KR100232964B1

KR100232964B1 - Fed using plasma technique

Info

Publication number: KR100232964B1
Application number: KR1019960077423A
Authority: KR
Inventors: 신홍민
Original assignee: 김영환; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR19980058114A

Abstract

본 발명은 플라즈마 기술을 이용한 FED에 관한 것으로, 반도체 장치의 저전류인 애노드 전류를 제어하기 위해 신호를 가하는 금속게이트 대신에 플라즈마 기술을 성형한 게이트를 사용함으로써, 주전류를 제어하는 것으로 특징으로 하며, 종래의 금속 게이트에 비해 공급되는 주전류를 제어하는 것이 용이하게 되고 마이크로-팁의 제작도 용이함과 더불어 높은 진공상태의 유지가 가능하게 되며, 또한 플라즈마 기술을 채용함으로써 과전류로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있게 된다.The present invention relates to an FED using a plasma technology, characterized in that the main current is controlled by using a gate formed by plasma technology instead of a metal gate to apply a signal to control the anode current, which is a low current of a semiconductor device. In addition, it is easier to control the main current supplied compared to the conventional metal gate, and it is easy to manufacture the micro-tip and maintain the high vacuum state, and also adopts plasma technology to prevent damage to the cell due to overcurrent. It can be prevented.

Description

FED using plasma technology

제1도는 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED를 설명하기 위한 FED 1셀(Cell)의 단면(제2도의 A-A선)을 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a cross section (line A-A of FIG. 2) of one FED cell for explaining the FED using the plasma technology according to the present invention.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED이다.2 is an FED using plasma technology according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 캐소드 20 : 저항층10: cathode 20: resistive layer

30 : 절연체 40 : 플라즈마 성형 게이트30: insulator 40: plasma forming gate

50 : 냉음극 60 : 형광체50: cold cathode 60: phosphor

70 : 투명 전도막 80 : 유리70: transparent conductive film 80: glass

본 발명은 FED(Field Emissin Display)에 관한 것으로, 특히 플라즈마(Plasma)기술을 이용함으로써 FED를 실현할 수 있도록 된 플라즈마 기술을 이용한 FED에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission display (FED), and more particularly, to an FED using a plasma technology that enables the FED to be realized by using a plasma technology.

일반적으로, FED는 반도체에 전압을 인가하여 전기적 성질을 띠게 하는 전계를 이용하여 전자를 방출하고, 형광체를 자극하여 발광시키는 기술로서, 아직 미성숙한 단계의 기술이지만 해상도나 밝기, 비디오 응답속도 등의 면에서 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 수준의 디스플레이가 가능하다.In general, FED is a technology that emits electrons by using an electric field to apply a voltage to the semiconductor, and stimulates the phosphor to emit light, but it is an immature technology, but resolution, brightness, video response speed, etc. In terms of display, the same level of display as CRT (Cathode Ray Tube) is possible.

그런데, 아직까지는 전자를 방출하는 마이크로-팁(Micro-tip)을 제작하는 문제와 높은 진공상태의 유지등 제작을 실현하는 면에서 어려움이 있으며, 현재는 5~6인치 정도의 수준에 머물고 있는 실정이다. 반면, PDP(plasma Display Panel)는 대형화에는 큰 무리가 없지만 해상도의 문제나 밝기를 증가시켰을 때 플라즈마 전류의 증가로 인해 셀(Cell)에 손상을 주어 결함탐지가 되는 등 역시 완숙한 기술은 아니다.However, there are still difficulties in producing a micro-tip emitting electrons and maintaining a high vacuum, and currently, the current level is about 5 to 6 inches. to be. On the other hand, PDP (plasma Display Panel) is not a big technology to increase the size, but when the resolution problem or the brightness is increased, the damage to the cell (Cell) due to the increase of the plasma current is also not a mature technology such as defect detection.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 상기 두 기술을 결합하여 장점을 취하고 단점을 상쇄함으로써 보다 나은 디스플레이를 할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an apparatus capable of better display by taking advantage of the above two technologies and offsetting disadvantages.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED는 반도체 장치의 주전류인 애노드 전류를 제어하기 위해 신호를 가하는 금속게이트 대신에 플라즈마 기술을 성형한 게이트를 사용함으로써, 주전류를 제어하는 것으로 특징으로 한다.The FED using the plasma technology according to the present invention for realizing the above object is to control the main current by using a gate formed by plasma technology instead of a metal gate to apply a signal to control the anode current, which is the main current of the semiconductor device. It is characterized by.

즉, 상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 종래의 금속 게이트에 비해 공급되는 주전류를 제어하는 것이 용이하게 되고 마이크로-팁의 제작도 용이함과 더불어 높은 진공상태의 유지가 가능하게 되며, 또한 플라즈마 기술을 채용함으로써 과전류로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있게 된다.That is, according to the present invention having the above-described configuration, it is easy to control the main current supplied compared to the conventional metal gate, and the micro-tip can be easily manufactured, and the high vacuum can be maintained, and the plasma By employing the technology, it is possible to prevent damage to the cell due to overcurrent.

이어, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.Next, an embodiment according to the present invention will be described.

제1도는 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED를 설명하기 위한 FED 1셀(Cell)의 단면(제2도의 A-A선)을 도시한 단면도로서, 참조번호 10은 전자를 방출하기 위한 전극인 캐소드(Cathode)이고, 20은 인가되는 접압에 대해 금속보다는 크고 절연체보다는 작은 저항을 갖게 되는 저항층, 30은 이후에 설명할 플라즈마 성형 게이트를 통해 인가되는 전류가 목적한 곳 이외의 불필요한 곳으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 도체를 부도체로 지지하거나 둘러싼 절연체, 40은 기존의 금속 게이트에 플라즈마를 성형하여 주전류가 인가될 때 플라즈마 효과까지 가미될 수 있는 플라즈마 성형 게이트이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section (AA line in FIG. 2) of an FED 1 cell for explaining the FED using the plasma technology according to the present invention, wherein reference numeral 10 is a cathode (electrode for emitting electrons) Cathode), 20 is a resistive layer that has a resistance larger than a metal and less than an insulator with respect to the applied pressure, and 30 prevents an applied current from flowing through the plasma forming gate to an unnecessary place other than the intended place. In order to support or surround the conductor with a non-conductor, the insulator 40 is a plasma shaping gate that can add plasma effects when a main current is applied by shaping a plasma on an existing metal gate.

또한, 참조번호 50은 음극을 가열함이 없이 전자를 방출시키는 음극으로서, 양이온의 충격에 의해서 2차 전자가 방출되는 것을 이용한 냉음극이고, 60은 상기 냉음극(50)으로부터 방출된 전자에 의해 빛을 내게 되는 형광체로서, 이 형광체(60)는 여발된 전자가 원래의 궤도에 되돌아 갈 때 외부로부터 얻은 에너지를 빛으로 방출하는 루미네슨스(Luminescence)인 것이며, 70은 상기 냉음극(50)과 형광체(60)를 통해 입력되는 빛에 대해 투명한 돛로 만들어진 전극으로서, 주로 산화 아연으로 된 도전유리가 쓰이며 EL소자를 만드는데 있어서 없어서는 안되는 것이며, 애노드역할을 하게 되는 투명 전도막, 80은 산화물을 녹인 다음 갑자기 식혀서 얻어지는 비결정 물질로 주성분은 석영(SiO₂)이고, 전기적 특성이 있는 유리이다.In addition, reference numeral 50 is a cathode that emits electrons without heating the cathode, and is a cold cathode using secondary electrons released by the impact of a cation, and 60 is an electron emitted from the cold cathode 50. As the phosphor to emit light, the phosphor 60 is a luminescence (Luminescence) that emits energy from the outside as light when the excited electrons return to the original orbit, 70 is the cold cathode (50) And an electrode made of a transparent sail with respect to the light input through the phosphor 60, and a conductive glass mainly made of zinc oxide is used and is indispensable in making an EL element, and a transparent conductive film serving as an anode, 80 melts oxide. Next, it is an amorphous material obtained by sudden cooling. The main component is quartz (SiO ₂ ), and glass having electrical properties.

이하, 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the device having the above configuration will be described.

먼저 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED의 동작을 이해하기 위해서는 플라즈마의 원리에 대한 이해가 요구되며, FED에 대한 이해를 위해서는 이와 유사한 구성요소를 갖는 광전소자 및 LED에 관한 이해가 필요시 된다.First, in order to understand the operation of the FED using the plasma technology according to the present invention, an understanding of the principle of the plasma is required, and in order to understand the FED, an understanding of an optoelectronic device and an LED having similar components is required.

일반적으로, 플라즈마(Plasma)라고 하면, 물질이 전리하여 이온과 전자가 같은 밀도로 공간에 존재하는 상태로 된 것을 말하며, 고체, 액체, 기체에 있어서 물질의 제4형태라 불려지고 있다. 글로우 방전의 양광주는 저온에 있어서의 플라즈마이고, MHD(Magneto Hydro Dynamics)발전에 쓰이는 유체는 고온에 있어서의 플라즈마이다. 이 상태에서는 전기 전도도가 높아서 전위차가 거의 없고 공간 저하도 존재하지 않는다.In general, plasma refers to a state in which a substance is ionized and ions and electrons exist in a space at the same density, and is called a fourth form of a substance in solid, liquid, and gas. The positive beam of glow discharge is plasma at low temperature, and the fluid used for MHD (Magneto Hydro Dynamics) power generation is plasma at high temperature. In this state, the electrical conductivity is high, so there is little potential difference and there is no space drop.

또한, FED와 유사한 구성요소를 갖는 광전소자 및 LED에 있어서는, 일반적으로, 고체에 외부에서 전계를 걸어 에너지를 주었을 때 발광현상이 있으면 이것을 전계발광(디 : Electro luminescence)라 하는데, 특히 진성발광을 이용한 소자는 황화 아연이나 황화 카드뮴 등의 형광물질에 발광을 기여하는 활성체 즉, 발광중심(Luminescence Center)을 형성하는 구리, 아연, 망간이나 희토류 원소의 불화물 등을 첨가하여 재료로 만든 것이 널리 실용되고 있다.In addition, in photoelectric devices and LEDs having components similar to those of the FED, generally, when the solid is energized by applying an electric field from the outside, if there is a luminescence phenomenon, it is called electroluminescence (D: electroluminescence). The device used is made of a material made by adding an active material that contributes light emission to a fluorescent material such as zinc sulfide or cadmium sulfide, that is, a fluoride such as copper, zinc, manganese or rare earth elements forming a luminescence center. It is becoming.

발광소자의 구조는 유리판 표면에 투명전극위에 발광재료의 얇은 막을 도포 또는 증착에 의해 붙이고 다시 그 위에 금속전극을 붙인 일종의 쇼트키(Schottky) 접합으로 형성되어 있다.The structure of the light emitting device is formed by a kind of Schottky junction in which a thin film of a light emitting material is applied or deposited on a transparent electrode on a glass plate surface and then a metal electrode is attached thereto.

이 소자에 교류전압이 인가될 때 발광원리는, 먼저 금속전극에 대하여 발광체가 양전위일 때 즉, 발광체내의 도너(Donor) 준위나 가전자대에서 열적으로 여기된 전자나, 금속쪽에서 장벽을 넘어온 전자는 발광체부에서의 강한 전계에 의해 가속되어 양전극쪽으로 모인다. 이 큰 에너지를 가진 전자는 발광중심의 전자를 충돌 전리시켜 전리를 전도대로 여기시킨다. 이 때 발광중심은 양이온이 된다.When an alternating voltage is applied to the device, the light emission principle is first when the light emitter is positively charged with respect to the metal electrode, that is, electrons thermally excited at the donor level or valence band in the light emitter, or electrons crossing the barrier at the metal side. Is accelerated by a strong electric field in the light emitting unit and is collected toward both electrodes. This large-energy electrons impinge on the emission center electrons and excite the ionization into the conduction band. At this time, the emission center becomes a cation.

그런데 이렇게 하여 생성된 전자는 양전극쪽으로 가지만 인가전압의 극성이 바뀌면, 전자의 진행방향도 역으로 되고, 다시 속도가 증가된 전자는 이온된 발광중심과 만나 재결합한다. 이 재결합 때의 방출되는 에너지가 빛이 되어 방사된다.However, the generated electrons go to the positive electrode, but when the polarity of the applied voltage is changed, the direction of the electrons is reversed, and the electrons whose speed is increased again meet the ionized emission center and recombine. The energy emitted at this recombination becomes light and radiates.

EL소자의 발광색은 재료의 금지대폭이나 금지대내에 생기는 발광중심의 준위의 위치에 따라 결정된다. EL소자는 현재는 단점들이 많이 보완되어 각종 표시물이나 브라운관을 대시하는 것으로 사용하게끔 되었다.The color of light emitted by the EL element is determined in accordance with the prohibition band width of the material or the position of the level of the light emission center generated in the prohibition band. EL devices are now being used to dash various displays or CRTs by making up for their shortcomings.

또한, FED와 유사한 구성을 갖는 발광 다이오우드를 살펴보면 다음과 같다.In addition, the light emitting diode having a configuration similar to that of the FED will be described below.

예를 들어, 갈륨비소로 만들어진 접합에 순방향전류를 흘려 캐리어의 주입을 행하면 공핍층과 그것에 인접하는 캐리어 확산영역에 주입된 소수 캐리어는 직접 또는 불순물 준위 등을 거쳐 다수 캐리어와 재결합한다. 이 때 방출되는 에너지가 빛으로서 방사되는데 이 원리를 이용하여 만들어진 발광소자가 발광 다이오우드(LED : Light Emitting Diode)이다.For example, when carriers are injected with a forward current flowing through a junction made of gallium arsenide, minority carriers injected into the depletion layer and the carrier diffusion region adjacent thereto are recombined with the majority carriers directly or via impurity levels. At this time, the emitted energy is radiated as light, and a light emitting device made using this principle is a light emitting diode (LED).

효율이 좋은 LED를 제작하려면 전도대의 전자와 가전자대의 정공이 직접천이에 의해 재결합하는 직접천이형 반도체가 좋다.In order to produce efficient LEDs, direct transition type semiconductors in which electrons in the conduction band and holes in the valence band are recombined by direct transition are preferable.

갈륨비소를 사용한 소자는 파장이 약 0.8㎛인 적외선을 방사한다.Devices using gallium arsenide emit infrared light having a wavelength of about 0.8 mu m.

다음은 각종 LED용 재료의 발광특성을 설명한 것이다.The following describes the light emission characteristics of various LED materials.

LED로부터 광을 효과적으로 끄집어 내기 위한 하나의 방법은 접합부에서의 발광을 효과적으로 밖으로 끄집어 내는 것이다. 여기에는 일반적으로 광의 흡수율이 작은 N형 반도체내를 광이 빠져나가는 것 같은 구조를 하고 있다.One way to effectively draw light from the LED is to effectively draw out light at the junction. In general, the structure is such that light exits through an N-type semiconductor having a low light absorption rate.

반사광이 반도체에서 밖으로 나올 때 표면에서의 반사에 의한 효율의 저하를 방지하기 위해 표면에 1/4파장에 상당하는 두께의 반사방지막을 코팅하거나 반사광을 한 방향으로 가지런히 하기 위해 높은 굴절율을 갖는 플라스틱 렌즈를 부착한다.Plastic with high refractive index to coat antireflection film with a thickness equivalent to 1/4 wavelength on the surface or to align reflected light in one direction to prevent deterioration of efficiency due to reflection on the surface when the reflected light comes out from the semiconductor Attach the lens.

한편, 본 발명에 있어서는 최초, 상기한 구성을 유지한 반도체 장치상에 상기 플라즈마 성형 게이트(40)를 통해 전류를 인가하게 되면 종래의 금속 게이트와는 달리 이 플라즈마 성형 게이트(40)는 플라즈마를 성형하여 주전류가 인가될 때 플라즈마 효과까지 가미되어 전류가 인가되게 된다.On the other hand, in the present invention, when a current is first applied to the semiconductor device having the above-described configuration through the plasma forming gate 40, unlike the conventional metal gate, the plasma forming gate 40 forms a plasma. Therefore, when the main current is applied to the plasma effect is applied to the current.

이어, 상기 캐소드(10)전극을 통해 전자가 방출되면 상층의 냉음극(50)으로 연결되어 양이온의 충격에 의해서 2차 전자가 방출되게 되며, 이때 이 냉음극(50)의 상부 주위에 형성되어 있는 플라즈마 성형 게이트(40)는 상기 캐소드(10)로부터 발사되는 전자가 통과하는 저항층(20)과 플라즈마 성형 게이트(40)를 통해 인가되는 전류가 목적한 곳 이외의 불필요한 곳으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 구비되어 있는 절연체(30)로 절연되어 있다.Subsequently, when electrons are emitted through the cathode 10 electrode, the electrons are connected to the cold cathode 50 of the upper layer so that secondary electrons are emitted by the impact of the cation, and are formed around the upper portion of the cold cathode 50. Plasma forming gate 40 to prevent the electrons emitted from the cathode 10 passes through the resistive layer 20 and the plasma applied through the plasma forming gate 40 to prevent unnecessary flow to other places than the intended place It is insulated by the insulator 30 provided for this purpose.

또한, 상기 냉음극(50)으로부터 발사된 전자는 상기 형광체(60)에 이르게 되는데, 이 형광체(60)는 냉음극(50)으로부터 방출된 전자에 의해 빛을 내게 되는 형광체로서, 여발된 전자가 원래의 궤도에 되돌아 갈 때 외부로부터 얻은 에너지를 빛으로 방출하는 루미네슨스(Luminescence)인 것이며, 이어 이 형광체(60)로부터 발생된 빛은 애노드역할을 하는 상기 투명 전도막(70)에 이르게 되고, 투명 전도막(70)을 통과한 빛은 상기 유리(80)를 통해 빛을 발산하게 된다.In addition, electrons emitted from the cold cathode 50 reach the phosphor 60, and the phosphor 60 emits light by electrons emitted from the cold cathode 50. Luminescence emits energy from the outside as light when returning to the original orbit, and the light generated from the phosphor 60 reaches the transparent conductive film 70 serving as an anode. Light passing through the transparent conductive film 70 emits light through the glass 80.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시할 수 있다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified within the scope not departing from the technical gist of the present invention.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 종래의 금속 게이트에 비해 공급되는 주전류를 제어하는 것이 용이하게 되고 마이크로-팁의 제작도 용이함과 더불어 높은 진공상태의 유지가 가능하게 되며, 또한 플라즈마 기술을 채용함으로써 과전류로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있게 되는 플라즈마 기술을 이용한 FED를 실현할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is easy to control the main current supplied compared to the conventional metal gate, the micro-tip can be easily manufactured, and the high vacuum can be maintained, and the plasma technology is adopted. As a result, FED using plasma technology can be prevented from damaging cells due to overcurrent.

Claims

An FED using plasma technology characterized by controlling a main current by using a gate formed by plasma technology instead of a metal gate to which a signal is applied to control an anode current which is a main current of a semiconductor device.