KR100657844B1 - Triode Type Field Emission Devices using Honeycomb mesh electrode with oxide layer and Manufacturing method therof - Google Patents
Triode Type Field Emission Devices using Honeycomb mesh electrode with oxide layer and Manufacturing method therof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100657844B1 KR100657844B1 KR1020040064289A KR20040064289A KR100657844B1 KR 100657844 B1 KR100657844 B1 KR 100657844B1 KR 1020040064289 A KR1020040064289 A KR 1020040064289A KR 20040064289 A KR20040064289 A KR 20040064289A KR 100657844 B1 KR100657844 B1 KR 100657844B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mesh
- electrode
- mesh structure
- field emission
- anode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
- H01J2201/30453—Carbon types
Abstract
본 발명은 뾰족한 형태의 금속이나 비금속 팁 또는 나노 카본계 물질로 만든 에미터(emitter)로부터 전계방출을 유도하는 삼전극형(Triode type) 표시소자를 제작하기 위해, 한 개의 산화막을 포함한 그물망 형태의 메쉬 구조물상의 게이트 전극을 갖는 전계 방출 소자(Field Emission Device) 및 그 제작 방법을 기재한다. 본 발명에 따른 캐소우드상의 에미터로부터 방출되는 전자의 양을 조절, 아킹(Arcing) 발생시 에미터의 보호, 게이트 전극으로 손실되는 누설전류의 완전한 차단 및 방출된 전자의 집속(Focusing) 또는 퍼짐을 도와 주는 한 개의 산화막을 가진 그물망 형태의 메쉬 구조물을 이용한 삼전극형 전계 방출 표시 소자 (FED) 및 전계 방출 평면 램프(FEFL)는, 패턴된 에미터가 배열된 캐소우드 바로 직상에 에미터로부터 방출된 전자들이 통과할 수 있도록 개구부가 형성된 그물망 형태의 메쉬 전극이 한 개의 산화막을 층간으로 하여 놓이게 되고, 또한 아노드 전극과의 거리를 스페이서로 조절함으로써 아노드에 고전압의 인가가 가능하여 고휘도를 구현할 수 있는 소자의 구조로 이루어진다.The present invention provides a mesh-type mesh including one oxide film for fabricating a triode type display device that induces field emission from an emitter made of a pointed metal or nonmetallic tip or a nano carbon-based material. A field emission device having a gate electrode on a structure and a method of fabricating the same are described. The amount of electrons emitted from the emitter on the cathode according to the present invention is controlled, the protection of the emitter in the event of arcing, the complete blocking of the leakage current lost to the gate electrode, and the focusing or spreading of the emitted electrons. A three-electrode field emission indicator (FED) and field emission plane lamp (FEFL) using a mesh-like mesh structure with a single oxide film is emitted from the emitter just above the cathode where the patterned emitter is arranged. A mesh-type mesh electrode with openings through which electrons can pass is placed with one oxide layer as an interlayer, and high brightness can be applied to the anode by adjusting a distance from the anode to a spacer, thereby realizing high brightness. Consists of the structure of the device.
탄소나노튜브, 탄소나노파이버, 에미터, 전계 방출 표시 소자, 전계 방출 평면 램프, 삼전극형 구조, 메쉬 게이트 Carbon nanotubes, carbon nanofibers, emitters, field emission display devices, field emission flat lamps, triode structures, mesh gates
Description
도 1은 종래의 Spindt 형태의 금속 또는 비금속 팁형 전계 방출 소자를 보여주는 단면도1 is a cross-sectional view showing a conventional spindt type metal or nonmetal tip type field emission device.
도 2는 종래의 나노 카본 계열 에미터와 금속 메쉬 그리드를 이용한 전계 방출 소자를 보여주는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a field emission device using a conventional nano carbon-based emitter and a metal mesh grid.
도 3은 본 발명에 의한 전계 방출 표시 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the field emission display device according to the present invention.
도 4a는 도 3의 전계 방출 표시 소자의 구조에서 그물망 메쉬 구조물 부, 메쉬 금속, 게이트 전극의 모습을 보여주는 사시도. 4A is a perspective view illustrating a mesh mesh structure part, a mesh metal, and a gate electrode in the structure of the field emission display device of FIG. 3.
도 4b는 도 3의 전계 방출 표시 소자의 구조에서 캐소드 부에 도전성 페이스트에 고정된 그물망 메쉬 구조물의 모습을 보여주는 도면.4B is a view illustrating a mesh mesh structure fixed to a conductive paste in a cathode part in the structure of the field emission display device of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 의한 전계 방출 표시 소자의 또 다른 실시 예를 보여주는 단면구조 와 구동 방법.Figure 5 is a cross-sectional structure and a driving method showing another embodiment of the field emission display device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 전계 방출을 이용한 전계 방출 평면 램프 소자의 또 다른 실시 예를보여 주는 단면도.6 is a cross-sectional view showing another embodiment of a field emission flat lamp device using the field emission according to the present invention.
* 도면의 주요 부에 대한 설명 * Description of the main parts of the drawing
11 : 아노드 기판, 12 : 아노드(ITO) 전극, 13 : 블랙매트릭스, 14(a,b,c): 청색, 적색, 녹색형광체, 11: anode substrate, 12 anode (ITO) electrode, 13 black matrix, 14 (a, b, c): blue, red, green phosphor,
21 : 캐소드 기판, 22 : 캐소드(ITO) 전극, 23 : 전계 에미터, 31 : 게이트 홀, 32 : 게이트 전극, 41 : 스페이서 (Spacer),21: cathode substrate, 22: cathode (ITO) electrode, 23: field emitter, 31: gate hole, 32: gate electrode, 41: spacer,
51 : 금속 메쉬51: metal mesh
100 : 아노드 부, 110 : 아노드 기판,100: anode portion, 110: anode substrate,
120 : 아노드 전극, 130 : 적색(a),청색(b),녹색(c) 형광체 120: anode electrode, 130: red (a), blue (b), green (c) phosphor
140 : 백색광 형광체, 150 : 블랙-매트릭스, 140: white light phosphor, 150: black-matrix,
160 : Al 금속막, 160: Al metal film,
200 : 그물망 메쉬 구조물 부, 210 : 절연체,200: mesh mesh structure part, 210: insulator,
220 : 게이트 홀, 230 : 게이트 전극,220: gate hole, 230: gate electrode,
240 : 메쉬 금속, 250 : 도전성 은 페이스트240: mesh metal, 250: conductive silver paste
300 : 캐소드 부, 310 : 캐소드 기판,300: cathode portion, 310: cathode substrate,
320 : 캐소드 전극, 330 : Ag 버퍼 전극,320: cathode electrode, 330: Ag buffer electrode,
340 : 나노 카본계 에미터, 340: nano carbon emitter,
400 : 스페이서400: spacer
500 : 확산 필름 (Light guide)500: Light guide
본 발명은 한 개의 산화막을 지닌 그물망 메쉬 구조물이 채용된 삼전극형 전계 방출 소자 및 그 제작방법에 관한 것으로, 캐소우드상의 에미터로부터 방출되는 전자의 양을 조절, 아킹(Arcing) 발생시 에미터의 보호, 게이트 전극으로 손실되는 누설전류의 완전한 차단 및 방출된 전자의 집속(Focusing) 또는 퍼짐을 도와 주는 한 개의 산화막을 지닌 그물망 메쉬 구조물이 채용된 삼전극형 전계 방출 소자 및 그 제작방법에 관한 것이다. The present invention relates to a three-electrode type field emission device employing a mesh mesh structure having one oxide film and a method for manufacturing the same, and to control the amount of electrons emitted from the emitter on the cathode and to protect the emitter during arcing. In addition, the present invention relates to a three-electrode field emission device employing a mesh mesh structure having a single oxide film which helps to completely block leakage current lost to a gate electrode and to focus or spread emitted electrons.
전자를 방출하는 전계 에미터 물질로는 금속, 실리콘, 산화물, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 카바이드 화합물, 질소 화합물, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 등이 있으며, 최근에는 입자상 카본 나노 튜브나 카본 나노 파이버 등이 가늘고 길며 뾰족하고 물리, 화학적으로 안정하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다.Field emitter materials that emit electrons include metals, silicon, oxides, diamonds, diamond-like carbon (DLC), carbide compounds, nitrogen compounds, carbon nanotubes, and carbon nanofibers. Many studies have been made because nanofibers are thin, long, sharp, and physically and chemically stable.
도 1은 종래의 Spindt형 금속 또는 비금속계 팁형 전계 방출 소자의구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 기존의 Spindt형 전계 방출 소자는 투명한 아노드 기판 (11)및 캐소드 기판 (21)를 가지며 이들 사이에서 스페이서 (41)를 이용하여 일정한 간격을 유지하는 구조로 되어 있다. 캐소드 전극 (22)위에 절연막을 형성한 다음 작은 크기의 게이트 홀 (31)들이 형성되고 이 홀들에 노출된 캐소드 상에는 전자 방출을 위한 금속 또는 비금속계 미세 팁 (23)들이 형성되어 이 팁으로부터 방출된 전자들이 게이트 전극 (32)을 따라 아노드 부 (11)로 방출된다. 그리고 아노드 부에는 캐소드 상의 미세 팁과 대응된 영역에 형광체 (14)가 도포되어 있어 미세 팁으로부터 방출되어 아노드 쪽으로 진행하는 전자들이 형광체 (14)에 충돌하여 빛을 내는 구조이다. 이때, 공정 진행시 팁상의 미세 패턴을 형성하는 어려움과 제조 공정상 고가의 비용 때문에 대면적용 전계 방출 소자에 적용하기에는 어렵다.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional Spindt-type metal or nonmetallic tip type field emission device. The existing Spindt type field emission device has a
도 2는 종래의 나노 카본계를 에미터로 하고 금속 메쉬 그리드를 채용한 전자 방출 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1과 마찬가지로 투명한 아노드 기판 (11)과 캐소드 기판 (21)을 스페이서 (41)로 일정한 간격을 유지하는 구조로 하며, 캐소드 상의 패턴된 전극 (22)들 위에 절연층을 형성후 미세패턴 하여 게이트 홀 (31)을 구비하고 나노 카본계 입자상 물질을 게이트 홀 내부에 형성하여 에미터 (23)를 만든다. 또한 아노드 부에는 캐소드 상의 에미터와 대응된 영역에 형광체 (14)를 도포 및 형성하며 블랙-매트릭스 (13)물질도 겸비한 구조를 갖는다. 특히, 게이트와 아노드 사이에 에미터로부터 방출되는 전자들을 제어하는 금속 메쉬 구조물 (51)을 더 구비하고 있다.2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an electron-emitting device employing a metal mesh grid as an emitter using a conventional nano carbon-based emitter. As shown in FIG. 1, the
이와 같이 전자들이 방출되는 동안에 방출된 전자들이 게이트로 흘러들어 누설 전류를 형성하는 경우가 많이 발생하며, 게이트 절연막의 두께에 비해서 게이트 홀이 크기 때문에 아노드 전압에 의한 전자 방출이 발생하여 전자 방출량의 제어가 매우 어렵다. 또한, 전자 방출이 주로 게이트 전극 근처에 놓여져 있는 에미터에서 일어나게 되므로 전자빔이 아노드에서 퍼지는 현상이 발생하며, 게이트에 높은 전압이 걸리게 되어 게이트 산화물 및 저항층에 손상을 주게되어 순간적인 아킹의 가 능성이 발생하게 된다. 이러한 현상들은 전계 방출 소자의 특성을 저해하고 고전압을 인가할 수 있는 구조가 불가능하여 전계 방출을 이용한 소자의 제작이 불가능하다. As such, the emitted electrons flow into the gate to form a leakage current while the electrons are emitted, and since the gate hole is larger than the thickness of the gate insulating layer, electron emission is generated due to the anode voltage, thereby reducing the amount of electron emission. Very difficult to control In addition, electron emission is mainly caused by emitters placed near the gate electrode, which causes electron beams to spread from the anode, and a high voltage is applied to the gate, which damages the gate oxide and the resistive layer, thereby providing temporary arcing. Odds will occur. These phenomena impede the structure of the field emission device and can not apply a high voltage, it is impossible to manufacture the device using the field emission.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 고전압 인가에 따른 누설전류 차단, 전자 방출량 제어, 아킹 발생을 억제하여 에미터 보호 및 전자빔의 집속 또는 퍼짐을 자유스럽게 제어하는 한 개의 산화막을 지닌 그물망 메쉬 구조물이 채용된 삼전극형 전계 방출 소자 및 그 제작방법을 제공하고자 한다.
The present invention has been made to solve the above problems, and one oxide film for freely controlling the emitter protection and electron beam focusing or spreading by suppressing leakage current blocking, electron emission control, arcing caused by high voltage application The present invention provides a three-electrode field emission device employing a mesh mesh structure having the same, and a manufacturing method thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제안하는 한 개의 산화막을 지닌 그물망 메쉬 구조물이 채용된 삼전극형 전계 방출 소자는, 일정한 간격을 두고 서로 마주보게 배치된 아노드 기판 및 캐소드 기판, 상기 캐소드 기판 상에 패터닝후 일정하게 배열된 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극 상에 전자 방출용으로 형성된 입자상 나노 카본계 전계 에미터들, 밀착력을 증가시키기 위한 상기 전계 에미터 직하 또는 바운더리(boundary)에 형성된 도전성 금속막, 상기 전계 에미터로부터 방출되는 전자를 통과시키는 게이트 홀 및 전극을 가진 그물망 메쉬 구조물, 상기 캐소드 기판에 형성된 에미터와 마주보는 방향으로 형성된 아노드 전극들, 상기 아노드 전극상에 형성된 형광체들, 및 상기 아노드 기판과 그물망 메쉬 전극이 있는 기판 간의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서들로 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a three-electrode type field emission device employing a mesh mesh structure having one oxide film proposed in the present invention includes an anode substrate, a cathode substrate, and a cathode substrate disposed to face each other at regular intervals. Cathode electrodes arranged uniformly after patterning on the substrate, particulate nano carbon-based field emitters formed for electron emission on the cathode electrode, a conductive metal film formed directly below or on the boundary to increase adhesion; A mesh mesh structure having a gate hole and an electrode for passing electrons emitted from the field emitter, anode electrodes formed in a direction facing the emitter formed on the cathode substrate, phosphors formed on the anode electrode, and The distance between the anode substrate and the substrate with the mesh mesh electrode It is characterized by consisting of spacers to keep a steady.
본 발명에서 그물망 메쉬 구조물의 두께는 20 ~ 1000㎛ 의 높이로 아노드 전극과 캐소드 전극의 사이에 놓이게 되고, 상기 그물망 메쉬 구조물은 얇은 금속판상에 원하는 홀을 형성하여 메쉬를 만들고, 절연막이 모든면에 도포된 절연체로 형성되며, 상기 아노드 기판상의 형광체 면과 대향면의 절연막 위에 게이트 전극이 형성된 것이 바람직하다. In the present invention, the thickness of the mesh mesh structure is placed between the anode electrode and the cathode electrode with a height of 20 ~ 1000㎛, the mesh mesh structure forms a desired hole on a thin metal plate to make a mesh, the insulating film is on all sides It is preferable that the gate electrode is formed on an insulating film coated on the anode substrate, and formed on an insulating substrate opposite to the phosphor surface on the anode substrate.
또한, 본 발명에서 상기 그물망 메쉬 구조물은 스테인레스 강 또는 기타 가공하기 쉽고 파손되지 않는 금속으로 구성되며, 전계 에미터로부터 방출된 전자가 통과할 수 있는 게이트홀을 가공하여 만들수 있으며, 상기 캐소드 전극 및 전계 에미터와 전기적으로 절연이 되고 또한 전계 에미터에 쉽게 전계를 인가할 수 있도록 절연체를 형성하며, 전계 에미터에 전계를 인가하여 전자가 쉽게 방출될 수 있도록 별도의 금속을 도포하여 게이트 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다. In addition, in the present invention, the mesh mesh structure is made of stainless steel or other metal that is easy to process and not broken, and can be made by processing a gate hole through which electrons emitted from the field emitter can pass, and the cathode electrode and the electric field Insulator is electrically insulated from the emitter and forms an insulator so that an electric field can be easily applied to the field emitter, and a gate metal is formed by applying a separate metal to easily emit electrons by applying an electric field to the field emitter. Characterized in that.
본 발명에서 상기 전계 에미터는 금속, 실리콘, 산화물, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 카바이드 화합물, 질소 화합물, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 등의 물질로 구성될 수 있으며, 상기 그물망 메쉬 구조물은 상기 캐소드 전극 및 전계 에미터와 전기적으로 절연이 되고 또한 상기 전계 에미터에 쉽게 전계를 인가할 수 있도록 별도의 절연체를 가지며, 상기 전계 에미터가 상기 아노드 전압에 의해 전계 방출되는 것을 억제하는 효과를 가지게 하는 별도의 전극을 가질 수 있으며, 또한 상기 전계 에미터로부터 방출된 전자가 특정한 아노드 위치에 갈 수 있도록 하는 전자빔 집속 또는 퍼짐의 효과를 가지게 할 수 있다.In the present invention, the field emitter may be composed of a material such as metal, silicon, oxide, diamond, diamond carbon (DLC), carbide compound, nitrogen compound, carbon nanotube, carbon nanofiber, the mesh mesh structure is It is electrically insulated from the cathode electrode and the field emitter and has a separate insulator to easily apply an electric field to the field emitter, and has an effect of suppressing the field emitter from being discharged by the anode voltage. It can have a separate electrode to have, and can also have the effect of electron beam focusing or spreading to allow electrons emitted from the field emitter to reach a particular anode location.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 한 개의 산화막을 가진 그물만 메쉬 구조물을 이용한 전계 방출 소자 및 그 제작 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a field emission device using a mesh structure having only one oxide film according to the present invention and a fabrication method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 그물망 메쉬 구조물을 이용한 전계 방출 표시 소자의 수직 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그물망 메쉬 구조물을 채용한 삼전극형 전계 방출 소자는 기본적으로 아노드 부 (100), 그물망 메쉬 구조물 부 (200), 캐소드 부 (300)를 가지며;상기 아노드 부 (100)는 광투과율이 우수한 유리와 같은 절연성 기판으로 이루어진 아노드 기판 (110)과, 상기 아노드 기판 상의 일부 위에 금속 또는 투명전극 등으로 이루어진 아노드 전극 (120)과, 상기 아노드 전극 상에 적색 (130a), 청색 (130b), 녹색 (130c)의 형광체 및 상기 형광체 사이에 블랙-매트릭스 (150)를 가지며, 일정한 간격을 갖게 하기 위한 구조물인 스페이서 (400)를 아노드 부의 블랙-메트릭스 영역에 놓이는 것을 특징으로 하며 ; 상기 캐소드 부 (300)는 유리와 같은 절곡성이 없는 절연성 기판으로 이루어진 캐소드 기판 (310)과, 상기 캐소드 기판 상의 일부 위에 금속 또는 투명전극 등으로 이루어져 있는 캐소드 전극 (320)과, 상기 캐소드 전극 (320)의 일부 위에 금속, 실리콘, 산화물, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 카바이드 화합물, 질소 화합물, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 등으로 이루어진 막 형 (박막 또는 후막)의 전계 에미터 (340)를 가지는 것을 특징으로 하며 ; 상기 그물망 메쉬 구조물 부 (200)는 상기 캐소드 부 (300)와 별도로 제작되며, 도 3 및 도 4a 에서와 같이 얇은 금속판(240)상에 원하는 게이트홀(220)을 형성하여 그물망 메쉬를 만들고, 상기 캐소드 전극(320)과 전기적 통전을 방지하기 위하여 절연체가 모든면에 도포된 절연막(210)을 형성하며, 전계 에미터로부터 방출된 전자가 상기 절연막(210)을 통과하여 상기 아노드 전극(120)들에 대응되도록 상기 절연막(210)의 일부 위에 전압을 인가할 수 있도록 전극 단자(230)가 공통전극으로 형성된 게이트 전극(230)을 갖는것을 특징으로 하며 ; 상기 아노드 부 (100), 그물망 메쉬 구조물 부 (200), 캐소드 부 (300)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 캐소드 부의 전계 에미터 (340)가 그물망 메쉬 구조물상의 게이트 홀 (220)을 통하여 아노드 부의 아노드 전극 (120)상의 형광체 (130a,130b,130c)와 서로 대응하도록 패키징되어 있는 것을 특징으로 한다. 3 is a vertical cross-sectional view of a field emission display device using a mesh mesh structure according to the present invention. As shown, the three-electrode field emission device employing the mesh mesh structure according to the present invention basically has an
본 발명에 있어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 그물망 메쉬 구조물에서 각각 게이트 홀은 상기 아노드 부 (100)의 상기 각각 적색, 청색, 녹색 형광체 도포면과 일대일 대응되도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 그물망 메쉬 구조물의 높이는 절연체 (210)와 전극 (230)을 포함하여 20 ~ 1000㎛ 범위를 갖도록 하여 전계 에미터 (340)로부터 방출에 필요한 전압을 낮출수 있도록 하며, 절연 산화막 (210)의 두께는 5 ~ 20㎛의 범위를 갖도록 함으로써 전계 에미터 (340)로부터 방출된 전자가 메쉬 구조물 상의 게이트 전극 (230)으로 누설되는 것을 억제할 수 있도록 하며, 상기 그물망 메쉬 구조물 상 (200)의 게이트 홀 (220)의 크기는 절연체 (210) 두께의 20 ~ 10 배가 되도록 함으로써 전자 방출 정도를 용이하게 제어할 수 있도록 하며, 바람직하게는 윗 부분과 아랫 부분의 크기 비율은 작은 홀의 크기를기준으로 큰 홀의 크기가 2배 이하가 되도록 형성하며, 상기 그물망 메쉬 구조물 상 (200)의 게이트 홀 (220)을 제외한 일정 부분에 금속 및 금속화합물을 이용하여 ~ 1㎛의 높이로 게이트 전극 (230)을 형성하여 전자방출량을 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, as shown in Figure 4b, each of the gate holes in the mesh mesh structure is preferably formed to correspond one-to-one with the respective red, blue, green phosphor coating surface of the
또한, 도 4a에 도시된 바와 같이 한 개의 산화막 (210)을 포함한 그물망 메쉬 구조물 (200)은 다음과 같은 방법으로 형성한다. 상기 그물망 메쉬 구조물 (200)은 얇은 금속판 모양으로 Ni-Cr을 함유한 SUS 계열, Al-Si 계열의 합금 및 Fe-Ni을 함유한 INVA 합금 계열 등의 재질을 사용하며, 열팽창계수가 적고 가공시 생성되는 열적 내부 응력을 제거하기 위해 400℃ 부근에서 1회 예비 아닐링 (annealing)을 실시하며, 상기 그물망 메쉬 구조물 (200)상의 일부 게이트 홀 (220)은 포토리소그라피 공정을 이용하며, 1 도트 (dot) 크기로 된 어레이 (array)로 형성하며, 하나의 게이트 홀은 각각의 적색, 청색, 녹색 형광체에 대응된다. In addition, as shown in FIG. 4A, the
그리고 상기 그물망 메쉬 구조물 상 (200)의 절연막 (210)은 SOG (spin-on-glass)를 이용한 스핀-코팅 (spin-coating) 및 딥-코팅 (dip-coating) 또는 SiO, TiO, AlO, NiO 등을 함유한 졸을 이용한 졸-겔 코팅 (sol-gel) 방법을 이용하여 모든 면에 형성하며, 절연체 산화막이 코팅된 그물망 메쉬 구조물을 520℃ 부근에서 충분한 아닐링 (annealing)을 수 회 거쳐 상기 그물망 메쉬 구조물 (200) 내에 남아 있는 잔류응력을 완전히 제거하여 소성후에도 평탄한 형상을 유지하도록 하며, Al, Ag 또는 Cr 등의 금속을 진공증착(vacuum-deposition)법을 이용하여 상기 그물망 메쉬 구조물 직상에 게이트 전극 (230)을 형성하도록 한다.In addition, the
또한, 상기 캐소드 부 (300)의 상기 막 형 전계 에미터 (340)는 캐소드 전극 (320) 상에 촉매 금속을 이용하여 금속, 실리콘, 산화물, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 카바이드 화합물, 질소 화합물, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 등을 직접 성장시키거나, 또는 미리 성장된 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, 카본 나노튜브, 카본 나노파이버 등의 입자상 분말을 바인더와 함께 페이스트 (paste)로 혼합하여 스크린 인쇄 또는 감광성 방법으로 제작하는 것을 특징으로 하되, 밀착력을 증가시키기 위하여 상기 입자상 페이스트형 에미터 직하 또는 바운더리(boundary)에 도전성 버퍼 금속막 (330)을 형성하는 것도 포함한다. In addition, the film
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 상기 그물망 메쉬 구조물을 채용한 전계 방출 소자를 제작하는 방법에 있어; 전계 방출 표시 소자(FED)의 방출 전자 집속 방법은, 상기 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 홀 (220)을 형성할 때 내부가 경사지도록 하되, 아노드 전극 (120)을 향하는 홀 (220)의 지름이 상기 전계 에미터 (340)를 향하는 부분의 홀 지름보다 작게 함으로써 상기 전계 에미터 (340)로부터 방출된 전자가 상기 아노드 전극 (120)의 특정 영역에 집속될 수 있도록 하며; 전계 방출 평면 램프 (FEFL)의 방출 전자 퍼짐 방법도 상기 전계방출 표시 소자의 게이트 홀 (220)을 형성하는 방법과 동일하게 하되, 아노드 전극 (120)을 향하는 홀의 지름이 상기 전계 에미터 (340)를 향하는 부분의 홀 지름보다 크게 함으로써 상기 전계 에미터 (340)로부터 방출된 전자가 상기 아노드 전극 (120)의 특정 영역으로 퍼짐을 유도할 수 있도록 하며, 상기 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 전극 (230)은 상기 게이트 홀 (220)의 경사진 절연체 내벽에는 덮이지 않도록 형성함으로써 상기 전계 에미터 (130)로부터 방출된 전자가 상기 그물망 메쉬 구조물 상의 전극 (230)으로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 한다. In addition, in order to achieve the above object in the method for manufacturing a field emission device employing the mesh mesh structure according to the present invention; The emission electron focusing method of the field emission display device (FED) is such that the inside is inclined when the
도 5는 본 발명에 의한 전계 방출 표시 소자 (FED)의 실시 예를 보여 주는 단면도 및 그 구동방법을 보여주는 것으로 상기 도 3과 유사하며, 자세히 설명하면 다음과 같다. 이는 도 3, 도 4a 및 도 4b의 방법상으로 전계 방출 표시 소자를 제작할 수 있으며, 도 2에서 보여주는 종래의 방법을 이용한 전계 방출 표시 소자와 비교하면, 게이트 전극 (32)과 금속 메쉬 그리드 전극 (51)을 동시에 구비하여 사전극형 구조와는 달리 하나의 그물망 메쉬 구조물 (200) 상에 게이트 전극 (230)을 형성하는 공정의 단축성과 산화물 절연막 (210)이 위 또는 아래의 모든 면에 형성된 점이 다르다. 도 5의 실시 예는 전계 에미터로부터 전계 방출 전자의 양을 극대화시키면서도 용이하게 제어할 수 있는 장점을 가지며, 전계 방출 표시 소자에서 중요한 그물망 메쉬 구조물상의 게이트 홀 (220) 크기를 캐소드 쪽보다 아노드 쪽을 작게 형성함으로써 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 전극 (230)에 음 또는 양의 직류 전압을 인가하고, 아노드 전극(120)에 1kV 이상의 고전압을 인가하면 상기 전계 에미터 (340)로부터 방출된 전자는 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 전극 (230)전압에 영향을 받아 아노드 부의 각각 형광체 (130)를 가격하여 최적의 색순도를 얻을 수 있다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing an embodiment of a field emission display device (FED) according to the present invention and a driving method thereof, similar to FIG. 3, and described in detail as follows. 3, 4a, and 4b, the field emission display device can be manufactured, and compared with the field emission display device using the conventional method shown in FIG. 2, the
도 6은 본 발명에 의한 도 5의 전계 방출 표시 소자를 전계 방출 평면 램프 (FEFL)에 응용한 것을 보여주는 것이며, 자세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 6 illustrates the application of the field emission display device of FIG. 5 to a field emission flat lamp (FEFL) according to the present invention.
도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그물망 메쉬 구조물을 채용한 삼전극형 전계 방출 평면 램프는 기본적으로 아노드 부 (100), 그물망 메쉬 구조물 부 (200), 캐소드 부 (300)를 가지는 것은 도 5의 구조와 동일하며 ; 상기 아노드 부 (100)는 광투과율이 우수한 유리와 같은 절연성 기판으로 이루어진 아노드 기판 (110)과, 상기 아노드 기판 (110) 상의 일부 위에 금속 또는 투명전극 등으로 이루 어진 아노드 전극 (120)과, 상기 아노드 전극 (120) 상에 일반적으로 CRT (Cathode Ray Tube) 등에 사용되는 산화물 형광체 또는 황화물 형광체인 적색, 청색, 녹색의 형광체를 일정한 비율로 혼합한 백색형광체 (140)를 구현할 수 있도록 하며, 고분자 레진 (resin)과 혼합하여 스크린 인쇄를 하거나 감광성 물질과 혼합하여 포토리소그라피 공정으로 백색형광막 (140)을 형성할 수 있으며, 일정한 간격을 갖게 하기 위한 구조물인 스페이서 (400)를 아노드 부의 백색형광막 (140) 중의 일부 영역에 놓이며, 백색 발광 빛의 전반사를 위하여 후면에 Al 금속막 (160)을 증착 (deposition) 하는 것을 특징으로 하며 ; 상기 캐소드 부 (300)는 도 3의 구조와 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하며 ; 상기 그물망 메쉬 구조물 부 (200)는 상기 캐소드 부 (300)와 별도로 제작되며, 도 5의 실시 예에서 설명한 바와 같이 전계 방출 전자의 양을 극대화시키면서도 용이하게 제어할 수 있도록 상기 전계 방출 평면 램프 (FEFL)에서 중요한 그물망 메쉬 구조물 (200) 상의 게이트 홀 (220) 크기가 캐소드 쪽보다 아노드 쪽을 크게 형성함으로써 그물망 메쉬 구조물 (200) 상의 게이트 전극 (230)에 직류 전압을 인가하고, 아노드 전극 (120)에 1kV 이상의 직류 고전압을 인가하면 상기 전계 에미터 (340)로부터 방출된 전자는 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 전극 (230) 전압에 영향을 받아 아노드 전극 (120)쪽으로 전자의 퍼짐을 유도하여 최적의 백색을 얻을 수 있으며, 전면에 대한 균일한 밝기를 얻기 위하여 별도의 확산 필름 (light guide)을 채용할 수 도 있는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG. 6, a three-electrode field emission flat lamp employing a mesh mesh structure according to the present invention basically has an
상기 도 6의 전계 방출 평면 램프 (FEFL)의 구동은 도 5와 같은 방법으로 이 루어진다. 상기 그물망 메쉬 구조물의 게이트 전극 (230)에 일정한 직류 전압을 인가하여 상기 캐소드 부의 일정한 캐소드 전극 (320) 상에 형성된 막 형의 전계 에미터 (340)로부터 전자 방출을 유도하며, 상기 아노드 부 (100)의 투명 전극 (120)에 직류 고전압을 인가하여 방출된 전자를 고 에너지로 가속시킬 수 있도록 한 후, 그물망 메쉬 구조물의 게이트 전극 (230)에 음 전압 (negative voltage)의 스캔 펄스 신호를, 캐소드 전극 (320)에 양 (positive) 또는 음 전압의 데이터 펄스 신호를 각각 입력하여 화상을 표현하는데 FED에서 구동하는 것과 달리 전계 방출 평면 램프에서는 연속적인 백색을 발광하게 된다. The field emission flat lamp (FEFL) of FIG. 6 is driven in the same manner as in FIG. By applying a constant DC voltage to the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 한 개의 산화막을 지닌 그물망 메쉬 구조물을 채용한 전계 방출 소자는, 유리와 같은 절연성 기판과, 상기 절연성 기판상에 형성된 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극 일부 위에 형성된 나노 카본계 전계 에미터, 상기 전계 에미터 주위 또는 직하에 형성된 버퍼(buffer) 전극, 상기 캐소드 위에 형성된 그물망 메쉬 구조물, 메쉬 구조물상의 일부분에 형성된 게이트 홀과 전극, 상기 전계 에미터로부터 방출된 전자가 충돌하는 아노드 부로 구성하고, As described above, the field emission device employing the mesh mesh structure having one oxide film according to the present invention includes an insulating substrate such as glass, a cathode electrode formed on the insulating substrate, and a nano carbon system formed on a part of the cathode electrode. A field emitter, a buffer electrode formed around or under the field emitter, a mesh mesh structure formed on the cathode, a gate hole and an electrode formed in a portion of the mesh structure, and the electrons emitted from the field emitter collide with each other. Configured with node division,
상기 그물망 메쉬 구조물상의 게이트 전극은 전계 방출 에미터로부터 방출되는 전자의 양을 조절하고, 아노드 부와 그물망 메쉬 게이트 전극간에 균일한 전극 전위를 형성함으로써 인위적인 아킹(Arcing)을 방지하는 역할을 하며, 게이트 홀 주변의 산화막 보다 홀의 바깥쪽으로 게이트 전극을 형성하여 누설전류를 방지할 수 있다. 아울러, 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 홀 내부에 경사진 영역과 게이트 홀의 위 또는 아래의 크기를 달리해서 상기 전계 에미터로 방출된 전자를 대향하는 아노드 부의 형광체에 집속 또는 퍼짐의 역할을 유도할 수 있게 함으로써, 종래 나노 카본계 전계 방출 소자의 문제점인, 게이트 전극의 누설전류, 아노드 전압에 의한 전자방출, 전자 방출량 조절을 개선할 수 있다.The gate electrode on the mesh mesh structure controls the amount of electrons emitted from the field emission emitter and prevents artificial arcing by forming a uniform electrode potential between the anode portion and the mesh mesh gate electrode. A gate electrode can be formed outside the hole rather than the oxide film around the gate hole to prevent leakage current. In addition, it is possible to induce the role of focusing or spreading on the phosphor of the anode part facing the electrons emitted to the field emitter by varying the size of the inclined region inside the gate hole on the mesh mesh structure and the gate hole. As a result, the leakage current of the gate electrode, the electron emission by the anode voltage, and the electron emission amount control, which are problems of the conventional nano carbon-based field emission device, can be improved.
특히 본 발명에 따른 전계 방출 소자를 전계 방출 표시 소자 (FED) 및 전계 방출 평면 램프 (FEFL)에 응용할 경우, 전계 방출에 필요한 전계를 한 개의 그물망 메쉬 구조물 상의 게이트 전극을 통해 인가하기 때문에 아노드 부와 캐소드 부의 간격을 자유로이 조절할 수 있어 아노드에 고전압을 인가할 수 있기 때문에 전계 방출시 휘도를 크게 개선할 수 있다. 또한 그물망 메쉬 구조물 상의 홀을 기준으로 위 또는 아래의 구멍 크기를 달리하여 그물망 메쉬 구조물을 제작할 경우 하나의 메쉬 구조물을 이용하여 전계 에미터로부터 방출된 전자가 아노드 형광체에 집속하고자 하는 전계 방출 표시 소자 (FED) 및 전계 에미터로부터 방출된 전자가 아노드 형광체에 퍼짐을 하고자 하는 전계 방출 평면 램프 (FEFL)에 이용하여 각각의 고휘도 표시 소자를 제작할 수 있다.
Particularly, when the field emission device according to the present invention is applied to the field emission display device (FED) and the field emission flat lamp (FEFL), the anode portion is applied through the gate electrode on one mesh mesh structure. Since the distance between the and cathode portions can be freely adjusted, a high voltage can be applied to the anode, thereby greatly improving the luminance during field emission. Also, when fabricating a mesh mesh structure by varying the size of the hole above or below the holes on the mesh mesh structure, the field emission display device for electrons emitted from the field emitter to focus on the anode phosphor using one mesh structure Each of the high brightness display elements can be fabricated by using a field emission flat lamp (FEFL) in which electrons emitted from the FED and the field emitter are intended to spread to the anode phosphor.
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040064289A KR100657844B1 (en) | 2004-08-16 | 2004-08-16 | Triode Type Field Emission Devices using Honeycomb mesh electrode with oxide layer and Manufacturing method therof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040064289A KR100657844B1 (en) | 2004-08-16 | 2004-08-16 | Triode Type Field Emission Devices using Honeycomb mesh electrode with oxide layer and Manufacturing method therof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060015901A KR20060015901A (en) | 2006-02-21 |
KR100657844B1 true KR100657844B1 (en) | 2006-12-14 |
Family
ID=37124318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040064289A KR100657844B1 (en) | 2004-08-16 | 2004-08-16 | Triode Type Field Emission Devices using Honeycomb mesh electrode with oxide layer and Manufacturing method therof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100657844B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9064670B2 (en) | 2012-03-02 | 2015-06-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electron emission device and X-ray generator including the same |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101410932B1 (en) * | 2008-03-26 | 2014-06-30 | 더 보드 어브 트러스티스 어브 더 리랜드 스탠포드 주니어 유니버시티 | Method of forming nano-particle film |
KR101088106B1 (en) | 2008-12-02 | 2011-11-30 | 한국전자통신연구원 | The field emittion display device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002093307A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Canon Inc | Electron emission device and manufacturing method of the same, electron source and image forming apparatus |
KR20040051469A (en) * | 2002-12-11 | 2004-06-18 | 한국전자통신연구원 | Triode field emission device having mesh gate and field emission display using the same |
-
2004
- 2004-08-16 KR KR1020040064289A patent/KR100657844B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002093307A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Canon Inc | Electron emission device and manufacturing method of the same, electron source and image forming apparatus |
KR20040051469A (en) * | 2002-12-11 | 2004-06-18 | 한국전자통신연구원 | Triode field emission device having mesh gate and field emission display using the same |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1020040051469 |
14093307 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9064670B2 (en) | 2012-03-02 | 2015-06-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electron emission device and X-ray generator including the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060015901A (en) | 2006-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100523840B1 (en) | Field Emission Device | |
TWI277120B (en) | Field emission device and field emission display device using the same | |
JP2003059436A (en) | Cathode substrate and anode substrate of carbon nanotube field emission display and method of forming cathode substrate | |
JP2006073514A (en) | Electron emission element and its manufacturing method | |
JP2006049290A (en) | Electron emitter and manufacturing method of same | |
KR101009983B1 (en) | Electron emission display | |
JP2005294262A (en) | Electron emitting element and electron emission display device using the same | |
KR100657844B1 (en) | Triode Type Field Emission Devices using Honeycomb mesh electrode with oxide layer and Manufacturing method therof | |
US7911123B2 (en) | Electron emission device and electron emission display using the electron emission device | |
TWI471890B (en) | Field emission cathode device and driving method of the field emission cathode device | |
KR20060124209A (en) | Electron emission device and method for manufacturing the same | |
KR101017036B1 (en) | Electron emission device | |
KR101065371B1 (en) | Electron emission device | |
KR20070043391A (en) | Electron emission device and electron emission display device using the same and manufacturing method thereof | |
JP4414418B2 (en) | Electron emission device and electron emission display device using the same | |
KR20090131169A (en) | Electron emission device, electron emission type backlight unit, and method of fabricating electron emission device | |
KR20060019845A (en) | Electron emission device | |
KR20060011665A (en) | Electron emission device and method for manufacturing the same | |
EP1544892A1 (en) | Image-displaying device, method of producing spacer used for image-displaying device, and image-displaying device with the spacer produced by the method | |
JP3828397B2 (en) | Manufacturing method of electron emitter, manufacturing method of cold cathode field emission device, and manufacturing method of cold cathode field emission display | |
KR100763893B1 (en) | Preparation of electron emission device having grooved carbon nanotube layer | |
KR20070079248A (en) | Electron emission device | |
KR20050066760A (en) | Field emission display device and process of the same | |
JP2006244980A (en) | Electron emission element and manufacturing method therefor | |
KR20060059618A (en) | Electron emission display |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111208 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |