KR100785658B1 - 전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이 장치 - Google Patents

전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100785658B1
KR100785658B1 KR1020060127042A KR20060127042A KR100785658B1 KR 100785658 B1 KR100785658 B1 KR 100785658B1 KR 1020060127042 A KR1020060127042 A KR 1020060127042A KR 20060127042 A KR20060127042 A KR 20060127042A KR 100785658 B1 KR100785658 B1 KR 100785658B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron emission
film structure
layer
substrate
emission source
Prior art date
Application number
KR1020060127042A
Other languages
English (en)
Inventor
로 제이슨
정 지안-민
Original Assignee
타퉁 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타퉁 컴퍼니 리미티드 filed Critical 타퉁 컴퍼니 리미티드
Application granted granted Critical
Publication of KR100785658B1 publication Critical patent/KR100785658B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30476—Diamond-like carbon [DLC]

Abstract

본 발명은 전자 방출원과 전계 방출 디스플레이 장치를 개시한다. 전자 방출원은 기판과 그 기판 위에 형성된 전자 방출층을 포함한다. 전자 방출층은 다이아몬드형 탄소(DLC) 필름 구조의 조성물을 포함한다. DLC 플레이크의 높이는 마이크로-규모이고, DLC 플레이크의 두께는 나노-규모이다. 그 결과, DLC 필름 구조물의 종횡비는 높다. 따라서, 이 DLC 필름은 우수한 전자 방출원으로 사용될 수 있다. 하나의 전도층이 DLC 필름의 전자 방출을 향상시키기 위하여 기판의 표면 위에 선택적으로 증착될 수 있다.
전자 방출원, 전계 방출 디스플레이, 다이아몬드형 탄소(DLC), 종횡비

Description

전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이 장치{Electron Emission Source and Field Emission Display Device}
제1도는 본 발명의 제1 구체예에 따른 DLC 필름층을 제조하는데 사용되는 스퍼터링(sputtering) 반응 챔버를 도시하는 개략적인 도면이다.
제2도는 본 발명의 제1 구체예에서 얻어진 DLC 분말의 주사전자 현미경(SEM) 사진이다.
제3도는 본 발명의 제1 구체예에 따른 전계 방출 효과를 시험하기 위한 다이오드-타입 전계 방출 시험 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
제4도는 본 발명의 제2 구체예에 따라 DLC 분말을 페이스트 조성물 속에 혼합함으로써 생성된 전자 방출원 상에서 행해진 전계 방출 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
제5도는 본 발명의 제2 구체예에 따라 전계 방출 효과를 시험하기 위한 트리오드-타입 전계 방출 시험 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
제6도는 본 발명의 제3 구체예에 따라 전계 방출 효과를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *
1 : 램프 3 : 테스트 필름
10 : 히터 11 : 로딩 플랫폼
12 : 목적물 재료 13 : 전력 공급원
14 : 진공 펌프 장치 15 : 셔터
31 : DLC 필름 페이스트 층 32 : ITO 유리기판
33 : 발광층 35 : 컨테이너
71 : 음극층 73 : 절연층
74 : 게이트 전극층 76 : 양극층
100 : 반응 챔버 111 : 기판
301, 701 : 음극 플레이트 302, 702 : 양극 플레이트
A, B, C : 기체 공급 장치
발명의 분야
본 발명은 전자 방출원에 관련된 것으로, 보다 구체적으로 전자 방출원을 가진 전계 방출 디스플레이에 관한 것이다.
발명의 배경
디스플레이 장치는 우리의 일상 생활에서 매우 중요한 것이 되었다. PC 시스템 및 인터넷을 사용하는 경우를 제외하더라도, 디스플레이 장치는 이미지와 텍스트를 보여주기 위해서 TV, 휴대 전화, 개인 휴대용 단말기(PDA) 및 디지털 카메라에 사용된다. 종래의 브라운관(CRT)에 비하여, 새로운 평판 디스플레이(flat panel display)는 경량이고 부피가 작은 장점을 가지고 있고, 인간 신체에 덜 해롭다.
개발된 평판 디스플레이 기술 중에서, 전계 방출 디스플레이(FED)가 가장 유망한 디스플레이 기술로 두각을 나타내고 있다. 전계 방출 디스플레이(FED)는 종래의 CRT에 의해 구현되는 것과 동일한 고해상도를 가지며, 좁은 시야각, 좁은 작동온도 범위, 및 낮은 응답시간과 같은 액정 디스플레이의 문제점을 가지고 있지 않다. 즉, 전계 방출 디스플레이는 높은 방출 효과, 빠른 응답속도, 적합한 화면 조정, 100 ftL를 초과하는 휘도, 구조의 소형화, 넓은 시야각, 넓은 작동온도 범위, 및 높은 작동 효율 등의 장점을 갖는다.
전계 방출 디스플레이(FED)에 대하여 낙관적인 전망을 하는 다른 이유는 백라이트 모듈(backlight module) 없이도 작동할 수 있다는 점이다. 심지어 햇빛이 비추는 외부 환경에서도, 전계 방출 디스플레이(FED)는 휘도에 있어서 우수하게 작동한다. 이러한 이유로, 전계 방출 디스플레이(FED)는 지배적인 디스플레이 기술로서 LCD와 이미 경쟁적인 위치에 있다고 보이며, LCD를 대체할 것으로 기대된다.
상기 전계 방출 디스플레이(FED)는 10-6 torr 이하 압력의 진공 상태 하의 브라운관과 유사하게 작동되는데, 이는 전계 방출 디스플레이가 전기장이 음극의 팁(tip)에서 전자를 끌어당기고, 양극 플레이트의 양 전압에 의해 가속되어진 상태에서 전자는 발광을 위해 상기 양극 플레이트에 있는 형광 분말에 충돌하는 방식으로 작동되는 것을 의미한다. 일반적으로, FED는 게이트와 상기 음극 사이에 인가된 전압차의 변화를 조절하고, 전자-방출원이 예정된 시간에 전자가 방출하게 한다.
전계 방출 음극의 조건을 충족시키기 위해서, 전계 방출 음극의 일 함수 및 기하학적 구조가 가능한 작은 것이 이상적이다. 선행 기술인 전자 방출 성분이 원추형으로 형성된 금속이 가지는 짧은 반감기 및 제조의 어려움을 고려하여 볼 때, FED의 전자 방출원에 대한 현재의 연구는 주로 화학적 안정성, 전기 전도성, 혹은 낮은 전자 친화력을 가진 탄소 타입에 초점을 모으고 있다. 보다 구체적으로, 바람직한 상기 탄소 물질은 비결정성 탄소 필름, 다이아몬드 필름, 다이아몬드형 탄소 필름, 및 탄소 나노튜브를 포함한다.
높은 종횡비(aspect ratio)와 같은 구조적 특성으로 인하여, 탄소 나노튜브는 낮은 역 전압 및 높은 전류 방출 밀도의 특성을 갖게 된다. 즉, 이러한 뛰어난 전계 증가 요소로 인하여 탄소 나노튜브가 일반적인 전계 방출 물질로 사용된다.
그러나, 탄소 나노튜브는 결점을 가지고 있다. 구조에 있어서 나노-규모(nano-scale)의 특성은 상기 전자 방출원 페이스트(paste) 상에서 탄소 나노튜브가 균일하게 분포되는 것을 저해하고, 불균일한 전류 분배의 결과를 발생시키며, 작동 수명을 짧게 만든다. 또한, 나노튜브 구조의 표면 영역을 확장시키려는 경향은 나노튜브 구조의 불안정성을 야기시킨다. 따라서 전계 방출 안정성을 향상시키기 위해서 탄소 나노튜브의 표면 수정에 대한 필요성이 요구된다.
다이아몬드-형 탄소(DLC)는 주로 SP3 3-차원 구조와 SP2의 평면 구조를 가진 탄소로 구성된다. 상기 SP3 구조는 낮은 전자 친화력과 강한 기계적 물성을 갖고, 상기 SP2 구조는 더 나은 전도 물성을 갖는다. 그리하여 이러한 두 개의 구조를 가진 상기 DLC는 낮은 전자 친화력 및 향상된 전도 물성을 갖는 장점이 있다.
이와 같이 우수한 구조상 높은 종횡비뿐만 아니라 낮은 전자 친화력을 갖는 우수한 전계 증가 요소를 포함하고 있는 다이아몬드-형 탄소 전자 방출 물질이 제공될 것이 요구된다. 또한, DLC는 우수한 전자 방출 물질을 형성하기 위한 성분의 연속 제조 공정에 적합한 안정적인 물질 특성을 갖는다.
본 발명의 목적은 전자 방출원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 종횡비뿐만 아니라 낮은 전자 친화력을 갖는 다이아몬드-형 탄소 전자 방출 물질을 포함하는 우수한 전계 증가 요소를 가진 전자 방출원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 전계 증가 요소를 가진 전자 방출원이 적용된 전계 방출 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 전자 방출원으로 사용되는 전자 방출층이 다수의 마이크로-규모 필름 구조(micro-scale film structure)를 포함하는 DLC 조성물로 이루어진, 전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 DLC 조성에서의 필름 구조는 마이크로-규모의 높이와 나노-규모의 두께를 갖는다. 그래서 본 발명의 복수개의 마이크로-규모 필름 구조를 갖는 DLC 조성은 높은 종횡비를 갖게 되어, 전자 방출에 바람직한 양호한 전계 향상 요인을 제공하며 양호한 전자 방출원이 되게 한다.
또한 본 발명에서는 무선 주파수 스퍼터링이 DLC 필름을 증착하기 위하여 사용되는데, 이는 넓은 면적의 제조가 가능하여 제조 시간과 제조 비용을 절감할 수 있게 한다.
본 발명은 하나의 기판과 그 기판의 표면 위에 형성된 전자 방출층으로 이루어지는 전자 방출원을 제공함으로써 그 목적을 달성한다. 바람직하게는, 상기 전자 방출층이 복수개의 마이크로-규모 필름 구조를 갖는 DLC 조성물을 포함한다.
본 발명은 기판, 상기 기판의 표면 위에 형성된 전도층, 및 상기 전도층의 표면에 형성된 전자 방출층으로 이루어지는 또 다른 전자 방출원을 제공함으로써 그 목적을 달성한다. 바람직하게는, 상기 전자 방출층이 복수개의 마이크로-규모 필름 구조를 갖는 DLC 조성물을 포함한다.
본 발명은 상부 기판과 하부 기판을 포함하는 전계 방출 디스플레이를 제공함으로써 목적을 달성하는데, 상부 기판은 형광체 층과 양극층을 갖고, 하부 기판은 전자 방출층과 음극층을 갖는다. 전자 방출층은 음극층과 거의 인접해 있고, 전기적으로 연결되어 있다. 바람직하게는, 전자 방출층은 복수개의 마이크로-규모 필름 구조를 갖는 DLC 조성물을 포함한다.
본 발명의 구조적인 형상에 있어서, DLC 층의 필름 구조물은 페이스트와 같이 기판의 표면상에 형성된다. 필름 구조물의 측면 높이는 0.5∼4.0 ㎛이고, 바람직하게는 0.9∼2.0 ㎛이다. 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위가 바람직하며, 더 바람직하게는 0.005∼0.05 ㎛ 범위이다. 본 발명의 DLC 필름층의 필름 구조물은 마이크로-규모의 높이와 나노-규모의 두께를 갖기 때문에 전자 방출에 적합한 높은 종횡비를 제공한다.
본 발명의 구체예에서, 기판 재료는 반도체 재료 또는 유리 재료가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 방출 효과를 향상시키기 위하여, 본 발명은 기판과 DLC 필름층 사이에 배치된, 기판의 표현 위에 전도층을 선택적으로 포함한다. 이 전도층은 어떠한 전도성 재료도 사용 가능하지만, 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물, 아연 주석 산화물(ZTO), 또는 은 에폭시(silver epoxy)와 같은 금속 재료가 바람직하다.
본 발명의 한 바람직한 구체예에서는, 기판이 유리 재료로 이루어지는 경우, 유리 기판의 표면을 전도층으로 코팅하여 DLC 필름층의 필름 구조물이 전도층 표면에 더 용이하게 형성되도록 한다. 전도층은 DLC 필름층의 필름 구조물에 전류를 공급하여, 전자 방출원으로서의 역할을 할 수 있는 것이다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에서, 기판은 반도체 재료로 이루어진다. 이 기판 재료는 본래 전도성이 있기 때문에, DLC 필름층의 필름 구조물이 기판 표면 위에 직접 형성되어 전자 방출원이 되게 한다.
전자 방출원의 DLC 필름층의 필름 구조물은 긴-스트립(strip) 필름 구조물이나 커브진(curved) 필름 구조물이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 필름 구조물의 주요 특징은 높은 종횡비를 갖는다는 점인데, 이는 본 발명의 DLC 필름층이 양호한 전자 방출원에 적합한 양호한 필름 향상 요인을 갖도록 하게 한다.
본 발명의 전자 방출원은 전자 방출을 필요로 하는 어떤 기술 분야에도 적용될 수 있고, 특히 전계 방출 요소와 같은 냉음극 방출기(cold cathode emitter), 전계 방출 디스플레이, 또는 평판 광원(flat panel light source)에 적용될 수 있다.
본 발명의 전계 방출 디스플레이에 있어서, 전자 방출층 조성물은 점착성 물질을 더 포함하는데, 이는 DLC 재료와 전도성 재료를 더 양호하게 결합하여 균일하게 혼합된 조성물을 형성하기 위한 것이다. 이 점착성 물질로는 에틸 셀룰로우스가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 전계 방출 디스플레이는 상부 기판과 하부 기판 사이에 위치한 게이트(gate) 전극층을 더 포함한다. 이 게이트 전극층은 전계 방출 디스플레이에 사용되던 종래의 어떤 게이트 전극도 가능하지만, 복수개의 중공(中空)을 갖는 링(ring) 게이트 전극이 사용되는 것이 바람직하다. 이 게이트 전극층은 모든 전자 방출기로 하여금 예정된 시간에 정확하게 전자를 방출할 수 있도록 해 준다.
본 발명의 전계 방출 디스플레이의 상부 기판은 포토-마스크(photo-mask) 층을 더 포함할 수 있다. 포토-마스크 층은 형광체 층에 가까이 위치하여 누출광을 차단하고 픽쳐 콘트라스트(picture contrast)를 향상시킨다.
탄소 나노튜브를 사용하는 종래의 전계 방출 디스플레이에서는, 탄소 나노튜브의 너무 작은 사이즈로 인하여, 전자 방출원 페이스트 제조과정 중에 탄소 나노튜브를 고르게 분포시키기 어렵고, 따라서 제조된 전자 방출원이 전자를 고르게 방출시키지 못하는 원인이 된다.
그러나 본 발명에 따르면, DLC의 마이크로-규모 필름 구조물이 조성물 내에서 더 용이하게 분포할 수 있어서, 전자를 고르게 방출할 수 있는 전계 방출기를 제조할 수 있게 해준다. 본 발명의 전계 방출 디스플레이는 전자 방출층을 용이하게 형성할 수 있어서 큰 규모의 유리 기판을 필요로 하는 전계 방출 평판 디스플레이의 요구를 만족시켜 준다.
종래의 탄소 나노튜브 재료와 비교하여, 본 발명의 DLC 마이크로-규모 필름 구조물은 성장 과정에서 상대적으로 더 낮은 온도를 필요로 하고, 기판 표면 상에 직접 성장될 수 있고, 그래서 제조시 응용하기에 적합하다. 본 발명의 DLC 필름 구조물은 높은 종횡비를 갖고 높은 전계 향상 요인을 갖기 때문에 전계 방출 요소와 같은 냉음극 방출기, 전계 방출 디스플레이, 또는 평판 광원에 적용될 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 첨부된 도면을 참고로 한 하기 상세한 설명에 의하여 보다 더 명확해질 것이다.
발명의 바람직한 구체예에 대한 상세한 설명
구체예 1
본 발명의 제1 구체예에 따른 DLC 필름층 제조 공정을 아래에 설명한다. 제1도는 제1 구체예에 따라 DLC 필름층을 제조하기 위한 스퍼터링 반응 챔버(100)의 개략적인 도면이다.
우선 스퍼터링을 행하기 위한 반응 챔버(100)가 구비된다. 반응 챔버(100)는 기판(111)을 가열하기 위한 히터(10)와 램프(1), 기판(111)을 지탱하기 위한 로딩 플랫폼(loading platform)(11), 목적물 재료(12) 상에 전압을 인가하기 위한 전력 공급원(13), 및 반응 기체를 공급하기 위한 복수개의 기체 공급 장치(A, B 및 C)를 포함한다. DLC 필름층 형성 과정 중에, 기체 공급 장치의 수는 그 과정에 요구되는 기체 상태에 따라 증가될 수도 있고 감소될 수도 있다.
다음, 기판(111)의 표면을 세정하고, 반응 챔버(100) 내의 로딩 플랫폼(11)에 기판(111)을 위치시켜 고정시킨다. 이 구체예에서, 기판(111)은 반도체 실리콘 웨이퍼이다. 다음으로, 진공 펌프 장치(14)를 사용하여 반응 챔버(100)로부터 공기를 제거하여 압력이 1×10-5torr 이하가 되게 하고, 히터(10)의 램프(1)로 기판(111)을 500℃ 까지 가열한다. 반응에 요구되는 기체는 기체 공급 장치(A, B, C)에 의하여 반응 챔버(100) 속으로 공급되고, 질량 흐름 조절기(도시되지 않음)가 반응 챔버(100) 속으로의 기체 유량을 조절하도록 구비된다. 이 구체예에서는 기체 공급 장치(A, B, C)는 각각 아르곤, 메탄 및 수소를 포함하는 기체 공급원이다. 기체가 반응 챔버(100) 속으로 도입되는지의 여부는 제조 조건에 의해 결정되고, 기체의 흐름은 기체 공급 밸브(a1, b1, c1)에 의해서 조절된다. 이 구체예에서 반응 챔버(100) 속으로 도입되는 기체는 아르곤, 메탄, 및 수소이고, 그 비는 2:1:1로서 표 1에 나타난 바와 같다.
아르곤 메탄 수소
구체예 1 10 5 5
이 구체예에서, 상기 반응 기체가 반응 챔버(100) 속으로 도입될 때, 내부 압력은 9×10-3torr로 조절된다. 물론, 이 구체예에 따른 스퍼터링 반응을 위한 주위 압력은 제한되는 것은 아니지만, 필요에 따라 조정될 수 있다.
그 다음, 흑연 목적물 재료(12)를 200W의 RF 전력으로 30분간 예비 스퍼터링하여 셔터(15)가 닫혀질 때 목적물 재료(12)의 표면으로부터 가능한 오염물을 제거하도록 한다. 다시 셔터(15)가 열리고 기판(111) 표면을 70분간 스퍼터링하여 기판 표면 위에 DLC 층을 성장시킨다.
구체예 2
제1 구체예에 따라 기판 표면에 증착된 DLC 층을 제거하여 DLC 분말을 얻는다. DLC 분말은 다시 페이스트 속으로 은 분말과 점착제를 함께 혼합하여 전자 방출원 재료로 사용되게 한다. 제2도는 제1 구체예에서 얻어진 DLC 분말의 주사전자 현미경(SEM) 사진이다.
DLC 분말 8.7%, 유리 분말 8.7% 및 은 분말 82.6%로 이루어진 조성물에 접착제로서 에틸 셀룰로오스를 부가하여 고르게 혼합하여, 전자 방출원 재료로 사용하기 위한 페이스트를 얻는다. 이 구체예에서, 전도성 은(silver) 페이스트를 그 위에 갖는 유리 기판이 음극 플레이트로 사용된다. 상기 전자 방출원 페이스트는 은 페이스트 표면 위에 코팅되어 음극 플레이트 구조물을 완성한다. 이 구체예에서, 양극 플레이트는 제1 구체예에서의 양극 플레이트와 구조적으로 동일하다.
상기 구조물은 전계 방출 효과를 위한 다이오드-타입 전계 방출 시험 장치에서 시험한다.
제3도는 본 발명의 제1 구체예에 따른 전계 방출 효과를 시험하기 위한 다이오드 형상을 예시하기 위한 개략적인 도면이다. 이 구체예의 전계 방출 시험에서, DLC 필름 페이스트 층(31)의 테스트 필름(3)은 음극 플레이트(301)로 사용되고, 발광층(33)을 갖는 기판(32)은 양극 플레이트(302)로 사용된다. 이 구체예에서, 발광층(33)은 형광체 층이고, ITO 유리 기판(32)은 양극층(도시되지 않음)으로서의 역할을 하는 ITO 층을 갖는 유리 기판이다.
우선, 음극 플레이트(301)는 컨테이너(35) 내에 위치하고, 그 위쪽에는 양극 플레이트(302)가 덮게 된다. 컨테이너(35)는 진공 챔버 내부에 위치시키고, 그 압력은 1×10-6torr 이하가 되게 한다. 음극 플레이트(301)의 전자 방출원에 의하여 생성되는 전류의 크기를 측정하기 위하여 두 전극 플레이트(301, 302) 사이에 전압을 인가한다.
제4도는 DLC 분말을 페이스트 조성물 속으로 혼합함으로써 생성되는 전자 방출원에 행해진 전자 방출 시험 결과를 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 소결된(sintered) 전자 방출원 페이스트는 소결되지 않은 전자 방출원 페이스트 보다 더 우수한 전계 방출 효과를 나타낸다. 즉 두 전극 플레이트 사이에 동일한 전압을 가할 때, 소결된 기판 표면을 갖는 전자 방출원이 더 높은 전류 흐름을 나타낸다.
구체예 3
제5도는 본 발명의 구체예 3에서 사용된 트리오드-타입 전계 방출 시험 장치를 예시하는 개략적인 도면이다. 이 구체예에서, 전자 방출원은 제2 구체예에서 사용된 것과 동일하다. 즉, 전자 방출원 페이스트를 얻기 위하여 동일한 혼합 조성물을 사용하였다.
제5도에 도시된 바와 같이, 다이오드-타입 전계 방출 시험 장치와 비교할 때, 이 구체예의 트리오드-타입 전계 방출 시험 장치는 음극 플레이트(701) 위에 부수적인 게이트 전극층(74) 및 그 게이트 전극층(74)으로부터 음극층(71)을 절연시키기 위한 절연층(73)을 갖는다. 즉 음극층(71), 게이트 전극층(74), 및 양극층(76)이 함께 트리오드 구조를 형성한다. 바람직하게는 이 구체예에서 음극층(71)은 몰리브덴/티타늄 금속이고, 게이트 전극층(74)이 몰리브덴이며, 양극층(76)이 ITO이다.
이 구체예의 전자 방출원 페이스트는 음극층(71) 표면 위쪽에 코팅되고, 전계 방출 효과를 시험하기 위하여 두 전극 플레이트(701, 702) 사이에 전압을 가한다. 반면, 음극 플레이트(71)와 게이트 전극층(74) 사이에는 전압차가 인가되는데, 이는 전자 방출원의 전자 방출 효과를 향상시키기 위한 것이다.
제6도는 이 구체예의 전자 방출 효과를 나타내는 그래프이다. 두 전극 플레이트 사이에 가하여진 전기장이 증가할 때, 전자 방출원의 전류 밀도 또한 증가한다. 제6도에서 알 수 있듯이, 음극층(71)과 게이트 전극층(74) 사이에 인가된 전압차가 5V에서 35V까지 점차적으로 증가할 때, 전계 방출 효과는 급격하게 증가한다. 그러나 인가된 전압차는 제한을 받는다. 즉 음극층(71)과 게이트 전극층(74) 사이에 40V 및 50V의 전압차를 인가하는 것과 같이, 전압차가 각 부재들이 지지할 수 있는 부하보다 더 큰 경우에는, 대부분의 전자들이 게이트 전극 쪽으로 이끌려서 역효과를 야기한다.
앞서 상기 구체예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 DLC 구조물은 전계 방출 효과를 증가시키는데 도움을 준다. 이 DLC는 전자 방출원 재료 내에 고르게 분포될 수 있을 뿐만 아니라, 기판 위에 형성된 필름 구조물이 전자 방출원으로 사용될 수 있다. 다른 두 방법에 의하여 달성되는 전계 방출 효과는 낮은 초기 전압과 양호한 음극 전자 방출원에 적합한 특성을 포함한다.
구체예 4
다음은 본 발명의 한 바람직한 구체예에 따른 전계 방출 디스플레이(FED)에 관한 설명이다. 이 구체예에서의 전계 방출 디스플레이는 제3 구체예에서 설명된 트리오드-타입 방출 시험 장치와 유사하다. 양극 플레이트 상에 부수적인 형광체 층과 포토-마스크 층을 제외하고, 이 구체예에서의 하부 기판 구조가 제3 구체예의 그것과 동일하다.
이 구체예에서의 전계 방출 디스플레이의 전자 방출원은 DLC 분말, 유리 분말, 은(silver) 분말, 및 에틸렌 셀룰로오스를 혼합하여 생성되고, 전도성 은(silver) 페이스트를 갖는 음극층 표면 위에 코팅되고, 전자 방출층을 형성하도록 소결된 전자 방출원 페이스트이다.
이 구체예에서, 전기장이 전계 방출 디스플레이의 두 전극 플레이트 사이에 인가되어, 전압차가 게이트 전극층과 음극층 사이에 동시에 인가되는 경우, 전자 방출원은 발광하도록 양극 플레이트의 형광체층 위에 충돌하는 전자를 방출한다.
구체예 5
전자 방출원의 하부 기판에 관한 차이점을 제외하고, 이 구체예의 전계 방출 디스플레이는 제4 구체예에 설명된 것과 구조적으로 유사하다.
이 구체예에서, 하부 기판의 표면은 음극층으로서의 역할을 하는 몰리브덴/티타늄 금속층을 포함한다. 이 구체예에 사용된 기판 재료는 유리이다. 또한 이 구체예에서 음극층 표면은 패턴화된 절연층 및 음극 표면을 부분적으로 노출시키기 위한 게이트 전극층을 포함한다. 이 구체예에서 절연층은 전기적 절연을 위하여 음극층과 게이트 전극층 사이에 위치한다.
상기 하부 기판 구조물은 스퍼터링 반응 챔버 내에 배치되고 제1 구체예에서 설명한 바와 같이 스퍼터링 반응이 진행되어 노출된 음극 표면에 DLC 필름층을 갖는 전자 방출층을 성장시킨다. 마지막으로 상기 게이트 전극의 표면위에 증착된 DLC 필름층을 제거하여 이 구체예의 전계 방출 디스플레이의 하부 기판을 얻는다. 이 구체예의 DLC 필름층의 구조적인 특성은 제1 구체예의 특성과 유사하다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마이크로-규모의 필름 구조물을 갖는 DLC가 제조될 수 있고, 이는 전계 방출 요소와 같은 냉음극 방출기, 전계 방출 디스플레이, 또는 평판 광원에 적용되는 전자 방출원 재료로 사용하기에 적합한 높은 종횡비를 갖는다.
본 발명은 높은 종횡비뿐만 아니라 낮은 전자 친화력을 갖는 다이아몬드-형 탄소 전자 방출 물질을 포함하는 우수한 전계 증가 요소를 가진 전자 방출원 및 상기 전자 방출원이 적용된 전계 방출 디스플레이를 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명이 그 바람직한 구체예와 관련하여 설명되었지만, 청구범위에 청구된 바와 같이 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않고 다른 여러 가지 변형이나 변경이 실시될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 기판, 및 그 기판의 표면 위에 형성된 전자 방출층으로 이루어지고, 상기 전자 방출층은 복수개의 마이크로-규모 필름 구조물을 갖는 다이아몬드형 탄소(DLC) 플레이크 조성물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 반도체 재료, 금속 재료, 절연 재료, 또는 유리 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 전도성 물질, 접착성 물질, 또는 이들의 혼합물을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물은 커브진 필름 구조물, 긴-스트립 필름 구조물, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위인 것을 특 징으로 하는 전자 방출원.
  6. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.05 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  7. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5∼4.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  8. 제1항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.9∼2.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  9. 기판, 그 기판의 표면 위에 형성된 전도층, 및 그 기판의 표면 위에 형성된 전자 방출층으로 이루어지고, 상기 전자 방출층은 복수개의 마이크로-규모 필름 구조물을 갖는 DLC 플레이크 조성물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기판은 반도체 재료, 금속 재료, 절연 재료, 또는 유리 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  11. 제9항에 있어서, 상기 조성물은 전도성 물질, 접착성 물질, 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  12. 제9항에 있어서, 상기 필름 구조물은 커브진 필름 구조물, 긴-스트립 필름 구조물, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  13. 제9항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  14. 제9항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.05 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  15. 제9항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5∼4.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  16. 제9항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.9∼2.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출원.
  17. 형광체 층과 양극층을 갖는 상부 기판, 및 전자 방출층과 음극층을 갖는 하부 기판로 이루어지고, 상기 전자 방출층은 음극층에 가까이 인접하고, 상기 전자 방출원 층은 복수개의 마이크로-규모 필름 구조물을 갖는 DLC 플레이크 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서, 상기 조성물은 전도성 물질, 접착성 물질, 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  19. 제17항에 있어서, 상기 필름 구조물은 커브진 필름 구조물, 긴-스트립 필름 구조물, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  20. 제17항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.5∼4.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  21. 제17항에 있어서, 상기 필름 구조물의 측면 높이는 0.9∼2.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  22. 제17항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.1 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  23. 제17항에 있어서, 상기 필름 구조물의 두께는 0.005∼0.05 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  24. 제17항에 있어서, 상기 음극 플레이트와 양극 플레이트 사이에 배열되는 게 이트 전극층을 더 포함하고, 그 게이트 전극층은 복수개의 게이트 전극인 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
  25. 제17항에 있어서, 상기 상부 기판이 형광체 층에 가까이 인접한 마스크 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이.
KR1020060127042A 2006-06-19 2006-12-13 전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이 장치 KR100785658B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW095121848A TWI309843B (en) 2006-06-19 2006-06-19 Electron emission source and field emission display device
TW095121848 2006-06-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100785658B1 true KR100785658B1 (ko) 2007-12-14

Family

ID=38860846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060127042A KR100785658B1 (ko) 2006-06-19 2006-12-13 전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070290597A1 (ko)
JP (1) JP2007335389A (ko)
KR (1) KR100785658B1 (ko)
TW (1) TWI309843B (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103487143B (zh) * 2012-06-12 2015-07-29 清华大学 光强分布的检测***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08241664A (ja) * 1994-11-08 1996-09-17 Commiss Energ Atom 電界効果電子源及び当該源を製造する方法、並びに陰極ルミネンスディスプレイ
JP2000182508A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Sony Corp 電界放出型カソード、電子放出装置、および電子放出装置の製造方法
JP2002260523A (ja) 2001-02-27 2002-09-13 Japan Science & Technology Corp ダイヤモンド様炭素多層構造を有する電界電子放出素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5726524A (en) * 1996-05-31 1998-03-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Field emission device having nanostructured emitters
JPH11204022A (ja) * 1998-01-07 1999-07-30 Komatsu Ltd 冷陰極およびこの冷陰極を用いた素子
US6181055B1 (en) * 1998-10-12 2001-01-30 Extreme Devices, Inc. Multilayer carbon-based field emission electron device for high current density applications
JP2000156147A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Sony Corp 冷陰極電界電子放出素子及び冷陰極電界電子放出型表示装置
JP2000306492A (ja) * 1999-04-21 2000-11-02 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 電界放出型カソード、電子放出装置、および電子放出装置の製造方法
KR20010082591A (ko) * 1999-12-21 2001-08-30 이데이 노부유끼 전자 방출 장치, 냉음극 전계 전자 방출 소자 및 그 제조방법, 및 냉음극 전계 전자 방출 표시 장치 및 그 제조 방법
US6873097B2 (en) * 2001-06-28 2005-03-29 Candescent Technologies Corporation Cleaning of cathode-ray tube display
KR100932991B1 (ko) * 2003-11-29 2009-12-21 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시 장치 및 그의 제조방법
KR20060011668A (ko) * 2004-07-30 2006-02-03 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자와 이의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08241664A (ja) * 1994-11-08 1996-09-17 Commiss Energ Atom 電界効果電子源及び当該源を製造する方法、並びに陰極ルミネンスディスプレイ
JP2000182508A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Sony Corp 電界放出型カソード、電子放出装置、および電子放出装置の製造方法
JP2002260523A (ja) 2001-02-27 2002-09-13 Japan Science & Technology Corp ダイヤモンド様炭素多層構造を有する電界電子放出素子

Also Published As

Publication number Publication date
TWI309843B (en) 2009-05-11
US20070290597A1 (en) 2007-12-20
TW200802478A (en) 2008-01-01
JP2007335389A (ja) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6462467B1 (en) Method for depositing a resistive material in a field emission cathode
US6342755B1 (en) Field emission cathodes having an emitting layer comprised of electron emitting particles and insulating particles
US20070251815A1 (en) Method for manufacturing diamond-like carbon film
US6750604B2 (en) Field emission display panels incorporating cathodes having narrow nanotube emitters formed on dielectric layers
US6646282B1 (en) Field emission display device
US6815877B2 (en) Field emission display device with gradient distribution of electrical resistivity
US6825607B2 (en) Field emission display device
Park et al. Screen printed carbon nanotube field emitter array for lighting source application
US7147534B2 (en) Patterned carbon nanotube process
US6750617B2 (en) Field emission display device
JP2002509338A (ja) イオン衝撃された黒鉛電子エミッタ
KR100838114B1 (ko) 전자 방출원 및 이를 이용한 전계 방출 디스플레이
US6838814B2 (en) Field emission display device
KR100785658B1 (ko) 전자 방출원 및 전계 방출 디스플레이 장치
US6750616B2 (en) Field emission display device
EP1930931A1 (en) Electron emission source and field emission display device
Paik Field emission characteristics of Diamond-like Carbon (DLC) films prepared using a Magnetron Sputter-type Negative Ion Source (MSNIS)
US20060103287A1 (en) Carbon-nanotube cold cathode and method for fabricating the same
US6504311B1 (en) Cold-cathode cathodoluminescent lamp
EP1942515A1 (en) Electron-emitting source and field emission display using the same
Jang et al. Application of carbon nanotubes to the cathode ray tube-electron gun
US20070236133A1 (en) Field emission electrode, field emission device having the same and methods of fabricating the same
TWI284342B (en) FED having polycrystalline silicon film emitters and method of fabricating polycrystalline silicon film emitters
JP3663171B2 (ja) Ｆｅｄパネル及びその製造方法
KR20020065968A (ko) 전계 방출 디스플레이 패널용 전자 이미터 스택의 제조방법과 그 구조

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121126

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131128

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee