JP2006012779A

JP2006012779A - 電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置

Info

Publication number: JP2006012779A
Application number: JP2005116183A
Authority: JP
Inventors: Soshin Ri; 相辰李; Jong-Sik Choi; 鐘植崔
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-01-12
Also published as: CN1722341A; US20060006788A1; KR20060000751A; US7339324B2

Abstract

【課題】瞬時に駆動電極に過電流が流れる時に発生する可能性のある駆動電極の破壊現象を防止するための電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の電子放出素子は、基板上に所定の形状で形成される第１駆動電極と、前記第１駆動電極と絶縁されて位置する第２駆動電極と、前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差により電子を放出する電子放出部とを含み、前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、第２駆動電極の他の部位と所定の幅を有する少なくとも１つのバンドで連結される構造を有する。
【選択図】図３ａ

Description

本発明は、電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置に関し、より詳細には、瞬時に駆動電極に過電流が流れる時に発生する可能性のある駆動電極の破壊現象を防止するための電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置に関する。

一般に、電子放出素子（ＥｌｅｃｔｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅ）は、電子源として、熱陰極を利用する方式と、冷陰極を利用する方式とがある。

冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、ＦＥＡ（Field Emitter Array）型、ＳＣＥ（Surface Conduction Emitter）型、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型及びＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型、ＢＳＥ（Ballisticelectron Surface Emitting
）型などがよく知られている。

ＦＥＡ型電子放出素子は、仕事関数（Work Function）が低いか、β関数が高い物質を電子放出源として使用して、真空中で電界差によって電子が放出される原理を利用したもので、先端が鋭いチップ構造物や炭素系物質又はナノ物質を電子放出源として適用した素子が開発されている。

ＳＣＥ型電子放出素子は、基板上に互いに対向して配置される２つの電極の間に導電薄膜を設け、該導電薄膜に微細なギャップを設けることによって、電子放出部を形成した素子である。前記素子は、電極に電圧を印加し、導電薄膜の表面に電流を流して、前記微細なギャップである電子放出部から電子が放出される原理を利用する。

ＭＩＭ型及びＭＩＳ型電子放出素子は、それぞれ、金属−誘電層−金属（ＭＩＭ）及び金属−誘電層−半導体（ＭＩＳ）構造よりなる電子放出部を形成し、誘電層を間に挟んで位置する２つの金属、又は金属と半導体の間に電圧を印加する時、高い電子電位を有する金属又は半導体から低い電子電位を有する金属側へ電子が移動及び加速されつつ放出される原理を利用した素子である。

ＢＳＥ型電子放出素子は、半導体の寸法を、半導体中の電子の平均自由行程より小さな寸法領域まで縮小すれば、電子が散乱せずに走行する原理を利用して、オーミック電極上に金属又は半導体よりなる電子供給層を形成し、電子供給層上に絶縁層と金属薄膜を形成して、オーミック電極と金属薄膜に電源を印加することによって、電子が放出されるようにした素子である。

このような電子放出素子を利用すれば、電子放出表示装置、各種のバックライト、リソグラフィ用電子ビーム装置などを具現することができる。これらのうち、電子放出表示装置は、電子放出素子を有し、電子を放出する電子放出領域と、放出された電子を蛍光層に衝突させて発光させるための画像表現領域とを備えて構成される。一般に、電子放出表示装置は、第１基板上に複数の電子放出素子と、それらの電子放出を制御する駆動電極を備え、第１基板から放出された電子が第２基板に形成される蛍光層に向けて效率的に加速され得るように、蛍光層と、それに接続される電極を備える。

ところが、このような電子放出表示装置において、電子放出素子を制御するための駆動電極間の距離、又は駆動電極と電子放出部間の距離が数μｍ〜数十μｍに過ぎないので、異物又はアーキングにより互いに短絡が発生する場合がたびたびあり、このような問題を解決するための試みがあった。その一例として従来技術の韓国特許公開第１０−２８９６３８号の公報に開示されている。以下、従来技術による電子放出素子について説明する。

図１は、従来技術による電子放出素子を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ′線に沿った断面構造図である。

従来技術による電子放出素子は、基板１と、基板１上に形成されるカソード配線２と、島形状電極３と、その上に順次形成される第１抵抗層４及び第２抵抗層５を含み、第２抵抗層５は、絶縁層６によりゲート電極８と分離され、また絶縁層６の開口部には、第１抵抗層４に接続されるマイクロチップ７が形成される。

このような構造においては、抵抗値が互いに異なる第１及び第２抵抗層４、５を、図２に示したように積層し、マイクロチップ７に過電圧が印加された時、積層部が破壊され、島形状電極３とカソード配線２との間は絶縁状態となる。すなわち、ゲート電極８とマイクロチップ７との間が短絡された場合、短絡されたマイクロチップ７に電気的に接続される島形状電極３のみをカソード配線２から切り出すことができる。

しかしながら、従来技術は、複雑な積層構造を有するため、製造コストが極めて上昇し、信頼性のある素子の製作が難しいという問題が依然として存在する。
韓国特許出願公開第１０−２８９６３８号明細書

本発明は、前述のような問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、簡単な構造で駆動電極の短絡現象を防止できる電子放出素子を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、不良発生を減少させて、高信頼性を確保することができる電子放出素子及び電子放出表示装置を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、製造工程が単純であり、且つ製造コストの低廉な電子放出素子及び電子放出表示装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による電子放出素子は、基板上に所定の形状で形成される第１駆動電極と、前記第１駆動電極と絶縁されて位置する第２駆動電極と、前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差により電子を放出する電子放出部とを含み、前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、所定の幅を有する少なくとも１つのバンドにより前記第２駆動電極の他の部位と連結される構造を有することを特徴とする。

前記バンドは、前記第２駆動電極と同じ物質又は別の物質で構成することができるが、バンドの物質は、前記第２駆動電極の物質より溶融点の低いものが好ましい。

さらに好ましくは、バンドは、第２駆動電極の他の部位より厚さが薄く構成することができる。

一方、第１駆動電極上には、少なくとも前記電子放出部の一部を露出する絶縁層がさらに含まれる構造でもよいし、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極は、空間的に離隔されて互いに絶縁される構造でもよい。

また、本発明の第２の例による電子放出素子は、基板上に所定の形状で形成される第１駆動電極と、前記第１駆動電極と絶縁されて位置する第２駆動電極と、前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差により電子を放出する電子放出部とを含み、前記第２駆動電極は、少なくとも第１導電層及び第２導電層を含み、前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、所定の幅を有する少なくとも１つのバンドにより前記第２駆動電極の他の部位に連結される構造を有することを特徴とする。

さらに好ましくは、前記バンドの物質は、前記第１導電層と前記第２導電層のうち少なくとも１つよりなることができ、前記バンドの物質は、前記第１導電層で構成され、前記第１導電層の物質は、前記第２導電層の物質より溶融点が低く構成することができる。

さらに好ましくは、第１導電層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒ又はこれらの組み合わせであり、第２導電層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｐｔ又はこれらの組み合わせである。

また、本発明による電子放出表示装置は、互いに対向するように配置される第１及び第２基板と、前記第１基板上に互いに絶縁されて配置される少なくとも１つの第１駆動電極及び第２駆動電極と、前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差により電子を放出する電子放出部と、前記第２基板上に、前記電子放出部から放出される電子を利用して画像を具現する画像具現部とを含み、前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、所定の幅を有する少なくとも１つのバンドにより前記第２駆動電極の他の部位に連結される構造を有することを特徴とする。

さらに好ましくは、前記少なくとも１つの第１駆動電極及び第２駆動電極は、互いに交差して単位画素領域を区画し、前記単位画素領域には、少なくとも２つの電子放出部が設けられる。

前記バンドは、前記第２駆動電極と同じ物質又は別の物質で構成することができ、バンドの物質は、前記第２駆動電極の物質より溶融点が低く構成することが好ましい。

本発明による電子放出素子は、簡単な構造で駆動電極の短絡現象を防止できる電子放出素子を提供することができる。また、不良発生を減少させて、高信頼性を確保することができる。また、製造工程が単純であり、且つ製造コストが低い。

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できる程度に詳細に説明するために、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。

（電子放出素子）
図３ａは、本発明の好ましい実施形態による電子放出素子の断面図であり、図３ｂは、図３ａの電子放出素子の平面図である。図３ａは、図３ｂのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

図３ａ及び図３ｂを参照すれば、電子放出素子１００は、基板１１０上に所定の形状で形成される第１駆動電極１２０と、第１駆動電極１２０と絶縁されて位置する第２駆動電極１５０と、第１駆動電極１２０に接続される電子放出部１４０とを備える。第１駆動電極１２０及び第２駆動電極１５０に印加される電圧差により、電子放出部１４０から電子が放出される。

第２駆動電極１５０と電子放出部１４０との間に過電流が印加される時、第２駆動電極１５０の少なくとも一部が電子放出部１４０から島形状で孤立されるように、第２駆動電極の少なくとも一部１５０ｂは、所定の幅を有する少なくとも１つのバンド１５１により第２駆動電極の他の部位１５０ａに連結される。バンド１５１は、ヒューズの役割をするものと理解することができる。

バンド１５１は、第２駆動電極１５０と同じ物質で形成されてもよいし、別の物質で形成されてもよい。また、バンド１５１の個数は、必ずしも限定されるものではなく、多様に適用可能である。

バンド１５１は、第２駆動電極１５０と電子放出部１４０との間に過電流が印加される時、断絶され得る機能を果たすものであれば、特に限定されず、多様な形状などで採用可能である。

一方、第２駆動電極１５０の少なくとも一部１５０ｂが電子放出部１４０から島形状で孤立されるように、バンド１５１の未形成領域には、第２駆動電極１５０が溝部１５５で窪んでいる。

このような構造によれば、電子放出部１４０と第２駆動電極１５０との間に過電流が印加される時、第２駆動電極１５０においてバンド１５１が形成される領域は、抵抗が相対的に大きくなり、これにより、バンド１５１が過電流に耐えられずに、破壊される。図３ｃは、第２駆動電極１５０が部分的に破壊された状況を示している。一方、前記バンドは、第２駆動電極１５０の他の部位より厚さが薄くなるように構成することができる。このバンドの厚さが相対的に薄ければ、抵抗が相対的に一層大きくなるという効果がある。

一方、バンド１５１の物質が第２駆動電極１５０の物質と異なる場合、バンド１５１物質の溶融点が第２駆動電極１５０物質の溶融点よりも低い物質を採用することが一層効果的である。

バンド１５１の物質と第２駆動電極１５０の物質を互いに異なるように構成する場合、バンド１５１の物質としては特に限定されるものではないが、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒなどの相対的に溶融点が低い金属又はこれらの合金を採用することが効果的である。第２駆動電極１５０は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｐｔなど、バンド１５１よりは相対的に溶融点が高い金属又はこれらの合金を使用して、例えば数百Å〜数μｍに形成することができる。表１には、各材料の融点を示した。

基板１１０は、特に限らず、多様な種類が可能であり、例えば、ガラス又はＮａなどの不純物を減少させたガラスなどの材質で構成することができ、上部にＳｉＯ_２などの絶縁層を形成したシリコン基板、セラミック基板などを利用することができる。

第１駆動電極１２０は、一般的な蒸着技術を利用して、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕなどの金属を、例えば１０００〜１００００Åに形成することができ、必要に応じて、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯなどの透明導電層を１０００〜２０００Åに形成することができる。好ましくは、透明導電層であり、この場合は、製造工程時の後続工程において、背面露光を用いてリソグラフィ工程を採用する必要がある時に特に有用である。

絶縁層１３０は、スクリーンプリント法、スパッタリング法、ＣＶＤ法又は真空蒸着法などの一般的な絶縁層の形成方法を利用して、数ｎｍ〜数十μｍの範囲内で蒸着することができる。絶縁層１３０は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ_ｘなどを使用できる。

第２駆動電極１５０は、一般的な蒸着技術を利用して数百Å〜数μｍで上述の金属又はこれらの合金を蒸着して形成するが、例えば、第２駆動電極１５０及びバンド１５１は、共に形成可能である。

電子放出部１４０は、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端が鋭いチップ構造物や、カーボン系物質、例えば、カーボンナノチューブと、黒鉛、ダイヤモンド、ダイヤモンド状カーボン、またはこれらの組み合わせからなるナノサイズ物質、例えばナノチューブ、ナノファイバ、またはＳｉ、ＳｉＣなどのナノワイヤよりなることができ、好ましくは、カーボンナノチューブが使用できる。

一方、上述した電子放出素子が複数形成されて１つの電子源として機能する場合、複数の電子放出素子のうち、第２駆動電極と電子放出部との間に過電流が印加された該電子放出素子のみがその機能を喪失するようにすることで、他の電子放出素子は、破壊されないように構成することが可能である。このような電子放出素子を利用して、電子放出表示装置を具現する場合、従来技術によれば、特定の電子放出部と、これに隣接した駆動電極との間の短絡により、駆動電極の１つのライン全てが制御不能となる問題が発生したが、本実施形態による電子放出素子を採用すれば、このような問題が解決できる。

図４ａは、本発明の他の実施形態による電子放出素子の断面図であり、図４ｂは、図４ａの電子放出素子の平面図である。図４ａは、図４ｂのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

図４ａ及び図４ｂを参照すれば、電子放出素子１００は、基板１１０上に所定の形状で形成される第１駆動電極１２０と、第１駆動電極１２０と絶縁されて位置する第２駆動電極１６０と、第１駆動電極１２０に接続される電子放出部１４０とを備える。第１駆動電極１２０及び第２駆動電極１６０に印加される電圧差により、電子放出部１４０から電子が放出される。

第２駆動電極１６０は、少なくとも第１導電層１６０ａと、第２導電層１６０ｂ、１６０ｃとを備える。第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂは、バンド１６１領域以外では同じ構造を有し、バンド領域のみで第１導電層１６０ａ、又は第２導電層１６０ｂ、１６０ｃ、又は第１及び第２導電層１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ全てがバンド形状を有するように構成することができる。図４ａでは、第１導電層１６０ａのみがバンド形状を有するようにした場合を例示している。

バンド１６１は、電子放出部１４０に隣接した第２導電層１６０ｃ領域を島形状で孤立させられるように具備される。第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂは、互いに同じ物質又は別の物質で構成することができ、好ましくは、互いに異なる物質である。第２駆動電極１６０は、必ずしも２つの積層構造で形成される必要はなく、３つ又はそれ以上の積層で構成することができる。すなわち、第２駆動電極１６０が３つの積層構造で構成される場合を例示すれば、バンド１６１は、１つ又は２つの層に形成することも可能である。

図４ａでは、第２駆動電極１６０は、基板１１０から第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂ、１６０ｃが順に積層された構造を有しているが、第２駆動電極１６０は、基板１１０から第２導電層１６０ｂ、１６０ｃと第１導電層１６０ａが順に積層された構造を有することもできる。この場合、バンド１６１は、第２導電層１６０ｂ、１６０ｃの内部に含まれる構造を有する。

好ましくは、第１導電層１６０ａの物質が第２導電層１６０ｂ、１６０ｃの物質より溶融点が小さい物質、例えば、金属で構成することができる。さらに好ましくは、第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂ、１６０ｃの溶融点の差は、５００℃〜２０００℃である。第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂ、１６０ｃの溶融点の差は、過度に印加される電圧のレベル、第２駆動電極１６０の形状、第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂ、１６０ｃそれぞれの厚さなどによって適切に選択ができる。第１導電層１６０ａと第２導電層１６０ｂ、１６０ｃの物質の溶融点は、その差が大きいほど、一層効果的である。

好ましくは、第１導電層１６０ａとして、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒなどの相対的に溶融点が低い金属又はこれらの合金を採用し、第２導電層１６０ｂ、１６０ｃとしては、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｐｔなどの相対的に溶融点が高い金属又はこれらの合金を採用し、例えば数百Å〜数μｍに形成することができる。

このような構造によれば、電子放出部１４０と第２駆動電極１６０との間に過電流が印加される時、第２駆動電極１６０のうちバンド１６１が形成された領域は、抵抗が相対的に大きくなり、これにより、バンド１６１が過電流に耐えられずに、破壊される。第２駆動電極１６０に過電流が流れる場合、バンド１６１の破壊によって、電子放出部１４０は、第２駆動電極１６０が外部に連結される部分１６０ｂと絶縁状態を維持できるようになる。

（電子放出表示装置）

図５は、本発明の好ましい実施形態による電子放出素子を用いた電子放出表示装置の一部を示す概略斜視図である。

この電子放出表示装置は、一定の間隔を置いて相互対向して配置され、封着されて真空容器を構成する第１基板２００及び第２基板３００を含めて構成される。第１基板２００上に形成される少なくとも１つのカソード電極２２０−１、２２０−２、…と、少なくとも１つのゲート電極２６０−１、２６０−２、…は、例えば、マトリックス形態で配列されて、各単位画素が区画される。図５を参照すれば、ゲート電極２６０−１、２６０−２、…と、カソード電極２２０−１、２２０−２、…は、各々ストライプ（Ｓｔｒｉｐｅ）状で周期的に配置されて、単位画素のアレイを構成し、外部からの信号を各単位画素に伝達する役割をする。

一方、単位画素は、複数の開口部を有し、各開口部は、絶縁層２４０の内部に設けられ、カソード電極２２０−１、２２０−２、…に接続される電子放出部を、第２基板３００の蛍光膜３３０に対向するように露出させる。第２基板３００には、基板３１０上に少なくとも１つのアノード電極３４０を具備し、アノード電極３４０の少なくとも一面には、周期的に、例えば、ストライプ形状を有する蛍光膜３３０を含む。アノード電極３４０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などのような透明電極を使用することもでき、薄い金属層を形成して使用することもできる。また、前記アノード電極３４０は、一体型電極、ストライプ形状、又は分割型電極のいずれも可能である。蛍光膜３３０は、ストライプ形状又はドット形状のいずれも可能であり、蛍光膜３３０の間には、光遮蔽膜３２０が追加的に形成されうる。

一方、第１基板２００と第２基板３００は、公知の方式、例えば、スペーサなどの支持手段により一定の距離を維持しつつ支持される。一方、単位画素であるＲ、Ｇ、又はＢの蛍光膜３３０は、蛍光膜１つ当たり対応する電子放出部の個数は特に限定されない。図５には、単位画素当たり４つの電子放出部を有する場合を例示している。

図６は、図５の単位画素当たり４つの電子放出部を備えた電子放出表示装置の一部を拡大して示す平面図である。図６を参照すれば、複数のカソード電極のうち、任意のカソード電極２２０−ｎ、２２０−ｎ＋１と、任意のゲート電極２６０−ｎがマトリックス形態で配列されて単位画素が区画され、各単位画素には、４つの電子放出素子が設けられている。そして、各電子放出素子は、前述したように、電子放出部に隣接したゲート電極２６０−ｎの一部を島形状で孤立させるための少なくとも１つのバンドを備えている。

このような構造において、単位画素に設けられた４つの電子放出素子のうちいずれか１つにおいてゲート電極と電子放出部間の短絡により過電流が印加されると、該電子放出素子のみがゲート電極から孤立されることになる。このような孤立により、全体のゲート電極ラインが不良となる現象を防止することができる。

一方、２つ以上の電子放出部が１つの単位画素（単位蛍光膜）に対応するように構成することが好ましい。２つ以上の電子放出部が１つの単位画素に対応するように構成すれば、単位画素の内部でも１つの電子放出部が作動不能となる時、他の電子放出部により該単位画素の画面を具現するように構成することができる。

一方、電子放出表示装置に印加可能な電圧の一例を調べて見れば、ゲート電極には、約１０〜１２０Ｖの電圧を印加し、カソード電極には、約−１２０〜−１０Ｖの電圧を印加する。そして、電子放出部から放出された電子が加速され得るように、アノード電極には、１〜数ｋＶの電圧が印加できる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の他の実施形態による電子放出素子について詳細に説明する。図７ａは、本発明の他の実施形態による電子放出素子の断面図であり、図７ｂは、図７ａの電子放出素子の平面図である。図７ａは、図７ｂのＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

図７ａと図７ｂを参照すれば、電子放出素子４００は、基板４１０上に所定の形状で形成される第１駆動電極４５０と、第１駆動電極４５０と絶縁されて位置する第２駆動電極４７０と、第１駆動電極４５０に接続される電子放出部４４０とを備える。第１駆動電極４５０及び第２駆動電極４７０に印加される電圧差により、電子放出部４４０から電子が放出される。第２駆動電極４７０と電子放出部４４０との間に過電流が印加される時、第２駆動電極４７０の少なくとも一部が電子放出部４４０から島形状で孤立されるように、少なくとも一部４７０ｂは、所定の幅を有する少なくとも１つのバンド４６１により第２駆動電極４７０の他の部位４７０ａと連結される。

図３ａの電子放出素子は、基板上に形成される第１駆動電極と、この電極に接続された電子放出部とが設けられ、絶縁層を間に挟んで第１駆動電極と垂直方向に絶縁される第２駆動電極を備えた構造を有しているが、図７ａの電子放出素子の場合、第１駆動電極４５０と第２駆動電極４７０は、水平方向に離隔されて絶縁された構造を有している。

このような構造によれば、電子放出部４４０と第２駆動電極４７０との間に過電流が印加される時、第２駆動電極４７０においてバンド４６１が形成された領域は、抵抗が相対的に大きくなり、これにより、バンド４６１が過電流に耐えられずに、破壊される。第２駆動電極４７０に過電流が流れる場合、バンド４６１の破壊により、電子放出部４４０は、第２駆動電極４７０が外部に連結される部分４７０ａと絶縁状態を維持できるようになる。すなわち、バンド４６１の破壊により、第２駆動電極の二つの部分４７０ａ、４７０ｂは、互いに分離される。

図７ａと図７ｂの電子放出素子では、第１駆動電極４５０と第２駆動電極４７０が単一物質の金属層で示されているが、第１駆動電極４５０は、第２駆動電極４７０と異なる物質で積層することができ、複数層に構成することも可能であることはもちろんである。また、図７ａと図７ｂでは、第２駆動電極４７０が絶縁層４３０を貫通するビヤホール４６０を介して補助電極４２０に接続されることを示しているが、変形例として、第１駆動電極４５０が補助電極４２０に接続されてもよい。

一方、図７ａの電子放出素子を用いて電子放出表示装置を構成できる。図７ａに示したような電子放出表示装置には、図５の第２基板（図５の３００）が同様に適用可能であり、第１基板の構成は多少変形されうる。例えば、少なくとも１つの補助電極４２０と少なくとも１つの第１駆動電極４５０をマトリックス形態に構成して単位画素を区画し、この電極は、絶縁層４３０により互いに絶縁状態を維持するように構成する。一方、補助電極４２０は、絶縁層４３０内部に形成されるビヤホール４６０を介して第２駆動電極４７０に接続される。

第２駆動電極４７０には、少なくとも１つのバンド４６１が形成される。前記バンド４６１は、電子放出部４４０に隣接した領域４７０ｂを島形状で孤立させられるように設けられる（図７ｂ参照）。また、第２駆動電極４７０が絶縁層４３０を貫通するビヤホール４６０を介して補助電極４２０に接続されることができる。このような構造によれば、第１駆動電極４５０と第２駆動電極４７０が絶縁層４３０を間に挟んで交差できるようになる。このような交差構造は、本発明の電子放出素子が電子放出表示装置に利用される場合、信号印加のための配線として適用可能である。

一方、各単位画素には、少なくとも１つの電子放出素子が設けられている。そして、各電子放出素子は、電子放出部に隣接した第２駆動電極４７０の一部を島形状で孤立させるためのバンドを備えている。このような構造で、単位画素に設けられた電子放出素子が第２駆動電極４７０と電子放出部間の短絡に起因して過電流が印加されると、バンドがヒューズの役割をして破壊され、該電子放出素子は孤立されることになる。このような孤立により、全体のゲート電極ラインが不良となる現象を防止することができる。

上記において、電子放出素子が、電子放出部に電界が加えられると、電子を放出する物質よりなり、駆動電極が電子放出を制御することに限定して説明したが、電子放出素子であれば、特に限定されるものではなく、多様な変形で本発明が適用可能であることは自明である。

以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面に限定されるものではない。

従来技術による電子放出素子を模式的に示す平面図である。図１のＡ−Ａ’線に沿った断面構造図である。本発明の好ましい実施形態による電子放出素子の断面図である。図３ａの電子放出素子の平面図である。図３ａの電子放出素子が部分的に破壊された状況を示す断面図である。本発明の他の実施形態による電子放出素子の断面図である。図４ａの電子放出素子の平面図である。本発明の好ましい実施形態による電子放出素子を用いた電子放出表示装置の一部を示す概略斜視図である。図５の電子放出表示装置の一部を部分的に拡大した平面図である。本発明のさらに他の実施形態による電子放出素子の断面図である。図７ａの電子放出素子の平面図である。

符号の説明

１００、４００電子放出素子
１１０、３１０、４１０基板
１２０、４５０第１駆動電極
１３０、４３０絶縁層
１４０、４４０電子放出部
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１６０、４７０、４７０ａ、４７０ｂ、第２駆動電極
１５１、１６１、４６１バンド
１５５溝
１６０ａ第１導電層
１６０ｂ、１６０ｃ第２導電層
２００第１基板
２２０−１、２２０−２カソード電極
２６０−１、２６０−２ゲート電極
３００第２基板
３２０光遮蔽膜
３３０蛍光膜
３４０アノード電極
４２０補助電極
４６０ビヤホール

Claims

基板上に所定の形状で形成される第１駆動電極と、
前記第１駆動電極と絶縁されて位置する第２駆動電極と、
前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差によって電子を放出する電子放出部とを含み、
前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、所定の幅を有する少なくとも１つのバンドにより前記第２駆動電極の他の部位に連結される構造を有することを特徴とする電子放出素子。
前記バンドは、前記第２駆動電極と同じ物質又は別の物質で構成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
前記バンドの物質は、前記第２駆動電極の物質より溶融点が低いことを特徴とする請求項２に記載の電子放出素子。
前記バンドは、前記第２駆動電極の他の部位より厚さが薄いことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
前記第１駆動電極上には、少なくとも前記電子放出部の一部を露出する絶縁層がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
前記第１駆動電極と前記第２駆動電極は、空間的に離隔されて互いに絶縁されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
前記第２駆動電極は、前記基板から第１導電層と第２導電層が順に積層されて構成され、前記バンドは、前記第１導電層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
前記第１駆動電極又は第２駆動電極には、補助電極が追加的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
基板上に所定の形状で形成される第１駆動電極と、
前記第１駆動電極と絶縁されて位置する第２駆動電極と、
前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差により電子を放出する電子放出部とを含み、
前記第２駆動電極は、少なくとも第１導電層及び第２導電層を含み、
前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、所定の幅を有する少なくとも１つのバンドにより前記第２駆動電極の他の部位に連結される構造を有することを特徴とする電子放出素子。
前記バンドの物質は、前記第１導電層と前記第２導電層のうち少なくとも１つよりなることを特徴とする請求項９に記載の電子放出素子。
前記バンドの物質は、前記第１導電層で構成され、前記第１導電層の物質は、前記第２導電層の物質より溶融点が低いことを特徴とする請求項１０に記載の電子放出素子電子放出素子。
前記第１導電層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒ又はこれらの組み合わせであり、前記第２導電層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｐｔ又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１１に記載の電子放出素子。
互いに対向するように配置される第１及び第２基板と、
前記第１基板上に互いに絶縁されて配置される少なくとも１つの第１駆動電極及び第２駆動電極と、
前記第１駆動電極に接続され、前記第１及び第２駆動電極に印加される電圧差により電子を放出する電子放出部と、
前記第２基板上に、前記電子放出部から放出される電子を利用して画像を具現する画像具現部とを含み、
前記第２駆動電極と前記電子放出部との間に過電流が印加される時、前記第２駆動電極の少なくとも一部が前記電子放出部から島形状で孤立されるように、前記少なくとも一部は、所定の幅を有する少なくとも１つのバンドにより前記第２駆動電極の他の部位に連結される構造を有することを特徴とする電子放出表示装置。
前記少なくとも１つの第１駆動電極及び第２駆動電極は、互いに交差して単位画素領域を区画し、前記単位画素領域には、少なくとも２つの電子放出部が設けられることを特徴とする請求項１３に記載の電子放出表示装置。
前記バンドは、前記第２駆動電極と同じ物質又は別の物質で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の電子放出表示装置。
前記バンドの物質は、前記第２駆動電極の物質より溶融点が低いことを特徴とする請求項１５に記載の電子放出表示装置。
前記第１駆動電極上には、少なくとも前記電子放出部の一部を露出する絶縁層がさらに含まれることを特徴とする請求項１３に記載の電子放出表示装置。
前記第１駆動電極と前記第２駆動電極は、空間的に離隔されて互いに絶縁されることを特徴とする請求項１３に記載の電子放出表示装置。