KR20050059541A - Field emission device and field emission display - Google Patents

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KR20050059541A
KR20050059541A KR1020030091171A KR20030091171A KR20050059541A KR 20050059541 A KR20050059541 A KR 20050059541A KR 1020030091171 A KR1020030091171 A KR 1020030091171A KR 20030091171 A KR20030091171 A KR 20030091171A KR 20050059541 A KR20050059541 A KR 20050059541A
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줄카니브안드레이
최준희
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

전계방출소자에 관해 개시된다. 개시된 소자는: 전계방출소자는: 기판 위에 일방향으로 스트라이프 형상으로 형성되어 그 위에 다수의 단위 CNT 에미터가 배열되는 다수의 캐소드 전극과, 상기 단위 CNT 에미터에서 방출된 전자가 통과하는 관통공을 가지는 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에서 상기 전자들의 통로를 한정하는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극으로부터 상방으로 소정 거리 이격되어서 전자빔을 집속하는 포커스 게이트 전극을 구비하며, 상기 포커스 게이트 전극은, 상기 캐소드 전극의 양단에서 상기 캐소드 전극과 수직방향으로 서로 마주보게 형성된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극에서 서로 대면하는 측에는 상기 캐소드 전극을 사이에 두고 서로 마주보는 방향으로 나란하게 연장된 콤전극이 형성된 것을 특징으로 한다. Disclosed is a field emission device. The disclosed device comprises: a plurality of cathode electrodes formed in a stripe shape in one direction on a substrate and arranged with a plurality of unit CNT emitters thereon, and through holes through which electrons emitted from the unit CNT emitters pass; A gate electrode having a gate insulating layer having a gate insulating layer, a gate hole defining a passage of the electrons on the gate insulating layer, and a focus gate electrode which focuses an electron beam at a predetermined distance upwardly from the gate electrode, wherein the focus gate is provided. The electrode has first and second electrodes formed to face each other in a vertical direction with respect to the cathode electrode at both ends of the cathode electrode, and the side facing each other in the first and second electrode with each other with the cathode electrode therebetween Characterized in that the comb electrode is formed extending in parallel in the opposite direction .

Description

전계방출소자 및 전계방출 표시소자{Field emission device and field emission display}Field emission device and field emission display device {Field emission device and field emission display}

본 발명은 전계방출소자에 관한 것으로 특히 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT))를 이용한 전계방출소자 및 전계방출 표시소자에 관한 것이다. The present invention relates to a field emission device, and more particularly, to a field emission device and a field emission display device using a carbon nanotube (CNT).

카본나노튜브(CNT)는 작은 직경과 튜브 끝의 날카로움으로 인해 전계 방출이 대단히 낮은 전압에서도 이루어지는 재료로서, C60(fulleren)과 물성이 유사하나 튜브 형태로 우수한 전자방출 특성, 화학적, 기계적 내구성을 가지고 있으며 그 물성 및 응용성이 연구 되어 오고 있는 실정이다. 현재 전계방출디스플레이(field emission display)용으로 사용되는 스핀트 타입(Spindt-type) 전계방출소자는 전자가 방출되는 에미터로서의 마이크로 팁을 이용한다. 이러한 마이크로 팁는 전계 방출시 분위기 개스 및 불균일한 전계 등의 영향으로 수명이 단축되는 문제점을 안고 있다. 또한, 전계방출을 위한 구동전압을 낮추기 위하여는 일함수(work function)가 낮추어져야 하나 기존의 금속 마이크로 팁으로서는 한계가 있다. 이를 극복하기 위한 물질로서 개구율(aspect ratio)이 극히 높고, C60와 유사한 구조를 가져 내구성이 우수하고 전자 전도성이 뛰어난 카본나노 튜브를 전자방출원으로 사용하는 전계방출어레이가 개발되고 있다. Carbon nanotubes (CNTs) are materials that have a very low voltage due to their small diameter and the sharpness of the tube ends. They have similar properties to C60 (fulleren), but have excellent electron emission characteristics, chemical and mechanical durability in the form of tubes. And the physical properties and applicability has been studied. Spindt-type field emission devices currently used for field emission displays utilize micro tips as emitters in which electrons are emitted. Such a micro tip has a problem in that its life is shortened due to the influence of an atmosphere gas and a non-uniform electric field during field emission. In addition, in order to lower the driving voltage for electric field emission, the work function must be lowered, but there is a limitation as a conventional metal micro tip. As a material for overcoming this problem, an electric field emission array using carbon nanotubes having excellent durability and excellent electron conductivity as an electron emission source has been developed having an extremely high aspect ratio and a structure similar to C60.

도 1은 하나의 게이트 전극을 가지는 종래 전계방출어레이의 단위 CNT 전자총의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a unit CNT electron gun of a conventional field emission array having one gate electrode.

기판(1) 상에 캐소드 전극(2) 이 형성되어 있고 그 위에 캐소드 전극(2)을 일부 커버하며 캐소드 전극(2)의 중앙 부분을 노출시키는 개구부(3a)를 가지는 캐소드 절연층(3)이 형성되어 있다. 캐소드 절연층(3) 위에는 캐소드 절연층(3)의 개구부(3a)에 비해 큰 관통공(4a) 및 게이트 홀(5a)을 각각 가지는 게이트 절연층(4) 및 게이트 전극(5) 이 형성되어 있다. A cathode insulating layer 3 having a cathode electrode 2 formed on the substrate 1 and having an opening 3a covering a portion of the cathode electrode 2 and exposing a central portion of the cathode electrode 2 is provided. Formed. On the cathode insulating layer 3, a gate insulating layer 4 and a gate electrode 5 each having a larger through hole 4a and a gate hole 5a than the opening 3a of the cathode insulating layer 3 are formed. have.

한편, 상기 캐소드 전극(2)의 상면에는 성장되거나 도포된 CNT 에미터(8)가 마련된다. 도 1에서 참조번호 "9"는 전면기판 이며 9b는 애노드 전극, 9c는 형광체층이다.On the other hand, a grown or coated CNT emitter 8 is provided on the upper surface of the cathode electrode 2. In FIG. 1, reference numeral “9” is a front substrate, 9b is an anode electrode, and 9c is a phosphor layer.

도 2는 두 개의 게이트 전극을 가지는 종래 전계방출어레이의 단위 CNT 전자총의 단면 구조를 개략적으로 도시한다. 이 전자총은 도 1에 도시된 전자총에 제2게이트 절연층(6) 및 이 상면의 제 2 게이트 전극(7)이 부가된 구조를 가진다. 구체적으로 살펴보면, 캐소드 절연층(3) 위에는 캐소드 절연층(3)의 개구부(3a)에 비해 큰 관통광(4a) 및 제1게이트홀(5a)을 가지는 제1게이트 절연층(4) 및 제1게이트 전극(5)이 형성된다. 그리고 제1게이트 전극(5)위에는 제1게이트 전극(5)의 제1게이트홀(5a)에 비해 큰 관통공(6a) 및 제2게이트홀(7a)을 가지는 제2게이트 절연층(6) 및 제2게이트 전극(7)이 형성되어 있다. 한편, 상기 캐소드 전극(2)의 상면에는 성장되거나 도포된 CNT 에미터(8)가 마련된다. 여기서 제2게이트 전극(7)은 더블 게이트 전극 또는 포커스 게이트 전극으로도 불리며, 제2게이트 절연층(6)은 포커스 게이트 절연층으로도 불린다. 2 schematically illustrates the cross-sectional structure of a unit CNT electron gun of a conventional field emission array having two gate electrodes. This electron gun has a structure in which a second gate insulating layer 6 and a second gate electrode 7 on the upper surface thereof are added to the electron gun shown in FIG. Specifically, on the cathode insulating layer 3, the first gate insulating layer 4 and the first gate insulating layer 4 having the large through light 4a and the first gate hole 5a are larger than the opening 3a of the cathode insulating layer 3. One-gate electrode 5 is formed. The second gate insulating layer 6 has a larger through hole 6a and a second gate hole 7a than the first gate hole 5a of the first gate electrode 5 on the first gate electrode 5. And a second gate electrode 7 is formed. On the other hand, a grown or coated CNT emitter 8 is provided on the upper surface of the cathode electrode 2. The second gate electrode 7 may also be referred to as a double gate electrode or a focus gate electrode, and the second gate insulating layer 6 may also be referred to as a focus gate insulating layer.

도 2에 도시된 구조의 전계방출소자는 도 1에 도시된 전계방출소자와는 달리 두 개의 제 1, 제 2 게이트 전극(5,7)을 가짐으로써 내부의 아킹방지 및 효과적인 포커싱 등의 전자 제어가 가능하다. Unlike the field emission device shown in FIG. 1, the field emission device having the structure shown in FIG. 2 has two first and second gate electrodes 5 and 7 to control electronics such as internal arcing prevention and effective focusing. Is possible.

도 3은 도 2에 도시된 전계방출소자의 어레이를 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an array of the field emission devices shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 스트라이프 형상의 다수의 캐소드 전극(2)이 서로 소정거리 이격되게 배면기판(1) 상에 배치되어 있다. 캐소드 전극(2)의 배열방향과 수직방향으로 게이트 전극(5)이 배열되어 있으며, 하나의 색을 발광하는 형광층(9c), 즉 하나의 서브픽셀(9c)에 대응하여 하나의 포커스 게이트홀(7a)이 형성되어 있으며, 각 포커스 게이트홀(7a)의 하부에는 다수의 게이트홀(5a)이 형성되어 있다. 이 게이트홀(5a) 내에는 하나의 CNT 에미터(8)가 형성되어 있다. 하나의 포커스 게이트홀(7a)에 형성된 다수의 CNT 에미터(8)는 단위 CNT 에미터를 형성한다. 캐소드전극(2)으로부터의 신호전극에 따라서 대응되는 형광층이 발광한다. Referring to FIG. 3, a plurality of stripe cathode electrodes 2 are disposed on the back substrate 1 to be spaced apart from each other by a predetermined distance. The gate electrode 5 is arranged in the direction perpendicular to the array direction of the cathode electrode 2, and has one focus gate hole corresponding to the fluorescent layer 9c that emits one color, that is, one subpixel 9c. 7a is formed, and a plurality of gate holes 5a are formed below each focus gate hole 7a. One CNT emitter 8 is formed in the gate hole 5a. The plurality of CNT emitters 8 formed in one focus gate hole 7a form a unit CNT emitter. The corresponding fluorescent layer emits light in accordance with the signal electrode from the cathode electrode 2.

따라서, 도 3의 전계방출소자를 구비한 전계방출 표시소자는 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 단위 CNT 에미터(8)로부터 하나의 형광층(9c)(R,G,B), 즉 하나의 서브픽셀이 1:1 대응된다. Accordingly, the field emission display device having the field emission device of FIG. 3 has one fluorescent layer 9c (R, G, B) from one unit CNT emitter 8, that is, one as shown in FIG. Subpixels correspond to 1: 1.

한편, 하나의 단위 전자총으로 하나의 픽셀, 즉 3개의 서브픽셀에 해당하는 형광층들을 여기하는 방법이 제안되었다. 즉, 도 5에서 보면, 하나의 단위 CNT 에미터(8)로부터 나오는 전자빔을 각 컬러별 형광층(R,G,B) 하부의 애노드 전극(9d)을 스위칭해서 각 컬러 형광층(R,G,B)에 순번적으로 향하게 하는 것이다. Meanwhile, a method of exciting fluorescent layers corresponding to one pixel, that is, three subpixels with one unit electron gun has been proposed. That is, as shown in FIG. 5, the electron beams emitted from one unit CNT emitter 8 are switched to the anode electrodes 9d below the fluorescent layers R, G, and B for each color, and the respective color fluorescent layers R, G To B) in turn.

그러나, 이러한 애노드 전극(9d)을 스위칭시 애노드 전극(9d)의 수 kV 고전압 스위칭으로 인해서 잔류전압이 발생하며, 이에 따라서 일부 전자빔이 인접한 형광층으로 향하게 되며, 따라서 컬러 순도 및 휘도가 저하되는 문제가 있었다. However, when switching the anode electrode 9d, the residual voltage is generated due to the several kV high voltage switching of the anode electrode 9d, and thus, some electron beams are directed to the adjacent fluorescent layer, thereby degrading color purity and luminance. There was.

본 발명은 CNT 에미터로부터 방출되는 전자빔의 방향을 제어할 수 있는 CNT 전계방출소자 및 전계방출 표시소자를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a CNT field emission device and a field emission display device capable of controlling the direction of the electron beam emitted from the CNT emitter.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출소자는: In order to achieve the above object, the field emission device according to the present invention is:

기판 위에 일방향으로 스트라이프 형상으로 형성되어 그 위에 다수의 단위 CNT 에미터가 배열되는 다수의 캐소드 전극과, 상기 단위 CNT 에미터에서 방출된 전자가 통과하는 관통공을 가지는 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에서 상기 전자들의 통로를 한정하는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극으로부터 상방으로 소정 거리 이격되어서 전자빔을 집속하는 포커스 게이트 전극을 구비하는 전계방출소자에 있어서, A gate insulating layer formed on the substrate in a stripe shape in one direction and having a plurality of unit CNT emitters arranged thereon; a gate insulating layer having through holes through which electrons emitted from the unit CNT emitters pass; A field emission device comprising: a gate electrode having a gate hole defining a passage of electrons on a layer; and a focus gate electrode configured to focus an electron beam spaced upwards from the gate electrode by a predetermined distance, the field emission device comprising:

상기 포커스 게이트 전극은, 상기 캐소드 전극의 양단에서 상기 캐소드 전극과 수직방향으로 서로 마주보게 형성된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극에서 서로 대면하는 측에는 상기 캐소드 전극을 사이에 두고 서로 마주보는 방향으로 나란하게 연장된 콤전극이 형성된 것을 특징으로 한다. The focus gate electrode includes first and second electrodes formed to face each other in a vertical direction with respect to the cathode electrode at both ends of the cathode electrode, and between the cathode electrode and the side of the first and second electrode facing each other. The comb electrodes are formed to extend in parallel in the direction facing each other.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출 표시소자는: In order to achieve the above object, the field emission display device according to the present invention includes:

배면기판 위에 일방향으로 스트라이프 형상으로 형성되어 그 위에 다수의 단위 CNT 에미터가 배열되는 다수의 캐소드 전극과, 상기 단위 CNT 에미터에서 방출된 전자가 통과하는 관통공을 가지는 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에서 상기 전자들의 통로를 한정하는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극으로부터 상방으로 소정 거리 이격되어서 전자빔을 집속하는 포커스 게이트 전극과, 상기 배면기판으로부터 전방으로 소정 거리 이격되어서 상기 기판을 대향하는 면에 애노드 전극과 형광층이 적층된 전면기판을 구비하는 전계방출 표시소자에 있어서, A gate insulating layer having a plurality of cathode electrodes formed in a stripe shape in one direction on the rear substrate and having a plurality of unit CNT emitters arranged thereon, a through hole through which electrons emitted from the unit CNT emitters pass, and the gate A gate electrode having a gate hole defining a passage of the electrons on an insulating layer, a focus gate electrode focusing an electron beam spaced upwards from the gate electrode by a predetermined distance, and spaced apart from the rear substrate by a predetermined distance forwardly; In a field emission display device having a front substrate on which an anode electrode and a fluorescent layer are laminated on opposite surfaces,

상기 포커스 게이트 전극은, 상기 캐소드 전극의 양단에서 상기 캐소드 전극과 수직방향으로 서로 마주보게 형성된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극에서 서로 대면하는 측에는 상기 캐소드 전극을 사이에 두고 서로 마주보는 방향으로 나란하게 연장된 콤전극이 형성된 것을 특징으로 한다. The focus gate electrode includes first and second electrodes formed to face each other in a vertical direction with respect to the cathode electrode at both ends of the cathode electrode, and between the cathode electrode and the side of the first and second electrode facing each other. The comb electrodes are formed to extend in parallel in the direction facing each other.

상기 게이트 전극 및 상기 포커스 게이트 전극 사이에는 소정 두께의 절연층이 형성된 것이 바람직하다.It is preferable that an insulating layer having a predetermined thickness is formed between the gate electrode and the focus gate electrode.

상기 단위 CNT 에미터에 대응되는 영역의 상기 형광층은 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 블루 서브픽셀을 표시하는 영역으로 이루어져 있다.The fluorescent layer in the region corresponding to the unit CNT emitter is composed of regions displaying red subpixels, green subpixels, and blue subpixels.

상기 단위 CNT 에미터로부터의 전자빔은 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 인가되는 전압에 따라서 상기 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 블루 서브픽셀을 표시하는 영역중 어느 하나의 서브픽셀 영역의 형광층을 발광시킨다. The electron beam from the unit CNT emitter is a fluorescent layer of any one subpixel area among the areas displaying the red subpixel, the green subpixel, and the blue subpixel according to the voltage applied to the first electrode and the second electrode. Emit light.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계방출소자 및 전계방출 표시소자의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명에 따른 전계방출소자는 X - Y 매트릭스형으로 배치되는 다수 나란한 캐소드 전극과 게이트 전극을 구비하며, 캐소드 전극과 게이트 전극 및 이들의 교차부에 마련되는 CNT 에미터의 적층구조는 기본적으로 전술한 종래 전계방출소자와 실질적으로 동일할 수 있고 또는 이미 알려진 다른 전계방출소자와 같을 수 있다. 따라서 이러한 기술적 배경을 가지는 본원 발명의 세부적인 기본 구조에 대해서는 깊이 설명되지 않으며, 본 발명에 따른 전계방출소자의 기술적 특징은 후술되는 상세한 설명을 통해 명백해 진다.Hereinafter, preferred embodiments of the field emission device and the field emission display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the field emission device according to the present invention includes a plurality of side-by-side cathode and gate electrodes arranged in an X-Y matrix, and the stacked structure of the cathode and gate electrodes and the CNT emitters provided at the intersection thereof is basically It may be substantially the same as the conventional field emission device described above, or may be the same as other field emission devices known in the art. Therefore, the detailed basic structure of the present invention having this technical background will not be described in depth, and the technical features of the field emission device according to the present invention will become apparent from the detailed description below.

도 6은 본 발명에 따른 전계방출소자 어레이의 개략적 발췌 평면도이며, 그 적층구조는 도 2의 구조를 인용한다. FIG. 6 is a schematic plan view of the field emission device array according to the present invention, and the stacked structure thereof refers to the structure of FIG. 2.

도 6을 참조하면, 배면기판(1) 상에서, 제1방향(도면에서 수직방향)의 캐소드 전극(2)과 제2방향(도면에서 수평방향)의 게이트 전극(5)이 직교하는 방향으로 배치되고 이들 사이에 게이트 절연층(4)이 마련되어 있다. 그리고 캐소드 전극(2)과 게이트 전극(5)간의 교차부에 7개의 CNT 에미터(8)가 마련되어 있으나, 그러나 다른 실시예들에 따르면 한 개만 형성될 수 도 있고 또는 그 이상 형성될 수 도 있다. 이들 교차부에 형성된 다수의 CNT 에미터들은 하나의 형광층(서브 픽셀)에 대응하는 단위 CNT 에미터를 형성한다. Referring to FIG. 6, on the rear substrate 1, the cathode electrode 2 in the first direction (vertical direction in the drawing) and the gate electrode 5 in the second direction (horizontal direction in the drawing) are arranged in a direction perpendicular to each other. The gate insulating layer 4 is provided between them. In addition, seven CNT emitters 8 are provided at the intersection between the cathode electrode 2 and the gate electrode 5, but according to other embodiments, only one or more may be formed. . The plurality of CNT emitters formed at these intersections form unit CNT emitters corresponding to one fluorescent layer (subpixel).

상기 CNT 에미터(8)는 캐소드 전극(2)상에 형성되며, 게이트 전극(5)에는 상기 CNT 에미터들(8) 각각에 대응하는 게이트 홀(5a)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 절연층(4)은 일반적인 전계방출소자에서와 같이 상기 게이트 전극(5)과 캐소드 전극(2)을 전기적으로 절연하며, 상기 CNT 에미터(8)에 대응하는 관통공(4a)를 가진다. 여기서 도 2의 캐소드 절연층(3) 및 게이트 절연층(4)은 하나의 절연층으로 형성될 수도 있다.The CNT emitter 8 is formed on the cathode electrode 2, and the gate electrode 5 has a gate hole 5a corresponding to each of the CNT emitters 8. In addition, the insulating layer 4 electrically insulates the gate electrode 5 and the cathode electrode 2 as in a general field emission device, and provides a through hole 4a corresponding to the CNT emitter 8. Have Here, the cathode insulating layer 3 and the gate insulating layer 4 of FIG. 2 may be formed of one insulating layer.

포커스 게이트 전극은 게이트 전극(5)에 의해서 추출된 전자의 궤적을 조절하는 전극이다. 포커스 게이트 전극은 제1 및 제2 전극(11,12)으로 구성되어 있다. 이들 전극(11,12)은 각각 캐소드 전극들(2)의 양단에서 캐소드 전극(2) 방향과 수직방향으로 연장되어서 서로 마주보게 배치되어 있다. 이들 전극(11,12)의 마주보는 측면에는 캐소드 전극(2)을 사이에 두고 서로 교번적으로 캐소드 전극(2)과 평행하게 연장된 콤전극(11a,12a)이 형성되어 있다. The focus gate electrode is an electrode that controls the trajectory of electrons extracted by the gate electrode 5. The focus gate electrode is composed of first and second electrodes 11 and 12. These electrodes 11 and 12 respectively extend in the direction perpendicular to the direction of the cathode electrode 2 at both ends of the cathode electrodes 2 and are arranged to face each other. On the opposite sides of these electrodes 11 and 12, comb electrodes 11a and 12a which extend in parallel to the cathode electrode 2 alternately with each other with the cathode electrode 2 therebetween are formed.

상기 제1전극(11)에 인가되는 전압과 상기 제2전극(12)에 인가되는 전압이 같으면, 전자빔이 도 5에서 보면 직진하여 그린 형광층(G)을 발광시킨다. 이어서 제1 콤전극(11a)에 제2 콤전극(12a) 보다 상대적으로 높은 전극을 인가하면, 전자빔은 제1 콤전극(11a) 방향으로 집속되어서 도 5의 레드 형광층(R)을 발광시킨다. 역으로 제2 콤전극(12a)에 제1 콤전극(11a) 보다 상대적으로 높은 전극을 인가하면, 전자빔은 제2 콤전극(12a) 방향으로 집속되어서 도 5의 블루 형광층(B)을 발광시킨다. 따라서, 포커스 게이트 전극의 제1 및 제2 전극(11,12)을 소정의 전압으로 스위칭함으로써 전자빔의 궤적 방향을 제어할 수 있으며, 따라서, 단위 CNT 에미터(8)를 하나의 픽셀에 대응되게, 즉, 3개의 서브 픽셀에 대응되게 사용할 수 있게 된다. When the voltage applied to the first electrode 11 and the voltage applied to the second electrode 12 are the same, the electron beam goes straight in FIG. 5 to emit the green fluorescent layer G. FIG. Subsequently, when an electrode relatively higher than the second comb electrode 12a is applied to the first comb electrode 11a, the electron beam is focused in the direction of the first comb electrode 11a to emit the red fluorescent layer R of FIG. 5. . Conversely, when an electrode relatively higher than the first comb electrode 11a is applied to the second comb electrode 12a, the electron beam is focused in the direction of the second comb electrode 12a to emit the blue fluorescent layer B of FIG. Let's do it. Therefore, the trajectory direction of the electron beam can be controlled by switching the first and second electrodes 11 and 12 of the focus gate electrode to a predetermined voltage, so that the unit CNT emitter 8 corresponds to one pixel. That is, it can be used corresponding to the three sub-pixels.

도 7은 본 발명에 따른 전계방출소자의 스위칭 회로의 일 예를 도시한 설명도이다. 7 is an explanatory diagram showing an example of a switching circuit of the field emission device according to the present invention.

도 7을 참조하면, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 각각 3개의 배선에 스위칭이 가능하다. 제1 및 제2전극(11,12)이 각각 도 7에서처럼 레드 모드(R)로 연결된 경우, 제1전극(11)은 11 V 전압원(13)에 연결되고, 제2전극(12)은 -42 V 전압원(14)에 연결되며, 따라서 전자빔은 제1전극(11) 방향으로 조절되어서 레드 형광층(R)을 여기한다. Referring to FIG. 7, the first electrode 11 and the second electrode 12 may be switched on three wires, respectively. When the first and second electrodes 11 and 12 are connected in the red mode R as shown in FIG. 7, the first electrode 11 is connected to the 11 V voltage source 13, and the second electrode 12 is − It is connected to a 42 V voltage source 14, so that the electron beam is adjusted in the direction of the first electrode 11 to excite the red fluorescent layer R.

도 8은 게이트 전압 180 V, 애노드 전압 2.5 kV 인가상태에서 상기 조건으로 제1 및 제2 전극(11,12)에 소정의 전압을 걸었을 때의 전자들의 궤적을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 8을 보면, CNT 에미터(8)로부터 방출된 전자는 포커스 게이트 전압이 높은 제1 전극(11) 쪽으로 향하여 집속되어서 나아가는 것을 볼 수 있다. FIG. 8 is a diagram showing a result of simulation of the trajectories of electrons when a predetermined voltage is applied to the first and second electrodes 11 and 12 under the above conditions under a gate voltage of 180 V and an anode voltage of 2.5 kV. . 8, it can be seen that electrons emitted from the CNT emitter 8 are focused toward the first electrode 11 having a high focus gate voltage.

다시 도 7을 참조하면, 제1 및 제2전극(11,12)이 각각 그린 모드로 연결된 경우, 제1전극(11)과 제2전극(12)이 동일한 전압원(-42V)(14)에 연결되며, 따라서 전자빔은 제1콤전극(11a) 및 제2콤전극(12a) 사이에서 포커싱되어서 직진하여 그린 형광층을 발광시킨다. Referring back to FIG. 7, when the first and second electrodes 11 and 12 are connected in the green mode, the first electrode 11 and the second electrode 12 are connected to the same voltage source (-42V) 14. Thus, the electron beam is focused between the first comb electrode 11a and the second comb electrode 12a to go straight to emit the green fluorescent layer.

도 9는 게이트 전압 180 V, 애노드 전압 2.5 kV 조건에서 제1 및 제2 전극(11,12)에 동일한 전압(-11 V)를 걸었을 때의 전자들의 궤적을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 9를 보면, CNT 에미터(8)로부터 방출된 전자는 포커스 게이트 전압에 의해 집속되어서 직진방향으로 나아가는 것을 볼 수 있다. FIG. 9 is a diagram illustrating a result of a simulation of electron trajectories when the same voltage (-11 V) is applied to the first and second electrodes 11 and 12 under a gate voltage of 180 V and an anode voltage of 2.5 kV. . 9, it can be seen that electrons emitted from the CNT emitter 8 are focused by the focus gate voltage and travel in a straight direction.

도 10은 본 발명에 따른 전계방출소자의 스위칭 회로의 다른 예를 도시한 설명도이다. 10 is an explanatory diagram showing another example of a switching circuit of the field emission device according to the present invention.

도 10을 참조하면, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 각각 3개의 배선으로 스위칭이 가능하며, 각각의 배선은 11 V 전압원(15), -11 V 전압원(16), -42 V 전압원(17)에 연결된다. 제1 및 제2전극(11,12)이 각각 도 10에서처럼 레드 모드로 연결된 경우, 제1전극(11)은 11 V 전압원(15)에 연결되고, 제2전극(12)은 -42 V 전압원(17)에 연결되며, 따라서 전자빔은 제1전극 방향으로 집속되어서 레드 형광층(R)을 여기한다. Referring to FIG. 10, the first electrode 11 and the second electrode 12 may be switched with three wires, each of which is an 11 V voltage source 15, a -11 V voltage source 16,- Is connected to a 42 V voltage source 17. When the first and second electrodes 11 and 12 are connected in the red mode as shown in FIG. 10, the first electrode 11 is connected to the 11 V voltage source 15, and the second electrode 12 is connected to the -42 V voltage source. And the electron beam is focused in the direction of the first electrode to excite the red phosphor layer (R).

도 11은 게이트 전압 180 V, 애노드 전압 2.5 kV에서 레드 모드(Pos 1), 그린 모드(Pos 2) 및 블루 모드(Pos 3)로 스위칭시의 조건으로 제1 및 제2 전극(11,12)에 소정의 전압을 걸었을 때의 전자들의 궤적을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 각 모드에서의 전자빔들은 서로 분리되게 해당하는 형광층(R,G,B)으로 집속된 것을 볼 수 있다. FIG. 11 shows the first and second electrodes 11 and 12 under conditions of switching to a red mode (Pos 1), a green mode (Pos 2), and a blue mode (Pos 3) at a gate voltage of 180 V and an anode voltage of 2.5 kV. Is a diagram showing the results of simulating the trajectory of electrons when a predetermined voltage is applied to the circuit. It can be seen that the electron beams in each mode are focused on the corresponding fluorescent layers R, G, and B separately from each other.

본 발명은 두 개의 이격된 포커스 게이트 전극을 스위칭함으로써 하나의 단위 CNT 에미터로 대응되는 3개의 서브 픽셀의 형광층을 발광시킬 수 있다. 특히, 포커스 게이트 전극에 스위칭하는 전압이 저전압이므로 전압을 서로 구별되게 스위칭하기가 용이하다. 또한, 전면 기판을 전자방출소자를 구비한 배면기판에 조립시 고도의 정확도를 요구하지 않는다. 이는 조금 쉬프트되게 조립되어도 스위칭 전압을 조절하면 원하는 형광층으로 전자들이 탄착되게 할 수 있기 때문이다. According to the present invention, the fluorescent layers of three subpixels corresponding to one unit CNT emitter may be emitted by switching two spaced focus gate electrodes. In particular, since the voltage switching to the focus gate electrode is a low voltage, it is easy to switch the voltages differently from each other. In addition, when assembling the front substrate to the rear substrate having the electron-emitting device does not require a high degree of accuracy. This is because even if the assembly is shifted slightly, the switching voltage can adjust the electrons to reach the desired fluorescent layer.

한편, 캐소드 전극 수, 각 캐소드 전극에 연결하는 데이터 드라이버 IC가 1/3로 줄며, 그만큼 제조비용을 줄일 수 있다. On the other hand, the number of cathode electrodes and data driver ICs connected to the respective cathode electrodes are reduced by one third, thereby reducing manufacturing costs.

본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments with reference to the drawings, this is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined only by the appended claims.

도 1은 하나의 게이트 전극을 가지는 종래 전계방출어레이의 단위 CNT 전자총의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a unit CNT electron gun of a conventional field emission array having one gate electrode.

도 2는 두 개의 게이트 전극을 가지는 종래 전계방출어레이의 단위 CNT 전자총의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a unit CNT electron gun of a conventional field emission array having two gate electrodes.

도 3은 도 2에 도시된 전계방출소자의 어레이를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 3 is a plan view schematically illustrating an array of the field emission devices shown in FIG. 2.

도 4는 종래 기술의 전자총으로 형광층을 1:1 대응하여 여기시키는 것을 설명하는 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating excitation of a fluorescent layer by 1: 1 correspondence with an electron gun of the prior art. FIG.

도 5는 하나의 전자총으로 3개의 형광층을 순차적으로 여기시키는 것을 설명하는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating sequentially excitation of three fluorescent layers with one electron gun. FIG.

도 6은 본 발명에 따른 전계방출소자 어레이의 개략적 발췌 평면도이다. 6 is a schematic plan view of a field emission device array according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 전계방출소자의 스위칭 회로의 일 예를 도시한 설명도이다. 7 is an explanatory diagram showing an example of a switching circuit of the field emission device according to the present invention.

도 8은 본 발명의 포커스 게이트 전극의 제1전극과 제2전극에 서로 다른 전압을 인가하였을 때의 전자들의 궤적을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a result of simulation of a trajectory of electrons when different voltages are applied to a first electrode and a second electrode of a focus gate electrode of the present invention.

도 9는 본 발명의 포커스 게이트 전극의 제1전극과 제2전극에 동일한 전압을 인가하였을 때의 전자들의 궤적을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a result of simulating the trajectories of electrons when the same voltage is applied to the first electrode and the second electrode of the focus gate electrode of the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 전계방출소자의 스위칭 회로의 다른 예를 도시한 설명도이다. 10 is an explanatory diagram showing another example of a switching circuit of the field emission device according to the present invention.

도 11은 본 발명의 포커스 게이트 전극의 제1전극과 제2전극에 인가되는 전압을 스위칭시의 전자들의 궤적을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a result of simulating a trajectory of electrons when switching a voltage applied to a first electrode and a second electrode of a focus gate electrode of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *

1: 기판(배면기판) 2: 캐소드 전극1: substrate (back substrate) 2: cathode electrode

3: 캐소드 절연층 4: 게이트 절연층3: cathode insulating layer 4: gate insulating layer

5: 게이트 전극 5a: 게이트 홀5: gate electrode 5a: gate hole

6: 포커스 게이트 절연층 7: 포커스 게이트 전극6: focus gate insulating layer 7: focus gate electrode

8: CNT 에미터(단위 CNT 에미터) 9: 전면전극8: CNT emitter (unit CNT emitter) 9: Front electrode

9b,9d: 애노드 전극 9c: 형광층9b, 9d: anode electrode 9c: fluorescent layer

11: 제1전극 11a,12a: 콤전극11: first electrode 11a, 12a: comb electrode

12: 제2전극 13~17: 전압원12: second electrode 13 ~ 17: voltage source

Claims (6)

기판 위에 일방향으로 스트라이프 형상으로 형성되어 그 위에 다수의 단위 CNT 에미터가 배열되는 다수의 캐소드 전극과, 상기 단위 CNT 에미터에서 방출된 전자가 통과하는 관통공을 가지는 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에서 상기 전자들의 통로를 한정하는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극으로부터 상방으로 소정 거리 이격되어서 전자빔을 집속하는 포커스 게이트 전극을 구비하는 전계방출소자에 있어서, A gate insulating layer formed on the substrate in a stripe shape in one direction and having a plurality of unit CNT emitters arranged thereon; a gate insulating layer having through holes through which electrons emitted from the unit CNT emitters pass; A field emission device comprising: a gate electrode having a gate hole defining a passage of electrons on a layer; and a focus gate electrode configured to focus an electron beam spaced upwards from the gate electrode by a predetermined distance, the field emission device comprising: 상기 포커스 게이트 전극은, 상기 캐소드 전극의 양단에서 상기 캐소드 전극과 수직방향으로 서로 마주보게 형성된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극에서 서로 대면하는 측에는 상기 캐소드 전극을 사이에 두고 서로 마주보는 방향으로 나란하게 연장된 콤전극이 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출소자. The focus gate electrode includes first and second electrodes formed to face each other in a vertical direction with respect to the cathode electrode at both ends of the cathode electrode, and between the cathode electrode and the side of the first and second electrode facing each other. And a comb electrode extending side by side in a direction facing each other. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극 및 상기 포커스 게이트 전극 사이에는 소정 두께의 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출소자.And a dielectric layer having a predetermined thickness between the gate electrode and the focus gate electrode. 배면기판 위에 일방향으로 스트라이프 형상으로 형성되어 그 위에 다수의 단위 CNT 에미터가 배열되는 다수의 캐소드 전극과, 상기 단위 CNT 에미터에서 방출된 전자가 통과하는 관통공을 가지는 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에서 상기 전자들의 통로를 한정하는 게이트 홀을 가지는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극으로부터 상방으로 소정 거리 이격되어서 전자빔을 집속하는 포커스 게이트 전극과, 상기 배면기판으로부터 전방으로 소정 거리 이격되어서 상기 기판을 대향하는 면에 애노드 전극과 형광층이 적층된 전면기판을 구비하는 전계방출 표시소자에 있어서, A gate insulating layer having a plurality of cathode electrodes formed in a stripe shape in one direction on the rear substrate and having a plurality of unit CNT emitters arranged thereon, a through hole through which electrons emitted from the unit CNT emitters pass, and the gate A gate electrode having a gate hole defining a passage of the electrons on an insulating layer, a focus gate electrode focusing an electron beam spaced upwards from the gate electrode by a predetermined distance, and spaced apart from the rear substrate by a predetermined distance forwardly; In a field emission display device having a front substrate on which an anode electrode and a fluorescent layer are laminated on opposite surfaces, 상기 포커스 게이트 전극은, 상기 캐소드 전극의 양단에서 상기 캐소드 전극과 수직방향으로 서로 마주보게 형성된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극에서 서로 대면하는 측에는 상기 캐소드 전극을 사이에 두고 서로 마주보는 방향으로 나란하게 연장된 콤전극이 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자. The focus gate electrode includes first and second electrodes formed to face each other in a vertical direction with respect to the cathode electrode at both ends of the cathode electrode, and between the cathode electrode and the side of the first and second electrode facing each other. And a comb electrode extending side by side in a direction facing each other on the field emission display device. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 게이트 전극 및 상기 포커스 게이트 전극 사이에는 소정 두께의 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.And an insulating layer having a predetermined thickness is formed between the gate electrode and the focus gate electrode. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 단위 CNT 에미터가 여기시키는 영역의 상기 형광층은 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 블루 서브픽셀을 각각 표시하는 영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.And the fluorescent layer in the region excited by the unit CNT emitter is configured to display a red subpixel, a green subpixel, and a blue subpixel, respectively. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 단위 CNT 에미터로부터의 전자빔은 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 인가되는 전압에 따라서 상기 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 블루 서브픽셀을 표시하는 영역 중 어느 하나의 서브픽셀 영역의 형광층을 발광시키는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.The electron beam from the unit CNT emitter is a fluorescent layer of any one of the subpixel areas of the red subpixel, the green subpixel, and the blue subpixel according to the voltage applied to the first electrode and the second electrode. A field emission display device characterized by emitting light.
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