KR200311071Y1

KR200311071Y1 - Field emitter

Info

Publication number: KR200311071Y1
Application number: KR2019970041061U
Authority: KR
Inventors: 최정필
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2003-08-21
Also published as: KR19990028430U

Abstract

본 고안은 형광물질이 도포되어 있는 상부부재와 음극선 방출소자가 구비되어 있는 하부부재를 소정의 이격거리를 유지한 상태로 결합하고 상부부재와 하부부재간에 소정크기의 전압을 걸어주면, 하부부재에 구비되어 있는 음극선 방출소자에서전자가 강하게 방출되어 상부부재에 도포되어 있는 형광물질에 충돌함으로써, 상기 형광물질이 발광하도록 하는 셀들로 구성되어 있는 전계 방출 소자에 관한 것으로 특히, 음극선 방출소자는 하부부재의 상면에 형성되어 있는 절연층 위에 형성되며 전자의 방출을 위해 하부부재와 평행하게 팁형상을 갖는 캐소드전극을 구비하고, 하부부재의 상면에 형성되어 있는 절연층 위에 형성되며 캐소드전극에서 방출되는 전자를 끌어당지기 위해 하부부재와 평행하게 팁형상을 갖는 애노드전극을 구비하되, 캐소드전극의 팁과 애노드전극의 팁은 서로 대향하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 소자에 관한 것이다.The present invention combines the upper member to which the fluorescent material is applied and the lower member provided with the cathode ray emitting element while maintaining a predetermined distance and apply a voltage of a predetermined size between the upper member and the lower member, In the cathode ray emitting device provided therein, the electron is strongly emitted and impinges on the fluorescent material applied to the upper member, so that the field emitting device is composed of cells to emit the fluorescent material, in particular, the cathode ray emitting device is a lower member Electrodes formed on the insulating layer formed on the upper surface of the electrode having a tip shape in parallel with the lower member for the emission of electrons, formed on the insulating layer formed on the upper surface of the lower member and emitted from the cathode electrode An anode electrode having a tip shape in parallel with the lower member to attract the Tip and the tip of the anode electrode of the electrodes is related to a field emission device being configured so as to face each other.

Description

Field emission devices

본 고안은 전계 방출 소자에 관한 것으로 특히, 전자방출효과를 증가시킬 수 있도록 기판과 인술레이터층위에 전자를 방출시키기 위한 음극(이미터)용 전극과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극이 모두 팁형상을 갖으며 팁이서로 마주보고 있는 평면 전자원 구조를 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission device, and in particular, both the electrode for the cathode (emitter) for emitting electrons on the substrate and the insulator layer and the electrode for the anode to attract the emitted electrons to increase the electron emission effect A field emission display device having a tip shape and having a planar electron source structure facing each other.

일반적으로, 전계 방출 소자(Field emission display device; FED) 또는 전계 방출 어레이(Field emission array)로 불리우는 표시소자는 LCD의 대체용으로 개발된 디스플레이용 표시소자로서, 그 특징을 대략적으로 설명하면 다음과 같다.In general, a display device called a field emission display device (FED) or a field emission array is a display device for display developed as an alternative to an LCD. same.

상기 FED는 기본적으로 형광물질이 도포되어 있는 상부부재와 음극선 방출소자가 구비되어 있는 하부부재를 소정의 이격거리를 유지한 상태로 결합시 그 사이에 형성된 공간을 진공상태로 유지하고, 상기 상부부재와 하부부재간에 수 킬로볼트(KV) 또는 수백 볼트의 전압을 걸어주면, 상기 하부부재에 구비되어 있는 음극선 방출소자에서 음극성 전자가 강하게 방출되어 상기 상부부재에 도포되어 있는 형광물질에 충돌함으로써, 상기 형광물질이 발광하도록 하는 셀들로 구성되어 있다.The FED basically maintains a space formed between the upper member to which the fluorescent material is applied and the lower member to which the cathode ray emitting device is maintained at a predetermined distance to maintain a vacuum formed therebetween. When a voltage of several kilovolts (KV) or several hundred volts is applied between the lower member and the lower member, negative electrons are strongly emitted from the cathode ray emitting element provided in the lower member, thereby colliding with the fluorescent material applied to the upper member. The fluorescent material is composed of cells to emit light.

상술한 셀들은 소정크기의 평면에 M×N의 매트릭스를 형성하고 있으며, 셀어레이의 구동을 위한 제어기술은 대체적으로 LCD구동원리와 유사하다.The cells described above form a matrix of M × N in a plane of a predetermined size, and the control technique for driving the cell array is generally similar to the LCD driving principle.

따라서, 결과적으로 상기 FED의 성능은 상기 음극선 방출소자에서 발생되는 전자의 운동에너지로 판가름나게 되는데, 이를 위해 전계방출을 위한 음극선 방출소자의 구현방식이 첨부한 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와같이 다양하게 제안되었다.Therefore, as a result, the performance of the FED is determined by the kinetic energy of electrons generated in the cathode ray emitting device. For this purpose, an implementation of the cathode ray emitting device for field emission is shown in FIGS. 1 to 3. Various proposals have been made as follows.

상기 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 방식들은 종래의 전계방출을 구현하기 위한 방식들중 대표적인 케이스의 양태를 도시하고 있는데, 도 1은 Spindt 타입을 도시하고 있으며, 도 2는 SCE 타입을 도시하고 있고, 도 3은 DLC 타입을 도시하고 있는데, 가장 보편화 되어 있는 방식으로는 도 1에 도시되어 있는 바와같은 Spindt 타입이다.1 through 3 illustrate aspects of a typical case among methods for implementing conventional field emission, in which FIG. 1 illustrates a Spindt type, and FIG. 2 illustrates an SCE type. FIG. 3 shows a DLC type, which is the most common type of Spindt type as shown in FIG. 1.

상술한 Spindt 타입을 첨부한 도 1을 참조하여 간략히 살펴보면, Spindt 타입은 수직구조로서 팁(Tip)에서 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 발광하는 전형적인 FED의 특성에 매칭되는 구조이다. 따라서, 도 2 또는 도 3에 도시되어 있는 방식들에 비하여 전자방출의 효율이 높다.그러나, 상기 팁을 포함한 캐소드의 제조공정이 까다롭다는 단점이 있다.Briefly referring to FIG. 1 with the above-described Spindt type, the Spindt type is a vertical structure that matches the characteristics of a typical FED in which electrons emitted from a tip collide with phosphors and emit light. Thus, the efficiency of electron emission is higher than the schemes shown in FIG. 2 or FIG. 3. However, there is a disadvantage in that the manufacturing process of the cathode including the tip is difficult.

이에 반하여, 첨부한 도 2와 도 3에 도시되어 있는 SCE(Surface-Conduction Electron Emitter) 타입과 DLC(Diamond LikeCarbon) 타입은 평면 전자원이라는 방식을 적용해 캐소드의 제조공정을 단순화한 방식으로서, 특히 SCE 타입은 에미션 방향에 따라 수평구조로 분류된다, 즉, 수평방향으로 전자를 방출하고 에노드에서 이 전자를 끌어당김으로써 인해 현광물질에 전자가 충돌하여 발광동작하게 되는 것이다.On the contrary, the Surface-Conduction Electron Emitter (SCE) type and the Diamond Like Carbon (DLC) type shown in FIGS. 2 and 3 are simplified methods of manufacturing a cathode by applying a planar electron source. The SCE type is classified into a horizontal structure according to the emission direction, that is, by emitting electrons in the horizontal direction and attracting these electrons from the anode, the electrons collide with the luminescent material so that the light emitting operation is performed.

그러나, 상술한 바와같은 평면 전자원에 따른 방식들은 팁방식에 비하여 전자방출의 효율이 월씬 떨어진다.However, the methods according to the planar electron source as described above are much lower in efficiency of electron emission than the tip method.

따라서, 상기 Spindt 타입과 평면 전자원에 따른 방식(SCE, DLC)간의 전자 방출 효율을 수치적으로 비교하면, 상기Spindt 타입의 전자 방출 효율은 12 lm/W 인데 반하여 평면 전자원에 따른 방식(SCE, DLC)에서의 전자 방출 효율은 2.8lm/W 이다.Therefore, when the electron emission efficiency between the Spindt type and the planar electron source (SCE, DLC) is numerically compared, the Spindt type electron emission efficiency is 12 lm / W, whereas the planar electron source (SCE) , DLC) has an electron emission efficiency of 2.8 lm / W.

그러므로, FED의 제작에 따른 음극선 방출소자의 형성시 제작공정이 복잡하지 않고 단순하면서도 전자 방출 효율이 높은 캐소드의 개발이 문제점으로 제시되었다.Therefore, the development of the cathode is not complicated, and the development of a simple cathode with high electron emission efficiency has been proposed as a problem.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 전자방출효과를 증가시킬 수 있도록 기판과 인술레이터층위에 전자를 방출시키기 위한 음극(이미터)용 전극과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극이 모두 팁형상을 갖으며 팁이 서로 마주보고 있는 평면 전자원 구조를 갖는 전계 방출 표시 소자를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is an electrode for a cathode (emitter) for emitting electrons on the substrate and the insulator layer and an anode electrode for attracting the emitted electrons to increase the electron emission effect All of them provide a field emission display device having a tip shape and a planar electron source structure in which the tips face each other.

도 1은 전계방출을 위한 종래 셀구조중 Spindt 타입의 구조예시도1 is a structural example of a Spindt type of a conventional cell structure for electric field emission

도 2는 전계방출을 위한 종래 셀구조중 SCE 타입의 구조예시도Figure 2 is a structural example of the SCE type of the conventional cell structure for electric field emission

도 3은 전계방출을 위한 종래 셀구조중 DLC 타입의 구조예시도3 is a structural example of a DLC type of a conventional cell structure for electric field emission

도 4는 근래의 일반적인 평면 전자원의 구조예시도4 is a structural example of a general planar electron source in recent years

도 5는 본 고안에 따른 전자 방출 소자의 구성예시도5 is a configuration example of an electron emitting device according to the present invention

도 6은 본 고안에 따른 전자 방출 소자의 전자 방출 동작 설명을 위한 예시도6 is an exemplary view for explaining an electron emission operation of the electron emission device according to the present invention

도 7은 본 고안에 따른 전자 방출 소자의 적용시 방출된 전자의 형광면 추돌 과정 예시도7 is a view illustrating a fluorescent surface collision process of electrons emitted when the electron emission device according to the present invention is applied

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 형광물질이 도포된 상부부재와, 음극선 방출소자가 구비된 하부부재가 소정의 거리를 두고 이격되어 결합된 전계방출소자에 있어서,Features of the present invention for achieving the above object, in the field emission device coupled to the upper member and the lower member is provided with a cathode ray emitting device is spaced apart a predetermined distance, the fluorescent material is applied,

상기 음극선 방출소자는 상기 하부부재의 상면에 형성된 절연층과, 상기 절연층상에 팁형상으로 형성된 캐소드전극과, 상기 절연층상에 팁형상으로 형성된 애노드전극으로 구성되며, 상기 캐소드전극과 애노드전극의 팁형상으로 서로 마주보도록 형성된 것을 특징으로 한다.The cathode ray emitting device includes an insulating layer formed on an upper surface of the lower member, a cathode electrode formed in a tip shape on the insulating layer, and an anode electrode formed in a tip shape on the insulating layer, and a tip of the cathode electrode and the anode electrode. Characterized in that formed to face each other in the shape.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 부가적인 특징으로, 상기 캐소드전극의 팁과 애노드전극의 팁은 원뿔형의 형상을갖는 데 있다.As an additional feature of the present invention for achieving the above object, the tip of the cathode electrode and the tip of the anode electrode has a conical shape.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 본 고안에 적용되는 기술적 사상을 첨부한 도 4를 참조하여 살펴보면, 도 4는 근래의 일반적인 평면 전자원의 구조예시도로서, 캐소드와 애노드 양 전극에 전압을 걸어주면 전극사이에는 전계가 형성되어 상기 캐소드에서 전자가 방출된다. 이때, 전자 방출을 쉽게 하기 위해서 에미터 구조를 팁형식으로 형성시켰다.First, referring to FIG. 4 attached to the technical idea applied to the present invention, FIG. 4 is a structural example of a general planar electron source in recent years. An electric field is formed between the electrodes when a voltage is applied to both the cathode and the anode. Electrons are emitted from the cathode. In this case, in order to facilitate electron emission, an emitter structure was formed in a tip form.

이러한 평면 전자원의 구조는 그 생산공정이 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와같은 종래의 Spindt 타입에 비하여 단순하지만 그 전계방출율이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.The structure of this planar electron source is simple compared to the conventional Spindt type as shown in FIG. 1 to which the production process is attached, but has a disadvantage in that its field emission rate is bad.

이때, 본 발명에서는 에노드측의 전극을 첨부한 도 4와 달리 팁형식으로 구성한 것이 특징으로써, 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와같이 구성되어 진다.At this time, the present invention is characterized in that it is configured in the form of a tip, unlike in Figure 4 attached to the electrode on the anode side, it is configured as shown in Figure 5 attached.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 음극선 방출소자의 구성 예시도로서, 기판(1)과 인술레이터(2)층위에 전자를 방출시키기위한 음극(이미터)용 전극(3)과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극(4)을 모두 팁형상을 갖도록 구성하는 것으로 즉, 공지된 사실과 같이 캐소드 전극(3)은 원뿔형의 팁전극이 다수개 구비되어 있으며, 그에따른 애노드 전극(4)이 상기 캐소드 전극(3)과 마찬가지로 원뿔형의 팁전극이 다수개 구비되어 있다.5 is a diagram illustrating a configuration of a cathode ray emitting device according to the present invention, wherein a cathode (emitter) electrode 3 for emitting electrons on the substrate 1 and an insulator 2 layer and the emitted electrons are shown. The positive electrode 4 for pulling is configured to have a tip shape, that is, as is known, the cathode electrode 3 is provided with a plurality of conical tip electrodes, and accordingly the anode electrode 4 is Similar to the cathode electrode 3, a plurality of conical tip electrodes are provided.

또한, 상기 애노드 전극(3)과 캐소드 전극(4)의 팁영역은 서로 대향하도록 구성하였다.In addition, the tip regions of the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 were configured to face each other.

상술한 바와같이 구성되는 본 발명에 따른 음극선 방출소자의 동작을 살펴보면, 캐소드 전극(3)과 애노드 전극(4)에 일정치 이상의 전압을 걸어주면 캐소드 전극(3)과 애노드 전극(4)에는 첨부한 도 6에 도시되어 있는 바와같은 전계가 형성되며, 그에따라 캐소드 전극(3)에서 방출되는 전자가 애노드 전극(4) 측으로 빠르게 이동하게 된다.Looking at the operation of the cathode ray emitting device according to the present invention configured as described above, if a voltage of a predetermined value or more applied to the cathode electrode 3 and the anode electrode 4 attached to the cathode electrode 3 and the anode electrode 4 An electric field as shown in FIG. 6 is formed, whereby electrons emitted from the cathode electrode 3 move rapidly to the anode electrode 4 side.

이때, 전계 방출 소자의 특성상 상기 캐소드 측에서 방출되어지는 전자는 형광물질에 추돌하여야하는데, 그 과정의 예가 첨부한 도 7에 도시되어 있는 바와같다.At this time, the electrons emitted from the cathode side should collide with the fluorescent material due to the characteristics of the field emission device, an example of the process is shown in Figure 7 attached.

따라서, 에미션 증가에 따른 휘도 증가의 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the effect of the brightness increase according to the increase in emission can be obtained.

상기와 같이 동작하는 본 고안에 따라 기판과 인술레이터층위에 전자를 방출시키기 위한 음극(이미터)용 전극과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극이 모두 팁형상을 갖도록 함으로써, 공정의 간소화를 이루면서도 그와 함께 전계 방출율을 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention operating as described above, the electrode for cathode (emitter) for emitting electrons on the substrate and the insulator layer and the electrode for anode for attracting the emitted electrons both have a tip shape, thereby simplifying the process. At the same time there is an effect to increase the field emission rate.

Claims

In the field emission device wherein the upper member coated with the fluorescent material and the lower member provided with the cathode ray emitting device are spaced apart and separated by a predetermined distance,

The cathode ray emitting device includes an insulating layer formed on an upper surface of the lower member, a cathode electrode formed in a tip shape on the insulating layer, and an anode electrode formed in a tip shape on the insulating layer, wherein the cathode electrode and the anode electrode A field emission device, characterized in that formed in the shape of the tip facing each other.

The method of claim 1,

And a tip of the cathode electrode and a tip of the anode electrode have a conical shape.