KR100453187B1 - 전자총의음극구조체용전계방출소자 - Google Patents

Abstract

전자총의 음극구조체용 전계방출소자를 개시한다. 이 전계방출소자는 도전체로 이루어진 기판과, 상기 기판의 상면에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 금속팁과, 이 금속팁이 노출되도록 기판의 상면에 형성된 절연층과, 상기 절연층의 상면에 금속팁이 노출되도록 개구가 마련된 게이트 전극과 상기 게이트 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 제1단자부와, 상기 기판에 설치되며 상기 금속팁에 소정의 전위를 인가하기 위한 제2단자부를 포함하여 된 것에 그 특징이 있다.

Description

전자총의 음극구조체용 전계방출소자.

본 발명은 전자총의 음극구조체에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자총의 전자방출원으로 사용되는 전계 방출 소자(field emissive array cell)에 관한 것이다.

현재 기존 텔리비젼 수상기의 CRT(cathode ray tube)에 사용되는 열전자 방출원으로 방열형 음극과 직열형 음극이 주로 사용되고 있는데, 이러한 음극들은 별도의 히이터를 이용하여 열전자 방출물질을 가열하여 열전자를 방출하게 되므로 다음과 같은 문제점들이 내재되어 있다.

첫째; 히이터로부터 발생된 열에 의해 전자방출물질이 지지하는 부재들이 가열된 후 전자 방출물질이 가열되므로 열전자가 정상적으로 발생될 때까지의 시간이 길다. 이 시간은 음극선관에 장착시 화면의 출화시간이 길어지는 것을 의미한다.(통상 8 내재 9 sec의 시간이 소요됨)

둘째; 전자방출물질을 지지하는 부재들이 열팽창에 의한 서어멀 드리프트(thermal drift) 현상이 발생한다.

셋째; 상기 열전자방출물질층을 가열하기 위한 소비전력(2 내지 4 watts)이 필요하다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 전계방출소자(field emissive arry cell)를 이용한 음극구조체가 개발되었다. 이 음극구조체는 전자총의 전극 부재에 지지된 절연체와, 이 절연체의 상면에 전계방출소자를 포함한다.

상술한 바와 같이 전자총의 음극구조체에 사용되는 전계방출소자(20)의 일예를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.

도시된 바와 바와 같이 유리 또는 세라믹 등으로 이루어진 기판(21)에 소정 패턴으로 세 개의 캐소오드 전극층(22)이 형성되고 각 캐소오드 전극층(22)에는 전자빔을 방출하기 위한 복수개의 금속팁(25)으로 이루어진 전자방출부(26)가 형성된다. 그리고 기판(21)에는 각 금속팁(25)이 노출되도록 관통공(27a)을 가진 절연층(27)이 형성되고, 상기 전자방출부(26)와 대응되는 절연층(27)의 상면에는 상기 관통공(26a)과 대응되는 부위가 개구(28a)된 게이트 전극층(28)이 형성된다.그리고 상기 기판(21)에는 상기 각 전자방출부(26)의 금속팁(25)이 설치된 캐소오드 전극층(22)에 전위를 인가하기 위한 제1패드부(29)와, 상기 게이트 전극층(28)에 전압을 인가하기 위한 제2패드부(31)가 형성된다. 상기 제1패드부(29)는 상기 절연층(27)를 관통하는 연결부(29a)에 의해 연결된다. 캐소오드층과 제1패드부를 연결하는 연결부는 게이트층과 충접되는 구간을 가진다.

상술한 바와 같이 구성된 전계방출소자는 상기 제1패드부(29)와 제2패드부(31)에 소정의 전위가 인가됨에 따라 상기 각 금속팁(25)의 단부로부터 전자가 방출되고, 이 방출된 전자는 상기 게이트 전극(28)에 의해 방출되는 전자가 제어된다.

상술한 바와 같이 작동되는 종래 음극구조체의 전계방출소자는 기판(21)에 형성된 캐소오드층(22)과 제1패드부(29)를 연결하는 연결부(29a)는 게이트 전극(28)의 하부에 위치하게 되므로 정전용량이 커지게 되는 문제점을 갖는다. 이러한 정전용량이 커지는 것은 전자빔의 방출시키기 위한 신호제어가 어렵게된다. 또한 상기 제1,2패드부가 동일 평면상에 위치하게되어 각 패드부에 전위를 인가하기 위한 주변구조가 상대적으로 복잡하므로 전자총의 설계에 많은 제약을 받게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 전자방출부의 캐소오드 전극층에 전압의 인가가 용이하고 특정부위에 정전용량이 커지는 것을 방지할 수 있는 전자총의 음극구조체용 전계방출소자를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 음극구조체용 전계방출소자의 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 A-A'선 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 전자총의 음극구조체용 단면도,

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

51; 기판 52; 금속팁

54; 절연층 55; 게이트 전극층

56; 제1전극층 57; 제2전극층

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 도전체로 이루어진 기판과, 상기 기판의 상면에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 금속팁과, 이 금속팁이 노출되도록 기판의 상면에 형성된 절연층과, 상기 절연층의 상면에 금속팁이 노출되도록 개구가 마련된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 제1단자부와, 상기 기판에 설치되며 상기 금속팁에 소정의 전위를 인가하기 위한 제2단자부를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 도전성 기판과 금속팁의 도전성 금속 박막층이 형성된다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 방출 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 음극선관용 전자총용 음극구조체의 전계방출소자는 절연부재에 고정되는 것으로 그 일 실시예를 도 3에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 기판(51)의 상면에 다수의 금속팁(52)이 설치되어 이루어진 전계방출부(53)가 마련되고 이 전계방출부(53)가 형성된 기판(51)의 상면에는 각각의 금속팁(52)가 노출될 수 있도록 관통공(54a)가 형성된 절연층이 형성되고, 상기 절연층(54)의 상면에는 상기 관통공(54a)과 대응되는 부위에 개구(55a)가 형성된 게이트 전극층(55)가 형성된다. 여기에서 상기 기판(51)은 도전성 재질로 이루어져 상기 금속팁(52)에 소정의 전위를 인가하기 위한 제2단자부(57)가 형성되고, 상기 게이트 전극층(54)의 상면에는 게이트 전극층에 전위를 인가하기 위한 제1단자부(56)가 형성된다. 그리고 상기 기판(51)과 금속팁(52) 사이의 기판(51)의 기판 상면에는 도전성 금속 박막층(60)이 형성되는데, 이 도전성 금속 박막층(60)은 Au, Ag, Al중의 한 금속으로 이루어진다.

한편 상술한 바와 같이 구성된 전계방출소자에 있어서, 상기 절연층(54)은 SiO2 또는 Al2O3 를 1㎛±0.2㎛ 두께로 형성되고, 상기 게이트층은 Mo 또는 Cr 을 3000±0.2㎛ Å 의 두께로 형성하여 되며, 상기 개구들은 그 직경을 1±0.2㎛ 범위로 형성되는데, 이 개구들은 리액티브 이온 에칭법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 전계방출소자는 상기 제2단자부(57)에 의해 금속팁(52)에 전위가 - 인가되고, 상기 게이트 전극(55)에 + 전위 또는 그라운드로하여 약 80~100 V 정도 인가함에 의해 금속팁에서 전자들이 방출된다.

상술한 바와 같이 전자가 방출되는 과정에서 상기 금속팁에 전위를 인가하기 위한 제2단자부가 기판의 하면에 마련되어 있으므로 게이트 전극층과 충접되어 정전용량이 커지는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전계방출소자는 기판이 도전체로 이루어져 종래와 같이 캐소오드에 전위를 인가하기 위한 연결부가 불필요하게 되며 이에 따라 금속팁에 전위를 인가하기 위하여 연결부가 게이트 전극층과 중첩됨으로써 정전용량이 커지는 문제점을 근본적으로 줄일 수 있다. 또한 금속팁에 인가하기 위하여 기판에 접속된 제2단자부를 이용하게 되는데, 이 제2단자부의 설치 위치에제약을 받지 않게 된다. 그리고 그 구조가 종래에 비하여 간단하므로 이에 따른 제조공정이 단순화되어 생산수율을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 전자총의 음극구조체용 전계방출소자는 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (3)

1. 도전체로 이루어진 기판;

   상기 기판의 상면에 소정의 간격으로 설치된 복수개의 금속팁;

   상기 기판의 상면에 형성되고, 상기 금속팁이 노출되도록 관통공이 형성된 절연층;

   상기 절연층의 상면에 금속팁이 노출되도록 개구가 마련된 게이트 전극;

   상기 게이트 전극의 상면에 형성되고, 상기 게이트 전극에 소정의 전위를 인가하기 위한 제1단자부; 및

   상기 기판의 하면에 형성되고, 상기 금속팁에 소정의 전위를 인가하기 위한 제2 단자부;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전자총의 음극구조체용 전계방출소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 기판과 금속팁의 사이에 도전성 금속 박막층이 형성된 것을 특징으로 하는 전자총의 음극구조체용 전계방출소자.
3. 제3항에 있어서, 도전성 금속박막층이 Au,Ag,Al중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총의 음극구조체용 전계방출소자.

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