KR20050087110A - 탄소 나노튜브 전계방출소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소 나노튜브 전계방출소자에 관한 것으로, 특히 언더 게이트 구조를 가지는 탄소 나노튜브 전계방출소자의 캐소드 전극 구조를 변경하고, 휘도 상승 및 전자빔 집속을 위한 보조 전극을 더 형성하도록 한 탄소 나노튜브 전계방출소자에 관한 것이다. 종래 평면형 탄소 나노튜브 전계방출소자 중 언더게이트 구조는 구성이 간단한 대신 구동 전압이 높고 효율이 낮은 문제점이 있고, 카운터 전극 코플래너 구조는 관통홀 형성 공정이 더 필요하여 비용 및 수율이 악화되는 문제점이 있으며, 공통적으로 노출된 표면을 가지는 절연층에 전하가 충방전 되면서 전계 왜곡이 발생하기 쉽고 높은 애노드 전계에 의한 이상 발광이 나타나는 문제점이 있었다. 또한, 탄소 나노튜브를 게이트 전극의 폭에 맞추어 형성하므로 전자빔의 퍼짐이 심해 인접셀과 광 간섭이 발생하는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 복수의 전극으로 하나의 스캔라인을 구성하도록 하면서 스캔라인에 평행하도록 보조 전극을 배치하여 그 구성에 따라 자유롭게 전자 방출 영역을 정의할 수 있도록 하고, 탄소 나노튜브의 형태와 보조 전극의 돌출부 구성을 조절하여 전자빔의 집속 정도를 결정하도록 함으로써, 복잡한 공정 없이도 사용자가 원하는 발광 영역을 가지는 셀을 다양한 방식으로 구현하면서도 인접 셀과의 광 간섭을 줄이고, 휘도 및 효율을 크게 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

탄소 나노튜브 전계방출소자{CARBON NANOTUBE FIELD EMISSION DEVICE}

본 발명은 탄소 나노튜브 전계방출소자에 관한 것으로, 특히 언더 게이트 구조를 가지는 탄소 나노튜브 전계방출소자의 캐소드 전극 구조를 변경하고, 휘도 상승 및 전자빔 집속을 위한 보조 전극을 더 형성하도록 한 탄소 나노튜브 전계방출소자에 관한 것이다.

정보통신 기술의 급속한 발달과 다양화되는 정보의 시각화 요구에 따라 전자 디스플레이의 수요는 더욱 증가하고 있으며, 요구되는 디스플레이 모습 또한 다양해 지고 있다. 그 예로 휴대형 정보기기와 같이 이동성이 강조되는 환경에서는 무게, 부피 및 소비전력이 작은 디스플레이가 요구되며, 대중을 위한 정보 전달매체로 사용되는 경우에는 시야각이 넓은 대화면의 디스플레이 특성이 요구된다. 또한, 이와 같은 요구를 만족시켜 나가기 위해 전자 디스플레이는 대형화, 저가격화, 고성능화, 고정세화, 박형화, 경량화 등의 조건이 필수적이어서, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 기존의 CRT를 대체할 수 있는 가볍고 얇은 평판 디스플레이 장치의 개발이 절실히 필요하게 되었다. 이러한 다양한 표시 소자의 요구에 따라 최근에는 전계방출(field emission)을 이용한 소자가 디스플레이 분야에 적용되면서, 크기 및 전력 소모를 감소시키면서도 높은 해상도를 제공할 수 있는 박막 디스플레이의 개발이 활발해지고 있다.

상기 전계방출소자는 현재 개발 혹은 양산중인 평판 디스플레이들(LCD와 PDP, VFD등)의 단점을 모두 극복한 차세대 정보 통신용 평판 디스플레이로 주목을 받고 있다. 전계방출소자 디스플레이는 전극 구조가 간단하고, CRT와 같은 원리로 고속동작이 가능하며, 무한대의 칼라, 무한대의 그레이 스케일, 높은 휘도, 높은 비디오(video rate) 속도 등 디스플레이가 가져야 할 장점들을 고루 갖추고 있다.

전계방출 표시소자는 진공 속의 금속 또는 도체 표면(에미터)상에 고전계가 인가될 때 전자들이 금속 또는 도체로부터 진공 밖으로 나오는 양자역학적 터널링 현상을 이용한 것이다. 이 때 소자는 파울러-노드하임(Fowler-Nordheim) 법칙에 의하여 전류-전압 특성을 나타내게 된다.

최근 들어 탄소 나노튜브가 직경에 대한 길이의 비가 크고, 기계적으로 강하며, 화학적으로 상당히 안정하여 비교적 낮은 진공도에서 전자방출특성이 우수한 이유로 인해 이를 이용한 전계방출소자의 중요성이 인식되고 있다. 이와같은 탄소 나노튜브는 작은 직경(약, 1.0∼ 수십[nm])을 갖기 때문에 종래의 마이크로팁형(spindt형) 전계방출 팁에 비해 전계강화효과(field enhancement factor)가 상당히 우수하여 전자방출이 낮은 임계 전계(turn-on field, 약 1∼5[V/㎛])에서 이루어질 수 있게 되므로, 전력손실 및 생산단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이러한 탄소 나노튜브는 캐소드 전극 상에 페이스트 상태로 스크린 프린팅되어 형성되거나 화학 기상 증착 방법으로 성장시키는 방법으로 형성될 수 있으며, 정밀한 구조에 적용하기 위해서 감광성 페이스트 상태로 사용하여 후면 노광하는 방법을 사용하기도 한다.

종래 전계방출소자의 구조를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 다양한 평면형 탄소 나노튜브 전계방출 소자 구조들 중 기본구조인 언더게이트(undergate) 구조와 카운터 전극 코플래너(counter electrode coplanar) 구조를 보인 단면도로서, 상기 카운터 전극 코플래너 구조는 구동 전압을 낮추기 위해 상기 언더게이트 구조를 변형한 구조이다.

먼저, 도 1a의 언더게이트 구조를 보면, 도시된 바와 같이 하판 유리기판(1) 상부에 데이터 전극으로 동작하는 게이트 전극(2) 및 절연층(3)를 차례로 형성하고, 그 상부 전면에 도전성 물질을 형성한 후 패터닝하여 캐소드 전극(5)을 형성한다. 그리고 상기 형성된 캐소드 전극(5)의 상부 일부에 탄소 나노튜브(6)를 형성하는 것으로 하판을 제조를 완료한다.

그 다음, 상판 유리 기판(10) 상에 차례로 애노드 전극(11)과 형광체(12)를 형성하여 상판을 별도로 제조한 후, 상기 형성된 하판 상부에 소정의 간격을 두고 배치한다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 상기 상판과 하판 사이에 스페이서와 밀봉부를 형성하여 물리적으로 고정하고 내부를 진공 상태로 만들어 전계 발광소자 구조를 완성한다.

상기 소자를 구동시키기 위하여 상판 애노드 전극(11)에 높은 전압을 인가하고 상기 게이트 전극(2)과 캐소드 전극(5)에 전압을 가하면 상기 탄소 나노튜브(6)로부터 전자가 방출되기 시작하고, 이는 상기 애노드 전극(11)의 고 전계에 의해 가속되어 상판의 형광체(12)에 충돌하여 발광이 실시된다.

상기 구조는 공정이 용이하지만, 전계 발광 소자를 구동시키기 위해 상이한 층에 위치한 게이트 전극(2)과 캐소드 전극(5)에 전압을 가해야 하므로 구동을 위한 전압이 높아 전력 소비가 큰 문제점이 있으며, 상기 전극 사이에 위치하는 절연층(3)에 전하가 충전되어 전계가 왜곡되는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선하기 위해 도 1b와 같은 보다 복잡한 카운터 전극 코플래너 구조가 사용되기도 한다.

도시된 바와 같이 하판 유리기판(1) 상부에 데이터 전극으로 동작하는 게이트 전극(2) 및 절연층(3)를 형성한 후 절연층(3)에 관통홀을 형성하고, 그 상부 전면에 도전성 물질을 형성한 후 패터닝하여 동일 평면 상에 카운터 전극(4)과 캐소드 전극(5)을 형성한다. 상기 형성된 캐소드 전극(5)의 상부 일부에 탄소 나노튜브(6)를 형성하는 것으로 하판을 제조한다.

그리고, 상판 및 패널 형성은 전술한 언더게이트 구조와 동일하다.

상기 카운터 전극 코플래너 구조는 전술한 언더 게이트 구조에 비해 구동 전압이 낮고, 효율이 높아지지만, 관통홀 형성 공정과 같은 난이도가 높은 공정을 포함하고 있으므로 수율이 낮고 비용이 높아지는 문제점을 가진다. 그리고, 상기 경우에서도 절연층(3)에 전하가 축적되기 쉬운데, 도시된 캐소드 전극(5)과 카운터 전극(4) 사이의 노출된 절연층(3) 표면을 통해 전하가 충방전되게 된다. 도시된 바와 같이, 상기 절연층(3) 표면이 많이 노출되면 시간에 따라 충전 및 방전현상이 발생하므로 전계를 왜곡시키거나 이상 발광의 원인이 되기도 한다.

또한, 상기 언더 게이트 구조나 카운터 전극 언더 게이트 구조 모두 탄소 나노튜브가 최상층에 노출되어 있으므로 애노드 전계에 의한 이상 발광이 발생하기 쉬워 표시 화면 품질이 악화되는 문제점이 있다.

도 2는 종래 구조(특히 언더게이트 구조)에서 발생되는 전자빔의 궤적을 설명하기 위한 평면도들로서, 도 2a에 도시한 바와 같이 하부 게이트 전극(데이터 전극)(2)과 수직 교차하도록 배치된 캐소드 전극(스캔 전극)(5) 상부에 게이트 전극(2)의 폭과 같은 길이(F)로 탄소 나노튜브(6)를 형성하는 것이 일반적이다. 이는 보다 많은 경계면에서 전자가 방출되도록 하기 위한 것인데, 도 2b에 도시한 바와 같이 전자빔이 하부 게이트 전극(2)의 좌우로 퍼지게 된다. 즉, 탄소 나노튜브(6)로부터 방출되는 전자가 하부 게이트 전극(2) 방향으로 하향 진행하다가 높은 애노드 전계에 의해 상판 형광체로 가속되며, 탄소 나노튜브(6)의 양 끝단에서 전자 방출이 가장 많기 때문에 초기 속도에 의해 빔이 넓게 퍼지게 되는 것이다. 이렇게 퍼진 전자 중 일부는 인접한 셀의 형광체에까지 도달할 수 있어 혼색을 유발하고 휘도를 낮추게 된다. 이는 패널 크기 및 해상도를 높이는데 치명적인 문제점을 야기시켜 제조 가능한 패널 크기와 해상도를 제한하게 된다.

상기한 바와같이 종래 평면형 탄소 나노튜브 전계방출소자 중 언더게이트 구조는 구성이 간단한 대신 구동 전압이 높고 효율이 낮은 문제점이 있고, 카운터 전극 코플래너 구조는 관통홀 형성 공정이 더 필요하여 비용 및 수율이 악화되는 문제점이 있으며, 공통적으로 노출된 표면을 가지는 절연층에 전하가 충방전 되면서 전계 왜곡이 발생하기 쉽고 높은 애노드 전계에 의한 이상 발광이 나타나는 문제점이 있었다. 또한, 탄소 나노튜브를 게이트 전극의 폭에 맞추어 형성하므로 전자빔의 퍼짐이 심해 인접셀과 광 간섭이 발생하는 문제점이 있었다.

상기한 바와같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 일측에서 연결되는 복수의 캐소드 전극을 형성하고, 전계 방출 부분에 폭이 좁은 돌출부를 가지거나 가지지 않은 보조 전극을 캐소드 전극과 평행하게 형성하면서, 교차하는 게이트 전극의 폭보다 짧은 길이를 가지는 탄소 나노튜브를 상기 캐소드 전극 상부에 형성하도록 하여 전자빔을 상기 보조 전극 방향으로 집속할 수 있도록 한 탄소 나노튜브 전계방출소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 차례로 형성된 게이트 전극 및 절연층과; 상기 절연층 상부에 위치하여 상기 게이트 전극과 수직한 방향으로 배치되면서 복수 조합으로 하나의 스캔 라인을 형성하는 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극과 평행하게 형성된 보조 전극과; 상기 게이트 전극과 교차되는 상기 캐소드 전극 상부 영역 중 상기 보조 전극에 인접한 영역에 배치된 탄소 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같은 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면들을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 일 실시예의 구조를 나타낸 상부 평면도로서, 도시한 바와 같이 기존의 언더게이트 구조를 기본으로 복수개(2개)로 분리된 캐소드 전극으로 하나의 스캔 전극(130)을 형성하도록 전극 구조를 변경하고, 상기 스캔 전극(130)과 평행하게 보조 전극(140)을 더 형성한 것이다. 그리고, 상기 스캔 전극(130)의 셀 영역 중 보조 전극(140) 방향의 경계 부분에 탄소 나노튜브(50)를 형성한 구조를 예시하고 있다.

비록, 도시된 도면이 평면도이기 때문에 나타나지는 않지만, 본 발명 일 실시예는 하판 유리기판(미도시)과, 그 상부에 차례로 형성된 게이트 전극(데이터 전극으로 동작)(110) 및 절연층(120)과, 그 상부에 한쌍의 전극이 하나의 스캔 전극(130)이 되도록 구성한 캐소드 전극과, 그 상부의 탄소 나노튜브(150)와, 상기 스캔 전극(130)과 평행하게 배치되면서 돌출부를 가지는 보조 전극(140)이 형성된 단면 구조를 가지고 있다.

그럼, 본 발명의 핵심이 되는 절연층(120) 상부 구조물들의 형태를 도시된 평면도를 통해 상세히 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 상기 게이트 전극(110)과 수직한 방향으로 캐소드 전극(130)을 형성하여 상기 게이트 전극(110)을 데이터 전극으로 사용하고 캐소드 전극(130)을 스캔 전극으로 사용하는 것은 일반적인 패널 구조를 따른다. 하지만, 본 발명에서는 상기 캐소드 전극(130)을 일측에서 전기적으로 연결되는 한쌍의 전극 구조로 형성하여 셀 영역을 정의한다는 특징을 가진다. 그리고, 도시된 실시예에서는 상기 한쌍의 전극으로 이루어진 캐소드 전극(130) 사이에 보조 전극(140)을 배치하고 있다.

상기 캐소드 전극(130)의 상부 영역 중 전계가 집중 되는 부분은 상기 게이트 전극(110)과 교차되는 지점이므로 그 교차 영역의 캐소드 전극(130) 상부에 탄소 나노튜브(150)를 형성하여 에미터를 만드는데, 일반적으로 캐소드 전극(130)의 경계부분에 형성하여 전자 방출 효율을 높일 수 있도록 한다.

상기 탄소 나노튜브(150)를 형성함에 있어, 그 길이가 전극의 교차영역의 길이(즉, 게이트 전극(110)의 폭)보다 짧게 형성하도록 하는데, 이는 탄소 나노튜브(150)를 통해 방출되는 전자가 주로 경계면에 집중되며, 이러한 집중이 가장 큰 부분이 양측 종단 부분이기 때문에 전자가 가장 많이 방출되는 종단 부분을 셀 영역의 내부로 한정하기 위한 것이다.

그 다음, 본 발명에서 제안하는 보조 전극(140)은 단순한 전극 구조를 가질 수도 있으나, 집속 효율을 높이기 위해 도시된 바와 같이 특수한 형태를 가지는 돌출부를 더 형성할 수도 있다.

먼저, 상기 보조 전극(140)은 돌출부의 유무에 상관 없이 소자가 구동되는 동안(즉, 스캔 전극이 순차적으로 구동되는 동안) 소정의 양전압을 제공받아 상기 보조 전극(140)에 의해 발생하는 전계가 전계 방출부에 작용하도록 함으로써 효율을 높이도록 하는데, 상기 탄소 나노튜브(150)로부터 방출되는 전자를 여기시켜 휘도를 높인다. 그리고, 소자가 구동되지 않는 동안 접지 전위 이하의 전압을 제공 받아 상기 탄소 나노튜브(150)로부터의 전자 방출을 억제한다.

그리고, 도시된 바와 같이 보조 전극(140)에 탄소 나노튜브(150) 방향으로 돌출된 돌출부를 구비한다면, 상기 보조 전극(140)과 캐소드 전극(130) 사이에 노출된 절연층(120) 표면을 줄여 절연층(120)에 전하 충방전을 방지하는 역할을 하게 되며, 탄소 나노튜브(150)의 종단부로부터 방출되는 전자를 보조 전극(140)의 돌출부쪽으로 집속하도록 하여 셀 외부로 전자빔이 퍼지는 것을 방지하는 역할도 하게 된다.

도 4는 상기 도 3의 일부 영역을 확대한 확대도 및 전자빔의 궤적을 보인 개념도로서, 도 4a는 구체적인 구조적 특징을 설명하기 위한 것이며, 도 4b는 상기 구조에서 발생되는 빔 퍼짐 궤적을 설명하기 위한 것이다.

먼저, 도 4a에 도시된 스캔 전극(130)과 보조 전극(140) 및 탄소 나노튜브(150)의 배치를 보면, 전기적으로 연결되는 한쌍의 스캔 전극(130) 경계면 상부 중, 보조 전극(140)이 형성된 부분의 경계면에 탄소 나노튜브(150)가 위치하는데, 그 길이는 데이터 전극(110)의 폭에 비해 짧은 길이(B)를 가진다. 그리고, 상기 보조 전극(140)은 상기 탄소 나노튜브(150) 쪽으로 연장되며 그 폭이 상기 탄소 나노튜브(150)의 길이보다 짧은(A)은 돌출부를 구비한다. 상기 돌출부의 돌출 거리(C)에 의해 스캔 전극(130)과 보조 전극(140)의 이격 거리는 D에서 D-C로 짧아지게 된다. 이는 실제 전계가 형성되는 부분에 노출되는 절연층(미도시)의 표면 영역을 줄여 절연층에 전하가 충방전되지 않도록 하면서, 상기 탄소 나노튜브(140)로부터 방출되는 전자빔의 궤적을 십자형태를 이루는 보조 전극의 중심 부분으로 집속하는 역할을 하게 된다.

도 4b에 도시된 전자빔의 궤적을 보면, 상기 설명과 같이 보조 전극(140) 돌출부 중앙 부분으로 집속되는 것을 알 수 있는데, 이는 보조 전극(140)에 의해 생성되는 전계가 상기 돌출 부분의 측면에서도 생성되기 때문에 전자가 가장 많이 방출되는 탄소 나노튜브(150)의 양 종단 부분으로부터 방출되는 전자 진행 방향을 보조 전극(140)의 돌출부 쪽으로 유도하기 때문이다. 따라서, 이러한 돌출부 구조를 가지는 보조 전극(140)을 이용하면 전자빔은 상기 돌출부 구조에 따라 변화된 전계에 의해 셀 영역 내부로 집속되므로 인접한 셀과의 광 간섭을 방지하고 휘도를 높일 수 있다.

상기 도시한 보조 전극(140)은 기본적인 매트릭스 구동에 쉽게 적용되어 구동될 수 있는데, 일반적인 구동을 위한 스캔 전극이나 데이터 전극의 구동은 그대로 유지하면서 소자 구동을 위한 스캔 시간동안 상기 보조 전극(140)에 양전압을 인가하고, 소자가 구동되지 않는 시간 동안은 상기 보조 전극(140)에 음전압 혹은 접지 전압을 인가하는 단순한 구동 방법을 이용할 수 있다.

정리하자면, 본 발명에서는 두개 이상의 전극을 배치한 후 이를 전기적으로 연결하는 것으로 하나의 스캔 라인으로 동작하는 캐소드 전극을 형성하고, 상기 전극들의 내외부에 보조 전극을 인접 배치하도록 하는 것으로 빔퍼짐 방지, 휘도의 향상, 왜곡 및 이상 발광의 방지를 이룰 수 있도록 한 것이다. 이를 더욱 효율적으로 하기 위해 탄소 나노튜브의 크기 및 위치를 조절하고, 보조 전극에 돌출부를 더 형성하는 등의 구체적인 개선을 실시할 수 있다.

도 5내지 도 8은 본 발명 다른 실시예들을 보인 평면도로서, 상기 설명한 바와 같이 탄소 나노튜브의 구조나 보조 전극의 구조를 변경한 다양한 구성을 보이고 있다. 비록 도시된 실시예들에는 돌출부가 형성되지 않은 기본적인 보조 전극들을 적용하고 있으나, 탄소 나노튜브의 길이보다 좁은 폭을 가진 돌출부가 발광 영역에 형성된 보조 전극들을 이용할 수도 있음에 주의한다.

먼저, 도 5는 한쌍의 전극으로 형성한 캐소드 전극(130)의 외부에 보조 전극(140)을 형성한 경우로서, 도시된 바와 같이 상기 보조 전극(140)에 대향한 발광 영역의 캐소드 전극(130) 상부 경계면에 탄소 나노튜브(150)를 형성한 것을 볼 수 있다. 이 경우 상기 보조 전극(140)은 기본적인 방출 전자 여기를 통한 휘도 향상 및 방출되는 전자빔의 궤적을 보조 전극(140)으로 한정하도록 하는 전자빔 집속의 역할도 수행한다. 그리고, 도시된 탄소 나노튜브(150)의 폭을 데이터 전극(110)의 폭보다 좁게 형성하도록 함으로써, 방출되는 전자들이 인접 셀로 확산되는 것을 방지하도록 한 구성이다. 이는 도 3에 도시한 경우에 비해 발광되는 셀 영역이 넓어진다.

도 6은 상기 도시한 도 3 내지 도 4의 구조에서 보조 전극(140)의 형태 만을 돌출부 없는 일반적인 형태로 구성한 것으로, 이는 돌출부를 통한 집속 효과가 없기 때문에 빔 퍼짐은 기 설명한 본 발명 일 실시예에 비해 넓지만, 캐소드 전극(130) 및 탄소 나노튜브(150)가 셀 영역의 중심이 되는 보조 전극(140)의 양측에 형성되에 있기 때문에 전자빔이 셀 영역의 중심으로 집속되게 되어 선명도 및 휘도가 높아진다.

도 7은 상기 도 5를 변경하여 상기 한쌍의 전극으로 형성된 캐소드 전극(130)의 외부는 물론이고 그 내부에까지 보조 전극(140)을 형성한 형태이다. 이 경우 상기 보조 전극(140)은 돌출부가 형성될 수도 있다는데 주의한다. 상기와 같이 캐소드 전극(130)을 이루는 각 전극의 양측에 보조 전극(140)이 인접하고 있기 때문에 캐소드 전극(130)의 각 전극에는 한쌍의 탄소 나노튜브(150)가 형성될 수 있으므로 하나의 셀에 총 4개의 탄소 나노튜브(150)가 형성되어 방출되는 전자빔이 각각의 탄소 나노튜브(150)가 대향한 보조 전극(140)측으로 집속되게 된다. 즉, 인접 셀과의 광 간섭 없이 휘도 및 효율을 크게 높일 수 있음을 의미한다.

도 8은 도 6에 도시된 구성에서 탄소 나노튜브를 속이 채워진 직사각형 형태 대신 속이 빈 직사각형 형태로 구성함으로서 경계 효과를 더 이용하여 효율을 높이도록 한 구조이다. 이 경우 역시 상기 보조 전극(140)은 돌출부가 더 형성될 수 있다.

전술한 다양한 실시예를 통해 알 수 있듯이 본 발명은 복수의 전극으로 하나의 캐소드 전극(스캔라인)을 구성하도록 하면서 캐소드 전극에 평행하도록 보조 전극을 배치하여 그 구성에 따라 자유롭게 전자 방출 영역(셀 영역)을 정의할 수 있으며, 탄소 나노튜브의 형태와 보조 전극의 돌출부 구성을 조절함으로서 전자빔의 집속 정도를 결정할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명 탄소 나노튜브 전계방출소자는 복수의 전극으로 하나의 스캔라인을 구성하도록 하면서 스캔라인에 평행하도록 보조 전극을 배치하여 그 구성에 따라 자유롭게 전자 방출 영역을 정의할 수 있도록 하고, 탄소 나노튜브의 형태와 보조 전극의 돌출부 구성을 조절하여 전자빔의 집속 정도를 결정하도록 함으로써, 복잡한 공정 없이도 사용자가 원하는 발광 영역을 가지는 셀을 다양한 방식으로 구현하면서도 인접 셀과의 광 간섭을 줄이고, 휘도 및 효율을 크게 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 평면형 전계방출 소자의 대표적인 구조들을 나타낸 단면도.

도 2는 종래 셀 부분 확대 평면도 및 빔 퍼짐 궤적도를 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명 일 실시예의 전극 구조를 나타낸 평면도.

도 4는 본 발명 일 실시예의 셀 부분 확대 평면도 및 빔 퍼짐 궤적도를 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명 다른 실시예의 전극 구조를 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명 또 다른 실시예의 전극 구조를 나타낸 평면도.

도 7은 본 발명 또 다른 실시예의 전극 구조를 나타낸 평면도.

도 8은 본 발명 또 다른 실시예의 전극 구조를 나타낸 평면도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

100: 하판 유리기판 110: 게이트 전극, 데이터 전극

120: 절연층 130: 캐소드 전극, 스캔 전극

140: 보조 전극 150: 탄소 나노튜브

Claims (6)

1. 기판 상에 차례로 형성된 게이트 전극 및 절연층과; 상기 절연층 상부에 위치하여 상기 게이트 전극과 수직한 방향으로 배치되면서 복수 조합으로 하나의 스캔 라인을 형성하는 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극과 평행하게 형성된 보조 전극과; 상기 게이트 전극과 교차되는 상기 캐소드 전극 상부 영역 중 상기 보조 전극에 인접한 영역에 배치된 탄소 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 전계방출소자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 캐소드 전극은 전기적으로 연결된 한쌍의 인접한 전극들로 이루어지며, 상기 보조 전극은 상기 캐소드 전극을 이루는 개별 전극들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 전계방출소자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 탄소 나노튜브는 게이트 전극과 교차되는 캐소드 전극의 상부 경계면에 위치하며, 그 길이는 상기 게이트 전극의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 전계방출소자.
4. 제 1항에 있어서, 상기 보조 전극은 탄소 나노튜브 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 돌출 폭은 상기 탄소 나노튜브의 길이 보다 좁은 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 전계방출소자.
5. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 전극들로 이루어진 캐소드 전극의 각 전극 상부 영역 중 게이트 전극과 교차되는 영역의 경계면 양측에 한쌍의 탄소 나노튜브가 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 전계방출소자.
6. 제 1항에 있어서, 상기 탄소 나노튜브는 내부가 채워진 직사각형 형태이거나 내부가 채워지지 않은 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브 전계방출소자.