KR101040801B1 - Field electron emission device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 애노드 전극으로 ITO 전면 전극이 아닌 패턴화된 버스 전극을 사용함으로써, 제조 공정과 제조 비용을 줄이고 휘도를 향상시킬 수 있는 전계방출장치에 관한 것으로, 애노드 패널의 애노드 전극은 상부 기판의 하면 가장자리를 따라 형성되는 도전성의 버스 전극으로 구성되고, 버스 전극이 형성되는 상부 기판의 중앙부 하면에는 형광체층이 형성되며, 상기 버스 전극과 형광체층의 하면에 상기 버스 전극과 형광체층을 덮으면서 반사층이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a field emission device capable of reducing manufacturing process and manufacturing cost and improving luminance by using a patterned bus electrode instead of an ITO front electrode as an anode electrode, wherein the anode electrode of the anode panel is formed on the bottom surface of the upper substrate. Conductive bus electrodes are formed along the edges, and a phosphor layer is formed on the lower surface of the central portion of the upper substrate on which the bus electrodes are formed, and the reflective layer covers the bus electrode and the phosphor layer on the lower surface of the bus electrode and the phosphor layer. It is characterized by being formed.
상기와 같은 구성의 전계방출장치는 상부기한의 하면 가장자리에 애노드 전극이 형성되어 게이트 전극 및 캐소드 전극과 발생할 수 있는 아크 방전의 우려를 방지할 수 있으며, 애노드 전극으로 ITO 전극을 사용하지 않고 버스 전극을 사용함으로써, 제조 공정과 제조 비용을 줄일 수 있으며, 빛의 휘도를 향상시킬 수 있다.In the field emission device having the above structure, an anode electrode is formed at the edge of the lower surface of the upper period to prevent the possibility of arc discharge that may occur with the gate electrode and the cathode electrode, and the bus electrode without using the ITO electrode as the anode electrode. By using, the manufacturing process and manufacturing cost can be reduced, and the brightness of light can be improved.
전계방출장치, 애노드전극, 캐소드전극, ITO전극, 버스전극 Field emitter, anode electrode, cathode electrode, ITO electrode, bus electrode
Description
본 발명은 전계방출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애노드 전극으로 ITO 전면 전극이 아닌 패턴화된 버스 전극을 사용함으로써, 제조 공정과 제조 비용을 줄이고 휘도를 향상시킬 수 있는 전계방출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission device, and more particularly, to a field emission device that can reduce manufacturing process and manufacturing cost and improve luminance by using a patterned bus electrode instead of an ITO front electrode as an anode electrode. .
통상적으로 평판 표시장치(flat panel display)는 크게 발광형 표시장치와 수광형 표시장치로 분류될 수 있다. 발광형 표시장치로는 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube), 플라즈마 표시장치(PDP; Plasma Display Panel) 및 전계방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 등이 있으며, 수광형 표시장치로는 액정 표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)가 있다.In general, a flat panel display may be largely classified into a light emitting display device and a light receiving display device. The light emitting display includes a cathode ray tube (CRT), a plasma display panel (PDP) and a field emission display (FED), and the light receiving display includes a liquid crystal display. There is a device (LCD).
액정 표시장치는 무게가 가볍고 소비전력이 적은 장점을 가지고 있으나, 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이므로, 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액정 표시 장치의 배면에는 백라이트 유 닛(backlight unit)이 설치된다.The liquid crystal display has the advantages of light weight and low power consumption. However, since the LCD itself does not emit light to form an image, and the light is incident on the outside, the liquid crystal display device forms an image. There is no problem. In order to solve this problem, a backlight unit is provided on the back of the liquid crystal display.
종래 백라이트 유닛으로는 선광원으로서 냉음극 형광램프(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)와, 점광원으로서 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)가 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 백라이트 유닛은 일반적으로 그 구성이 복잡하여 제조 비용이 높고 전력 소모가 큰 단점이 있으며, 특히 액정 표시장치가 대형화할수록 휘도의 균일성을 확보하기 힘든 문제점이 있다.Conventionally, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) as a light source and a light emitting diode (LED) as a point light source have been mainly used as a backlight unit. However, such a backlight unit generally has a disadvantage in that its configuration is complicated, and thus manufacturing cost is high and power consumption is large. In particular, as the liquid crystal display becomes larger, it is difficult to secure uniformity of luminance.
이에 따라, 최근에는 상기 문제점을 해소하기 위하여 평면발광 구조를 가진 전계방출형(field emission type) 발광 장치가 개발되고 있다. 이러한 전계방출장치를 이용한 백라이트 유닛은 기존의 냉음극 형광램프 등을 이용한 백라이트 유닛에 비해 전력 소모가 적고, 넓은 범위의 발광 영역에서도 비교적 균일한 휘도를 나타내는 장점이 있다. 또한, 전계방출장치는 백라이트 유닛의 광원뿐만 아니라 일반적인 조명용으로도 다양하게 적용될 수 있다.Accordingly, recently, a field emission type light emitting device having a planar light emitting structure has been developed to solve the above problem. The backlight unit using the field emission device consumes less power than the conventional backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp and has an advantage of displaying a relatively uniform luminance even in a wide range of emission areas. In addition, the field emission device may be variously applied not only for the light source of the backlight unit but also for general illumination.
전계방출장치의 일반적인 구조를 도 1을 참조하여 살펴보면, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)이 이격되어 서로 대향되게 배치된다. 상기 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)은 실링 부재(sealing member,50)에 의해 그 내부 공간이 밀폐되고, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이에는 전자 방출을 자극하기 위한 게이트 전극(30)이 캐소드 패널(20) 상에서 게이트 절연체(41) 상에 안착되며, 상기 게이트 전극(30) 상에는 상기 애노드 패널(10)을 지지하면서 그 사이에 일정한 공간을 확보하기 위한 스페이서(spacer,42)가 구비된다.Looking at the general structure of the field emission device with reference to Figure 1, the
여기서, 상기 애노드 패널(10)은 상기 상부기판(11)의 하면에 애노드 전 극(12)이 형성되고, 상기 애노드 전극(12)의 하면에는 형광체층(13)이 도포되고, 상기 형광체층(13)의 하면에는 메탈 막의 반사층(14)이 형성된다.In the
그리고, 상기 캐소드 패널(20)은 상기 하부기판(21)의 상면에 캐소드 전극(22)이 형성되고, 상기 캐소드 전극(22)의 상면에는 전계 발생에 의해 전자를 방출하는 다수개의 에미터(23)가 형성된다.In addition, the
또한, 상기 게이트 전극(30)에는 상기 에미터(23)에서 방출되는 전자가 통과하기 위한 개구부(31)가 다수개 형성된다.In addition, a plurality of
상기와 같은 구조의 종래의 기술에 따른 전계발광장치는 애노드 패널(10)의 애노드 전극(12)은 전계를 인가하기 위하여 ITO 전극이 기판(11)의 하부 전체면에 형성된다. 이 경우 기판의 가장자리로 노출되는 ITO는 게이트 전극(30), 캐소드 전극(22)과 아크를 발생시킬 수 있으므로, 전원연결부만 남기고 제거하여야 하는 공정이 요구된다. 또한, ITO 전극은 일반적으로 투명 전극을 사용하지만, 완전한 투명이 아니므로 투과율이 일반 유리보다 낮아 휘도를 감소시키는 문제점이 있다.In the electroluminescent device according to the related art having the above structure, the
그리고 전계방출장치는 패키징시 내부에는 높은 진공도가 요구되므로, 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 절연체(41)와 스페이서(42)의 중심축(Y)을 일치시켜야 하는데, 게이트 절연체(41)와 스페이서(42)가 게이트 전극(30)을 경계로 별개로 구성되어 중심축(Y)을 일치시키기가 어려운 점이 있다. 즉, 게이트 절연체(41)와 스페이서(42)의 배치 위치에 따라 중심축(Y)이 쉽게 틀어질 수 있으며, 이 경우 진공 작업에 의해 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20), 게이트 전극(30)이 휘어져 맞닿게 되거나 파손되는 등 심각한 문제점이 발생할 수 있다.In addition, since the field emission device requires a high degree of vacuum inside when packaging, the center insulator Y of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상부기판의 가장자리로 노출되는 ITO를 제거하여야 하는 공정을 줄임으로써, 제조 공정을 단순화시키고, 제조 비용을 줄일 수 있는 전계방출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by reducing the process of removing the ITO exposed to the edge of the upper substrate, to simplify the manufacturing process, to provide a field emission device that can reduce the manufacturing cost For the purpose of
또한 본 발명은 애노드 전극으로 ITO 전극이 상부기판의 전체면에 형성되어 상기 ITO 전극에 의해 빛의 투과율이 감소되어 휘도가 저하되는 것을 방지함으로써, 휘도를 향상시킬 수 있는 전계방출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In another aspect, the present invention is to provide a field emission device that can improve the brightness by preventing the ITO electrode is formed on the entire surface of the upper substrate as the anode electrode, the light transmittance is reduced by the ITO electrode to reduce the brightness. The purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전계방출장치는 상부기판 하면에 애노드 전극과 형광체층, 반사층이 형성되는 애노드 패널과, 하부기판 상면에 캐소드 전극과 에미터가 형성되는 캐소드 패널이 실링 부재에 의해 밀봉 합지되고, 애노드 패널과 캐소드 패널 사이의 공간에는 게이트 절연체와 스페이서에 의해 지지되는 게이트 전극이 구비되는 전계방출소자에 있어서, 상기 애노드 패널의 애노드 전극은 상부 기판의 하면 가장자리를 따라 형성되는 도전성의 버스 전극으로 구성되고, 버스 전극이 형성되는 상부 기판의 중앙부 하면에는 형광체층이 형성되며, 상기 버스 전극과 형광체층의 하면에 상기 버스 전극과 형광체층을 덮으면서 반사층이 형성되는 것을 특징으로 한다.The field emission device of the present invention for achieving the above object is an anode panel, the anode panel and the phosphor layer, the reflective layer is formed on the lower surface of the upper substrate, the cathode panel and the cathode panel is formed on the upper surface of the lower substrate sealing member Wherein the space between the anode panel and the cathode panel includes a gate electrode supported by a gate insulator and a spacer, the anode electrode of the anode panel being formed along the bottom edge of the upper substrate. A conductive layer is formed of a conductive bus electrode, and a phosphor layer is formed on a lower surface of a central portion of the upper substrate on which the bus electrode is formed. do.
전술한 구성에 있어서, 상기 도전성의 버스 전극은 금, 백금, 은, 알루미늄, 크롬, 구리 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다. In the above-described configuration, the conductive bus electrode is made of any one of gold, platinum, silver, aluminum, chromium and copper.
상기와 같은 구성의 전계방출장치는 상부기판의 하면 가장자리에 애노드 전극이 형성되어 게이트 전극 및 캐소드 전극과 발생할 수 있는 아크 방전의 우려를 방지할 수 있으며, 애노드 전극으로 ITO 전극을 사용하지 않고 버스 전극을 사용함으로써, 제조 공정과 제조 비용을 줄일 수 있으며, 빛의 휘도를 향상시킬 수 있다.In the field emission device of the above structure, an anode electrode is formed at the bottom edge of the upper substrate to prevent a possible arc discharge with the gate electrode and the cathode electrode, and the bus electrode without using the ITO electrode as the anode electrode. By using, the manufacturing process and manufacturing cost can be reduced, and the brightness of light can be improved.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.The technical problem achieved by the present invention and the practice of the present invention will be apparent from the preferred embodiments described below. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 애노드 패널의 개략적인 구조를 나타낸 저면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전극과 스페이서의 체결 상태를 나타낸 사시도이다.3 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a field emission device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a bottom view showing a schematic structure of an anode panel according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a A perspective view showing a fastening state between the gate electrode and the spacer according to the embodiment.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치는 상부의 애노드 패널(10)과 하부에서 상기 애노드 패널(10)과 대향되게 배치되는 캐소드 패널(20), 상기 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이에서 전자 방출을 자극하기 위한 게이트 전극(30), 상기 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이에 일정한 공간을 확보하고, 상기 게이트 전극(30)을 캐소드 패널(20)로부터 전기적으로 절연시키기 위한 절연 스페이서(40)를 포함한다.3 and 4, the field emission device according to the embodiment of the present invention is the field emission device according to the embodiment of the present invention so as to face the
이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 전술한 애노드(anode) 패널(10)은 상부기판(11)과 상기 상부기판(11)의 하면에 애노드 전극(12), 형광체층(13), 반사층(14)이 형성되어 구성된다.In detail, the
상기 상부기판(11)은 일반적으로 투명 재질의 유리 기판이 사용되며, 상기 애노드 전극(12)은 도전성의 버스 전극으로 이루어지며, 특히 본 발명의 실시예에 따른 상기 버스 전극(12)은 상부기판(11)의 하면 가장자리를 따라 형성되며 일 측에는 전원공급을 위한 전원연결부(12')가 형성된다. 여기서 상기 버스 전극(12)은 상기 상부기판(11)의 에지부 사이에서 소정의 간격이 확보되는 것이 바람직하며, 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등과 같은 도전성의 금속 재질로 구성된다. The
그리고 상기 형광체층(13)은 후술하는 에미터(23)에서 방출되는 전자에 의하여 여기되어 가시광을 방출하는 구성으로, 상기 상부기판(11)의 하면에 형성된다. 즉, 상부기판(11)의 하면 가장자리에는 버스 전극(12)이 형성되며, 형광체층(13)은 상기 버스 전극(12)의 내부 공간인 상부기판(11)의 하면 중앙부에 형성된다.The
상기와 같은 애노드 전극(12)과 형광체층(13)의 구성에 의하여 형광체층에서 방출되는 가시광은 전극에 의하여 방해를 받지 않고 상부기판(11)을 통하여 직접 상부로 출사되어 빛의 휘도를 향상시킬 수 있으며, 상부기판 외부로 노출되는 전극을 제거할 필요가 없어 제조 공정이 간단해진다. The visible light emitted from the phosphor layer by the configuration of the
또한, 상기 반사층(14)은 상기 형광체층(13)에서 방출되는 가시광을 상측으로 반사시키기 위한 구성으로, 알루미늄(Al)과 같은 물질로 이루어진다.
상기와 같이 형광체층(13)의 가장자리를 따라 버스 전극(12)이 형성되고, 형광체층(13) 상에 알루미늄 반사층(14)이 형성되는 구조만으로도, 버스 전극(12)이 충분히 애노드 전극으로 작용할 수 있다. 이때, 알루미늄 반사층(14)은 대략 80 내지 100nm로 두께로 형성되고, 버스 전극(12)에는 대략 10 내지 15kV 정도의 가속 전압이 인가된다. 이러한 버스 전극(12)의 가속 전압에서, 방출된 전자는 반사층(14)을 투과하여 형광체층(13)을 충분히 발광시킬 수 있다.In addition, the
As described above, even if the
전술한 캐소드(cathode) 패널(20)은 하부기판(21)과 상기 하부기판(21)의 상면에 캐소드 전극(22)과 에미터(emitter,23)가 형성되어 구성된다.The
상기 하부기판(21)은 상부기판(11)과 마찬가지로 투명 재질의 유리 기판이 사용될 수 있으며, 상면에는 금속 물질이나 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 도전성 물질을 이용한 캐소드 전극(22)이 스트라이프(stripe) 등의 패턴 형상으로 형성되거나, 전체면에 대하여 형성될 수 있다.Like the
또한, 상기 캐소드 전극(22)의 상면에는 전자방출원인 에미터(23)가 다수개 형성된다. 상기 에미터(23)는 상기 애노드 전극(13)과 캐소드 전극(22) 사이에서 발생되는 전계(electric field)에 의하여 전자를 방출시키기 위한 구성으로, 몰리브덴과 같은 금속이나 전자 방출 특성이 우수한 탄소나노튜브(CNT;carbon nanotubes) 등으로 이루어질 수 있다. In addition, a plurality of
그리고 상기 게이트 전극(30)은 상기 에미터(23)의 전자 방출을 자극 및 제 어하고, 에미터(23)를 보호하기 위한 구성으로, 상기 에미터(23)에서 방출된 전자가 통과되기 위하여 다수개의 개구부(31)가 형성되고, 후술하는 절연 스페이서(40)가 삽입되기 위한 다수개의 삽입구(32)가 형성된다. 이러한 게이트 전극(30)은 무기물의 평판형 패널에 전도성의 금속 물질이 도포되거나 금속물의 평판형 패널로 구성된다.The
한편, 상기와 같은 구성의 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)은 소정의 간격으로 서로 이격되어 대향되도록 배치되고, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이의 내부 공간에는 상기 에미터(23)의 전자 방출을 자극하기 위한 게이트(gate) 전극(30)이 절연 스페이서(spacer,40)에 의해 각 패널(10,20)과 일정한 간격을 유지하면서 구비되며, 게이트 전극(30)의 개구부(31) 하측에 상기 에미터(23)가 배치되고, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)의 가장자리에서 그 내부 공간을 밀폐시키기 위한 실링 부재(50)에 의해 합지된다.Meanwhile, the
도 5를 참조하면, 상기 절연 스페이서(40)는 고진공 환경에 따른 강한 압력에 대하여 상기 애노드 패널(10), 게이트 전극(30) 및 캐소드 패널(20)을 일정 간격으로 유지시키고, 게이트 전극(3)을 캐소드 전극(20)으로부터 절연시키기 위한 구성이다. 구체적으로는 상기 애노드 전극(10)과 게이트 전극(20) 사이에 일정 공간을 확보하여 유지시키기 위한 상부 스페이서(42)와 상기 게이트 전극(30)을 지지하면서 동시에 캐소드 패널(20)로부터 절연시키기 위한 하부 절연체(41)가 일체형으로 형성된다. 즉, 상기 상부 스페이서(41)는 상기 애노드 패널(10)을 지지하면서 애노드 패널(10)과 게이트 전극(30) 사이에 일정한 간격을 유지시키고, 상기 하부 절연체(42)는 상기 게이트 전극(30)을 지지하여 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20) 사이에 일정한 간격을 유지시키면서 동시에 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20)을 절연시키게 된다. 여기서 상기 하부 절연체(42)는 상기 게이트 전극(30)을 하부에서 지지하기 위하여 상부 스페이서(41) 보다 큰 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5, the insulating
상기와 같은 일체형의 스페이서에 의하여 구조가 간단하면서도 패키징 공정에서 중심축을 일치시켜야 하는 까다로운 공정이 제거될 수 있으며, 제품의 불량률을 개선시킬 수 있다.By the integrated spacer as described above, the difficult process of matching the central axis in the packaging process while the structure is simple can be eliminated, and the defective rate of the product can be improved.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described above with reference to one embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
도 1은 종래의 기술에 따른 전계방출장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a field emission device according to the prior art,
도 2는 종래의 기술에 따른 게이트 전극과 스페이서의 체결 상태를 나타낸 사시도,2 is a perspective view illustrating a coupling state between a gate electrode and a spacer according to the related art;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,3 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a field emission device according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 애노드 패널의 개략적인 구조를 나타낸 저면도,Figure 4 is a bottom view showing a schematic structure of an anode panel according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 전극과 스페이서의 체결 상태를 나타낸 사시도.5 is a perspective view showing a fastening state of the gate electrode and the spacer according to an embodiment of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
10 : 애노드 패널 11 : 상부기판10: anode panel 11: upper substrate
12 : 애노드 전극(버스 전극) 13 : 형광체층12 anode electrode (bus electrode) 13 phosphor layer
14 : 반사층14: reflective layer
20 : 캐소드 패널 21 : 하부기판20: cathode panel 21: lower substrate
22 : 캐소드 전극 23 : 에미터22
30 : 게이트 전극 32 : 삽입구30
40 : 절연 스페이서40: insulation spacer
41 : 게이트 절연체 42 : 스페이서41: gate insulator 42: spacer
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JPH0547354A (en) * | 1991-08-20 | 1993-02-26 | Futaba Corp | Light emitting element |
-
2009
- 2009-11-02 KR KR1020090104837A patent/KR101040801B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0547354A (en) * | 1991-08-20 | 1993-02-26 | Futaba Corp | Light emitting element |
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KR20110048151A (en) | 2011-05-11 |
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