KR20070079475A - 전자 방출 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

전자 방출 소자 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20070079475A
KR20070079475A KR1020060010178A KR20060010178A KR20070079475A KR 20070079475 A KR20070079475 A KR 20070079475A KR 1020060010178 A KR1020060010178 A KR 1020060010178A KR 20060010178 A KR20060010178 A KR 20060010178A KR 20070079475 A KR20070079475 A KR 20070079475A
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cathode electrode
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정광석
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 목적은 비교적 저온에서 카본 나노 튜브를 성장시켜 전자 방출원을 형성할 수 있는 전자 방출 소자의 제조 방법과 이 방법에 의해 제조된 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 및 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀 내에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치되며, 전이 금속을 포함하는 합금으로 만들어진 촉매층과 그 위에 성장된 카본 나노 튜브를 구비하는 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

전자 방출 소자 및 그 제조 방법{Electron emission device and method of fabricating the same}
도 1은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도.
도 3은 도 2의 III 부분의 확대도.
도 4는 두 개의 금속을 합금한 경우의 용융점이 낮아지는 것을 보여주는 상변태도.
도 5는 세 개의 금속을 합금한 경우의 용융점이 낮아지는 것을 보여주는 상변태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
60: 스페이서 70: 형광체층
80: 애노드 전극 90: 제1 기판
100: 전자 방출 표시 소자 101: 전자 방출 소자
102: 전면 패널 103: 발광 공간
110: 제2 기판 120: 캐소오드 전극
130: 절연체층 131: 전자 방출원 홀
140: 게이트 전극 150: 전자 방출원
본 발명은 전자 방출 소자(Electron emission device) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융점이 낮은 금속을 촉매금속으로 사용하여 비교적 저온에서 전자 방출원을 구성하는 카본 나노 튜브를 합성할 수 있는 전자 방출 소자의 제조 방법과 이 방법에 의해 제조된 전자 방출 소자에 관한 것이다.
일반적으로 전자 방출 소자는 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FED(Field Emission Display)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal Insulator Metal)형 및 MIS (Metal Insulator Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
상기 FED형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다.
상기 SCE형은 제1 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출 원을 형성한 소자이다. 상기 소자는 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 미세 균열인 전자 방출원으로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출 원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균 자유 행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여, 오믹(Ohmic) 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연체층과 금속 박막을 형성하여 오믹 전극과 금속 박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
근래의 FED형 전자 방출 소자에서는 앞서 언급한 것과 같이 주로 카본 물질이나 나노 물질로 이루어지는 전자 방출 물질을 전자 방출원에 사용하고 있다. 특히 일함수가 작아서 구동 전력의 소모가 작은 카본 나노 튜브가 많이 사용되고 있다. 카본 나노 튜브를 전자 방출 물질로 사용하는 전자 방출원은 인쇄에 의해 형성되거나, 캐소오드 전극상에 카본 나노 튜브를 직접 성장시키는 방법으로 형성된다. 이중 캐소오드 전극상에 카본 나노 튜브를 직접 성장시키는 방법을 사용하는 경우 합성 온도가 600℃이상으로 높은 단점이 있다. 이에 이러한 문제점을 시정할 수 있는 새로운 방안을 강구할 필요성이 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 비교적 저온에서 카본 나노 튜브를 성장시켜 전자 방출원을 형성할 수 있는 전자 방출 소자의 제조 방법과 이 방법에 의해 제조된 전자 방출 소자를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 및 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀 내에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치되며, 전이 금속을 포함하는 합금으로 만들어진 촉매층과 그 위에 성장된 카본 나노 튜브를 구비하는 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자를 제공함으로서 달성된다.
여기서, 상기 촉매층은 Fe, Co 또는 Ni를 포함하는 전이 금속 그룹 중에서 선택된 하나의 금속과, Pd, Pt 또는 Ir를 포함하는 금속 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 합금으로 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Fe, Co 또는 Ni 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 50.0중량% 내지 70.0중량%를 차지하 는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Pd, Pt 또는 Ir 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 30.0중량% 내지 50.0중량%를 차지하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 게이트 전극의 상측을 덮는 제2절연체층과, 상기 제2절연체층에 의해 상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 게이트 전극과 나란한 방향으로 배치된 집속 전극을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 베이스 기판 상에 캐소오드 전극, 제1절연체층, 게이트 전극을 형성하는 단계(a); 상기 제1절연체층 및 게이트 전극의 일부를 식각하여 전자 방출원 홀을 형성하여 캐소오드 전극의 일부가 노출되도록 하는 단계(b); 상기 전자 방출원 홀 내에 노출된 캐소오드 전극 상에 촉매층을 형성하는 단계(c); 및 상기 촉매층의 상면에 카본 나노 튜브를 직접 성장시키는 단계(d)를 포함하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제곰함으로써 달성된다.
여기서, 상기 단계(a)는 상기 게이트 전극 위에 제2절연체층 및 집속 전극을 더 형성하고, 상기 단계(b)는 상기 게이트 전극 위에 형성된 제2절연체층 및 집속 전극을 더 식각하여 전자 방출원 홀을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 촉매층은 Fe, Co 또는 Ni를 포함하는 전이 금속 그룹 중에서 선택된 하나의 금속과, Pd, Pt 또는 Ir를 포함하는 금속 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 합금으로 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Fe, Co 또는 Ni 중에서 선택된 하 나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 50.0중량% 내지 70.0중량%를 차지하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Pd, Pt 또는 Ir 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 30.0중량% 내지 50.0중량%를 차지하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1에는 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 III 부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 전자 방출 표시 소자(100)는 전자 방출 소자(101) 및 상기 전자 방출 소자(101)의 전방에 배치된 전면 패널(102)을 포함한다.
상기 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1 절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다.
상기 제1기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치 (flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다.
상기 캐소오드 전극(120)은 상기 제1기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금으로 만들어질 수 있다. 또는, Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 유리로 구성된 인쇄된 도전체로 만들어질 수 있다. 또는, ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다. 특히 제조 공정 중에 상기 제1기판(110)의 후방으로부터 빛을 투과하도록 하는 공정이 필요한 경우에는 ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다.
또한, 단순히 램프로서 가시광선을 발생시키기만 하는 것이 아니라 화상을 구현하기 위해서는 상기 캐소오드 전극(120) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 전극(140)들과 상기 캐소드 전극(120)들이 교차하는 영역들에는 전자 방출원 홀(131)들이 형성하여, 그 내부에 전자 방출원(150)을 배치한다.
상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서는 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(150)은 촉매층(151) 및 상기 촉매층(151)상에 형성된 카본 나노 튜브(152)를 포함한다.
상기 카본 나노 튜브는 상기 촉매층으로부터 CVD(Chemical Vapor Deposition) 직접 성장 방법에 의해 성장된다. 상기 카본 나노 튜브는 일함수가 작고 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다.
상기 촉매층은 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)이나 전자빔 증착(e-beam evaporation)에 의하여 소정의 촉매 금속을 증착으로써 형성될 수 있고, 철(Fe), 니켈(Ni) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속과, 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 및 이리듐(Ir) 중에서 선택된 하나 이상의 금속이 합금을 이룬 금속으로 형성될 수 있다.
상기 촉매층의 전체 중량에서 상기 철(Fe), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중에서 선택된 하나 이상의 금속은 50.0% 내지 70.0%의 함량을 가지고, 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 및 이리듐(Ir) 중에서 선택된 하나 이상의 금속은 30.0% 내지 50.0%의 함량을 가진다.
도 4에는 두 가지 금속을 합금한 경우에 합금의 용융점(Melting Point: MP)이 두 가지 금속 각각의 용융점보다 더 낮아지는 것을 보여주는 상변화도의 예가 도시되어 있고, 도 5에는 세 가지 금속을 합금한 경우에 합금의 용융점이 세 가지 금속 각가의 용융점보다 낮아지는 것을 보여주는 상변화도의 예가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 것과 같이 임의의 금속 A, B로 합금을 형성할 경우, 두 금속의 함량에 따라 용융점이 낮은 지점을 찾을 수 있다는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이 임의의 세 금속 X, Y, Z로 합금을 형성할 경우, 세 금속의 함량에 따라 용융점이 가장 낮은 지점을 찾을 수 있다는 곳을 볼 수 있다.
즉, 합금을 하게되면 합금 하기 이전에 각각의 금속의 고유한 성질인 용융점보다 용융점이 더 낮아진다. 촉매층에 카본 나노 튜브를 성장시킬 때는 촉매층을 이루는 금속의 용융점이 뉴클레이션 싸이트(nucleation site)가 되어 이 지점으로부터 카본 나노 튜브의 성장이 시작된다. 따라서, 본 발명에 따른 전자 방출 소자에서 카본 나노 튜브를 성장시키기 위해 사용되는 촉매층을 합금으로 사용하는 경우 촉매층의 용융점이 낮아짐에 따라 카본 나노 튜브 합성 온도가 400℃까지 낮아지는 효과를 얻을 수 있다.
위 촉매층을 구성하는 전이 금속 원소의 함량이 50.0% 이하인 경우에는, CVD 직접 성장 방법에 의해 카본 나노 튜브가 성장될 때, 탄소 성분을 포함하는 가스 내에서의 탄소성분의 열분해량이 감소하여 촉매층이 촉매로서의 작용을 하지 못하게 되는 문제점이 있다. 또한, 전이 금속 원소의 함량이 70.0% 이상인 경우에는, 다른 금속과의 합금에 의해 용융점을 낮추어 비교적 저온에서 카본 나노 튜브의 성 장이 가능하게 하는 효과를 얻을 수 없거나 미미한 효과만을 얻게 된다.
카본 나노 튜브를 합성하는 공정은 전체 전자 방출 소자를 제조하는 공정에서 카본 나노 튜브를 제외한 다른 부재들(기판, 캐소오드 전극, 게이트 전극, 절연체층 등)의 형성 공정이 완료된 이후에 전자 방출원 홀을 형성하고 나서 진행되기 때문에 높은 온도에서 카본 나노 튜브의 성장이 이루어지면 전자 방출 소자에 열충격이 가해져서 전자 방출 소자의 신뢰성을 확보하는데 어려움을 겪을 수 있다. 그러나, 본 발명에서와 같이 비교적 저온에서 카본 나노 튜브를 성장시킬 수 있으면 이러한 열충격 문제를 해소할 수 있게 된다.
한편, 지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(101)는 캐소오드 전극에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극에 (+) 전압을 인가하여 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 게이트 전극(140) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 전자 방출원으로부터 전자가 방출되도록 할 수 있다.
상기 전면 패널(102)은 형광체층(70)을 포함한다.
상기 형광체층(70)은 가속된 전자에 의해 여기되어 가시광선을 방생시키는 CL(Cathode Luminescence)형 형광체로 만들어진다. 상기 형광체층(70)에 사용될 수 있는 형광체로는 예를 들어, SrTiO3:Pr, Y2O3:Eu, Y2O3S:Eu 등을 포함하는 적색광용 형광체나, Zn(Ga, Al)2O4:Mn, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2SiO5:Tb, ZnS:Cu,Al 등을 포함하는 녹색광용 형광체나, Y2SiO5:Ce, ZnGa2O4, ZnS:Ag,Cl 등을 포함하는 청색광용 형광체가 있다. 물론 여기에 언급한 형광체들로 한정되는 것은 아니다.
상기 전면 패널(102)은 상기 형광체층으로 전자를 유인하는 애노드 전극(80)과, 상기 형광체층과 상기 애노드 전극을 지지하는 제2기판(90)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2기판(90)은 상기 제1기판(110)과 마찬가지로 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 상기 제1기판(110)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 상기 애노드 전극(80)은 상기 캐소오드 전극(120) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. 특히, 상기 애노드 전극(80)은 투명 전극으로 형성되어 형광체층에서 발생한 가시광선이 전방으로 투과될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(101)와 상기 형광체층(70)을 포함하는 전면 패널(102)은 서로 소정의 간격을 유지하면서 대향되어 발광 공간(103)을 형성하여 전자 방출 표시 소자(100)를 구성한다. 그리고, 상기 전자 방출 소자(101)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다. 또한, 내부의 발광 공간(103)을 진공으로 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(101)와 전면 패널(102)이 형성하는 발광 공간(103)의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. 이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자(100)는 다음과 같이 동작한다.
전자 방출을 위해 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(150)으로부터 전자가 방출될 수 있게 한다. 또한, 애노드 전극(80)에 강한 (+)전압을 인 가하여 애노드 전극(80) 방향으로 방출된 전자를 가속시킨다. 이와 같이 전압이 인가되면, 전자 방출원(150)을 구성하는 침상의 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다.
한편, 지금까지 본 발명을 설명함에 있어서, 탑 게이트(top gate)형의 전자 방출 소자만을 예로 들어 설명하였으나, 언더 게이트(under gate)형의 전자 방출 소자나, 집속 전극을 구비하는 더블 게이트(double gate)형의 전자 방출 소자에 대해서도 본 발명이 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면 저온에서 전자 방출 소자를 제조할 수 있어 전자 방출 소자에 가해지는 열충격 문제와 이에 따른 전자 방출 소자 제작상의 신뢰성 문제를 해소할 수 있는 전자 방출 소자 및 그 제조 방법이 제공된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극;
    상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극;
    상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 및
    상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀 내에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치되며, 전이 금속을 포함하는 합금으로 만들어진 촉매층과 그 위에 성장된 카본 나노 튜브를 구비하는 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층은 Fe, Co 또는 Ni를 포함하는 전이 금속 그룹 중에서 선택된 하나의 금속과, Pd, Pt 또는 Ir를 포함하는 금속 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Fe, Co 또는 Ni 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 50.0중량% 내지 70.0중량%를 차지하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Pd, Pt 또는 Ir 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 30.0중량% 내지 50.0중량%를 차지하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극의 상측을 덮는 제2절연체층과,
    상기 제2절연체층에 의해 상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 게이트 전극과 나란한 방향으로 배치된 집속 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  6. 베이스 기판 상에 캐소오드 전극, 제1절연체층, 게이트 전극을 형성하는 단계(a);
    상기 제1절연체층 및 게이트 전극의 일부를 식각하여 전자 방출원 홀을 형성하여 캐소오드 전극의 일부가 노출되도록 하는 단계(b);
    상기 전자 방출원 홀 내에 노출된 캐소오드 전극 상에 촉매층을 형성하는 단계(c); 및
    상기 촉매층의 상면에 카본 나노 튜브를 직접 성장시키는 단계(d)를 포함하 는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계(a)는 상기 게이트 전극 위에 제2절연체층 및 집속 전극을 더 형성하고,
    상기 단계(b)는 상기 게이트 전극 위에 형성된 제2절연체층 및 집속 전극을 더 식각하여 전자 방출원 홀을 형성하는 것임을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 촉매층은 Fe, Co 또는 Ni를 포함하는 전이 금속 그룹 중에서 선택된 하나의 금속과, Pd, Pt 또는 Ir를 포함하는 금속 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Fe, Co 또는 Ni 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 50.0중량% 내지 70.0중량%를 차지하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 촉매층을 형성하는 합금에서 Pd, Pt 또는 Ir 중에서 선택된 하나 이상의 금속의 함량은 촉매층 전체 중량의 30.0중량% 내지 50.0중량%를 차지하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
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