KR20020034201A - 전자방출소자 및 그것을 이용한 전자원, 전계방출형화상표시장치, 형광등 및 그들의 제조방법 - Google Patents

전자방출소자 및 그것을 이용한 전자원, 전계방출형화상표시장치, 형광등 및 그들의 제조방법 Download PDF

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모리시타 요이찌
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Abstract

저동작전압에서, 동작전류가 크고, 또한 동작안정성에 우수한 전자방출소자, 이것을 이용한 전자원, 화상표시장치 등 및 이와 같은 소자를 적은 프로세스공정에서 저코스트로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적을 달성하기 위해서, 공간에 전자를 방출하기 위한 제1 입자와, 상기 제1 입자 근방에서 상기 제1 입자의 자세를 규정하는 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 이용하여 냉음극부재를 구성한다. 이 구성에 있어서, 제1 입자는 제2 입자보다도 전자방출 효율이 높고, 제2 입자는 도전성을 갖는 것이 바람직하다.

Description

전자방출소자 및 그것을 이용한 전자원, 전계방출형 화상표시장치, 형광등 및 그들의 제조방법{ELECTRON-EMITTING DEVICE AND ELECTRON SOURCE COMPRISING THE SAME, FIELD-EMISSION IMAGE DISPLAY, FLUORESCENT LAMP, AND METHODS FOR PRODUCING THEM}
본 발명은, 전자를 방출하는 전자방출소자, 이 전자방출소자를 이용하여 구성되는 전자원, 이 전자원을 이용하여 구성되는 화상표시장치 및 형광등 및 이들의 제조방법, 또는 이들의 제조방법에 적절하게 적용할 수 있는 패턴형성 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명의 내용은, 이하에서는 제1 발명군과 제2 발명군으로 나누어 설명한다.
[공통사항] 본 명세서에서 처음에 사용하는 용어인 「입자」의 개념에 대하여 설명한다. 본 명세서에서 말하는 「입자」는, 개별 독립적으로 존재하는 개체를 의미하고, 형상을 특정하는 개념을 포함하지 않는다. 「입자」의 형상으로서는, 구상, 타원모양, 기둥모양, 막대모양, 입자모양, 통모양, 침모양, 테트라포트모양, 평판모양 등을 예시할 수 있고, 특히 형상을 특정할 필요가 있는 경우에는, 예컨대 「섬유모양입자」 등과 같이, 형상을 나타내는 문언이 붙여 있다. 또, 본 명세서의 「입자」는, 1개 또는 2개 이상의 입자를 의미하고 있다. 다, 상태가 2개 이상의 입자인 경우에는, 「입자군」이라 표현하는 것이 있다. 그러나, 이 경우도 1개만의입자를 배제하는 의도를 포함하지 않는다. 또, 설명의 간단화를 위해, 단일입자, 응집체입자, 혼성입자도 간단히 「입자」라 칭하는 경우가 있다. 한편, 「집합체」입자로 했을 때는, 동질의 입자가 2개 이상 모인 것을 의미한다. 또, 「혼성입자」라 했을 때는, 형상 및/또는 재질이 다른 복수의 입자가 모인 것을 의미한다. 이하, 일련의 본 발명의 내용을 제1 발명군과 제2 발명군으로 나누어 차례로 설명한다.
[제1 발명군의 배경기술]
종래, 전자방출소자로서는, 고온으로 가열된 텅스텐 등의 재료에 고전압을 인가하는 「열방출형」이 선행하고 있었다. 그러나, 근래에는 소위 「냉음극형」의 전자방출소자의 연구개발이 활발화되고 있다. 이와 같은 배경으로서, 카본나노튜브나 탄소섬유 등의 막대모양의 미립자는, 높은 애스펙트(aspect)비를 가지며 또한 선단의 곡률반경이 작으므로, 냉음극형(전계방출형 전자에미터)에서의 고효율 전자방출원의 구성재료(냉음극부재)로서 주목되고 있다.
예컨대, 묶인 상태의 카본나노튜브로부터, 64V라는 낮은 턴온전압으로 400μA/㎠라는 높은 방출전류밀도가 얻어지는 것이, 지금까지 보고되고 있다. 단, 카본나노튜브를 고효율의 냉음극부재로서 사용하기 위해서는, 전극면에 카본나노튜브를 접촉시켜 전극과 카본나노튜브와의 전기적인 도통을 취함과 동시에, 카본나노튜브를 전극면에 대하여 거의 수직으로 세우게 하지 않으면 안된다. 그러나, 대면적에 생산성 좋은 카본나노튜브를 거의 수직으로 서게 할 수 있는 방법은 보고되어 있지 않다.
또, 디ㆍ히어(de heer)들은, 사이언스(Science)지의 제270권 제1179페이지(1995년)에서, 카본나노튜브의 현탁액을 세라믹 필터에 통과시켜 필터 표면의 미세한 홀에 카본나노튜브를 꽂은 후, 이 필터를 플라스틱 시트로 눌러, 플라스틱 시트상에 카본나노튜브를 전사하는 기술을 개시하고 있다. 이 기술에 의하면, 플라스틱 시트에 거의 수직으로 선 카본나노튜브의 2차원 어레이를 형성할 수가 있으며, 튜브의 선단에서 전자의 전계방출을 얻을 수 있었다는 것이 보고되어 있다.
그러나, 이 기술로서는 카본나노튜브와 전극과의 도통을 플라스틱 시트가 저해하므로, 전자방출의 동작전압이 높아진다. 또, 대면적의 세라믹필터를 얻기 어렵기 때문에 대면적에 패턴화된 전자원을 얻는 것이 곤란하다.
다른 한편, 일본특허공개 평 10-149760호 공보에는, 전계방출형 냉음극장치에서의 전자에미터재로서 카본나노튜브 혹은 플라렌을 사용하는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 복수의 전자에미터를, 지지기판상에 넘어뜨린 나무가 서로 겹치도록 하여 존재하는 복수의 카본나노튜브로 구성한다. 이 경우의 카본나노튜브는, 예컨대 아크방전에 의해 애노드전극의 탄소를 승화시켜, 그것을 캐소드상에 석출시킴으로써 형성한다. 이 석출한 카본나노튜브를 모아, 도포 등의 방법으로 전극상에 배치한다.
그러나, 이 기술에 의하면, 카본나노튜브가 지지기판에 대해 거의 수평으로 누워 버리기 쉽고, 카본나노튜브를 지지기판에 대해 거의 수직으로 배열하기 어렵다. 또 플라렌은 매우 작기 때문에, 카본나노튜브를 지지하여, 서게 하는 기능은없다. 결국, 이 기술로는, 카본나노튜브의 자세를 충분히 제어할 수 없으므로, 고효율의 전자방출특성을 갖는 냉음극부재가 얻어지기 어렵다.
또한, 일본특허공개 평 10-12124호 공보에는, 카본나노튜브를 전자에미터로 사용하는 전자방출소자의 구성이 개시되어 있고, 이 구성의 전자에미터는, 양극산화막 중에 바르게 규칙적으로 배치된 가느다란 홀 속에, 금속촉매의 촉매작용을 이용하여 카본나노튜브를 성장시키는 것이다. 그러나, 이 구성 및 그 제조방법은, 카본나노튜브의 형성프로세스에 긴 시간을 필요로 하므로, 반드시 충분한 생산성을 갖는다고는 말하기 어려워 실용적이지 않다.
또, 상술한 일본특허공개 평 10-149760호 공보 및 일본특허공개 평 10-12124호 공보에 각각 개시되어 있는 장치구성은, 카본나노튜브의 일단이 전극지지기판에 접촉하고 있는 만큼 약한 것이기 때문에, 지지기판과의 사이의 전자의 주고받기가 불안정하고, 동작전류가 안정되지 않는다는 문제점을 가지고 있다.
한편, 이들의 문제점을 해결하기 위해, 카본나노튜브를 자외선(UV)조사한 유기폴리실란막으로 전기영동(電氣泳動)에 의해 깊게 찔러, 지지기판에 대한 연직방향으로 카본나노튜브를 서게 하는 기술이 제안되어 있다(참고 문현 : 나카야마외, Pan-Pacific Imaging Conference/Japan hardcopy'98 豫稿集 페이지 313-316, 일본화상학회주최, 1998년 7월, 동경). 이 기술을 도 11에 의거하여 설명한다.
우선 이소프로필 알콜중에 카본나노튜브(1101)를 분산시킨 액체를 영동용기(104)내에 주입한다. 다음에 지지기판(1103)에 대향한 평판전극(1105)과 지지기판(1103)상의 패터닝된 도전층(1106)과의 사이에 외부전원(1107)에 의해 전계를 인가하고, 카본나노튜브(1101)를 전계방향으로 배열시킴과 동시에 전기영동에 의해 도전층(1106)상으로 이동시킨다. 여기서, 전기영동 시키기 전에 도전층(1106)상의 유기폴리실란막(1102)에만 자외선 조사하여 둔다. 이렇게 하면, 이 부분의 유기폴리실란막의 Si-Si 결합이 절단되어 막이 포러스(porous)가 되며, 이 부분에 카본나노튜브(1101)를 선택적으로 깊게 찌를 수 있다. 요컨대, 이 기술에 의하면, 전기영동시의 전계에 의해 카본나노튜브(1101)를 도전층(1106)상의 유기폴리실란(1102)상에 선택적으로 배열하여, 거의 수직으로 서게 할 수 있다. 또, 유기폴리실란(1102)을 자외선으로 패터닝하므로서 카본나노튜브(1101)를 배열하는 영역을 임의로 설정할 수가 있다.
[제1 발명군의 개시]
그러나, 전기영동에 의해서 카본나노튜브를 세우는 상기 기술은, 유기폴리실란을 사용하지 않으면 안되는 점에서 제약이 있다. 예컨대, 전자방출소자를 디스플레이장치로 이용할 경우, 전자방출소자를 진공용기내에 봉입하는 공정(프릿트 공정)이 필요하고, 이 프릿트 공정에서 400∼500℃의 고온 프로세스를 거친다. 이때, 내부의 전자방출소자도 동시에 가열되므로, 유기폴리실란이 열분해하여 없어져 버린다(유기폴리실란은 300℃에서 분해한다). 즉, 프릿트 공정을 거치면 유기폴리실란을 고정 유지되어 있던 카본나노튜브가 쓰러져 버리는 것으로 된다. 이 결과, 전자방출소자의 동작전압이 높아짐과 동시에 동작전류가 작아지며, 심한 경우에는 전자방출 그 자체가 일어나지 않게 된다.
다른 한편, 고온 프로세스를 없게 하여 유기폴리실란의 분해를 막았다고 해도 유기폴리실란은 도전성이 낮으므로, 도전박막과 카본나노튜브와의 전기적 접속이 저해되어, 그 결과로서 카본나노튜브부터의 전자방출이 되기 어려워진다. 즉, 상기 기술에는, 동작전압이 높아짐과 동시에, 일정한 동작전압하에서는 동작전류의 변동이 크고, 소자특성이 불안정하다는 문제가 있다.
또한, 제조공정에서는, 카본나노튜브를 깊게 찌르고 싶지 않은 부분을 마스크하여, 자외선을 조사할 필요가 있고, 이 만큼 비용이 높아진다.
제1 발명군의 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어졌다.
제1 발명군의 목적은,
(1) 낮은 동작전압으로, 큰 동작전류를 얻을 수 있고, 또한 전자방출 특성이 안정한 전자방출소자를 제공하는 것,
(2) 상술한 바와 같은 전자방출소자를 적은 공정에서 저비용으로도 제작할 수 있는 제조방법을 제공하는 것,
(3) 상기와 같은 전자방출소자를 이용한 전계방출형 디스플레이장치나 형광등 및 그들의 제조방법을 제공하는 것이다.
이들의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같이 구성되어 있다.
제1 발명군의 제1 형태의 지지부재의 전자방출소자는, 위에 제1 전극과, 냉음극부재와 적어도 배치된 전자방출소자로서, 상기 냉음극부재가, 적어도 전자방출 효율이 다른 제1 입자와 제2 입자의 혼성입자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 제2 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가, 제1 입자의 자세를 규정하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 제3 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가, 막대모양 또는 판 모양이고, 또한 상기 제2 입자가, 상기 제1 입자를 제1 전극에 대하여 수평이 아닌, 어떤 각도를 가지고 자세규정하고 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제4 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 제1 입자가 탄소를 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
또, 제5 형태의 전자방출소자는, 제4 형태의 전자방출소자에 있어서, 제1 입자가 흑연입자, 카본나노튜브, 탄소섬유 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 제6 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 제1 입자가 탄소, 실리콘, 붕소, 질소, 산소 등의 원자가 부합한 나노튜브인 것을 특징으로 한다.
또, 제7 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 제2 입자가 대략 구모양인 것을 특징으로 한다.
또, 제8 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 제2 입자가 구모양 입자의 집합체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 제9 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 제 2 입자가 도전성인 것을 특징으로 한다.
또, 제10 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 제2 입자가 단결정인 것을 특징으로 한다.
또, 제11 형태의 전자방출소자는, 제10 형태의 전자방출소자에 있어서, 제2 입자가, 적어도 티탄원자, 알미늄원자, 붕소원자, 탄소원자, 규소원자, 아연원자, 산소원자중 어느 하나를 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
또, 제 12 형태의 전자방출소자는, 제3 형태의 전자방출소자에 있어서, 제2 입자의 높이가, 제1 입자의 크기 보다도 작은 것을 특징으로 한다.
또, 제 13 형태의 전자방출소자는, 제1 형태의 전자방출소자에 있어서, 냉음극부재와 제2 전극 사이에, 상기 냉음극부재 표면에서 단위시간당 방출되는 전자의 수를 제어하는 제3 전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제 14 형태의 전계방출형 디스플레이장치는, 상기 제1 형태의 전자방출소자를 포함하는 전계방출형 디스플레이장치로서, 상기 전자방출소자의 냉음극부재의 표면이, 상기 전계방출형 디스플레이장치의 전자방출원으로서 기능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제 15 형태의 형광등은, 제1 형태의 전자방출소자를 포함하는 형광등으로서, 상기 전자방출소자의 냉음극부재의 표면이 상기 형광등의 전자방출원으로서 기능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제 16 형태의 형광등은, 제 15 형태의 형광등에 있어서, 제2 전극이 제1 전극을 둘러 싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 지지부재상에 제1 전극과, 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 갖는 냉음극부재가 적어도 배치된 전자방출소자의 제조방법으로서, 지지부재상에 제1 전극을 형성하는 공정과, 상기 제1전극표면에, 제1 입자를 분산하는 공정과, 상기 제1 전극표면에 제2 입자를 분산하여 냉음극부재를 형성하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제18 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 제1 입자와 제2 입자와는 전자방출 효율이 다른 것을 특징으로 한다.
또, 제19 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 제1 입자와 제2 입자 중 어느 한쪽이 전자방출용의 입자이고, 또 다른 한쪽이 전자방출용 입자의 자세를 규정하기 위한 입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제20 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 전극표면에 분산된 제1 입자를 가압한 후, 제2 입자를 분산하여 음극부재를 형성하는 공정인 것을 특징으로 한다.
또, 제21 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 적어도 제2 입자를 대전시켜, 전계를 인가한 분위기하에서, 제1 전극상에 상기 제2 입자를 분산하여 냉음극부재를 형성하는 공정인 것을 특징으로 한다.
또, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 지지부재상에 제1 전극과, 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 갖는 냉음극부재가 적어도 배치된 전자방출소자의 제조방법으로서, 지지부재상에 제1 전극을 형성하는 공정과, 상기 제1전극표면에 제1 입자와 제2 입자를 동시에 분산하여 냉음극부재를 형성하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제23 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 제1 입자와 제2 입자와는 전자방출 효율이 다른 것을 특징으로 한다.
또, 제24 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 제1 입자와 제2 입자 중 어느 한쪽이 전자방출용 입자이고, 또 다른 한쪽 전자방출용 입자의 자세를 규정하기 위한 입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제25 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 제1 입자와 제2 입자를 대전시켜, 전계를 인가한 분위기하에서 제1 전극상에 해당 제1 입자와 제2 입자를 동시 분산하는 공정인 것을 특징으로 한다.
또, 제26 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법에 있어서, 상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 휘발성을 갖는 용제중에 제1 입자와 제2 입자가 분산된 분산용액을 가압하고, 상기 분산용액을 노즐로 방출시켜 제1 전극표면에 부착시키는 공정인 것을 특징으로 한다.
또, 제27 형태의 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법은, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제28 형태의 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법은, 제20 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제29 형태의 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법은, 제21 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 갖추는 것을 특징으로 한다.
또, 제30 형태의 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법은, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극지재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제31 형태의 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법은, 제25 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제32 형태의 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법은, 제26 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제33 형태의 형광등의 제조방법은, 제17 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양그기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제34 형태의 형광등의 제조방법은, 제20 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제35 형태의 형광등의 제조방법은, 제21 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제36 형태의 형광등의 제조방법은, 제22 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제37 형태의 형광등의 제조방법은, 제25 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제38 형태의 형광등의 제조방법은, 제26 형태의 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과, 형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과, 상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 갖추는 것을 특징으로 한다.
또, 제39 형태의 전계방출소자는, 적어도 공간에 전자를 방출하기 위한 제1 입자와, 상기 제1 입자의 근방에서 상기 제1 입자의 자세를 규정하는 제2 입자를 포함하는 혼성입자로 구성된 냉음극부재와, 상기 냉음극부재에 전자를 공급하는 전자수송부재가 기재상에 설치된 구성인 것을 특징으로 한다.
또, 제40 형태의 전계방출소자는, 제39 형태의 전계방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가, 상기 제2 입자에 비하여 전자방출 효율이 높은 것을 특징으로 한다.
또, 제41 형태의 전계방출소자는, 제40 형태의 전계방출소자에 있어서, 제2 입자는 도전성인 것을 특징으로 한다.
또, 제42 형태의 전계방출소자는, 제39 형태의 전계방출소자에 있어서, 상기 제1 입자는, 상기 제2 입자와는 직접 접촉하고, 상기 전자수송부재와는 직접 또는 상기 제2 입자를 통해 접촉하며, 다시 상기 지지기재면과는 직접 또는 제2 입자를통해, 또는 제2 입자 및 전자수송부재를 통해 접촉하고 있으며, 상기 제1 입자의 공간에 돌출한 비접촉면적은, 다른 부재에 접촉한 접촉면적보다도 큰 것을 특징으로 한다.
또, 제43 형태의 전계방출소자는, 제42 형태의 전계방출소자에 있어서, 제2 입자는 도전성인 것을 특징으로 한다.
[제1 발명군에 있어서의 도면의 간단한 설명]
도 1은, 제1 발명군의 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 디스플레이장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 발명군의 실시예에서의 비교용으로 구성한 전자방출소자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 제1 발명군의 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 제1 발명군의 다른 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 제1 발명군의 다른 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 제1 발명군의 다른 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 제1 발명군의 다른 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 7에 나타내는 전자방출소자를 어레이 형태로 구성한 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 전계방출형 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에서의 전자방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 형광등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 제1 발명군의 다른 실시예에서의 방출소자 및 그것을 이용하여 구성되는 형광등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 종래 기술에 의한 전자방출소자의 구성 및 제작방법을 모식적으로 나타내는 도면이다.
[제1 발명군을 실시하기 위한 최선의 형태]
제1 발명군의 각 실시예의 내용을 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
(실시예 1-1)
도 1은, 본 발명의 실시예 1-1에 관한 전자방출소자(100) 및 그것을 이용한 전계방출형 디스플레이장치(1000)의 개략 구성도이다. 이하에, 도 1을 참조하면서, 전자방출소자(100)나 전계방출형 디스플레이장치(1000)의 구성이나 제조방법을 설명한다.
우선, 지지부재로서 유리지지기판(101)상에, 제1 도전성 전극(도전층)(102)으로서 Al, Al-Li합금, Mg, Mg-Ag합금, Au, Pt, Ag, Fe, Ni, Cu, Cr, W, Mo, Co, Ta, 또는 Ti 등의 금속박막을 스퍼터법 혹은 진공증착법 혹은 도금법에 의해, 두께 약 0.01㎛~약 100㎛, 전형적으로는 약 0.1㎛~약 1㎛로 형성하였다.
다음에, 에탄올이나 이소프로필 알콜이나 아세톤이나 톨루엔 등의 휘발성 유기용제중에 거의 구형상의 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, Cu-Sn합금, Cu-Zn합금, Cu-Ni-Zn합금, Cu-Pb합금, Cu-Pb-Sn합금, Cu-Co합금, Cu-Fe-Mn합금, Fe-Cr합금, Fe-Si합금, Fe-Mo합금, Fe-Mn합금, Fe-W합금, Fe-V합금, Fe-Nb합금, 스텐레스, 파마로이 등의 재질로 이루어지는 금속미립자(입자지름 : 0.1~8㎛)를 분산한 액을 유리지지기판(101)상에 적하하여, 스핀코터로 여분인 액을 제거하고, 제1 도전성 전극(102)상에, 금속 또는 금속합금으로 이루어지는 금속미립자인 제2 입자(103)를 분산하였다.
그 후, 상기의 휘발성 유기용제 또는 분산성을 높이기 위해서 계면활성제를 혼합한 물에 카본나노튜브(지름 : 0.5nm~100nm, 길이 2~10㎛)를 분산한 액을 제1 도전성 전극(102)상에 적하 건조하여, 카본나노튜브로 이루어지는 제1 미립자(104)를 드문드문 뿌렸다.
이것에 의해서, 제1 도전성전극(102)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(104)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(103)가 혼합한 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)가 형성되어, 전자방출소자(100)가 형성되었다.
이 전자방출소자(100)를 음극으로 하여 그것에 대향하도록, 유리지지기판(106)상에 제2 도전성전극(107)으로서, ITO, SnO2, ZnO 등으로 이루어지는 투명전극 및 형광체박막(108)을 적층한 양극지지기판(150)을 배치하였다. 이것에 의해서 전계방출형 디스플레이장치(1000)가 구성되었다. 여기서, 음극(100)과양극과의 거리는 0.5mm~2mm로 하였다.
상기와 같은 전자방출소자(음극)(100)와 양극지지기판(양극)(150)과의 사이를 진공상태로 하고, 또한 직류전원(109)을 사용하여 바이어스전압을 음극(100)과 양극(150)과의 사이에 인가하였다.
그 결과, 직류전원(109)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 냉음극부재(105)의 표면에서 진공중에 전자가 방출되어, 이 방출된 전자가, 직류전원(109)에 의한 전계에 의해서 가속되어 형광체박막(108)과 충돌하고, 형광체박막(108)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다. 또, 음극(100)과 양극간(150)과의 사이에 흐르는 전류도 20~100μA로 크고, 시간 변동도 5% 이하로 작게 안정되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또, 유리지지기판(101)을 금속판으로 치환하고, 도전성 전극(102)을 없애더라도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있었다.
(비교예 1-1)
비교를 위해 상기의 전자방출소자(100)의 제2 입자(103)를 뿌리지 않고, 제1 입자(104)만을 드문드문 뿌려 냉음극부재(105)를 형성하고, 다른 구성요소는 소자(100)와 완전히 같게 하여 비교용 전자방출소자(1-1)를 제작하였다. 그리고, 이 소자(1-1)에 대해서 상기와 같이 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-1)에 대하여는, 직류전원(109)의 전압을 약 3kV~15kV 하여 처음으로 전자방출을 확인할 수 있고, 전자방출소자(100)에 비하여 동작전압이 커지는 것이 판명되었다. 또한, 이때의 동작전류는 5~10μA이고, 일정한 동작전압하에서의 동작전류의 시간 변동은 20~30%였다.
이와 같이, 제2 입자(103)의 유무에 따라, 전자방출특성이 크게 다른 원인을 찾아내기 위해서, 본 실시예에서의 소자(100)와 비교용 소자(1-1)의 냉음극부재(105)를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 그 결과, 비교용 소자(1-1)의 냉음극부재(105)로서는 제1 입자(104)인 카본나노튜브가 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 도전성 전극(102)에 대하여 대략 수평에 가까운 상태로 겹쳐져 있는데 대하여(제1 도전성 전극(102) 표면에 대한 카본나노튜브의 각도는 0~40도의 범위로 분포하고 있고, 평균각도는 약 15도), 소자(100)로서는 도 1에 나타난 바와 같이 카본나노튜브가 서있는 것을 확인할 수 있었다(제1 도전성 전극(102) 표면에 대한 카본나노튜브의 각도는 0~90도의 범위로 분포하고 있고, 평균각도는 약 60도).
(비교예 1-2)
또, 상기 비교예 1-1과는 역으로 제1 입자(104)는 뿌리지 않고, 제2 입자(103)만을 뿌린 비교용 전자방출소자(1-2)를 제작하고, 상기와 같이 하여 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-2)에 대하여는 직류전원(109)의 전압을 약 8kV~30kV로 하여 처음으로 전자방출을 확인할 수 있어, 동작전압은 꽤 큰 것이 판명되었다. 또, 음극-양극 사이에 흐르는 전류도 1μA 이하로 작고, 시간적 변동도 70~90%였다.
이들의 결과에서, 금속의 미립자로 이루어지는 제2 입자(103)와 제1 입자(104)를 분산하여 전자방출의 동작전압이 작아지고, 동작전류가 커진 원인은,제2 입자(103)의 전자방출 효율이 제1 입자(104)의 그것보다도 크다는 것이 아니라, 제2 입자(103)가 제1 입자(104)인 카본나노튜브의 자세를 규정하는 작용, 즉 제1 입자(104)를 서게 하는 역할을 하고 있고, 또한 제1 입자(104)의 전자방출 효율에 이방성이 있어, 제1 입자(104)가 지지기판에 대해 서는 것에 따라 전자방출 효율이 향상하였기 때문이라 생각된다.
(비교예 1-3)
또, 금속미립자 대신에 절연성의 유리나 세라믹의 미립자를 제2 입자(103)로 사용한 것 이외는, 소자(1-1)과 같이 하여 비교용 소자(1-3)을 제작하여, 이 비교용 소자(1-3)의 전자방출특성을 조사하였다. 그 결과, 전류의 시간 변동이 10% 이상이 되어, 동작이 불안정하게 되는 것이 판명되었다.
따라서, 제2 미립자(103)에 도전성인 것을 사용한 소자(1010)에 있어서는, 제2 입자(103)를 통해 제1 도전성전극(102)과 제1 입자(104)와의 전기적 접속이 이루어져 있고, 제1 도전성전극(102)과 제1 입자(104)와의 접촉저항이 작게 되어 안정동작이 실현된 것으로 생각되었다.
또한, 다시 검토함에 있어서, 유리나 세라믹의 미립자에 금속이나 ITO 등의 도전막을 코팅한 경우에는, 소자(100)와 같은 전자방출특성이 얻어지며, 동작전류의 시간적 변동은 5% 이하로 안정하게 되는 것이 판명되었다.
(실시예 1-2)
본 발명의 실시예 1-2에서는, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)의 제작순서에 있어서, 제2 입자(103)를 스핀코터를 사용하여 제1 도전성전극(102)상에 분산한 후, 스테인레스 판을 위에서 밀어 부쳐 제2 미립자(103)를 가압압착하고, 그 후 실시예 1-1과 같이 하여 제1 입자(104)의 카본나노튜브를 분산하여 전자방출소자를 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-1에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이, 본 실시예의 전자방출 특성을 조사한 바, 실시예 1-1에서의 소자(100)에 비하여 전자방출 개시전압이 1할 정도 작고, 에미션전류는 약 1할 정도 증가하였다.
이와 같이 본 실시예의 전자방출소자가, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)에 비하여 근소하지만 특성을 개선할 수 있었던 이유는, 제2 입자(103)를 가압압착함으로써 제2 입자(103)가 제1 도전성 전극(102)에 박혀, 제2 입자(103)와 제1 도전성 전극(102)간의 접촉저항이 내려갔기 때문이라 생각된다.
또한, 제2 입자(103)를 가압하는 판 재질은, 제2 입자(103)보다도 딱딱한 것이 있으면 스테인레스에 한정되는 것이 아니며, 또 그 형상도 판이 아닌 롤러이더라도, 거의 같은 결과를 얻는다.
(실시예 1-3)
본 발명의 실시예 1-3에서는, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)의 제작순서에 있어서, 제1 입자(104) 및 제2 입자(103)를 혼합하여 에탄올이나 이소프로필 알콜이나 아세톤 등의 휘발성 유기용제중에 분산하고, 그 액을 제1 도전성 전극(102)상에 적하 건조하여 제1 입자(104)와 제2 입자(103)가 혼합된 냉음극부재(105)를 구성하여 전자방출소자를 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및제작방법은 실시예 1-1에서 설명한 것과 같으며, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이, 본 실시예의 전자방출 특성을 조사한 바, 실시예 1-1에 서의 소자(100)와 거의 같은 결과를 얻었다. 또한, 실시예 1-1은 제1 입자와 제2 입자를 각각 별도의 분산액으로 한 점에서, 실시예 1-3과 상이하다.
(실시예 1-4)
본 발명의 실시예 1-4에서는, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)에 있어서, 제1 입자(104)의 카본나노튜브를 대신하여, 탄소, Si, 붕소, 질소, 산소 등의 원자가 부호된(또는 포함된) 나노튜브나 금속황화물로 이루어지는 나노튜브로 구성한 전자방출소자를 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소는 실시예 1-1에서 설명한 것과 같고, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이, 본 실시예의 전자방출 특성을 조사한 바, 실시예 1-1에서의 소자(100)와 거의 같은 결과를 얻었다.
(실시예 1-5)
도 3은, 본 발명의 실시예 1-5에 관한 전자방출소자(300) 및 그것을 사용한 전계방출형 디스플레이장치(3000)의 개략구성도이다.
본 실시예의 전자방출소자(300)의 제조에 대응하여서는, 제1 실시예에서의 전자방출소자(100)의 제조시와 같은 프로세스로 제1 도전성전극(102)까지의 구성을 형성하였다. 그 후, 제2 입자로서 별사탕 과자와 같이 표면에 돌기가 있는 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, Cu-Sn합금, Cu-Zn합금, Cu-Ni-Zn합금, Cu-Pb합금, Cu-Pb-Sn합금, Cu-Co-합금, Cu-Fe-Mn합금, Fe-Cr합금, Fe-Si합금, Fe-Mo합금, Fe-Mn합금, Fe-W합금, Fe-V합금, Fe-Nb합금, 스테인레스, 파마로이 등의 재질로 이루어지는 금속미립자(입자지름 : 0.5~50㎛)를, 에탄올이나 이소프로필 알콜이나 아세톤이나 톨루엔 등의 휘발성 유기용제중에 분산하였다. 이 분산하는 방법에 의해, 액을 유리지지기판(101)상에 적하하고, 스핀코터로써 여분인 액을 제거하여, 제1 도전성전극(102)상에 제2 입자(301)를 뿌렸다.
다음에, 상기의 휘발성 유기용제 또는 계면활성제를 혼합한 물에 탄소섬유(지름 : 0.1㎛~10㎛, 길이 : 2~100㎛)를 분산한 액을 제1 도전성전극(102)상에 적하건조하여 제1 미립자(302)를 뿌렸다.
이것에 의해서, 제1 도전성전극(102)상에 카본파이버로 이루어지는 제1 입자(302)와 표면에 돌기가 있는 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(301)가 혼합한 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)가 형성되어, 전자방출소자(300)가 형성되었다.
또한, 실시예 1-1의 전계방출형 디스플레이장치(1000)와 같이, 양극지지기판(150)을 전자방출소자(300)에 대향하여 배치함으로써 전계방출형 디스플레이장치(3000)를 구성하였다.
또한, 전자방출소자(300) 및 전계방출형 디스플레이장치(3000) 그 밖의 구성요소는, 실시예 1-1에서의 소자(100) 및 디스플레이장치(1000)와 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략하였다.
본 실시예의 소자(300)에 관해서, 실시예 1-1과 같이 전자방출 특성을 측정한 바, 직류전원(109)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(108)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다. 또, 음극(100)과 양극간(150)과의 사이에 흐르는 전류도 30~150μA로 크고, 시간 변동도 5% 이하로 작게 안정하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예의 소자(300)의 냉음극부재(105)를 SEM(주사형 전자현미경)으로 관찰한 바, 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 도전성전극(102)에 대해 서 있는 카본파이버(302)가 많이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
또, 이 소자(300)에 있어서, 별사탕과 같은 금속미립자(301)를 대신하여 도 1에 나타내는 바와 같은 구모양의 금속미립자(103)(단, 입경은 금속미립자(301)와 같다고 함)를 사용하더라도, 소자(300)와 같은 결과를 얻었다.
(비교예 1-4)
비교를 위해, 본 실시예의 전자방출소자(300)의 제2 입자(301)를 뿌리지 않고서, 제1 입자(302)만을 뿌려 냉음극부재(105)를 형성하고, 다른 구성요소는 소자(300)와 완전히 동일하게 하여 비교용 전자방출소자(1-4)를 제작하였다. 그리고, 이들의 소자(1-4)에 붙여 상기와 같이 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-4)에 대하여는, 직류전원(109)의 전압을 약 2.5kV~10kV로 하여 처음으로 전자방출을 확인할 수 있고, 전자방출소자(300)에 비하여 동작전압이 커지는 것이 판명되었다. 또, 이때의 동작전류는 7~15μA이고, 일정한 동작전압하에서의 동작전류의 시간 변동은 15~25%였다.
(비교예 1-5)
또, 싱기 비교예 1-4와는 역으로 제1 입자(302)를 뿌리지 않고, 제2 입자(301)만을 뿌린 비교용 전자방출소자(1-5)를 제작하고, 상기와 같이 하여 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-5)에 대하여는 직류전원(109)의 전압을 약 6kV~25kV로 하여 처음으로 전자방출을 확인할 수 있어, 동작전압은 꽤 큰 것을 판명하였다. 또, 음극-양극 사이에 흐르는 전류도 14μA 이하로 작으며, 시간적 변동도 70~90%였다.
이들의 결과로부터, 금속의 미립자로 이루어지는 제2 입자(301)와 제1 입자(302)를 분산한 경우에 있어서, 전자방출의 동작전압이 작아짐과 동시에 동작전류가 커진 원인은, 제2 입자(301)의 전자방출 효율이 제1 입자(302)의 그것보다도 크다는 것이 아니라, 제1 입자(302)인 카본파이버가 전자방출 효율에서 이방성을 가지며, 또한 제2 입자(301)의 존재에 의해 카본파이버가 서서, 전자방출 효율이 높은 단부가 양극측에 쉽게 향하기 때문이다. 또, 제1 입자인 카본파이버가 선 것은, 도 3에서 분명한 바와 같이, 제2 입자가 제1 입자의 자세를 규정하고 지지하고 있기 때문이다.
(실시예 1-6)
도 4는, 본 발명의 실시예 1-6에 관계한 전자방출소자(400) 및 그것을 사용한 전계방출형 디스플레이장치(4000)의 개략 구성도이다.
본 실시예의 전자방출소자(400)의 제조에 대하여서는, 제5의 실시예에서의 전자방출소자(300)의 제조시와 같은 프로세스로 제1 도전성전극(102)까지의 구성을 형성한 후에, 제2 입자로서 입자지름 : 0.01㎛~5㎛의 미립자가 집합하여 1개의 집합체 입자를 구성한 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, Cu-Sn합금, Cu-Zn합금, Cu-Ni-Zn합금, Cu-Pb합금, Cu-Pb-Sn합금, Cu-Co합금, Cu-Fe-Mn합금, Fe-Cr합금, Fe-Si합금, Fe-Mo합금, Fe-Mn합금, Fe-W합금, Fe-V합금, Fe-Nb합금, 스테인레스, 파마로이 등의 재질로 이루어지는 금속미립자(입경 : 0.5~50㎛)를, 에탄올이나 이소프로필 알콜이나 아세톤이나 톨루엔 등의 휘발성 유기용제중에 분산하여, 이 분산액을 유리지지기판(101)상에 적하하고, 스핀코터로 여분인 액을 제거하는 방법으로, 제1 도전성전극(102)상에 제2 입자(401)를 뿌렸다.
그 후, 상기의 휘발성 유기용제 또는 적당한 계면활성제를 혼합한 물에 탄소섬유(직경 : 0.1㎛~10㎛, 길이 2~100㎛)를 분산한 액을 제1 도전성전극(102)상에 적하 건조하여 제1 미립자(302)를 뿌렸다. 이것에 의해서, 제1 도전성전극(102)상에 카본파이버로 이루어지는 제1 입자(302)와 금속미립자의 집합체로 이루어지는 제2 입자(401)와의 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)가 형성되어, 전자방출소자(400)가 형성되었다.
또한, 실시예 1-1의 전계방출형 디스플레이장치(1000)와 같이, 양극지지기판(150)을 전자방출소자(400)에 대향하여 배치함으로써 전계방출형 디스플레이장치(4000)를 구성하였다.
또, 전자방출소자(400) 및 전계방출형 디스플레이장치(4000) 그 밖의 구성요소는, 실시예 1-1에서의 소자(100) 및 디스플레이장치(1000)와 같으며, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
본 실시예의 소자(400)에 대하여, 실시예 1-1과 같이 전자방출특성을 측정한바, 직류전원(109)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(108)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다. 또, 음극(100)과 양극간(150)과의 사이에 흐르는 전류도 30-150μA로 크고, 시간 변동도 5% 이하로 작게 안정하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예의 소자(400)의 냉음극부재(105)를 SEM으로 관찰한 바, 도 4에 나타낸 바와 같이 제1 도전성전극(102)에 대해 서있는 카본파이버(302)가 많이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 1-7)
도 5는, 본 발명의 실시예 1-7에 관한 전자방출소자(500) 및 그것을 사용한 전계방출형 디스플레이장치(5000)의 개략구성도이다.
본 실시예의 전자방출소자(500)의 제조에 대하여서는, 제1 실시예에서의 전자방출소자(100)의 제조시와 같은 프로세스로 제1 도전성전극(102)까지의 구성을 형성한 후에, 제2 입자로서 거의 구모양의 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, Cu-Sn합금, Cu-Zn합금, Cu-Ni-Zn합금, Cu-Pb합금, Cu-Pb-Sn합금, Cu-Co합금, Cu-Fe-Mn합금, Fe-Cr합금, Fe-Si합금, Fe-Mo합금, Fe-Mn합금, Fe-W합금, Fe-V합금, Fe-Nb합금, 스테인레스, 파마로이 등의 재질로 이루어지는 금속미립자(입자지름 : 0.5~50㎛)를, 에탄올이나 이소프로필 알콜이나 아세톤이나 톨루엔 등의 휘발성 유기용제중에 분산하여, 이 분산액을 유리지지기판(101)상에 적하하고, 스핀코터로 여분인 액을 제거하는 방법에 의해, 제1 도전성전극(102)상에 제2 입자(301)를 뿌렸다.
그 후, 상기의 휘발성 유기용제 또는 적당한 계면활성제를 혼합한 물에, 제1입자로서 입경 2㎛~100㎛의 흑연입자를 분산하고, 이 분산액을 제1 도전성전극(102)상에 적하건조하여 제1 미립자(502)를 뿌렸다. 이것에 의해서, 제1 도전성전극(102)상에 흑연입자로 이루어지는 제1 입자(502)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(501)가 혼합한 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)가 형성되어, 전자방출소자(500)가 형성되었다.
또한, 실시예 1-1의 전계방출형 디스플레이장치(1000)와 같이, 양극지지기판(105)을 전자방출소자(500)에 대향하여 배치함으로써 전계방출형 디스플레이장치(5000)를 구성하였다.
또한, 전자방출소자(500) 및 전계방출형 디스플레이장치(5000) 그 밖의 구성요소는, 실시예 1-1에서의 소자(100) 및 디스플레이장치(1000)와 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
본 실시예의 소자(500)에 대해서, 실시예 1-1와 같이 전자방출특성을 측정한 바, 직류전원(109)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(108)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다. 또, 음극(100)과 양극간(150)과의 사이에 흐르는 전류도 30~150μA로 크고, 시간 변동도 5% 이하로 작게 안정하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예의 소자(500)의 냉음극부재(105)를 SEM으로 관찰한 바, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 도전성전극(102)에 대하여 서있는 판모양의 흑연입자(502)가 많이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
또, 이 소자(500)에서, 구모양의 금속미립자를 대신해서, 도 3과 같은 별사탕 과자와 같은 금속미립자(301)나 도 4와 같은 미립자의 집합체로 이루어지는 금속미립자(401)를 사용하더라도, 소자(500)와 같은 결과를 얻었다.
(비교예 1-6)
비교를 위해 본 실시예의 전자방출소자(500)의 제2 입자(501)를 뿌리지 않고, 제1 입자(502)만을 뿌려 냉음극부재(105)를 형성하고, 다른 구성요소는 소자(500)와 완전히 같이 하여 비교용 전자방출소자(1-6)를 제작하였다. 그리고, 이들의 소자(1-6)에 붙여 상기와 같이 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-6)에 대하여는, 직류전원(109)의 전압을 약 3.5kV~20kV로 하여 처음 전자방출을 확인할 수 있고, 전자방출소자(500)에 비하여 동작전압이 커지는 것이 판명되었다. 또, 이 때의 동작전류는 3~9μA이고, 일정한 동작전압하에서의 동작전류의 시간 변동은 25~45%이었다.
(비교예 1-7)
또, 상기 비교예 1-6과는 역으로 제1 입자(502)를 뿌리지 않고, 제2 입자(501)만을 뿌린 비교용 전자방출소자(1-7)를 제작하고, 상기와 같이 하여 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-7)에 대하여는 직류전원(1-9)의 전압을 약 8kV~30kV로 하여 처음 전자방출을 확인할 수 있어, 동작전압은 꽤 큰 것을 판명하였다. 또, 음극-양극 사이에 흐르는 전류도 1μA 이하로 작고, 시간적 변동도 70~90%였다.
이들의 결과에서, 금속의 미립자로 이루어지는 제2 입자(501)와 제1 입자를 분산시키면, 전자방출의 동작전압이 작아지며, 동작전류가 커지는 원인은, 제2 입자(501)의 전자방출 효율이 제1 입자(502)의 그것보다도 크다는 것이 아니라, 제1 입자(502)인 흑연입자가 전자방출 효율에서 이방성을 가지며, 제2 입자(501)가 제1 입자의 자세를 규정하고, 전자방출 효율이 높은 단부를 양극측에 향하게 하기 때문인 것으로 판명되었다.
(실시예 1-8)
도 6은, 본 발명의 실시예 1-8에 관한 전자방출소자(600) 및 그것을 사용한 전계방출형 디스플레이장치(6000)의 개략구성도이다.
본 실시예의 전자방출소자(600)의 제조에 대하여는, 우선 제1 실시예에서의 전자방출소자(100)의 제조시와 동일한 프로세스로 제1 도전성전극(102)까지의 구성을 형성하였다. 그 후 제2 입자로서, 테트라포트형상의 ZnO 단결정(크기 : 1~100㎛)을 에탄올이나 이소프로필알콜이나 아세톤이나 톨루엔 등의 휘발성 유기용제중에 분산하여, 이 분산액을 유리지지기판(101)상에 적하하여, 스핀코터로 여분인 액을 제거하는 방법으로, 제1 도전성전극(102)상에 제2 입자(601)를 뿌렸다.
이어서, 상기의 휘발성 유기용제 또는 적당한 계면활성제를 혼합한 물에 탄소섬유(지름 : 0.1㎛~10㎛, 길이 2~100㎛)를 분산한 액을 제1 도전성전극(102)상에 적하건조하여 제1 입자(302)를 뿌렸다. 이것에 의해서, 제1 도전성전극(102)상에 카본파이버로 이루어지는 제1 입자(301)와 단결정으로 이루어지는 제2 입자(601)가 혼합한 냉음극부재(105)가 형성되어, 전자방출소자(600)가 형성된다.
또한, 실시예 1-1의 전계방출형 디스플레이장치(1000)와 같이, 양극지지기판(150)을 전자방출소자(600)에 대향하여 배치함으로써 전계방출형 디스플레이장치(6000)를 구성하였다.
또한, 전자방출소자(600) 및 전계방출형 디스플레이장치(6000) 그 밖의 구성요소는, 실시예 1-1에서의 소자(100) 및 디스플레이장치(1000)와 같고, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
본 실시예의 소자(600)에 대해서, 실시예 1-1과 같이 전자방출특성을 측정한 바, 직류전원(109) 의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하로, 형광체박막(108)이 발광하는 것을 관측할 수가 있었다. 또, 음극(100)과 양극간(150)과의 사이에 흐르는 전류도 30~150μA로 크며, 시간 변동도 5% 이하로 작게 안정하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예의 소자(600)의 냉음극부재(105)를 SEM으로 관찰한 바, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 도전성전극(102)에 대하여 서있는 카본파이버(302)가 많이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 단결정은 도 6의 확대도에 도시한 바와 같이 3차원의 테트라포트형상이고, 제1 도전성전극(102)상에서는 그물코모양으로 겹쳐 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 이 그물코의 간극 부분에 카본파이버(302)가 들어가 서있는 것이 관찰되었다.
이 소자(600)에서 ZnO 단결정(601)을 대신해서, 붕산알루미늄 단결정, 탄화규소 단결정, TiC, TiB 등 다른 재료의 단결정을 이용하더라도, 혹은 이들의 단결정 표면에 Pt, Au, Ag, Cu, Rh, Pd, Co, Mo, Cr, Al, Ti, Zn, Sn 등의 금속을 코트한 것을 이용하더라도 소자(600)와 같은 결과를 얻었다.
또, 이 소자(600)에서, 카본파이버(302)를 대신해서, 실시예 1-1에서 사용한카본나노튜브 또는 실시예 1-7에서 사용한 흑연입자를 사용하더라도, 소자(600)와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
(비교예 1-8)
비교를 위해 본 실시예의 전자방출소자(600)의 제2 입자(ZnO 단결정(601)을 뿌리지 않고, 제1 입자(302)만을 뿌려 냉음극부재(105)를 형성하며, 다른 구성요소는 소자(600)와 완전히 같이 하여 비교용 전자방출소자((1-8)를 제작하였다. 그리고, 이들의 소자(1-8)에 붙어 상기와 같이 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-8)에 대하여는, 직류전원(109)의 전압을 약 2.5kV~10kV로 하여 처음 전자방출을 확인할 수 있고, 전자방출소자(600)에 비하여 동작전압이 커지는 것이 판명되었다. 또, 이 때의 동작전류는 7~15μA이고, 일정한 동작전압하에서의 동작전류의 시간 변동은 15~25%이었다.
(비교예 1-9)
또, 상기 비교예 1-8과는 역으로, 제1 입자(302)를 뿌리지 않고, 제2 입자(601)만을 뿌린 비교용 전자방출소자(1-9)도 제작하여, 상기와 같이 하여 전자방출 특성을 조사하였다.
그 결과, 소자(1-9)에 대하여는 직류전원(109)의 전압을 약 3kV~12kV로 하여 처음 전자방출을 확인할 수 있고, 동작전압은 조금 큰 것이 판명되었다. 또, 음극-양극 사이에 흐르는 전류도 5~10μA로 작고, 시간적 변동도 250-35%이었다.
이들의 결과에서, 단결정으로 이루어지는 제2 입자(601)와 제1 입자(302)를 분산하여 전자방출의 동작전압이 작아짐과 동시에 동작전류가 커진 원인은, 제2 입자(601)의 전자방출 효율이 제1 입자(302)의 그것보다도 크다는 것은 아니며, 제1 입자(302)인 카본파이버가 전자방출 효율에서 이방성을 가지고, 제2 입자(601)의 존재에 의해 카본파이버가 서며, 전자방출 효율이 높은 단부가 양극측에 쉽게 향하기 때문인 것이 판명되었다.
(실시예 1-9)
도 7은, 본 발명의 실시예 1-9에 관한 전자방출소자(700) 및 그것을 사용한 전계방출형 디스플레이장치(7000)의 개략구성도이다.
본 실시예의 전자방출소자(700)의 제조에 대하여서는, 제1 실시예에서의 전자방출소자(100)의 제조시와 같은 프로세스로 제1 도전성전극(102)까지의 구성을 형성한 후에, 제1 도전성전극(102)상에 Al2O3등으로 이루어지는 세라믹이나 SiO2, Si3N4등의 유전체층(702)(두께 : 20㎛~200㎛)을 스퍼터법 또는 화학기상성장법(CVD)법으로써 형성하였다. 계속하여, 제1 도전성전극과 같이 하여 그리드전극(701)이 되는 도전성전극(두께 : 0.1㎛~50㎛)을 적층한 후, 포토리소그래피법 또는 리프트오프법을 이용하여 일부를 제거하여 개구부(703)를 형성하였다. 이와 같이 하여 유전체 스페이서(702) 및 그리드전극(701)을 구성하였다. 이 때의 음극측의 지지기판(700)을 양극측에서 본 모양을, 도 7에 나타내었다. 개구부의 크기는 약 100㎛ ×200㎛였다.
다음에, 제2 입자인 거의 구형상의 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, 파마로이 등의 금속미립자를, 에탄올이나 이소프로필 알콜이나 아세톤 등의 휘발성 유기용제중에 분산하여, 이 분산액을 유리지지기판(101)상에 적하하고, 스핀코트로 여분인 액을 제거하는 방법에 의해, 제1 도전성전극(102)상에 제2 입자(103)를 뿌렸다.
그 후, 상기의 휘발성 유기용제 또는 적당한 계면활성제를 혼합한 물에, 제1 입자인 카본나노튜브를 분산한 액을 개구부(703)로부터 제1 도전성전극(102)상에 적하건조하여 제1 미립자(104)를 뿌렸다. 이것에 의해, 제1 도전성전극(102)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(104)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(103)와의 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)가 형성되어, 전자방출소자(700)가 형성되었다.
이어서, 제1 도전성전극(102)과 그리드전극(701) 사이에 직류전원(704)을 접속하고, 또한 실시예 1-1의 전계방출형 디스플레이장치(1000)와 같이, 양극지지기판(150)을 전자방출소자(700)에 대향하여 배치함으로써 전계방출형 디스플레이장치(7000)를 구성하였다.
또, 전자방출소자(700) 및 전계방출형 디스플레이장치(7000) 그 밖의 구성요소는, 실시예 1-1에서의 소자(100) 및 디스플레이장치(1000)와 같고, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이 하여 직류전원(109)을 사용하여 음극-양극 사이에 전압을 인가한 바, 형광체박막(108)이 직사각형인 면모양으로 발광하는 것이 확인되었다. 또, 직류전원(704)의 전압을 증감하는 것에 의해, 형광체박막(108)의 발광의 밝기가 변화하는 것이 확인되었다. 이것보다 냉음극부재(105)로부터 방출하는 전자의수를 그리드전극(701)에 의해 제어할 수 있는 것을 검증할 수 있었다.
전계방출형 디스플레이장치(7000)에 있어서, 냉음극부재(105)를 실시예 1-4와 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-5와 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-6과 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-7과 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-8과 같은 것으로 치환했을 경우에 대해서도 상기와 같이 조사한 바, 냉음극부재(105)로부터 방출하는 전자의 수를 그리드전극(701)에 의해 제어할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 1-10)
도 8은, 본 발명의 실시예 1-10에 관한 전자방출소자(800) 및 그것을 사용한 전계방출형 디스플레이장치(8000)의 개략구성도이다.
본 실시예의 전자방출소자(800)의 제조에 대하여서는, 우선 지지부재로서의 유리지지기판(101)상에 제1 도전성전극(102)군을 형성하였다. 제1 도전성전극(102)군의 형성은 진공증착 혹은 스퍼터로써 행하여, 적절한 패턴의 마스크를 사용하거나 포토리소그래피 기술을 이용함으로써, 2000개의 서로 전기적으로 절연된 구형의 전극패턴을 형성하였다.
다음에, 실시예 1-9와 같이 하여 제1 도전성전극(102)군 상에 개구부(703)를 설치한 유전체 스페이서(702) 및 그리드전극(701)을 구성하였다. 그리드전극(701)은, 진공증착 또는 스퍼터로 형성할 때, 제1 도전성전극(102)군과는 직교하는 방향으로 소정 패턴의 마스크를 사용하거나 포토리소그래피 기술에 의해, 1100개의 전기적으로 절연된 구형 전극패턴으로 형성하였다. 또, 개구부(703)는, 제1 도전성전극(102)과 그리드전극(701)이 교차하는 부분에 1개씩 형성하며, 결과적으로 2차원 어레이 형태로 1100 ×2000개 배열하였다. 개구부(703) 1개의 크기는 약 100㎛ ×200㎛이다. 이 때의 양극측에서 본 음극측 지지기판(800)의 일부 모양을 도 8에 나타내었다.
다음에, 아세트산3메틸부틸(화학식 : CH3COOCH2CH2CH(CH3)2)중에 중량비 1%의 니트로셀룰로오스를 혼합한 액을 거의 구형상의 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, 파마로이 등의 금속미립자(제2 입자) 및 카본나노튜브(제1 입자)를 분산한 혼합분산액을 조정하여, 잉크제트(분산액을 가압하여 가는 개구를 가진 노즐보다 액적을 날리는 방식)의 노즐을 사용하여 각 개구부(703)에 혼합액을 토출하였다.
그 후, 30~90℃로 가열하여 용매의 아세트산3메틸부틸을 증발시킨 후, 공기중에서 300℃ 이상으로 가열하여 니트로셀룰로오스를 열분해하여 제거하고, 제1 도전성전극(102)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(104)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(103)가 혼합한 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)를 전개구부(703)로 구성하여, 전자방출소자 어레이(800)를 형성하였다.
이어서, 제1 도전성전극(102)과 그리드전극(701) 사이에 직류전원(704)을 접속하며, 또한, 실시예 1-1의 전계방출형 디스플레이장치(1000)와 같이, 양극지지기판(150)을 전자방출소자(800)에 대향하여 배치함으로써 전계방출형 디스플레이장치(8000)를 구성하였다.
또, 전자방출소자(800) 및 전계방출형 디스플레이장치(8000) 그 밖의 구성요소는, 실시예 1-1에서의 소자(100) 및 디스플레이장치(1000)와 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이 하여 직류전원(109)를 사용하여 음극-양극 사이에 전압을 인가하였다. 그 결과, 형광체박막(108)이 면모양으로 발광하는 것을 확인할 수 있었다. 또, 직류전원(704)의 전압을 증감하는 것에 의해, 형광체박막(108)의 발광의 밝기가 변화하는 것을 확인하였다. 이것에 의해 냉음극부재(105)로부터 방출하는 전자의 수를 그리드전극(701)으로 제어할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음에, 각 제1 도전성전극(102)과 각 그리드전극(701)에 순차로 전압을 인가하여 행하고, 33ms 사이에 전음극부재(105)로 각각 소정의 전압이 대충 인가되도록 하면, 형광체층(108)으로부터의 발광은 흑백사진화상을 표시하였다.
컬러화상을 표시할 경우는, 형광체박막(108)으로서 하나하나의 냉음극부재(105)에 대응하여 R, G, B를 발색하는 형광체를 배치시킨 것을 사용하면 된다.
또, 형광체의 발광휘도를 보다 높이기 위해, 형광체박막(108)의 발광을 유리지지기판(101)측에 두꺼운 반사층(예컨대, 0.05㎛~1㎛의 두께인 Al층)을 형광체박막(108)상에 적층해도 된다.
전계방출형 디스플레이장치(8000)에서, 냉음극부재(105)를 실시예 1-4와 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-5와 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-6과 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-7과 같은 것으로 치환했을 경우, 실시예 1-8과 같은 것으로 치환했을 경우에 대해서도 상기와 같이 조사한 바, 화상표시할 수있는 것이 확인되었다.
상기 제1 입자(104)와 제2 입자(103)를 혼합한 액을 조정할 때, 제1 입자(104)와 제2 입자(103)의 혼합비는, 중량비 1:1~100:1 범위가 바람직하고, 보다 적절하게는 1:3~1:20의 범위이다.
(실시예 1-11)
본 발명의 실시예 1-11에서는, 실시예 1-11에서 제작한 전자방출소자(00)의 제작순서에서, 제1 도전성전극(102)을 형성한 후, 아세트산3메틸부틸중에 중량비 1%의 니트로셀룰로오스를 혼합한 액에, 제2 입자(103)로서 거의 구모양의 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, 파마로이 등의 금속미립자를 분산한 액을 조정하여, 제1 도전성전극(102)상에 이 분산액을 도포하였다. 그 후, 30~90℃로 가열하여 용매의 아세트산3메틸부틸을 증발시켜, 제1 도전성전극(102) 및 제2 입자(103)를 니트로셀룰로오스로 코트하였다.
계속하여, 이 지지기판(101)을 코로나 방전하고 있는 콜로틀론 또는 스코틀론의 밑을 구부려 나가게 하여, 니트로셀룰로오스를 코트한 제1 도전성전극(102) 및 제2 입자(103) 표면을 대전시킨 후, 마찰에 의해 대전한 카본나노튜브의 분진에 접촉시켰다. 이 때, 정전력에 의해 카본나노튜브는 제1 도전성전극(102) 및 제2 입자(103) 표면에 가까이 끌어당겨져, 제1 입자(104)로서 부착하였다.
다음에, 공기속에서 300℃ 이상으로 가열하여 니트로셀룰로오스를 열분해하여 제거하고, 제1 도전성전극(102)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(104)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(103)가 혼합한 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(105)를 구성하여, 전자방출소자(100)를 형성하였다.
그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-1에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이, 본 실시예의 전자방출 특성을 조사한 바, 실시예 1-1에 있어서의 소자(100)와 같은 결과를 얻었다. 또, 구상 금속미립자를 대신해서, 실시예 1-8로 사용한 단결정을 제2 입자(103)로 사용한 경우도, 같은 결과를 얻을 수 있었다.
(실시예 1-12)
본 발명의 실시예 1-12에서는, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)의 제작순서에서, 제1 도전성전극(102)을 형성한 후, 아세트산3메틸부틸중에 중량비 1%의 니트로셀룰로오스를 혼합한 액을 제1 도전성전극(102)상에 도포하였다. 그 후, 30~90℃로 가열하여 용매의 아세트산3메틸부틸을 증발시켜, 제1 도전성전극(102)을 니트로셀룰로오스로 코트한 상태로 하였다. 계속하여, 이 지지기판(101)을 코로나 방전하고 있는 콜로틀론 또는 스코틀론의 밑을 구부려 나가게 하여, 니트로셀룰로오스를 코트한 제1 도전성전극(102) 표면을 대전시켰다. 다른 쪽, 제2 입자(103)로서 거의 구상의 유리 또는 세라믹입자 및 제1 입자(104)로서의 카본나노튜브의 혼합분말을 마찰에 의해 대전시켰다. 그리고, 이 혼합분말을 상기 제1 도전성전극(102)의 표면에 접촉시켰다. 이 때, 정전력에 의해 유리 또는 세라믹입자 및 카본나노튜브는 제1 도전성전극(102) 표면에 가까이 끌어당겨지고, 각각 제1 입자(104) 및 제2 입자(103)로서 부착한다. 다음에, 공기중에서 300℃ 이상으로 가열하여 니트로셀룰로오스를 열분해하여 제거하고, 제1 도전성전극(102)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(104)와 유리 또는 세라믹입자로 이루어지는 제2 입자(103)가 혼합한 냉음극부재(105)를 구성하여, 전자방출소자(100)를 형성하였다.
그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-1에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-1과 같이, 본 실시예의 전자방출 특성을 조사한 바, 실시예 1-1에 서의 비교용소자(1-3)와 거의 같은 결과이지만, 구상의 유리 또는 세라믹입자를 이용한 경우라도, 제2 입자를 대전시켜 정젼력에 의해 기판상에 배치할 수가 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 1-13)
본 발명의 실시예 1-13에서는, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)를 도 9에 나타내는 바와 같은 형광등(9000)으로 구성하였다.
유리지지기판(101)상에 제1 도전성전극(102), 제2 입자(103) 및 제1 입자(104)를 순차 형성한 전자방출소자(100)를 밑바닥이 평평한 프라스코모양 유리용기(901)내에 배치하였다. 유리용기(901) 내벽에는 제2 도전성전극으로서 ITO 투명도전막(902)이 거의 전면에 코트되어, 밑바닥의 부분에는 또한 형광체박막(903)이 적층되어 있다.
유리용기(901) 내는 진공상태로, 유리용기(901)의 입구 부분에는 소켓에 끼울 수 있도록 꼭지쇠(904)가 설치되어 있다. 또, 유리용기(901)의 입구 부분에는제1 도전성전극(102)과 전기적으로 접속된 추출전극(905)이 있고, 추출전극(905)과 꼭지쇠(904)와는 절연체(906)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 여기서, 음극(100)과 형광체박막(903)과의 거리는 0.5mm~2mm로 하였다. 또, 이 거리를 유지하기 위해 이 거리와 같은 크기의 유리파이버나 비즈 등의 유전체 스페이서(908)를 이용하였다. 유리용기(901)를 진공 밀봉할 때, 형광등(9000)의 온도는 400~500℃에 도달하였다.
꼭지쇠(904)와 추출전극(905) 사이에 직류전원(907)을 사용하여 바이어스전압을 인가한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다.
또, 유리지지기판(101)을 금속판으로 치환하고, 도전성전극(102)을 없애더라도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있었다.
(실시예 1-14)
본 발명의 실시예 1-14에서는, 실시예 1-1에서 제작한 전자방출소자(100)를 이용하고, 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예의 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 450V~1.7kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수가 있었다.
(실시예 1-15)
본 발명의 실시예 1-15에서는, 실시예 1-3에서 제작한 전자방출소자(100)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다.
(실시예 1-16)
본 발명의 실시예 1-16에서는, 실시예 1-11에서 제작한 전자방출소자(100)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다.
(실시예 1-17)
본 발명의 실시예 1-17에서는, 실시예 1-12에서 제작한 전자방출소자(100)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예의 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수가 있었다.
(실시예 1-18)
본 발명의 실시예 1-18에서는, 실시예 1-4에서 제작한 전자방출소자(100)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다.
(실시예 1-19)
본 발명의 실시예 1-19에서는, 실시예 1-5에서 제작한 전자방출소자(300)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다.
(실시예 1-20)
본 발명의 실시예 1-20에서는, 실시예 1-6에서 제작한 전자방출소자(400)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을관측할 수 있었다.
(실시예 1-21)
본 발명의 실시예 1-21에서는, 실시예 1-7에서 제작한 전자방출소자(500)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예의 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수가 있었다.
(실시예 1-22)
본 발명의 실시예 1-22에서는, 실시예 1-8에서 제작한 전자방출소자(600)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)으로 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수가 있었다.
(실시예 1-23)
본 발명의 실시예 1-23에서는, 실시예 1-3에서 제작한 전자방출소자(100)의 제작순서에 있어서, 제1 입자(104) 및 제2 입자(103)를 중량비 1%의 니트로셀룰로오스를 혼합한 아세트산3부틸메틸에 혼합하여 현탁액을 제작하고, 이 액을 실시예 1-10과 같이 잉크제트의 노즐을 사용하여 제1의 도전성전극(102)상에 도포 건조하였다. 그 후, 공기중에서 300℃ 이상으로 가열하여 니트로셀룰로오스를 열분해하여 제거하고, 제1 도전성전극(102)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(104)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(103)가 혼합한 냉음극부재(105)를 구성하여, 전자방출소자(100)를 형성하였다. 그 밖의 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-3에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 생략한다.
본 실시예에서 제작한 전자방출소자(100)를 실시예 1-13과 같이 하여 형광등(9000)을 구성하였다. 그 밖의 각 구성요소 및 제작방법은 실시예 1-13에서 설명한 것과 같아, 그들의 설명은 여기서는 생략한다.
실시예 1-13과 같이, 본 실시예 형광등의 특성을 조사한 바, 직류전원(907)의 전압이 약 500V~2kV의 바이어스 조건하에서, 형광체박막(903)이 발광하는 것을 관측할 수 있었다.
(실시예 1-24)
도 10은, 본 발명의 실시예 1-24에 관한 전자방출소자(1001) 및 그것을 이용한 형광등(10000)의 개략구성도이다. 이하에서, 도 10을 참조하면서, 전자방출소자(1001)나 형광등(10000)의 구성의 제조방법을 설명한다.
제1 도전성전극(1002)으로서 Al, Al-Li합금, Mg, Mg-Ag합금, Au, Pt, Ag, Fe, Ni, Cu, Cr, W, Mo, Ta 또는 Ti 등의 금속박막을 스퍼터법 혹은 진공증착법에 의해 형성한 원통형의 유리지지부재(1003)상에, 제2 입자로서, 거의 구형상의 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Rh, Pd, Co, Cu-Sn합금, Cu-Zn합금, Cu-Ni-Zn합금, Cu-Pb합금, Cu-Pb-Sn합금, Cu-Co합금, Cu-Fe-Mn합금, Fe-Cr합금, Fe-Si합금, Fe-Mo합금, Fe-Mn합금, Fe-W합금, Fe-V합금, Fe-Nb합금, 스텐레스, 파마로이 등의 재질로 이루어지는 금속미립자(입자지름 : 0.1㎛~8㎛)를 에탄올이나 이소프로필알콜이나 아세톤이나 톨루엔 등의 휘발성 유기용제중에 분산하였다. 이 분산액을 제1 도전성전극(1002) 표면 전체에 적하하고, 건조시켜 제1 도전성전극(1002)상에 제2 입자(1004)를 뿌렸다.
그 후, 상기의 휘발성 유기용제 또는 적당한 계면활성제를 혼합한 물에 제1 입자로서의 카본나노튜브(직경 : 0.5nm~100nm, 길이 2~10㎛)를 분산한 액을 제1 도전성전극(1002)상에 적하건조하여 제1 미립자(1005)를 뿌렸다. 이것에 의해, 제1 도전성전극(1002)상에 카본나노튜브로 이루어지는 제1 입자(1005)와 금속미립자로 이루어지는 제2 입자(1004)가 혼합한 혼성입자로 이루어지는 냉음극부재(106)가 형성되어, 전자방출소자(1001)가 형성되었다.
이 전자방출소자(1001)를 음극으로 하여, 그것에 대향하도록, 원통유리지지기판(1007)의 내벽면상에 제2 도전성전극(1008)으로서 ITO, SnO2, ZnO 등으로 이루어지는 투명전극 및 형광체박막(1009)을 적층한 양극지지기판(1500)을 배치하여, 양극 및 음극간을 진공으로 원통 유리지지기판(1003, 1007)의 양단부를 밀봉한다. 이것에 의해 형광등(10000)을 구성하였다. 단, 음극(100)과 양극(150)과의 거리는 0.5mm~5mm으로 하고, 이 거리를 유지하기 위해서 유리판을 유전체 스페이서(1010)로 적소에 배치하였다. 또 밀봉시, 형광등(10000)의 온도는 400~500℃에 도달하였다.
또, 유전체 스페이서(1010)에는, 유리판 이외에 유리비즈나 유리파이버를 사용해도 된다.
상기와 같은 형광등(10000)의 음극(1001)과 양극(1500)과의 사이에 직류전원(1011)을 사용하여 바이어스 전압을 인가하였다. 그 결과, 직류전원(1011)의 전압이 약 500V~5kV의 바이어스 조건하에서, 냉음극부재(1006)의 표면에서 진공중에 전자가 방출되고, 이 방출된 전자가, 직류전원(1011)에 의한 전계에 의해 가속되어 형광체박막(1009)과 충돌하여, 형광체박막(1009)이 발광하는 것을 관측할 수가 있었다. 또, 발광휘도의 시간변동도 5% 이하로 작게 동작이 안정하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
또, 이상의 실시예 1-1~1-24에서, 양극-음극 사이의 전압인가수단으로 직류전원을 사용하였지만, 교류전원이라도, 직류전압을 중첩한 교류전압, 혹은 교류전원에 반파정류회로나 전파정류회로를 설치한 것이라도 좋다.
또, 이상의 실시예 1-1~1-24에서, 유리지지기판(101, 106, 1003)은, 예컨대 내열성유리(파이렉스유리, 코닝 #7740, #7059 등)나 석영지지기판, 혹은 각종 세라믹스재료(알루미나 등), 각종 유리세라믹스(그린시트)로 이루어지는 지지기판을 사용할 수 있다.
실시예 1-13~1-24에서의 유전체스페이서(908, 1010)에는, 유리 이외에 세라믹스, 유리세라믹스 등도 사용할 수 있다. 또, 실시예 1-1~1-12의 전계방출형 디스플레이에서도 음극-양극간의 거리를 유지하기 위해 상기와 같은 유전체스페이서를 사용하여도 된다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전자방출소자는 저동작전압으로, 동작전류가 크고, 방전성능이 안정하고 있다. 또, 종래 수법으로는 폴리실란 도포공정(세정공정, 폴리실란 도포공정), UV 조사공정(얼라인먼트공정, UV 조사공정)이 필요하여, 그 만큼 고비용이였지만, 본 발명에 의하면 이들 공정은 필요없다.
본 발명에 의하면, 단순한 도포공정 또는 인쇄공정도에 의해, 대면적으로 냉음극부재를 배치할 수 있므로, 전자방출소자 및 대형의 전계방출형 디스플레이장치 및 형광등을 저비용으로 제작할 수 있다.
[제2 발명군의 배경기술]
냉음극형의 전자방출소자는, 고은으로 가열할 필요가 없고, 저전압이라도 전자를 방출할 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 냉음극형소자에는, 당연히 저전압ㆍ저소비전력 구동으로 고전류를 안정하게 얻을 수 있는 소자특성이 요구된다. 이와 같은 특성을 만족하는 기술로서는, 예컨대 일본특허공보 제 2793702호에 기재된 기술이 있다. 이 기술을 도 20에 의거하여 설명한다.
음극 지지기판으로서의 유리지지기판(2201)상에 스크린인쇄법 등을 이용하여 흑연을 피착하여, 소성한 흑연전극(2202)을 형성한다. 그리고 테트라포트형의 Zno 단결정 분말을, Ni 도금의 보조액인 PdCl2등의 용액중에 분산시켜, 습식침강법으로 단결정 분말을 도포한다. 건조 후, 일함수가 낮은 Ni 등의 금속재료를 무전계 도금에 의해 ZnO 단결정 표면에 수Å~수십Å의 두께로 코팅한다. 이것에 의해 흑연지지기판(2202)상에 상기 단결정을 고착시켜 에미터전극(2203)을 구성한다.
이어서, 이와 같이 하여 형성된 에미션전극(2203)에, ZnO단결정의 선단부로부터 수㎛~수백㎛ 정도 떨어지게 하여, 예컨대 메시(mesh)모양으로 개구를 갖는 금속판으로 이루어지는 게이트전극(2204)을 스페이서(2205)를 통해 설치하여, 전계방출형음극(2206)을 구성한다.
이 기술은, 첨예한 선단을 가지는데다가 기판상에서 자세를 적절하게 유지할 수 있는 단결정을 전자방출 재료로서 이용하고 있으므로, 저전압으로 효율 좋게 전자방출을 시키기 쉽다. 그러나, 그 한편 첨예한 선단을 갖는 단결정을 사용하지만 그 이유로 인한 과제를 가지고 있다. 즉.
(1) 테트라포트형의 ZnO단결정은, 흑연전극(2202)과 극히 첨예한 선단부로만 접촉하고 있을 뿐이므로, 전극과의 접촉면적이 극히 작다. 이 때문에, ZnO단결정으로의 전자주입시에 매우 큰 전기저항이 발생하고, 전자의 주입이 스무스하게 이루어지지 않는다. 이 문제는 ZnO단결정 표면을 일함수가 작은 재료로 코트하였다고 해도 충분히 해소할 수 없다.
(2) ZnO단결정의 테트라포트의 족부선단은 대단히 첨예하고, 전계집중효과가 크지만, 그 반면 꺾이기 쉽다. 단결정의 꺾임을 방지하기 위해서는, 필요없는 힘을 주지 않고, 지지기판상에 도포할 필요가 있지만, 흡식침강법을 이용하는 상기 기술은, 번잡하기 때문에 생산성에 문제가 있다. 말할 필요도 없이 족부가 도중에 꺾이면, 선단의 첨예함이 손상되므로, 전계집중효과가 저하하게 된다.
(3) 또한, 전자방출소자를 이용하여 디스플레이를 구성할 경우, 동일지지기판상에 다수의 소자를 배열 형성할 필요가 있지만, 상기 기술에서는 단결정에 손상을 주지 않고, 패터닝을 하는 것은 곤란하다.
[제2 발명군의 개시]
본 발명은 단결정을 이용하는 종래 기술에서의 상기 문제점을 해결하고, 저전압구동으로 대전류가 얻어지며, 또한 방전특성이 안정한 냉음극형 전자방출소자를 저가에 제공하는 것 등을 주 목적으로 한다. 이 목적은, 제2 발명군에 의해 달성할 수 있다. 제2 발명군의 발명은 다음과 같이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉.
본원 제2 발명군의 제44 형태의 전자방출소자는, 다족형상 입자이고 또, 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 포함하는 냉음극부재와, 상기 전냉음극부재에 전자를 공급하는 전자반송부재가 지지기재상에 설치된 전자방출소자로서, 상기 제2 입자가, 상기 제2 입자의 표면에 돌기모양으로 부착하고 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제45 형태의 전자방출소자는, 제44 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가, 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제46 형태의 전자방출소자는, 제45 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가 탄소섬유인 것을 특징으로 한다.
또, 제47 형태의 전자방출소자는, 제45 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가 6탄소환의 δ결합이 끊어진 부분을 갖는 흑연인 것을 특징으로 한다.
또, 제48 형태의 전자방출소자는, 제45 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가 카본나노튜브인 것을 특징으로 한다.
또, 제49 형태의 전자방출소자는, 제45 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가 Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물의 어느것인 것을 특징으로 한다.
또, 제50형태의 전자방출소자는, 제49 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 한다.
또, 제51 형태의 전자방출소자는, 다족형상입자인 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 포함하는 냉음극부재와, 상기 전냉음극부재에 전자를 공급하는 전자반송부재가 지지기재상에 설치된 전자방출소자로서, 상기 제1 입자는, 적어도 1개의 발을 공간에 돌출시켜, 나머지의 발의 선단부분을 통해 상기 전자반송부재에 전기접속되며, 상기 제2 입자는 도전성을 가지고, 상기 제1 입자의 발밑근방에 존재하여 상기 제1 입자와 상기 전자반송부재와의 전기접속을 증강하고 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제52 형태의 전자방출소자는, 제51 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가, Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또, 제53 형태의 전자방출소자는, 제52 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가, 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 한다.
또, 제54 형태의 전자방출소자는, 제53 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가, 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제55 형태의 전자방출소자는, 제54 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기제2 입자가, 탄소섬유인 것을 특징으로 한다.
또, 제56 형태의 전자방출소자는, 지지기재와, 상기 지지기재상에 설치된 전자반송부재와, 전자반송부재상에 설치된 감광성수지로 이루어지는 접착층과, 상기 접착층에 고착된 냉음극부재를 적어도 가지고, 상기 냉음극부재가, 제1 입자와 제2 입자를 포함하는 혼성입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제57 형태의 전자방출소자는, 제56 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 감광성수지로 이루어지는 접착층이, 도전성입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 제58 형태의 전자방출소자는, 제56 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자와 제2 입자의 전자방출 효율이 다른 것을 특징으로 한다.
또, 제59 형태의 전자방출소자는, 제56 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가, 다족형상입자이고, 상기 제2 입자가 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제60 형태의 전자방출소자는, 제59 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 다족형상입자가 Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또, 제61 형태의 전자방출소자는, 제60 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 다족형상입자가 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 한다.
또, 제62 형태의 전자방출소자는, 제59 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 섬유모양의 입자가, 6탄소환의 δ결합이 끊어진 부분을 갖는 흑연인 것을 특징으로 한다.
또, 제63 형태의 전자방출소자는, 제59 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가, 카본나노튜브인 것을 특징으로 한다.
또, 제64 형태의 전자방출소자는, 지지기재와, 상기 지지기재상에 부설된 전자반송재와, 상기 접전자반송재에 고착된 냉음극부재를 적어도 가지고, 상기 냉음극부재가, 감광성수지가 탄화되어 있는 탄소 또는 탄소질 잔류물에 의해 상기 전자반송부재 또는 상기 지지부재에 고착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제65 형태의 전자방출소자는, 제64 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 냉음극부재가, 제1 입자와 제2 입자를 포함하는 혼성입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제66 형태의 전자방출소자는, 제65 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제1 입자가, 다족형상입자이고, 상기 제2 입자가 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제67 형태의 전자방출소자는, 제66 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 다족형상입자가, Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또, 제68 형태의 전자방출소자는, 제67 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 다족형상입자가 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 한다.
또, 제69 형태의 전자방출소자는, 제66 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 섬유모양의 입자가 6탄소환의 δ결합이 끊어진 부분을 갖는 흑연인 것을 특징으로 한다.
또, 제70 형태의 전자방출소자는, 제66 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제2 입자가 카본나노튜브인 것을 특징으로 한다.
또, 제71 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 지지기재상에 전자반송부재를 형성하는 공정과, 상기 전자반송부재상에 감광성 수지층을 형성하는 공정과, 상기 감광성 수지층에 대한 패턴노광과 현상을 행하여 상기 감광수지층을 소정형상으로 패턴화하는 패터닝공정과, 패턴화된 감광성수지영역에 전자방출 재료를 접착시키는 접착공정을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제72 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제71 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 전자방출 재료가, 전자방출 효율이 다른 제1 입자와 제2 입자의 혼성입자인 것을 특징으로 한다.
또, 제73 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제71 형태의 전자방출소자에 있어서, 또한, 상기 패터닝공정과 접착공정도의 사이에, 감광성 수지층을 연화온도 이상으로 가열하는 가열처리공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제74 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제71 형태의 전자방출소자에 있어서, 또한, 상기 접착공정뒤에 미접착의 전자방출 재료를 제거하는 제거공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제75 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제74 형태의 전자방출소자에 있어서, 상기 제거공정이 지지기재면에 유체를 분사하는 공정인 것을 특징으로 한다.
또, 제76 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제71 형태의 전자방출소자에있어서, 또한, 상기 접착공정 후에 감광성 수지층을 소성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제77 형태의 전자방출소자의 제조방법은, 제74 형태의 전자방출소자에 있어서, 또한, 상기 제거공정 후에 감광성 수지층을 소성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 제78 형태의 전자원은, 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서, 상기 전자방출소자가, 제44 형태로 기재된 전자방출소자인 것을 특징으로 한다.
또, 제79 형태의 화상표시장치는, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서, 상기 전자원이, 제78 형태에 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제80 형태의 전자원은, 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서, 상기 전자방출소자가, 제51 형태로 기재된 전자방출소자인 것을 특징으로 한다.
또, 제81 형태의 화상표시장치는, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서, 상기 전자원이, 제80 형태에 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제82 형태의 전자원은, 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서, 상기 전자방출소자가, 제56의 형태로 기재된 전자방출소자인 것을 특징으로 한다.
또, 제83 형태의 화상표시장치는, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의한 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서, 상기 전자원이, 청구항 82에 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제84 형태의 전자원은, 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서, 상기 전자방출소자가, 제64 형태로 기재된 전자방출소자인 것을 특징으로 한다.
또, 제85 형태의 화상표시장치는, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서, 상기 전자원이, 제84 형태로 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제86 형태의 형광등은, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서, 상기 전자원이 제78 형태에 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제87 형태의 형광등은, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서, 상기 전자원이, 제80 형태로 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제88 형태의 형광등은, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서, 상기 전자원이 제82 형태로 기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제89 형태의 형광등은, 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서, 상기 전자원이, 제84 형태로기재된 전자원인 것을 특징으로 한다.
또, 제90 형태의 형광등은, 제89 형태의 형광등에 있어서, 전자방출소자로부터 전자를 인출하기 위한 인출전극이, 전자방출부재를 둘러 싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
도, 제91 형태의 패턴형성 방법은, 지지기재상의 감광성 수지층을 형성하는 공정과, 상기 감광수지층에 대한 패턴노광과 현상을 행하여 상기 감광수지층을 소정 형상으로 패턴화하는 패터닝공정과, 상기 패터닝공정에서 패턴화된 감광성수지영역 상에 피패턴형성층을 형성하여, 상기 감광성수지영역에 피패턴 형성층을 접착시키는 공정과, 상기 공정에서 접착기킨 부분 이외의 피패턴 형성층 부분을 제거하는 제거공정과,
또, 제92 형태의 패턴형성방법은, 제91 형태의 패턴형성방법에 있어서, 또한, 상기 제거공정 후에, 상기 감광성 수지층을 소실시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
[제2 발명군에서의 도면의 간단한 설명]
도 12는, 제2 발명군의 실시예 2-1의 전자방출소자의 개략단면도이다.
도 13은, 테트라포트형상 단결정입자의 확대도이다.
도 14는, 제2 발명군의 실시예 2-1에서의 전자방출소자의 제조방법의 개략공정이다.
도 15는, 제2 발명군의 실시예 2-2에서의 전자방출소자의 제조방법의 개략공정이다.
도 16은, 제2 발명군의 실시예 2-3에서의 전자방출소자의 제조방법의 개략공정이다.
도 17은, 제2 발명군의 실시예 2-4에서의 전자방출소자의 제조방법의 개략공정이다.
도 18은, 제2 발명군의 실시예 2-9에 관한 전자원의 개략구성도이다.
도 19는, 제2 발명군의 실시예 2-10에 관한 화상표시장치의 개략구성도이다.
도 20은, ZnO 단결정을 이용한 종래의 전자방출소자를 설명하기 위한 도면이다.
[제2 발명군을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 실시예에 의거하여, 제2 발명군의 내용을 구체적으로 설명한다. 또, 각 도에 나타내는 부재중 기능이 동일한 것은, 동일한 참조번호를 붙이고, 설명을 생략한다.
(실시예 2-1)
도 12~15에 의거하여, 본 발명의 실시예 2-1의 전자방출소자를 설명한다. 도 12는 본 발명의 실시예 2-1인 전자방출소자의 개략단면도를 나타내는 것이고, 도 13은, 테트라포트형상 단결정입자의 확대도이다.
도 12에 나타내는 전자방출소자는, 유리판으로 이루어지는 지지기판(2011)상에, 알루미늄막으로 이루어지는 전자반송부재(2001)(도전층)가 형성되어, 이 전자반송부재(2001)상에, 다족형상물질의 하나인 형태이다. 발이 4개의 테트라포트형 상 단결정(2002a)(제1 입자)과, 도전성입자의 하나의 형태인카본파이버(2002c)(제2 입자)를 포함하는 전자방출 재료(2002)(혼성입자)가 고착된 구조이다. 여기서, 전자방출 재료(2002)가 고착된 영역이 전자방출부(2003)(냉음극부재)가 된다.
이 실시예의 전자방출소자의 제조방법을 설명한다. 도 14의 (a)~(c)는, 제조순서의 개략을 나타내는 공정도이다. 우선, 테트라포트형상 단결정(2002a)과 탄소섬유로 이루어지는 도전성입자(2002c)를 용매(2002d)로 분산시킨 혼합분산용액을 제작한다(도 14의 (a)). 상기 분산용매(2002d)로서는, 바람직하게는, 진공중에서 이용하는 형광체의 도포에 사용되는 용매, 예컨대, 아세트산 이소아밀 99%와 니트로셀룰로스 1%의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 이와 같은 용매를 이하, 비클이라 칭한다.
다음에, 지지기판(2011)에 형성된 0.01㎛ ~ 100㎛, 바람직하게는 0.1㎛ ~ 1㎛ 정도 두께의 알루미늄으로 이루어지는 도전층(전자반송부재(2001))상에 상기 혼합분산용액을 도포하고(도 14의 (b)), 가열하여 비클을 증발 제거하며, 지지기판(2011)상에 테트라포트형상 단결정(2002a)과 탄소섬유입자와의 혼성입자로 이루어지는 전자방출 재료를 전자반송부재(2001)상에 배치한다(도 14의 (c)). 이것에 의해, 실시예 2-1의 전자방출소자가 완성된다.
이 전자방출소자는 전자방출부(2003)(냉음극부재)의 구조로 특징을 갖는다. 즉, 테트라포트형상 단결정(2002a)의 4개 발의 어느 것이 공간에 돌출되어, 다른 발이 전자반송부재(도전층)(2001)에 접촉하고 있다. 또, 전자방출 재료를 조성하는 또 하나의 재료인 도전성입자(2002c)(탄소섬유입자)의 일부는, 상기 테트라포트형상 단결정(2002a)의 발밑(전자반송부재(2001)측)에 집적하며, 다른 일부는 테트라포트형상 단결정(2002a)의 표면에 돌기물로서 부착하고 있다. 이 구조의 소자로서는, 공간에 돌출한 테트라포트형상 단결정(2002a)의 발 앞이 전자방출선단으로 기능함과 동시에, 테트라포트형상 단결정(2002a)의 표면에 부착한 탄소섬유입자의 선단이 전계집중 효과가 높은 전자방출선단으로서 기능한다.
다른쪽, 테트라포트형상 단결정(2002a)의 발밑에 집적한 탄소섬유입자가, 전자반송부재(2001)로부터 테트라포트형상 단결정(2002a)으로의 전자유입을 용이하게 하는 도전체로서 기능한다.
이상으로부터, 이 구성이면, 저전압으로 대전류 방출이 가능한 전자방출소자를, 거의 비용상승을 동반하지 않고 실현할 수 있다.
여기서, 이 실시예에서의 테트라포트형상 단결정(제1 입자)은 평균은 20마이크론 정도이며, 도전성 입자로서의 카본파이버(제2 입자)는, 지름이 서브마이크론(0.1 ~ 0.9㎛), 길이가 마이크론 사이즈였다.
상기 도포의 수단으로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 다음과 같은 방법을 이용할 수 있다. 그 제1로서는, 상기 분산용액을 미리 소정형상의 영역에 도포하는 방법이며, 구체적으로는, 인쇄법과 캐스트 법을 예시할 수 있다. 인쇄법은, 도포대상이 되는 기판면이 평탄하며 도포에 있어서 장해가 되는 요철(구조물의 형성을 포함한다)이 없는 경우에 적절하다. 다른쪽, 캐스트 법은, 디스펜서 등을 이용하여 필요량의 분산용액을 소정영역에 적하하는 방법이므로, 기판면이 요철이더라도 도포가 가능하다.
그 제2로서는, 기판표면의 전면에 도포하여, 그 후 도포면을 소정형상에 정형하는 방법이고, 구체적으로는, 스핀코트 법이나 DIP(침지)법을 이용하여 기판표면의 전면에 도포하여 용매를 제거한 후에, 불필요한 도포면을 깎아내는 방법이든지, 포토그래피 법을 이용하는 방법을 예시할 수 있다. 이들의 방법에 의하면, 도포조작의 효율이 좋음과 동시에, 미세가공을 하기 쉽다는 이점이 있다.
또, 테트라포트형상 단결정이나 섬유모양 입자는 꺾이기 쉬운 것으로, 단결정이나 섬유에 필요없는 응력이 작용하지 않는 도포수단을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 테트라포트형상 단결정으로서는, 특히 한정되지 않지만, 예컨대 ZnO를 원료로 하는 「파나테트라」(상품명 : 마쯔시타 암텍 주식회사제)를 이용할 수 있다. 단결정의 사이즈도 특히 한정되지 않지만, 일반적으로는 10㎛ 전후(예컨대 1㎛ ~ 30㎛)의 것을 사용한다.
또한, 상기에서는 4족의 테트라포트형상 단결정을 사용하였지만, 발의 수는 4개로 한정되는 것이 아니며, 3개 이상이면 된다. 3개 이상이면, 그 안의 적어도 1개를 공간으로 돌출시켜, 다른 발로 자립시킬 수 있기 때문이다. 또, 본 명세서에서는 3개 이상의 발을 가지는 입자를 다족형상입자라 칭한다.
또, 상기 도전성 입자로는, 양도전성 또는 저전계 전자방출성의 양쪽의 특성을 겸비한 재질 형상의 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는, 예컨대 탄소섬유, 카본나노튜브, 단결정 등을 들을 수 있어, 이 중 특히 6탄소환의 σ결합이 끊어진 부분을 갖는 흑연을 주성분으로 하는 도전성 입자가, 저전계에서 대전류 방전이 바람직하며, 또한 재료물성으로서의 안정성에도 우수하므로 바람직하다.
(실시예 2-2)
실시예 2-2는, 제조방법을 변화시킴으로써, 테트라포트형상 단결정의 표면에 의해 많은 탄소섬유입자가 부착한 홍성입자를 제작하였다. 그리고, 이것을 전자방출 재료로 한 것 이외는, 상기 실시예 2-1과 같다. 따라서, 여기서는 제조방법을 중심으로 설명한다.
도 15에 이 실시예에서의 제조공정을 설명하기 위한 개념도를 나타내었다. 이 도를 실시예 2-2 소자의 제조방법을 설명한다.
우선, 테트라포트형상 단결정을 상기와 같은 용매(비클)에 분산시킨 제1 분산용액을 제작하여, 이 제1 분산용액을 지지기판(2011)상의 도전층(전자반송부재(2011))에 도포한다(도 15의 (b)). 그 후, 도포면을 가열건조하여 테트라포트형상 단결정만을 지지기판(2011)상에 배치한다(도 15의 (c)).
다음에, 도전성의 섬유모양입자인 탄소섬유를 상기와 같은 용매에 분산시킨 제2 분산용액을 제작하여, 이 제2 분산용액(도 15의 (d))을 상기에서 지지기판(2011)상에 배치한 테트라포트형상 단결정 상에 도포한다(도 15의 (e)). 그 후, 도포면을 가열건조하여 탄소섬유를 테트라포트형상 단결정의 표면 및 도전층의 표면에 부착시킨다(도 15의 (f)).
이것에 의해 실시예 2-2의 전자방출소자가 완성되지만, 이 제법으로서는 처음에 테트라포트형상 단결정을 도포하여, 그 후 탄소섬유를 도포하므로, 혼합분산용액을 이용하여 2개의 입자를 한번에 도포하는 실시예 2-1의 경우와 비교하여, 테트라포트형상 단결정의 표면에 의해 많은 탄소섬유가 돌기모양으로 부착한다. 그리고, 보다 많이 부착한 이 탄소섬유의 선단은, 전자방출선단으로서 기능한다. 따라서, 이 실시예에 의하면, 보다 높은 전자방출밀도를 보다 낮은 전압으로 실현할 수 있다.
또, 이 방법에 의하면, 각각 입자의 비중차에 기인하는 문제점을 회피할 수 있다.
구체적으로는, 복수종류의 입자를 동일 용액중에 분산한 혼합분산용액을 이용했을 경우, 각각 입자의 비중차가 크면, 불균일한 분산용액이 되기 위해, 도포면의 입자조성도 불균일하게 된다. 따라서, 단일종류의 입자를 분산한 분산용액이라는 것은 없다.
그런데, 본 발명에서는, 주된 역할이 전자방출인 입자를 전자방출용 입자(제1 입자)라 하여, 주된 역할이 전자방출용 입자로의 전자 유입시 저항을 완화하고, 또는/및 전자방출용 입자의 자세를 전자방출에 유리하게 규정하는 것을 자세 규정용 입자(제2 입자)라 한다. 이를 분간해 보변, 실시예 2-2에서의 테트라포트형상 단결정은 탄소섬유가 전자방출이 용이하도록 그 자세를 규정하는 자게규정용 입자(제2 입자)이고, 탄소입자는 전자방출용 입자(제1 입자)가 된다. 단, 테트라포트형상 단결정으로도 전자방출이 될 수 있는 것은 물론이며, 어떻게 분류되는가는 전체의 밸런스를 고려하여 상대적으로 결정된다.
또, 이 실시예에 있어서도, 실시예 2-1에 기재한 도포수단을 채용할 수 있다.
(실시예 2-3)
실시예 2-3은, 테트라포트형상 단결정의 발밑에서 많은 탄소섬유입자가 집적한 구조의 혼성입자를 전자방출 재료로 한 것 이외는, 상기 실시예 2-1과 같다. 또, 상기 실시예 2-2에 기재한 제조방법과는, 제1, 제2 분산용액의 조성이 다른점을 제외하고 같은 제조방법이 사용되고 있다. 이하, 도 16을 참조하면서, 탄소섬유입자를 테트라포트형상 단결정의 발밑에 보다 많이 집적시키기 위한 제조방법을 설명한다.
우선, 탄소섬유입자를 상기과 같은 용매(비클)에 분산시킨 제1 분산용액(도 16의 (a))을 제작하여, 이 제1 분산용액을 지지기판(2011)상의 도전층(전자반송부재(2011))에 도포한다(도 16의 (b)). 이 후, 도포면을 가열건조하여 탄소섬유입자만을 지지기판(2011)상에 배치한다(도 16의 (c)).
다음에, 테트라포트형상 단결정 입자를 상기와 같은 용매에 분산시킨 제2 분산용액을 제작하여, 제2 분산용액(도 16의 (d))을 상기에서 지지기판(2011)상에 배치한 탄소섬유입자(@002c)상에 도포한다(도 16의 (e)). 그 후, 도포면을 가열건조하여 테트라포트형상 단결정의 발밑에 탄소섬유입자가 보다 많이 집적한 구조의 전자방출부(냉음극부재)를 형성한다(도 16의 (f)).
이것에 의해 실시예 2-3의 전자방출소자가 완성된다. 이 제법에서는 처음에 탄소섬유입자를 도포하고, 그 후에 테트라포트형상 단결정입자를 도포하는 점에서상기 실시예 2-2와 상위하며, 이 제법에 의하면, 전자방출 재료로의 전자 유입이 원활하게 이루어지는 전자방출소자를 제조할 수 있다. 왜냐하면, 테트라포트형상단결정입자의 발의 선단은 극히 가늘기 때문에 도전층(전자반송부재(2001))와의 사이의 전기저항이 크지만, 이 구성이면, 테트라포트형상 단결정입자의 발밑에 도전성을 갖는 탄소섬유가 집적되어 전기저항을 저감시키도록 기능하기 때문이다.
또, 이 실시예에서의 테트라포트형상 단결정입자는 전자방출용 입자(제1 입자)이고, 탄소섬유입자는 전자방출입자를 지지하는 자세규정입자(제2 입자)에 상당하는 것이 된다. 단, 이 예에서의 제2 입자의 역할은, 도전성 개선효과가 주이고, 자세를 규정하는 작용은 작다.
(실시예 2-4)
이 실시예는 지지기판의 도전층(전자반송부재(2001))상에 미리 접착층을 형성하고, 이 접착층을 이용하여 전자방출 재료를 도전층상에 고착시키는 제조방법을 이용한 점에 특징으로 가지며, 이것 이외의 요소에 대하여는, 상기 실시예 2-1의 구성과 같다. 이하, 도 17의 (a) ~(d)를 참조하면서 설명한다.
우선, 알루미늄막으로 이루어지는 도전층(전자반송부재(2001))이 형성된 유리판제의 지지기판(2011)상에, 감광성수지로 이루어지는 접착층(2005)을 형성했다(도 17의 (a)). 여기서, 감광성수지로는, 동경오카제 포지티브형 포토레지스트:OFPR-5000을 이용하며, 페이스트 모양의 레지스트를 스핀코트법에 의해, 도전층상에 2㎛ ~ 6㎛의 두께로 도포하였다.
상기 도포 후, 핫플레이트로써 90℃ ·90초간의 프리베이크를 행하였다. 또, 이 시점에서는 도포된 감광성 레지스트는 접착성을 갖지 않지만, 이 다음의 처리에 의해 접착성이 출현되게 되어 있다.
또한 감광성 레지스트로 이루어지는 접착층(2005)에 대하여 노광 ·현상을 행하고, 접착층(2005)을, 전자방출부(냉음극부재)를 형성하는데 상태가 좋은 형상, 크기로 패터닝 하였다(도 17의 (b)). 노광조건은 100mW/㎠로 하였다. 또 현상은 NMD-3을 이용하여, 정지패들 현상을 하였다.
다음에, 상기한 테트라포트형상 단결정입자와 탄소섬유입자를 용매(비클)에 분산하여, 혼합분산용액을 제작하였다. 이 혼합분산용액을 상기에서 패턴형성한 기판상에 도포했다(도 17의 (c)). 이 경우에서의 도포법으로는, 예컨대 스핀코트 법이나 캐스트 법을 이용할 수 있다. 또, 테트라포트형상 단결정과 탄소섬유입자와의 혼성입자는 전자방출 재료로서 기능하는 것이다.
상기 혼합분산용액의 도포 후, 지지기판(2011)을 160℃ ·3분간의 열처리를 행하였다. 이 온도는 포토레지스트;OFPR5000의 포스트베이크 온도보다 높은 온도이고, 이 열처리에 의해 상기에서 패턴화된 접착층(2005)(레지스트 패턴)이 연화하여 접착성을 띤다. 따라서, 테트라포트형상 단결정과 탄소섬유입자로 이루어지는 혼성입자가 패턴화 된 접착층(2005)에 선택적으로 접착된다. 그래서, 이후에 미접착의 혼성입자를 기판상에서 제거하였다.
미접착의 혼성입자를 기판상에서 제거하는 방법으로는, 테트라포트형상 단결정 등에 손상을 주기 어려운 비접촉인 방법이 바람직하고, 이와 같은 방법으로는, 기판면에 대하여 순수물을 샤워모양으로 분사하는 방법을 예시할 수 있다.
이상에서, 지지기판(2011)상에 복수의 전자방출부(냉음극부재)가 패턴형성 된 전자방출소자가 완성된다(도 17의 (d)). 이 전자방출소자로는, 전자방출 재료가접착층(2005)에 의해 기판에 접착되어 있으므로, 내구성 ·안정성이 우수하다. 또, 이 방법에 의하면, 접착층을 패터닝함으로써 전자방출 재료에 외력을 가하지 않고, 전자방출부를 패터닝 형성함으로써 패터닝 형성할 수 있다. 따라서, 패터닝 할 때 테트라포트형상 단결정 입자의 발이 꺾이고, 이것에 기인한 소자의 성능이 저하한다는 문제가 발생하지 않는다.
그런데, 상기에서는, 접착층(2005)을 형성하는 재료로서 가열처리에 의해 접착력이 발현하는 감광성 레지스트를 이용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 접착 작용을 가지고, 또한, 패턴화 할 수 있는 재료이면 감광성 레지스트가 아니라도 된다.
또, 감광성 레지스트(2005)를 기판 전면에 도포한 후, 패터닝을 행하고, 그 후, 접착력을 발현시켰지만, 이것에 한정되지 않는다. 전자방출 재료를 접착시킨 후에 패터닝 하여도 된다. 또, 인쇄법이나 캐스트법 등을 이용하여 접착층(2005) 자체를 당초부터 패턴화하여 도포하는 방법을 채용할 수도 있다.
또, 상기에서는, 전자방출 재료를 혼합분산용액을 이용하여 전자방출 재료를 접착층에 도포하였지만, 혼합분말을 직접 기판상에 내리려고 하는 방법을 채용할 수도 있다.
또, 이 실시예에서는, 전자방출 재료와 전자반송부재와의 접촉기회를 높이기 위해, 제1 입자(예컨대 테트라포트형상 단결정입자)보다도 크기 또는 체적이 작은 입자를 제2 입자로 하는 것이 바람직하다.
(실시예 2-5)
접착층(2005)에 도전성입자를 배합한 것 이외는, 상기 실시예 2-4와 같다. 구체적으로는, 상기 포토레지스트(OFPR-5000)에 적량의 탄소입자를 배합한 것을 이용하고, 그 밖의 사항에 대하여는 실시예 2-4와 같이 하여 실시예 2-5에 관한 전자방출소자를 제작하였다.
이 실시예는, 전자반송부재(2001)와 전자방출 재료(2002)와의 사이에 도전성을 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다.
여기서, 상기 도전입자로는, 상기 탄소섬유입자 등도 사용 가능하지만, 접착층에 도전성을 부여하는 것을 목적으로 하므로, 도전성이 우수하고, 또한 감광성 레지스트의 노광 ·현상 및 패터닝의 해상도에 악영향을 주지 않는 크기 ·형상 ·재질인 것이 바람직하다. 또, 이 용도로 직접 사용할 수 있는 것으로서, 액정표시장치에 사용되고 있는 컬러필터 ·블랙매트릭스용 포토레지스트(예컨대 대 동경을오카제:PMER6020EK)를 들을 수 있다. 이것은, 적절한 입경의 카본입자가 적절한 농도로 배합되어 있기 때문에 형편이 좋다.
(실시예 2-6)
전자방출 재료로 테트라포트형상 단결정 입자만을 이용한 것 이외는, 상기 실시예 2-5와 같이 하여 실시에 2-6에 관한 전자방출소자를 제작하였다.
이 실시예는, 테트라포트형상 단결정입자만이더라도 전자방출 재료와 전자반송부재와의 도통을 확보할 수 있는 것을 확인하기 위한 실시예이다. 실제의 도통 테스트에 의해 도통이 확보되어 있는 것이 확인되었다.
(실시예 2-7)
상기 실시예 2-6에서는, (i)감광성 레지스트 페이스트도포 → (ii)90℃ ·90분의 프리베이크 →(iii)패터닝 →(iv)혼성입자 분산용액의 도포 →(v)160℃ ·3분의 열처리 →(vi)미접착 입자의 제거로 이루어지는 공정을 채용하였지만, 실시예 2-7에서는, 상기 (v)공정을 없애고, 상기 (iii)공정과 (iv)공정 사이에 160℃ ·3분간의 열처리를 행하는 공정을 삽입하며, 또한 상기 (iv)공정에 대신하여 혼성입자를 내리려고 하는 공정을 채용하였다. 그 밖의 공정에 대하여는, 실시예 2-6과 같이 행하여, 실시예 2-7에 관한 전자방출소자를 제작하였다.
이 제법이면, 전자방출 재료를 내리려고 하는 방법에 의해, 기판상에 패턴화 된 전자방출부(냉음극부재)를 형성할 수 있다. 또, 이 실시예에서는, 미접착 입자를 제거하는 (vi)공정 후에, 하기하는 소성공정을 부가하는 것도 가능하다.
(실시예 2-8)
실시예 2-4에서의 도 17의 (d) 후에, 또한, 접착층(2005)을 소성하는 공정을 부가한 것을 제외하고, 상기 실시예 2-5와 같이 하여 실시예 2-7에 관한 전자방출소자를 제작하였다.
구체적으로는, 접착층(2005)에 접착되어 있지 않은 미접착의 혼성입자를 기판상에서 제거한 후에, 지지기판(2011) 전체를 500℃ ·1시간의 가열처리를 행하였다. 이 온도는, 레지스트 OFPR5000의 번아웃 온도 이상의 온도이다. 따라서, 접착층을 형성하고 있는 레지스트 OFPR5000이 소실한다. 단, 전자방출 재료가 직접접촉한 부분, 즉 전자방출 재료와 도전층(전자반송부재(2001))과의 사이에는, 레지스트 유래의 미량의 탄소 또는 탄소질이 잔류한다. 그리고, 이 잔류물(탄소 또는 탄소질입자)이 전자방출 재료와 도전층과의 도통을 도모하도록 작용함과 동시에, 전자방출 재료를 도전층에 고착하도록 작용한다.
따라서, 이 실시예에 의하면, 미량으로 잔류하는 미량의 탄소 또는 탄소질에 의해 테트라포트형상 단결정입자 등의 전자방출 재료가 기판면에 확실하게 고되고, 또한 전자방출 재료와 도전층(전자반송부재(2001)과의 도통이 도모된다.
또, 유기물인 감광성 레지스트(접착층)가 완전히 제거되어 있으므로, 전자방출장치를 구성하여 장기간 구동시킨 경우에서도, 레지스트 성분의 승화에 기인하는 장치성능의 저하가 없다. 따라서, 이 실시예 의하면, 전자방출성능에 우수한 신뢰성이 높은 전자방출소자를 제공할 수 있다.
또한, 이 실시예에 기재한 제법에 의하면, 탄소 또는 탄소질 잔류물이 전자방출 재료와 도전층과의 도통을 향상시키므로, 제2 입자를 배합한 혼성입자를 반드시 사용하지 않아도 된다.
(실시예 2-9)
실시예 2-1의 전자방출소자를 이용하여 도 18에 나타내는 바와 같이 전자원을 제작하였다. 도 18은 전자원의 개략구성도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 실시예 2-9의 전자원은, 유리제의 지지기판(2011)과, 이 위에 매트릭스 모양으로 형성된 복수의 전자방출부(냉음극부재)(2003)와, 전자방출 재료(2002a)에서 인출하는 전자량을 제어하는 전자인출전극(2004)을 기본 구성요소로 구성되어 있다.
여기서 전자방출부(2003)의 일부인 전자반송부재(2001)는, 전자방출부재에 전자방출을 위한 전기신호를 전달하는 회로에 접속되어 있고, 이 전기신호에 따라서 전자방출소자로부터 전자가 방출되도록 구성되어 있다. 그리고, 전자반송부재(2001)와 이것에 계속되는 상기 회로는, 지지기판(2011)상에 패턴모양으로 형성되어 있다.
이 전자원은, 전자방출 특성에 우수한 실시예 2-1의 전자방출소자를 이용하고 있으므로, 저전압으로 대전류 방전이 가능하고 또한 안정한 에미션 전류의 추출을 실현할 수 있다. 또, 이 실시예는 상기 실시예 2-1에 기재한 전자방출소자를 이용하여 전자원을 구성하였지만, 이것에 한정되지 않고, 전자원용의 전자방출소자로서 실시예 2-2 ~ 실시예 2-8의 소자를 이용할 수 있는 것은 물론이다.
(실시예 2-10)
상기 실시예 2-9의 전자원을 이용하여 도 19(개략구성도)에 나타내는 바와 같은 화상표시장치를 제작하였다. 이 화상표시장치는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 전자반송부재(2001)와, 전자방출부(냉음극부재)(2003)가 형성된 유리제의 지지기판(2011)과, 지지기판(2011)에 대향하는 기판으로서, 내측면에 형광체가 도포된 애노드전극이 형성된 유리제의 애노드 지지기판(2012)과, 측면을 덮는 보조부재(2013)와, 상기 양기판의 중간에 배치된 전자인출전극(2004)을 갖는다. 그리고 지지기판(2011), 보조부재(2013) 및 대향기판(2012)으로 밀폐한 외위기가 구성되어 있고, 이 외위기의 내부는 진공으로 되어 있다. 또, 전자인출전극(2004)은 전자방출 재료(2002a)에서 인출하는 전자량을 제어하는 것이고, 전자인출전극(2004)으로 인출된 전자가 애노드전극 표면의 형광체에 충돌하여 발광함으로써 화상이 표시되도록 구성되어 있다.
이 화상표시장치는, 전자원으로서 저전압으로 대전류 방전이 가능하며 또한 안정한 에미션전류를 추출할 수 있는 상기 실시예 2-9의 전자원이 사용되고 있다. 따라서, 저전압 구동으로 고품질의 화상표시를 실현할 수 있다.
이상과 같이 제2 발명군의 발명에 의하면, 테트라포트형상 단결정과 같은 발이 꺾이기 쉬운 다족형상 물질을 지지기판사에 적절한 상태로 고착 ·배치할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면 다족형상 물질의 전자방출 재료로서 우수한 특성이 충분히 발휘되므로, 전자방출소자의 고성능화를 실현하게 된다.
이상 설명한 대로, 본 발명에 의하면, 카본나노튜브나 카본파이버 등의 잔저방출 효율이 다른 미립자를 혼합한 혼성입자 등을 대면적에 적은 작업공정으로 생산성 좋게 배치하여 고정할 수 있다. 그리고, 혼성입자를 포함하여 이루어지는 본 발명에 관한 냉음극부재는, 저전압 구동으로, 큰 전류를 추출시켜, 더욱 전자방출 성능이 안정된다는 우수한 전자방출 특성을 갖는다. 따라서, 이러한 냉음극부재를 이용한 일련의 본 발명에 의하면, 고성능의 전자방출소자, 전자원, 화상표시장치, 형광등 등을 저비용으로 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 산업상의 의미는 크다.

Claims (92)

  1. 지지부재상에 제1 전극과, 냉음극부재가 적어도 배치된 전자방출소자로서, 상기 냉음극부재가, 적어도 전자방출 효율이 다른 제1 입자와 제2 입자의 혼성입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 제1 입자의 자세를 규정하고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 입자가, 막대 모양 또는 판모양이고,
    또한 상기 제2 입자가, 상기 제1의 입자를 제1 전극에 대하여 수평이 아닌, 어떤 각도를 가져 자세규정하고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    제1 입자가, 탄소를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    제1 입자가, 흑연입자, 카본나노튜브, 탄소섬유중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    제1 입자가, 탄소, 실리콘, 붕소, 질소, 산소 등의 원자가 부합한 나노튜브인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    제2 입자가, 대략 구모양인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    제2 입자가, 구모양 입자의 집합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    제2 입자가, 도전성인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    제2 입자가, 단결정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    제2 입자가, 적어도 티탄원자, 알루미늄원자, 붕소원자, 탄소원자, 규소원자, 아연원자, 산소원자중 어느 하나를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  12. 제 3항에 있어서,
    제2 입자의 높이가, 제1 입자의 크기보다도 작은 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    냉음극부재와 제2 전극 사이에, 상기 냉음극부재 표면으로부터 단위시간당 방출되는 전자의 수를 제어하는 제3 전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 냉음극부재의 표면이, 전계방출형 디스플레이장치의 전자방출원으로서 기능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전계방출형 디스플레이장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 냉음극부재의 표면이 형광등의 전자방출원으로서 기능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 형광등.
  16. 제 15항에 있어서,
    제2 전극이, 제1 전극을 둘러 싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 형광등.
  17. 지지부재상에 제1 전극과, 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 갖는 냉음극부재가 적어도 배치된 전자방출소자의 제조방법으로서,
    지지부재상에 제1 전극을 형성하는 공정과,
    상기 제1 전극표면에 제1 입자를 분산하는 공정과,
    상기 제1 전극표면에 제2 입자를 분산하여 냉음극부재를 형성하는 공정을 적어도 구비하는 전자방출소자의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 입자와 제2 입자와는 전자방출 효율이 다른 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 입자와 제2 입자의 어느 한쪽이 전자방출용 입자이고, 또 다른 한쪽이 전자방출용 입자의 자세를 규정하기 위한 입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 전극표면에 분산된 제1 입자를 가압한 후, 제2 입자를 분산하여 음극부재를 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 적어도 제2 입자를 대전시켜, 전계를 인가한 분위기하에 있어서, 제1 전극상에 상기 제2 입자를 분산하여 냉음극부재를 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  22. 지지부재상에 제1 전극과, 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 갖는 냉음극부재가 적어도 배치된 전자방출소자의 제조방법으로서,
    지지부재상에 제1 전극을 형성하는 공정과,
    상기 제1 전극표면에 제1 입자와 제2 입자를 동시에 분산하여 냉음극부재를 형성하는 공정을 적어도 구비하는 전자방출소자의 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 제1 입자와 제2 입자와는 전자방출 효율이 다른 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 제1 입자와 제2 입자 중 어느 한쪽이 전자방출용 입자이고, 또 다른 한쪽이 전자방출용 입자의 자세를 규정하기 위한 입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 제1 입자와 제2 입자를 대전시켜, 전계를 인가한 분위기하에서 제1 전극상에 해당 제1 입자와 제2 입자를 동시 분산하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  26. 제 22항에 있어서,
    상기 냉음극부재를 형성하는 공정이, 휘발성을 갖는 용제중에 제1 입자와 제2 입자가 분산된 분산용액을 가압하여, 상기 분산용액을 노즐로 방출시켜 제1 전극표면에 부착시키는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  27. 제 17항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법.
  28. 제 20항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법.
  29. 제 21항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법.
  30. 제 22항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법.
  31. 제 25항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법.
  32. 제 26항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 전계방출형 디스플레이장치의 제조방법.
  33. 제 17항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 형광등의 제조방법.
  34. 제 20항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 형광등의 제조방법.
  35. 제 21항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 형광등의 제조방법.
  36. 제 22항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 형광등의 제조방법.
  37. 제 25항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 형광등의 제조방법.
  38. 제 26항에 있어서,
    상기 전자방출소자의 제조방법에 따라서 상기 전자방출소자를 형성하는 공정과,
    형광체층 및 제2 전극을 표면에 갖는 양극기재를 형성하는 공정과,
    상기 전자방출소자의 상기 냉음극부재와 상기 양극기재의 상기 형광체층을 대향시켜, 상기 냉음극부재가 상기 형광체층에 대한 전자방출원으로서 기능하도록 배치하는 공정을 적어도 구비하는 형광등의 제조방법.
  39. 적어도,
    공간에 전자를 방출하기 위한 제1 입자와, 상기 제1 입자의 근방에서 상기 제1 입자의 자세를 규정하는 제2 입자를 포함하는 혼성입자로 구성된 냉음극부재와,
    상기 냉음극부재에 전자를 공급하는 전자수송부재가 기재상에 설치된 전계방출소자.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 제1 입자는, 상기 제2 입자에 비하여 전자방출 효율이 높은 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  41. 제 40항에 있어서,
    제2 입자는 도전성인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  42. 제 39항에 있어서,
    상기 제1 입자는 상기 제2 입자와는 직접 접촉하고, 상기 전자수송부재와는 직접 또는 상기 제2 입자를 통해 접촉하며, 또한 상기 지지기재면과는 직접 또는 제2 입자를 통해, 또는 제2 입자 및 전자수송부재를 통해 접촉하고 있고,
    상기 제1 입자의 공간에 돌출한 비접촉면적은, 다른 부재에 접촉한 접촉면적보다도 큰 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  43. 제 42항에 있어서,
    제2 입자는, 도전성인 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
  44. 다족형상입자인 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 포함하는 냉음극부재와,
    상기 냉음극부재에 전자를 공급하는 전자반송부재가 지지기재상에 설치된 전자방출소자로서,
    상기 제2 입자가 상기 제2 입자의 표면에 돌기모양으로 부착하고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  47. 제 45항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 6탄소환의 δ결합의 끊어진 부분을 갖는 흑연인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  48. 제 45항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 카본나노튜브인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  49. 제 45항에 있어서,
    상기 제1의 입자가, Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  50. 제 49항에 있어서,
    상기 제1 입자가, 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  51. 다족형상입자인 제1 입자와 제2 입자로 이루어지는 혼성입자를 포함하는 냉음극부재와,
    상기 냉음극부재에 전자를 공급하는 전자반송부재가 지지기재상에 설치된 전자방출소자로서,
    상기 제1 입자는, 적어도 1개의 발을 공간에 돌출시켜, 나머지 발의 선단부분을 통해 상기 전자반송부재에 전기접속되고,
    상기 제2 입자는 도전성을 가지며, 상기 제1의 입자의 발앞 근방에 존재하여 상기 제1 입자와 상기 전자반송부재와의 전기접속을 증강하고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  52. 제 51항에 있어서,
    상기 제1 입자가, Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  53. 제 52항에 있어서,
    상기 제1 입자가, 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  54. 제 53항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  55. 제 54항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  56. 지지기재와,
    상기 지지기재상에 설치된 전자반송부재와,
    전자반송부재상에 설치된 감광성수지로 이루어지는 접착층과,
    상기 접착층에 고착된 냉음극부재를 적어도 가지고,
    상기 냉음극부재가, 제1 입자와 제2 입자를 포함하는 혼성입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  57. 제 56항에 있어서,
    상기 감광성수지로 이루어지는 접착층이, 도전성입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  58. 제 56항에 있어서,
    상기 제1 입자와 제2 입자의 전자방출 효율이 다른 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  59. 제 56항에 있어서,
    상기 제1 입자가, 다족형상입자이고, 상기 제2 입자가 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 다족형상입자가 Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  61. 제 60항에 있어서,
    상기 다족형상입자가, 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  62. 제 59항에 있어서,
    상기 섬유모양의 입자가, 6탄소환의 δ결합의 끊어진 부분을 갖는 흑연인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  63. 제 59항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 카본나노튜브인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  64. 지지기재와,
    상기 지지기재상에 부설된 전자반송재와,
    상기 접전자반송재에 고착된 냉음극부재를 적어도 가지고,
    상기 냉음극부재는, 감광성수지가 탄화되어 되는 탄소 또는 탄소질 잔유물에 의해 상기 전자반송부재 또는 상기 지지부재에 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  65. 제 64항에 있어서,
    상기 냉음극부재가, 제1 입자와 제2 입자를 포함하는 혼성입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  66. 제 65항에 있어서,
    상기 제1 입자가, 다족형상입자이고, 상기 제2 입자가 섬유모양의 입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  67. 제 66항에 있어서,
    상기 다족형상입자가 Zn, Al, Si, Ti, Fe, B, Mg의 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  68. 제 67항에 있어서,
    상기 다족형상입자가, 테트라포트형상 단결정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  69. 제 66항에 있어서,
    상기 섬유모양의 입자가, 6탄소환의 δ결합의 끊어진 부분을 갖는 흑연인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  70. 제 66항에 있어서,
    상기 제2 입자가, 카본나노튜브인 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  71. 지지기재상에 전자반송부재를 형성하는 공정과,
    상기 전자반송부재상에 감광성 수지층을 형성하는 공정과,
    상기 감광수지층에 대하여 패턴노광과 현상을 행하여 상기 감광수지층을 소정형상으로 패턴화하는 패터닝공정과,
    패턴화된 감광성수지 영역에 전자방출 재료를 접착시키는 접착공정을 적어도 구비하는 전자방출소자의 제조방법.
  72. 제 71항에 있어서,
    상기 전자방출 재료가, 전자방출 효율이 다른 제1 입자와 제2 입자의 혼성입자인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  73. 제 71항에 있어서,
    또한 상기 패터닝공정과 접착공정의 사이에, 감광성 수지층을 연화온도 이상으로 가열하는 가열처리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  74. 제 71항에 있어서,
    또한, 상기 접착공정 후에 미접착의 전자방출 재료를 제거하는 제거공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  75. 제 74항에 있어서,
    상기 제거공정이, 지지기재면에 유체를 분사하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  76. 제 71항에 있어서,
    또한, 상기 접착공정 후에 감광성 수지층을 소성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  77. 제 74항에 있어서,
    다시 상기 제거공정 후에 감광성 수지층을 소성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  78. 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서,
    상기 전자방출소자가, 제 44항에 의한 전자방출소자인 것을 특징으로 하는 전자원.
  79. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자원에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서,
    상기 전자원이, 제 78항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  80. 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서,
    상기 전자방출소자가, 제 51항에 의한 전자방출소자인 것을 특징으로 하는 전자원.
  81. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서,
    상기 전자원이, 제 80항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  82. 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서,
    상기 전자방출소자가, 제 56항에 의한 전자방출소자인 것을 특징으로 하는 전자원.
  83. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서,
    상기 전자원이, 제 82항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  84. 전자방출소자와, 상기 전자방출소자를 제어하는 제어회로를 적어도 구비한 전자원으로서,
    상기 전자방출소자가, 제 64항에 의한 전자방출소자인 것을 특징으로 하는 전자원.
  85. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 화상을 형성하는 화상형성부를 적어도 구비한 화상표시장치로서,
    상기 전자원이, 제 84항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  86. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서,
    상기 전자원이, 제 78항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 형광등.
  87. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서,
    상기 전자원이, 제 80항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 형광등.
  88. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서,
    상기 전자원이, 제 82항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 형광등.
  89. 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광면을 적어도 구비한 형광등으로서,
    상기 전자원이, 제 84항에 의한 전자원인 것을 특징으로 하는 형광등.
  90. 제 89항에 있어서,
    전자방출소자로부터 전자를 인출하기 위한 인출전극이, 전자방출부재를 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 형광등.
  91. 지지기재상에 감광성 수지층을 형성하는 공정과,
    상기 감광성 수지층에 대하여 패턴노광과 현상을 행하여 상기 감광성 수지층을 소정형상으로 패턴화하는 패터닝공정과,
    상기 패터닝공정으로 패턴화된 감광성수지영역 상에 피패턴형성층을 형성하고, 상기 감광성수지영역에 피패턴형성층을 접착시키는 공정과,
    상기 공정에서 접착된 부분 이외의 피패턴형성층 부분을 제거하는 제거공정을 적어도 구비하는 패턴형성방법.
  92. 제 91항에 있어서,
    또한, 상기 제거공정 후에, 상기 감광성 수지층을 소실시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
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