KR20060130485A

KR20060130485A - 액정티브이의 전계방출백라이트

Info

Publication number: KR20060130485A
Application number: KR1020057023478A
Authority: KR
Inventors: 크신헤 탱; 어니스트 햄멀; 다니엘 덴 엔겔슨; 에드워드 코스만; 코낼리스 코르테카스
Original assignee: 엘렉트로박 파브리카치온 엘렉트로테크니셔 스페지아라르티켈 게엠베하; 엘지 필립스 디스플레이즈 네덜란드 비이. 브이.
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2006-12-19
Also published as: WO2006032950A3; AU2004320901A1; US7157848B2; WO2006032950A2; JP2008509540A; WO2006032950B1; KR100882459B1; EP1721212A2; AU2004320901A8; US20040245910A1

Abstract

액정티브이의 백라이트로서 사용되는 전계방출장치는 광방출층을 지니는 전도성 애노드와 스페이서에 의해 애노드로부터 분리된 캐소드를 구비한다. 그 캐소드는 나노파이버 전자 이미터들을 구비한다. 예를 들면, 나노파이버 전자 이미터들은 서브스트레이트, 그 서브스트레이트에 부착된 전도성 필름, 및 고전류밀도와 저 전계강도에서 전자를 방출할 수 있는 분리된 반회전타원체의 나노파이버 클러스터들을 포함한다.

액정티브이, 백라이트, 전계방출장치, 애노드, 캐소드,나노파이버.

Description

액정티브이의 전계방출백라이트{field emission backlight for liquid crystal televisions}

본 출원은 본 출원에 병합된 2003. 6.6.자 출원한 미합중국 예비출원번호 제60/476,431호의 이익을 주장한다. 본 출원은 액정티브이의 전계방출백라이트(field emission backlight)에 관한 것이다.

콜드 캐소드 형광 램프(CCFL)에 기초한 엘시디티브이의 백라이트는, 50-60 lm/W의 고광속효능(high lumen efficacy)을 지니는 것으로 알려져 있다. 그 고광속효능은 수은증기의 유일한 성질에 기인한다. 그러나, 환경적 제한으로 인하여 디스플레이 산업계에서는 수은사용없이 대체적인 백라이트를 개발할 수 밖에 없다.

대형 TV분야에 사용되는 CCFL 백라이트는 받아들이가 어려운 정도의 두꺼운 직접 조명 패키지를 지니기 때문에 평판 TV의 두께를 증가시킨다. 효과적으로 모션 흠결(동적 얼룩)을 억제시키는 적당한 듀티싸이클로 스캐닝 또는 스크롤링을 위한 CCFL 백라이트는 상업적으로 받아들일 수 있는 TV를 위해 만족스럽지 못하다.

백라이트의 대체안으로 약 18 lm/W이하의 광속효능을 지니는 평평한 크세논 방출 램프가 사용된다. 따라서, 효율은 수은의 위험이 제거된 대신에 떨어진다.

전계방출 디스플레이(FED)는 고가이어서, 스핀트(Spindt) 형 전계이미터들에 기초한 FED의 상업적 생산은 제한된다. 티이브이는 컴퓨터 디스플레이와는 다르다. 왜냐하면, 티이브이가 단순한 텍스트, 정지화상 및 그래픽 이미지가 아니라, 주로 동화상을 디스플레이하기 때문이다. LCD는 샘플-홀드(sample-hold) 효과 때문에 동적 얼룩이 생긴다. 전계방출 백라이트 장치들은 그 샘플-홀드 효과에 기인한 동적 얼룩을 저감시키는 픽셀들의 스크롤링이나 스캐닝용으로 적합하다.

표1의 파라미터들은 종래의 CRT의 성능에 기초한 목표로서 높은 평균휘도와 높은 다이나믹 범위를 뒤받침한다. 예를 들어, CRT의 피크 루미넌스는 6배만큼 클 수 있다. LCD가 CRT보다 콘트라스트가 좋기 때문에 종래의 액정 티이브이의 평균휘도는 낮다. 또, 다이나믹 범위도 통상적으로 낮다. 그래서, 8,000-10,000 cd/㎡의 피크 휘도가 액정 티이브이 백라이트용으로 바람직한 물체이다. 이 경우, 32인치 와이드 스크린 액정 티이브이용으로 375루멘(lm)의 16개 램프가 각각 요구된다.

또한, 스캐닝 또는 블링킹(blinking) 백라이트들은 LCD에서 동적 얼룩을 저감시키도록 사용되며, 휘도 요구조건이 훨씬 커진다. 표1에서는 10% 듀티싸이클을 위해 400개 램프가 요구되는 것을 나타내지만, 이것은 상업적으로 실용적이지 못하다.

LCD용 전계방출 백라이트는 평판이고 얇은 백라이트에 통합된 나노파이버 전극을 포함한다. 대체적인 실시예에서는 논스케닝 다이오드 구조와 스캐닝 트라이오드 구조가 사용된다. LCD는 저전력과 박판 스크린과 함께 높은 콘트라스트와 양호한 해상도를 지닌다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예를 도시한다.

도 3은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한다.

도 4는 (1) 표면에 알루미늄 박층을 지니는 종래의 CRT 형광체용과 (2) 알루미늄 층 없이 저전압 형광체를 지니는 것의 효율대 전압을 나타낸다.

도 5는 규칙적이고 동종의 카본 나노파이버 클러스터를 지니는 본 발명의 일실시예를 도시한다.

도 6은 나노파이버 클러스터를 제조하는 개개의 나노파이버를 보다 선명하게 보인 도 5의 확대도이다.

도 7은 분리된 클러스터를 지니는 또다른 실시예를 도시한다.

도 8은 폭이 넓어진 편장의 반회전타원체에 유사한 형상을 지니는 하나의 분리된 클러스터의 예를 도시한다.

도 9a는 편원의 반회전타원체의 형상을 지니는 클러스터를 도시하며, 도 9b는 각각의 카본 나노파이버들을 나타내는 편원의 반회전타원체 클러스터의 상세한 관찰도이다.

도 10은 다수의 샘플용 전류 대 전압의 그래프이다.

도 11은 다수의 실시예용 전류밀도 대 갭전압을 도시하는 그래프이다.

도 12a 및 도 12b는 망빈(mung bean)형태의 확대된 이미지를 도시한다.

도 13a-13e는 샘플 12의 전극의 확대이미지들이다.

도 14a-14e는 샘플 11A의 전극의 확대이미지들이다.

도 15a-15e는 샘플 8의 전극의 확대이미지들이다.

도 16a 및 도 16b는 CVD 성장의 전후의 본 발명에 따른 전처리된 캐소드를 도시한다.

도 17a는 가압된 공기에 노출된 후 상실된 픽셀들을 지니는 나쁜 부착력을 지니는 카본 나노파이버들의 예를 도시하며, 도 17b는 우수한 부착력을 지니는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

도 18은 카본 나노파이버의 비균질적 성장인 실시예를 도시한다.

도 19는 양호한 부착력과 분리된 카본 나노파이버 클러스터를 지니는 일실시예의 픽셀을 도시한다.

도 1에서 논스캐닝 전계방출 백라이트가 예로 도시된다. 그 전계방출 백라이트는 나노파이버 이미터 플레이트(18)과 애노드 플레이트(20)를 포함한다. 그 플레이트들의 간격은 0.5 내지 3mm범위이며, 약 1.5mm가 바람직하다. 스페이서 프레임(16)이 백라이트의 효율적 작동을 위해 사용된 진공압력하에 애노드나 이미터 플레이트의 편향을 방지하기 위해 애노드와 이미터 플레이트사이에 위치된다. 또, 백라이트는 백라이트의 모서리 주위에 진공 시일(14)과 백라이트의 전계방출에서 진공을 유지하는 게터(도 1에 도시생략됨)를 포함한다. 그 게터는 용인할 수 없을 만큼 갭의 압력을 증가시키고, 동작중 이미터를 손상시킬 증기들과 반응하는 물질일 수 있다.

이미터(18)는 전도성 전극(26)으로, 그 위헤 나노파이버들이 부착된다. 여기서, "나노파이버"는, 단일벽의 나노튜브, 다중벽의 나노튜브, 나노와이어, 기타 나노스케일의 외경을 지니는 "일차원적" 나노구조물을 포함하는 섬유상의 나노구조물 패밀리이면 어떤 것도 의미하는 것으로 사용된다. 예를 들어, 그라파이트 크리스탈 구조의 카본 나노파이버는 전도성 전극의 표면상에 놓여 성장되거나 프린트된다. 예를 들어, 전도성 전극들은 유기물 또는 무기물 전도체, 바람직하게는 금속, 더욱 바람직하게는 알루미늄이나 그 합금이다. 프린티드 카본 나노튜브들은 종래의 공법을 사용하여 전도성 전극(26)에 부착될 수 있다.

예를 들어, 애노드(20)는 비구조화된 인광층 또는 형광층과 같은 발광층을 포함한다. 일 실시예에서, 그 발광층은 R, G 및 B와 같은 형광체의 혼합물이다. 선택적으로, 상이한 색의 광을 방출하는 형광체들이 개개의 픽셀들 또는 단일 픽셀로 분리될 수 있다. 또다른 예에서, 형광체들은 상이한 색의 광을 방출하는 분리된 불연속층으로 분리될 수 있다. 그 칼라 포인트는 광방출 분자들의 혼합을 조절하여 원하는 색으로 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 형광체들의 혼합물의 색은 동작조건하에 화이트광을 방출한다. 일 실시예에서 알루미늄필름가 같은 반사필름(22)은, 반사필름(22)의 방향으로 방출된 광을 반사함으로써 디스플레이로부터 관찰된 휘도를 증대시키기 위해 형광층과 갭사이에 도포된다. 또한, 애노드(20)는 액티브 디스플레이의 표면위의 휘도를 균일하게 하도록 조력하는 광분산층(diffuser)과 투명플레이트(12)를 포함한다.

도 2는 스캐닝 필드 이미션 백라이트의 일 실시예를 도시한다. 이 실시예에 서, 이미터(18)는 트라이오드 구조물(32)을 포함한다. 그 캐소드 전극(26)과 트라이오드의 게이트사이의 전압은 이미터(18)로부터의 방출강도를 조절한다. 일실시예에서, 스크롤링은 도 3에 도시된 바와 같이, 연속적인 이미터열을 활성화시킴으로써 얻어진다. 예를 들어, 6.3%의 듀티싸이클은 한번에 하나씩 단일의 열들을 스크롤링함으로써 얻어진다. 이와 같이 하여, 액정 티이브이의 동적 얼룩(motion blurr)은 억제된다. 동시에 열들을 스크롤링함으로써 듀티싸이클이 동적 얼룩의 증가와 교환으로 증가될 수 있다.

표1은 예로서 32인치 와이드스크린 티이브이 디스플레이용 백라이트 파라미터들을 보여준다. 표1에서 단일의 스캔닝된 라인의 캐소드의 순간 휘도는 원하는 피크 휘도를 얻기 위해 매우 높아야 한다는 것이 추론된다. 예를 들어, 10% 듀티싸이클, 200,000 cd/㎡의 순간 휘도가 필요할 것이다. 그러한 휘도는 비실용적일 수 있다. 그러나, 백라이트는 행드라이버와 열드라이버 양측을 지니므로, 휘도는 비디오 내용의 필요에 따라서 라인을 따라 예를 들어 피크 휘도로부터 블랙까지 변화할 수 있다. 그와 같이 하여, 행과 열의 드라이버들 모두 사용하는 것이 전력을 절약하고 형광체의 사용수명을 연장시킨다.

일 실시예에서, 애노드(20)와 이미터(18)사이의 전압은 2kV보다 크다. 도 4는 전압의 함수로서 화이트-라이트 필드 이미터 백라이트의 효율을 도시한다. 이 예에서, 곡선 1에 도시된 바와 같이, 10kV이상의 전압이 종래의 CRT 형광체를 사용하는 효율을 달성한다. 곡선 2에 의하면, 10lm/W의 효율이 저전압 형광체와 알루미늄 블록킹층을 이용하여 8kV이하의 전압에서 달성된다. 일 실시예에서, 백라이트 는 저전압 형광체와 알루미늄 블록킹층을 이용하여 1,000cd/㎡의 피크 휘도를 지닌다. CRT 형광체를 이용하는 다른 실시예에서, 백라이트는 적어도 3,000cd/㎡의 피크 휘도를 지닌다.

12kV이상의 전압이 X레이의 발생에 관련되며, 따라서, 도 4에 도시된 예에서 10kV이상 12kV이하의 범위의 전압이 높은 스크린 효율을 위해 바람직하다. 낮은 스크린 효율이 허용된다면, 전압은 예를 들어 저전압 형광체를 이용함으로써 8kV이하로 될 수 있다.

일실시예에서, 전자 이미터는 전도성 전극과 화학증착에 의해 전극상에 배치되어 성장된 분리된 카본 나노파이버 클러스터들을 포함한다. 그 자리에서의 성장공정은 파이버 클러스터들을 만들며, 바람직하게는 카본 나노파이버 베이스 방출필름을 제조하는 다른 방법에 의해 제조되지 아니하는 접합강도와 유익한 형태를 지니는 분리된 반회전타원체 클러스터들을 만든다.

필드 방출 디스플레이에 사용하기 위한 나노파이버 전자방출기들로서 사용하기 적합할 수 있는 다른 재료들이 나노파이버로서 화학증착에 의해 합성될 수 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 이러한 재료들은, 비스무스, 텅스텐 및 실버와 같은 금속나노와이어, ZnO와 같은 금속산화물 나노파이버, Cu₂S와 MoS₂와 같은 금속황화물 나노파이버, 그리고, 갈륨 니트라이드, 보론 니트라이드, 보론 카바이드 니트라이드, 실리콘 및 실리콘 카바이드와 같은 나노파이버 형태를 형성하는 다른 화합물을 포함한다. 일실시예에서, SiC 나노파이버는, 카본 나노파이버와 실리카사이의 반응에 의해 합성될 수 있으며, 카본 나노파이버 클러스터와 같은 형태를 취하고 있다. 예를 들어, SiC 합성법은, 참고로 2000. 08.16. 발간된 Zhengwei Pan et al., Adv. Mater. 2000, 12, No. 16의 "Oriented Silicon Carbide Nanowires: Synthesis and Field Emission Properties"에 실려 있다. 다양한 방법들이 나노파이버의 성장에 이용된다. 이러한 각 방법들은 나노파이버의 방출특성에 크게 영향을 미치는, 특징이 서로 다른 나노파이버 형태들과 나노파이버 화학적 성질을 초래한다.

전자 이미터는 전도성 전극과, 그 전극상에 화학증착에 의해 제자리에서 성장된 분리된 카본 나노파이버 클러스터들을 포함한다. 그 전자 이미터는 서브스트레이트에 의해 지지되며, 동작가능하게 전원에 와이어링 패턴에 따라 연결된다. 바람직하게는 나노파이버 클러스터내의 나노파이버들은 엔탱글링(entangling)되도록 성장되어 각각의 나노파이버가 필드 이미션 장치의 캐소드와 애노드사이의 갭을 가로질러 이동하지 못하게 한다.

도전성 전극은 예를들면 스퍼터링과 같은 절연 기질에 금속막을 부착 혹은 접착하는 통상적인 방식으로 기질에 결합시킨다. 금속막은 통상적인 방식으로 픽셀들의 패턴 그리고 와이어형 패턴을 형성하도록 패턴화와 에칭처리가 된다. 그리고 나서 촉매성 전구물질을 도전성 전극에 적층한다. 전구물질은 화학증착, 용매와 응집성의 비촉매성 입자에 의하여 탄소나노파이버을 성장시키는 촉매로 구성된다. 예를 들면, 촉매성 전구물질은 페이스트 혹은 슬러리와 형태로 픽셀들에 가해진다. 촉매성 전구물질의 조성비는 격리된 탄소 나노파이버 클러스터가 나노파이버 성장 중에 형성되어지고, 접착층이 건조, 가열 및/혹은 촉매전구물질의 환원 및/혹은 나노파이버의 성장과 같은 나노파이버의 제조중에 전극과 나노파이버사에서형성되도록 선택되어진다. 예를 들면, 전극과 캐소드 가공중에 전구물질로부터 형성된 화합물과 전극사이에 화학반응에 의하여 접착층이 형성된다.

[0042] 전자이미터는 촉매성 전구물질로부터 나노파이버의 촉매적 자체 증식에 의하여 형성된 도전성 전극과 섬유상 클러스터로 이루어진다. 전구물질은 구체적으로 예를 들면 촉매, 비촉매성 입자, 바인더 그리고 욤매의 혼합물로 이루어진다. 더욱 적합하게는 촉매는 그래파이트 탄소 나노섬유을 증식하도록 선택된다. 대체되는 방식으로, 나노파이버가 클러스트화된 촉매 입자들을 준비하고 활성화하는 방식으로 통상의 화학증착법으로 다른 전자방출성을 갖는 재질로부터 만들어 질수 있다. 전구물질은 예를 들면, 스프레이, 프린팅 그리고 다른 물리적 혹은 화학적 증착법에 의하여 도전성 전극에 증착하게 된다. 전구물질은 마스킹 혹은 사진 석판인쇄법과 같은 방식으로 증착되어진 패턴으로 증착되거나 패턴화 되어진다.

[0043] 예를 들면, 나노파이버는 단층 나노튜브 혹은 다층 나노튜브 혹은 튜브가 아닌 나노와이어 혹은 이들의 혼합형태와 섬유상 형상으로 될수 있다. 바람직하게는 적어도 일부의 섬유상 그래파이트 탄소가 다층형 탄소 나노튜브내에 있는 것이다. 더욱 바람직하게는 적어도 나노파이버의 반정도가 다층 나노튜브인 것이다. 다층 탄소나노파이버는 우수한 전자방출성과 장시간의 동작 안정성을 갖고 있다. 단 층 탄소 나노튜브는 낮은 한계 전자력용 전자방출(예, 마이크로미터당 0.2볼트 미만)성을 갖으나, 단층 나노튜브의 증식조건은 대면적 디스플레이로 하기에는 매우 어렵다. 또한 단층 탄소 나노튜브는 전형적으로 다층 탄소 나노튜브보다 수명이 짧다.

[0044] 발광물질을 갖고 있는 음극, 도전성 양극 그리고 탄소나노파이버의 독립된 클러스터를 복수개 갖고 있는 전자방출성 필름으로 구성된 다이오드를 시험하였으며, 도 11에 도시한 전자력과 픽셀 전류 밀도를 보여주고 있다. 전자력한계는 실시예8에 예시하듯이 마이크로미터(V/.mu.m)당 2 볼트 미만을 갖는다. 전자력 한계치는 1 V/.mu.m 에서 3.5 V/.mu.m가 바람직하다. 더욱 적합하게는성장중인 나노파이버의 최대 전류밀도가 전계방출다이오드에서 통합하면 900 .mu.A/cM.sup.2.를 초과한다. 더욱 바람직하게는 최대 전류밀도 2.7 mA/cm.sup.2를 초과하는 것이다. 자외선 노광, 플라스마, 레이져 절제 및 / 혹은 이온 폭사와 같은 나노파이버의 후처리법으로 자체 성장 나노튜브와 비교하여 더 좋은 방출성능을 보여주고 있음은 알려진 기술이다.

[0045] 한가지 구체적 실시예로, 도전성 전극과 와이어형 패턴은 알루미늄, 크롬, 금, 백금 및 다른 금속과 이것들의 합금과같은 금속이다. 니켈, 철 및 코발트들은 탄소 나노파이버 증식용 촉매로 활돌하기 충분한 수준으로 도전성 전극과 와이어형 패턴에 포함되지는 않는다. 바람직하게는 전극이 알루미늄이고, 이 알루미늄은 촉매 클러스터와 함께 접착층을 형성하고있다.

[0046] 기질과 도전성 와이어형 패턴사이의 접착은 통상적 방식으로 이루어진다. 예를 들면,

0.1 .mu.m, 정도의 박판 알루미늄층은 절연기질 혹은 반도체 기질과 같은 기질위에 알루미늄을 스퍼터링하므로서 형성된다. 한가지 구체적예로, 기질이 유리이다. 그리고, 와이어형 패턴과 픽셀들이 사진석판인쇄법 및/혹은 습식 화학에칭법으로 알루미늄층을 처리하여 형성된다. 예를 들면, 와이어형 패턴은 전자 회로에 연결되어질 수 있도록하는 와이어형태로 연결된 단일형태 픽셀형내에 전극을 포괄할 수 있는 것이다.

[0047] 그리고, 촉매 전구물질이 전극의 표면에 적층된다. 예를 들면, 촉매 클러스터가 스프레이법, 프린팅법, 스탬핑법 혹은 다른 알려진 물리적 화학적 증착법에 의하여 증착된다. 패턴화는 석판법에 의하여 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 패턴이 가공단계를 줄여주어도 이루어질 수 있다.

[0048] 한가지 구체적 예로, 촉매 클러스터의 인쇄처리는 스크린인쇄법, 소프트 인쇄법 그리고 마이크로-콘택트 인쇄법중의 하나로 이루어질수 있다. 예를 들면, 전구물질 증착 공정으로 전극의 전극 각각의 표면에 걸쳐 독립된 촉매 클러스터를 잔류하게 된다. 이 공정은 대형 표면적이나 미세 픽셀디멘젼 모두에 적용가능하다. 양극은 균일한 광방출표면을 제공하기 위하여 대면적을 커버할 수 있다. 도전성 기질위에 촉매 전구물질의 증착을 쉽게하므로서 저렴하게 대형 전자 방출 면적이 형성되도록한다.

[0049] 한가지 구체적 예로, 전구물질 클러스터는 나노파이버 클러스터의 촉매적 성장 이전 검사공정중에 물리적으로 이동되거나 혹은 제거되어지게 된다. 물리적인 이동이나 어떤 비균일화된 클러스터의 제거로 크기가 균일하면서도 균분되어진 클러스터의 배열이 이루어지게 된다. 바람직하게는 증착공정이 나노파이버 클러스터의 촉매적 증식이전 전구물질 클러스터의 연속적인 이동 혹은 제거의 필요성이 없이 대면적상에 균일한 크기와 분산된 전구물질 클러스터를 만드는데 이용된다. 섬유상 클러스터를 균일크기로하고 균분시키므로서, 전계방출장치에서 픽셀의 방출하는 빛의 강도가 인간의 눈에 균일하고 평활하게 보이는 것이다.

한가지 유사한 예로, 증착처리후 검사공정이 다른 공정으로 가기전 전구물질의 균일크기와 균분 모두를 갖지 않은 기질을 제거하는데 이용되어진다. 제거된 기질은 쉽게 세척되어져 증착공정에 사용된 장치의 공정변수를 수정하므로서 다시 증착공정에서 재사용되어진다. 즉, 비용이 안드는 자동화 공정이 비교적 저렴하고 대형 디스플레이에 이용될 수 있는 전자 에미터를 생산할 수 있는 것이다. 본 발명에서 “대형 디스플레이”란 약 30인치 대각선 크기이상의 디스플레이를 의미한다.

[0050] 탄소 나노파이버의 원통지름은 탄소나노파이버의 촉매적 증식, 예, 비촉매적 입자의 표면상에 있는 철/닉켈 입자에 이용된 활성 촉매 입자의 크기와 직접 관련되어져 있다. 따라서 촉매적 입자의 크기를 줄이면 촉매 입자로부터 성장한 탄소나노파이버의 원통직경을 보다 세밀하게 한다. 어떤 특별히 제한된 방법만이 아니라도 탄소 나노파이버의 원통 직경을 줄이는 것으로 양극에서 음극으로 전자가 방출되는 한계 전자력을 비례적으로 감소시킬수 있다고 판단된다. 동일한 여러 가지 방식으로 낮은 전자력 한계를 갖는 것이 바람직한다., 즉, 만일 촉매적 성장의 비율, 스크린의 사용시간 증대 및 작동중 도전성 전극에 대한 부착력등이 어떤 제한이 있다고 할때 보다 작은 촉매 입자가 큰 촉매 입자보다 유용한 것이다.

[0051] 또 다른 예로, 촉매 입자의 평균크기는 적어도 30nm이다. 바람지하게는 평균크기는 150nm보다 커서는 안되도록 한다. 이같은 입자들은 적어도 약 50nm의 평균외경을 갖는 탄소나노파이버를 본 발명에서 설명하고 있다. 여기서 “약”이란 나노파이버 직경의 측정이 체계적 및 무작위적인 오차 모두를 포함하는 것으로 이용된다. 바람직하게, 카본 나노파이버의 평균 외경은 약 200nm보다 적으며, 이는 예를 들면 최대 150nm의 촉매입자크기와 대칭되는 표현이다.

[0052] 촉매 입자의 크기의 평균과 균일성은 예를 들면 금속질산화물, 황산화물 및 염화물과 같은 용액으로부터 그리고 선택된 촉매 전구물질의 형태와 같은 촉매입자를 침전하는데 이용된 공정에 의하여 결정되어진다. 한가지 바람직한 공정으로 철 질산화물 및 닉켈 질산화물과 같은 용해성 금속 질산화물을 갖고 있는 용액을 비촉매적 입자 클러스터상에서 공침처리하는 것이다. 다른 촉매 금속 화합물과 비 촉매 입자 그리고 화합물이 촉매 침전물의 크기와 활성을 조절하기 위하여 첨가되어질수 있다.

[0053] 금속 화합물의 침전이 예를 들면, 용매의 증발 혹은 침전제의 첨가로 먼저 진행된다. 촉매 클러스터 결과물은 건조처리하고, 금속 침전물은 침전물이 금속산화물형태 혹은 혼합 금속산화물의 형태가 되도록 소성처리된다. 소성 처리된 금속 산화물은 감압하, 예, 수소 원하는 금속 입자를 얻기 위하여 유효시간 동안 유효한 온도에서 환원대기하에 환원처리된다.

[0054] 바람직하게는 촉매 입자의 침전과 활성화와 동시에 도전성 전극과 촉매 클러스터사이에 접착층을 형성하도록 공정을 선택하는 것이다. 그러므로서, 탄소 나노파이버가 실온 반응성 대기중에 촉매로부터 촉매적 증식으로 성장하게 된다. 한가지 구체적 예로, 접착층이 탄소 나노파이버 클러스터의 촉매적 증식중에 전개하 여가는 것이다. 접착층은 탄소 나노파이버 클러스터를 도전성 전극에 부착하므로서 동작중에 전계 장치에 열화하는 것을 방지한다. 이렇게 하므로서 전계장치 사용중 사용시간을 연장하고 전자방출의 거부비율을 낮추게 된다.

[0055] 한가지 구체적 예로, 촉매 전구물질은 인쇄하기 전에 점질형태로 만들어진다. 이 점질물은 탄소나노파이버, 비촉매성 입자, 촉매 클러스터와 용매속에서 촉매와 비촉매성 입자사이의 접착을 위한 접착제로 구성된다. 화학증착중 나노파이버의 성장을 위한 ,닉켈, 철 및 코발트 혹은 닉켈과 코발트사이의 혼합물에 기초한 입자들로 구성된 어떠한 촉매도 사용가능하다. 바람직하게는, 닉켈, 철 혹은 닉켈과 철의 혼합물을 기본으로 하는 것이다. 더욱 바람직하게는 촉매를 비촉매성 입자 클러스터 혹은 입자상에 연속 침전 처리되어지는 용매에 용해한 닉켈 질산화물 과 철 질산화물의 혼합물을 이용하여 촉매를 만드는 것이다. 예를 들면, 촉매 침전물을 전분입자에 의하여 지지토록하고, 나노파이버의 CVD이전에 촉매 클러스터를 형성하도록 미리 침전처리하는 것이다. 촉매 클러스터의 크기는 더 큰 응집화가 몇몇의 경우에 바람직하고 받아 들일만 할지라도 5 .mu.m보다 크게 하는 것은 좋지않다.

[0056] 접착제는 촉매, 비촉매성 입자, 그리고 용매와 공존가능한 것이 이용될수 있다. 예를들면, 셀룰로스, PVA 및/혹은 PMMA와 같은 광저항성물질이 접착제로 적합하다. 바람직하게는 에틸 셀룰로스와 같은 셀룰로스계 접착제이다. 대체적으로는 비촉매성 입자가 접착제 없이 응집될 수 있는 것이다. 용매는 모든 접착제, 혹은 적어도 그일부라도 그리고 모든 촉매화합물, 혹은 적어도 r일부라도 용해할수 있는 것이다. 용매는 점질물을 희석한다. 덧붙여서, 용매의 양은 촉매 클러스터의 알맞은 밀도 그리고 증착공정상의 바람직한 점도를 설정하는데 이용되는데, 이렇게하므로서 촉매 클러스터가 전극의 표면상에 분산되어지는 것이다. 바람직하게는 균일한 크기와 균일한 촉매 클러스터의 분산이 되는 것이다. 예를 들면, 용매로 테르피네올, 알콜, 혹은 테르피네올과 알콜의 혼합물이다. 용매는 고급알콜, 오일 및 다른 첨가제와 같은 개량제를 포함할 수 있다.

[0057] 예를 들면, 비촉매성 입자들은 비정제처리된 전분, 고분자, 금속, 산화물, 알루미나, 티타니아 혹은 실리카, 이들입자의 혼합물 및/gr은 유기필름상에 코팅된 이들이 입자와 같은 유기, 무기 혹은 유기와 무기물의 혼합이 될 수 있다. 예를 들면, 유기 필름은 비촉매성 입자에 금속 침전물이 접착되도록 금속 침전물과 반응하도록 선택되어질 수 있다. 한가지 구체적 예로, 비촉매성 입자는 비촉매성 입자에 촉매 침전물을 결합하도록 도와주기위하여 용매에 의하여 팽창되어진다. 바람직하게는 촉매 점질물의 조성을 촉매 클러스터와 전극 사이에 접착층을 형성할 수 있도록 선택한다. 하나의 예로, 정량적으로 정확한 수의 비촉매성 입자의 2점사이에 가장 큰 거리의 평균이 약 5 .mu.m에서 30 .mu.m.의 범위를 갖도록한 평균 최대 직선 입체 거리를 갖도록 전분입자를 이용한다. 더욱 바람직하게는 평균 최대 직선 입체거리가 3 .mu.m보다 작게 더욱 좋게는 2 .mu.m의 편차를 갖는 5에서 10.mu.m,인 것이다.

[0058] 한가지 구체적 예로, 균일화된 크기의 전분입자의 분포는 촉매적 전구물질에서 완성된다. 비촉매적 입자의 응집은 용매와 입자의 재질의 선택으로 억제 되어진다. 예를 들면, 균일한 크기의 멍빈 전분은 에틸 셀룰로스, 테르피네올, 알콜, 및 촉매화합물의 혼합물속에서 균일한 분포를 보여준다. 또한 교반, 화학 첨가제 그리고 다른 물리적 기계적 그리고 화학적 반응집법이 응집과 반응집을 조절하기 위하여 통상의 기술에 의하여 이용될 수 있다. 침전한 촉매 입자는 건조, 산화대기하에 가열처리, 잔류물의 환원처리와 같은 적절한 가공처리후 촉매 클러스터를 형성하여 비촉매성 입자에 부착된다. 예를 들면, 콘스타치, 감자전분, 쌀전분, 밀전분, 콩전분등이 비촉매성 입자로 이용될 수 있다. 한가지 바람직한 예로, 멍빈 전분이 비정제된 형태로 반구상 형태 탄소 나노파이버 클러스터를 만들기 위하여 이용될 수 있다.

[0059] 촉매 전구물질을 전극에 증착한 후, 전처리 단계로 전극의 vyas에 있는 촉매 점질물을 건조 처리하는 것이다. 그래서, 열 전처리단계로 점질물의 휘발성 화 합물과 대부분의 다른 유기 화합물이 공기, 산소 혹은 CO.sub.2와 같은 산화대기로 350내지 550 섭씨온도에서 날아가버린다. 열 전처리 온도는 550도를 넘을 수 있으나, 기질 혹은 전도성 와이어 패턴이 충격을 받지 않도록 하여야 한다. 촉매 전구물질을 산화대기하에 열처리하면 접착제, 비촉매성 입자 그리고 용매의 적어도 어느 한부분이 휘발되어지며, 산화층을 형성한다. 또한 분산, 합금 및 화학반응과 같은 화학적 변화가 전극, 촉매 및/혹은 비촉매입자 및/혹은 접착제의 사이에 일어나면 전극과 촉매 클러스터의 사이에 접착층을 만들게 된다. 비촉매성 입자는 유기물인 경우 이 단계에서 소거된다.

[0060] 그리고, 촉매 산화물은 촉매 클러스터 내에서 촉매성 나노 입자를 형성하도록 환원되어진다. CVD공법은 촉매 나노입자로부터 탄소 나노파이버를 형성하게 한다. 양호한 전자 방출성을 보이는 고체형태 섬유와 튜브를 만들 수 있다면 어떠한 CVD법이라도 이용가능하다. 더 바람직한 예로, CVD법은 10부피% 아세틸렌, 45부피% 수소 및 45 부피% 아르곤으로구성된 기본조건하에 기체의 흐름을 이용한 기상반응조에서 약 섭씨 550도로 처리한다. 본 발명에서 “약”이란 적어도 섭씨 500도에서 600도를 넘지않는 온도 범위를 의미한다. 바람직하게는 온도범위가 섭씨550도의 10도 내에서 조절토록 하는 것이다. 탄소 나노파이버의 증식은 10분내에 완성된다. 생성된 나노파이버 클러스터는 우수한 에미터이다. 바람직하게는 탄소 나노파이버 클러스터가 전극 혹은 전극체들표면에 걸쳐 균일한 크기와 분포로 독립적으로 형성되는 것이다. 전극으로부터 나오는 광도가 인간의 눈에 균일하게 하는 전극 범위 내에서 클러스터 크기와 높이의 균일한 분포를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 독립적이란 클러스터가 물리적으로 전극의 표면에 물리적으로 뚜렷하게 있으며 이웃하는 클러스터의 나노파이버에 의하여 가리어지지않는 것을 의미한다.

[0061] 예를 들면, 섬유상 클러스터가 한쪽만 길게된 반구상 혹은 넓게 퍼진 반구상 형태와 같은 복잡한 반구형태를 갖는 것이다. 전구물질 현탁액 조성비와 배치법으로 전극상의 촉매 클러스터사이에 배치되어지는 것을 결정하게 된다. 현탁액은 한가지 예를 들면 촉매 클러스터의 밀도를 낮추기 위하여 용매를 더 넣으므로서 희석되어진다. 구체적예로, 촉매 침전은 비 촉매성 입자위에 막 혹은 부분적인 막을 형성하게 한다. 용매로 용액내 촉매 화합물의 양을 증가하므로서 더많은 촉매성 입자들이 만들어지며 더많은 면적의 비촉매적 입자가 촉매위에 코팅되어지는 것이다. 즉, 나노파이버의 밀도와 크기는 비촉매성 입자의 용액내 촉매의 양으로 조절되어진다.

[0062] 한가지 구체적 예로, 촉매 클러스터는 비촉매성 유기입자 그리고 유기 입자의 표면에 침전된 촉매와 에틸셀룰로스와 같은 셀룰로스 접착제로 구성된다. 예를 들면, 입자들은 테르피네올 혹은 테르피네올과 에탄올 의 용매에 현탁하여 촉매 점질물을 만든다. 촉매 점질물은 전도성 전극의 표면에 인쇄되어 건조처리되므로서 도 1A에 나타나듯이 촉매 클러스터의분산물이 만들어 진다. 전처리를 하면 촉매 클러스터가 접착층에 의하여 전극의 표면에 부착되어진다. 이러한 접착층은 전극과 촉매 혹은 비촉매적 금속물질 및/혹은 가소처리된 비촉매적 유기 입자물 로부터 형성된 금속 카바이드와 같은 카바이드 사이의 금속상호간 결합력에 의하여 형성되는 것으로 예상된다. 예를 들면, 전분은 유기성 비 촉매성 입자로 사용되는 데, 이것은 촉매 클러스터와 전처리후 전도성 전극사이에 끈끈한 접착층을 만들게 한다.

[0063] 금속체 상호간과 금속카바이드는 강한 접착층을 갖는 전극 표면 경계부를 갖는 것으로 관찰된다. 전극 표면에 있는 표면 경계부에서 촉매클러스트사이에 발생하는 분산과 혼합의 현상으로 양이온에 나노파이버 에미터의 우수한 결합이 만들어 지는 것으로 예상되어진다. 도 2A에서 나노파이버가 접착층을 만들지 않는 법으로 나노파이버가 만들어진 경우 알루미늄 필름에 대한 나노파이버의 좋지않은 접착상황을 보여주고 있다. 하나의 예를 들면, 카본이 접착층으로부터 산화처리, 환원처리 혹은 카바이드 제거처리중 완전히 없어지게 된다. 예를 들면 전분과 에틸 셀룰로스는 완전산화하면 이산화탄소와 물을 형성하고 대기중에 분해제거된다. 반면에 탄소 잔류물은 전처리후 잔류하며, 이것은 금속 카바이드와 같은 카바이드를 형성하도록 한다. 구체적으로, 실험실적인 고압공기로부터 나온 고압공기는 도2A에 나오듯이 접착층이 없이 양극으로부터 탄소 나노파이버 클러스터의 대부분을 제거한다.

반면에, 고압의 공기는 전분입자와 에틸셀룰로스 접착제를 알루미늄필름에 촉매클러스터가 결합하도록하는 접착층을 갖는 클러스터를 형성하는 데 사용한 도2B에 나오는 본발명의 예로는 효과가 없다. 도 2A와 2B사이의 차이점은 전극의 금속필름에 있는 표면경곕에서 전분입자들의 잔류물로부터 카바이드의 형성이 주로 되는지에 달려 있는 것이다. 도2B의 탄소나노파이버 클러스터는 도2A에 나타난 음극으로 동일한 고압공기를 사용하여 처리하였을 때 제거된 픽셀들과 아무런 접착효과를 보이지못하고 있다.

[0064] 예를 들면, 도전성 기질은 비 도전성 혹은 반도전성 기지상이 금속필름이 될수 있다. 바람직하게는 금속필름이 촉매 및/혹은 비촉매성 입자와 접착층을 형성하도록 선택하는 것이다. 즉, 탄소 나노파이버 클러스터의 증식후, 예를 들면 CVD 처리후, 나노파이버 클러스터가 접착층에 의하여 금속필름에 부착되어지는 것이다. 전처리중 형성된 접착층은 탄소나노파이버 클러스터로 만들어진 픽셀을 나노파이버의 CVD처리후 전기적인 전도성 필름에 견고하게 부착되는 것이다.

[0065] 전분입자를 사용한 카본 나노파이버 클러스터는 우수한 부착력을 보이며, 표면상에 균일하게 분산되어져 있고, 크기와 높이 그리고 전극의 단위 표면적당 밀도에 있어 도5에 나오듯이 멍비인 전분의 경우처럼 우수한 접착 결과를 보이고 있 다.도 6은 도 5의 확대도로, 나노파이버 클러스터를 형성한 각각의 탄소 나노파이버를 명확하게 보여주고 있다. 멍 비인 전분을 사용하고 독립된 탄소 나노파이버 클러스터를 갖고 있는 구체적인 예는 도 7에 나타나 있다. 멍 비인 전분, 콘 스타치, 감자 전분, 그리고 그 유사한 것과 같은 알맞은 크기를 갖는 전분이 쉽게 사용가능하며 경제적으로 이용될 수 있다. 전계효과 다이오드를 만들면, 픽셀 전류밀도가 높으며, 전자력 한계도 2 V/.mu.m까지 이루어 질수 있음을 도 11에 보여주고 있다. 낮은 전압에 비하여 대전류밀도로 전자 방출하는 표면에너지 효율이 마찬가지로 증대하는 것이다.

[0066] 더 우수한 예로, 에틸 셀룰로스를 인쇄용 점질물을 만들기 위하여 테르피네올, 용매 그리고 희석제와 함께 접착제와 부피제로 사용하는 것이다. 대체적인 방법으로, 테르피네올과 에탄올이 혼합물을 용매로 사용하는 것이다. 바람직하게는 5-18중량%의 에틸셀룰로스를 인쇄용 점질물을 만들기 위하여 테레피네올에 첨가하는 것이다.접착제와 용매의 다르게 혼합하면 에틸셀룰로스와 테레피네올을 대체할 수 있다. 그러나, 접착제와 용매의 혼합은 닉켈 및/혹은 철 혼합물과 같은 촉매 전구물질을 용해하거나 유기 및/혹은 무기 비촉매성 입차를 슬러리나 페이스트에 도전성기질의 표면에 증착하도록 분산할 때를 위하여 임의로 조절할 수 있다. 대체적인 방법으로 나노 크기의 닉켈과 철 촉매입자를 보다 큰 비촉매성 입자 및/혹은 비촉매성 입자 클러스터에 나노크기의 촉매 입자들이 접착하도록 조절하여 슬러리와 페이스트에 현탁할 수 있다.

[0067] 한가지 구체적인 예로 닉켈(II) 질산화 헥사하이드레이트,Ni(NO.3).sub.2 6(H.sub.2O) 및/혹은 철(III)질산화 노나하이드레이트,Fe(NO.sub.3)3 9(H.sub.2O)를 에탄올에 용해하는 것이다. 충분한 에탄올로 닉켈과 철 촉매 화합물을 용해하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 에탄올이 순도가 좋은, 0.1%미만의물을 갖고 있는 것이다. 구체적인 한가지 예로, 전분입자들이 테르피네올고 셀룰로스의 점질물과 혼합되기 전에 촉매 용액에 첨가되어지는 것이다. 대체적인 방법으로, 전분은 알콜, 특히 에탄올에 첨가되어져, 촉매 용액화 혼합하는 것이다. 다른 방법으로는 촉매 용액을 테르피네올/에틸셀룰로스 점질물과 먼저 혼합하고, 전분이 혼합된 촉매 점질물에 첨가되어지는 것이다. 또다른 구체적인 예로, 전분의 입자를 촉매 용액에 촉매와 함께 침전하고 나서 여과하고, 이것을 접착제와 용매의 점질물에 혼합하는 것이다. 또 다른 방법으로, 금속 질산화합물과 전분입자가 용매에서 점질형태로 만들어지고, 혼합된 점질물을 테르피네올과 에틸셀룰로스 점질물에 혼합하는 것이다. 더 다른 대체법으로는, 금속 질산화물, 물 및전분이 용액으로 먼저 만들고, 이어서 용액을 가열 분산과 같은 방법으로 먼저 건조하여 촉매를 함유한 이차 입자를 형성하고, 마지막으로 이차 입자들을 접착제-용매 점질물과 혼합하는 것이다.

[0068] 전분 입자는 비촉매성이고, 촉매가공이 침전 처리중에 표면물질로 작용한다. 비촉매성으로 인하여 전분의 나노파이버의 증식을 촉진하는 것에는 목적이 없 는 것으로 판단된다. 바람직하게는, 입자가 촉매 클러스터를 형성하는 것이다. 촉매 클러스터는 예를 들면, 촉매 점질물이 전도성 기질이 표면에 증착되기 전 전분 입자의 첨가로 형성되는 것이다. 바람직한 예로, 에틸 셀룰로스가 침전하는 철/닉켈 촉매 화합물이 전분 입자에 접착토록 하며, 이로서 철/닉켈 촉매 입자로 장식된 비촉매성 입자의 클러스터 입자들이 형성되는 것이다. 각각의 입자 크기는 특정한 평균 원통직경과 분포를 갖도록 증식한 평균 단면적과 분포도를 갖도록 선택될 수 있다.

[0069] 나노파이버의 길이는 일정 길이에 도달하면 종결되어지는 CVD 법에 의하여 조절되어진다. CVD대기하에서 수소의 혼합은 나노파이버의 증식에 유효한 촉매성 입자들을 유지하는데 이용되어진다. 기체상태의 혼합물과 온도가 단층 나노튜브 혹은 다층 나노튜브 혹은 다른 비 원통형 나노튜브의 증식용으로 선택되어 질 수 있다. 바람직하게는 나노파이버가 “깨끗하다”라고 하는 것은 나노파이버의 표면이 거의 눈에 안띄는 탄소 흑색입자를 갖고 있는 경우를 의미한다. 구체적인 예로, 깨끗한 나노파이버는 반구형 섬유상 클러스터가 종축이 나노파이버의 외부 원주 직경보다 1000배이상 크지않으며, 바람직하게는 50내지 100배의 평균 외부 원주직경을 갖고 있도록 증식한 것이다.

[0070] 한가지 구체적인 예로, “깨끗한” 탄소 나노파이버 클러스터는 더 처리되어진다. 예를 들면, 탄소 나노파이버를 실리콘 카바이드, 티타늄 카바이드, 니오비움 카바이드, 철 카바이드, 보론 카바이드와 같은 다른 재질의 나노파이버로 전환할 수 있는 것으로 예상된다. 더 구체적인 예로, 탄소 나노파이버 클러스터를 증식하고, 더 처리하는 것은 탄소 나노파이버를 아르곤 가스와 같은 불활성 기체하에서 증발하는 실리카와 반응시켜 형태적으로 탄소나노파이버와 유사한 SiC 나노파이버 클러스터를 형성하도록하는 것이다. 실리콘 카바이드 나노튜브를 지지하는 기질과 전극은 1400도이상으로 가공온도로 하여 처리 조건을 조절하도록 선택한다. 고온 용융점 금속, 금속상호간 그리고 도전성 조성물이 전극으로 적합하며, 이 처리온도에서 안정한 기질은 이미 당업계의 일반화된 기술이다.

[0071] 나노파이버 클러스터는 나노파이버와 클러스터의 다양한 형태로 그자체가 유효한 자장 발생특성을 갖도록 자체 증식으로 가능하며, 이러한 구성으로 어떠한 제한을 가하고자 하는 것은 아니다. 더욱더, 하나의 게이트가 통상의 방법으로 클러스터로부터 자계방출을 유도하는 데 작용하게 할 수 있다.

EXAMPLES OF EMITTER PREPARATION

[0072] 다음 예 들은 단순히 특정한 예로 제시하는 것으로 청구범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 다음 실시예로부터 다양한 처리 변수들이 나노파이버의 인쇄, 접착 그리고 발생하는 전자 에미터를 갖춘 전계효과의 특성을 갖는 I-V를 갖도록 조절이 가능하다.

[0073] 각각의 실시예에서, 특별한 언급이 없는한, 점질물 혹은 슬러리는 촉매-질산화물 화합물을 갖고 있는 촉매용액 혹은 닉켈용 닉켈 헥사하이드레이트 및 철용 철 노나하이드레이트와 같은 에탄올 용매 그리고 에탄올에 용해될 수 있는 촉매염; 그리고 에틸셀룰로스 접착제; 그리고 접착제를 용해하며 점질물 혹은 슬러리를 희석하는 테르피네올용매와 같은 것으로 구성되어진다. 금속 촉매 이온도 분산될 수 있다. 실시예의 몇몇은 에틸셀룰로스/테르피네올 점질물과 촉매용액을 혼합하기 전 촉매 용액에 첨가하거나 혹은 촉매용액이 에틸셀룰로스/테르피네올 점질물에 첨가되어진후 에틸 셀룰로스/테르피네올에 첨가되어지도록 한 전분 입자로 구성되어진다.

[0074] 나노파이버의 화학증착중 그리고 전계방출 장치의 구성중에 많은 변용이 가능하다. 그러나 촉매 전구물질의 증착공정, 화학증착공정 및 전계 방출 장치의 구성법은 몇몇 실시예에 항시 일정하게 유지되며, 다른 촉매 전구물질과 직접 비교하여 질수 있다.

[0075] 촉매 전구물질 증착 공정은 깨끗한 알루미늄 전극 표면에 촉매 점질물 혹은 슬러리를 인쇄하는 것으로 구성되어졌다. 그리고, 테르피네올 및/혹은 다른 잔류하는 에탄올 용매는 건조 공정중에 증발되어진다. 다음, 열 전처리 공정중 금속 촉매 혹은 공기중 촉매를 먼저 산화하며 이어서 수소하에서 금속산화물을 환원시킨다.

[0076] 구체적으로, 열 전처리 공정은 대기중에서 기질, 알루미늄 전극 및 촉매 전구물질을 500도이상으로 가열하는 것으로 구성된다. 온도는 유리 기질이 연화되는 온도 미만인 500내지 550도로 유지되어진다. 가열은 잔류하는 용매가 휘발하고, 전분 입자들 그리고 에틸 셀룰로스 접착제의 실질적인 산화제거 그리고 촉매 전구물질의 산화가 되기에 충분하도록 유지되어진다. 어떤 다른 제한이 없는한 가열중 화학적 변화와 분산은 전구물질 클러스터와 알루미늄 층 사이에 접착층을 형성하는 것으로 이어지는 것으로 예상된다. 다음에 산화물의 환원 공정ds 500-550도의 온도를 그대로 사용하되 산화 대기를 수소로 대체하여, 산화물, 활성 촉매, 금속 나노입자 클러스터들이 환원되어지도록 한다.

[0077]다음에, 탄소 나노파이버는 환상형태의 로내의 튜브형태 반응조에서 45부피% 아르곤과 45부피% 산소, 10부피% 아세틸렌으로 구성된 기체흐름하에 550도로 촉매 화학증착으로 나노입자 클러스터로부터 증식이 되어진다. 탄소 나노파이버의 증식은 모니터되어, 도 1-9에 나오듯이 나노파이버 클러스터를 형성할 정도로 충분한 나노파이버의 성장이 발생하면 수분내에 종결토록 한다. 공정 재료 처리양이 몇몇 다른 방법에 비하여 크기 때문에 구성비용을 절감하며 궁극적인 전계 방출 장치의 상업적인 경쟁력을 증대시켜 촉매성장에 요구하는 시간이 비교적 적어 대단히 효율적이다. 한편, 탄소 블랙의 형성이 크게 감소한다. 여기서 언급하는 특이한 공정으로, 탄소 나노파이버는 다층 탄소 나노파이버와 비-튜브형 나노파이버를 형성한다. 몇몇의 경우 클러스터는 접착층에 의하여 알루미늄 전극에 강하게 접착되어진다.

[0078] 예를 들면, 전계 방출 장치의 전체가 도 16A와 16B에 도시되어져 있다. 전자 에미터 162는 전극 166과 복수의 나노파이버 클러스터 164로 구성되어져 있다. 예를 들면, 나노파이버 클러스터164는 금속 나노와이어, 금속 산화물 나노파이버, 금속 술피드 나노파이버 그리고 갈륨 니트리드, 보론 니트리드, 보론 카바이드 니트리드, 실리콘 및 실리콘 카바이드와 같은 화합물로 구성된 다른 나노파이버와 같은 그래파이트 탄소 나노파이버, 실리콘 카바이드 나노파이버 혹은 다른 전자 방출 나노파이버이다. 전자 에미터 162는 전계방출장치 160의 양극 측을 형성하도록 기질 170에 접착되어진다. 스페이싱 프레임 172는 음극측 175로부터 양극측 173을 분리하도록 한다. 전계 방출 장치 160의 음극측 175는 박판 금속층 168, 인광층 혹은 형광층 174, 전도성 전극 176 및 투명 기질 178로 구성되어진다. 전극 176은 인디언 틴 옥사이드 혹은 다른 투명 전도성 물질과 같은 투명층으로 될 수 있으며, 전극 176은 전자 에미터 162의 패턴에 대응하여 패턴화될 수 있다. 프레임 172는 양극측 173을 음극측 175로부터 분리하는 것으로 양극측 173과 음극측 175 사이의 공간을 메꿀 수 있도록 하는 적어도 하나의 프레임 부재 171로 구성되어지며, 이렇게 하므로서 양극 173과 음극 175의 사이가 진공이 될 수 있다. 전극 166의 각각은 와이어 트레이스 161에 의하여 도 16B에 일부 도시되어진 전자회로에 연결되어질 수 있다.

실시예1

[0079] 촉매 점질물은 닉켈, 에틸셀룰로스 접착제, 테르피놀 및 알콜로 구성되어진다. 특히, 5내지 8중량%의 에틸 셀룰로스를 100밀리리터의 테르피네올에 용해하고, 닉켈 0.01에서 1 중량%를 점질형태가 되게 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 1내지 10부피%의 알콜, 예 에탄올을 점질물에 첨가한다. 촉매 점질물의 스크린 인쇄중에 우수한 인쇄 특성이 관찰되었다. 65제곱센티미터 면적을 촉매 점질물로 도포하였고, 적어도 30에서 60%의 면적이 전계방출 광 방출 장치에 양극을 삽입하고 처리하므로서 광방출기능이 관찰되었다. 특성 I-V의 곡선은 실시예3과 유사한 전계강도 한계치와 전류한계값을 보여주었다.

실시예 2

[0080] 촉매 점질물(D5)를 100중량%에틸셀룰로스를 100밀리리터 테르피네올과 혼합하여 만들었다. 이어서, 0.1중량%이 닉켈과 0.1중량%의 철을 10부피%의 에틸셀룰로스와 테르피네올 점질물과 같은 양의 알콜에 용해하였다. 촉매 용액을 점질물에 첨가하여 60도에서 혼합하여 균일한 인쇄가능한 촉매 점질물을 만들었다. 알루미늄필름에 점질물을 인쇄한 후 공기중에서 열처리하고 수소처리하며, 화학증착법에 의하여 탄소나노파이버를 형성하도록 처리하여 광발광 전계 다이오드를 만들었다. 약 60%의 표면이 광발생능을 보였으며, 결과물의 특성 I-V가 도 10에 도시되어져 있다.

실시예3

[0081] 촉매 점질물(D|3)을 100밀리리터 테르피네올에 10중량% 에틸셀룰로스를 혼합한 점질물에 혼합한 알콜에 용해한 닉켈 질산화물을 이용하여 제조하였다. 5부피% 알콜용액과 닉켈 질산화물을 60도에서 첨가하고 혼합하였다. 점질물을 알루미늄 필름에 인쇄하고, 열에의하여 대기중에서 전처리하고 수소하에 처리하며, 100nm평균직경과 5-10 .mu.m 길이 탄소 나노파이버를 형성하도록 화학증착에 의하여 처리하였다. 이어서, 전계 발광 다이오드를 양극으로 탄소 나노파이버를 만들었다. 적어도 30내지 60%의 음극 인광 면적이 광발광성을 보여주었다.

실시예4

[0082] 본 실시예에서, 에틸셀룰로스/테르피네올을 PVA/물로 대치하였다. 만족할 만한 스크린 인쇄가 이루어지지 않았고 아무런 장치도 구체화되지 못했다.

실시예5

[0083] 본 실시예에서 테르피네올을 에탄올만으로 대치하였다. 만족할만한 스크린 인thoss 이루어지지않았고, 아무런 장치도 구체화되지 못했다

실시예 6

[0084] 촉매 점질물(D4)는 10중량% 에틸셀룰로스 접착제 와 0.06중량% 닉켈 그리고 0.06중량% 철로 구성하였다. 6부피%에탄올에 용해된 닉켈 질산화물과 철 질산화물을 에틸셀룰로스와 테르피네올 점질물에 첨가하였고 60도에서 혼합하였다. 적어도 에탄올 일부는 혼합중에 증발된 것으로 예상된다. 이 점질물을 유리 기질상의 알루미늄 전극의 표면에 인쇄하여 전계방출 다이오드를 구체화하는데 이용하였다. 전 음극 면(65제곱센티미터)이 광발광성이고, 도10에 I-V의 특성을 도시하고있다. 개선된 시너지 효과는 점질물내의 닉켈과 철 촉매이 혼합에 기인하는 것으로 보인다. 닉켈/철 촉매 클러스터 형성이 닉켈 혹은 철 단독의 경우보다 우수하다.

실시예 7

[0085] 본 실시예에서 물을 에틸셀룰로스/테르피네올로 대치하였다. 만족할만한 인쇄는 이루어지지않았고 장치도 구체화되지 못하였다.

실시예8

[0086] 촉매 점질물(D5A)을 1중량%의 멍 빈 전분이 에틸셀룰로스와 테르피네올점질물과 알콜 촉매 용액에 혼합하기 전에 알콜 촉매 용액에 첨가하는 것을 제외하면 실시예2에서 처럼 점질물 D5를 사용하여 생산하였다. 이 전분은 도 12와 13에 나오듯이 평균 최대 직선 크기(예, 표면의 두점 사이에 최대 거리)가 5 .mu.m에서 20 .mu.m범위인 유기입자를 제조하였다. 전계 발광 다이오드는 카본 나노파이버를 이용하여 촉매 점질물에서 양극으로 증식시켜, 전체 음극 면(34제곱센티미터)이 발광성을 보였다. 1.5 V/.mu.m의 저 전계 강도 한계가 얻어졌다.

실시예 9

[0087] 본 실시예에서, 실시예3의 닉켈 질산화물을 철 질산화물로 대치하였다. 스크린 인쇄로 알루미늄 표면에 촉매의 분산이 원하는 대로 균일성을 갖도록 하였다. 발광 특성은 닉켈 질산화물 단독을 사용한 실시예3과 유시하였다.

실시예10

[0088] 촉매 점질물(D9A)을 20부피% 촉매 용액을 점질물에 첨가하기전에 철0.2중량%를 알콜에 용해하는 것을 제외하면 실시예6과 동일한 공정으로 제조하였다. 픽셀은 알루미늄에 대한 충분한 접착을 보여주지 못하여 도2A에 나오듯이 고압하에어 분리되어지는 결과를 보였다.

실시예 11A

[0089] 1중량% 전분보다 그리고 3중량% 전분으로 그리고 철0.1중량%보다 0.16중량%로 구성된 촉매 점질물(D6A)을 사용한 것외에는 실시예8을 반복하였다. 4제곱센티미터의 면적에 증착하여 50%가 발광하였다. 전계강도4.25 V/.mu.m에서 2.7mA/제곱센티미터의 전류 밀도를 얻었다. 전계강도 한계는 3.5 V/.mu.m보다 적었고, 최대 전류밀도는 도11처럼 어떤 실시예보다 컸다.

실시예12

[0090] 0.08중량% 닉켈, 0.082중량% 철 및 5중량% 멍 빈 전분을 에틸셀룰로스/테르피네올 점질물에 에탄올을 용매로 사용하는 것이외에는 실시예8과 동일하게 하였다. 도13A-13E에 나오듯이 비균일한 불규칙한 기하구조의 성장을 보여주었다.

[0091] 전계 방출 장치가 전도성 전극에 접착한 독립한 클러스터로 구성된 픽셀을 갖고 있는 몇몇 실시예에서 성공하였다. 전계방출장치의 결과적인 전류 밀도는 200 .mu.A/cm.sup.2,보다 컸으며, 전계강도한계는 2 V/.mu.m보다 적었다. 스크리닝효과는 엉클어진 나노파이버 클러스터의 형태 그리고 각개의 나노파이버가 신장가능한 거리 보다 큰 거리로 클러스터가 독립되어져 있어 감소하는 것이며, 이러한 것은 형태학적 특성과 클러스터내의 나노파이버 혼잡성에 따라 달라지는 것으로 보여진다.

[0092] 한가지 구체적예로, 자외선광에 히드로겐플라스마처리, 레이저 확산 처리 및/혹은 이온 폭사와 같은 섬유사 클러스터의 후처리로 방사특성이 개선될 수 있다. 이같은 통상적인 처리로 나노파이버의 표며결점을 증가 시키고 에미터의 밀도를 증가하는 것은 예상되어질 수 있다.

[0093] 본 발명이 특정한 실시예에 의하여 설명이 되었지만, 많은 응용과 수정 그리고 다른 용법이 당업계에서 명백하다. 따라서 본발명은 이러한 특정한 예시로 한정되는 것은 아니며, 단지 첨부한 청구범위로 한정이 될 뿐이다.

백라이트 파라미터

성질	값
평균 디스플레이 휘도	150 cd/㎡
피크 디스플레이 휘도	800 cd/㎡
LC 트랜스밋션	4%
평균 백라이트 휘도	3,750 cd/㎡
피크 백라이트 휘도	20,000 cd/㎡
평균 광속	2,800 lm
피크 광속	15,000 lm
15,000 lm를 발생시키는 No. CCFLs (375 lm)	40
10% 듀티싸이클의 No. CCFLs	400

본 발명은, 액정티브이의 전계방출백라이트(field emission backlight)로 이용된다.

Claims

액정티브이의 백라이트용으로 사용되는 전계방출장치에 있어서,

각각 광방출층을 지니는 다수의 전도성 애노드들과, 다수의 전자 이미터들을 포함하여 구성되며;

상기 이미터들은 스페이서에 의해 다수의 애노드들로부터 분리되고, 갭을 형성하며, 각 이미터들은, 전도성 전극과 다수의 파이버 클러스터들을 포함하여 구성되고, 그 파이버 클러스터들은 각각 화학증착법에 의해 제자리에서 형성되며, 그 다수의 파이버 클러스터들은 각각 접착층에 의해 전도성 전극에 부착된 촉매의 미립자들의 클러스터로부터 성장된 다수의 나노파이버들을 포함하고, 상기 각 접착층은 촉매 전구물질의 처리중에 형성되며, 촉매의 전구물질 조성물은 촉매화합물, 용매 및 다수의 비촉매적 입자들을 포함하고;

상기 조성물은, 다수의 비촉매적 입자들이, 클러스터로 뭉쳐지고, 촉매 전구물질의 증착과 처리후 촉매 화합물의 미립자들을 지지하여 촉매 미립자들의 클러스터의 형태로 전도성 전극에 미립자들을 부착시키는 데에 조력하도록 선택되고, 적어도 일부의 파이버 클러스터들이 반회전타원체 형상을 지니며, 다수의 전도성 애노드와 캐소드들이 동작가능하게 다수의 전자 이미터들과 애노드들사이에 전자 방출을 조절할 수 있도록 하는 전자 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 광방출층이 형광체들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 애노드와 캐소드사이에 광방출층에 부착되는 반사필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 반사필름이 알루미늄인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 화학증착법과 촉매화합물은 나노파이버들이 카본 나노파이버들이도록 선택되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 적어도 일부의 촉매 전구물질의 촉매화합물은, 용매의 증발이 용액으로 하여금 촉매 미립자들을 비촉매입자들의 클러스터상에 침전시키게 할 수 있도록 하는 용매에 용해되며, 그 촉매 화합물의 양, 비촉매 입자들의 수와 밀도 및 침전공정에 의해 촉매 입자들 클러스터들을 형성하는 촉매 미립자들의 크기의 범위가 조절되고, 나노파이버들은, 화학증착법과 촉매미립자들의 크기범위에 의해 결정되는 외부 실린더 직경들의 범위를 지니는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 상기 카본 나노파이버들의 외부의 실린더 직경들의 범위는 200나노미터이하인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 7 항에 있어서, 상기 카본 나노파이버들의 외부의 실린더 직경들의 범위는 50 나노미터이상인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반회전타원체는 편원의 반회전타원체와 편장의 반회전타원체의 하나인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 9 항에 있어서, 상기 반회전타원체는 편원의 반회전타원체인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 적어도 일부의 카본 나노파이버들은 카본 나노튜브로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 11 항에 있어서, 그 카본 나노튜브들은 다중벽의 카본 나노튜브인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 12 항에 있어서, 상기 다중벽 카본 나노튜브의 외부 실린더 직경은 50 내 지 200 나노미터의 범위인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 다수의 카본 나노파이버들의 길이는 반회전타원체 형상이 엔탱글링된 나노파이버들로 되도록 선택된 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 반회전타원체 형상을 지니는 다수의 파이버 클러스터들의 각각은 반회전타원체 형상을 지니는 인접하는 파이버 클러스터로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 상기 접착층은 금속함유물, 카바이드, 니트라이드, 및 그 조합의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 전도성 전극이 알루미늄 또는 그 합금으로 된 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 파이버 클러스터들은 평균 주축 칫수를 지니는 반회전타원체 형상을 지니며, 나노파이버들은 평균 외부 실린더 직경을 지니고, 그 평균 주 축 칫수는 평균외부실린더 직경의 1000배이하인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 5 항에 있어서, 파이버 클러스터들은 평균 주축 칫수를 지니는 반회전타원체 형상을 지니며, 나노파이버들은 평균 외부 실린더 직경을 지니고, 그 각 파이버 클러스터들의 평균 주축 칫수는 평균 외부 실린더 직경의 50 내지 100배의 범위인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 비촉매 입자들이 유기물인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 20 항에 있어서, 유기물이 전분인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 21 항에 있어서, 상기 전분이 멍(mung) 전분인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 비촉매 입자들은 적어도 5 마이크로 미터의 평균 최대 선형 칫수를 지니는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 23 항에 있어서, 상기 비촉매 입자들은 20 마이크로 미터이하의 평균 최대 선형 칫수를 지니는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패턴이 균등 분산의 파이버 클러스터들중 하나인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 25 항에 있어서, 상기 파이버 클러스터들이 균일한 크기인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 광방출층이 소정의 색의 빛을 방출하도록 형광체들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전자회로는 다수의 이미터들의 각각이 전자들을 20%이하의 듀티싸이클로 방출하도록 애노드들을 스크롤링하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전자회로는 다수의 이미터들의 각각이 전자들을 10%이상의 듀티싸이클로 방출하도록 애노드들을 스크롤링하는 것을 특징으로 하는 액 정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전자회로는, 다수의 애노드들을 스크롤링시키고, 각 애노드들의 밀도를 변화시킬 수 있도록 트라이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 필드 이미션 장치의 스레쏠드 필드 강도가 3.5볼트이하인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 필드 이미션 장치의 스레쏠드 필드 강도가 2볼트이하인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 필드 이미션 장치의 스레쏠드 필드 강도가 1 내지 3.5볼트사이인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 필드 이미션 장치의 최대 전류밀도가 평방센티미터당 900마이크로 암페어를 초과하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 1 항에 있어서, 필드 이미션 장치의 최대 전류밀도가 평방센티미터당 2.7 밀리암페어를 초과하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
액정티이브이의 백라이트로서 사용되는 전계방출장치를 제조하기 위한 방법에 있어서:

전극이 제1서브스트레이트의 표면에 부착되도록 제1서브스트레이트의 표면상에 캐소드 구조물을 형성하는 단계;

촉매화합물이 비촉매 입자들상에 미립자들을 형성하도록 촉매화합물, 바인더, 용매 및 다수의 비촉매 입자들로 구성되는 촉매전구물질을 준비하는 단계;

캐소드 구조물의 적어도 일부상에 촉매전구물질을 적어도 캐소드 구조물의 일부에 침전시키는 단계;

촉매전구물질을 건조시키는 단계;

촉매전구물질을 촉매화합물의 미립자들이 산화되도록 가스분위기에서 가열하는 단계;

촉매 미립자들을 활성화시키도록 촉매 화합물의 산화된 미립자들을 환원시키는 단계;

나노파이버들의 형상이 반회전타원체의 파이버 클러스터들을 형성하고, 그 파이버 클러스터들이 상기 건조, 가열, 환원 및 성장단계의 적어도 하나에서 형성된 접착층에 의해 캐소드 구조물에 부착되도록 촉매 클러스터들상에 나노파이버들을 성장시키는 단계;

투명 서브스트레이트의 표면상에 애노드 구조물을 침전시키는 단계;

상기 애노드 구조물상에 광방출층을 침전시키는 단계;

상기 유전체 재료로 스페이서를 형성하는 단계;

상기 애노드 구조물과 캐소드 구조물사이에 스페이서를 개재시켜 갭을 형성하는 단계;

상기 갭이 진공이 될 수 있도록 상기 투명서브스트레이트와 제1서브스트레이트사이의 갭을 밀봉시키는 단계;

상기 갭을 진공화시키는 단계;

캐소드가 갭을 가로질러 전자들을 방출시켜 광방출층을 조사할 수 있도록 상기 애노드 구조물과 캐소드 구조물을, 광방출층을 스크롤링할 수 있는 전자회로로 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티이브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 광방출층상에 알루미늄 필름을 형성시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 나노파이버의 성장단계가 나노파이버들이 엔탱글링된 반회전타원체 파이버 클러스터들을 형성하도록 촉매클러스터들로부터 나노파이버들을 성장시키는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 38 항에 있어서, 상기 나노파이버의 성장단계가 카본 나노파이버들을 성장시키는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 39 항에 있어서, 상기 갭 형성단계에 앞서 카본 나노파이버들을 실리콘 카바이드로 전환시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 갭 형성단계에 앞서 광방출층상에 알루미늄 필름을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 알루미늄이나 그 합금층을 스퍼터링시키는 단계와, 포토레지스트층을 침전시키고, 소정의 패턴으로 포토레지스트층을 현상하며, 비현상된 포토레지스트층을 제거하고, 제거된 포토레지스트층 영역의 알루미늄 또는 그 합금을 에칭시키며, 남은 포토레지스트층를 제거하여 알루미늄 또는 그 합금의 패턴을 노출시킴으로써 알루미늄 또는 알루미늄 합금층을 패턴화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 39 항에 있어서, 상기 촉매화합물이 아이온 니트레이트와 니켈 니트레이트의 혼합물인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 나노튜브성자단계는 약 50 내지 200 나노미터의 범위의 외부 평균 실린더 직경을 지니는 나노튜브들을 성장시키는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 38 항에 있어서, 상기 나노튜브의 성장단계가 분리된 파이버 클러스터들을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 41 항에 있어서, 상기 나노튜브의 성장단계가 균일한 크기이고 균일하게 분산된 파이버 클러스터들을 형성하여, 광방출층이 광방출층이 동작중에 조사된 때, 인간의 눈에 균일한 강도를 지니는 광을 방출하는 것으로 보이는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 촉매전구물질의 침전단계는 프린팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 가열 및 환원단계중에 접착층이 촉매 미립자 클러스터들과 전극사이에 형성되도록 전분, 폴리머, 금속, 세라믹 및 그 조합에서 선택되어 구성되는 비촉매 입자들의 선택단계를 상기 촉매전구물질의 준비단계가 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 48 항에 있어서, 상기 비촉매 입자들의 선택단계가 전분을 선택하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 48 항에 있어서, 상기 유기바인더가 비촉매 입자들상에 촉매화합물의 미립자들을 뭉치게 하는 데에 조력하는 비촉매 입자들을 코팅하도록 상기 비촉매입자들의 선택단계에서 유기바인더를 선택하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 가열단계가 공기, 산소 및 카본 다이옥사이드중의 하나로부터 선택되는 가스상의 공급원료로 촉매전구물질의 온도를 섭씨 350 내지 550도로 올리는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 나노파이버들의 성장단계가 가스상의 공급원료로 약 섭씨 550도의 온도로 카논의 촉매 화학증착을 포함하며, 상기나노파이버들의 성장단계들이 환원단계 바로 다음에 행해지는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 36 항에 있어서, 상기 나노파이버들의 성장단계가 아세틸렌, 수소, 아르곤의 가스상의 공급원료를 이용하는 카본의 촉매화학증착을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 53 항에 있어서, 아세틸렌과 수소의 결합된 체적백분율이 아르곤의 체적 백분율보다 크며, 수소의 체적 백분율이 아세틸렌의 체적 백분율보다 큰 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 54 항에 있어서, 상기 수소의 체적 백분율이 대략 아르곤의 체적 백분율과 동일한 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 55 항에 있어서, 아세틸렌의 체적 백분율이 가스 공급원료의 10체적%인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 48 항에 있어서, 상기 비촉매입자들의 선택단계가 5 내지 30 마이크론미 터의 평균최대선형 칫수를 지니는 입자들로 그 비촉매입자들의 크기를 제한하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 57 항에 있어서, 상기 입자들의 크기가 5 내지 10 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
제 57 항에 있어서, 상기 평균 최대 선형 칫수의 표준표차는 3 ㎛보다 작은

것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치의 제조방법.
액정티브이의 백라이트용으로 사용되는 전계방출장치에 있어서, 열로 배열된 다수의 애노드를 포함하며, 그 각 애노드는, 광방출층을 지니고, 그 각 애노드는 스페이서에 의해 대향하는 캐소드로부터 분리되며, 각 캐소드는 나노파이버로 된 전자 방출층을 지니며, 다수의 애노드와 캐소드는, 다수의 애노드 열중 적어도 하나의 적어도 일부의 광방출층으로부터 광이 방출되도록 전자 방출층으로부터의 전자의 방출이 스크롤링되게끔 하는 전자회로로 동작가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 60 항에 있어서, 상기 다수의 애노드들의 각각의 광방출층에 의해 방출된 광의 강도가 독립적으로 조절될 수 있도록 상기 전자회로가 각 캐소드를 위한 트라이오드 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장 치.
제 60 항에 있어서, 상기 다수의 애노드의 연속적인 열들이 광을 방출하도록 상기 광이 스크롤링되는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 62 항에 있어서, 상기 백라이트의 피크휘도가 적어도 1000cd/㎡인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 62 항에 있어서, 상기 백라이트의 피크휘도가 적어도 3000cd/㎡인 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.
제 60 항에 있어서, 상기 액정티이브이가 적어도 30인치이상의 대각선 스크린 칫수를 지니는 것을 특징으로 하는 액정티브이의 백라이트용 전계방출장치.