KR100257701B1 - Diamond field emission display of gride - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A diamond field emission display having acceleration electrode is provided to increase brightness and life by coating aluminum film on phosphor of upper substrate and installing grid as acceleration electrode at space between upper and lower substrate. CONSTITUTION: An anode electrode(24) is formed at upper substrate(25) that composes of field emission display, and phosphor(23) is formed at the top of anode electrode(24) by unit of pixel. Dipole diamond field emitter, which cathode electrode(21) and diamond thin film emitter(22) is formed at by unit of pixel, is formed at the lower substrate. Upper and lower substrate(25,20) is aligned and adhered by agency of spacer. Spacer, i.e. the distance between upper and lower substrate(25,20), is maintained at about 1 to 2mm, and aluminum film is formed at front surface of phosphor(23). Grid(30) is installed as acceleration electrode at a designated height from diamond thin film emitter(22) at the space between upper and lower substrate(25,20), and then side wall is formed at the edge of upper and lower substrate(25,20), and then evacuation process is executed.

Description

가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자A diamond field emission display element having an accelerating electrode

본 발명은 다이아몬드 박막 에미터를 갖는 전계방출 표시소자에 관한 것으로, 특히 2극형 또는 3극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판과, 형광체와 애노드 전극이 형성되어 있는 상부기판 사이에 가속전극으로 그리드를 설치한 다이아몬드 전계방출 표시소자에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a field emission display having a diamond thin film emitter, and more particularly, to a field emission display having a diamond thin film emitter, To a diamond field emission display element provided with a grid.

종래의 다이아몬드 박막 필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자는 도1에 도시된 바와 같은 2극형 다이아몬드 전계방출 표시소자와 도3에 도시된 바와 같은 3극형 다이아몬드 전계방출 표시소자가 있다.The field emission display device having a conventional diamond thin film field emitter has a bipolar diamond field emission display device as shown in Fig. 1 and a triode type diamond field emission display device as shown in Fig.

먼저 도1의 2극형 다이아몬드 전계방출 표시소자는 캐소드 전극(11)과 다이아몬드 박막 에미터(12)로 이루어진 2극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판(10)과, 애노드 전극(14)과 형광체(13)가 형성되어 있는 상부기판(15)을 스페이서(보이지 않음)를 매개로 하여 정렬 접합되어 있는 구조를 갖는다. 이때, 상하부 기판(15,10)은 유리로 제조되며, 애노드 전극(14)은 ITO와 같은 투명전극을 사용한다. 또한 두 기판(15,10)사이의 거리는 약 10∼25μm 정도이며, 두 기판(15,10)사이 공간의 진공도는 약 10-6torr 이하로 유지시켜야 한다. 상술한 바와 같은 구조를 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자의 작동은 (애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 애노드 전압(16)을 인가하여 약 20Ｖ／μm 정도의 전기장을 형성하면) 전계방출 원리에 의하여 다이아몬드 박막 에미터로부터 전자가 방출되고, 상기 방출된 전자는 애노드 전극에 의해 가속되어 형광체를 자극함으로써 화상을 나타내게 된다.First, the bipolar diamond field emission display device of FIG. 1 includes a lower substrate 10 on which a bipolar diamond field emitter composed of a cathode electrode 11 and a diamond thin film emitter 12 is formed, an anode electrode 14, And the upper substrate 15 on which the phosphors 13 are formed is aligned and bonded via spacers (not shown). At this time, the upper and lower substrates 15 and 10 are made of glass, and the anode electrode 14 uses a transparent electrode such as ITO. Also, the distance between the two substrates 15 and 10 is about 10 to 25 mu m, and the degree of vacuum in the space between the two substrates 15 and 10 should be maintained at about 10 -6 torr or less. The operation of the diamond field emission display device having the above structure (when the anode voltage 16 is applied between the anode electrode and the cathode electrode to form an electric field of about 20 V / μm), the diamond thin film emitter Electrons are emitted from the cathode, and the emitted electrons are accelerated by the anode electrode to stimulate the fluorescent substance, thereby displaying an image.

다음에 도3은 3극형 다이아몬드 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로, 캐소드 전극(11)과 절연체(17) 그리고 게이트 전극(18)과 다이몬드 박막 에미터(12)로 이루어진 3극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판(10)과, 애노드 전극(14)과 형광체(13)가 형성되어 있는 상부기판(15)을 스페이서(보이지 않음)를 매개로 하여 정렬 접합되어 있는 구조를 갖는다. 이때, 상기 2극형 다이아몬드 전계방출 표시소자와 마찬가지로 상하부 기판(15,10)은 유리로 제조되며, 애노드 전극(14)은 ITO와 같은 투명전극을 사용한다. 또한 두 기판(15,10)사이의 거리는 약 100∼200μm 정도이며, 두 기판사이 공간의 진공도는 약 10-6torr 이하로 유지시켜야 한다. 상술한 3극형 다이아몬드 전계방출 표시소자의 구동은 캐소드 전극(11)과 게이트 전극(18) 사이에 약 20Ｖ／μm 정도의 전계가 형성되도록 게이트 전압(19)을 인가하면 캐소드 전극(11)과 게이트 전극(18) 사이에 전계가 발생하고, 상기 전계에 의해 다이아몬드 박막 에미터(12)로부터 전자가 방출된다. 상기 방출된 전자는 애노드 전압(16)이 인가된 애노드 전극(14)에 의해 가속되어 형광체(13)와 충돌함으로써 화상을 나타게 된다.3 shows a three-pole diamond field emission display device in which a triode diamond field emitter composed of a cathode electrode 11, an insulator 17, a gate electrode 18 and a diamond film emitter 12 is formed And the upper substrate 15 on which the anode electrode 14 and the phosphor 13 are formed is aligned and bonded via a spacer (not shown). At this time, the upper and lower substrates 15 and 10 are made of glass and the anode electrode 14 is made of a transparent electrode such as ITO, like the bipolar diamond field emission display device. Also, the distance between the two substrates 15 and 10 is about 100 to 200 mu m, and the degree of vacuum of the space between the two substrates 15 and 10 should be kept at about 10 -6 torr or less. When the gate voltage 19 is applied between the cathode electrode 11 and the gate electrode 18 so that an electric field of about 20 V / μm is formed between the cathode electrode 11 and the gate electrode 18, An electric field is generated between the electrodes 18, and electrons are emitted from the diamond thin film emitter 12 by the electric field. The emitted electrons are accelerated by the anode electrode 14 to which the anode voltage 16 is applied, and collide with the phosphor 13 to display an image.

상술한 종래의 다이아몬드 전계방출 표시소자는 상하부 기판 사이의 거리가 2극 다이아몬드 전계방출 표시소자의 경우는 10∼25μm 정도이고, 3극 다이아몬드 전계방출 표시소자의 경우는 100∼200μm 정도이므로 애노드 전압을 500Ｖ 이상 인가하게 되면 상하부 기판 사이에서 breakdown이 일어날 확률이 높다는 문제점이 있다.The distance between the upper and lower substrates is about 10 to 25 mu m in the case of the bipolar diamond field emission display device and about 100 to 200 mu m in the case of the triode diamond field emission display device, There is a problem that breakdown occurs between the upper and lower substrates when the voltage is higher than 500V.

상기 문제점을 해결하기 위해서는 애노드 전압을 500Ｖ 이하로 제한하는 동시에 형광체 역시 500Ｖ 이하의 저전압에서 동작할 수 있어야 한다.In order to solve the above problem, the anode voltage should be limited to 500 V or less, and the phosphor must be capable of operating at a low voltage of 500 V or less.

그러나 저전압에서 동작하는 형광체의 개발이 현재 지연되고 있는 상황이므로 다이아몬드 전계방출 표시소자의 개발에 많은 어려움이 있다.However, since the development of phosphors operating at low voltage is currently being delayed, it is difficult to develop a diamond field emission display device.

따라서 본 발명은 다이아몬드 전계방출 표시소자를 구성하는 다이아몬드 박막 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판과 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부기판 사이의 공간에 가속전극인 그리드를 설치함으로써, 에미터로부터 방출되는 전자의 에너지를 크게함으로써 휘도가 향상되고, 저전압용 형광체를 사용할 필요가 없는 전계방출 표시소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, by providing a grid as an accelerating electrode in a space between a lower substrate on which a diamond thin film field emitter constituting a diamond field emission display element is formed, an anode electrode and an upper substrate on which phosphors are formed, Which is improved in luminance by increasing the energy of electrons to be supplied to the field emission display device, and which does not require the use of a phosphor for low voltage.

도1은 종래의 2극형 다이아몬드 필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자의 일부분을 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a part of a field emission display device having a conventional bipolar diamond field emitter.

도2는 본 발명에 따른 2극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판과, 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부 기판 사이에 그리드가 설치되어 있는 전계방출 표시소자의 일부분을 나타낸 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of a field emission display element in which a grid is provided between a lower substrate on which a bipolar diamond field emitter according to the present invention is formed, and an upper substrate on which an anode electrode and a phosphor are formed.

도3은 종래의 3극형 다이아몬드 필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자의 일부분을 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing a portion of a field emission display device having a conventional triode type diamond field emitter.

도4는 본 발명에 따른 3극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판과, 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부 기판 사이에 그리드가 설치되어 있는 전계방출 표시소자의 일부분을 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a portion of a field emission display device in which a grid is provided between a lower substrate on which a triode diamond field emitter according to the present invention is formed and an upper substrate on which an anode electrode and a phosphor are formed.

<도면의주요부분에대한부호의설명>Description of the Related Art

10,20 : 하부기판 11,21 : 캐소드 전극10, 20: lower substrate 11, 21: cathode electrode

12,22 : 다이아몬드 박막 13,23 : 형광체12, 22: Diamond thin film 13, 23: Phosphor

14,24 : 애노드 전극 15,25 : 상부기판14, 24: an anode electrode 15, 25:

16,26 : 애노드 전압 17,27 : 절연체16, 26: anode voltage 17, 27:

18,28 : 게이트 전극 19,29 : 게이트 전압18, 28: gate electrode 19, 29: gate voltage

30 : 그리드 31 : 그리드 전압30: grid 31: grid voltage

본 발명은 다이아몬드 전계방출 표시소자의 내부공간에 가속전극인 그리드를 설치한 구조를 갖는다.The present invention has a structure in which a grid serving as an accelerating electrode is provided in an inner space of a diamond field emission display device.

도2는 본 발명에 따른 가속전극인 그리드가 설치된 2극형 다이아몬드 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로, 전계방출 표시소자를 구성하는 상부기판(25)에는 애노드 전극(24)이 형성되고, 상기 애노드 전극(24) 상부에는 화소단위로 형광체(23)가 형성된다. 또한 하부기판(20)에는 캐소드 전극(21)과 다이아몬드 박막 에미터(22)가 화소단위로 형성된 2극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되며, 상술한 상하부 기판(25,20)을 스페이서(도시되지 않음)를 매개로하여 정렬 접합된다. 이때, 스페이서 즉, 상하부 기판(25,20) 사이의 거리는 약 1∼2mm로 유지하며, 형광체(23)의 전면에는 알루미늄막(도시되지 않음)을 형성한다. 다음에 상하부 기판(25,20) 사이의 공간에 다이아몬드 박막 에미터(22)로부터 일정한 높이에 가속전극으로 그리드(30)를 설치한 다음, 상하부 기판(25,20)의 가장자리에 측벽(도시되지 않음)을 형성하고 배기공정을 실시하여 가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자를 완성한다.FIG. 2 shows a bipolar diamond field emission display device having a grid as an accelerating electrode according to the present invention. An anode electrode 24 is formed on an upper substrate 25 constituting a field emission display device, 24, the phosphor 23 is formed on a pixel-by-pixel basis. A bipolar diamond field emitter in which a cathode electrode 21 and a diamond thin film emitter 22 are formed in pixel units is formed on the lower substrate 20. The upper and lower substrates 25 and 20 are spacers ). At this time, the spacing between the upper and lower substrates 25 and 20 is maintained at about 1 to 2 mm, and an aluminum film (not shown) is formed on the front surface of the phosphor 23. Next, a grid 30 is provided as an accelerating electrode at a predetermined height from the diamond thin film emitter 22 in the space between the upper and lower substrates 25 and 20, and side walls (not shown) are formed at the edges of the upper and lower substrates 25 and 20 And an exhaust process is performed to complete the diamond field emission display device having the acceleration electrode.

상술한 가속전극을 갖는 2극형 다이아몬드 전계방출 표시소자의 작동은 캐소드 전극(21)과 애노드 전극(24)에 애노드 전압(26)을 인가하여 전계를 형성함으로써 다이아몬드 박막 에미터(22)로부터 전자가 방출된다. 이때 캐소드 전극(21)과 그리드(30) 사이에 그리드 전압(31)을 인가하면 다이아몬드 박막 에미터(22)로부터 방출된 전자는 그리드 전극(30)에 의해 가속되고, 가속된 전자는 애노드 전극(24)에 의해 다시 가속되어 형광체(23) 표면의 알루미늄 막을 통과하여 형광체(23)와 충돌함으로써 화상을 나타내게 된다.The operation of the bipolar diamond field emission display device having the above-described accelerating electrode is performed by applying an anode voltage 26 to the cathode electrode 21 and the anode electrode 24 to form an electric field so that electrons from the diamond thin film emitter 22 . At this time, when the grid voltage 31 is applied between the cathode electrode 21 and the grid 30, electrons emitted from the diamond thin film emitter 22 are accelerated by the grid electrode 30, 24 to pass through the aluminum film on the surface of the phosphor 23 and collide with the phosphor 23 to form an image.

다음으로 도4는 본 발명에 따른 가속전극이 설치된 3극형 다이아몬드 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로, 하부기판(20)에는 캐소드 전극(21)과 절연체(27) 그리고 게이트 전극(28)과 다이아몬드 박막 에미터(22)로 이루어진 3극형 다이아몬드 필드 에미터가 형성되며, 상부기판(25)에는 애노드 전극(24)과 형광체(23)가 형성된다. 이때 상부기판(25)의 애노드 전극(24) 상부에 설치되는 형광체(23)의 전면에는 알루미늄 박막(도시되지 않음)을 코팅한다. 상기 3극 다이아몬드 필드 에미터가 형성된 하부기판(20)과 형광체(23)와 애노드 전극(24)이 형성된 상부기판(25)이 스페이서(도시되지 않음)를 매개로하여 상하부 기판(25,20)의 간격이 약 1∼2mm가 되도록 정렬 접합시키고, 상기 상하부기판(25,20) 사이의 공간내에 하부기판(20)에 형성되어 있는 게이트 전극(28)과 일정한 간격을 유지하도록 가속전극인 그리드(30)를 설치한다. 다음에 상하부 기판(25,20)의 가장자리에 측벽(도시되지 않음)을 형성하고 배기공정을 실시하여 가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자를 완성한다.Next, FIG. 4 shows a triode type field emission display device with an accelerating electrode according to the present invention. In the lower substrate 20, a cathode electrode 21, an insulator 27, a gate electrode 28, And the upper substrate 25 is formed with an anode electrode 24 and a fluorescent material 23. The three-dimensional diamond field emitter is formed on the upper substrate 25, and the anode electrode 24 and the fluorescent material 23 are formed on the upper substrate 25. At this time, an aluminum thin film (not shown) is coated on the front surface of the phosphor 23 provided on the anode electrode 24 of the upper substrate 25. The lower substrate 20 on which the triode diamond field emitter is formed, the upper substrate 25 on which the phosphor 23 and the anode electrode 24 are formed are connected to upper and lower substrates 25 and 20 via spacers (not shown) And a grid electrode 26 serving as an acceleration electrode is formed so as to be spaced apart from the gate electrode 28 formed on the lower substrate 20 in the space between the upper and lower substrates 25 and 20 30) is installed. Next, a side wall (not shown) is formed at the edges of the upper and lower substrates 25 and 20, and an exhaust process is performed to complete the diamond field emission display device having the acceleration electrode.

상술한 가속전극을 갖는 3극형 다이아몬드 전계방출 표시소자의 작동은 캐소드 전극(21)과 애노드 전극(24)에 애노드 전압(26)을 인가하고, 동시에 게이트 전극(28)과 캐소드 전극(21)에 게이트 전압(29)을 인가하여 캐소드 전극(21)과 게이트 전극(28) 사이에 전계를 형성함으로써 다이아몬드 박막 에미터(22)로부터 전자가 방출되어 애노드 전극(24)을 향하게 된다. 이때 캐소드 전극(21)과 그리드(30) 사이에 그리드 전압(31)을 인가하면 다이아몬드 박막 에미터(22)로부터 방출된 전자는 그리드(30)에 의해 가속되고, 가속된 전자는 애노드 전극(24)에 의해 다시 가속되어 형광체(23) 표면의 알루미늄 막을 통과하여 형광체(23)와 충돌함으로써 화상을 나타내게 된다.The operation of the triode type field emission display device having the above-described accelerating electrode is performed by applying the anode voltage 26 to the cathode electrode 21 and the anode electrode 24 and simultaneously applying the anode voltage 26 to the gate electrode 28 and the cathode electrode 21 A gate voltage 29 is applied to form an electric field between the cathode electrode 21 and the gate electrode 28 so that electrons are emitted from the diamond thin film emitter 22 and directed toward the anode electrode 24. [ When the grid voltage 31 is applied between the cathode electrode 21 and the grid 30 at this time, electrons emitted from the diamond thin film emitter 22 are accelerated by the grid 30 and accelerated electrons are accelerated by the anode electrode 24 ), Passes through the aluminum film on the surface of the phosphor 23, and collides with the phosphor 23 to form an image.

본 발명은 상술한 바와 같이 상부기판의 형광체에 알루미늄막을 코팅하고, 상하부 기판 사이의 공간에 가속전극으로 그리드를 설치함으로써, 1kV 이상의 고전압에서 동작시킬 수 있어 저전압에서 구동되는 형광체를 사용할 필요가 없으며, 다이아몬드 박막 에미터로부터 방출되어 전자가 그리드 전극에 의해 1차로 가속되므로 가속되는 전자의 에너지가 증가되어 전계방출 표시소자의 휘도를 증가시킬 수 있다.As described above, the aluminum film is coated on the phosphor of the upper substrate and the grid is provided as the accelerating electrode in the space between the upper and lower substrates. As a result, the phosphor can be operated at a high voltage of 1 kV or more, Since electrons emitted from the diamond thin film emitter are accelerated primarily by the grid electrode, the energy of accelerated electrons is increased to increase the brightness of the field emission display device.

또한 형광체의 전면에 알루미늄 박막을 형성함으로써, 알루미늄박막이 반사막으로 작용할 수 있어 형광체의 발광효율을 증가시킴으로써, 전계방출 표시소자의 휘도를 향상시키고, 전자가 형광체를 자극함에 따라 아웃갯싱(outgassing)되는 입자들이 기판 안으로 유입되는 것을 차단하여 전계방출 표시소자의 수명을 연장할 수 있다.In addition, by forming an aluminum thin film on the front surface of the phosphor, the aluminum thin film can act as a reflective film to increase the luminous efficiency of the phosphor, thereby improving the brightness of the field emission display element and allowing the electrons to be outgassed The lifetime of the field emission display device can be extended by preventing the particles from flowing into the substrate.

또한 상하부 기판 사이의 거리를 넓게 제조할 수 있으므로 컨덕턴스가 증가되어 상하부 기판사이 공간의 evacuation이 용이해 진다.In addition, since the distance between the upper and lower substrates can be increased, the conductance is increased, and evacuation of the spaces between the upper and lower substrates is facilitated.

Claims (4)

다이아몬드 박막 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판과,A lower substrate on which a diamond thin film field emitter is formed, 상기 하부기판과 일정한 거리를 두고 설치되어 있는 가속전극과,An acceleration electrode provided at a predetermined distance from the lower substrate, 상기 하부기판과 스페이서를 매개로하여 가속전극과 일정한 간격을 두고The lower substrate is spaced apart from the accelerating electrode by a spacer 설치되어 있는 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부기판을 포함하는 가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자.And an acceleration electrode including an upper substrate on which an anode electrode and a phosphor are formed. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 다이아몬드 박막 필드 에미터는 2극형, 또는 3극형인 것을 특징으로 하는 가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자.Wherein the diamond thin film field emitter is a bipolar or triple pole type. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가속전극은 그리드인 것을 특징으로 하는 가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자.Wherein the acceleration electrode is a grid. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 형광체의 전면에는 알루미늄 막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 가속전극을 갖는 다이아몬드 전계방출 표시소자.Wherein the front surface of the phosphor is coated with an aluminum film.
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