KR100586580B1 - 전자방출소자, 전자원 및 화상표시장치 - Google Patents

전자방출소자, 전자원 및 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

이상발광점의 발현을 억제하고, 휘도의 불균일이 초래되지 않는 화질이 우수한 화상형성장치를 제조할 수 있는 전자방출소자를 제공한다. 기체표면상에 형성되고 기체표면상에 간격을 두고 서로 대향하여 배치된 캐소드전극과 게이트전극 및; 캐소드전극상에 배치된 전자방출막을 가지는 전자방출소자로서, 전자방출막은, 기체표면에 실질적으로 평행하는 면내에서, 캐소드전극과 게이트 전극이 서로 대향하는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로 두개의 단부 (A 및 B)를 가지며, 구동시에, 전자방출막의 두개의 각각의 단부(A 및 B)와 게이트전극 사이에 인가된 전계강도는, 전자방출막의 두개의 단부(A 및 B)사이의 영역과 게이트전극 사이에 인가된 전계강도보다 약한 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

전자방출소자, 전자원 및 화상표시장치{ELECTRON-EMITTING DEVICE, ELECTRON SOURCE, AND IMAGE DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명에 의한 전자방출소자의 기판에 대향하여 아노드전극을 형성하고, 전자방출소자와 아노드전극을 진공용기내에 설치한 상태를 도시하는 개략도
도 2는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 3는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 4는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 5는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 6는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 7는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 8a, 8b, 8c, 8d 및 8e는 본 발명에 의한 전자방출소자를 제조하는 방법의 예를 도시하는 개략도
도 9는 종래의 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
삭제
도 10은 종래의 전자방출소자의 횡단면구조의 예를 도시하는 개략도
도 11은 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
도 12는 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도
<도면의 부호에 대한 설명>
1: 기판 2: 캐소드전극
3: 게이트전극 4: 도전층
5: 전자방출재 6: 아노드기판
7: 아노드전극 8: 진공용기
81:금속촉매 91: 기판
92: 캐소드전극 93: 게이트전극
94: 전자방출막 95: 가장자리부분
<발명의 배경>
<발명의 분야>
본 발명은 전자방출재를 함유하는 막을 가지는 전자방출소자, 다수의 전자방출소자를 배치하고 있는 전자원과, 그 전자원을 사용하는 화상표시장치에 관한 것이다.
<관련된 배경기술>
최근, 냉음극재료로서 탄소나노튜브(이하, "CNT"라고 칭함) 등의 카본파이버가 주목되고 있다. 카본나노튜브는 몇개의 층 또는 단일층의 그래파이트를 감아서 원통구조를 가지는 풀러렌이며, 1991년에 발견된 새로운 탄소재료이다(Nature, 354, (1991) 56). 또한, 카본나노튜브를, 다수의 미소한 전자방출소자를 2차원으로 형성하는 전자원을 사용하는 화사표시장치에 응용하는 시도가 이루어지고 있다.
현재까지, 원뿔형상의 캐소드전극이 거의 수직방향으로 형성된 전계방출형전자방출소자의 예, 이른바 "스핀트형"이 알려져 있다. 스핀트형전자방출소자에 있어서, 절연층과 게이트전극은 기판에 형성되고, Mo 등으로 이루어진 원뿔형상의 캐소드전극은 미세가공에 의하여 얻은 구멍내에 형성된다. 아노드전극과 형광체는, 게이트전극에 대향한다.
상기 설명한 스핀트형전자방출소자는 캐소드전극의 예리한 선단부분으로부터의 전계방출을 이용한다. 그러나, 미세가공에 의하여 형성된 소자에 관하여, 화상표시장치의 1화소당 소자의 수를 증가시키기가 어렵다.
전계방출전압을 감소시키기 위하여, 뽀족한 선단부분의 애스펙트비를 증가시키는 것이 중요하다. 그러나, 미세가공기술에 의한 선단부분의 예리화에는 한계가 있으며 전계방출을 위하여 필요한 전계의 강도를 저하시키는 것은 곤란하다.
한편, CNT 등의 카본파이버는 수십 nm의 미세한 직경과 수백nm 내지 수 ㎛의 길이를 가진 애스펙트비가 높은 형상을 가진다. 그러므로, 카본파이버를 전자원으로 사용하는 경우, 저전압에서 구동할 수 있다. 또한, 허용전류용량이 크기때문에, 카본파이버는, 화상표시장치에 적용하기에 유리한, 안전하게 대량의 전류를 방출하는등의 다수의 특성을 구비하고 있다(예를 들면, 일본국 특허공개 제 2002-025477호 참조).
한편, 횡형으로 구성된 전자방출소자의 예가 공지되어 있다(예를 들면, US 4728851호 및 US 4904895호 참조). 선단이 예리한 캐소드전극과 캐소드전극의 팁(tip)으로부터 전자를 인출한 게이트전극이 기판과 평행하게 형성된다. 아노드전극은, 게이트전극과 캐소드전극이 대향하는 방향에 수직하는 방향에 위치한다.
이러한 횡형전자방출소자에 있어서도, 예를 들면, 일본국 특허공개 제 2001-052598호, 2002-150925호 등에 개시되어 있는 바와 같이 전자방출부에 카본나노튜브 등의 탄소섬유를 사용함으로써 소자특성을 향상시키기 위한 시도를 행하고 있다.
상기 설명하는 바와 같이 복수의 전자방출소자를 형성하는 전자원기판을 사용함으로써, 화상형성장치는 형광체등으로 이루어진 화상형성부재와 조합함으로써 구성될 수 있다.
<발명의 요약>
전자방출부에 카본나노튜브 등의 카본파이버를 사용하는 횡형 전자방출소자로 이루어진 종래의 전자원은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
도 9는 횡형전자방출소자의 예에 대하여 도시하고 있다. 도 9는 횡형전자방출소자를 기체의 표면의 상부로부터 본 경우의 평면도이며, (91)은 기판, (92)는 캐소드전극, (93)은 게이트전극, (94)는 전자방출막을 도시하고 있다.
일반적으로 횡형전자방출소자에 있어서, 게이트전극(93)에 대향하는 캐소드전극(92)의 에지를 따라서 패턴화된, 복수의 탄소섬유로 이루어진 전자방출막(94)은 캐소드전극(92)위에 형성한다.
전자방출막(94)으로부터 전자방출의 유무는, 카본파이버의 전자방출부에 실효적으로 인가된 전계강도에 따라서 결정된다. 더욱 구체적으로, (1) 대향게이트전극으로부터 거리에 따르는 매크로전계강도 및 예를 들면, (2) 카본파이버의 형상에 의하여 규정되는 전계증강효과에 의하여 결정된다.
균일한 거리가 전자방출막(94)과 게이트전극(93) 사이에 유지되는 경우, 즉, 매크로전계가 균일한 경우, 전자방출의 용이성은 전자방출막(94)의 비균질성으로부터 초래되는 전계증강효과의 비균일성에 의하여 결정된다. 바꿔말하자면, 카본파이버의 형상의 비균일성, 그 밀도의 비균일성 등이 있는 경우, 전자방출특성은 비균일하게 된다.
(1) 촉매층을 패턴화하고 패턴화된 촉매층이 배치된 영역에서 카본파이버를 성장시키는 방법, (2) 탄소섬유를 준비한 다음, 임의의 영역에서 탄소섬유를 함유하는 막을 배치하는 방법 등을, 캐소드전극(92)의 에지를 따라서 전자방출막(94)를 형성하는 방법으로서 이용할 수 있다.
도 10은 캐소드전극(92)의 에지부분을 따른 도 9에 도시된 전자방출소자의 개략적인 횡단면도이다.
(1)의 경우에 있어서, 전자방출막의 에지부분(95)과 다른 영역 사이에서 성장속도가 상이하게 되는 경향이 있다. 그러므로, 탄소섬유의 형상과 그 밀도 등의 불균일성은 장소에 기인하여 발생되기 쉽다. 그 결과, 가장자리부분과 다른 영역 사이에서 전자방출특성이 다르게 발생하기 쉽다. 다른 영역에서 가장자리부분에서의 카본파이버의 성장속도와 다른 영역에서 카본파이버의 성장속도를 정확하게 일치시키기 곤란하므로, 이와 같은 것이 각 전자방출소자의 비균일성의 중요한 요인으로 된다. 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 구조에 대하여, 패턴화된 전자방출막(94)의 가장자리부분(95)에서의 카본파이버(95)는 다른 영역(중심영역)에서의 카본파이버와 상이하게 되기 쉽다.
(2)의 경우에 있어서, 카본파이버의 구조와 그 형성밀도는 비교적으로 균일하게 된다. 그러나, 도 10에 도시한 바와 같이, 가장자리부분(95)은 패턴화된 영역의 가장자리 영역에서 형성된다. 가장자리부분(95)에 있어서, 전계집중으로부터 초래된 전계증강효과는 일반적으로 커지게 되어, 전자방출의 한계전압은 감소한다.
어떠한 방법을 사용하여도, 유한한 영역의 전자방출영역을 형성하는 경우, 전자방출영역의 전자방출특성의 불균일성이 초래되는 문제점이 있다. 특히, 전자방출특성은 가장자리부분과 중심영역 사이에 차이가 발생하기 쉽다. 그러므로, 상기 설명한 전자방출막(94)의 전체표면이 표시장치의 전자방출소자로 사용되는 경우, 그 가장자리부분(95)이 낮은 한계치를 가진 전자방출영역은 이상발광점으로서 발현하는 문제점이 있다.
또한, 휘도의 비균일성은 상기 설명한 전자방출소자를 사용하는 화상형성장치에서 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하였다. 본 발명의 목적은, 우수한 화질을 가지는 화상형성장치를 제조하는데 사용할 수 있으며, 이상발광점의 발현을 억제하고 휘도의 비균일성이 초래되지 않는 전자방출소자 및 전자원을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 설명한 문제점을 해결하기 위하여 예의 검토를 행하여 이루어졌으며 이하의 전자방출소자에 의해 부여되고 있다.
즉, 본 발명에 의한 전자방출소자는,
기체표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
캐소드전극상에 배치되고 전자방출소자내부에 전자방출재를 함유하는 막과,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로, 두개의 단부를 가지는 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과 게이트전극 사이에 인가된 전계강도가, 구동시에 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부사이의 영역과 게이트전극 사이에 인가된 전계강도보다 약한 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명에 의한 전자방출소자는,
기체표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
캐소드전극상에 배치되고 전자방출소자내부에 전자방출재를 함유하는 막과,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로 두개의 단부를 가지는 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면에 있어서, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과 게이트전극의 사이의 캐소드전극의 일부의 영역이, 전자방출재를 함유하는 두개의 단부 사이에 위치하는 영역과 게이트전극 사이의 캐소드전극의 일부의 영역보다 큰 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명에 의한 전자방출소자는,
기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
캐소드전극상에 배치되고 전자방출소자내부에 전자방출재를 함유하는 막과,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향으로, 두개의 단부를 가지는 전자방출재를 함유하는 막을 포함하며,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면에 있어서, 캐소드전극은 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과 게이트전극 사이의 영역에 돌출부를 가지며, 상기 돌출부는, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역과 게이트전극 사이의 영역에 비하여 게이트전극측으로 돌출하는 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명에 의한 전자방출소자는,
기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
캐소드전극상에 배치되고 전자방출소자내부에 전자방출재를 함유하는 막과,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향으로, 두개의 단부를 가지는 전자방출재를 함유하는 막을 포함하며,
게이트전극은, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역의 거리가, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각의 거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명에 의한 전자방출소자는,
기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
캐소드전극상에 배치되고 전자방출소자내부에 전자방출재를 함유하는 막과,
기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향으로, 두개의 단부를 가지는 전자방출재를 함유하는 막을 포함하며,
캐소드전극과 게이트전극 사이의 중심라인으로부터 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역까지의 거리가, 중심라인으로부터 전자방출재를 함유하는 두개의 단부의 각각까지의 거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.
전자방출재를 함유하는 막으로서, 복수의 파이버형상의 도전성부재를 함유하는 막을 이용할 수 있다.
또한, 전자방출재를 함유하는 막으로서, 탄소를 주성분으로 하는 막을 이용할 수 있다.
또한, 전자방출재를 함유하는 막으로서, 복수의 카본파이버를 이용할 수 있다.
또한, 복수의 카본파이버의 각각은, 카본나노튜브, 그래파이트 나노파이버, 비결정질 카본파이버 및 다아이몬드파이버 중 어느 하나라고 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 전자방출소자를 포함하는 전자원으로서, 전자방출소자는 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 의하여 각각 구성되는 전자방출소자를 포함하는 것을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에 의하면,
상기 설명한 바와 같이 본 발명에 의하여 제조된 전자원과;
발광부재로 이루어진 화상표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의하면, 전자방출영역에 있어서 전자방출특성분포가 작은 전자방출소자를 제공하며, 전자방출소자 사이의 전자방출특성의 변동을 저감할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의한 복수의 전자방출소자가 배치된 전자원을 사용함으로써, 대면적에서 양호한 화질의 화상을 균일하게 표시할 수 있는 화상표시장치를 얻을 수 있다.
<바람직한 실시예의 상세한 설명>
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 발명은 이 실시예에 제한되지 않는다.
먼저, 본 발명에 의한 전자방출소자는 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1에서, 아노드전극(7)은 전자방출소자(2, 3, 4 및 5)의 기판(1)에 대향하여 형성되고, 전자방출소자와 아노드전극(7)이 진공용기(8)내에 설치된 상태를 도시하는 개략도이다. 도 2는, 기판을 상부로부터 관찰한 경우 본 발명에 의한 전자방출소자의 예를 도시하는 개략도이다.
도 1에 있어서, (1)은 기판(기체)를 표시하고; (2)는 캐소드(음극전극)을 표시하고; (3)은 게이트전극(인출전극)을 표시하고; (4)는 도전층을 표시하고; (5)는 전자방출재를 함유하는 막(이하, "전자방출막"이라고 칭함)을 표시하고; (6)은 아노드기판을 표시하고; (7)은 아노드전극을 표시하고; (8)은 진공용기를 표시한다. 진공용기(8)는 진공배기장치(도시하지 않음)에 접속하고 있다. 또한, 캐소드전극 (2)과 도전층(4)을 포함하는 구조체를 캐소드전극이라고 칭하는 경우도 있다. 전자방출막(5)이 캐소드전극(2)과 안정한 상태에서 기계적 및 전기적으로 결합하는 경우, 도전층(4)은 반드시 필수적이지 않다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전자방출막(5)은, 기판(1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면에 있어서, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3)이 서로 대향하여 배치된 방향에 실질적으로 수직하는 방향에 두개의 단부 (A) 및 (B)를 갖는다.
캐소드전극(2), 게이트전극(3)의 형상과 위치 및 전자방출막(5)을 적절하게 배치하는 경우, 전자방출막(5)의 각각의 단부 (A) 및 (B)와 게이트전극(3) 사이에 인가된 전계강도가, 구동시에 전자방출막(5)의 두개의 단부(A) 및 (B) 사이의 영역과 게이트전극 사이에 인가된 전계강도보다 약한 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구조에 의하면, 전자방출막(5)의 두개의 단부(A) 및 (B)로부터 방출된 전자를 억제할 수 있어 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이의 영역으로부터의 전자방출을 제어할 수 있다.
본 발명에 의한 전자방출소자의 구조는, 전자방출막의 각각의 단부 (A) 및 (B)의 각각과 게이트전극(3) 사이에 인가된 전계강도가, 전자방출막(5)의 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이의 영역 과 게이트전극(3) 사이에 인가된 전계강도보다 약한 구조(이하, 이러한 구조를 "전계제어구조"라고 칭함)라면 어떠한 구조를 이용해도 좋다.
본 발명에 의한 전계제어구조의 구체적인 예에 대하여 도 2 내지 도 7에 도 시한다. 도 2 내지 도 7에 도시된 전자방출소자의 구조는 본 발명의 일예이다. 도 2 내지 도 7에서, 동일한 번호는 동일한 부재를 표시한다.
본 발명에 의한 상기 설명한 전계제어구조는:
(1) 도 2, 3, 4, 5에 도시한 구조와 같이, 기판(1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면에 있어서, 전자방출막의 두개의 단부 (A) 및 (B)의 각각과 게이트전극(3) 사이에 캐소드전극(2)의 일부의 영역이, 전자방출막(5)의 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이에 위치하는 영역과 게이트전극(3) 사이의 캐소드전극(2)의 일부의 영역보다 큰 구조와;
(2) 도 2, 4, 5에 도시된 구조와 같이 기판(1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면에 있어서, 전자방출막(5)의 두개의 단부 (A) 및 (B)의 각각과 게이트전극(3) 사이의 영역에 있어서, 캐소드전극(2)은 돌출부를 가지며, 돌출부는 전자방출막(5)의 두개의 단부(A) 및 (B) 사이에 위치하는 영역과 게이트전극(3) 사이의 영역에 비하여 게이트전극(3)측으로 돌출하는 구조와;
(3) 도 3, 6 또는 7에 도시한 구조와 같이, 전자방출막(5)의 두개의 각 단부 (A) 및 (B)사이에 위치하는 영역의 거리가, 전자방출막(5)의 두개의 단부 (A) 및 (B)의 각각의 거리보다 짧은 형상을 가지는 구조와;
(4) 도 2,3,4,5,6 또는 7에 도시한 바와 같이, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이의 중심라인(9)(도 2참조)으로부터, 전자방출막(5)의 두개의 각 단부 (A)와 (B) 사이에 위치하는 게이트까지의 거리가, 중심라인(9)로부터 전자방출막(5)의 두개의 각 단부 (A) 및 (B)까지의 거리보다 짧은 구조에 의하여 실현될 수 있다.
다음, 본 발명에 의한 전자방출소자의 제조공정에 대하여 설명한다. 이하, 카본파이버를 전자방출재료서 사용하고 캐소드전극상에 위치하는 촉매층을 사용하여 성장시키는 예에 대하여 설명한다. 이하 설명하는 재료와 크기는 단지 예에 불과하며, 본 발명은 이하에 설명하는 값과 재료에 제한되지 않는다. 본 발명에 적용할 수 있는 전자방출재는 상기 설명한 바와 같이 카본파이버에 제한되지 않는다. 또한, 이하에서 카본파이버를 캐소드전극에서 성장시킨 예에 대하여 설명한다. 그러나, 카본파이버를 미리 형성한 다음 캐소드전극에 배치하여도 된다.
석영 등의 고융점유리를 기판(1)에 사용할 수 있다. 일반적으로 반도체소자제조의 프로세스기술을 이용해서, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3)을 기판(1)위에 형성하고 촉매층을 캐소드전극(2)상의 소망하는 영역에 형성한다. 촉매층으로서, 연속막은 아니며, "섬형상의 막" 또는 "복수의 입자로 구성된 막"으로 형성하는 것이 바람직하다. Fe, Co, Ni, 또는 Pd 등의 금속을 함유하는 촉매재, 촉매재 등을 함유하는 합금 등을 이용할 수 있다. 특히, Pd 또는 Co를 이용하는 것이 바람직하다. Pd 및 Co의 합금을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
몇몇의 경우에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같은 도전층(4)을 캐소드전극(2)과 촉매층 사이에 형성한다. 예를 들면, 금속질화물 또는 금속산화물 등을 도전층으로서 이용할 수 있으며, 나중 공정에서, 전자방출재를 용이하게 형성하게 하는 기능을 제공할 수 있는 경우도 있다.
이어서, 기판을 400℃ 내지 800℃의 정도에서 가열하면서, 유기가스를 진공용기(8)내에 도입하여, 복수의 카본파이버는, 촉매층이 형성된 영역에 형성된다. 카본파이버는 전자방출재로 된다. 카본파이버는, 성장시의 온도, 유기가스의 종류, 유기가스의 농도 등에 따라서 다르지만, 직경이 5nm 내지 250nm정도이고, 길이가 수십 nm 내지 수㎛이며, 부분적으로 굴곡하면서(조건에 따라 직선적으로) 파이버형상으로 연장하는 형상을 갖는 경우가 많다. 전계의 제어성에 대해서는, 복수의 카본파이버로 이루어진 막(전자방출막(5))의 두께는, 게이트전극(3)과 캐소드전극(2) 사이의 평균거리 이하인 것이 바람직하다. 상기 설명한 가열온도가 더욱 상승하는 경우, 소위 카본나노튜브를 또한 형성할 수 있다.
도전성 섬유형상의 재료는 큰 애스펙트비(종횡비)를 용이하게 얻을 수 있으며 전계를 향상시켜서 저전압(구동전압)에서 전자를 방출시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 재료는 본 발명에 의한 전자방출재로서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 "카본파이버"는 "탄소를 주성분으로 함유하는 원주형상물질" 또는 "탄소를 주성분으로 함유하는 선형물질"이라고 칭할 수 있다. 또한, "카본파이버"는 "탄소를 주성분으로 하는 파이버"라고 칭할 수도 있다. 더욱 구체적으로는, 본 발명에 의한 "카본파이버"는 카본나노튜브, 그래파이트나노튜브, 비정질카본파이버, 및 다이아몬드파이버를 포함한다.
카본파이버의 구조는, 예를 들면, 일본국 특허공개 제 2000-075167호에 개시되어 있다. 그래펜의 원통형상(다중의 원통구조는 멀티웰나노튜브라고 칭함)은 카본나노튜브라고 칭하고, 튜브선단이 개방된 구조에서 한계값을 최소화한 다. 더욱 구체적으로, 카본나노튜브는, 그 길이방향축(파이버축)을 둘러싸도록 그래펜을 배치하는 섬유형상의 물질이다. 바꿔말하자면, 카본파이버는, 그래펜이 파이버축에 실질적으로 평행하여 배치되는 섬유형상의 물질이다.
또한, 그래펜이 길이방향(파이버축방향)으로 적층된 섬유형상의 물질을 "그래파이트 나노파이버"라고 칭한다. 바꿔말하자면, 그래파이트 나노파이버는, 파이버축에 비평행하게 각각의 그래펜이 배치된 적층그래펜(적층된 그래펜의 각각의 c축은 파이버축에 수직하지 않도록 배치된다)으로 구성된 섬유형상물질이다. 또한, "c축"은 그래펜이 적층된 방향을 표시한다고 말할 수 있다.
그래파이트의 1매 평면(시트)를 "그래펜" 또는 "그래펜시트"라고 칭한다. 더욱 구체적으로, 그래파이트는 적층된 카본평면을 포함한다. 각각의 카본평면은, 탄소원자가 sp2혼성에 의한 공유결합으로 이루어지고 가로놓이도록 배치된 정육각형을 갖는다. 인접하는 탄소평면 사이의 거리는 약 3.354Å이다. 각각의 탄소평면을 "그래펜" 또는 "그래펜시트"라고 칭한다.
상기 어떠한 카본파이버도 1V/㎛ 내지 10V/㎛정도의 전자방출한계값을 가지며 본 발명의 에미터(전자방출막(5))의 재료로서 바람직하다.
특히, 그래파이트나노파이버를 사용하는 전자방출재는, 저전계에서 전자를 방출할 수 있으며, 대량의 방출전류를 얻을 수 있고, 안정된 전자방출특성을 얻을 수 있으며 용이하게 제조될 수 있으므로 바람직하다.
상기 설명한 카본파이버는, 촉매(탄소의 퇴적을 촉진하는 재료)를 사용하는 탄화수소가스를 분해함으로써 형성될 수 있다. 카본나노튜브와 그래파이트 나노파이버는 촉매종류 및 분해온도에 따라서 서로 상이하다. 예를 들면, Pd 또는/및 Ni를 사용하는 경우에 있어서, 그래파이트 나노파이버는 저온도에서 생성될 수 있다(400℃ 이상의 온도). Fe 또는/ 및 Co를 사용하는 경우에서 카본나노튜브의 생성온도는 800℃이상 요구되지만, Pd 또는/및 Ni를 사용하는 경우에 있어서 그래파이트나노파이버재료는 저온에서 형성될 수 있다. 따라서, Pd 또는/Ni의 사용은 다른 부재와 제조비용에 미치는 영향의 관점에서 볼때 바람직하다.
예를 들면, 상기 설명한 탄화수소가스로서, 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 프로판 및 프로필렌 등의 탄화수소가스, CO가스, CO2가스 또는 에탄올 또는 아세톤 등의 유기용제의 증기를 이용할 수 있다.
여기서는, 전자방출막(5)의 표면의 일부이며, 전자방출영역을 포함하고, 기판 (1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면과, 게이트전극(3)의 표면의 일부를 포함하고 기판(1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면 사이의 상대적 위치관계는, 기판표면을 기준으로 사용하는 것에 특히 규정하지 않는다. 이들 평면은 실질적으로 동일한 평면에 위치할 수 있다. 평면이 떨어진 위치에 배치되는 경우라도, 본 발명에 의한 전계제어구조에 적용할 수 있다. 평면이 떨어진 위치에 배치되는 경우, 게이트전극(3)상에서 방출전자의 산란을 억제할 필요가 있다. 그러므로, 도 1에 도시한 바와 같이, 전자방출막(5)의 표면의 일부를 포함하고 기판(1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면이, 아노드전극(7)과 게이트전극(3)의 표면의 일부를 포함하고 기판(1)의 표면에 실질적으로 평행하는 평면 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
도 1에 도시한 상기 설명한 구조에 의하면, 캐소드전극(2)측으로부터 방출된 전자가 게이트전극(3)에 충돌하는 비율을 저감할 수 있다. 그 결과, 방출된 전자빔의 확산이 작고, 고효율적인 전자방출소자를 얻는다.
본 발명에 의한 상기 설명한 전자방출소자의 구동에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다.
도 1에서, 먼저, 전자방출소자를 진공용기(8)내에 배치하고 배기장치(도시하지 않음)를 사용하여 진공상태를 형성한다. 다음, 게이트전극(3)이 전자방출막(5) (또는 캐소드전극(2)) 보다 고전위가 되도록 전압을 인가한다.
여기서, 본 발명에 의한 전자방출소자는, 전자방출막(5)의 두개의 단부 (A) 및 (B) 부근(도 2참조)의 전계가, 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이의 영역에서의 전계보다 약한 구조를 가진다. 그러므로, 전자방출은 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이의 임의의 영역에서 우선적으로 생성될 수 있다.
따라서, 종래의 문제점인 막의 전자방출특성의 비균일성(특히, 두개의 단부의 전자방출특성과 두개의 단부 사이 영역의 전자방출특성 사이의 차이를 반영한, 두개의 단부를 가지는 막의 전자방출소자의 방출전자분포의 불균일성)을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전자방출막에 있어서 막의 균일성이 높은 영역을, 전극의 형상을 변경함으로써 전자방출부로서 선택적으로 이용할 수 있다. 그러므로, 전자방출막(5)의 어라인먼트정밀도를 개선하지 않고 균일한 전자방출특성을 가지는 전자방출소자를 형성할 수 있다.
또한, 상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 복수의 전자방출소자를 배치하고, 형광체 등의 발광체를 가지는 아노드전극을 준비하는 경우, 디스플레이 등의 화상표시장치를 구성할 수 있다.
전자원으로서 본 발명에 의한 전자방출소자를 사용하는 화상표시장치에 의하면, 각각 화소에서 휘도의 비균일성을 저감할 수 있으므로, 전체 디스플레이영역의 휘도의 비균일성을 저감할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 2는 상기 기체표면으로부터 관찰한 경우에 있어서 실시예 1에 의한 전자방출소자를 도시한다.
도 2에 있어서, (1)은 기판; (2)는 캐소드전극; (3)은 게이트전극; (5)는 전자방출막을 표시한다. 도전층(4)(도시하지 않음)은 캐소드전극(2)과 전자방출막 사이에 삽입하고, 캐소드전극(2)과 도전층(4)의 조합을 캐소드전극이라 칭한다.
이하, 석영을 기판(1)으로 이용하고, Pt는 캐소드전극(2)과 게이트전극(3)으로 이용하고, 그래파이트 나노파이버는 전자방출막(5)에 사용하고, TiN은 도전층 (4)으로 사용한다.
또한, 도 2에 도시한 구조에 의하면, 도전층(4)과 전자방출막(5)은 실질적으로 동일한 영역에 형성된다. 그러나, 전자방출막(5)의 형성영역을 포함하도록 도전층(4)을 형성하여도 된다.
전자방출막(5)은 일정한 폭을 가진 줄무늬형상으로 패턴화되고, 두개의 단부 (A) 및 (B)는 줄무늬의 길이방향으로 존재한다.
상기 구조에 의하면, 게이트전극(3)과 캐소드전극(2) 사이의 공간은 일정하지 않다. 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이의 영역에 있어어의 공간은, 전자방출막(5)의 두개의 단부의 부근에 있어서의 상기 공간보다 넓다. 그러므로, 캐소드전극(2)의 단과 전자방출막(5) 사이의 거리는, 각각의 두개의 단부에서 상대적으로 크다. 두개의 단부 사이의 영역에 있어서, 캐소드전극(2)의 단은 전자방출막(5)의 단에 근접하고 있다.
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다음, 본 실시예에 의한 전자방출소자의 제조프로세스에 대하여 도 8a 내지 도 8e를 참조하면서 설명한다.
석영기판을 기판(1)으로서 사용하고 완전히 세정한다. 그 후, 게이트전극(2)과 캐소드전극(3)의 재료로서 Ti 및 Pt를, 각각 5nm 및 30nm의 두께로 스퍼터링방법에 의하여 연속적으로 증착함으로써 Ti층과 Pt층을 형성한다.
다음, 레지스트패턴은 일반적인 포토리소그라피프로세스에 의하여 포지티브포토레지스트를 사용하여 형성한다. 다음, Pt층과 Ti층을 마스크로서 포토레지스트를 사용하여 Ar가스에 의하여 건식에칭하여 게이트전극(2)과 캐소드전극(3)을 형성한다(도 8a).
다음, 기판온도를 300℃에서 유지하고, TiN을 Ar중에 질소를 혼합시킴으로써 제조된 에칭가스를 사용하여 Ti를 스퍼터링하는 반응성스퍼터링방법에 의하여 500nm의 두께로 증착함으로써, 도전층(4)으로서 TiN층을 형성한다. 기판을 실온에서 충분히 냉각한 다음, 스퍼터링방법에 의하여 섬형상으로 형성할 충분한 양 만큼의 Pd를 적층함으로써, 섬형상의 Pd층(81)을 형성한다(도 8b).
다음, 레지스트패턴을 포토리소그라피프로세스에 의하여 포지트브형 포토레지스트를 사용하여 형성한다(도 8c). 다음, 패턴화된 포토레지스트(82)를, 마스크로서 사용하여 CF4가스에 의해 섬형상의 Pd층(81)과 TiN층(4)을 건식에 칭함으로써, 캐소드전극(2)상에 소망의 패턴으로 금속촉매(81)(섬형상의 Pd층)를 형성한다(도 8d).
다음, 대기압에서 질소로 희석처리한 1%수소와 대기압에서 질소로 희석처리한 0.1%아세틸렌을 약 1 : 1 로 혼합함으로써 제조된 기류중에서 500℃, 10분간 열처리한다. 그 결과, 전자방출막(5)을, 금속촉매(81)가 형성된 영역위에 형성한다(도 8e).
부분적으로 굴곡하면서 섬유형상으로 연장된 다수의 카본파이버(전자방출재)에 의하여 전자방출막(5)을 구성한다. 각각의 카본파이버의 직경은 5nm 내지 250nm정도이다. 전자방출막(5)의 막두께는 수 ㎛정도이다. 카본파이버는 전자현미경관찰 및 라만분광분석을 행한다. 그 결과, 그래파이트 나노파이버가 형성된 것이 관찰되었다.
본 실시예에 있어서, 그래파이트나노파이버를 전자방출막(5)으로 사용한다. 이외에, 카본파이버를 함유하는 막을 사용하는 경우, 동일한 작용을 얻는다. 예를 들면, 카본나노튜브, 비정질카본파이버, 다이아몬드 파이버 등을 카본파이버로서 사용할 수 있다.
전압이 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이에 인가된 경우, 캐소드전극(2)은 등전위이므로, 전자방출막(5)의 두개의 단부(A) 및 (B) 에 인가된 전계강도는, 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이의 영역에 인가된 전계강도보다 약하게 된다. 캐소드전극(2)의 단과 전자방출막(5)의 단부 사이의 거리가 증가함에 따라서, 전계는 약하게 된다. 그러므로, 도 2에 도시된 구조에 있어서, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이의 공간이 넓어지는 전자방출막(5)의 영역의 부근에 상대적으로 큰 전계가 인가된다. 따라서, 도 2에 도시한 구조에 있어서, 게이트전극(3)의 전위에 의존하는, 전자방출막(5)으로부터 전자방출을 요구하는 한계값(전압)은, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이의 공간이 넓어지는 전자방출막(5)의 영역의 부근에서 낮아진다.
상기 설명한 구조의 전자방출막에서의 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이에 전압이 인가되는 경우, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이의 공간이 넓어지는 영역의 부근에서의 전자방출막(5)으로부터 전자를 선택적으로 방출할 수 있다. 그 결과, 두개 단부의 부근으로부터의 전자방출을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1의 변형예로서, 도 11에 도시한 바와 같이, 캐소드전극(2)의 가장자리는, 게이트전극(3)측으로부터 관찰한 경우, 복수의 오목과 볼록형상으로 형성될 수 있다. 이러한 형상을 사용하는 경우, 전자방출영역은 복수의 영역으로 분할할 수 있다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 캐소드전극의 에지의 오목부는 타원형상의 오목형상으로 될 수 있다.
(실시예 2)
도 3은 기체표면을 위쪽으로부터 관찰한 경우, 실시예 2에 의한 전자방출소 자를 도시한다. 본 실시예에 의한 전자방출소자는, 실시예 1에서 개시한 전자방출소자와 동일한 방법에 의하여 제조될 수 있다. 또한, 동일한 번호는 실시예 1과 동일한 부재를 표시한다.
본 실시예에 의한 전자방출소자에 있어서, 게이트전극(3)과 캐소드전극(2) 사이의 공간은 일정하다. 전자방출막(5)은 타원형상으로 패턴화되고, 실질적으로 두개의 단부 (A) 및 (B)가 게이트전극(3)과 캐소드전극(2) 사이의 갭을 따르는 방향으로 존재한다.
도 3으로부터 명백한 바와 같이, 캐소드전극(2)의 단과 전자방출막(5)까지의 거리는, 각각의 단부 (A) 및 (B)에서 비교적 크다. 한편, 단부 (A) 및 (B) 사이의 영역에 있어서, 캐소드전극(2)의 단은 전자방출막(5)의 단에 근접하다.
즉, 전자방출막(5)의 두개의 단부의 각각과 게이트전극(3) 사이의 캐소드전극의 일부의 영역은, 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역과 게이트전극(3) 사이의 캐소드전극(2)의 일부의 영역보다 크다.
본 실시예에 의한 전자방출소자에 있어서, 캐소드전극(2)과 게이트 전극(3) 사이에 전압을 인가하는 경우, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3)이 전자방출막(5)의 두개의 단부의 부근에서 서로 대향하는 방향으로의 전계강도는, 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이의 영역의 방향으로의 전계강도 보다 약하게 된다. 그러므로, 게이트전극(3)의 전위에 의존하는, 전자방출에 필요한 한계값은, 전자방출막(5)의 두개의 단부의 부근에 비하여, 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이의 영역에서 낮게된다.
본 실시예에 있어서 전자방출소자에 의하면, 전자방출막(5)과 게이트전극 사이의 캐소드전극(2)의 일부의 영역은 보다 작으며, 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이의 영역으로부터 전자를 선택적으로 방출될 수 있다. 따라서, 두개의 단부의 부근으로부터 전자방출을 억제할 수 있다.
(실시예 3)
도 4는 기체표면을 위쪽으로부터 관찰한 경우, 실시예 3에 의한 전자방출소자를 도시한다. 본 실시예에 의한 전자방출소자는 실시예 1에서 개시한 전자방출소자와 동일한 방법에 의하여 제조될 수 있다. 또한, 동일한 번호는 실시예 1과 동일한 부재를 표시한다.
전자방출막(5)은 일정한 폭을 가진 줄무늬형상으로 패턴화된다. 그러므로, 두개의 단부 (A) 및 (B)는 전자방출막(5)의 길이방향으로 존재한다.
전자방출막(5)의 두개의 단부 사이에 차지하는 영역과 게이트전극(3) 사이의 영역에 비하여, 캐소드전극(2)은 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이에 차지하는 영역의 각각과 게이트전극(3) 사이의 영역에서 게이트전극(3)측에 더 돌출한다.
따라서, 게이트전극(3)과 캐소드전극(2) 사이의 공간은 일정하지 않지만, 전자방출막(5)의 두개의 단부 (A) 및 (B) 사이의 영역에서 보다 넓다. 즉, 단부의 부근에 비하여, 캐소드전극(2)의 단은 두개의 단부 사이의 영역에서 전자방출막(5)에 더욱 근접하다.
본 실시예에 의한 전자방출소자에 있어서, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이에 전압을 인가하는 경우, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3)이 전자방출막(5)의 두개의 단부의 부근에 서로 대향하는 방향으로의 전계강도는, 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이의 영역의 방향으로의 전계강도 보다 약하게 된다. 그러므로, 게이트전극(3)의 전위에 의존하는, 전자방출에 필요한 한계값은, 전자방출막(5)의 두개의 단부의 부근에 비하여, 전자방출막(5)의 두개의 단부 사이의 영역에서 낮게된다.
본 실시예에 있어서 전자방출소자에 의하면, 캐소드전극(2)이 게이트전극(3)측으로 돌출하는 전자방출막(5)의 두개의 단부의 부근으로부터의 전자방출을 억제할 수 있으며, 두개의 단부 사이의 영역으로부터 전자를 선택적으로 방출할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 구조는 실시예 3의 변형예로서 사용할 수 있다.
(실시예 4)
도 6은 기체표면을 위쪽으로부터 관찰한 경우, 실시예 4에 의한 전자방출소자를 도시한다. 본 실시예에 의한 전자방출소자는 실시예 1에서 개시한 전자방출소자와 동일한 방법에 의하여 제조될 수 있다. 또한, 동일한 번호는 실시예 1과 동일한 부재를 표시한다.
전자방출막(5)은 기체표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극(2)상에 직사각형상으로 패턴화된다. 또한, 전자방출막(5)은, 캐소드전극(2)과 게이트전극(3)이 서로 대향하는 방향과 실질적으로 수직하는 방향에 있어서, 2개의 단부 (A)(B)를 갖는다.
전자방출막(5)의 두개의 단부 사이에서 차지하는 영역의 거리가, 전자방출막 (5)의 두개의 단부까지의 거리보다 짧게된다.
게이트전극(3)과 전자방출막(5) 사이의 거리가 짧은 영역에서의 전계강도는, 다른 영역에서의 전계강도 보다 짧게된다.
캐소드전극(2)과 게이트전극(3)이 서로 대향하는 방향으로의 전계에 관하여, 이러한 구조를 가지는 전자방출소자에서 캐소드전극(2)과 게이트전극(3) 사이에 전압을 인가하는 경우, 게이트전극(3)과 전자방출막(5) 사이의 거리가 보다 짧은 영역에서 전자방출막(5)에 보다 큰 전계가 인가된다. 그러므로, 영역의 부근에서 선택적으로 전자를 방출할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 구조를 실시예 4의 변형예로서 사용할 수 있다.
본 발명에 의한 전자방출소자의 예에 대하여 상기에서 설명하였다. 본 발명은, 상기 설명한 바와 같은 복수의 전자방출소자가 형성된 전자원과, 이러한 전자원과 형광체 등으로 이루어진 발광부재의 조합으로 구성되는 화상형성장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 작은 전자방출분포를 가지는 전자방출영역을 포함하는 전자방출소자를 제공할 수 있으며, 전자방출소자 사이의 전자방출특성에서의 비균일성을 저감시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 복수의 전자방출소자를 배치하는 전자원을 이용하는 경우, 대면적에서 양호한 화질을 가지며 균일하게 화상을 표시할 수 있는 화상형성장치를 실현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
    캐소드전극상에 배치된 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은, 기판의 표면에 실질적으로 평행한 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로, 두개의 단부를 가지며,
    구동시에 있어서, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과 게이트전극 사이에 인가된 전계강도가, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부사이의 영역과 게이트전극 사이에 인가된 전계강도보다 약한 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  2. 기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
    캐소드전극상에 배치된 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은, 기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로, 두개의 단부를 가지며,
    기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면에 있어서, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과 게이트전극의 사이의 캐소드전극의 일부의 영역이, 전자방출재를 함유하는 두개의 단부 사이에 위치하는 영역과 게이트전극 사이의 캐소드전극의 일부의 영역보다 큰것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  3. 기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
    캐소드전극상에 배치된 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은, 기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로, 두개의 단부를 가지며,
    기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극은 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과 게이트전극 사이의 영역에 돌출부를 가지며, 상기 돌출부는, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역과 게이트전극 사이의 영역에 비하여 게이트전극측으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  4. 기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
    캐소드전극상에 배치된 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은, 기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하여 배치되는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로, 두개의 단부를 가지며
    게이트전극은, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역과의 거리가, 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부의 각각과의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  5. 기판표면에 공간을 두고 서로 대향해서 배치된 캐소드전극과 게이트전극과,
    캐소드전극상에 배치된 전자방출재를 함유하는 막을 포함하는 전자방출소자로서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은, 기판의 표면에 실질적으로 평행하는 평면내에 있어서, 캐소드전극과 게이트전극이 서로 대향하는 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로, 두개의 단부를 가지며
    캐소드전극과 게이트전극 사이의 중심라인으로부터 전자방출재를 함유하는 막의 두개의 단부 사이에 위치하는 영역까지의 거리가, 중심라인으로부터 전자방출재를 함유하는 두개의 단부의 각각까지의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  6. 청구항 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은 복수의 섬유형상의 도전성부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  7. 청구항 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은 탄소를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  8. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자방출재를 함유하는 막은 복수의 카본파이버로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 카본파이버의 각각은, 카본나노튜브, 그래파이트 나노파이버, 비정질카본파이버 및 다이아몬드파이버중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
  10. 복수의 전자방출소자로 이루어진 전자원으로서,
    각각의 전자방출소자는, 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 기재된 전자방출소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자원.
  11. 전자원과 발광부재로 이루어진 화상표시장치로서,
    전자원은, 제 10항에 기재된 전자원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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