.
접촉편(107a)의 일단은 알루미늄 소재의 금속-흑색 필름에 고정되어 있다. 상기 접촉편(107a)의 타단은 상기 실린더형 양극(105b)의 외면과 접촉된 상태에 있다. 링형의 양극(105a)은 양극 리드(110)의 말단 소정 부위에 용접되어 있고, 실린더형 양극(105b)은 그 내측에서 양극 리드(110)의 가장 말단에 용접되어 있다. 바륨 케터(Ba getter)(105c)는 상기 링형의 양극(105a)에 용접되어 있다.
음극 리드(111b, 111c) 각각은 리드핀(109b, 109)의 일단에 상응하는 내측 말단에 용접에 의해 고정되는 일단과, 음극 어셈블리(106a)의 소정 부위에 상응하는 부분에 용접에 의해 고정된 타단을 가지고 있다. 보다 상세하게는, 음극 어셈블리(106a)를 구성하는 캡형의 기판 전극(106b)은 상기 세라믹 기판(106a)에 형성된 통과공을 통과하는 세라믹 기판(106a)로부터 하방으로 돌출하는 기판 전극의 다리(도시되지 않음)를 꼬음으로서 상기 세라믹 기판(106a)에 부착된다. 상기 기판 전극(106b)의 다리는 상기 음극 리드(111c)의 타단에 용접되어 있다. 상기 음극 리드(111b)의 타단은 상기 음극 어셈블리(106)을 구성하는 격자 하우징(106c)에 용접되어 있다.
도 5는 양극전극 어셈블리(105)와, 양극 리드(110)과, 음극 리드(111b, 111c)와, 리드 핀(109a-109c)과 소기 파이프(108a)를 도시하지 않고 있다.
이하, 상기 배열을 갖는 진공형광 표시장치의 동작을 기술한다.
먼저, 외부 회로는 전압을 리드핀(109b, 109c)에 인가하여, 고전압이 상기 음극 리드(111b, 111c)를 통하여 상기 기판 전극(106b)과 격자 하우징(106)을 가로질로 인가되도록 한다. 따라서, 전기장이 상기 기판 전극(106b)상에 위치된 전자 방사원(10)의 코팅 필름(12)을 구성하는 나노튜브 섬유에 균일하게 인가되어, 전자가 상기 나노튜브 섬유로부터 방출되고, 상기 격자 하우징(106c)의 메쉬 격자(106d)로부터 방사된다.
이와 동시에, 외부 회로는 상기 리드 핀(109a)에 고전압을 인가하여 고전압이 양극 리드(110)→양극 어셈블리(105)(실린더형 양극(105))→접촉편(107)을 경유하여 알루미늄 소재의 금속-흑색 필름에 인가되도록 한다. 상기 메쉬 격자(106d)으로부터 방사된 전자는 실린더형 양극(105b)에 의해 가속되어 상기 알루미늄 소재의금속-흑색 필름(107)을 통하여 형광 스크린(104)에 충돌한다. 결과적으로, 형광 스크린(104)은 전자 충돌에 의해 여기되어 형광 스크린(104)을 형성하는 형광체에 상응하는 색깔의 빛을 방사한다. 형광 스크린(104)에 의해 생산된 빛은 전면 글라스 부재(104)응 통하여 이동되어 전면측의 구형 부분(102a)으로부터 방사됨으로써 빛의 방사에 의한 표시를 수행한다.
상기 설명에 있어서, 전자 공급원은 실린더형의 진공형광 표지장치에 적용되어 있다. 그러나, 본발명은,실린더형의 진공형광 표시장치에만 한정되지 않고, 전자 방사원은 평면진공표시장치 또는 FED용의 전자 공급원으로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 기판의 크기는 증가될 수도 있으며, 동일한 크기의 복수개의 기판이 설치될 수도 있다. 고정 패턴을 표시하는 경우에는, 상기 기판의 모양은 요구되는 패턴에 따라 변경될 수도 있다. 기판의 크기가 증가하는 경우에, 표시 표면적은 소수의 전자 방사 공급원으로도 증가될수 있어서, 제작 비용의 감소를 가져올 수가 있다. 복수개의 기판이 설치되거나 기판의 모양이 패턴의 모양에 따라서 변경되는 경우에, 전압이 필요 전극에만 인가될 수도 있어서 불필요한 전자 방사를 제거하여 전력 소비를 감소를 가져올 수가 있다.
이러한 실시예에 따르면, 전자 방사원을 구성하는 격자형 기판이 구부러지거나 서로 얽혀 있는 나노튜브 섬유로 감싸여져 그 표면을 부드럽게 형성하므로, 전기장이 균일하게 인가되게 된다. 이러한 격자형 기판이 형광표시 장치의 전자 공급원을 형성할 수 있도록 사용되는 경우에, 전기장에 의해 전자가 상기 나노튜브 섬유의 특정한 부분으로부터 방사될 뿐만이 아니라 나노튜브의 섬유로부터 균일하게 방사된다. 결과적으로, 전자 조사에 의한 형광 스크린의 빛 방사 밀도 분포는 상당히 균일해져서 표시의 품질을 향상시킨다.
또한, 종래의 발광 품질과 동일한 발광 품질의 얻기 위한 형광 스크린의 전자 조사 밀도는 균일하고 낮게 유지된다 결과적으로, 전자의 조사가 일정하지 않을때 문제를 발생시키는 전류의 인가가 상대적으로 큰 부분에서의 빛 방사 효율의 때이른 악화는 일어나지 않고, 긴 수명을 갖는 고효율의 고품질 표면 방사가 얻어질 수가 있다.
이하, 상기 전자 방사원 제조 방법을 기술한다.
기판(11)을 먼저 설명한다. 상기 기판(11)을 형성하는 재질은 전도성이고, 나노튜브 섬유의 형성 촉매로서 작용하는 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 조건을 만족시키는 재료로서는 철, 니켈, 코발트 또는 철, 니켈, 코발트중 최소 어느 하나를 포함하는 금속 합금으로부터 선택되어지는 최소 하나의 요소를 포함한다. 후술하게될 열 CVD가 사용되는 경우에, 탄소로 제조된 나노튜브의 코팅 필름(12)은 하부 금속이 철 또는 철을 포함하는 합금으로 제조될 때만 형성된다. 따라서, 철 또는 철을 포함하는 합금이 사용된다.
철이 선택되는 경우, 산업용 순철(99.6%의 순도를 갖는 철)이 사용된다. 이와 같은 순도는 특히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 97%, 99.9%의 순도를 갖는 철이 사용될 수도 있다. 철을 포함하는 합금에서와 같이, 예를 들면, SUS304, 42 합금, 42-6 합금과 같은 스테인레스 스틸이 사용될 수가 있다. 그러나, 본발명은 이와 같은 스테인레스 스틸에만 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 실시예에서는,제작 비용과 입수 가능성을 고려하여 0.04mm-0.20mm의 두께를 갖는 42-6 합금 박판이 사용되었다.
이하, 기판(11)을 격자형으로 형성하는 방법을 설명한다. 격자형 기판(11)은 일반적인 포토에칭 기법에 의해 제작된다. 먼저, 내감광성 필름(photosensitive resist film)이 철 또는 철을 포함하는 합금 박판상에 형성되고, 소정의 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 빛 또는 자외선으로 노광 및 현상하고 이에 따라 소정의 패턴을 갖는 내감광성 필름이 형성되게 된다. 이후, 이와 같은 ??은 박판은 에칭 용액에 적셔 불필요한 부분을 제거하게 된다. 이후, 내감광성 필름이 제거되고 박판이 세척된다.
이 경우에, 패턴이 상기 박판의 일측면상에 내감광성 필름 형성되고, 타측면상에 내감광성 필름이 남는 경우에, 격자를 형성하는 금속 부분의 단면 형상은 사다리꼴 또는 삼각형으로 형성된다. 패턴이 상기 표면의 양측에 형성되는 경우에, 격자를 형성하는 금속 부분의 단면 형상은 육각형 또는 마름모꼴로 형성된다. 단면 형상은 제작 방법과 제작 조건에 따라 이와 같은 방법으로 변경되며, 어떠한 형태의 모양으로도 형성될 수가 있다.
이하, 코팅 필름(12)을 어떻게 형성하는지를 기술한다. 본 방법에 따르면, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 기판(11)에 열 CVD에 의해 형성된다. 먼저, 열 CVD 장치는 도 6에 도시한 바와 같이 적외선 램프 가열을 사용하는 대기압 CVD 장치이고, 반응 용기(201)와, 소기 유닛(202)과, 적외선 램프(203)와, 개스 공급 유닛(204)를 가지고 있다.
반응 용기(201)는 진공으로 소기될 수가 있는 압력 용기이고, 개스 유입 파이프(207)를 통해 개스 공급 유닛(204)에 연결되어 있으며, 개스 소기 파이프(206)를 통해 소기 유닛(202)에 연결되어 있다. 상기 기판을 그 위에 위치시키는 기판 홀더(205)는 반응 용기내에 설치되어 있다. 상기 기판 홀더(205)에 대향하는 반응 용기(201)의 상면은 석영판을 사용하는 석영창(211)을 갖고 있으며, 적외선 램프(203)가 석영창(2110의 외측에 배치되어 있다. 압력 센서(215)는 상기 반응 용기(201)에 부착되어 상기 반응 용기(201)내의 압력을 측정할 수가 있다.
소기 유닛(202)은 진공 펌프(도시되지 않음)와 상기 진공 펌프를 우회하는 우회 파이프를 가지고 있다. 소기 유닛(202)는 불필요한 개스를 제거하기 전후에 진공 펌프로서 상기 진공 용기(201)를 진공으로 소기하고, 공정중에 상기 우회 파이프를 통해서 재료 개스를 배출시킨다. 외기는 상기 소기 포트를 통하여 상기 소기 유닛(202)으로 유입되어서는 않되며, 상기 배출된 재료 개스는 당연히 무해하여야 한다.
적외선 램프(203)은 반사 거울(217)과 함께 반응 용기(201)의 상부에 부착되어 있고, 상기 적외선 램프(203)으로부터 방출된 적외선은 상기 석영창(211)을 통하여 상기 기판(11)에 조사되어 상기 기판(11)을 가열한다. 상기 기판(11)의 온도 측정용 온도센서(도시되어 있지 않음)는 상기 기판 홀더(205)에 부착되어 있고, 상기 기판(11)의 온도 제어를 위해서 사용된다. 개스 공급 유닛(204)은 소정의 유동비를 갖는 복수개의 개스(개스 A, 개스 B)를 독립적으로 공급할 수가 있으며, 이들 개스를 혼합하여 상기 반응 용기(201)에 개스 혼합물을 도입시킨다.
이하, 이와 같은 배치를 갖는 상기 열 CVD 장치를 사용하여 코팅 필름(12)을 형성하는 방법을 기술한다.
메탄과 수소가 탄소 도입 개스 및 성장 촉직 개스로서 각각 사용된다. 따라서, 열 CVD 장치의 개스 공급 유닛(204)이 메탄과 수소를 공급할 수 있도록 하는 준비가 수행된다. 이후, 기판(11)은 기판 홀더(205)상에 세팅되고, 상기 반응 용기(201)의 내부는 소기 유닛(202)에 의해 약 1Pa의 압력으로 소기된다.
적외선 램프(203)가 켜져서 기판(11)을 가열하고, 소정의 온도로 기판을 일정하게 안정화시킨다. 수소 개스와 메탄 개스를 소정의 비로 혼합하여 형성되는 개스 혼합물은 상기 개스 공급 유닛(204)으로부터 반응 용기(201)로 도입된다. 개스 혼합물이 이와 같이 공급되기 때문에, 반응 용기(201)의 내부는 소정의 기간동안 1atm으로 유지되어 상기 기판(11)의 표면과 격자를 형성하는 금속 부분의 벽 표면(통과공(13)의 벽 표면(14))상에 나노튜브 코팅 필름(12)이 성장되도록 한다. 코팅 필름(12)을 형성하는 과정에 있어서, 상기 기판(11)은 850℃까지 가열되고, 메탄 개스의 농도가 30%이고, 상기 반응 용기(201)의 내부가 1atm으로 유지되도록 메탄 개스와 수소 개스가 공급된다. 이러한 상태는 60분간 유지된다.
소정의 시간이 경과하면, 수소 개스와 메탄 개스의 공급이 중지되고, 적외선 램프(203)가 꺼지며, 반응 용기(201)의 내부는 약 1Pa의 압력으로 진공 소기된다. 반응 용기(201)의 내부는 대기압으로 다시 복구되고, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)으로 형성된 기판(11)이 제거된다. 이와 같은 공정에 의하여, 나노튜브 섬유는 상기 기판(11)과 상기 격자형의 구부러진 로프(rope)를 형성하는 금속 부분의 벽 표면(통과공(13)의 벽 표면(14))으로부터 성장하고, 나노튜브로 형성된 부드러운 표면과 함게 코팅 필름(12)이 형성된다.
이와 같은 방법에 따르면, 전기장이 집중되어 국부적인 전자 방출이 집중되는 돌출부 또는 요부와 같은 불연속적인 부분이 없는 전기장 방사형 전자 방사원이 형성된다. 따라서, 고전류 밀도를 갖는 균일한 전기장 방사를 얻을 수 있고 국부적인 전기장의 집중에 의해 파손이 쉽게 발생하지 않는 전자 방사원이 제작된다.
비록 메탄 개스가 탄소 도입 개스로서 사용되었지만, 본 발명은 이러한 개스의 종류에만 한정되는 것은 아니며, 탄소를 포함하는 다른 개스가 사용될 수도 있다.
예를 들면, 일산화 탄소가 탄소 도입 개스로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 기판(11)은 650℃까지 가열되며, 일산화 탄소의 농도가 30%인 일산화 탄소와 수소 개스가 공급될 수도 있으며, 반응 용기(201)의 내부는 1atm으로 유지될 수도 있다. 이러한 상태는 약 30분간 유지될 수도 있다. 이와는 다른 실시형태로서, 이산화탄소가 탄소 도입개스로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 기판(11)은 650℃까지 가열되며, 이산화 탄소의 농도가 30%인 리산화 탄소와 수소 개스가 공급될 수도 있으며, 반응 용기(201)의 내부는 1atm으로 유지될 수도 있다. 이러한 상태는 약 30분간 유지될 수도 있다.
이하 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방사 공급원을 기술한다.
본 실시예의 전자 방사공급원은 기판(11)과, 도 1A 및 도 1B에 도시된 제1실시예와 동일한 방법으로 격자를 형성하는 금속 부분을 감싸는 탄소 나노튜브 섬유코팅 필름(12)으로 구성된다. 제2실시예는 기판(11)이 철, 니켈, 코발트, 또는 철, 니켈, 코발트중 최소 어느 하나를 포함하는 금속 합금중 어느 하나의 요소로부터 제조되어지고, 상기 코팅 필름(12)을 형성하는 나노튜브 섬유가 도 7, 8에 도시되어 있는 바와 같이 구부러져 있지 않고, 상기 기판(11)의 표면과 격자를 형성하는 금속 부분의 벽표면으로부터 거의 직각으로 연장되어 있는 점에서 제1실시예와는 다르다. 직각방향으로 연장되어 있다는 것은 상기 격자를 구성하는 금속 부분을 예로 들면, 금속 부분의 상면으로부터 상방향으로 연장되고, 금속부분의 하면으로부터 하방향으로 연장되며, 금속 부분의 측면에서 수평방향으로 연장되어 있다는 것을 의미한다.
도 7은 상부에서 나노튜브 섬유로 감싸여진 기판(110)의 표면을 200배로 촬영하여 확대한 전자 현미경 사진을 나타낸다. 나노튜브 섬유가 상기 기판(11)의 표면으로부터 거의 직각되게 상방향으로 형성되므로, 이들 나노튜브는 도 7에 도시한 바와 같이 흰색의 점과 같이 보인다. 도 8은 상부에서 경사지게 나노튜브 섬유로 감싸여진 기판(110)의 표면을 10,000배로 촬영하여 확대한 전자 현미경 사진을 나타낸다. 도 8은 기판(11)의 표면이 거의 직각의 나노튜브 섬유의 코팅 필름(12)으로 감싸여져 있는 것을 도시하고 있다.
본 실시예에 따르면, 나노튜브 섬유는 기판(11)의 표면으로부터 거의 직각으로 형성되어 있다. 고전압이 나노튜브 섬유와 기판(11)에 대향한 전극을 가로질러 인가되면, 전기장이 나노튜브 섬유의 말단에 집중되어, 전자가 나노튜브 섬유 말단으로부터 전기장에 의해 방출된다. 이 경우에, 나노튜브 섬유가 격자를 형성하는금속 부분의 주위에서 금속 부분이 균일하게 성장하므로, 전자 방사원의 표면은 부드럽게 형성된다. 결과적으로, 균일한 전기장 전자 방사가 고밀도 전류와 함께 얻어지고, 국부적인 전기장 집중에 의한 파손이 발생하지 않는다. 따라서, 설사 전자 방사 부분이 격자를 형성하기 때문에 국부적인 전기장 집중의 발생에 의해 파손이 발생한다고 하더라도, 연속적인 파손으로 쉽게 이어지지는 않는다.
본 실시예에서는 또한, 통과공(13)의 배치와, 통과공(13)의 개구 형상과, 기판(11)의 격자 부분의 단면 형상이 도 7, 8에 도시된 형상과 같이 제한되지는 않는다. 코팅 필름(12)은 각각의 두께가 약 10nm 또는 그 이상이고 1μm 또는 그 이하인 탄소 나노튜브 섬유로 형성된 약 10μm-30μm의 두께를 갖는 필름일 경우에 그 자체로서 충분하다.
이하, 상기 전자 방사원을 제작하는 방법을 설명한다.
본 방법에 따르면, 탄소 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 극초단파 플라즈마 CVD에 의해 기판(11)상에 형성되어, 전자 방사원이 제작되게 된다. 극초단파 플라즈마 CVD로서, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)의 형성은 상기 기판(11)이 철 또는 철을 함유한 합금으로부터 제조되는 것으로 단지 한정되지는 않는다. 철, 니켈, 코발트 또는 철 니켈, 코발트로부터 선택된 최소 하나의 요소를 포함하는 합금중 선택된 어느 하나의 요소인 경우에, 어느 재료가 사용될 수가 있다. 이러한 실시예에서, 0.05mm-0.26mm의 두께를 갖는 42-6 합금 박판이 제1실예에서와 동일한 방법으로 제작비용과 재료의 입수 가능성을 고려하여 사용되었다. 상기 금속을 사용하는 기판(11)을 제작하는 방법은 제1실시예에서 기술된 제작 방법과 동일하고, 따라서이러한 제작방법의 상세한 설명을 생략하였다.
이하. 코팅 필름(12)을 형성하는 방법을 기술한다. 본 방법에 따르면, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 극초단파 플라즈마 CVD에 의해 기판(11)상에 형성된다. 먼저, 코팅 필름(12)을 형성하는 극초단파 플라즈파 CVD 장치를 기술한다. 이러한 극초단파 플라즈마 CVD 장치는 도 9에 도시된 바와 같이, 반응 용기(301)와, 진공 소기 유닛(302)와 , 극초단파 전원 공급원(303)과, 바이어스 전원 공급원(304)과, 개스 공급 유닛(305)를 가지고 있다.
하부 전극(308)과 상부 전극(309)은 금속 재질의 반응 용기(301)내에서 서로 평행하게 소정의 간격으로 이격되어 있다. 상하부 전극(309, 308)은 바이어스 전원 공급원(304)의 음극과 양극측에 각각 연결되어 있다. 석영판을 사용하는 한쌍의 석영 창(311, 312)은 상하부 전극(309, 308)에 사이의 영역에 연장되는 위치에서 반응 용기(301)의 측벽에 제공되어 있다. 석영창(3110의 외측은 웨이브가이드(313)을 통해서 전원 공급원(303)에 연결되어 있고, 석영창(312)의 외측은 일단이 폐쇄된 웨이브가이드(314)에 부착되어 있다.
반응 용기(301)은 소기 파이프(306)을 통하여 진공 소기 유닛(302)에 연결되어 있고, 그 내부는 진공 소기 유잇(302)에 의해 진공으로 소기되어 있다. 반응 용기(301)는 또한 개스 유입 파이프(307)을 통해서 개스 공급 유닛(305)에 연결되어 있고, 상기 개스 공급 유닛(305)로부터 공급된 개스는 진공 소기 반응 용기(301)로 도입된다 압력 센서(315)는 반응 용기(301)에 부착되어 있어서 반응 용기(301)내의 압력을 측정한다.
진공 소기 유닛(302)는 상기 개스 공급 유닛(305)으로부터 공급된 개스를 소기하여 반응 용기(301)의 내부를 소정의 압력으로 설정한다. 극초단파 전원 공급원(303)은 미리 조정된 전원으로 2.45GHz의 주파수를 갖는 극초단파를 출력하여, 극초단파 전원을 웨이브가이드(313)을 통하여 반응 용기(301)로 공급한다. 바이어스 전원 공급원(304)은 미리 설정된 DC 전압을 상하 전극(309, 308)에 공급하여 음극체에 연결되어 있는 하부 전극(308)과 함께 평행한 전기장을 발생시킨다. 전원 공급 유닛(305)은 소정의 유동비로 복수의 개스 A와 개스 B를 각각 공급하고, 이 개스를 혼합하며, 상기 개스 혼합물을 상기 반응 용기(301)에 공급한다.
이하, 극초단파 플라즈마 CVD 장치를 사용함으로서 코팅 필름(12)을 형성하는 방법을 설명한다. 메탄과 수소가 탄소 도입 개스와 성장 촉진 개스로서 각각 사용되었다. 따라서, 플라즈마 CVD 장치의 개스 공급 유닛(305)가 메탄(개스 A)과 수소(개스 B)를 각각 공급할 수 있는 준비가 수행된다. 이후 기판(11)은 플라즈마 CVD 장치의 하부 전극에 세팅되고, 반응 용기(301)의 내부는 진공 소기 유닛(302)에 의해 소정의 압력으로 진공으로 소기된다.
개스 공급 유닛(305)은 수소 개스를 반응 용기(301)과에 공급하고, 극초단파 전원 공급원(303)은 극초단파 전원을 반응 용기(301)에 공급하여 플라즈마(316)를 발생시킨다. 이와 동시에, 바이어스 전원(304)은 DC 전압을 출력하여 바이어스 전압을 상하 전극(309, 308)에 인가하여, 음극측에 연결되어 있는 하부 전극(308)과 함께 평행한 전기장을 발생시킨다. 기판(11)의 표면은 이온 충돌에 의해서 청소되고 정화된다. 이러한 과정은 500W의 극초단파 전원과, 150V의 바이어스 전압과,1,000Pa의 압력으로 15분동안 수행된다. 비록 상기 기판(110)의 표면을 청소하고 정화하는 것이 필수 불가결한 것이 아니지만, 이러한 공정은 발생하게 될 나노튜브 섬유의 전자빔 방사 특성을 향상시키기 때문에 상기 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
이후, 개스 공급 유닛(305)은 메탄 개스와 수소 개스를 반응 용기(301)에 일정한 비로 도입시키고, 극초단파 전원 공급원(303)은 극초단파 전원을 반응 용기(301)에 공급하여, 플라즈마(316)를 발생시킨다.
이와 동시에, 바이어즈 전원 공급원(304)은 DC 전압을 출력하여 바이어스 전압이 상하 전극(309, 308)에 인가되도록 한다. 결과적으로, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 기판(11)의 표면과 격자를 구성하는 금속 부분의 벽표면(통과공(13)의 벽표면(14))에서 성장한다.
코팅 필름(12)을 형성하는 공정은 500W의 극초단파전원과, 250V의 바이어스 전압을 인가하고 200Pa-2,000Pa의 압력을 유지한 상태에서, 20% 농도의 메탄 개스를 30분동안 공급함으로서 수행된다. 이시간에, 상기 기판(11)은 극초단파에 의해 500℃-650℃의 온도까지 가열된다. 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우, 나노튜브 섬유는 형성되지 않을 수도 있으며, 흑연 코팅 필름이 바람직하지 않은 방향으로 형성될 수도 있다. 따라서, 바이어스 전압의 인가는 필수불가결 하다.
상기 공정후에, 반응 용기(301)의 내부는 소정의 압력으로 진공 소기되고, 재료 개스가 소기된다. 이후, 반응 용기(301)의 내부는 대기압으로 다시 회복되고, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)으로 형성된 기판(11)은 상기 반응 용기(301)으로부터 제거된다. 이와 같은 공정에 의해서, 탄소 나노튜브 섬유는 기판(11)의 표면과 격자를 형성하는 금속 부분의 벽 표면으로부터 거의 직각으로 성장하여, 나노튜브 섬유에 의해 구성되는 부드러운 표면을 갖는 코팅 필름(12)이 형성된다. 결과적으로, 국부적인 전자 방사를 쉽게 야기하지 않는 전기장 방출형 전자 방사원이 형성된다.
상기 설명에서. 메탄 개스가 탄소 도입개스로 사용되었으나, 본 발명은 이 개스에만 한정되지는 않고 다른 탄소를 함유한 개스가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 아셀틸렌 개스가 탄소 도입 개스로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 아세틸렌 개스와 수소 개스의 비는 아세틸렌 개스의 농도가 30%가 되는 선에서 설정된다. 이것만을 제외하고는 메탄 개스를 사용하는 상기 경우의 조건과 같은 동일한 조건이 사용될 수도 있다. 기판(11) 표면의 청소와 정화를 위해 사용되는 개스는 수소 개스로 한정되지 않으며 헬륨 또는 아르곤 개스와 같은 희유 개스(rare gas)가 사용될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 나노튜브 섬유가 기판의 표면과 통과공의 벽 표면을 감싸는 부드러운 기판의 표면을 형성하기 때문에, 전기장이 표면에 균일하게 인가되게 된다. 따라서. 전기장 방출 전자가 국부적으로 방사되지 않고 동일한 수준으로 균일하게 방사되어 균일한 전기장 전자 방사가 고밀도 전류를 가지면서 얻어질 수가 있다. 국부적인 전기장 집중이 용이하게 발생하지 않으므로, 전기장의 힘이 증가하여 발광력을 증가시킨다고 하더라도, 파손이 쉽게 발생하지는않는다. 파손이 발생한다고 하더라도, 전자 방사 부분이 격자를 형성하므로 연속적인 파손이 쉽게 발생하지는 않는다.
나노튜브 섬유 코팅 필름이 기판에 직접 형성되기 때문에, 조립 공정이 제작에서 제외될 수가 있고, 따라서 비용을 절감하게 된다.

Claims (18)

  1. 전자 방사원에 있어서:
    주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유용 성장핵 역할을 하는 금속 성분을 함유하는 재료로 제작되고, 복수개의 통과공(13)을 갖는 기판(11)과;
    상기 기판(11)의 표면과 상기 통과공(13)의 벽표면상에 형성된 나노튜브에 의해 구성되는 코팅 필름(12)을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 필름을 구성하는 상기 나노튜브 섬유는 탄소로 제작되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 철 또는 철을 포함하는 합금중 어느 하나로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노튜브 섬유는 구부러져서 상기 기판의 노출된 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 철, 니켈, 코발트 및 철, 니켈, 코발트로부터 선택된 최소 하나의 요소를 함유하는 합금으로 된 그룹으로부터 선택된 하나의 요소로부터 제작된 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노튜브 섬유는 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽 표면으로부터 거의 직각으로 연장되어 상기 기판의 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 다수의 통과공을 갖는 격자형으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 필름은 10nm 이상-1μm 이하의 두께 및 1μm이상-100μm 이하의 길이를 각각 갖는 나노튜브로부터 10μm-30μm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방사원.
  9. 전자 방사 모듈에 있어서:
    기판 전극(106b)과;
    진공 분위기에서 상기 기판 전극상에 정렬되어 있고,
    주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유용 성장핵 역할을 하는 금속 성분을 함유하는 재료로 제작되고, 복수개의 통과공(13)을 갖는 기판(11)과, 상기 기판(11)의 표면과 상기 통과공(13)의 벽표면상에 형성된 나노튜브에 의해 구성되는 코팅 필름(12)을 포함하는 전자 방사원(10)과;
    상기 전자 방사원의 외면을 감싸고, 고전압이 상기 기판 전극을 가로질로 인가되는 격자 하우징(106)을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 방사 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 방사원의 기판 전극은 철 또는 철을 포함하는 합금중 어느 하나로부터 제조되고,
    상기 전자 방사원의 상기 나노튜브 섬유는 탄소로 제작되며, 구부러져서 상기 기판의 노출된 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 방사원의 상기 기판은 철, 니켈, 코발트 및 철, 니켈, 코발트로부터 선택된 최소 하나의 요소를 함유하는 합금으로 된 그룹으로부터 선태된 하나의 요소로부터 제작되고,
    상기 전자 방사원의 상기 나노튜브 섬유는 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽 표면으로부터 거의 직각으로 연장되어 상기 기판의 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사 모듈.
  12. 전자 방사원의 제작 방법에 있어서,
    철 및 철을 포함하는 합금중 어느 하나로 제작되고 다수의 통과공(13)을 갖는 기판(11)을 소정의 농도를 갖는 탄소 혼합 개스를 함유하는 재료 개스의 분위기에 배치하는 단계와;
    상기 기판을 소정의 온도로 가열하고, 상기 기판을 소정 시간동안 고정하는 단계를 구비하여, 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면으로부터 구부러진 상태로 나노튜브 섬유가 성장하도록 하여 코팅 필름(12)을 형성함으로써 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 재료 개스는 필수적으로 탄소 도입 개스로서 메탄개스와 성장 촉진개스로서 수소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 나노튜브 섬유에 의해 구성되는 코팅 필름은 열 CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착) 장치를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원을 제조 방법.
  15. 전자 방사원의 제작 방법에 있어서,
    철, 니켈, 코발트 및 철, 니켈, 코발트중 최소 하나의 요소를 함유하는 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 요소로부터 제작되고 다수의 통과공(13)을 갖는 기판(11)을 소정의 농도를 갖는 탄소 혼합 개스를 함유하는 소정 압력의 재료 개스의 분위기에 배치하는 단계와;
    평행한 전기장 하에서 극초단파의 글로우 방전(glow discharge)을 사용하여 소정의 시간동안 재료 개스를 플라즈마로 플라즈마화하는 단계를 포함하여, 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면으로부터 나노튜브 섬유를 성장시켜 상기 기판의 노출된 표면을 감싸는 코팅 필름을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전자 방사원을 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    수소 개스와 희유 개스중 어느 하나의 소정 압력 분위기와 평행한 전기장하에서 극초단파의 글로우 방전을 사용하여 상기 수소 개스와 상기 희의 개스중 어느 하나를 플라즈마화하는 단계를 더 포함하여 상기 기판의 노출된 표면을 이온 충돌에 의해 청소 및 정화하는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 재료 개스는 필수적으로 탄소 도입개스로서 메탄과 성장 촉진개스로서 수소를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 나노튜브에 의해 구성되는 코팅 필름은 극초단파 플라즈마 CVD 장치를 사용함으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.
KR10-2001-0007908A 2000-02-16 2001-02-16 전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법 KR100411623B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-037672 2000-02-16
JP2000037672A JP3595233B2 (ja) 2000-02-16 2000-02-16 電子放出源及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010082722A true KR20010082722A (ko) 2001-08-30
KR100411623B1 KR100411623B1 (ko) 2003-12-18

Family

ID=18561531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0007908A KR100411623B1 (ko) 2000-02-16 2001-02-16 전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
US (2) US6522055B2 (ko)
EP (1) EP1126494B1 (ko)
JP (1) JP3595233B2 (ko)
KR (1) KR100411623B1 (ko)
CN (1) CN1185674C (ko)
CA (1) CA2335213C (ko)
DE (1) DE60101232T2 (ko)
TW (1) TW495790B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837393B1 (ko) * 2002-01-22 2008-06-12 삼성에스디아이 주식회사 탄소와 친화도가 높은 금속을 전극으로 구비하는 전자소자

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100360470B1 (ko) * 2000-03-15 2002-11-09 삼성에스디아이 주식회사 저압-ｄｃ-열화학증착법을 이용한 탄소나노튜브 수직배향증착 방법
JP2002025477A (ja) * 2000-07-07 2002-01-25 Ise Electronics Corp 平面ディスプレイ及びその製造方法
US7259510B1 (en) * 2000-08-30 2007-08-21 Agere Systems Inc. On-chip vacuum tube device and process for making device
FR2815954B1 (fr) * 2000-10-27 2003-02-21 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de depot par plasma a la resonance cyclotron electronique de nanotubes de carbone monoparois et nanotubes ainsi obtenus
US20040151835A1 (en) * 2001-02-26 2004-08-05 Mirko Croci Method for forming a coating film, consisting of carbon nanotubes, on the surface of a substrate
JP3768937B2 (ja) * 2001-09-10 2006-04-19 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法
JP3839713B2 (ja) 2001-12-12 2006-11-01 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 平面ディスプレイの製造方法
FR2833935B1 (fr) * 2001-12-26 2004-01-30 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'au moins un nanotube entre deux elements electriquement conducteurs et dispositif pour mettre en oeuvre un tel procede
JP4404961B2 (ja) * 2002-01-08 2010-01-27 双葉電子工業株式会社 カーボンナノ繊維の製造方法。
US20060237398A1 (en) * 2002-05-08 2006-10-26 Dougherty Mike L Sr Plasma-assisted processing in a manufacturing line
AU2003230266B2 (en) * 2002-05-08 2008-03-13 Btu International, Inc. Plasma catalyst
CN1278874C (zh) * 2002-05-08 2006-10-11 雷恩哈德库兹两合公司 装饰三维的大的塑料物体的方法
US7638727B2 (en) * 2002-05-08 2009-12-29 Btu International Inc. Plasma-assisted heat treatment
US20060228497A1 (en) * 2002-05-08 2006-10-12 Satyendra Kumar Plasma-assisted coating
US7497922B2 (en) * 2002-05-08 2009-03-03 Btu International, Inc. Plasma-assisted gas production
US20060057016A1 (en) * 2002-05-08 2006-03-16 Devendra Kumar Plasma-assisted sintering
US7445817B2 (en) * 2002-05-08 2008-11-04 Btu International Inc. Plasma-assisted formation of carbon structures
US20050233091A1 (en) * 2002-05-08 2005-10-20 Devendra Kumar Plasma-assisted coating
US20060233682A1 (en) * 2002-05-08 2006-10-19 Cherian Kuruvilla A Plasma-assisted engine exhaust treatment
EP1560958A4 (en) * 2002-06-21 2006-05-10 Nanomix Inc DISPERSES BREEDING NANOTONES ON A SUBSTRATE
JP3876313B2 (ja) * 2002-11-12 2007-01-31 国立大学法人 北海道大学 繊維状固体炭素集合体の製造方法
US7189940B2 (en) * 2002-12-04 2007-03-13 Btu International Inc. Plasma-assisted melting
US6933222B2 (en) * 2003-01-02 2005-08-23 Intel Corporation Microcircuit fabrication and interconnection
JP3697257B2 (ja) 2003-03-25 2005-09-21 キヤノン株式会社 カーボンファイバー、電子放出素子、電子源、画像形成装置、ライトバルブ、二次電池の製造方法
JP3878571B2 (ja) * 2003-04-15 2007-02-07 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 電子放出源の製造方法
KR101065308B1 (ko) * 2004-02-04 2011-09-16 삼성에스디아이 주식회사 광전기화학전지
US20050238810A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Mainstream Engineering Corp. Nanotube/metal substrate composites and methods for producing such composites
US20060006780A1 (en) * 2004-07-06 2006-01-12 Chun-Yen Hsiao Electron emission source of field emission display and method for making the same
US20060083927A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Zyvex Corporation Thermal interface incorporating nanotubes
WO2006127037A2 (en) * 2004-11-05 2006-11-30 Dana Corporation Atmospheric pressure processing using microwave-generated plasmas
JP4781662B2 (ja) * 2004-11-17 2011-09-28 シャープ株式会社 カーボンナノチューブの作製方法およびカーボンナノチューブの作製装置
KR20060059747A (ko) * 2004-11-29 2006-06-02 삼성에스디아이 주식회사 전자방출 표시장치
FR2880200B1 (fr) * 2004-12-24 2012-08-17 St Microelectronics Sa Plaquette munie de conducteurs transverses et application a une pile a combustible
KR100657953B1 (ko) * 2005-02-23 2006-12-14 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시장치의 실링 구조 및 그 제조 방법
CN100462300C (zh) * 2005-07-29 2009-02-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 碳纳米管生长装置
JP5049473B2 (ja) * 2005-08-19 2012-10-17 株式会社アルバック 配線形成方法及び配線
CN100467370C (zh) * 2005-09-12 2009-03-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 一种碳纳米管制备装置及方法
US20070084407A1 (en) * 2005-10-14 2007-04-19 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Apparatus and method for manufacturing carbon nanotubes
CN100573808C (zh) * 2006-03-22 2009-12-23 清华大学 场发射照明光源及其制造方法
JP4523562B2 (ja) * 2006-03-23 2010-08-11 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 電子放出源及びその製造方法
US7635945B2 (en) * 2006-07-21 2009-12-22 Tsinghua University Field emission device having a hollow shaped shielding structure
JP2008071501A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Noritake Co Ltd 蛍光表示装置
WO2011004609A1 (ja) * 2009-07-08 2011-01-13 Ohmae Nobuo Ｃｏ２リサイクリング方法、ｃｏ２削減方法、および装置
CN102064063B (zh) * 2010-12-24 2012-08-29 清华大学 场发射阴极装置及其制备方法
CN102097264B (zh) * 2011-01-21 2012-11-28 东南大学 一种大电流场致发射阴极结构
CN105164048B (zh) * 2012-05-25 2016-12-21 株式会社趯易科技服务 二氧化碳回收装置以及二氧化碳回收系统
CN103896245B (zh) * 2012-12-29 2016-01-20 清华大学 反应器及生长碳纳米管的方法
JP2017107816A (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 株式会社堀場エステック 熱電子放出用フィラメント、四重極質量分析計、及び残留ガス分析方法
KR102616653B1 (ko) * 2018-12-14 2023-12-21 삼성전자주식회사 탄소섬유 대전장치 및 이를 구비한 가전기기

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100365444B1 (ko) * 1996-09-18 2004-01-24 가부시끼가이샤 도시바 진공마이크로장치와이를이용한화상표시장치
EP0905737B1 (en) * 1997-09-30 2004-04-28 Noritake Co., Ltd. Electron-emitting source
JP3740295B2 (ja) 1997-10-30 2006-02-01 キヤノン株式会社 カーボンナノチューブデバイス、その製造方法及び電子放出素子
JP3902883B2 (ja) 1998-03-27 2007-04-11 キヤノン株式会社 ナノ構造体及びその製造方法
KR20010074667A (ko) 1998-06-19 2001-08-08 추후보정 자립 정렬형 탄소 나노튜브 및 그 합성방법
JP3497740B2 (ja) 1998-09-09 2004-02-16 株式会社東芝 カーボンナノチューブの製造方法及び電界放出型冷陰極装置の製造方法
US6250984B1 (en) * 1999-01-25 2001-06-26 Agere Systems Guardian Corp. Article comprising enhanced nanotube emitter structure and process for fabricating article
DE60032466T2 (de) 1999-03-04 2007-09-27 Electrovac, Fabrikation Elektrotechnischer Spezialartikel Gesellschaft M.B.H. Kathodenstruktur für eine feldemissionsanzeigevorrichtung
KR100480773B1 (ko) * 2000-01-07 2005-04-06 삼성에스디아이 주식회사 카본 나노 튜브를 이용한 3극 전계방출소자의 제작방법
US7335603B2 (en) * 2000-02-07 2008-02-26 Vladimir Mancevski System and method for fabricating logic devices comprising carbon nanotube transistors
US6495258B1 (en) * 2000-09-20 2002-12-17 Auburn University Structures with high number density of carbon nanotubes and 3-dimensional distribution

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837393B1 (ko) * 2002-01-22 2008-06-12 삼성에스디아이 주식회사 탄소와 친화도가 높은 금속을 전극으로 구비하는 전자소자

Also Published As

Publication number Publication date
JP3595233B2 (ja) 2004-12-02
US20030013372A1 (en) 2003-01-16
JP2001229806A (ja) 2001-08-24
TW495790B (en) 2002-07-21
CN1185674C (zh) 2005-01-19
CN1309408A (zh) 2001-08-22
US6522055B2 (en) 2003-02-18
CA2335213C (en) 2003-09-30
EP1126494A1 (en) 2001-08-22
DE60101232D1 (de) 2003-12-24
US20010028209A1 (en) 2001-10-11
CA2335213A1 (en) 2001-08-16
KR100411623B1 (ko) 2003-12-18
DE60101232T2 (de) 2004-04-22
EP1126494B1 (en) 2003-11-19
US6652923B2 (en) 2003-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100411623B1 (ko) 전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법
KR101087915B1 (ko) 조명 장치
US20060043872A1 (en) Electron emission device and fabricating method thereof
US6873095B1 (en) Light source, and a field emission cathode
US20030143356A1 (en) Carbon nanotube for electron emission source and manufacturing method therefor
US20050017644A1 (en) Discharge lamp
JP3250719B2 (ja) 真空管用陰極及び電界放出型表示装置
JP4243693B2 (ja) 照明装置およびこれを用いたバックライト装置
JP3790045B2 (ja) 蛍光表示装置およびその製造方法
US6917157B2 (en) Electrode for electron source, method for producing the same, and electronic tube using the same
JP3655447B2 (ja) 蛍光表示装置およびその製造方法
KR100773151B1 (ko) 탄소나노계 물질을 이용한 전계방출램프용의 음극선제조방법
JP2836056B2 (ja) 誘電体バリヤ放電ランプ
JP4523562B2 (ja) 電子放出源及びその製造方法
JP4591950B2 (ja) バックライト用電界電子放出型蛍光管
KR20010054431A (ko) 전계방출소자 및 이의 제조방법
JP2006244855A (ja) 電界電子放出型ランプ
JPH07296772A (ja) 放電灯
JPH07249396A (ja) 放電灯用電極構体、熱陰極型蛍光ランプ、照明装置および液晶表示装置
KR20100058339A (ko) 탄소나노튜브 광원 제조방법 및 그 구조체

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111118

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee