KR20090066644A - Thermalelectronic emission apparatus using micro-heater and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 히터를 이용한 열전자방출 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hot electron emission device using a micro heater and a method for manufacturing the same.
열전자방출은 높은 온도로 가열된 금속이나 반도체 표면에서 전자가 방출되는 현상이다. 열에 의해 에너지를 얻은 전자가 원자로부터 분리되어 고체 표면에서 튀어나오는 것으로 진공관, 방전관 등에 응용된다. 어떤 금속에서 전자를 떼어내기 위해서는 최소한 일함수 만큼의 에너지가 가해져야 한다.Hot electron emission is a phenomenon in which electrons are emitted from a metal or semiconductor surface heated to a high temperature. Electrons, energized by heat, are separated from atoms and protrude from solid surfaces. They are applied to vacuum tubes and discharge tubes. To remove an electron from a metal, at least as much energy as a work function must be applied.
한편, 음극선관(cathode-ray tube) TV 나 X-ray source 등에 이용되는 열전자방출원은 열이온 음극에 열을 제공하는 히터 자체가 벌크하여, 마이크로 사이즈의 열전자방출을 기대할 수 없다. 따라서, 마이크로 사이즈의 열전자방출을 요구하는 진공관 트랜지스터, 전자 방출 디스플레이, 전자 빔 기반의 SEM, TEM 등의 전자 장치에는 응용되기 어렵다. On the other hand, the heat electron emission source used in cathode-ray tube TV or X-ray source, etc., the heater itself provides heat to the heat ion cathode is bulk, and micro-sized hot electron emission cannot be expected. Therefore, it is difficult to be applied to electronic devices such as vacuum tube transistors, electron emission displays, electron beam-based SEMs, and TEMs requiring micro-sized hot electron emission.
또한, 대면적화된 디스플레이의 열전자방출원으로 응용되기 위해서는 대면적 의 평면방식의 열전자방출이 가능하여야 한다. 그러나, 기존의 히터로는 평면 방식의 열전자방출원을 제조하기 어렵다.In addition, in order to be applied as a hot electron emission source of a large area display, a large area planar hot electron emission should be possible. However, it is difficult to manufacture a planar hot electron emission source with a conventional heater.
본 발명은 상기한 문제점 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 마이크로 사이즈 또는 평면방식의 열전자방출이 가능한 열전자방출 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a hot electron emission apparatus capable of micro-sized or planar hot electron emission.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 열전자방출 장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다. It is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing the above-described hot electron emission device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전자방출 장치는 기판, 마이크로 히터, 및 열전자방출 장치를 포함한다. 마이크로 히터는 기판상에 구비되고, 열전자방출층은 상기 마이크로 히터 상에 구비되어 마이크로 히터로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출한다.The hot electron emission device according to the present invention for achieving the above object includes a substrate, a micro heater, and a hot electron emission device. The micro heater is provided on the substrate, and the hot electron emission layer is provided on the micro heater to receive heat generated from the micro heater to emit hot electrons.
마이크로 히터는 기판과 이격하여 존재하는 가열부; 및 상기 가열부를 지지하고, 서로 이격되어 구비되는 다수의 지지체를 포함할 수 있다.The micro heater includes a heating part spaced apart from the substrate; And a plurality of supports that support the heating unit and are spaced apart from each other.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열부는 기판상에서 일방향으로 연장되고, 상기 다수의 지지체는 상기 가열부와 상기 기판과의 사이에 부분적으로 구비되어 상기 가열부를 지지한다.According to an embodiment of the present invention, the heating portion extends in one direction on the substrate, and the plurality of supports are partially provided between the heating portion and the substrate to support the heating portion.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 마이크로 히터는 상기 가열부의 양측으로터 각각 연장되고, 상기 가열부의 길이방향을 따라 서로 이격되어 배열된 다수의 연결부를 더 포함한다. 여기서, 다수의 지지체는 상기 다수의 연결부의 하부에 각각 구비되어 상기 가열부를 지지한다.According to an embodiment of the present invention, the micro heater further includes a plurality of connection parts respectively extending from both sides of the heating part and spaced apart from each other along the longitudinal direction of the heating part. Here, the plurality of supports are respectively provided under the plurality of connecting portions to support the heating unit.
본 발명의 실시예에 따르면, 열전자방출층은 가열부에 부분적으로 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hot electron emission layer may be partially provided in the heating unit.
본 발명의 열전자방출 장치는 기판 및 다수의 지지체에 도포되고, 열전자방출층으로부터 방출된 열전자가 충전되는 것을 방지하는 충전방지층을 더 포함할 수 있다. 상기 충전방지층은 103Ωcm ~109 Ωcm의 비저항 값을 갖는 물질로 이루어진다.The hot electron emission device of the present invention may further include a charge preventing layer which is applied to the substrate and the plurality of supports, and prevents the hot electrons emitted from the hot electron emission layer from being charged. The charge preventing layer is made of a material having a specific resistance value of 10 3 Ωcm ~ 10 9 Ωcm.
본 발명의 열전자방출 장치는 가열부의 하부에서 가열부와 직교하도록 기판상에 각각 존재하고, 다수의 지지체와 각각 이격되며, 열전자방출층으로부터의 열전자 방출을 온/오프하는 다수의 게이트를 더 포함할 수 있다.The hot electron emission device of the present invention further includes a plurality of gates respectively present on the substrate so as to be orthogonal to the heating portion at the bottom of the heating portion, spaced apart from the plurality of supports, and on / off hot electron emission from the hot electron emission layer. Can be.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 마이크로 히터가 두 개 이상 서로 나란하게 배열될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least two micro heaters may be arranged in parallel with each other.
본 발명의 다른 측면에서, 열전자방출 장치는 기판; 기판상에 구비된 마이크로 히터; 및 기판 및 마이크로 히터에 도포되고, 마이크로 히터로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출하는 열전자방출층을 포함할 수 있다. 상기 열전자방출층은 열전자방출 물질 및 충전방지물질로 이루어진다. In another aspect of the invention, the hot electron emission device is a substrate; A micro heater provided on the substrate; And a hot electron emission layer applied to the substrate and the micro heater and receiving heat generated from the micro heater to emit hot electrons. The hot electron emission layer is composed of a hot electron emission material and a charge preventing material.
또한 본 발명은 상기한 열전자방출 장치를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발 명의 일 측면에 따른 열전자방출 장치의 제조 방법은 다음과 같다. 기판상에 마이크로 히터를 형성한다. 상기 마이크로 히터로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출하는 열전자방출물질을 상기 마이크로 히터에 도포한다.The present invention also provides a method of manufacturing the above-described hot electron emission device. Method for producing a hot electron emission device according to an aspect of the present invention is as follows. A micro heater is formed on the substrate. A hot electron emitting material that receives heat generated from the micro heater and emits hot electrons is coated on the micro heater.
본 발명의 열전자방출 장치의 제조방법은 방출된 열전자가 충전되는 것을 방 지하는 충전방지층을 기판 및 다수의 지지체에 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing a hot electron emission device of the present invention may further include applying a charge preventing layer on the substrate and the plurality of supports to prevent the emitted hot electrons from being charged.
본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 히터를 형성하는 단계 이전에, 상기 기판상에 상기 열전자방출물질로부터의 열전자 방출을 온/오프하는 게이트를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, before the forming of the micro heater, the method may further include forming a gate on / off the hot electron emission from the hot electron emission material on the substrate.
본 발명의 다른 일측면에 따른 열전자방출 장치의 제조방법은 다음과 같다. 기판상에 마이크로 히터를 형성한다. 상기 마이크로 히터로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출하는 열전자방출물질 및 방출된 열전자가 충전되는 것을 방지하는 충전방지물질의 혼합물을 상기 마이크로 히터에 도포한다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a hot electron emission device is as follows. A micro heater is formed on the substrate. A mixture of a hot electron emission material that receives heat generated from the micro heater to emit hot electrons and a charge preventing material that prevents the discharged hot electrons from being charged is applied to the micro heater.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited by the following examples.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’에 따라 절단한 단면도이다.FIG. 1A is a perspective view illustrating a hot electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 열전자방출 장치(101)는 기판(10), 마이크로 히터(20), 및 열전자방출층(30)을 포함한다.1A and 1B, a hot
상기 마이크로 히터(20)는 상기 기판(10)상에 구비된다. 상기 열전자방출층(30)은 상기 마이크로 히터(20) 상에 구비되고, 상기 마이크로 히터(20)로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출한다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로 히터(20)는 가열부(21), 다수 의 연결부(22) 및 다수의 지지체(23)를 포함한다. 상기 가열부(21)는 상기 기판(10) 상에서 상기 기판(10)과 이격하여 존재하고, 일방향(D1)으로 연장된다. 상기 가열부(21)는 몰리브덴이나 텅스텐, 탄화실리콘 등으로 이루어질 수 있으며, 전력 인가에 의하여 발광 및 발열하게 된다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 기판(10)은 실리콘 웨이퍼 또는 유리 재질로 이루어질 수 있다. 특히 상기 기판(10)이 유리 재질로 이루어진 경우 복사열(가시광선이나 IR)을 투과하므로 고온의 히팅이 가능하다.The
상기 다수의 연결부(22)는 상기 기판(10) 상에서 상기 가열부(21)의 길이방향(D1)을 따라 서로 이격되어 배열되고, 상기 가열부(21)의 양측으로터 상기 가열부(21)의 길이방향(D1)에 경사진 방향(D2)으로 각각 연장된다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 다수의 연결부(22)는 상기 가열부(21)의 양측에 각각 구비된다. 본 실시예에서 상기 다수의 연결부(22)는 상기 가열부(21)의 길이방향(D1)과 직교한 방향으로 각각 연장된다. 또한, 상기 다수의 연결부(22)가 상기 가열부(21)를 기준으로 대칭적으로 구비된 예가 설명된다. 그러나, 상기 다수의 연결부(22)는 상기 가열부(21)를 기준으로 상기 가열부(21)의 양측에 엇갈려서 구비될 수 있다. 상기 다수의 연결부(22)는 상기 가열부(21)의 재질과 동일한 재질로 이루어지며, 동일한 공정을 통하여 상기 가열부(21)와 일체로 형성된다.The plurality of
상기 다수의 지지체(23)는 상기 기판(10)과 상기 다수의 연결부(22)의 사이에 각각 구비되고, 상기 다수의 연결부(22)의 하부에서 상기 가열부(10) 및 상기 다수의 연결부(22)를 지지한다. 상기 다수의 지지체(23)는 상기 다수의 연결부(22) 의 각 하부에 부분적으로 구비되어, 상기 다수의 연결부(22)와 부분적으로 접촉된다. 여기서 상기 다수의 연결부(22) 각각은 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)으로 나뉜다. 상기 제1 영역(A1)은 상기 다수의 연결부(22)와 상기 다수의 지지체(23)가 각각 접하는 접촉 영역(CA)에 대응한다. 상기 제2 영역(A2)은 상기 가열부(10)와 제1 영역(A1)과의 사이에 존재한다. The plurality of
본 발명의 일 실시예에서는 상기 다수의 지지체(23)가 상기 가열부(21)로부터 먼 상기 다수의 연결부(22)의 각 단부의 하부에 각각 구비된 예가 설명된다. 이 경우, 상기 다수의 연결부(22)의 각 제1 영역(A1)은 상기 다수의 연결부(22)의 각 단부에 해당한다. In the embodiment of the present invention, an example in which the plurality of
참고로, 본 실시예의 도면에는 상기 다수의 연결부(22)의 제1 영역(A1)과 접촉 영역(CA)이 원형으로 도시되어 있지만, 식각에 따라서는 상기 제1 영역(A1)이나 접촉 영역(CA)의 형상이 원형이 아닌 사각형 내지 기타 다른 형상이 될 수 있다.For reference, although the first area A1 and the contact area CA of the plurality of
한편, 상기 다수의 지지체(23)는 상기 가열부(21)로부터 발생하는 열의 손실을 방지하기 위하여 열전도율이 작은 물질로 이루어질 수 있다. 일예로 상기 다수의 지지체는(40) SiOx 으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the plurality of
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 다수의 연결부(22)가 상기 다수의 지지체(23)에 의해 지지 됨으로써 상기 다수의 연결부(22)와 일체로 형성된 가열부(21)가 상기 다수의 지지체(23)와의 접촉 없이도 상기 다수의 지지체(23)에 의해 지지 될 수 있다. As shown in FIGS. 1A and 1B, a plurality of connecting
또한, 상기 가열부(21)와 상기 다수의 지지체(23)는 상기 다수의 연결부(22) 에 의해 서로 이격되어 존재하므로 상기 다수의 지지체(23)의 각 형상이 상기 가열부(21)의 온도 분포에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 상기 가열부(21)는 균일한 온도 분포를 유지할 수 있다.In addition, since the
더 나아가, 상기 다수의 연결부(22) 중의 어느 하나의 연결부가 상기 마이크로 히터(20)의 형성과정에서 끊어지거나, 마이크로 히터(20)의 사용 도중 끊어지더라도, 상기 가열부(21)는 다른 다수의 연결부(22)와 연결되어 상기 다수의 지지체(23)에 의해 지지 되므로 안정적으로 열을 발생시킬 수 있다.Furthermore, even if one of the plurality of connecting
열전자방출층(30)은 상기 가열부(21)로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출시킨다. 상기 열전자방출층(30)에 일함수 이상의 에너지가 가해지면 열전자방출층(30)의 표면으로부터 열전자 방출된다. 따라서, 상기 열전자방출층(30)은 가열에 의해 열전자를 방출할 수 있는 금속이나, 반도체 물질 등의 열전자방출물질을 이용하여 형성한다. 특히, 상기 열전자방출층(30)은 열전자방출층(30)을 이루는 열전자방출물질의 일함수 값이 작을수록 낮은 온도에서 열전자를 방출할 수 있다. 일 함수가 작은 물질의 예로, BaSrO, BaO 또는 LaB6등을 들 수 있다. 따라서, 이러한 물질로 열전자방출층(30)을 형성한 경우, 열전자 방출을 위해 필요한 에너지가 작으므로 가열부의 온도를 낮출 수 있다. 그 결과, 열전자방출 장치(101)의 소모 전력을 감소시킬 수 있다. The hot
또한, 상기 열전자방출층(30)을 이루는 열전자방출물질은 상기 가열부(21)를 이루는 물질의 일함수 보다 작은 일함수를 갖는다. 상기 가열부(21)를 이루는 물질 의 일함수가 상기 열전자방출물질의 일함수와 동일하거나 그 이하인 경우에 고온의 히팅이 어렵기 때문이다. In addition, the hot electron emission material constituting the hot
상기 열전자방출층(30)은 열전자방출물질을 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 물리적기상증착법(physical vapor deposition), 전기도금법(electroplating), 침액법(dipping) 등의 방법으로 도포하여 형성할 수 있다. The hot
본 실시예에서는 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 열전자방출층(30)이 가열부(21) 및 다수의 연결부(22)의 표면에 형성된 예가 설명되지만, 상기 열전자방출물질의 도포방법에 따라, 상기 다수의 지지체(23)의 표면 및 상기 기판(10)의 상면에도 함께 형성될 수 있다. 또한, 열전자방출물질을 가열부(21)의 일부분에 도포함으로써 열전자가 방출되는 영역을 선택적으로 조절할 수 있다(도 2 참조).In the present embodiment, as illustrated in FIG. 1B, an example in which the hot
이처럼, 상기 열전자방출층(30)을 상기 마이크로 히터(20)에 형성함으로써, 마이크로 사이즈의 영역에서 열전자를 방출시킬 수 있다. 또한, 상기 마이크로 히터(20)의 가열부(21)는 균일한 온도 분포를 가지므로, 상기 열전자방출층(30)은 상기 가열부(21)로부터 균일한 온도의 열을 제공받을 수 있다. As such, by forming the hot
또한, 상기 마이크로 히터(20)를 기판(10)상에 2개 이상 배열하여 마이크로 히터 어레이를 이룰 수 있으면, 이를 통해 히터의 대면적화가 가능하다. 그 결과, 평면방식으로 열전자를 방출시킬 수 있다.In addition, if two or more
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 평면도이다. 도 2에 도시된 구성요소 중 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 병기한 후 그에 대한 구체적인 설명은 생략한 다. 2 is a plan view showing a hot electron emission apparatus according to another embodiment of the present invention. Of the components illustrated in FIG. 2, the same components as those illustrated in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numeral, and detailed description thereof will be omitted.
본 실시예의 열전자방출 장치(102)의 기판(10) 및 마이크로 히터(20)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 기판(10) 및 마이크로 히터(20)와 동일하다. 다만, 열전자방출층(30)을 가열부(21)의 일부분에만 형성함으로써 열전자 방출 영역을 선택적으로 조절할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 열전자방출 장치(102)의 응용 범위를 넓힐 수 있다.The
한편, 마이크로 히터(20)의 구조를 더 상세하게 설명한다. On the other hand, the structure of the
도 2에는 다수의 연결부(22)의 폭(W1, W2), 상기 다수의 연결부(22)의 제2 영역(A2)의 길이(L1), 상기 다수의 연결부(22) 사이의 이격거리(L2), 상기 가열부(21)의 폭(W3), 및 접촉 영역(CA)의 폭(W4)이 각각 나타나 있다. 2, the widths W1 and W2 of the plurality of connecting
본 실시예의 마이크로 히터(20)에서는 가열부(21) 및 다수의 연결부(22) 간의 열전달과 다수의 연결부(22) 및 상기 다수의 지지체(23) 간의 열전달이 일어나는 영역의 면적을 감소, 바람직하게는 지지를 유지하는 한도에서 최소화시키면 상기 마이크로 히터(20)의 구동에 소모되는 전력을 절감할 수 있다.In the
열전도도(Q)는 다음의 식에 의해 결정된다.The thermal conductivity Q is determined by the following equation.
상기 열전도도(Q)는 단면적(A)가 작을수록 작아지고, 열전달 거리(dX)가 클수록 작아진다. 따라서, 상기 가열부(21)의 양측으로부터 상기 다수의 연결부(22)로 각각 전달되는 열전도도(Q)는 상기 다수의 연결부(22)의 제2 영역(A2)의 길 이(L1)가 길수록 작아지고, 상기 다수의 연결부(22)의 폭(W1,W2)이 작을수록 작아진다. 또한, 다수의 연결부(22) 사이의 이격거리(L2)가 클수록 상기 가열부(21)의 양측으로부터 상기 다수의 연결부(22)로 각각 전달되는 열전도도(Q)가 작아진다. 그 이유는 일정한 길이를 갖는 가열부(21)에서, 상기 다수의 연결부(22) 간의 이격거리(L2)가 클수록 상기 가열부(21)와 연결된 다수의 연결부(22)의 수가 감소하므로 상기 다수의 연결부(22)의 면적이 감소하기 때문이다.The thermal conductivity Q becomes smaller as the cross-sectional area A becomes smaller, and becomes smaller as the heat transfer distance dX becomes larger. Accordingly, the longer the thermal conductivity Q transmitted from both sides of the
마찬가지로, 상기 다수의 연결부(22)로부터 상기 다수의 지지체(23)로 각각 전달되는 열전도도(Q)는 상기 접촉 영역(CA)의 폭(W4)이 작을수록 작아진다.Similarly, the thermal conductivity Q transmitted from the plurality of connecting
따라서, 본 실시예의 마이크로 히터(20)에서는 상기 다수의 연결부(22)의 폭(W1, W2), 상기 다수의 연결부의 제2 영역(A2)의 길이(L1), 상기 다수의 연결부(22) 사이의 이격거리(L2) 및 상기 접촉 영역(CA)의 폭(W4) 조절하여 상기 가열부(21)로부터 발생하는 열의 손실을 감소시킬 수 있다. Therefore, in the
구체적으로, 상기 가열부(21)의 지지를 유지하는 한도에서 상기 다수의 연결부(22)의 제2 영역(A2)의 길이(L1)를 최대화시키거나 상기 다수의 연결부(22)의 폭(W1, W2) 및 상기 접촉 면적(45)을 최소화시키면 상기 가열부(21)부터 발생한 열의 손실을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 상기 마이크로 히터(20)의 구동에 소모되는 전력을 절감할 수 있고, 인가된 전력이 상기 가열부(21)의 고온 히팅에 효율적으로 사용되도록 할 수 있다. 또한, 상기 가열부(21)에 도포된 상기 열전자방출층(30)의 열전자방출 효율을 높일 수 있다. In detail, the length L1 of the second area A2 of the plurality of connecting
일예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 연결부(22)의 제2 영역(A2) 의 폭(W2)을 상기 가열부(21)의 폭(W3)보다 작게 형성하여 상기 가열부(21)로부터 상기 다수의 연결부(22)의 제2 영역(A2)로 전달되는 열량을 감소시킬 수 있다. 또한, 다수의 연결부(22)로부터 다수의 지지체(23)로 전달되는 열의 손실을 감소시키기 위해, 접촉 영역(CA)의 폭(W4)을 제1 영역의 폭(W1) 보다 작게 형성할 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, the width W2 of the second area A2 of the plurality of
한편, 상기 접촉 영역(CA) 및 상기 접촉 영역(CA)에 대응하는 상기 다수의 연결부(22)의 제1 영역(A1)의 면적이 지나치게 작은 경우에 상기 다수의 지지체(23)에 의한 지지 자체가 어려워져 구조적 안정성을 확보할 수 없다. 따라서, 접촉 영역(CA) 및 상기 제1 영역(A1)의 면적은 다수의 지지체(23)가 가열부(21) 및 다수의 연결부(22)의 지지를 유지할 수 있는 최소한의 면적 이상이 되도록 하여야 한다. 그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 영역(A1) 및 상기 접촉 영역(CA)의 폭(W1, W4)은 상기 제2 영역(A2)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다.On the other hand, when the area of the contact area CA and the first area A1 of the plurality of connecting
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 단면도이다. 도 3에 도시된 구성요소 중 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 병기한 후 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 3 is a cross-sectional view showing a hot electron emission apparatus according to another embodiment of the present invention. The same components as those shown in FIGS. 1A and 1B among the components shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
본 실시예의 열전자방출 장치(103)의 기판(10) 및 마이크로 히터(20)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 기판(10) 및 마이크로 히터(20)와 동일하다. 다만, 본 실시예의 열전자방출 장치(103)는 기판(10) 및 다수의 지지체(23)에 형성된 충전방지층(40)을 더 포함한다. 상기 충전방지층(40)은 상기 열전자방출층(30)로부터 방출된 열전자가 열전자방출 장치의 외부로 방출되지 못하고 충전되는 것을 방지한다. The
기판(10)이 부도체인 유리 재질 또는 플라스틱으로 이루어진 경우에 열전자방출층(30)로부터 튀어나온 열전자가 상기 기판(10)에 충전되거나, 전도도가 낮은 물질로 이루어진 다수의 지지체(23)에 열전자가 충전될 수 있다. 상기 열전자가 충전되는 경우 상기 가열부(21)의 하부에 음 전위(negative potential)가 형성되어 상기 열전자가 상기 열전자방출 장치(103)의 상부로 방출되는 것이 불가능하거나 충전된 열전자의 갑작스런 방전으로 열전자방출 장치(103)가 불안정하게 될 수 있다. 따라서, 이러한 열전자의 충전을 방지하기 위해 열전자방출 장치(103)는 충전방지층(40)을 더 포함할 수 있다. When the
상기 충전방지층(40)은 103Ωcm ~109 Ωcm의 비저항 값을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 일예로, 비정질 실리콘을 이용하여 충전방지층(40)을 형성할 수 있다. 상기 충전방지층(40)은 상기 열전자가 충전될 수 있는 기판(10)의 상면 및 다수의 지지체(23)의 표면에 도포된다. 상기 충전방지층(40)은 상기 열전자방출층(30)과 마찬가지로, 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 물리적기상증착법(physical vapor deposition), 전기도금법(electroplating), 침액법(dipping) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. The
본 실시예에서는 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 충전방지층(40)이 상기 기판(10)의 상면 및 상기 다수의 지지체(23)의 표면에 구비된 예가 설명되지만, 상기 도포방법에 따라, 상기 마이크로 히터(20)의 전면에 구비될 수도 있다.In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, an example in which the
한편, 열전자방출층(30) 상에 상기 충전방지층(40)을 형성할 수 있으며, 상 기 충전방지층(40)상에 상기 열전자방출층(30)이 형성할 수도 있다.Meanwhile, the
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 절단선 Ⅱ-Ⅱ'에 따라 절단한 단면도이다. 도 4a 및도 4b에 도시된 구성요소 중 도 1a, 도 1b 및 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.4A is a perspective view illustrating a hot electron emission device according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the cutting line II-II ′ of FIG. 4A. 4A and 4B, the same components as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 실시예에 따른 열전자방출 장치(104)에서는 2개 이상의 마이크로 히터(20)를 기판(10)상에 서로 나란하게 배열하여 마이크로 히터 어레이를 형성하고, 각각의 마이크로 히터(20)에 열전자방출층(30)을 형성하여 어레이 형태의 열전자 방출이 가능하도록 하였다. 또한, 다수의 마이크로 히터를 나란하게 배열하여 대면적화할 수 있으며, 이를 통해 대면적의 평면 열전자방출원을 용이하게 구현할 수 있다.4A and 4B, in the hot
본 실시예에서 상기 열전자방출층(30) 및 충전방지층(40)은 가열부(21), 다수의 연결부(22) 및 다수의 지지체(23)의 표면과 기판(10)의 상면 모두에 도포된다. 침액법으로 상기 열전자방출층(30) 및 상기 충전방지층(40)을 형성하는 경우, 신속하고 용이하게 마이크로 히터(20) 및 기판(10)상에 열전자방출층(30) 및 충전방지층(40)을 형성할 수 있다.In the present embodiment, the hot
또한 본 실시예에 따른 열전자방출 장치(104)는 열전자방출물질로부터 튀어나온 열전자의 방출을 온/오프하는 다수의 게이트(50)를 더 포함한다. 상기 다수의 게이트(50)는 가열부(21)의 하부에서 상기 가열부(10)와 직교하도록 기판(10)상에 존재하고, 다수의 지지체(23)와 각각 이격된다. 다수의 마이크로 히터(20)가 나란하게 구비된 본 실시예에서는 각 게이트(50)가 가열부(21)의 길이 방향과 수직하는 방향으로 연장되어 다수의 가열부(21)를 가로지르는 라인 형상을 갖는다.In addition, the hot
상기 다수의 게이트(50)의 양단에 전압을 각각 인가하여 상기 열전자방출층(30)으로부터 튀어나온 열전자의 방출을 제어할 수 있다. 예를 들어, 게이트(50)에 인가되는 전압을 상기 가열부(21)의 인가되는 전압보다 낮은 음 전위로 조절하는 경우 상기 열전자방출층(30)으로부터 튀어나온 열전자가 상기 마이크로 히터(20)의 상부로 방출되는 것이 차단될 수 있다. 따라서, 각 게이트(50)에 인가되는 전압을 조절하여 상기 다수의 게이트(50)가 구비된 영역에 대응하는 열전자방출층(30)에서의 열전자 방출을 온/오프할 수 있다.A voltage may be applied to both ends of the plurality of
이처럼 열전자방출 장치(104)가 상기 게이트(50)에 의해 온/오프 기능을 갖춤으로써 트랜지스터, 디스플레이 등의 전자장치에 응용될 수 있다. As such, the hot
한편, 상기 다수의 게이트(50)는 상기 기판(10)의 상면에 구비되므로, 상기 기판(10)이 유리 또는 플라스틱인 경우에 상기 기판(10)의 상면에 열전자가 충전되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 게이트(50)를 구비하는 열전자방출 장치(104)는 상기 충전방지층(40)을 생략할 수 있다. Meanwhile, since the plurality of
도 5는 본 발명의 열전자방출 장치의 열전자방출 여부를 확인하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5에 도시된 구성요소 중 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성요소와 동일한 구성에 대하는 동일한 참조번호를 병기하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 5 is a cross-sectional view for explaining a method of checking whether or not the hot electron emission of the hot electron emission device of the present invention. Of the components shown in FIG. 5, the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIGS. 1A and 1B, and detailed description thereof will be omitted.
도 5를 참조하면, 열전자방출 장치(100)의 상부에 형광체 기판(200)을 구비한다. 상기 형광체 기판(200)은 기판(210) 및 상기 기판(210)상에 순차적으로 구비된 투명 전극(220) 및 형광체층(230)을 포함한다. 본 실시예에서 상기 투명 전극(220)은 인듐 틴 옥사이드(Indium-Tin-Oxide: ITO)로 이루어진다. 상기 형광체 기판(200)은 상기 형광체층(230)이 상기 열전자방출층(30)과 마주보도록 상기 열전자방출 장치(100)의 상부에 구비된다.Referring to FIG. 5, the
본 실시예의 열자방출 장치(100)에서는, 열전자방출층(30) 및 충전방지층(40)이 마이크로 어레이(20)의 표면 및 기판(10)의 상면 모두에 순차적으로 구비된다. In the
가열부(21)에 전압이 인가되면 상기 가열부로부터 발생하는 열에 의해 상기 열전자방출층(30)이 가열되고, 열전자방출(30)층으로부터 열전자가 방출된다. 여기서, 상기 투명전극(220)에 상기 가열부(21) 보다 높은 전위를 갖는 전압을 인가하는 경우, 상기 방출된 열전자가 상기 형광체 기판(200) 측으로 이동하여 형광체층(230)의 형광체가 발광하게 된다. 따라서, 형광체층(230)의 발광여부를 통하여 상기 열전자방출 장치(100)의 열전자방출 여부를 용이하게 확인할 수 있다.When a voltage is applied to the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전자방출 장치의 열전자방출 상태를 보여주는 사진이다. 6 is a photograph showing a hot electron emission state of the hot electron emission device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에서 기판상에 두 개의 마이크로 히터를 형성하고, 마이크로 히터 및 기판상에 열전자방출층 및 충전방지층을 순차적으로 도포하여 열전자방출 장치를 완성하였다. 본 실시예의 마이크로 히터는 도 1a 및 도 1b에 도시된 마이크로 히터의 구성과 동일하고, 가열부의 길이는 15mm로, 가열부의 폭은 10um로 형성하였다. 또한, 다수의 연결부 각각의 폭은 5um, 다수의 연결부 각각의 제2 영역(A2)의 길이는 40um, 다수의 연결부의 이격거리는 100um로 형성하였다. In the present embodiment, two micro heaters were formed on the substrate, and a hot electron emission layer and a charge preventing layer were sequentially applied on the micro heater and the substrate to complete the hot electron emission apparatus. The micro heater of this embodiment is the same as the configuration of the micro heater shown in Figs. 1A and 1B, and the length of the heating portion is 15 mm, and the width of the heating portion is 10 um. In addition, the width of each of the plurality of connecting portions is formed to be 5um, the length of the second area A2 of each of the plurality of connecting portions is 40um, and the separation distance of the plurality of connecting portions is 100um.
열전자방출층은 BaO을 도포하여 형성하고, 충전방지층은 비정질 실리콘을 도포하여 형성하였다.The hot electron emission layer was formed by applying BaO, and the charge preventing layer was formed by applying amorphous silicon.
이후 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 열전자방출 장치의 상부의 형광체 기판을 구비하여 상기 열전자방출 장치의 열전자방출 상태를 확인하였다. Thereafter, as described with reference to FIG. 5, the phosphor substrate on the top of the hot electron emission device was provided to check the hot electron emission state of the hot electron emission device.
도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로 히터와 대응하는 형광체층 영역에서 형광체가 균일하게 발광하는 것을 관측할 수 있다. 이를 통해, 열전자방출 장치로부터 열전자가 균일하게 방출됨을 확인할 수 있다. 본 발명의 마이크로 히터의 가열부는 균일한 온도 분포를 가지므로 열전자방출층에 균일한 에너지를 제공할 수 있다. 그 결과, 가열부의 전체 영역에서 균일한 열전자가 방출할 수 있다. As shown in FIG. 6, it can be observed that the phosphor emits light uniformly in the phosphor layer region corresponding to the micro heater. Through this, it can be seen that the hot electrons are uniformly emitted from the hot electron emission device. Since the heating part of the micro heater of the present invention has a uniform temperature distribution, it is possible to provide uniform energy to the hot electron emission layer. As a result, uniform hot electrons can be emitted in the entire region of the heating section.
또한, 열전자방출층을 일함수가 작은 BaO으로 형성함으로써, 마이크로 히터의 낮은 구동 전력하에서도 다량의 열전자를 균일하게 방출시킬 수 있다. 본 실시예에서 마이크로 히터의 구동에 소모된 전력은 0.15W이다. In addition, by forming the hot electron emission layer from BaO having a small work function, a large amount of hot electrons can be uniformly released even under low driving power of the micro heater. In this embodiment, the power consumed for driving the micro heater is 0.15W.
또한, 충전방지층에 의해 열전자가 충전되지 않고, 안정적으로 방출될 수 있다. In addition, the hot electrons may not be charged by the charge preventing layer and may be stably emitted.
한편, 두 개의 마이크로 히터 각각에 0.23W의 구동 전력을 가하여 열전자를 방출시킨 경우, 열전자방출 장치로부터 0.3mA의 방출전류가 측정되었다. 이처럼, 본발명의 열전자방출 장치를 이용하는 경우, 낮은 구동 전력하에서 0.3mA의 높은 방출전류밀도를 얻을 수 있다. On the other hand, when the hot electrons were emitted by applying 0.23W of driving power to each of the two micro heaters, a 0.3 mA emission current was measured from the hot electron emission device. As described above, when the thermo-electron emitting device of the present invention is used, a high emission current density of 0.3 mA can be obtained under low driving power.
도 7a 내지 도 7b는 열전자방출 장치로부터 방출된 열전자의 궤적을 보여주는 시뮬레이션이다. 7A to 7B are simulations showing the trajectories of the hot electrons emitted from the hot electron emitting device.
본 실시예에서는 게이트를 구비한 열전자방출 장치에서 게이트의 인가전압에 따른 열전자 방출의 온/오프 기능을 보여준다. 본 실시예에 이용된 열전자방출 장치의 구조는 도 4a에 도시된 열전자방출 장치의 구조와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 두 개의 마이크로 히터가 기판상에 구비된다.This embodiment shows the on / off function of the hot electron emission according to the applied voltage of the gate in the hot electron emission device having a gate. The structure of the hot electron emission device used in this embodiment is the same as that of the hot electron emission device shown in FIG. 4A. However, in the present embodiment, two micro heaters are provided on the substrate.
또한, 열전자방출 장치의 상부에는 형광체 기판이 구비되어, 열전자방출 장치로부터 발생된 열전자가 형광체 기판 측으로 이동한다.In addition, a phosphor substrate is provided on the hot electron emitting device, and hot electrons generated from the hot electron emitting device move to the phosphor substrate side.
본 실시예에서, 마이크로 히터에 인가되는 전압 및 형광체 기판에서 투명전극에 인가되는 전압을 각각 500V 및 0V로 고정시키고, 게이트에 인가되는 전압을 조절하여 게이트의 전압에 따른 열전자의 궤적을 관찰하였다. 한편, 상기 전압들은 서로 상대적인 값들이다.In this embodiment, the voltage applied to the micro heater and the voltage applied to the transparent electrode on the phosphor substrate were fixed at 500 V and 0 V, respectively, and the voltage applied to the gate was adjusted to observe the trajectory of the hot electrons according to the voltage of the gate. On the other hand, the voltages are relative to each other.
도 7a는 게이트에 +50V의 전압을 인가한 경우에 방출된 열전자의 궤적을 시뮬레이션한 것이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 게이트의 전압이 +50V 인 경우, 열전자방출층으로부터 방출된 열전자가 넓게 퍼지면서 형광체층으로 이동한다. 이러한 열전자의 궤적을 통하여, 상기 게이트 전압하에서 열전자가 균일하게 방출됨을 알 수 있다.FIG. 7A simulates a trajectory of hot electrons emitted when a voltage of +50 V is applied to a gate. As shown in FIG. 7A, when the voltage of the gate is + 50V, the hot electrons emitted from the hot electron emission layer spread widely and move to the phosphor layer. Through the trajectory of the hot electrons, it can be seen that the hot electrons are uniformly emitted under the gate voltage.
도 7b는 게이트에 0V의 전압을 인가한 경우에 방출된 열전자의 궤적을 시뮬레이션한 것이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 게이트의 전압이 0V 인 경우, 열전자 방출층으로부터 방출된 열전자의 수가 이전보다 감소하였고, 방출된 열전자가 과포커스 되면서 형광체층으로 이동한다.7B simulates a trajectory of hot electrons emitted when a voltage of 0 V is applied to the gate. As shown in FIG. 7B, when the voltage of the gate is 0 V, the number of hot electrons emitted from the hot electron emission layer is reduced than before, and the hot electrons emitted are overfocused and moved to the phosphor layer.
도 7c는 게이트에 -35V의 전압을 인가한 경우에 방출된 열전자의 궤적을 시뮬레이션한 것이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 게이트의 전압이 -35V 인 경우, 열전자방출층으로부터 형광체층으로 이동하는 열전자가 이전보다 많이 감소한 것을 알 수 있다. FIG. 7C simulates a trajectory of hot electrons emitted when a voltage of −35 V is applied to a gate. As shown in FIG. 7A, when the voltage of the gate is -35V, it can be seen that hot electrons moving from the hot electron emission layer to the phosphor layer are reduced more than before.
한편, 게이트 전압이 -50V인 경우에는 열전자의 방출이 차단된다.On the other hand, when the gate voltage is -50V, the emission of hot electrons is blocked.
상기에서 살펴본 바와 같이, 게이트에 인가되는 전압에 따라 열전자방출층으로부터 방출되는 열전자 양과 열전자의 궤적이 달라진다. 따라서, 게이트에 인가되는 전압을 조절하여 열전자방출 장치에서 열전자 방출을 온/오프할 수 있다. As described above, the amount of hot electrons emitted from the hot electron emission layer and the trajectory of hot electrons vary according to the voltage applied to the gate. Therefore, the hot electron emission can be turned on / off in the hot electron emission device by adjusting the voltage applied to the gate.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 평면도이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 절단선 Ⅲ-Ⅲ'에 따라 절단한 단면도이다.FIG. 8A is a plan view illustrating a hot electron emission device according to yet another exemplary embodiment. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 8A.
도 8a 및 도 8b에 도시된 구성요소 중 도 4a 및 도 4b에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하는 동일한 참조번호를 병기하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The same reference numerals for the same components as those shown in FIGS. 4A and 4B among the components illustrated in FIGS. 8A and 8B are denoted together, and detailed description thereof will be omitted.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 실시예의 열전자방출 장치(105)는 기판(10), 마이크로 히터(20'), 및 열전자방출층(35)을 포함한다. 8A and 8B, the hot
상기 마이크로 히터(20')는 가열부(21') 및 다수의 지지체(23')를 포함한다. 상기 가열부(21')는 상기 기판(10)상에서 일방향으로 연장된다. 상기 다수의 지지체(23')는 상기 가열부(21')와 상기 기판(10)과의 사이에 부분적으로 구비되 고, 상기 가열부(21')의 하부에서 상기 가열부(21')를 지지한다. 상기 다수의 지지체(23')는 상기 가열부(21')의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 배열된다. The micro heater 20 'includes a heating part 21' and a plurality of supports 23 '. The
상기 가열부(21')는 다수의 제3 영역(A3) 및 다수의 제4 영역(A4)으로 구분되고, 상기 다수의 제3 영역(A3) 각각은 상기 가열부(21')와 상기 다수의 지지체(23')가 각각 접촉하는 접촉 영역(CA)에 대응하고, 상기 다수의 제4 영역(A4)은 상기 다수의 제3 영역(A3)의 사이에 각각 존재한다.The heating portion 21 'is divided into a plurality of third regions A3 and a plurality of fourth regions A4, and each of the plurality of third regions A3 is the heating portion 21' and the plurality of portions. Of the plurality of fourth regions A4 exist between the plurality of third regions A3 respectively.
한편, 도 1a 및 도 1b에 도시된 마이크로 히터(20)에서와 마찬가지로 본 실시예의 마이크로 히터(20')의 구동에 소모되는 전력을 감소시키기 위해, 상기 다수의 지지체(23')와 상기 가열부(21')의 접촉 영역(CA)의 면적은 다수의 지지체(23')가 상기 가열부(21')의 지지를 유지하는 한도에서 가능한 감소 되도록 조절되어야 한다. 또한, 상기 다수의 제3 영역(A3)의 각 폭은 상기 다수의 제4 영역(A4)의 각 폭보다 큰 것이 바람직하다. 그 이유는 다수의 지지체(23')의 식각과 특히 접촉 영역(CA)의 식각을 용이하게 하기 위하여는, 상기 다수의 제3 영역(A3)의 각 폭을 상기 다수의 제4 영역(A4)의 각 폭보다 크도록 할 필요가 있기 때문이다.On the other hand, as in the
열전자방출층(35)은 상기 기판(10)의 상면 및 마이크로 히터(20')의 표면에 도포되고, 상기 마이크로 히터(20')로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출한다. 본 실시예에서 상기 열전자방출층(35)은 열전자방출 물질 및 충전방지물질의 혼합으로 이루어지고, 단층 구조로 형성된다. 가열부(21')에 의해 열전자방출층(35)이 가열되면, 열전자방출 물질로부터 열전자가 튀어나오고, 충전방지물질에 의해 상기 열전자가 기판(10)이나 다수의 지지체(23')에 충전되는 것이 방지되어 열전자방출 장치(105)의 외부로 방출될 수 있다. The hot
한편, 상기 열전자방출층(35)은 열전자방출물질만으로 이루어질 수도 있다.On the other hand, the hot
또한, 도 8a에 도시된 바와 같이, 두 개 이상의 마이크로 히터(20')가 서로 나란하게 배열되어 마이크로 히터 어레이를 이룰 수 있으며, 그 결과 어레이 형태의 열전자방출원을 구현할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 8A, two or more
본 실시예에 따른 열전자방출 장치(105)는 열전자방출물질로부터 튀어나온 열전자의 방출을 온/오프하는 다수의 게이트(50)를 더 포함한다. 상기 다수의 게이트(50)는 가열부(21')의 제 4 영역(A4)들의 각 하부에서 상기 가열부(21')와 직교하도록 기판(10)상에 존재하고, 다수의 지지체(23')와 각각 이격된다. 다수의 마이크로 히터(20')가 나란하게 구비된 본 실시예에서는 상기 다수의 게이트(50)가 가열부(21')의 길이 방향과 수직하는 방향으로 각각 연장되어 상기 다수의 가열부(21')를 각각 가로지른다. The hot
도 9a 내지 9e는 도 4b에 도시된 열전자방출 장치를 제조하는 과정을 측면(9a, 9b, 9d, 9e) 및 평면(9c)을 중심으로 설명하는 도면이다.9A to 9E illustrate a process of manufacturing the hot electron emission device illustrated in FIG. 4B with respect to the side surfaces 9a, 9b, 9d, and 9e and the plane 9c.
도 9a를 참조하면, 기판(10)상에 열전자방출층(30)으로부터의 열전자 방출을 온/오프하는 다수의 게이트(50)를 형성한다. 상기 다수의 게이트(50)는 게이트 도전막을 상기 기판(10)상에 도포하고, 상기 게이트 도전막을 포토리소그래피 등의 방법으로 패터닝함으로써 형성된다.Referring to FIG. 9A, a plurality of
다음으로 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 전면에 희생층(1) 및 가열층(2)을 순차적으로 형성한다.Next, as shown in FIG. 9B, the sacrificial layer 1 and the
도 9c를 참조하면, 상기 가열층(2)은 가열부(21) 및 다수의 연결부(22)로 패터닝된다. 상기 가열부(21)는 일방향(D1)으로 연장되어 형성된다. 상기 다수의 연결부(22)는 상기 가열부(21)의 길이방향(D1)을 따라 서로 이격되어 배열되고 상기 가열부(21)의 양측으로부터 상기 가열부(21)의 길이방향(D1)에 경사진 방향(D2)으로 각각 연장된다.Referring to FIG. 9C, the
도 9d를 참조하면, 상기 희생층(1)은 식각에 의하여 리프트 오프되고 이에 따라 희생층(1)은 다수의 지지체(23) 형상을 갖추게 된다. 상기 희생층(1)은 상기 가열부(21)의 하부 및 상기 다수의 연결부(22) 중 상기 다수의 지지체(23)와 접촉되는 영역을 제외한 영역에서 식각된다. 그 결과, 상기 가열부(21)가 기판(10)상에 이격하여 구비되고, 상기 다수의 지지체(23)는 다수의 연결부(22)의 하부에 부분적으로 구비되며, 상기 다수의 게이트(50)가 드러난다.Referring to FIG. 9D, the sacrificial layer 1 is lifted off by etching, and thus the sacrificial layer 1 has a plurality of supports 23. The sacrificial layer 1 is etched in an area except for the lower portion of the
여기서, 상기 다수의 연결부(22)와 상기 다수의 지지체(23) 간의 열전달을 감소하기 위하여, 상기 식각은 상기 다수의 지지체(23)와 상기 다수의 연결부(22)의 접촉 영역의 면적이 감소 되도록 수행된다. Here, in order to reduce heat transfer between the plurality of
다음으로, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 히터(20)로부터 발생하는 열을 제공받아 열전자를 방출하는 열전자방출물질 및 방출된 열전자가 충전되는 것을 방지하는 충전방지물질을 상기 마이크로 히터(20)의 표면 및 상기 기판(10)의 상면에 도포하여 열전자방출층(30) 및 충전방지층(40)을 각각 형성한다. Next, as shown in FIG. 9E, the micro-heater 20 includes a heat electron-emitting material that receives heat generated from the micro-heater 20 to emit hot electrons and a charge preventing material that prevents the emitted hot electrons from being charged. The thermal
본 실시예에서는 마이크로 히터(20)를 형성한 후에, 열전자방출물질 및 충전방지물질을 각각 도포하여 상기 열전자방출층(30) 및 충전방지층(40)의 이중층으로 형성하였지만, 열전자방출물질 및 충전방지물질의 혼합물을 상기 마이크로 히터(20) 및 기판(10)에 도포하여 하나의 층으로 형성할 수 있다.In the present embodiment, after the
비록 본 발명이 상기 언급된 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 사시도이다.Figure 1a is a perspective view showing a hot electron emission device according to an embodiment of the present invention.
도 1b는 도 1a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’에 따라 절단한 단면도이다.FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1A.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 평면도이다. 2 is a plan view showing a hot electron emission apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a hot electron emission apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 사시도이다.Figure 4a is a perspective view showing a hot electron emission device according to another embodiment of the present invention.
도 4b는 도 4a에 도시된 절단선 Ⅱ-Ⅱ'에 따라 절단한 단면도이다. 4B is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 4A.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전자방출 장치의 열전자방출 상태를 보여주는 사진이다. 6 is a photograph showing a hot electron emission state of the hot electron emission device according to an embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7b는 열전자방출 장치로부터 방출된 열전자의 궤적을 보여주는 시뮬레이션이다. 7A to 7B are simulations showing the trajectories of the hot electrons emitted from the hot electron emitting device.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전자방출 장치를 나타낸 평면도이다.8A is a plan view illustrating a hot electron emission device according to still another embodiment of the present invention.
도 8b는 도 8a에 도시된 절단선 Ⅲ-Ⅲ'에 따라 절단한 단면도이다.FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 8A.
도 9a 내지 9e는 도 4b에 도시된 열전자방출 장치를 제조하는 과정을 측면(9a, 9b, 9d, 9e) 및 평면(9c)을 중심으로 설명하는 도면이다.9A to 9E illustrate a process of manufacturing the hot electron emission device illustrated in FIG. 4B with respect to the side surfaces 9a, 9b, 9d, and 9e and the plane 9c.
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