[发明专利]电子发射源、形成其的组合物和方法以及电子发射装置

说明书

本申请要求韩国专利申请2006-37683的权益，该专利申请于2006年4月26日提交给韩国知识产权局，其公开的内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明各方面涉及一种电子发射源、用于形成该电子发射源的组合物、形成该电子发射源的方法以及包括该电子发射源的电子发射装置。特别是，本发明各方面涉及一种包含碳基材料以及经过固化和热处理的硅基材料的电子发射源、用于形成该电子发射源的组合物、形成该电子发射源的方法以及包括该电子发射源的电子发射装置。所述电子发射源包含碳基材料以及经过固化和热处理的硅基材料。因此，可获得与基板的改善的粘附性。

背景技术

通常，电子发射装置使用热阴极或冷阴极作为电子发射源。使用冷阴极的电子发射装置的例子包括场发射阵列(FEA)型、表面传导发射(SCE)型、金属绝缘体金属(MIM)型、金属绝缘体半导体(MIS)型和弹道电子表面发射(BSE)型。

FEA型的电子发射装置运用的原理是，当使用低功函数或高β函数(βfunction)的材料作为电子发射源，由于电场差，电子在真空中很容易发射。已经开发了包括主要由Mo、Si等组成并且具有尖锐末端的尖端结构和作为电子发射源的诸如石墨、类金刚石碳(DLC)等碳基材料的FEA装置。最近，诸如纳米管和纳米线的纳米材料被用作电子发射源。

SCE型的电子发射装置通过在第一电极和第二电极之间插入导电薄膜和使导电薄膜产生微裂纹来形成，该第一电极和第二电极布置在第一基板上以相互面对。当在第一电极和第二电极上施加电压时，电流沿着导电薄膜的表面流动，电子从构成电子发射源的微裂纹中发射出来。

MIM型和MIS型电子发射装置分别包括作为电子发射源的金属-绝缘体-金属结构和金属-绝缘体-半导体结构。当在MIM型的两金属或MIS型的金属和半导体上施加电压时，在电子从具有高电子势的金属或半导体迁移和加速至具有低电子势的金属的同时，发射出电子。

BSE型的电子发射装置运用的原理是，当半导体的尺寸减小到小于半导体中电子的平均自由程时，电子行进而没有散射。在欧姆电极上形成由金属或半导体组成的电子供应层，然后在电子供应层上形成绝缘层和金属薄膜。当在欧姆电极和金属薄膜上施加电压时，发射出电子。

FEA型电子发射装置根据阴极和栅电极的布置可以分为顶栅(top gate)型和底栅(under gate)型，根据使用的电极的数目可分为二极管、三极管和四极管等。

上述电子发射装置中的电子发射源可由碳基材料(诸如碳纳米管)组成。碳纳米管具有优良的导电性和电场聚焦效应、低功函数和优良的场致发射特性，因此可以在低驱动电压下工作并且可被用于大的显示器。由于这些原因，认为碳纳米管是用于电子发射源的理想电子发射材料。

形成含有碳纳米管的电子发射源的方法包括，例如，利用化学气相沉积(CVD)等方法生长碳纳米管的方法，以及使用包含碳纳米管和载体的组合物的糊剂法。当使用糊剂法时，制造成本下降，可以得到大面积电子发射源。用于形成电子发射源的包含碳纳米管的组合物的例子在例如美国专利6436221中公开。

然而，当使用常规的糊剂法在基板上形成电子发射源时，在使用于形成电子发射源的组合物显影的过程中或在活化电子发射源的碳基材料的垂直定向过程中，电子发射源会从基板剥离。因此，期望有能够克服这些问题的方法。

发明内容

本发明各方面提供了包含碳基材料以及经过固化和热处理的硅基材料的电子发射源、用于形成该电子发射源的组合物、形成该电子发射源的方法和包括该电子发射源的电子发射装置。

本发明的一个方面提供了一种包含碳基材料以及经过固化和热处理硅基材料形成的产物材料的电子发射源，其中所述硅基材料为下式(1)、式(2)和式(3)表示的硅基材料中的至少一种：

式(1)

式(2)

式(3)