KR101686180B1 - Electron emission source, array electron emission source, electorn emission device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR101686180B1 KR1020150020670A KR20150020670A KR101686180B1 KR 101686180 B1 KR101686180 B1 KR 101686180B1 KR 1020150020670 A KR1020150020670 A KR 1020150020670A KR 20150020670 A KR20150020670 A KR 20150020670A KR 101686180 B1 KR101686180 B1 KR 101686180B1
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Abstract

본 발명에서는 나노소재 박막의 에지(Edge) 면을 이용하는 전자방출원, 전자방출소자, 어레이형 전자방출원, 전자방출소자의 제조방법, 및 어레이형 전자방출원의 제조방법이 제안된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출소자는 제 1 금속 부재, 제 1 금속 부재와 소정의 간격을 두고 나란하게 배치된 제 2 금속 부재, 및 제 1 금속 부재에 의해 둘러싸여 고정되고 제 2 금속 부재를 향하여 노출된 에지(Edge) 면을 가지는 나노소재 박막을 포함한다.In the present invention, an electron emission source, an electron emission device, an arrayed electron emission source, a method of manufacturing an electron emission device, and a method of manufacturing an arrayed electron emission source using an edge surface of a nanomaterial thin film are proposed. The electron emitting device according to an embodiment of the present invention includes a first metal member, a second metal member arranged in parallel with the first metal member at a predetermined interval, and a second metal member surrounded and fixed by the first metal member, And a nano-material thin film having an edge surface exposed toward the substrate.

Description

전자방출원, 어레이형 전자방출원, 전자방출소자 및 그 제조방법 {ELECTRON EMISSION SOURCE, ARRAY ELECTRON EMISSION SOURCE, ELECTORN EMISSION DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electron emission source, an arrayed electron emission source, an electron emission device, and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART [0002] Electron emission sources,

본 발명은 전자방출원, 전자방출소자, 어레이형 전자방출원, 전자방출소자, 및 각각에 대한 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electron emission source, an electron emission device, an arrayed electron emission source, an electron emission device, and a manufacturing method for each.

전자방출소자 (Electron Emission Device)는 일반적으로 애노드(anode) 전극과 캐소드(cathode) 전극 사이에 전압을 인가하여 전계(electric field)를 형성함으로써 캐소드 전극 측의 전자방출원으로부터 애노드 전극 측을 향해 전자를 방출시키는 소자이다.An electron emission device generally generates an electric field by applying a voltage between an anode electrode and a cathode electrode to generate electrons from the electron emission source on the cathode electrode side toward the anode electrode side, .

일반적으로, 전계 방출은 전기장의 세기와 고체의 일함수(work function)에 크게 의존하게 된다. 이는 외부의 강한 전기장이 가해졌을 때 고체 표면에서 전자가 터널링 효과에 의해 방출되는 물리적 현상으로 고체의 페르미 에너지 아래에 속박된 전자들이 강한 전기장에 의해 얇아진 전위 장벽을 터널링하여 방출되기 때문이다. In general, field emission is highly dependent on the intensity of the electric field and the work function of the solid. This is a physical phenomenon in which electrons are emitted by the tunneling effect at the surface of a solid when an external strong electric field is applied. This is because the electrons bound under the Fermi energy of the solid are tunneled by a thin electric potential barrier by the strong electric field.

한편, 전자 전도성이 탁월한 탄소나노튜브 (Carbon nanotube : CNT)는 탄소육각망면을 주 구조로 하며, 전도성 및 전계 집중 효과가 우수하고, 일함수가 낮고 전계 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하다. 특히, 탄소 나노튜브는 작은 직경(약 수 나노미터 내지 수십 나노미터)을 갖기 때문에 종래의 마이크로 팁형(spindt형) 전계방출 팁에 비해 전계강화효과(field enhancement factor)가 상당히 우수하다. 탄소나노튜브와 같은 물질을 전자방출소자에 사용하면 전자방출이 낮은 임계 전계(turn-on field, 약 1∼5[V/㎛])에서 이루어 질 수 있게 되므로, 전력손실 및 생산단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.On the other hand, carbon nanotubes (CNTs), which are excellent in electron conductivity, have a carbon hexagonal network as a main structure and have excellent conductivity and electric field concentration effect, have low work function and excellent field emission characteristics and are easy to drive at low voltage. In particular, since carbon nanotubes have a small diameter (about several nanometers to tens of nanometers), the field enhancement factor is significantly superior to that of a conventional microtip type field emission tip. When a material such as a carbon nanotube is used in an electron-emitting device, the electron emission can be performed in a low-threshold field (about 1 to 5 [V / m]), so that power loss and production cost can be reduced There is an advantage.

이러한 탄소나노튜브를 전자방출원으로 제작하는 방법으로는 직접 성장법, 전기영동법, 자기조립법, 스프레이법, 스크린 프린팅법 등이 있었다. Examples of methods for producing such carbon nanotubes as electron emission sources include a direct growth method, an electrophoresis method, a self-assembly method, a spray method, and a screen printing method.

직접 성장법은 나노소재의 직경, 길이, 밀도, 패턴화 조절 등의 구조제어가 용이하다. 하지만, 촉매 금속 증착의 대면적에 대한 균질성 확보와 촉매 금속 입자의 크기 제어가 어려울 뿐만 아니라, 성장된 나노소재와 캐소드 기판 사이의 접착력이 약하다는 단점이 있다. Direct growth method is easy to structure control such as diameter, length, density, patterning control of nanomaterial. However, it is disadvantageous in that it is difficult to secure the homogeneity of the catalytic metal deposition on a large area and to control the size of the catalytic metal particles, and the adhesion between the grown nanomaterial and the cathode substrate is weak.

전기영동법은 상온에서 선택적 증착이 가능하고 대면적화 하기 쉽다. 그러나, 두께와 밀도 조절이 어렵고 균질성과 재현성이 좋지 못할뿐더러 캐소드 기판과의 접착력이 좋지 않아 전계 전자 방출시 신뢰성과 안정성 문제가 대두되고 있다.The electrophoresis method is capable of selective deposition at room temperature and is easy to be large-sized. However, it is difficult to adjust the thickness and density, the homogeneity and the reproducibility are poor, and the adhesiveness with the cathode substrate is poor, so reliability and stability problems are emerging in the field electron emission.

자기조립법은 공정이 간단하고 상온에서 대면적화가 용이 하지만, 전기영동법과 마찬가지로 형성된 나노소재와 캐소드 기판과의 접착력이 좋지 않고 많은 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있다.The self-assembly method has a disadvantage in that it is simple in process and large in area at room temperature, but it takes a long time to attach the formed nanomaterial to the cathode substrate similarly to the electrophoresis method.

스프레이법도 마찬가지로 공정이 간단하고 상온에서 대면적화하기 용이하다. 하지만, 노즐에서 캐소드 기판까지 분사액의 이동 중 현탁액 증발 정도에 따라 박막 표면 상태가 결정되게 되므로 전계방출원 박막 두께, 밀도 조절 및 고른 박막 증착이 용이하지 않기에 균질성과 재현성이 떨어지며, 캐소드 기판과의 약한 접착력으로 인해 전계 전자 방출 동안 탈착이 쉽게 발생하는 단점을 가지고 있다.The spray method is similarly simple in process and easy to make large-sized at room temperature. However, since the surface state of the thin film is determined according to the degree of evaporation of the suspension during the movement of the spray liquid from the nozzle to the cathode substrate, the uniformity and reproducibility are inferior due to the difficulty in controlling the thin film thickness, density and uniform thin film deposition of the field emission source, It is easily detached during the field electron emission.

스크린 프린팅법의 경우 한국등록특허 제 10-2007-0011808호 (발명의 명칭: 금속 복합체를 포함한 전자 방출원, 이를 포함한 전자 방출소자 및 상기 전자 방출원 형성용 조성물)에서 폴리머 및 유기 용매를 함유하는 비이클, 무기 바인더 및 기타 첨가제와 탄소나노튜브 분말을 섞은 페이스트를 캐소드 기판에 인쇄, 소성하여 탄소나노튜브 박막을 형성한다는 내용을 개시하고 있다. 다만, 프린팅된 전자 방출원과 캐소드 기판사이의 접착력이 약한 문제점과 전도성의 저하라는 문제점이 있다.In the case of the screen printing method, in the Korean Registered Patent No. 10-2007-0011808 (entitled "Electron Emitting Source Containing Metal Complexes, Electron Emitting Device Including It and Composition for Formulating the Electron Emitting Source"), Discloses that a carbon nanotube thin film is formed by printing and firing a paste in which carbon nanotube powder is mixed with a vehicle, an inorganic binder, and other additives on a cathode substrate. However, there is a problem that the adhesion between the printed electron emitting source and the cathode substrate is weak and the conductivity is lowered.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의하면 기존 방식과는 전혀 상이한 방식으로서 나노소재 박막의 에지(Edge) 면을 이용하여 높은 전계 방출 효율을 가지는 전자방출원, 전자방출소자, 및 어레이형 전자방출원을 제공하는 데에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional art described above, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which uses an edge surface of a nanomaterial thin film, And an object of the present invention is to provide an electron emission source, an electron emission device, and an arrayed electron emission source.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 장시간 사용에도 성능의 신뢰성을 보장하고 나노소재 박막의 파손을 방지할 수 있는 전자방출소자의 제조방법 및 어레이형 전자방출원의 제조방법을 제공하는 데에 다른 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electron-emitting device and a method of manufacturing an array-type electron-emitting source, which can ensure reliability of performance even when used for a long time and prevent breakage of the nanomaterial thin film. There is a purpose.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원은 금속 부재, 및 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electron emission source comprising a metal member, and an upper surface of the metal member having an edge surface facing a space above the upper surface of the metal member, And at least one nanomaterial thin film that is fixed in an upright position relative to the substrate.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출소자는 제 1 금속 부재 및 제 1 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함하는 전자방출원, 및 제 1 금속 부재와 소정의 간격을 두고 배치된 적어도 하나의 제 2 금속 부재를 포함하고, 나노소재 박막은 제 2 금속 부재를 바라보는 에지(Edge) 면을 가지도록 고정된다.Also, the electron emission device according to an embodiment of the present invention includes an electron emission source including at least one nanomaterial thin film fixed upright on the upper surface of the first metal member and the first metal member, And at least one second metal member disposed at a predetermined distance from the member, and the nanomaterial thin film is fixed so as to have an edge surface facing the second metal member.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이형 전자방출원은 서로 밀착하여 배치된 복수 개의 전자방출원, 및 복수 개의 전자방출원을 고정시키는 고정체를 포함하고, 각각의 전자방출원은 금속 부재, 및 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함한다.Further, the array type electron emission source according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electron emission sources arranged in close contact with each other, and a fixture for fixing a plurality of electron emission sources, And at least one nanomaterial thin film fixed in an upright position with respect to the upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing the space above the upper surface of the metal member.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원의 제조방법은 금속 부재 및 적어도 하나의 나노소재 박막을 구비하는 단계, 및 나노소재 박막이 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating an electron emission source, the method comprising: providing a metal member and at least one nanomaterial thin film; and forming a nanomaterial thin film on an edge surface And fixing the metal member in an upright state with respect to the upper surface of the metal member.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이형 전자방출원의 제조방법은 복수 개의 전자방출원을 서로 밀착하여 배치되도록 구비하는 단계, 및 복수 개의 전자방출원을 고정시키는 단계를 포함하고, 각각의 전자방출원은 금속 부재, 및 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함한다.Further, a method of manufacturing an array-type electron emitter according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a plurality of electron emitters in close contact with each other, and fixing a plurality of electron emitters, The electron emission source includes a metal member and at least one nanomaterial thin film fixed in an upright state with respect to the upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing the space above the upper surface of the metal member.

전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 나노소재 박막의 에지(Edge) 면을 통해 전자 방출이 이루어지도록 나노소재 박막을 배치시킴으로써, 종래 방식과는 차별화되면서 실용화 가능성이 높은 전자방출원 및 전자방출소자를 제공할 수 있다. According to any one of the above-mentioned means for solving the problems, by disposing the nanomaterial thin film so that the electron emission is performed through the edge surface of the nanomaterial thin film, the electron emission source and the electron emission source Device can be provided.

또한, 유기물을 함유하는 페이스트나 다른 접착제 없이도, 나노소재 자체의 강한 내부 결합력 및 나노소재 박막과 이를 둘러싸는 금속 부재간의 강한 접착력을 달성함으로써, 유기물에 의한 오염이나 아웃 개싱(Outgassing) 등의 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 전계 방출 효율이 높으며 수명이 길어진다.In addition, even without a paste or other adhesive containing an organic substance, a strong internal bonding force between the nanomaterial itself and a strong adhesion between the nanomaterial thin film and a metal member surrounding the nanomaterial thin film is achieved, thereby preventing contamination by organic substances and outgassing Can be fundamentally solved, has a high field emission efficiency, and has a long lifetime.

나노소재 박막은 이미 횡 방향으로 준정렬이 되어 있기 때문에 전자방출원을 억지로 수직방향으로 세우기 위한 별도의 후처리 공정이 필요없으며, 이는 공정의 단순화와 이물질로부터의 오염문제를 방지할 뿐만 아니라, 굉장히 많은 양의 전자방출물질이 실질적으로 전자방출에 기여하기 때문에 전계 방출 효율이 매우 높아지고 소자의 수명이 길어진다. Since the nanomaterial thin film is already semi-aligned in the transverse direction, there is no need for a separate post-treatment step for forcibly setting the electron emission source in the vertical direction. This not only simplifies the process and prevents contamination from foreign substances, Since a large amount of electron emission material contributes substantially to electron emission, the field emission efficiency becomes extremely high and the lifetime of the device becomes long.

또한, 에지 면의 양 끝단이 금속 부재에 의해 커버된 형태의 전자방출원 및 전자방출소자를 제공함으로써, 성능 신뢰도 및 내구성을 향상시킬 수 있다. Further, by providing the electron emitting source and the electron emitting device in which both ends of the edge face are covered with the metal member, the performance reliability and durability can be improved.

시트 전자 빔(Sheet Electron Beam) 생성에 매우 효과적이며, 단일형뿐만 아니라 어레이 형 시트 전자 빔 소스로 확장이 가능하다. 즉, 나노소재 박막 에미터 가장자리에서의 전기장 집속효과를 억제하고, 나노소재 박막 에미터 두께 방향으로의 전기장을 균일하게 함으로써 균일한 시트 전자 빔을 발생시키는 전자 빔 소스로서 적용이 가능하다. 또한, 박막은 물리적으로 쉽게 가공할 수 있어 점 혹은 선광원의 형상으로 제작이 가능하다. 이러한 형태의 광원은 X-ray 소스, THz 증폭기, e-beam 분석기기 등에 적용이 가능하다.It is very effective in generating sheet electron beams and can be extended to single-type as well as array-type sheet electron beam sources. In other words, it can be applied as an electron beam source that suppresses the effect of focusing the electric field at the edge of the nanomaterial thin film emitter and uniforms the electric field in the thickness direction of the nanomaterial thin film emitter, thereby generating a uniform sheet electron beam. Further, the thin film can be easily processed physically, and can be formed into a shape of a point or a circle light source. This type of light source can be applied to X-ray source, THz amplifier, e-beam analyzer and so on.

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 Plane-type(P-type)의 전자방출원의 구조도이고, (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 Hollow-type(H-type)의 전자방출원의 구조도이다.
도 2는 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 전자방출원을 각각 이용하는 경우, 나노소재 박막의 에지 면에서의 전기장 세기에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 P-type의 전자방출소자의 구조도이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 H-type의 전자방출소자의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5의 (a)는 나노소재 박막을 제작하는 과정의 일 예에 대한 개념도이고, (b)는 제작된 나노소재 박막의 실제 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원 및 전자방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 P-type의 전자방출소자의 전계 방출 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이형 전자방출원의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이형 전자방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 어레이형 전자방출소자의 전계 방출 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.1 (a) is a structural view of a Plane-type (P-type) electron emission source according to an embodiment of the present invention, ) Of the electron emission source.
Fig. 2 shows a simulation result on the electric field intensity at the edge face of the nanomaterial thin film when the electron emission sources shown in Figs. 1 (a) and 1 (b) are respectively used.
3 (a) is a structural view of a P-type electron-emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is a structural view of an H-type electron-emitting device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electron emission device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 (a) is a conceptual view of an example of a process of fabricating a nanomaterial thin film, and FIG. 5 (b) is an actual photograph of the nanomaterial thin film.
6 is a conceptual diagram for explaining a method of manufacturing an electron emission source and an electron emission device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating a field emission characteristic of a P-type electron-emitting device in an exemplary manner.
8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an arrayed electron emission source according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are conceptual diagrams for explaining a method of manufacturing an array type electron emitting device according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph for illustrating the field emission characteristics of the array type electron emitting device.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본 발명에서 제안하는 다양한 종류의 전자방출소자 및 전자방출원은 전계가 형성됨에 따라 전자를 방출할 수 있다.Various kinds of electron emission devices and electron emission sources proposed in the present invention can emit electrons as an electric field is formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원은 금속 부재, 및 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge)면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함한다. An electron emission source according to an embodiment of the present invention includes a metal member and at least one nano material fixed in an upright state with respect to an upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing a space above the upper surface of the metal member Thin film.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자방출원의 경우 추가적으로 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고, 적어도 하나의 함몰된 영역은 나노소재 박막에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면은 함몰된 영역 내에서 일부 노출될 수 있다. In the case of the electron emitter according to another embodiment of the present invention, the upper surface of the metal member further has at least one recessed region, at least one recessed region is divided by the nanomaterial thin film, and each of the nanomaterial thin films Both sides can be partially exposed within the recessed area.

이하, 도 1 내지 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원에 대해 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, an electron emission source according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 Plane-type(P-type)의 전자방출원의 구조도이고, (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 Hollow-type(H-type)의 전자방출원의 구조도이다.1 (a) is a structural view of a Plane-type (P-type) electron emission source according to an embodiment of the present invention, ) Of the electron emission source.

본 발명의 일 실시예에 따르면, Plane-type(P-type)의 전자방출원이란 나노소재 박막을 직립한 상태로 고정시키는 금속 부재의 상면이 실질적으로 균일한 형태인 것을 의미한다. According to one embodiment of the present invention, the Plane-type (P-type) electron emission source means that the upper surface of the metal member fixing the nanomaterial thin film in an upright state is substantially uniform.

도 1의 (a)를 참조하면, P-type의 전자방출원(100)은 금속 부재(110), 및 금속 부재(110)의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지 면(121)을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막(120)을 포함한다. 즉, 나노소재 박막(120)은 위쪽 방향을 바라보는 에지 면(121)을 가지도록 금속 부재(110)의 일면에 고정될 수 있고, 에지 면(121)은 나노소재 박막(120)의 테두리가 이루는 면 중 일부분을 의미할 수 있다. 1 (a), a P-type electron emitting source 100 includes a metal member 110 and a metal member 110 so as to have an edge face 121 facing a space above the upper surface of the metal member 110. [ And at least one nanomaterial thin film 120 fixed in an upright position relative to an upper surface of the nanomaterial thin film 120. [ That is, the nanomaterial thin film 120 may be fixed to one surface of the metal member 110 so as to have an edge surface 121 that faces upward, and the edge surface 121 may be formed on the edge of the nanomaterial thin film 120 It can mean part of the face that is formed.

이때, 금속 부재(110)는 단일의 부재이거나 적어도 2개 이상의 서브 금속 부재를 포함하여 이루어질 수 있다. 금속 부재(110)는 나노소재 박막(120)을 직립한 상태로 고정시키고, 금속 부재(110)의 일부분 또는 서브 금속 부재가 나노소재 박막(120)과 전기적으로 연결된 상태라면, 금속 부재(110)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다. At this time, the metal member 110 may be a single member or may include at least two or more sub metal members. The metal member 110 is fixed in a state in which the nanomaterial thin film 120 is upright and the metal member 110 is electrically connected to the nanomaterial thin film 120 when a part or a sub metal member of the metal member 110 is electrically connected to the nanomaterial thin film 120. [ Can be variously modified.

또한, 나노소재 박막(120)은 금속 부재(110)의 상면에 대해 접착 고정되거나, 나노소재 박막(120)의 일부분은 금속 부재(110)를 이루는 적어도 2개 이상의 서브 금속 부재에 의한 횡 압력에 의해 고정될 수 있다.The nanomaterial thin film 120 may be adhered or fixed to the upper surface of the metal member 110 or a part of the nanomaterial thin film 120 may be adhered to the upper surface of the metal member 110 by a lateral pressure by at least two or more sub metal members constituting the metal member 110 Lt; / RTI >

또한, 나노소재 박막(120)은 다양한 형태의 에지 면(121)을 구비하도록 가공되어 제작될 수 있다. 이때 에지 면(121)은 사용 용도에 따라 표면적을 최대화하는 형태로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 나노소재 박막(120)은 일자, 톱니, 및 요철 중 적어도 하나의 형태의 에지 면(121)을 구비하도록 가공되어 제작될 수 있다. In addition, the nanomaterial thin film 120 may be fabricated and manufactured to have various types of edge surfaces 121. At this time, the edge surface 121 may be formed to maximize the surface area according to the use purpose. For example, the nanomaterial thin film 120 may be fabricated to have an edge surface 121 in the form of at least one of a straight line, a saw tooth, and a concavo-convex line.

나노소재 박막(120)이 금속 부재(110)의 표면과 실질적으로 수직 관계를 이루어 고정됨으로써, 금속 부재(110)에 전원이 공급됨에 따라 형성된 전기장에 의해 전자가 나노소재 박막(120)의 에지 면(121)을 통해 방출될 수 있다.The nano material thin film 120 is fixed in a substantially perpendicular relationship with the surface of the metal member 110 so that electrons are generated on the edge surface of the nano material thin film 120 by the electric field formed as power is supplied to the metal member 110 (Not shown).

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, Hollow-type(H-type)의 전자방출원이란 금속 부재의 일면에 함몰된 영역을 가지고 함몰된 영역 내에서 나노소재 박막이 직립한 상태로 고정되는 형태를 의미한다. According to another embodiment of the present invention, an electron emission source of a Hollow-type (H-type) is a structure in which a nanomaterial thin film is fixed in a state where the nanomaterial thin film is held in a recessed region with a recessed region on one surface of a metal member .

도 1의 (b)를 참조하면, H-type의 전자방출원(100’)은 금속 부재(110'), 및 금속 부재(110')의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지 면(121)을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막(120)을 포함한다. 또한, 금속 부재(110')의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역(111)을 가지고, 적어도 하나의 함몰된 영역(111)은 나노소재 박막(120)에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막(120)의 양면은 함몰된 영역(111) 내에서 일부 노출될 수 있다. 즉, 나노소재 박막(120)은 위쪽 방향을 바라보는 에지 면(121)을 가지도록 금속 부재(110')의 함몰된 영역(111) 내에서 고정될 수 있고, 에지 면(121)은 나노소재 박막(120)의 테두리가 이루는 면 중 일부분을 의미할 수 있다. Referring to FIG. 1B, the H-type electron emitting source 100 'has an edge surface 121 facing the upper space of the upper surface of the metal member 110' and the metal member 110 ' And at least one nanomaterial thin film (120) fixed in an upright position with respect to the upper surface of the metal member. In addition, the upper surface of the metal member 110 'has at least one recessed region 111, at least one recessed region 111 is each divided by a nanomaterial thin film 120, Both sides of the recess 120 may be partially exposed in the recessed region 111. [ That is, the nanomaterial thin film 120 may be fixed in the recessed region 111 of the metal member 110 'so as to have an edge face 121 facing upward, and the edge face 121 may be fixed in the recessed region 111 of the metal member 110' And may be a part of the surface of the thin film 120.

여기서, 적어도 하나의 함몰된 영역(111)은 사용 용도에 따라 상이한 크기 및 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 (b)에서 함몰된 영역(111)이 직육면체 형태로 도시되어 있으나, 이는 정육면체, 삼각뿔 등과 같이 다양하게 변형 가능하다. 또한, 함몰된 영역(111)에 대한 수직 단면은 U자, V자, 또는 Ц자 형상일 수 있으나, 이러한 형상들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 복수의 함몰된 영역(111)이 형성되는 경우 복수의 함몰된 영역(111)은 다양하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 함몰된 영역(111)은 서로 연속적이거나 소정의 간격을 둔 상태일 수 있다. Here, the at least one recessed region 111 may be formed in different sizes and shapes depending on the intended use. For example, although the region 111 depressed in FIG. 1 (b) is shown as a rectangular parallelepiped, it can be variously modified, such as a cube, a triangular pyramid, or the like. Also, the vertical cross-section for the recessed region 111 may be U-shaped, V-shaped, or U-shaped, but is not limited to these shapes. Further, when a plurality of recessed regions 111 are formed, the plurality of recessed regions 111 can be arranged in various ways. For example, the plurality of recessed regions 111 may be continuous or spaced apart from each other.

또한, 나노소재 박막(120)은 금속 부재(110')의 상면에 대해 접착 고정되거나, 나노소재 박막(120)의 일부분은 금속 부재(110')를 이루는 적어도 2개 이상의 서브 금속 부재에 의한 횡 압력에 의해 고정될 수 있다.The nanomaterial thin film 120 is adhered and fixed to the upper surface of the metal member 110 'or a part of the nanomaterial thin film 120 is fixed to the side of at least two sub metal members constituting the metal member 110' It can be fixed by pressure.

이때, 나노소재 박막(120)의 에지 면(121)의 양 끝단은 함몰된 영역(111) 내에서 금속 부재(110’)에 의해 고정될 수 있다. 에지 면(121)의 양 끝단이 금속 부재(110’)에 의해 커버됨으로써, 나노소재 박막(120)은 금속 부재(110’)에 의해 보다 안정적으로 고정되고 성능 신뢰도 및 내구성도 향상될 수 있다. At this time, both ends of the edge surface 121 of the nanomaterial thin film 120 can be fixed by the metal member 110 'in the recessed region 111. Both ends of the edge surface 121 are covered with the metal member 110 ', so that the nanomaterial thin film 120 can be more stably fixed by the metal member 110' and performance reliability and durability can be improved.

이처럼 나노소재 박막(120)이 함몰된 영역(111)에서 금속 부재(110’)의 표면과 실질적으로 수직 관계를 이루어 고정됨으로써, 금속 부재(110’)에 전원이 공급됨에 따라 형성된 전기장에 의해 전자가 나노소재 박막(120)의 에지 면(121)을 통해 안정적으로 방출될 수 있다.The nanomaterial thin film 120 is fixed in a substantially vertical relationship with the surface of the metal member 110 'in the recessed region 111 so that the electric field generated by the electric power supplied to the metal member 110' Can be stably discharged through the edge surface (121) of the nanomaterial thin film (120).

덧붙여, H-type의 전자방출원(100')과 P-type의 전자방출원(100)에 대한 설명 중 중복되는 부분의 설명은 생략하기로 한다. 설명은 생략되었지만, P-type의 전자방출원(100)에 대해 설명한 내용이 H-type의 전자방출원(100')의 각 구성에 대해 적용 가능하다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.In addition, a description of overlapping portions between the description of the H-type electron emitting source 100 'and the P-type electron emitting source 100 will be omitted. Although the description is omitted, it can be easily understood that the description of the P-type electron emitting source 100 is applicable to each configuration of the H-type electron emitting source 100 '.

다음으로, 도 2는 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 전자방출원을 각각 이용하는 경우, 나노소재 박막의 에지 면에서의 전기장 세기에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.Next, Fig. 2 shows the simulation results of the electric field intensity on the edge face of the nanomaterial thin film when the electron emission sources shown in Figs. 1 (a) and 1 (b) are respectively used.

도 2의 첫번째 열을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 P-type, H-type(W=6mm), 및 H-type(W=1mm)의 전자방출원의 예를 나타내고 있다. P-type의 전자방출원(100)은 도 1의 (a)에 도시된 P-type의 전자방출원(100)일 수 있고, H-type의 전자방출원(100’)은 도 1의 (b)에 도시된 H-type의 전자방출원(100’)일 수 있다. H-type의 전자방출원(100’)에서 각각의 W 수치는, 나노소재 박막(120)에서 함몰된 영역(111)의 수직방향 너비를 의미한다. Referring to the first column of FIG. 2, there is shown an example of an electron emission source of P-type, H-type (W = 6 mm), and H-type (W = 1 mm) according to an embodiment of the present invention. The P-type electron emitting source 100 may be a P-type electron emitting source 100 shown in FIG. 1 (a), and the H-type electron emitting source 100 ' type electron emitting source 100 'shown in FIG. Each W value in the H-type electron emitting source 100 'means the width in the vertical direction of the region 111 recessed in the nanomaterial thin film 120.

도 2의 두번째 열은 에지 면(121)의 양 끝단을 확대하여 도시한 것이다. P-type의 전자방출원(100)의 경우, 나노소재 박막(120)의 에지 면(121)의 양 끝단 부근에 전기장이 강하게 인가된다는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해 나노소재 박막(120)의 파손이나 성능에 대한 신뢰성 문제가 발생할 수 있다. H-type의 전자방출원(100’)의 경우, 나노소재 박막(120)의 에지 면(121)의 양 끝단이 금속 부재(110’)에 의해 둘러싸여 있기 때문에 에지 면(121)의 양 끝단 부근에 전기장이 상대적으로 약하게 인가되는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해 P-type의 전자방출원(100)에서 발생될 수 있는 문제를 사전에 방지할 수 있다. 또한, H-type의 전자방출원(100’)에서 수직방향 너비에 따른 전계 방출 특성을 비교하면, 6mm인 경우보다 1mm인 경우에 좀더 균일하게 전자가 방출되므로, 함몰된 영역(111)의 수직방향 너비가 1mm인 H-type의 전자방출원(100’)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 이러한 결과는 하나의 실험 예일 뿐이고, 사용 용도나 환경에 따라 상이하게 나타날 수 있다. The second column of FIG. 2 is an enlarged view of both ends of the edge surface 121. In the case of the P-type electron emitting source 100, it can be confirmed that an electric field is strongly applied near both ends of the edge surface 121 of the nanomaterial thin film 120. As a result, the nanomaterial thin film 120 may be damaged or reliability may be deteriorated. Since both ends of the edge surface 121 of the nanomaterial thin film 120 are surrounded by the metal member 110 'in the case of the H-type electron emitting source 100' It can be confirmed that the electric field is applied relatively weakly. Therefore, a problem that may occur in the P-type electron emission source 100 can be prevented in advance. In addition, when comparing the field emission characteristics according to the vertical direction width in the H-type electron emitting source 100 ', electrons are emitted more uniformly in the case of 1 mm than in the case of 6 mm, It may be preferable to use an H-type electron emitting source 100 'having a direction width of 1 mm. However, these results are only one experimental example, and they may appear different depending on the use purpose or the environment.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노소재 박막을 이용한 전자방출소자의 구조에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, the structure of an electron-emitting device using a nanomaterial thin film according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 P-type의 전자방출소자의 구조도이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 H-type의 전자방출소자의 구조도이다.3 (a) is a structural view of a P-type electron-emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is a structural view of an H-type electron-emitting device according to an embodiment of the present invention.

P-type의 전자방출소자는 상술한 P-type의 전자방출원(200)을 포함하고, H-type의 전자방출소자는 상술한 H-type의 전자방출원(200')을 포함한다. 또한, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 전자방출소자는 각각 2개의 전극을 가지는 다이오드(Diode) 타입이다. 다만, 본 발명에서의 전자방출원은 3개 이상의 전극을 가지는 전자방출소자에 적용될 수 있다. The P-type electron emitting device includes the P-type electron emitting source 200 described above, and the H-type electron emitting device includes the H-type electron emitting source 200 'described above. Further, the electron-emitting devices shown in Figs. 3A and 3B are of a diode type having two electrodes, respectively. However, the electron emission source in the present invention can be applied to an electron-emitting device having three or more electrodes.

도 3의 (a)를 참조하면, Plane-type(P-type)의 전자방출소자는 제 1 금속 부재(210), 제 2 금속 부재(230), 및 나노소재 박막(220)을 포함한다. 이때, 제 1 금속 부재(210)는 캐소드 전극일 수 있고, 제 2 금속 부재(230)는 애노드 전극일 수 있다. 특히, 제 1 금속 부재(210) 및 나노소재 박막(220)을 포함하는 P-type의 전자방출원(200)은 에미터 역할을 수행할 수 있다. 3 (a), a Plane-type (P-type) electron-emitting device includes a first metal member 210, a second metal member 230, and a nanomaterial thin film 220. At this time, the first metal member 210 may be a cathode electrode, and the second metal member 230 may be an anode electrode. Particularly, the P-type electron emitter 200 including the first metal member 210 and the nanomaterial thin film 220 can function as an emitter.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출소자는 제 1 금속 부재(210) 및 제 1 금속 부재(210)의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함하는 전자방출원(200), 및 제 1 금속 부재(210)와 소정의 간격을 두고 배치된 적어도 하나의 제 2 금속 부재(230)를 포함한다. The electron emission device according to an embodiment of the present invention includes an electron emission source (not shown) including a first metal member 210 and at least one nanomaterial thin film fixed upright on the upper surface of the first metal member 210 200 and at least one second metal member 230 spaced apart from the first metal member 210 by a predetermined distance.

즉, 나노소재 박막(220)은 제 1 금속 부재(210)의 일 면에 대해 실질적으로 수직하게 직립 고정될 수 있고, 제 1 금속 부재(210)의 일 면은 평평하고 균일할 수 있다.That is, the nanomaterial thin film 220 can be held upright and substantially perpendicular to one surface of the first metal member 210, and one surface of the first metal member 210 can be flat and uniform.

도 3의 (b)를 참고하면, Hollow-type(H-type)의 전자방출소자는 제 1 금속부재(210’), 제 2 금속 부재(230), 및 나노소재 박막(220)을 포함한다. 이때, 제 1 금속 부재(210’)는 캐소드 전극일 수 있고, 제 2 금속 부재(230)는 애노드 전극일 수 있다. 특히, 제 1 금속 부재(210’) 및 나노소재 박막(220)을 포함하는 H-type의 전자방출원(200’)은 에미터 역할을 수행할 수 있다. 3 (b), a Hollow-type electron-emitting device includes a first metal member 210 ', a second metal member 230, and a nanomaterial thin film 220 . At this time, the first metal member 210 'may be a cathode electrode, and the second metal member 230 may be an anode electrode. In particular, the H-type electron emission source 200 'including the first metal member 210' and the nanomaterial thin film 220 may serve as an emitter.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자방출소자는 제 1 금속 부재(210’) 및 제 1 금속 부재(210’)의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막(220)을 포함하는 전자방출원(200’), 및 제 1 금속 부재(210’)와 소정의 간격을 두고 배치된 적어도 하나의 제 2 금속 부재(230)를 포함한다. 이때, 제 1 금속 부재(210’)의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고, 적어도 하나의 함몰된 영역은 나노소재 박막(220)에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면은 함몰된 영역 내에서 일부 노출될 수 있다. The electron emitting device according to another embodiment of the present invention includes at least one nanomaterial thin film 220 fixed upright on the upper surface of the first metal member 210 'and the first metal member 210' And at least one second metal member 230 disposed at a predetermined distance from the first metal member 210 '. At this time, the upper surface of the first metal member 210 'has at least one recessed region, at least one recessed region is divided by the nanomaterial thin film 220, and both surfaces of each nanomaterial thin film are recessed Lt; RTI ID = 0.0 > region. ≪ / RTI >

즉, 나노소재 박막(220)은 적어도 하나의 함몰된 영역(211) 내에서 제 1 금속 부재(210')의 일 면에 대해 실질적으로 수직하게 직립 고정될 수 있다.That is, the nanomaterial thin film 220 may be held upright in a substantially vertical manner with respect to one surface of the first metal member 210 'in at least one recessed region 211.

본 발명의 실시예에 따른 전자방출소자는 아래와 같은 특징을 공통적으로 가질 수 있다. The electron emission device according to the embodiment of the present invention may have the following features in common.

제 2 금속 부재(230)를 바라보는 에지 면을 가지는 나노소재 박막(220)은 제 1 금속 부재(210, 210')에 의해 고정된다. 또한, 제 2 금속 부재(230)의 배치가 제 2 금속 부재(230)의 개수에 따라 상이하게 결정될 수 있다. The nanomaterial thin film 220 having the edge surface facing the second metal member 230 is fixed by the first metal member 210 and 210 '. Further, the arrangement of the second metal member 230 may be determined differently depending on the number of the second metal members 230. [

제 1 금속 부재(210, 210’)와 제 2 금속 부재(230)는 서로 소정거리의 간격을 두고 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 전자방출소자에 전기장을 형성시키기 위해 제 1 금속 부재(210, 210’)와 제 2 금속 부재(230)에 전원이 공급될 수 있다. 이때, 소정의 간격은 전기장 형성에 문제가 없을 정도로 결정되고, 사용 용도에 맞게 적절히 수정될 수 있다. 형성된 전기장에 의해 전자가 나노소재 박막(220)의 에지 면을 통해 방출될 수 있고, 방출된 전자는 제 2 금속 부재(230)를 향하여 이동할 수 있다.The first and second metal members 210 and 210 'and the second metal member 230 may be disposed in parallel to each other with a predetermined distance therebetween. Further, power may be supplied to the first metal member 210, 210 'and the second metal member 230 to form an electric field in the electron-emitting device. At this time, the predetermined interval is determined to such an extent that there is no problem in forming the electric field, and can be appropriately modified according to the intended use. The generated electric field allows electrons to be emitted through the edge surface of the nanomaterial thin film 220 and the emitted electrons can move toward the second metal member 230.

이러한 나노소재 박막(220)은 제 1 금속 부재(210, 210’)의 상면에 대해 접착 고정될 수 있다. 나노소재 박막(220)은 에지 면이 제 2 금속 부재(230)를 바라보도록 제 1 금속 부재(210, 210')의 상면에 접착 고정될 수 있다. The nanomaterial thin film 220 may be adhered and fixed to the upper surface of the first metal member 210, 210 '. The nanomaterial thin film 220 may be adhered and fixed to the upper surface of the first metal member 210, 210 'so that the edge surface faces the second metal member 230.

또는 나노소재 박막(220)의 일부분은 제 1 금속 부재(210, 210')를 이루는 적어도 2개 이상의 서브 금속 부재에 의한 횡 압력에 의해 밀착 고정되고, 나노소재 박막(220)의 나머지 부분은 제 1 금속 부재(210, 210')로부터 돌출될 수 있다. 돌출된 나머지 부분의 에지 면은 제 2 금속 부재(230)를 향하여 노출된 상태일 수 있다. Or a part of the nanomaterial thin film 220 is closely fixed by transverse pressure by at least two or more sub metal members constituting the first metal members 210 and 210 ' 1 metal member 210, 210 '. And the edge surface of the remaining protruded portion may be exposed toward the second metal member 230.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 전자방출소자에서 나노소재 박막(220)으로 탄소나노튜브가 사용될 수 있으나 다른 물질로 제작될 수도 있다. 여기에서, 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 금속성 탄소나노튜브 및 반도체성 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다. 또한, 나노튜브(C, BN, W 등), 나노와이어(Ag, ZnO 등), 나노파이버(C 등), 나노시트(그래핀, 전이금속 할로겐화합물 등) 등이 이용될 수도 있고, 이러한 물질 등이 코팅되거나 혼합된 형태로도 후처리 공정을 통해 이용 가능할 수 있으나 이들로 한정되는 것은 아니다.For reference, carbon nanotubes may be used as the nanomaterial thin film 220 in the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention, but they may be made of other materials. Here, the carbon nanotube may be at least one selected from the group consisting of a single-walled carbon nanotube, a double-walled carbon nanotube, a multi-walled carbon nanotube, a metallic carbon nanotube, and a semiconductive carbon nanotube. In addition, nanotubes (C, BN, W and the like), nanowires (Ag, ZnO, etc.), nanofibers (C and the like), nanosheets (graphene, transition metal halide compounds and the like) Or the like may be coated or mixed in the form of a post-treatment process, but the present invention is not limited thereto.

또한, 제 1 금속 부재(210, 210’) 및 제 2 금속 부재(230)는 서로 동일하거나 다른 금속일 수 있다. 예를 들어, 금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Au, Hg, Pt, Ta, Mo, Zr, Ta, Mg, Sn, Ge, Y, Nb, Tc, Ru, Rh, Lu, Hf, W, Re, Os, Ir, Lr, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg 및 Uub로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않는다. 이때에 사용되는 제 1 금속 부재(210, 210’) 및 제 2 금속 부재(230)의 일부분은 절연체일수도 있다. 사용자의 목적에 맞게 절연체를 적절하게 배치하되 나노소재 박막(220)과 제 1 금속 부재(210, 210')가 서로 전기적으로 연결되도록 배치함으로써, 다양한 배치로 인한 전계 방출 특성을 조절할 수 있다.Also, the first and second metal members 210 and 210 'and the second metal member 230 may be the same or different metals. For example, the metal may be selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Au, Hg, Pt, Ta, Mo, Zr, Ta, At least one metal selected from the group consisting of Y, Nb, Tc, Ru, Rh, Lu, Hf, W, Re, Os, Ir, Lr, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, But are not limited to these. A portion of the first metal member 210, 210 'and the second metal member 230 used at this time may be an insulator. The field emission characteristics due to various arrangements can be controlled by disposing an insulator suitably for the purpose of the user and arranging the nanomaterial thin film 220 and the first metal members 210 and 210 'to be electrically connected to each other.

나아가, 이하에서는 지금까지 설명한 전자방출원 및 전자방출소자를 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 설명의 편의상 각 구성에 대한 도면부호는 도 1 내지 도 3에서 사용된 것을 참고하여 설명하였다. Further, in the following, a description will be given of a method of manufacturing the electron emission source and the electron emission device described so far. For ease of description, reference numerals for the respective components have been described with reference to those used in Figs.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원의 제조방법을 설명하기 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electron emission source according to an embodiment of the present invention.

먼저, 금속 부재 및 적어도 하나의 나노소재 박막(220)을 구비한다(S400).First, a metal member and at least one nanomaterial thin film 220 are provided (S400).

참고로, 구비하는 단계(S400)이전에, 나노소재 박막(220)이 일자 형태 또는 사용 용도에 맞는 형태의 에지 면을 가지도록 가공할 수 있다. 나노소재 박막(220)을 가공하는 단계는 후술하는 도 5를 통하여 좀더 자세히 설명하고자 한다.For reference, before the step S400 is performed, the nanomaterial thin film 220 may be processed to have an edge shape or a shape suitable for the intended use. The step of processing the nanomaterial thin film 220 will be described in more detail with reference to FIG.

다음으로, 나노소재 박막(220)이 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지 면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정시킨다(S410).Next, the nanomaterial thin film 220 is held upright with respect to the upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing the upper space of the upper surface of the metal member (S410).

예를 들어, 도 3에서와 같이, 단계(S410)에서는 나노소재 박막(220)의 에지 면이 제 1 금속 부재(210, 210’)와 소정의 간격을 두고 배치된 제 2 금속 부재(230)를 향하여 노출되도록 처리할 수 있다. For example, as shown in FIG. 3, in step S410, the edge surface of the nanomaterial thin film 220 is covered with a second metal member 230 spaced apart from the first metal members 210 and 210 ' As shown in FIG.

또한, 단계 (S410)에서, 나노소재 박막(220)이 금속 부재에 고정되도록 하기 위해, 적어도 2 이상의 서브 금속 부재 사이에 나노소재 박막(220)을 배치시키고, 나노소재 박막(220)을 향하여 서브 금속 부재 중 양 끝에 배치된 서브 금속 부재에 대해 횡 압력을 가하여 서브 금속 부재와 나노소재 박막(220)을 밀착시킬 수도 있다.In order to fix the nanomaterial thin film 220 to the metal member, the nanomaterial thin film 220 is disposed between at least two sub metal members, and the sub- The sub metal member and the nanomaterial thin film 220 may be closely contacted to each other by applying a lateral pressure to the sub metal member disposed at both ends of the metal member.

경우에 따라 나노소재 박막(220)의 양면과 접하는 각각의 서브 금속 부재는 함몰된 영역(211)을 가질 수 있다. 이러한 경우 단계(S410)에서는 나노소재 박막(220)의 양면이 함몰된 영역(211) 내에서 일부 노출되도록 밀착시킬 수 있다. 또한, 단계(S410)에서는 나노소재 박막(220)의 에지 면의 양 끝단이 나노소재 박막(220)의 양면과 접하는 각각의 서브 금속 부재에 의해 둘러싸이도록 밀착시킬 수 있다. 즉, 나노소재 박막(220)의 에지 면의 양 끝단은 금속 부재에 의해 고정될 수 있다. 이렇게 제조된 전자방출원(200, 200’)은 제 2 금속 부재(230)와 함께 하나의 전자방출소자의 역할을 수행할 수 있고, 이에 대한 추가 설명은 도 7을 참고하여 후술하기로 한다.In some cases, each of the sub metal members contacting both surfaces of the nanomaterial thin film 220 may have a depressed region 211. In this case, in step S410, both surfaces of the nanomaterial thin film 220 can be closely contacted so as to be partially exposed in the recessed region 211. [ In addition, in step S410, both ends of the edge surface of the nanomaterial thin film 220 may be brought into close contact with the respective sub metal members tangent to both surfaces of the nanomaterial thin film 220. That is, both ends of the edge surface of the nanomaterial thin film 220 can be fixed by a metal member. The thus manufactured electron emission sources 200 and 200 'together with the second metal member 230 can serve as one electron-emitting device, and further description thereof will be described with reference to FIG.

또한, 단계(S410)에서, 나노소재 박막(220)이 금속 부재에 고정되도록 하기 위해, 접착 물질을 이용하여 나노소재 박막(220)을 금속 부재의 상면에 대해 고정시킬 수 있다.Further, in step S410, in order to fix the nanomaterial thin film 220 to the metal member, the nanomaterial thin film 220 may be fixed to the upper surface of the metal member using an adhesive material.

이러한 경우에도 마찬가지로, 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역(211)을 가지고, 이때의 적어도 하나의 함몰된 영역(211)이 나노소재 박막(220)에 의해 각각 분할되도록 나노소재 박막(220)을 함몰된 영역(211) 내에 고정시킬 수 있다.In this case as well, the upper surface of the metal member has at least one recessed region 211, and at least one recessed region 211 at this time is divided by the nanomaterial thin film 220 so that the nanomaterial thin film 220 May be fixed within the recessed area 211. [

또한, 1개의 금속 부재(210) 상에서도 나노소재 박막(220)이 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지 면을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 접착될 수도 있다.In addition, the nanomaterial thin film 220 may be adhered to the upper surface of the metal member in an upright state so that the nanomaterial thin film 220 has an edge surface facing the space above the upper surface of the metal member.

전술한 바와 같이, 단계(S400) 이전에 나노소재 박막(220)이 일자 형태의 에지 면을 가지도록 가공하는 과정은 도 5을 통하여 자세히 설명하도록 한다. As described above, the process of processing the nanomaterial thin film 220 so as to have a straight edge surface before step S400 will be described in detail with reference to FIG.

도 5의 (a)는 나노소재 박막을 제작하는 과정의 일 예에 대한 개념도이고, (b)는 제작된 나노소재 박막의 실제 사진이다.FIG. 5 (a) is a conceptual view of an example of a process of fabricating a nanomaterial thin film, and FIG. 5 (b) is an actual photograph of the nanomaterial thin film.

나노소재 박막(220)을 제작하기 위해서 우선, 탄소나노튜브 현탁액을 준비하여, 현탁액의 성상을 안정시킨다. 구체적으로, 현탁액에서는 미세한 탄소나노튜브 입자들이 물질의 특성에 의해 응집현상이 발생될 수 있다. 응집에 의해 크기가 커진 탄소나노튜브를 초음파기를 이용하여 작은 입자로 분리시킬 수 있다.In order to prepare the nanomaterial thin film 220, first, a carbon nanotube suspension is prepared to stabilize the properties of the suspension. Specifically, in the suspension, fine carbon nanotube particles may be agglomerated due to the characteristics of the material. The carbon nanotubes, which have been enlarged by agglomeration, can be separated into small particles using an ultrasonic machine.

다음으로, 도 5의 (a)를 참조하면, 멤브레인(20)상에 구비된 현탁액을 도포하여 얇은 막을 형성하도록 할 수 있다. 이때, 이용되는 멤브레인(20)은 다공성 소재로 현탁액상에 존재하는 수분을 제거하고, 탄소나노튜브의 형상을 굵기가 일정한 막의 형태로 평평하게 만들 수 있도록 걸러주는 역할을 한다. Next, referring to FIG. 5 (a), a suspension provided on the membrane 20 may be coated to form a thin film. At this time, the membrane 20 to be used is a porous material to remove water present on the suspension and to filter the shape of the carbon nanotubes so as to be flattened in the form of a membrane having a constant thickness.

현탁액 상의 수분을 제거하기 위해서는 중력을 이용할 수도 있고, 진공음압을 이용할 수도 있다. 멤브레인(20)의 특성에 맞춰서 다양한 방법을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 멤브레인(20)으로 종이를 사용할 경우, 다공성 종이의 구멍(pore)의 크기에 따라, 나노소재 박막(220)의 제작 시간 및 형성시킬 수 있는 나노소재 박막(220)의 두께가 달라질 수 있다. 이로 인해, 제작 시간을 단축시키기 위해 압력을 조절할 수도 있다. 이때, 중력을 이용할 경우에는 외부 압력이 필요하지 않기 때문에 특별한 장치가 필요하지 않지만 수분을 모두 제거하기까지 많은 시간이 걸릴 수도 있다. Gravity may be used to remove moisture on the suspension, or a vacuum sound pressure may be used. Various methods may be used in accordance with the characteristics of the membrane 20. For example, when paper is used as the membrane 20, the manufacturing time of the nanomaterial thin film 220 and the thickness of the nanomaterial thin film 220 that can be formed vary depending on the size of the pores of the porous paper. . As a result, the pressure can be adjusted to shorten the manufacturing time. In this case, when gravity is used, there is no need for a special device because an external pressure is not needed, but it may take a long time to remove all the moisture.

이외에도, 나노소재 박막(220)은 전해질 수용액에서 전기분해 방식을 이용하는 방식 또는 야닝(Yarning) 방식 등을 통해 얻을 수도 있으나 이에 한정된 것은 아니다.In addition, the nanomaterial thin film 220 may be obtained through an electrolytic method or a yarn method in an electrolyte aqueous solution, but is not limited thereto.

제작 방법에 따라, 나노소재 박막(220)이 일자, 톱니, 및 요철 중 적어도 하나의 형태의 에지 면을 가지도록 가공될 수 있다.Depending on the manufacturing method, the nanomaterial thin film 220 can be processed to have at least one type of edge surface among dents, teeth, and irregularities.

다음으로, 수분이 제거된 탄소나노박막(21)을 멤브레인(20)과 분리한다. 멤브레인(20)의 표면이 굴곡이 없고 평평한 경우, 탄소나노박막(21)도 멤브레인(20)의 형상에 따라 평평하게 생성될 수 있다.Next, the water-removed carbon nanotube film 21 is separated from the membrane 20. In the case where the surface of the membrane 20 is free of bending and flattened, the carbon nanotube film 21 may also be flattened according to the shape of the membrane 20.

다음으로, 나노소재 박막(220)이 원하는 형태의 에지 면(221)을 가지도록 가공할 수 있다. 즉, 도 5의 (a)를 참고하면, 탄소나노박막(21)은 쉽게 커팅될 수 있기 때문에 커팅면(22)을 따라 사용하고자 하는 나노소재 박막(220)으로 형상을 가공할 수 있다.Next, the nanomaterial thin film 220 can be processed to have the edge surface 221 of a desired shape. 5 (a), since the carbon nanotube film 21 can be easily cut, it is possible to shape the nanotube film 220 to be used along the cutting face 22.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노소재 박막(220)이 일자 형태의 에지 면(221)을 구비하도록 가공된다.According to one embodiment of the present invention, the nanomaterial thin film 220 is processed to have a straight edge surface 221.

이때, 커팅하는 방법으로는 크게 물리적인 방법과 화학적인 방법으로 구분할 수 있다. 물리적인 방법으로는 외력을 이용하는 방법으로, 대표적인 예로는 가위를 사용하여 절단하는 방법이 있다. 화학적인 방법의 대표적인 예로는 레이저를 사용하여 절단하는 방법이 있다. 하지만 화학적인 방법의 경우에는 탄소나노박막(21)의 표면에 새로운 화합물이 형성될 수도 있다.At this time, the cutting method can be largely divided into a physical method and a chemical method. As a physical method, an external force is used. As a typical example, there is a method of cutting using scissors. As a typical example of the chemical method, there is a method of cutting using a laser. However, in the case of the chemical method, a new compound may be formed on the surface of the carbon nanotube film 21.

이렇게 형성된 나노소재 박막(220)은 에지 면(221), 상면(222), 하면(223), 및 에지 면의 양 끝단(224)을 포함할 수 있다.The nanomaterial thin film 220 thus formed may include an edge surface 221, an upper surface 222, a lower surface 223, and both ends 224 of the edge surface.

도 5의 (a)를 참고하여 전술한 제 1 금속 부재(210, 210’)와 나노소재 박막(220) 간의 관계에 대해 좀더 자세히 설명하자면, 나노소재 박막(220)은 도시된 것처럼 세워진 상태로 제 1 금속 부재(210, 210’)에 의해 고정된다. 이로 인해 나노소재 박막(220)의 에지 면(221)은 위를 바라보는 상태로 배치된다. 나노소재 박막(220)의 상면(222)과 하면(223) 중 일부분 혹은 대부분은 제 1 금속 부재(210, 210’)와 밀착된다. 에지 면(221)의 양 끝단(224)은 P-type의 전자방출원(200)에서는 오픈 된 상태이고, H-type의 전자방출원(200’)에서는 제 1 금속 부재(210’)에 의해 커버된 상태이다. Referring to FIG. 5A, the relationship between the first metal member 210, 210 'and the nanomaterial thin film 220 will be described in more detail. The nanomaterial thin film 220 is in a state Is fixed by the first metal member 210, 210 '. As a result, the edge surface 221 of the nanomaterial thin film 220 is arranged to face upward. A part or the whole of the upper surface 222 and the lower surface 223 of the nanomaterial thin film 220 is in close contact with the first metal members 210 and 210 '. The both ends 224 of the edge surface 221 are open in the P-type electron emitter 200 and the first metal member 210 'in the H-type electron emitter 200' It is covered.

도 5의 (b)는 이렇게 제작된 나노소재 박막(220)의 실제 모습이다. 오른쪽의 사진은 전술한 방법으로 제작된 두께가 약 20μm인 박막의 사진이다. 5 (b) is an actual view of the nanomaterial thin film 220 thus fabricated. The photograph on the right is a photograph of a thin film having a thickness of about 20 탆 which was produced by the above-mentioned method.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출원 및 전자방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다. 여기에서는 H-type의 전자방출원(200’) 및 전자방출소자에 대해 예를 들어 설명하도록 한다.6 is a conceptual diagram for explaining a method of manufacturing an electron emission source and an electron emission device according to an embodiment of the present invention. Here, the H-type electron emitting source 200 'and the electron emitting device will be described by way of example.

도 6을 참조하면, 제 1 금속 부재(210’)은 적어도 2 이상의 서브 금속 부재(210’a, 210’b, 210’c, 210’d)를 포함할 수 있다. 이때, 나노소재 박막(220)의 양면과 접하는 각각의 서브 금속 부재(210’b, 210’c)는 함몰된 영역(211)을 이룰 수 있도록 U자, V자, 또는 Ц자 형상의 홈을 가질 수 있다. 나노소재 박막(220)의 양면이 함몰된 영역(211) 내에서 일부 노출되도록 밀착시키는 과정을 진행한다. Referring to FIG. 6, the first metal member 210 'may include at least two sub metal members 210'a, 210'b, 210'c and 210'd. At this time, each of the sub metal members 210'b and 210'c, which are in contact with both surfaces of the nanomaterial thin film 220, may have a U-shaped, V-shaped, or Ц- Lt; / RTI > So that the both surfaces of the nanomaterial thin film 220 are partially exposed in the recessed region 211.

즉, 나노소재 박막(220)이 함몰된 영역(211)을 이루는 홈을 구비한 서브 금속 부재(210’b, 210’c)의 사이에 배치된 후, 다수의 서브 금속 부재 중 양 끝에 배치된 서브 금속 부재(210’a, 210’d)에 대하여 나노소재 박막 (220)을 향한 횡 압력(F1, F2)이 가해질 수 있다. 이로 인해, 다수의 서브 금속 부재와 나노소재 박막(220)이 서로 밀착될 수 있고, 추가 공정(예를 들어, 고정 작업 등)을 거쳐 H-type의 단일 전자방출원(200’)을 제작할 수 있다.Namely, after the nanomaterial thin film 220 is disposed between the sub-metal members 210'b and 210'c having grooves forming the recessed region 211, the nanomaterial thin film 220 is disposed at both ends of the plurality of sub- The lateral pressures F1 and F2 toward the nanomaterial thin film 220 can be applied to the sub metal members 210'a and 210'd. Accordingly, a plurality of sub metal members and the nanomaterial thin film 220 can be in close contact with each other, and an H-type single electron emission source 200 'can be manufactured through an additional process (for example, a fixing operation) have.

계속해서, H-type의 전자방출원(200’)과 소정의 간격을 두고 제 2 금속 부재(230)가 배치되어 H-type의 전자방출소자가 제작될 수 있다. 이때, 나노소재 박막(220)의 에지 면(221)이 제 2 금속 부재(230)를 향하도록 제 2 금속 부재(230)의 위치가 적절하게 결정될 수 있다. 제 1 금속 부재(210’)의 전극과 제 2 금속 부재(230)의 전극에 전압이 인가되어 전기장이 형성됨에 따라 에지 면(221)에서 전자가 방출될 수 있다. Subsequently, the second metal member 230 is disposed at a predetermined interval from the H-type electron emitting source 200 ', so that an H-type electron emitting device can be manufactured. At this time, the position of the second metal member 230 may be appropriately determined such that the edge surface 221 of the nanomaterial thin film 220 faces the second metal member 230. Electrons may be emitted from the edge surface 221 as a voltage is applied to the electrodes of the first metal member 210 'and the second metal member 230 to form an electric field.

참고로, 도 6에 도시되지 않았으나, 제 1 금속 부재(210, 210’)는 단일 부재로 이루어지고, 나노소재 박막(220)은 제 1 금속 부재(210)의 상면에 또는 제 1 금속 부재(210’)의 함몰된 영역(211) 내에 접착되어 고정될 수도 있다. 6, the first metal members 210 and 210 'are formed of a single member, and the nanomaterial thin film 220 is formed on the upper surface of the first metal member 210 or on the upper surface of the first metal member 210 210 '). ≪ / RTI >

또한, 도 7은 P-type의 전자방출소자의 전계 방출 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.7 is a graph for illustrating the field emission characteristic of the P-type electron-emitting device in an illustrative manner.

도 7은 전자방출소자의 전계 방출 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.7 is a graph for illustrating the field emission characteristics of the electron-emitting device in an exemplary manner.

도 7에 도시된 A 그래프를 참조하면, 전자방출원에 대해 전압을 인가함에 따라 형성되는 전기장과 그 전기장에 의해 발생되는 전류의 크기 간의 관계를 확인할 수 있다. Referring to the graph A shown in FIG. 7, a relationship between an electric field formed by applying a voltage to an electron emission source and a magnitude of a current generated by the electric field can be confirmed.

도 7에 도시된 것처럼 B 그래프는 선형적인 기울기를 보이는데, 이를 통해 본 발명에 따른 전자방출소자가 전계 방출 매커니즘에 의해 전자를 안정적으로 방출하고 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 7, the graph B shows a linear slope, which shows that the electron emission device according to the present invention stably emits electrons by the field emission mechanism.

한편, 지금까지 설명한 P-type의 전자방출원(200) 및 H-type의 전자방출원(200’)은 규격화 혹은 모듈화될 수 있고, 여러 개의 전자방출원이 나란하게 배열된 어레이형 전자방출원으로서 고출력이 요구되는 환경 또는 제품을 위해 사용될 수도 있다. Meanwhile, the P-type electron emission source 200 and the H-type electron emission source 200 'described above can be standardized or modularized, and an array type electron emission source 200 in which a plurality of electron emission sources are arranged in parallel It may be used for an environment or a product requiring a high output.

특히, 어레이형 전자방출원은 서로 밀착하여 배치된 복수개의 전자방출원, 및 복수 개의 전자방출원을 고정시키는 고정체를 포함하고, 각각의 전자방출원은 금속 부재 및 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지 면(221)을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함한다.In particular, the array type electron emission source includes a plurality of electron emission sources arranged in close contact with each other, and a fixture for fixing a plurality of electron emission sources, wherein each of the electron emission sources includes a metal member, And at least one nanomaterial thin film which is fixed in an upright state with respect to the upper surface of the metal member so as to have an edge surface 221 facing the metal thin film.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이형 전자방출원의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an arrayed electron emission source according to an embodiment of the present invention.

어레이형 전자방출소자는 서로 밀착하여 배치된 복수개의 전자방출원, 및 복수개의 전자방출원을 서로 밀착하여 배치되도록 고정시키는 고정체를 포함할 수 있다. 이때, 각각의 전자방출원은 금속 부재에 의해 둘러싸여 고정되고, 금속 부재와 소정의 간격을 두고 나란하게 배치된 타 금속 부재를 향하여 노출된 에지 면(221)을 구비한 나노소재 박막(220)을 포함한다.The array-type electron-emitting device may include a plurality of electron-emitting sources arranged in close contact with each other, and a fixing body fixing the plurality of electron-emitting sources closely to each other. At this time, each electron emitting source is surrounded and fixed by a metal member, and the nanomaterial thin film 220 having the edge surface 221 exposed toward the other metal member arranged at a predetermined interval from the metal member .

먼저, 어레이형 전자방출소자를 제작하기 위하여, 복수 개의 전자방출원을 서로 밀착하여 배치되도록 구비한다(S800).First, in order to manufacture an array type electron emitting device, a plurality of electron emitting sources are disposed in close contact with each other (S800).

이때, 각각의 전자방출원은 금속 부재(또는 제 1 금속 부재)에 의해 둘러싸여 고정되고, 금속 부재의 상면이 위쪽 공간을 향하는 에지 면(221)을 가지도록 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 나노소재 박막(220)을 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 전자방출원에서 함몰된 영역(211)의 수직방향 너비(W)는 전자방출특성이나 사용 환경 등을 고려하여 조절될 수 있다.Each of the electron emitting sources is surrounded and fixed by a metal member (or a first metal member), and the upper surface of the metal member is upright with respect to the upper surface of the metal member so as to have an edge surface 221 facing the upper space And may include a fixed nanomaterial thin film 220. In addition, the vertical width W of the recessed regions 211 in the plurality of electron emission sources can be adjusted in consideration of the electron emission characteristics, the use environment, and the like.

다음으로, 복수 개의 전자방출원을 고정시킨다(S810). 단계(S810)에서는 각각의 전자방출원의 금속 부재에 형성된 홀(250)을 관통하는 고정체(240)를 삽입시킬 수 있다. Next, a plurality of electron emission sources are fixed (S810). In step S810, the fixing body 240 passing through the hole 250 formed in the metal member of each electron emitting source can be inserted.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이형 전자방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.9 and 10 are conceptual diagrams for explaining a method of manufacturing an array type electron emitting device according to an embodiment of the present invention.

즉, 먼저 서로 밀착하여 배치된 복수 개의 전자방출원을 제작할 수 있다. 도 9를 참고하면, 제 1 금속 부재(210’)은 적어도 2 이상의 서브 금속 부재(210’a, 210’b, 210’c, … 210’n)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 나노소재 박막 (220)이 서브 금속 부재210’b와 210’c의 사이에 배치된 후, 나노소재 박막(220)을 향하여 서브 금속 부재 중 양 끝에 배치된 서브 금속 부재(210’a 및 210’n)에 횡 압력을 가하면 서브 금속 부재와 하나 이상의 나노소재 박막(220)이 밀착될 수 있다. 이로 인해, H-type의 어레이형 전자방출원(200’)을 제작할 수 있다. That is, a plurality of electron emission sources arranged in close contact with each other can be manufactured first. Referring to FIG. 9, the first metal member 210 'may include at least two sub metal members 210'a, 210'b, 210'c,... 210'n. After the at least one nanomaterial thin film 220 is disposed between the sub metal members 210'b and 210'c, the sub metal members 210'a and 210'a disposed at both ends of the sub metal member toward the nanomaterial thin film 220, 210 ', the sub metallic member and the at least one nanomaterial thin film 220 can be closely contacted. Thus, the H-type array-type electron emission source 200 'can be manufactured.

앞서서 전술한 방법에 따라 서로 밀착하여 배치된 복수 개의 전자방출원(200’)을 제작한 후, 각각의 전자방출원(200’)의 금속 부재에 형성된 홀을 관통하는 고정체(240)를 삽입키면서 고정할 수 있다. 이때, 고정체(240)는 도 10에서와 같이 3개의 홀을 관통할 수 있고, 모양과 개수와는 상관이 없다. 다만, 나노소재 박막(220)과 제 1 금속 부재(210’)를 밀착시킨 후 나노소재 박막(220)이 제 1 금속 부재(210’)에 고정되도록 지지해주는 역할을 수행할 수 있다. A plurality of electron emitters 200 'closely arranged with each other according to the above-described method are manufactured, and then a fixing body 240 passing through holes formed in the metal members of the respective electron emitters 200' is inserted It can be locked and fixed. At this time, the fixing body 240 can pass through three holes as shown in FIG. 10, and the shape and the number do not matter. However, the nano material thin film 220 may be closely contacted with the first metal material 210 'to support the nano material thin film 220 to be fixed to the first metal member 210'.

또한, 고정체(240)는 복수개의 전자방출원(200’)을 같은 방향으로 정렬할 수 있다. 이로 인해, 전자방출원(200’)의 밀집효과를 상승시키는 효과를 가져올 수 있다.In addition, the fixture 240 can align the plurality of electron emission sources 200 'in the same direction. Therefore, the effect of increasing the density of the electron emission sources 200 'can be increased.

도 11은 어레이형 전자방출소자의 전계 방출 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프이다.11 is a graph for illustrating the field emission characteristics of the array type electron emitting device.

도 11에 도시된 A 그래프를 참조하면, 전자방출원에 대해 전압을 인가함에 따라 형성되는 전기장과 그 전기장에 의해 발생되는 전류의 크기 간의 관계를 확인할 수 있다. Referring to the graph A shown in FIG. 11, the relationship between the electric field formed by applying the voltage to the electron emission source and the magnitude of the electric current generated by the electric field can be confirmed.

도 11에 도시된 것처럼 B 그래프는 선형적인 기울기를 보이는데, 이를 통해 본 발명에 따른 전자방출소자가 전계 방출 매커니즘에 의해 전자를 안정적으로 방출하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 11, the graph B shows a linear slope, which shows that the electron emission device according to the present invention stably emits electrons by the field emission mechanism.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: P-type의 전자방출원
100’: H-type의 전자방출원
110: 제 1 금속 부재(P-type)
110’: 제 1 금속 부재(H-type)
111: 함몰된 영역
120: 나노소재 박막
121: 에지 면100: P-type electron emission source
100 ': H-type electron emission source
110: first metal member (P-type)
110 ': a first metal member (H-type)
111: depressed area
120: Nano material thin film
121: edge face

Claims (19)

전자방출원에 있어서,
금속 부재; 및
상기 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 상기 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함하되,
상기 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고, 상기 적어도 하나의 함몰된 영역은 상기 나노소재 박막에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면은 상기 함몰된 영역 내에서 일부 노출되고,
상기 나노소재 박막의 에지 면은 상기 금속 부재의 상면과 대응하는 높이에 형성되며,
상기 에지 면의 양 끝단은 상기 금속 부재에 의해 커버되도록 고정되는 전자방출원.In the electron emission source,
Metal member; And
And at least one nanomaterial thin film fixed in an upright state with respect to an upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing a space above the upper surface of the metal member,
Wherein the upper surface of the metal member has at least one recessed area, the at least one recessed area is each divided by the nanomaterial thin film, and both sides of each nanomaterial thin film are partially exposed in the recessed area ,
Wherein an edge surface of the nanomaterial thin film is formed at a height corresponding to an upper surface of the metal member,
And both ends of the edge surface are fixed to be covered by the metal member. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 함몰된 영역에 대한 수직 단면은 U자, V자, 또는 Ц자 형상인 전자방출원.The method according to claim 1,
Wherein the vertical cross-section for the at least one recessed region is U-shaped, V-shaped, or 棺-shaped. 제 1 항에 있어서,
상기 금속 부재에 전원이 공급됨에 따라 형성된 전기장에 의해 전자가 상기 나노소재 박막의 에지 면을 통해 방출되는 전자방출원.The method according to claim 1,
Wherein electrons are emitted through an edge surface of the nanomaterial thin film by an electric field formed as power is supplied to the metal member. 제 1 항에 있어서,
상기 나노소재 박막은 일자, 톱니, 및 요철 중 적어도 하나의 형태의 에지 면을 구비하도록 가공되어 제작된 것인 전자방출원.The method according to claim 1,
Wherein the nanomaterial thin film is fabricated so as to have an edge face of at least one of a straight line, a saw tooth, and a concavo-convex line. 제 1 항에 있어서,
상기 나노소재 박막은 상기 금속 부재의 상면에 대해 접착 고정되거나,
상기 나노소재 박막의 일부분은 상기 금속 부재를 이루는 적어도 2개 이상의 서브 금속 부재에 의한 횡 압력에 의해 고정되는 전자방출원.The method according to claim 1,
Wherein the nanomaterial thin film is adhered and fixed to the upper surface of the metal member,
Wherein a part of the nanomaterial thin film is fixed by transverse pressure by at least two or more sub metal members constituting the metal member. 전자방출소자에 있어서,
제 1 금속 부재 및 상기 제 1 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함하는 전자방출원; 및
상기 제 1 금속 부재와 소정의 간격을 두고 배치된 적어도 하나의 제 2 금속 부재를 포함하고,
상기 나노소재 박막은 상기 제 2 금속 부재를 바라보는 에지(Edge) 면을 가지도록 고정되며,
상기 제 1 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고, 상기 적어도 하나의 함몰된 영역은 상기 나노소재 박막에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면은 상기 함몰된 영역 내에서 일부 노출되고,
상기 나노소재 박막의 에지 면은 상기 제 1 금속 부재의 상면과 대응하는 높이에 형성되며,
상기 에지 면의 양 끝단은 상기 제 1 금속 부재에 의해 커버되도록 고정되는 전자방출소자.In the electron-emitting device,
An electron emission source including a first metal member and at least one nanomaterial thin film fixed in an upright state with respect to an upper surface of the first metal member; And
And at least one second metal member disposed at a predetermined distance from the first metal member,
Wherein the nanomaterial thin film is fixed so as to have an edge surface facing the second metal member,
Wherein the top surface of the first metal member has at least one recessed area, the at least one recessed area is each divided by the nanomaterial thin film, and both sides of each nanomaterial thin film are partially Exposed,
Wherein an edge surface of the nanomaterial thin film is formed at a height corresponding to an upper surface of the first metal member,
And both ends of the edge surface are fixed to be covered by the first metal member. 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 금속 부재의 개수에 따라 상기 제 2 금속 부재의 배치가 결정되는 전자방출소자.9. The method of claim 8,
Wherein an arrangement of the second metal member is determined according to the number of the second metal members. 어레이형 전자방출원에 있어서,
서로 밀착하여 배치된 복수 개의 전자방출원; 및
상기 복수 개의 전자방출원을 고정시키는 고정체를 포함하고,
각각의 전자방출원은
금속 부재; 및
상기 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 상기 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함하며,
상기 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고, 상기 적어도 하나의 함몰된 영역은 상기 나노소재 박막에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면은 상기 함몰된 영역 내에서 일부 노출되고,
상기 나노소재 박막의 에지 면은 상기 금속 부재의 상면과 대응하는 높이에 형성되며,
상기 에지 면의 양 끝단은 상기 금속 부재에 의해 커버되도록 고정되는 어레이형 전자방출원.In the array type electron emission source,
A plurality of electron emitting sources arranged in close contact with each other; And
And a fixture for fixing the plurality of electron emission sources,
Each electron emitting source
Metal member; And
And at least one nanomaterial thin film fixed in an upright state with respect to an upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing a space above the upper surface of the metal member,
Wherein the upper surface of the metal member has at least one recessed area, the at least one recessed area is each divided by the nanomaterial thin film, and both sides of each nanomaterial thin film are partially exposed in the recessed area ,
Wherein an edge surface of the nanomaterial thin film is formed at a height corresponding to an upper surface of the metal member,
And both ends of the edge surface are fixed to be covered by the metal member. 제 10 항에 있어서,
상기 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고,
상기 적어도 하나의 함몰된 영역에 대한 수직 단면은 U자, V자, 또는 Ц자 형상인, 어레이형 전자방출원.11. The method of claim 10,
Wherein the upper surface of the metal member has at least one recessed area,
Wherein the vertical cross section for the at least one recessed region is U-shaped, V-shaped, or 탆-shaped. 전자방출원의 제조방법에 있어서,
금속 부재 및 적어도 하나의 나노소재 박막을 구비하는 단계; 및
상기 나노소재 박막이 상기 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 상기 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정시키는 단계를 포함하며,
상기 고정시키는 단계는,
상기 금속 부재의 상면이 적어도 하나의 함몰된 영역을 가질 경우,
상기 적어도 하나의 함몰된 영역이 상기 나노소재 박막에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면이 상기 함몰된 영역 내에서 일부 노출되고, 상기 나노소재 박막의 에지 면은 상기 금속 부재의 상면과 대응하는 높이에 형성되며, 상기 에지 면의 양 끝단은 상기 금속 부재에 의해 커버되도록 상기 나노소재 박막을 고정시키는 것인 전자방출원의 제조방법.In the method of manufacturing an electron emission source,
A metal member and at least one nanomaterial thin film; And
And fixing the nano-material thin film in an upright state with respect to the upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing the space above the upper surface of the metal member,
Wherein the securing comprises:
When the upper surface of the metal member has at least one recessed area,
Wherein the at least one recessed region is divided by the nanomaterial thin film and both sides of each nanomaterial thin film are partially exposed in the recessed region and the edge face of the nanomaterial thin film is separated from the upper surface of the metal member Wherein the nanomaterial thin film is formed at a corresponding height, and both ends of the edge surface are covered by the metal member. 제 12 항에 있어서,
상기 고정시키는 단계는
접착 물질을 이용하여 상기 나노소재 박막을 상기 금속 부재의 상면에 대해 고정시키는 전자방출원의 제조방법.13. The method of claim 12,
The fixing step
Wherein the nanomaterial thin film is fixed to the upper surface of the metal member using an adhesive material. 삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 고정시키는 단계는
적어도 2개 이상의 서브 금속 부재 사이에 상기 나노소재 박막을 배치시키는 단계; 및
상기 배치된 나노소재 박막을 향하여 상기 서브 금속 부재 중 양 끝에 배치된 서브 금속 부재에 대해 횡 압력을 가하여 상기 서브 금속 부재와 상기 나노소재 박막을 밀착시키는 단계를 포함하는 전자방출원의 제조방법.13. The method of claim 12,
The fixing step
Disposing the nanomaterial thin film between at least two sub metal members; And
Applying a lateral pressure to a sub-metal member disposed at both ends of the sub-metal member toward the disposed nanomaterial thin film to closely contact the sub-metal member and the nanomaterial thin film. 제 15 항에 있어서,
상기 배치된 나노소재 박막과 인접하는 각각의 서브 금속 부재는 함몰된 영역을 가지고,
상기 밀착시키는 단계는 상기 배치된 나노소재 박막의 양면이 상기 함몰된 영역 내에서 일부 노출되도록 밀착시키는 전자방출원의 제조방법.16. The method of claim 15,
Wherein each sub metal member adjacent to the disposed nanomaterial thin film has a recessed region,
Wherein the step of adhering closely adheres the two surfaces of the disposed nanomaterial thin film so as to be partially exposed in the recessed region. 제 12 항에 있어서,
상기 구비하는 단계 이전에 상기 나노소재 박막이 일자, 톱니, 및 요철 중 적어도 하나의 형태의 에지 면을 가지도록 가공하는 단계를 더 포함하는 전자방출원의 제조방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of forming the nanomaterial thin film includes processing the nanomaterial thin film so that the nanomaterial thin film has an edge face of at least one of a dash, a saw tooth, and a concave and a convex. 어레이형 전자방출원의 제조방법에 있어서,
복수 개의 전자방출원을 서로 밀착하여 배치되도록 구비하는 단계; 및
상기 복수 개의 전자방출원을 고정시키는 단계를 포함하고,
각각의 전자방출원은
금속 부재; 및
상기 금속 부재의 상면의 위쪽 공간을 향하는 에지(Edge) 면을 가지도록 상기 금속 부재의 상면에 대해 직립한 상태로 고정되는 적어도 하나의 나노소재 박막을 포함하며,
상기 금속 부재의 상면은 적어도 하나의 함몰된 영역을 가지고, 상기 적어도 하나의 함몰된 영역은 상기 나노소재 박막에 의해 각각 분할되며, 각각의 나노소재 박막의 양면은 상기 함몰된 영역 내에서 일부 노출되고,
상기 나노소재 박막의 에지 면은 상기 금속 부재의 상면과 대응하는 높이에 형성되며,
상기 에지 면의 양 끝단은 상기 금속 부재에 의해 커버되도록 고정되는 어레이형 전자방출원의 제조방법.In the manufacturing method of the array type electron emitting source,
Providing a plurality of electron emission sources so as to be in close contact with each other; And
And fixing the plurality of electron emission sources,
Each electron emitting source
Metal member; And
And at least one nanomaterial thin film fixed in an upright state with respect to an upper surface of the metal member so as to have an edge surface facing a space above the upper surface of the metal member,
Wherein the upper surface of the metal member has at least one recessed area, the at least one recessed area is each divided by the nanomaterial thin film, and both sides of each nanomaterial thin film are partially exposed in the recessed area ,
Wherein an edge surface of the nanomaterial thin film is formed at a height corresponding to an upper surface of the metal member,
And both ends of the edge surface are fixed so as to be covered by the metal member. 제 18 항에 있어서,
상기 고정시키는 단계는
상기 각각의 전자방출원의 금속 부재에 형성된 홀을 관통하는 고정체를 삽입시키는 단계를 포함하는 어레이형 전자방출원의 제조방법.19. The method of claim 18,
The fixing step
And inserting a fixing member passing through holes formed in the metal member of each of the electron emission sources.
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