KR100249416B1 - 발광장치, 여기에 사용된 냉음극 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따라, 기판(1)과; 상기 기판(1) 상에 형성된 다수 개의 전자 방출 전극(7)과; 전자 방출 전극(7)이 배치된 다수 개의 제 1 캐비티(2a)를 가지며 상기 기판(1) 상에 형성된 제1 절연층(2)과; 제 1 캐비티(2a)와 연통하는 제 1 개구(3a)를 다수 개 가지며 상기 제 1 절연층(2) 상에 형성된 게이트 전극(3)과; 상기 제 1 개구(3a)와 연통하는 제 2 캐비티(4a)를 다수 개 가지며 게이트 전극(3) 상에 형성된 제 2 절연층(4); 및 제 2 캐비티(4a)와 연통하는 제 2 개구(5a)를 다수 개 가지며 상기 제 2 절연층(4) 상에 형성된 집속 전극(5)을 포함하는 냉음극 (9)으로서, 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축중 적어도 하나는 상기 전자 방출 전극(7)의 중심축과 편심(eccentric)인 것을 특징으로 한다. 상기 냉음극(9)은 전자 (10)가 방출되는 각도를 넓힘으로써, 더욱 넓게 전자 빔(10)을 방사한다. 즉, 발광 면적에 비해서 상대적으로 작은 전자 방출 면적을 갖는다.

Description

발광장치, 여기에 사용된 냉음극 및 그 제조방법
본 발명은 마이크로 크기의 구조를 갖고 박막 제조기술에 의해 형성된 냉음극, 그러한 냉음극의 제조방법, 및 그러한 냉음극을 포함하는 발광장치, 특히 액정 표시장치 및 대형 표시장치에 사용될 역광(back light)에 적합한 발광장치에 관한 것이다.
C.A.Spindt는 문헌["박막 전기장 방출 음극" , 응용물리학 잡지, 제39권, 제7호, 3504 내지 3505페이티, 1968년]에 전기장 방출 냉음극을 제안하였다. 거기에 제안된 전기장 방출 음극은 각각 원뿔형 이미터(emitter)를 포함하는 어레이 (array)에 배치된 하나의 냉음극과, 이미터의 가까이에 위치하고, 이미터로부터 전류를 가져오는 기능을 갖고 그렇게 발생된 전류의 양을 조절하는 제어전극 또는 게이트 전극을 포함하고 있다. 도1a는 거기에 제안된 전기장 방출 음극(108)을 도시하는 것이며, 도1b와 도1c는 다른 단일의 냉음극과 함께 전기장 방출 냉음극(108)을 구성하는 단일의 냉음극(107)의 단면적을 도시한다.
전기장 방출 냉음극(108)은 실리콘 기판(101), 이산화규소로 만들어진 절연층(102), 및 절연층(102) 상에 형성된 제어 전극(103)을 포함한다. 절연층(102)과 제어전극(103)의 일부가 제어됨으로써, 캐비티(109)를 형성하며, 끝이 예리한 이미터(104)가 실리콘 기판(101) 상에 형성되어있다. 이미터(104)와, 제어전극(103)과 캐비티(109)는 서로 협력하여 단일의 냉음극(107)을 형성한다. 단일 냉음극(107)다수 개가 어레이에 정렬됨으로써, 평면 전자 방출 영역을 갖는 전기장 방출 냉음극 (108)을 형성한다. 실리콘 기판(101)과 이미터(104)는 서로와 전기적으로 접촉한다. 약 50V의 전압이 이미터(104)와 제어전극 또는 게이트 전극(103)에 인가된다. 게이트 전극(103)과 함께 형성된 개구(103a)의 직경과 절연층(102)의 두께는 둘다 매우 작다. 특히, 절연층(102)은 약 1μm의 두께를 가지며, 게이트전극(103)의 개구(103a)는 직경이 약 1μm이다. 또한, 이미터의 두께가 약 10nm이므로, 아주 날카롭다. 그러므로, 이미터(104)와 게이트 전극(103)을 가로질러 약 50볼트의 전압을 걸어서, 이미터(104)의 끝에 강한 전기장이 가해진다. 그렇게 발생된 전기장의 세기가 2×107V/㎝ 내지 5×107V/㎝ 범위이면, 이미터의 끝을 통해서 다량의 전자가 방출된다. 어레이의 실리콘 기판(101) 상에 상기 언급한 단일 냉음극(107)을 다수 개 정렬시킴으로써, 다량의 전류를 발생할 수 있는 평면 음극이 형성된 수 있다. 또한, 마이크로 크기 처리 기술을 이용함으로써 상기 단일 냉음극을 고농도로 정렬하면, 선행기술의 열음극보다 전류밀도를 5배 내지 10배 이상 증가시킬 수 있다.
스핀트(Spindt) 타입의 냉음극은 열음극보다 높은 냉음극 전류밀도를 제공하고, 방출된 전극의 분산속도가 열음극보다 작다는 장점이 있다. 또한, 스핀트 타입 냉음극은 단일 전기장 방출 냉음극에 비해서 더 작은 전류노이즈를 방출하고 작은 전압으로도, 특히 약 10볼트 내지 수십 볼트 범위의 전압에서도 작동할 수 있다.
또한, 스핀트 타입 냉음극은 비교적 약한 진공, 특히 약10-5파스칼 범위의 진공에서도 작동할 수 있다.
이미터의 끝을 통해서 방출된 전자 빔의 집속을 조정하기 위해서 또다른 타입의 냉음극이 W.D.Kesling 등의 문헌["P-42 : 전기장 방출 디스플레이 해상도" , SID 93 DIGEST, 599 내지 602페이지, 1993년]에 제안되었다. 여기에 제안된 냉음극은 제1c도에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(101), 그 실리콘 기판(101) 상에 형성된 이산화규소 절연층(102), 그 절연층(102) 상에 형성된 게이트 전극(103), 상기 게이트 전극(103) 상에 형성된 제2 절연층(105), 및 그 제2 절연층(105) 상에 형성된 집속 전극(106)을 포함한다. 절연층(102)은 캐비티 내부에 이미터 전극(104)이 배치된 캐비티(109a)로 형성되고, 제2 절연층(105)은 캐비티(109b)로 형성되어있다. 게이트 전극(103)은 개구(103a)로 형성되고, 집속 전극(106)은 개구(106a)로 형성되어있다. 캐비티(109a, 109b) 및 개구(103a, 106a)는 서로 연통하도록 되어있다.
제2도에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(101), 그 실리콘 기판(101) 상에 형성된 절연층(102), 그 절연층(102)으로 형성된 캐비티(109) 내에 배치된 이미터 전극(104) 주위의 절연층(102) 상에 형성된 제어전극(105), 및 상기 제어전극(105) 주위의 절연층(102) 상에 형성된 고리형상의 집속 전극(111)을 포함하는 또다른 냉음극이 제안되었다 (K.Yokoo 등, "Technological Breakthrough in Development of Field Emitter Display", Proceeding of the First International Display Workshop, pp19-22, 1994). 고리 형상의 집속 전극(111)은 이미터(104)로부터 방출된 전자들의 궤적을 조절한다.
형광물질에 상기 설명된 것과 같은 냉음극으로부터 전극을 방출함으로써 다양한 정보를 표시하기 위한 형광물질이 발광하도록 하는 다양한 장치들도 제안되어 있다. 예를 들면, 그러한 장치들은 평면 표시장치 또는 단순 발광장치이다. 평면 표시장치는 텔레비젼 세트의 표시 화면 또는 컴퓨터의 출력장치로서 사용된다. 다수 개의 발광장치를 서로 조합해서 만든 조합된 발광장치는 문자정보 및/또는 텔레비젼 신호들을 표시하기 위한 대형 표시화면으로서 사용될 수 있다. 그러한 평면 표시장치 및 발광 장치는 냉음극을 가열하는 히터를 가질 필요가 없고, 비교적 높은 발광 효율을 갖는 형광물질을 사용할 수 있기 때문에, 그러한 장치는 높은 작동 효율을 특징으로 한다. 정보환경 사회가 발전함에 따라, 정보출력 장치 중의 하나인 표시장치에 대한 요구가 증가될 것으로 예측되고, 표시 장치의 전력소모량이 감소될 필요가 있다. 그 안의 냉음극을 사용한 표시장치는 그러한 요구에 부합되는 것이다.
Brodie에게 허여된 미국 특허 제4,818,914호는 전기장 방출타입 냉음극을 사용한 발광장치를 제안하였다. 제3도에 도시된 바와 같이, 여기에 제안된 발광장치는 한 쪽 단부는 빛 전달 부재(14)에 의해 폐쇄되고, 다른 한쪽 단부는 기판(16)에 의해 폐쇄되는 절연물질의 고리모양 벽(12)을 갖는 속빈 봉입물(10)을 포함한다. 고도의 도체성을 갖는 도핑된 실리콘층(20) 기판(16) 상에 놓이며 그 위에는 각 음극(22)의 어레이층이 형성된다. 단일 가속기 전극(28)은 유전막(24) 위에 형성된다. 단일 양극 전극(30)은 빛-전달 부재(24)의 내부표면 위에 놓이고, 인광물질층 (32)은 양극전극(30) 위에 놓여있다. 전원(36)은 실리콘층(20)과 양극 전극(30)을 가로지르는 전압을 인가함으로써, 전자(42)가 음극(22)으로부터 방출하게 한다.
심사되지 않은 일본 특허 공보 제 92-286852호에는 제4도에 도시된 바와 같은 전기장 방출 냉음극을 포함하는 발광 장치가 제안되어있다. 여기에 설명된 발광 장치는 전자 광원(1), 형광물질층(2), 투명 전극(3), 및 편향 전극(4)을 포함한다. 심사되지 않은 일본 특허 공보 제 92-286853호에는 도5에 도시된 바와 같은 전기장 방출 냉음극을 포함하는 또다른 발광 장치가 제안되어있다. 여기에 설명된 발광 장치는 전자 광원(1), 중심에 개방된 창(5)을 갖도록 형성된 포집판(collector plate; 2), 상기 포집판(2) 위에 형성된 형광물질층(3), 및 투명 전극(4)을 포함하고 있다. 심사되지 않은 일본 특허 공보 제 92-286854호에는 제6도에 도시된 바와 같은 전기장 방출 냉음극을 포함하는 또다른 발광 장치가 제안되어 있다. 여기에 설명된 발광 장치는 전자 광원(1), 중앙에 개구(5)를 갖도록 형성된 반사판(2), 투명전극(4), 및 투명 전극(4)의 표면에 형성된 형광물질층(3)을 포함한다.
위에 설명한 미국특허와 일본특허 공보에서는 형광층보다 작은 전자 방출 면적을 갖는 전자 방출원(electron emission source)으로부터 전자가 방출되는 더 큰 방출각도록 전자를 넓혀서 방출하는 방법이 제안되었다.
또 다른 예로서, 문헌 [A.I. Akinwande et al., "Thin-Film-Edge Emitter Vacuum Microelectronics Devices for Lamp/Backlight Applications", IVMC '95, PP418-422, 1995]에는 박막 선단 전기장 방출 냉음극으로 구성된 패널을 액정 표시 장치의 역광에 적용하는 것이 제안되었다.
심사되지 않은 일본 특허 공보 제 소화53-121454호에는 기판, 그 기판위에 형성된 이미터, 그 기판위에 형성되고 이미터가 놓인 캐비티를 갖도록 형성된 제1절연층, 상기 제1 절연층 위에 형성되고 이미터 위에 개구를 갖도록 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 위에 형성되고 이미터 위에 캐비티를 갖도록 형성된 제2절연층, 및 상기 제2 절연층 위에 형성되고 이미터 위에 개구를 갖도록 형성된 집속 전극을 포함한다. 상기 집속 전극의 개구는 이미터의 최정점의 직접이온 충격을 방지하기 위해서 이미터 바로 위에 집속 전극이 놓이도록 단을 만들 수도 있다.
심사되지 않은 일본 특허 공보 제 92-133241호에는 게이트 전극 위에 돌출 (projecting)하는 이미터를 포함하는 냉음극이 제안되어있다.
제3도에 도시된 미국 특허 제4,818,914호에서 제안된 발광 장치는 그를 통해서 전자를 방출하기 위한 인광물질층(32)과 거의 같은 면적을 갖는 냉음극(18)을 구비하는 것이 필요하기 때문에, 큰 면적의 냉음극이 필요하다. 또한, 속빈 봉입물 (10)은 원통형상이므로, 냉음극(18)도 원통형상이어야 한다. 일반적으로 냉음극이 제조될 때, 반도체 장치의 제조와 유사하게, 다수 개의 단일 냉음극이 박막 제조장치에 의해서 동시에 제조된다. 그러므로, 단일 냉음극은 반도체 장치 제조공정에 따르는 크기와 정사각형 형상으로 낮은 제조비용으로 만들 수 있어야 한다. 그러나, 제3도에 도시된 발광장치에 사용된 냉음극은 그러한 조건에 부합되지 않는다.
제4도와 제5도에 도시된 발광장치는 냉음극(1)으로부터 방출된 전자 빔을 발산시켜, 냉음극(1)의 것보다 큰 면적을 갖는 형광체 스크린(2)을 발광성으로 만들려는 시도를 하고 있다. 여기에 설명된 발광 장치는 둘다 속빈 봉입물 내에 놓인 전자 빔을 발산시키는 전극(4)을 가지며, 전극(4)에 전압을 걸어서 작동할 수 있다.
제6도에 도시된 발광장치에서, 형광물질층(3)으로부터 뒤쪽으로 반사된 빛은 속빈 봉입물 내에 놓인 반사판(2)에 의해서 앞쪽으로 반사된다.
제4도 내지 제6도에 도시된 발광장치는 모두, 전자 빔이 커지거나, 전극 또는 광학 장치에 의해서 빛이 반사되고 커진다. 따라서, 그러한 발광 장치는 구조상 복잡하고, 많은 부품을 구비해야 하는 문제점이 있다.
얇은 패널 구조의 역광과 같은 큰 발광물질 영역을 구성하기 위해서는 큰 면적을 갖는 전자 방출원을 제조해야 한다. 그러한 전자 방출원에서, 방전파괴 및/또는 그의 부품의 회로단선때문에 전체 전자 방출원이 작동 중지하는 것을 방지하기 위해서는, 전자 방출 영역이 다수 개의 섹션들로 나뉘어지고, 방전이상 또는 회로 단선된 부분에 의해서 파괴된 부분을 제거하기 위한 각 섹션을 퓨즈가 구비해야 한다. 그러한 섹션이 제거되면, 전자 방출 영역의 제거된 섹션으로부터 전자가 방출되지 않아서, 발광체 스크린 중의 발광이 불균등하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 음극보다 구조가 단순하지만, 많은 수의 부품으로의 부품수의 증가를 방지할 수 있고, 형광체 스크린의 형광체의 불균일성을 제거할 수 있는 냉음극을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 양태로서, (a) 기판과, (b) 상기 기판 상에 형성된 다수 개의 전자 방출 전극과, (c) 상기 전자 방출 전극이 놓인 다수 개의 제1 캐비티를 가지며 상기 기판 위에 형성된 제1 절연층과, (d) 제1 캐비티와 연통하는 제1 개구를 다수 개 가지며 상기 제1 절연층 상에 형성된 게이트 전극과, (e) 제1 개구와 연통하는 제2 캐비티를 다수 개 가지며 게이트 전극 위에 형성된 제2 절연층, 및 (f) 상기 제2 캐비티와 연통하는 제2 개구를 다수 개 가지며 상기 제2 절연층 상에 형성된 전극을 포함하며; 상기 제2 개구의 중심축과 제1 개구의 중심축 중의 적어도 하나는 전자 방출 전극의 중심축과 편심(eccentric)인 냉음극이 제공된다.
예를 들면, 제2 개구의 중심축과 제1 개구의 중심축 중의 적어도 하나와, 전자 방출 전극의 중심축 사이의 편심(eccentricity)은 그 각도와 배향에 대해 불규칙하게 조정될 수 있다. 또다른 예로, 제2 개구의 중심축과 제1 개구의 중심축 중의 적어도 하나와, 전자 방출 전극의 중심축 사이의 편심은 외향으로 배향될 수 있고, 그 편심의 각도는 중심에 위치한 전자 방출 전극으로부터 더욱 멀리 떨어진 위치에 정해질 수도 있다.
다수 개의 전자 방출 전극의 중심에 놓인 전자 방출 전극의 중심축과, 연관된 제2 개구의 중심축과, 연관된 제1 개구의 중심축은 서로 정렬시켜도 된다.
전자 방출 전극은 제1 개구 위에 높이를 가질 수 있다. 게이트 전극에 인가된 전압과 같거나 높은 전압을 집속 전극에 인가하는 것이 바람직하다.
위에 언급된 냉음극은 전자 방출 전극 위에 불규칙하게 형성된 입자들을 추가로 포함할 수도 있는데, 그 입자들은 전자 방출 전극의 맨위의 곡률반경과 같거나 큰 반경을 갖는다. 입자의 반경은 10nm 내지 100nm의 범위이다.
집속 전극은 게이트 전극 주위에 놓인 고리형상이고, 이 경우 게이트 전극의 전압과 같거나 높은 전압이 그 집속 전극에 인가된다.
본 발명의 또다른 양태로서, (a) 속빈 봉입물과, (b) 상기 속빈 봉입물 내에 놓인 형광물질로 만들어진 박막과, (c) 전자 빔을 가속하기 위해 전압이 인가된 형광물질 박막에 인접하게 형성된 양극과, (d) 상기 형광물질 박막과 대면하는 관계로 속빈 봉입물 내의 기판 상에 형성된 냉음극을 포함하며; 상기 냉음극으로부터 방출된 전자들을 기판과 평행하게 증가된 속도 성분을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 발광장치가 제공된다. 여기서 위에 설명한 장치는 예를 들면 냉음극에 인가된 전압보다 양극에 인가된 전압이 더 높게 적용하는 전압 조절장치이다.
상기 발광 장치는 형광물질 박막과 냉음극 사이에 냉음극보다 격자에 더 가깝게 놓인 형광물질 박막을 추가로 포함한다. 그 격자는 형광물질 박막의 길이 이상으로 연장되고, 양극에 인가될 전압보다 낮은 전압이 격에 인가된다. 그 격자는 한쪽 단부에 대해 형광물질 박막쪽으로 투사하는 대향하는 단부를 포함할 수도 있다. 그 격자는 형광물질 박막 바로 앞에서 전자 빔을 가속시키는 기능을 하며, 그 격자의 대향하는 단부는 형광물질 박막의 대향하는 단부를 전자 빔을 직접 내부를 향하도록 하는 기능을 한다.
격자는 양극에 인가된 전압의 1/2이거나 1/2보다 작게 인가되는 것이 바람직하다.
그 격자는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 격자는 활모양일 수 있다.
다양한 바람직한 이형(variants)을 포함하는 상기 언급된 냉음극은 발광장치에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 언급된 냉음극은 큰 방출 각도록 전자 빔을 방출할 수 있도록 해주므로, 냉음극은 형광물질 박막의 면적보다 전자 방출 면적이 작을 수 있다. 또한, 형광물질 박막에 더욱 가깝게 냉음극을 놓을 수 있기 때문에, 그 냉음극을 포함하는 발광 장치는 더욱 간단하게 구성될 수 있다.
상기 언급된 발광 장치가 역광 장치로서 사용된다면, 전자 발광이 일정하지 않거나 발광장치의 일부가 전자를 방출하지 않더라도, 휘도(luminance)가 충분히 일정한 광 스크린을 제공할 수 있다. 또한, 냉음극은 형광물질 박막에 가깝게 놓일 수 있기 때문에 매우 얇은 평면 광원을 가질 수 있다.
본 발명의 또다른 양태로서, 집속 전극을 가지고 형성된 개구들의 중심축과 게이트 전극을 가지고 형성된 개구들의 중심축 중의 적어도 하나는 전자 방출 전극의 중심축과 편심인 냉음극의 제조방법에 있어서, (a) 기판 위에 제1 절연층을 형성하는 단계와, (b) 제1 절연층 위에 게이트 전극층을 형성하는 단계와, (c) 게이트 전극층 위에 제2 절연층을 형성하는 단계와, (d) 제2 절연층 위에 집속 전극층을 형성하는 단계와, (e) 집속 전극층과 제2 절연층 모두에 제1 캐비티를 형성하는 단계와, (f) 집속 전극층을 산화물로 덮고(covering), 제1 캐비티를 산화물로 충진하는 단계와, (g) 제2 캐비티의 중심축이 제1 캐비티의 중심축과 일렬로 정렬되지 않도록, 제1 캐비티, 게이트 전극층 및 제1 절연층 내에 채워진 산화물을 연통하는 제2 캐비티를 형성하는 단계와, (h) 제2 캐비티 안에 이미터를 형성하는 단계, 및 (i) 상기 산화물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극의 제조방법이 제공된다.
상기 단계(h)는 (h-1) 기판이 회전하는 동안 제2 캐비티 내에 희생층 (sacrifice layer)을 비스듬하게 놓는 단계와, (h-2) 제2 캐비티 내에 이미터가 만들어지는 재료를 수직으로 놓은 단계를 더 포함할 수도 있다.
제1a도는 종래의 스핀드(Spindt) 타입 냉음극을 설명하는 투시도.
제1b도는 제1a도에서 설명된 스핀드 타입 냉음극의 단일 냉음극의 단면도.
제1c도는 또 다른 종래의 냉음극을 설명하는 단면도.
제2도는 또 다른 종래의 단일 냉음극이 접속 전극을 구비한 것을 설명하는 투시도.
제3도는 종래의 발광장치를 설명하는 단면도.
제4도는 또 다른 종래의 발광장치를 설명하는 투시도.
제5도는 또 다른 종래의 발광장치를 설명하는 투시도.
제6도는 또 다른 종래의 발광장치를 설명하는 투시도.
제7도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉음극을 설명하는 단면도.
제8도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉음극을 설명하는 단면도.
제9도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 냉음극을 설명하는 단면도.
제10도는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 냉음극을 설명하는 단면도.
제11도는 제10도에 설명된 역광 장치에 사용된 음극을 설명하는 평면도.
제12도는 제7도에 설명된 냉음극 대신에 치환된 냉음극의 단면도.
제13도는 제7도에 설명된 냉음극 대신에 치환된 냉음극의 단면도.
제14도는 제7도에 설명된 냉음극 대신에 치환된 냉음극의 단면도.
제15도는 제7도에 설명된 냉음극 대신에 치환된 냉음극의 단면도.
제16도는 제7도에 설명된 냉음극 대신에 치환된 냉음극의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 제1 절연층
2a : 제1 캐비티 3 : 게이트 전극
3a : 제1 개구 4 : 제2 절연층
4a : 제2 캐비티 5 : 집속 전극
5a : 제2 개구 7 : 전자 방출 장치
9 : 냉음극 10 : 전자
제7도는 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 냉음극을 설명한다. 도시된 냉음극은 기판(1), 기판(1) 위에 형성된 제1 절연층(2), 제1 절연층(2) 위에 형성된 게이트 전극(3), 게이트 전극(3) 위에 형성된 제2 절연층(4), 및 제2 절연층(4) 위에 형성된 집속 전극(5)을 포함한다. 제1 절연층(2)은 다수 개의 제1 캐비티(2a)를 가지며 형성되고, 마찬가지로 제2 절연층(4)은 다수 개의 제2 캐비티(4a)를 가지며 형성되어 있다. 게이트 전극(3)은 다수 개의 제1 개구(3a)를 가지고 형성되며, 마찬가지로 집속 전극(5)은 다수 개의 제2 개구(5a)를 가지고 형성된다. 이들 캐비티(2a, 4a) 및 개구(3a, 5a)는 모두 서로 연통한다. 원뿔형상 이미터(7)는 각 캐비티 (4a) 내에 있는 기판(1) 위에 형성된다. 이미터(7)는 기판(1)과 전기적으로 연결 되어 있고, 거기에 인가된 전압에 의해서 전자를 방출한다.
이미터(7), 제1 캐비티(2a)를 갖고 형성된 제1 절연층(2), 개구(32a)를 갖고 형성된 게이트 전극(3), 제2 캐비티(4a)를 갖고 형성된 제2 절연층(4), 개구(5a)를 갖고 형성된 집속 전극(5)은 서로 협력하여 단일 냉음극(8)을 구성하고 일군의 단일 냉음극(8)은 냉음극(9)를 구성한다. 단일 냉음극(8)이 놓인 냉음극(9)의 표면의 일부는 전자 방출 영역을 구성한다.
제7도에 도시된 냉음극(9)에서, 이미터(7)의 중심축은 게이트 전극(3)의 개구(3a)의 중심축과 함께 정렬된다. 그러나, 이미터(7)와 개구(3a)의 중심축과 게이트 전극(5)의 개구(5a)의 중심축 사이의 관계는 전자 방출 영역 어디에 위치하는지에 따라서 변한다. 특히, 이미터(7)의 중심축, 게이트 전극(3) 및 접속 전극(5)은 전자 방출 영역의 중심에 서로 함께 정렬되어있지만, 집속 전극(5)의 중심축은 이미터(7)의 중심축으로부터 바깥쪽으로 더 멀고, 집속 전극의 게이트 전극(3)의 개구(3a)는 전자 방출 영역의 중심에 위치한 집속 전극으로부터 더 멀리 위치한다. 다시말하면, 집속 전극(5)의 중심축과 이미터(7)와 개구(3a)의 중심축 사이의 편심은 전자 방출 영역의 중심에 위치한 이미터로부터 더 멀리 위치하는 이미터보다 크게 조정된다.
그 결과 이미터(7)의 꼭대기를 통해서 방출된 전자(10)는 도7에 도시된 바와 같다. 특히 전자 방출 영역의 중심에 놓인 이미터(7)로부터 방출된 전자(10)는 위로 곧바로 방사되며, 기판(1)에 대해서는 수직으로 방사되고, 전자 방출 영역의 중심에 놓인 이미터(7)로부터 더욱 멀리 놓인 이미터(7)로부터 방출된 전자(10)는 더바깥쪽으로 방사된다. 이미터는 일반적으로 이미터의 중심축을 따르는 방향으로 향하는 전자뿐만 아니라 이미터의 중심축과 각을 이루는 방향으로 향하는 전자도 방출하지만, 도면에서는, 모든 방향으로 향하는 전자들 중에서 가장 많은 수의 전자가 방사되는 방향으로 향하는 전자만을 도면 부호 10으로 간단히 나타내었다.
이미터(7)는 텅스텐(W)과 몰리브덴(Mo), 및 실리콘(Si)과 같은 내화금속으로 만들어진다. 게이트 전극(3)은 텅스텐, 몰리브덴 및 니오비움(Nb)과 같은 금속, 또는 금속 실리사이드와 같은 금속 화합물로 만들어진다. 제1 및 제2 절연층(2,4)은 단일층 또는 이산화규소 또는 실리콘 질화물로 구성된 다층으로 형성된다. 게이트 전극(3)으로 형성된 개구(3a)는 직경이 약 1㎛이고, 그 이미터는 높이가 약 1㎛이고, 제1 절연층은 약 0.8㎛의 두께와 약 0.2㎛의 두께를 갖는다.
제7도에 도시된 냉음극(9)은 도2에 도시된 집속전극을 가질 수 있으며, 그것은 게이트 전극을 둘러싸고 형성되어있다. 게이트 전극과 집속 전극의 개구 및 이미터의 중심축에 편향을 제공함으로써, 중심으로부터 전자 방출 영역의 주변 쪽으로 전자 빔이 퍼지도록 할 수 있다.
제8도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치이다. 도시된 발광장치는 제7도에 도시된 냉음극(9)이 기저 표면 위에 위치한 유리로 만들어진 속빈 봉입물 (11)을 포함한다. nesa-박막 또는 ITO 박막으로 만들어진 투명한 양극은 유리 봉입물(11)의 상부 표면의 내부표면 위에 형성되고, 형광물질로 만들어진 발광층(13)은 그 투명 양극(12) 위에 형성된다. 냉음극(9)의 전자 방출 영역은 투명한 양극(12) 및 발광층(13)과 대면하는 관게에 있다.
게이트 전극 전원(14)은 게이트 전극(3)에 약 50볼트의 전압을 인가하고, 집속 전극 전원(15)은 집속 전극(5)에 약 100볼트의 전압을 인가한다. 양극 전원(16)은 투명 양극(12)에 약 1kV 내지 10KV 범위의 직류 전압을 가한다. 여기서, 상기 언급된 50볼트, 100볼트, 1KV 내지 10kV의 전압은, 냉음극(9)과 기판(1)의 전압이0이라고 가정할 때의 전압이다.
발광장치는 또한 투명 양극(12)과 냉음극(9) 사이에서 냉음극(9)보다 투면양극(12)에 더 가깝게 위치한 격자(17)을 포함한다. 격자(17)는 투명 양극(12) 또는 발광막(13)의 전체 길이를 덮는 길이를 가지며, 격자(17)의 다른 부분에 비해 발광막(13)을 향해 반대로 돌출된 단부(17a)를 갖는다. 격자 전원(19)에 의해서, 투명 양극(12)에 인가될 전압보다 낮은 전압을 격자(17)에 인가한다. 이 실시예에서, 격자 전원(19)은 격자(17)에 전압을 인가하는데, 그 전압은 투명 양극(12)에 인가될 전압의 1/2 또는 그 이하이다.
위에서 설명한 전압이 인가되면, 유리 봉입물(11) 안의 냉음극(9)과 격자 (17) 사이의 격자(17)와 평행한 등전위면(20)이 형성된다. 그 결과로서, 냉음극(9)으로부터 발출된 전자 빔(10)은 격자(17) 쪽으로 가속되고 동시에 수평으로 발산된다. 특히, 냉음극(9)으로부터 방출된 전자의 냉음극(9)이 형성된 기판(1)과 평행하게 증가된 속도성분을 갖기 때문에, 전자 빔(10)은 큰 각도로 수평으로 발산된다. 격자(17)을 통과하는 전자 빔(10)은 격자(7)와 투명 양극(12) 사이에서 발생된 강한 전기장에 의해서 더 가속되고, 형광물질층(13)을 충격하여 형광물질층(13)이 발광하도록 한다. 따라서, 전자 빔(10)은 냉음극(9)의 전자 방출 영역의 면적보다 더 큰 면적을 가짐으로써, 형광물질층(13)이 발광하도록 한다.
격자(17)는 투명 양극(12)이 전압에 의존하지 않고 격자(17)와 냉음극(19)사이의 전압 차이에만 의존하는 세기를 갖는 전기장을 만든다. 그렇게하여, 격자(17)의 전압을 투명 양극(12)의 전압보다 훨씬 낮게 조정함으로써, 격자(17)와 냉음극 (9) 사이에 큰 각도로 수평으로 전자 빔(10)이 발산할 수 있도록 하여, 그 결과, 전자 방출 영역의 면적보다 더 큰 면적을 갖는 형광물질층(13)이 그리드(17)를 갖지 않는 발광장치에 비해서 밝게 만들 수 있다.
격자(17)의 대향단부(17a)는 격자(17)와 투명양극(12) 사이의 공간에 등전위면(20a)을 더 만든다. 제8도에 도시된 바와 같이, 등전위면(20a)은 등전위면(20)과 연속되고, 등전위면(20)의 대향하는 단부에 위치한다. 등전위면(20a)은 약간 안쪽으로 향하는 형광물질 박막(13)의 대향단부로 향하는 전자 빔(10)이 편향하도록 함으로써, 전자 빔(10)이 형광물질 박막(13)을 투하하는 각도가 거의 90도가 되게 하여, 그 결과 전자 빔(10)의 반사와 2차 전자의 방출이 방지되고, 따라서 전자빔 (10)의 에너지가 형광물질 박막(13)의 빛-방출에 기여하도록 한다. 형광물질 박막 (13)의 및 방출의 각도를 변화시키기 위해서, 직류 전압 대신에 중심 전압으로서 약 50볼트의 전압을 상하로 변화시키는 신호전압을 게이트 전극(3)에 인가해도 된다.
상기 언급된 실시예와 마찬가지로, 심사되지 않은 일본 특허 공보 제2-286855호는 냉음극과 형광물질 박막 사이에 놓인 격자를 갖는 발광 장치를 제안 하였다. 그러나, 여기에 제안된 발광장치는 음극에 투하하는 형광체 막과 격자 사이에서 양이온이 발생되는 것을 방지하려는 시도를 하여, 격자가 냉음극의 주변에 놓이고, 양극에 인가된 전압과 같거나 그보다 높은 전압이 격자에 인가되고, 격자는 그가 양극 쪽으로 돌출되는 반구 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다. 그러므로, 공부 제 92-286855호에 기재된 발광 장치는 본 발명에 따라 이루어진 발광 장치와 본질적으로 다르다.
제9도는 본 발명의 제3 실시예에 따라 이루어진 발광장치를 설명한다. 제3 실시예는 격자(17)가 냉음극(9) 쪽으로 돌출되는 활모양으로 형성된다. 제3 실시예는 제2 실시예에 의해서 얻은 것과 같은 이점을 제공한다. 제3 실시예에서 격자 (17)의 활모양에 의존하여 전자 빔(10)을 미세하게 조절할 수 있다. 제8도에 설명된 바와 같이 대향하는 단부(17a)의 또다른 방식으로 훨씬 더 잘 설계할 수 있다.
제10도는 본 발명의 제4 실시예에 따라 이루어진 역광 장치이다. 도시된 역광 장치는 가장자리에서 서로 보호된 백 패널(21)과 프런트 패널을 포함함으로써, 속빈 봉입물을 구성한다. 음극 전극(23)은 백 패널(21) 위에 형성되고, 다수 개의 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)는 음극 전극(23) 상에 형성되어있다. 사이에 삽입된 투명 양극(26)과 함께 프런트 패널(22)에 형광물질 박막(25)이 형성되어 있다. 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)로부터 방출된 전자 빔(27)은 음극 전극(23)과 투명 양극(26) 사이에 수백 볼트 내지 수천 볼트 범위의 직류전압에 의해서 가속되어, 형광물질 박막(25)에 투하된다. 간단히 하기 위해서, 참고번호 27은 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)의 대향 단부로부터 방출된 전자의 궤도만을 나타낸다.
제11도는 제10도에 도시된 역광 장치의 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)의 평면도이다. 제11도는 역광 패널(21) 위에 형성된 냉음극의 일부만을 도시하고 있다. 역광 장치의 전체 냉음극은 제11도에 도시된 패턴이 반복되어 이루어진다. 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)의 각각은 이미터가 놓인 다수 개의 개구(32)를 가지며 형성된 게이트 전극 세그멘트(31)를 포함한다. 게이트 전극 세그멘트(31)의 각각은 퓨즈(33)를 통해서 게이트 전극 배선(34)과 연결된 상태로 있다. 결합된 게이트 전극과 이미터의 회로가 단선이 되면, 퓨즈(33)는 결합된 게이트 전극 배선(34)으로부터 회로단선된 이미터를 포함하는 단일 냉음극을 분리함으로써 다른 단일 냉음극에서 작동되지 않는 것을 방지한다. 제11도에는 도시하지 않았지만, 사이에 절연층이 삽입된 게이트 전극 위에 집속 전극이 형성되어있다. 외부 전원(도시되지 않음)으로부터 공급된 전압은 게이트 전극 배선(34)을 통해서 게이트 전극에 공급된다.
제10도에 도시된 역광 장치에서 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)의 각각에서, 냉음극 세그멘트의 중심에 놓인 단일 냉음극으로부터 더욱 멀리 떨어져서 놓인 단일 냉음극은, 제7도에 도시된 바와 같이, 이미터와 게이트 전극에 형성된 개구의 중심축과 집속 전극에 형성된 개구의 중심축 사이에 더 큰 공간을 갖는다. 따라서, 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)로부터 방출된 전자 빔(27)은, 제10도에 도시된 바와 같이, 큰 각도로 수평으로 분리된다. 그 결과, 냉음극 세그멘트(24a 내지 24e)는 어떤 이유 때문에 전자 빔을 방출할 수 없을지라도, 전자 빔(27)은 냉음극 세그멘트(24d)에 대면하는 형광물질 박막(25)의 일부에 도달함으로써, 형광물질 박막 (25)의 휘도가 현저히 불균등해지는 것이 방지된다. 마찬가지로, 일부 단일 냉음극이 어떤 이유 때문에 전자 빔을 보통보다 더 작게 방출하더라도, 형광물질 박막 (25)의 휘도의 국소 불균등성이 방지된다.
제7도에 도시되 냉음극(9) 대신에 제12도 내지 16에 도시된 냉음극이 사용될 수 있다. 이것은 아래에 설명된다.
제12도의 단일 냉음극은 게이트 전극(3) 이상의 높이를 갖는 이미터(7)를 포함한다. 도시된 단일 냉음극에서, 이미터(7)과 게이트 전극(3) 사이의 등전위면이 이미터(7)에 의해서 현저히 변형되기 때문에, 등전위면은 이미터(7)의 꼭대기의 주위에서 작은 곡률반경을 갖는다. 따라서, 이미터(7)로부터 방출된 전자 빔(10)은 발사 방출 각도로 넓게 분산된다.
제13도에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(3)에 적합한 전압을 인가함으로써 특수한 발사에 반대되는 방법으로 전자빔(10)을 발사할 수 있다. 가끔은 게이트 전극(3)이 이미터(7)의 전압보다 약 50볼트 높은 전압을 받고, 집속 전극(5)이 이미터(7)의 전압과 거의 같은 전압을 받음으로써, 전자 빔이 포집된다. 반대로, 전자빔(10)은, 게이트 전극(3)에 인가된 전압과 같거나 그보다 높은 전압을 집속 전극(5)에 인가함으로써, 제13도에 도시된 방법으로 발산된다.
제14도는 게이트 전극(3) 주위에 놓인 고리모양의 집속 전극 (41)을 포함하는 단일 냉음극을 도시하고 있다. 통상, 게이트 전극(3)과 이미터(7)를 가로지르는 전압보다 작은 전압 또는 이미터(7)의 전압보다 작은 전압은 고리형상 집속 전극 (41)에 인가됨으로써, 제14도에 도시된 단일 냉음극에서 전자 빔 포집을 할 수 있다. 반대로, 고리모양 집속 전극(41)에 게이트 전극(3)의 전압과 같거나 그보다 높은 전압을 인가함으로써, 전자 빔(10)이 발산하도록 할 수 있다. 대안으로서, 제14도에 도시된 단일 냉음극에 의해 제공되는 것과 같은 유리한 효과는, 다수 개의 이미터를 위한 공통 개구를 갖는 고리모양 또는 고리모양이 아닌 집속 전극에 게이트 전극의 전압과 같거나 그보다 높은 전압을 인가함으로써 얻어질 수 있다.
제15도에 도시된 냉음극은 이미터(7)의 표면 상에 불규칙하게 부착된 입자 (42)를 또한 포함한다. 그 입자(42)는 이미터(7)의 꼭대기의 곡률반경과 같거나 그보다 크게 설치된다. 특히, 입자(42)의 곡률반경은 10nm 내지 100nm 범위이다. 도시된 냉음극에서, 전자 빔은 이미터(7)의 꼭대기를 통해서 뿐만아니라 입자 (42)를 통해서도 방출된다. 또한, 입자(42)는 불규칙하게 이미터(7)에 부착되기 때문에, 전자 빔 방출 방향으로 불규칙성이 더해져서, 큰 각도로 수평으로 발산되도록 만들어진 전자 빔(10)이 얻어질 수 있다.
심사되지 않은 일본 특허 공보 제 93-205616호와 제 93-205617호는 작동 전압의 감소와, 이온 투하에 대한 저항의 증강, 및 표면안전성의 증강의 목적으로 미세한 입자 구조를 갖는 다이아몬드-결정으로 성장된 표면 상의 이미터를 설명한다.그러나, 그 공보에 따르면, 다이아몬드-결정 입자는 이미터의 표면상에 불규칙하게 부착되지 않고 일정하게 부착되며, 또한 전자 빔의 방출 방향에 영향을 끼칠 만큼 충분한 크기의 입자를 설명 또는 제안하지 않았다.
제16도에 도시된 냉음극에서, 집속 전극(5)의 개구(5a)의 중심축은 게이트 전극(3)의 개구(3a)의 중심축과 관련된 불규칙한 위치를 갖는다. 즉, 개구(5a)의 중심축과 개구(3a)의 중심축 사이의 편심은 그 각도와 방향에 대해 불규칙적이다. 도15에 도시된 냉음극과 마찬가지로, 도시된 냉음극은 더 큰 각도록 수평으로 발산하여 이루어진 전자 빔(10)을 제공한다. 제15도에 설명된 입자(42)는 이미터(7)의 표면에 부착될 수 있다. 이미터(7)에 부착된 입자는 이미터(7)의 꼭대기 주변의 전기장의 대칭성을 파괴하기 때문에, 이미터(7)로부터 방출된 전자 빔(10)은 기판과 평행으로 증가된 수평 속도성분을 갖는다.
상기 언급된 실시예에서, 이미터(7)의 중심축은 게이트 전극(3)의 중심축과 편심이므로, 제7도에 도시된 제 1 실시예의 것과 같은 유리한 효과를 제공한다.
아래에, 이미터(7)의 중심축이 집속 전극(5)의 개구(5a)의 중심축과 정렬되지 않은 도7에 도시된 냉음극(9)를 제조하는 방법이 설명된다. 먼저, 제1 절연층 (2), 게이트 전극층, 제2 절연층(4) 및 집속 전극층이 이러한 순서로 기판(1) 위에 형성된다. 다음에, 제1 캐비티와 제2 절연층(3)은 사진석판술과 에칭에 의해서 집속 전극층 내에 형성된다. 여기서, 제1캐비티는 도7에 도시된 제2 캐비티(4a)와 개구(5a)에 해당한다.
다음에, 집속 전극층은 SOG(스핀-온-글라스) 공법에 의해서 이산화규소 (SiO2)로 덮히고, 제1 캐비티는 이산화규소로 채워진다. 이산화규소의 상부표면이 평탄화된 후, 이산화규소의 평면 위에 포토레지스트를 퇴적한다. 제2 캐비티는 그 제2 캐비티가 제1 캐비티, 게이트 전극층 및 제1 절연층 내에 채워진 이산화규소를 통과하도록 석판인쇄술 및 에칭에 의해서 형성된다. 그러므로, 도7에 도시된 개구 (3a)는 게이트 전극층을 통과하는 제2 캐비티로 형성된다. 여기서, 제2 캐비티는 제1 캐비티의 중심축과 편향인 중심축을 갖는다.
다음에, 원통형 이미터(7)는 제2 캐비티 내에 형성된다. 특히, 희생층이 만들어진 물질은 제2캐비티 내에 기판(1)과 비스듬하게 놓인다. 다음에, 이미터(7)는 제2 캐비티 내에 수직으로 놓인다. 그렇게 만들어진 이미터(7)는 게이트 전극(3)의 개구(3a)와 같은 축에 있지만, 집속 전극(5)의 개구(5a)와 편심(eccentric)이다.
마지막으로, 제1 캐비티를 채우는 이산화규소와 집속 전극층을 덮는 이산화 규소는 제거된다. 그렇게 해서, 도7에 도시된 냉음극(9)이 완료된다.

Claims (18)

  1. (a) 기판(1)과; (b) 상기 기판(1) 상에 형성된 다수 개의 전자 방출 전극(7)과; (c) 상기 전자 방출 전극(7)이 배치된 다수 개의 제 1 캐비티(2a)를 갖고 상기 기판(1) 상에 형성된 제 1 절연층(2)과; (d) 상기 제 1 캐비티(2a)와 연통하는 제 1 개구(3a)를 다수 개 가지며 상기 제 1 절연층(2) 상에 형성된 게이트 전극(3)과; (e) 제 1 개구(3a)와 연통하는 제 2 캐비티(4a)를 다수 개 가지며 게이트 전극(3)상에 형성된 제 2 절연층(4); 및 (f) 제 2 캐비티(4a)와 연통하는 제2 개구(5a)를 다수 개 가지며 상기 제 2 절연층(4) 상에 형성된 집속 전극(5)으로 구성된 냉음극(9)에 있어서; 상기 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축 중의 적어도 하나는 상기 전자 방출 전극(7)의 중심축과 편심인 것을 특징으로 하는 냉음극(9).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축 중의 적어도 하나와, 전자 방출 전극(7)의 중심축 사이의 편심은 그 각도와 배향에 대해 불규칙한 것을 특징으로 하는 냉음극.
  3. 제1항에 있어서, 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축 중의 적어도 하나와, 전자 방축 전극(7)의 중심축 사이의 편심은 외측을 향해 배향되고, 그 편심의 각도는 중심에 위치한 전자 방출 전극으로부터 더욱 멀리 떨어진 위치에 정해지는 것을 특징으로 하는 냉음극.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 방출 전극(7)의 높이는 제 1 개구 (3a)위에까지 이르는 것을 특징으로 하는 냉음극.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 게이트 전극(3)에 인가된 전압과 같거나 그보다 높은 전압을 상기 집속 전극(5)에 인가하는 것을 특징으로 하는 냉음극.
  6. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전자 방출 전극(7) 상에 불규칙하게 형성된 입자(42)들을 또한 포함하며, 상기 입자(42)들은 전자 방출 전극(7)의 최상부의 곡률반경과 같거나 그보다 큰 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 냉음극.
  7. 제6항에 있어서, 상기 입자(42)들의 반경은 10nm 내지 10nm의 범위인 것을 특징으로하는 냉음극.
  8. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 다수 개의 전자 방출 전극(7)의 중심에 배치된 전자 방출 전극의 중심축, 이와 연관된 제 2 개구(5a)의 중심축, 및 이와 연관된 제 1 개구(3a)의 중심축은 서로 일렬로 정렬되는 것을 특징으로 하는 냉음극.
  9. (a) 속빈 봉입물(11)과; (b) 형광물질로 만들어지고 상기 속빈 봉입물(11)내에 배치된 박막(13)과; (c) 전자 빔(10)을 가속시키기 위해 전압이 인가된 형광물질 박막(13)에 인접하게 형성된 양극(12); 및 (d) 상기 형광물질 박막(13)과 대면하는 관계로 속빈 봉입물(11)내의 기판(1) 상에 형성된 냉음극(9)으로 구성된 발광장치에 있어서; 상기 냉음극(9)으로부터 방출된 전자(10)가 상기 기판(1)과 평행하게 증가된 속도 성분을 갖도록 하는 수단(14, 15, 16)을 갖는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 형광물질 박막(13)과 상기 냉음극(9) 사이에서 냉음극 (9)보다 상기 형광물질 박막(13)에 더 가깝게 배치된 격자(17)를 또한 포함하고, 상기 격자(17)는 형광물질 박막(13)의 길이 이상으로 연장되고, 양극(12)에 인가될 전압보다 낮은 전압이 상기 격자(17)에 인가되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  11. 제10항에 있어서, 상가 격자(17)는 활모양인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 격자(17)는 상대측 단부에 대해 형광물질 박막(13) 쪽으로 돌출되는 단부(17a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 격자(17)에 인가된 전압은 상기 양극(12)에 인가된 전압의 1/2이거나 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 발광장치.
  14. 제9항, 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 냉음극(9)은, (a) 기판(1)과; (b) 상기 기판(1) 상에 형성된 다수 개의 전자 방출 전극(7)과; (c) 상기 전자 방출 전극(7)이 배치된 다수 개의 제 1 캐비티(2a)를 가지며 상기 기판(1)상에 형성된 제 1 절연층(2)과; (d) 상기 제1 캐비티(2a)와 연통하는 제 1 개구(3a)를 다수 개 가지며 상기 제 1 절연층(2) 상에 형성된 게이트 전극(3)과; (e) 상기 제 1 개구(3a)와 연통하는 제 2 캐비티(4a)를 다수 개 가지며 상기 게이트 전극(3) 상에 형성된 제 2 절연층(4); 및 (f) 상기 제 2 캐비티(4a)와 연통하는 제 2 개구(5a)를 다수 개 가지며 상기 제 2절연층(4) 상에 형성된 집속 전극(5)으로 구성되고; 상기 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축 중의 적어도 하나는 상기 전자 방출 전극(7)의 중심축과 편심인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축중의 적어도 하나와, 전자 방출 전극(7)의 중심축 사이의 편심은 그 각도와 배향에 대해 불규칙한 것을 특징으로 하는 발광장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제 2 개구(5a)의 중심축과 제 1 개구(3a)의 중심축 중의 적어도 하나와, 전자 방출 전극(7)의 중심축 사이의 편심은 외측을 향해 배향되고, 그 편심의 각도는 중심에 위치한 전자 방출 전극으로부터 더욱 멀리 떨어진 위치에 정해지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  17. 집속 전극(5)과 함께 형성된 개구(5a)의 중심축과 게이트 전극(3)과 함께 형성된 개구(3a)의 중심축 중의 적어도 하나는 전자 방출 전극(7)의 중심축과 편심인 냉음극(9)의 제조방법에 있어서, (a) 기판(1) 상에 제 1 절연측(2)을 형성하는 단계와, (b) 상기 제 1 절연층(2) 상에 게이트 전극층(3)을 형성하는 단계와, (c) 상기 게이트 전극층(3) 상에 제 2 절연층(4)을 형성하는 단계와, (d) 상기 제 2 절연층(4) 상에 집속 전극층(5)을 형성하는 단계를 포함하고; (e) 상기 집속 전극층(5) 및 제 2 절연층(4)에 제 1 캐비티를 형성하는 단계와, (f) 상기 집속 전극층(5)을 산화물로 덮고, 제 1 캐비티를 산화물로 충진하는 단계와, (g) 상기 제 2 캐비티의 중심축이 상기 제 1 캐비티의 중심축과 일렬로 정렬되지 않도록, 제 1 캐비티와 게이트 전극층(3) 및 제 1 절연층(2) 내에 채워진 산화물을 관통하는 제 2 캐비티를 형성하는 단계와, (h) 상기 제 2 캐비티에 이미터(7)를 형성하는 단계, 및 (i) 상기 산화물을 제거하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 단계(h), (h-1) 기판(1)이 회전하는 동안, 상기 제 2 캐비티 내에 희생층을 비스듬하게 놓는 단계, 및 (h-2) 제 2 캐비티 내에 이미터 (7)가 만들어지는 재료를 수직으로 놓는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극의 제조방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6441543B1 (en) 1998-01-30 2002-08-27 Si Diamond Technology, Inc. Flat CRT display that includes a focus electrode as well as multiple anode and deflector electrodes
US6181055B1 (en) 1998-10-12 2001-01-30 Extreme Devices, Inc. Multilayer carbon-based field emission electron device for high current density applications
JP3296427B2 (ja) * 1999-05-12 2002-07-02 日本電気株式会社 電界放出型冷陰極素子の駆動方法及びこれを利用する表示装置
KR100499120B1 (ko) * 2000-02-25 2005-07-04 삼성에스디아이 주식회사 카본 나노튜브를 이용한 3전극 전계 방출 표시소자
JP2001266735A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Lg Electronics Inc 電界放出型冷陰極構造及びこの陰極を備えた電子銃
AU2000278552A1 (en) * 2000-10-04 2002-04-15 Extreme Devices Incorporated Carbon-based field emission electron device for high current density applications
US6322620B1 (en) 2000-11-16 2001-11-27 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Conductive ink composition
US6624578B2 (en) 2001-06-04 2003-09-23 Extreme Devices Incorporated Cathode ray tube having multiple field emission cathodes
CN1258204C (zh) * 2002-05-16 2006-05-31 中山大学 一种冷阴极电子枪
KR100548256B1 (ko) * 2003-11-05 2006-02-02 엘지전자 주식회사 탄소 나노튜브 전계방출소자 및 구동 방법
JP2006073516A (ja) * 2004-08-30 2006-03-16 Samsung Sdi Co Ltd 電子放出素子及びその製造方法
US20080012461A1 (en) * 2004-11-09 2008-01-17 Nano-Proprietary, Inc. Carbon nanotube cold cathode
US8035293B2 (en) * 2004-12-16 2011-10-11 Vu1 Corporation Cold-cathode light-emitting device with defocusing grid and associated methods of manufacturing
TW200723348A (en) * 2005-12-09 2007-06-16 Ind Tech Res Inst Light source for projection system
US20070262698A1 (en) * 2005-12-16 2007-11-15 Telegen Corporation Light emitting device and associated methods of manufacture
US8058789B2 (en) 2007-02-05 2011-11-15 Vu1 Corporation Cathodoluminescent phosphor lamp having extraction and diffusing grids and base for attachment to standard lighting fixtures
US8294367B2 (en) * 2007-02-05 2012-10-23 Vu1 Corporation System and apparatus for cathodoluminescent lighting
US8084929B2 (en) 2009-04-29 2011-12-27 Atti International Services Company, Inc. Multiple device shaping uniform distribution of current density in electro-static focusing systems

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53121454A (en) * 1977-03-31 1978-10-23 Toshiba Corp Electron source of thin film electric field emission type and its manufacture
US4818914A (en) * 1987-07-17 1989-04-04 Sri International High efficiency lamp
EP0649163B1 (en) * 1990-02-01 1996-12-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Planar display apparatus
JP2946706B2 (ja) * 1990-09-25 1999-09-06 セイコーエプソン株式会社 電界電子放出素子
JPH04286853A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Matsushita Electric Works Ltd 発光素子
JP3105932B2 (ja) * 1991-03-15 2000-11-06 松下電工株式会社 発光素子
JPH04286852A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Matsushita Electric Works Ltd 発光素子
JPH04286854A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Matsushita Electric Works Ltd 発光素子
US5141460A (en) * 1991-08-20 1992-08-25 Jaskie James E Method of making a field emission electron source employing a diamond coating
US5129850A (en) * 1991-08-20 1992-07-14 Motorola, Inc. Method of making a molded field emission electron emitter employing a diamond coating
JPH05182613A (ja) * 1991-12-27 1993-07-23 Nippon Steel Corp 青色蛍光ランプ
US5290610A (en) * 1992-02-13 1994-03-01 Motorola, Inc. Forming a diamond material layer on an electron emitter using hydrocarbon reactant gases ionized by emitted electrons
JP2964885B2 (ja) * 1994-10-28 1999-10-18 関西日本電気株式会社 電子放出素子

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