KR20060001433A - 전자 방출 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 봉착시에 아웃 개싱(outgasing)을 최소화시키며, 전자 방출부로 부터 방출된 전자들을 집속시키는 금속의 그리드 전극을 구비한 전자 방출 소자를 개시한다.

본 발명의 전자 방출 소자는 서로 대향 배치되며, 밀봉재에 의해 접합되어 진공 용기를 구성하는 제1 및 제2 기판과; 상기 제1 기판 상에 제공되는 전자 방출 유닛; 상기 제2 기판 상에 제공되는 발광부; 및 상기 진공 용기 내부에 설치되고, 다수의 전자 빔 통과용 홀들을 구비하는 그리드 전극을 포함하며, 상기 그리드 전극에는 상기 전자 방출 유닛 위에 접착되도록 고착층이 형성되며, 상기 고착층은 일정한 간격을 가지는 점 형태로 배치된다.

전자방출소자, 아웃개싱, 그리드 전극, 고착층, 스페이서

Description

전자 방출 소자{Electron emission device}

도 1은 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 전자 방출 소자의 부분 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그리드 전극의 일부분을 도시한 평면도이다.

본 발명은 전자 방출 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 방출부로 부터 방출된 전자들을 집속시키는 금속의 그리드 전극을 구비한 전자 방출 소자에 관한 것이다.

일반적으로 전자 방출 소자는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 이 가운데 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형, MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형 및 BSE(Ballistic electron Surface Emitter)형 전자 방출 소자 등이 알려져 있다.

상기한 전자 방출 소자들은 그 종류에 따라 세부적인 구조가 상이하지만, 기 본적으로는 진공 용기 내에 전자 방출을 위한 구조물, 즉 전자 방출 유닛을 마련하여 이로부터 방출되는 전자들을 이용하며, 전자 방출 유닛과 대향 배치되도록 진공 용기 내측에 형광층을 구비할 때 소정의 발광 또는 표시 작용을 하게 된다.

이와 같이 전자 방출 유닛으로부터 전자를 방출시켜 이를 이용할 때, 전자빔 경로를 목적하는 방향으로 유도하여 소자 특성을 향상시키려는 노력이 있어왔다. 예를 들어, 제1 기판 측에서 방출된 전자를 제2 기판에 마련된 형광층에 충돌시켜 이를 발광시킬 때, 제1 기판 측에서 방출된 전자들이 퍼지며 진행하는 경우에는 목적하는 형광층을 온전하게 발광시킬 수 없게 된다.

따라서 종래에는 전자빔 제어를 위한 수단으로 전자빔 경로 상에 금속 메쉬(mesh) 형상의 그리드 전극을 배치한 구성이 제안되었다. 통상의 그리드 전극은 스페이서를 이용해 제1 및 제2 기판과 일정한 간격을 두고 양 기판 사이에 설치되며, 전자빔을 집속시키는 기능 이외에 진공 용기 내에서 아크 방전이 발생할 때 그 피해가 전자 방출 유닛에 미치지 않도록 차단하는 역할을 한다.

그런데 상기한 전자 방출 소자가 그리드 전극을 구비할 때에는, 제1 기판 상에 하부 스페이서들을 설치하고, 제2 기판 상에 상부 스페이서들을 설치하며, 양 기판과의 정렬 상태를 맞추어 상, 하부 스페이서들 사이에 그리드 전극을 배치한 다음, 이들 기판을 하나로 접합시켜 진공 용기를 제작하는 작업이 매우 어렵기 때문에, 그 제조가 용이하지 않은 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적 은 종래의 하부 스페이서를 구비하지 않고도 그리드 전극을 제1 기판 상에 고정 설치할 수 있는 전자 방출 소자를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 그리드 전극이 하부 스페이서 없이 제1 기판 상에 고정 설치될 때, 전자 방출부에서 방출된 전자가 불필요한 부분에 충돌이 발생하는 것을 억제하고, 진공 봉착시에 아웃 개싱을 최소화시키는 전자 방출 소자를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

서로 대향 배치되며, 밀봉재에 의해 접합되어 진공 용기를 구성하는 제1 및 제2 기판과; 상기 제1 기판 상에 제공되는 전자 방출 유닛; 상기 제2 기판 상에 제공되는 발광부; 및 상기 진공 용기 내부에 설치되고, 다수의 전자 빔 통과용 홀들을 구비하는 그리드 전극을 포함하며, 상기 그리드 전극에는 상기 전자 방출 유닛 위에 접착되도록 고착층이 형성되며, 상기 고착층은 일정한 간격을 가지는 점 형태로 배치되는 전자 방출 소자를 제공한다.

상기 고착층은 인쇄법에 의하여 형성된다.

상기 고착층은 감광성 페이스트에 의하여 노광 및 현상에 의하여 형성된다.

상기 고착층은 절연재로 이루어진다.

상기 고착층은 절연층과 접찹층의 2층 구조로 이루어진다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 전자 방출 소자의 부분 단면도이다.

도면을 참고하면, 전자 방출 소자는 임의의 크기를 갖는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 내부 공간부가 형성되도록 소정의 간격을 두고 실질적으로 평행하게 배치하고, 이들을 하나로 접합시킴으로써 전자 방출 소자의 외관인 진공 용기를 구성하고 있다. 상기 기판들 중 제1 기판(2)에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 가시광을 방출하는 발광부가 제공된다.

상기 전자 방출 유닛은 전자 방출 소자의 종류에 따라 세부적인 구성이 상이한데, 아래에서는 일례로 FEA형 전자 방출 소자에 적용되는 전자 방출 유닛에 대해 설명한다. 전자 방출 유닛의 구성은 도시한 구조에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.

보다 구체적으로, 상기 제1 기판 위에는 소정의 패턴, 가령 스트라이프 형상을 취하는 캐소드 전극(6)들이 서로간 임의의 간격을 두고 제1 기판(2)의 일방향을 따라 복수로 형성되고, 캐소드 전극(6)들을 덮으면서 제1 기판(2) 전체에 절연층(8)이 형성된다. 상기 절연층(8) 위에는 게이트 전극(10)들이 서로간 임의의 간격을 두고 캐소드 전극(6)과 교차하는 방향을 따라 복수로 형성된다.

본 실시 예에서 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)의 교차 영역을 화소 영역으로 정의하면, 게이트 전극(10)과 절연층(8)에는 각각의 화소 영역마다 적어도 하나의 게이트 홀(8a)이 형성되어 캐소드 전극(6)의 일부 표면을 노출시키고, 노출된 캐소드 전극(6) 위로 전자 방출부(16)가 형성된다.

상기 전자 방출부(16)는 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 상기 전자 방출부(16)의 바람직한 카본계 물질로는 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드상 카본, C₆₀ 및 이들의 조합 물질이 있으며, 나노미터 사이즈 물질로는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 파이버 및 이들의 조합 물질이 있다.

상기 구성의 전자 방출 유닛에서는, 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)에 소정의 구동 전압을 인가하면, 두 전극간 전압 차에 의해 전자 방출부(16) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출된다.

다음으로, 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 형광층(18), 예를 들어 적색과 녹색 및 청색의 형광층(18)이 임의의 간격을 두고 형성되며, 형광층(18) 사이로 화면의 컨트라스트 향상을 위한 흑색층(19)이 형성된다. 형광층(18)과 흑색층(19) 위에는 증착에 의한 금속막(대표적으로 알루미늄막)으로 이루어지는 애노드 전극(12)이 형성된다. 애노드 전극(12)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 전압을 인가받으며, 메탈 백(metal back) 효과에 의해 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.

한편, 애노드 전극(12)은 금속막이 아닌 투명한 도전막, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있다. 이 경우 제2 기판(4) 위로 투명한 도전막으로 이루어진 애노드 전극(도시하지 않음)을 먼저 형성하고, 그 위에 형광층과 흑색층을 형성하며, 필요에 따라 형광층과 흑색층 위에 금속막을 형성하여 화면 의 휘도를 높이는데 이용할 수 있다. 이러한 애노드 전극(12)은 제2 기판(4) 전체에 형성되거나, 소정의 패턴으로 구분되어 형성될 수 있다.

또한, 진공 용기 내부에는 본 발명에 의한 금속 메쉬 형태의 그리드 전극(20)이 설치된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그리드 전극의 평면의 일부를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 그리드 전극(20)은 일 예로 제1 기판(2) 상에 설정된 화소 영역 단위로 개구된 홀(20a)들을 구비하며, 그리드 전극(20)의 일면에는 상기 홀(20a)들 사이로 스크린 프린팅 등의 후막공정에 의해 형성되는 고착층(22)이 제공된다.

상기 고착층(22)은 그리드 전극(20)을 전자 방출 유닛(100) 최상부에 부착시키는 역할을 하며, 일정한 두께를 갖도록 형성되어 그리드 전극(20)이 전자 방출 유닛(100)에 대해 일정한 간격을 확보하며 위치하도록 한다. 이러한 고착층(22)은 바람직하게 절연층(21)과, 접착층(23)의 2층 구조로 이루어질 수 있으며, 접착층(23)은 공지의 프릿(frit)으로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 고착층(22)은 라인 형태로 제공되지 않고 서로간 일정한 간격을 가지는 점(Dot) 형태로 상기 그리드 전극(20)에 형성된다.

또한, 상기 고착층(22)은 상술한 예에서는 스크린 프린팅법에 의하여 그리드 전극(20)에 점 형태로 형성되는 것을 설명하였으나, 감광성 페이스트를 그리드 전극(20)의 전면에 인쇄하고 이를 노광 및 현상을 통하여 일정한 간격을 가지는 다수의 점 형태의 고착층(22)을 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이 감광성 페이스트를 사용하여 노광, 현상을 하여 점 형태의 고착층(22)을 형성하는 방법은 정밀도 인쇄법에 비하여 휠씬 높으므로 고 해상도장치에 적용이 가능한 이점을 가질 수 있다. 상기 고착층(22)을 점(dot) 형태로 형성하는 것은 그 형성 부분(면적)을 최소화시키기 위한 것이다.

상기 고착층(22)은 그리드 전극(22)의 일면 즉, 상기 제1 기판(2) 측을 향하는 면에 점 형태로 형성된다. 그리고 상기 그리드 전극(20)과 상기 제2 기판(4) 사이에는 스페이서(26)가 제공되어 그리드 전극(20)와 제2 기판(4)이 일정한 간격을 유지한 상태로 지지될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 고착층(22)이 상기 그리드 전극(20)에 프린팅 법 또는 감광법에 의하여 일정한 간격을 가지며 점 형태로 형성된 구조를 통하여 부착 성능을 우수하게 유지하면서 부피가 현저하게 줄어들어 진공 봉착시에 아웃 개싱(outgasing)을 최소화할 수 있는 이점을 가진다. 또한, 고착층(22)의 면적이 라인 형태의 것에 비하여 현저하게 줄어들어 전자 방출부(16)에서 방출된 전자가 고착층에 부딪혀 차단되는 것을 효율적으로 억제하는 이점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 그리드 전극에 일정한 간격을 두고 점 형태로 이루어지 는 고착층을 형성하여 캐소드 전극이 제공되는 기판으로 부터 방출된 전자와의 충돌을 최소화시킬 수 있고, 라인 형태의 고착층에 비하여 부피가 작아지므로 진공 봉착시에 그리드 전극에 형성된 고착층에 의한 아웃 개싱(outgasing)을 최소화시킬 수 있다. 또한, 감광성 페이스트를 사용하여 노광, 현상을 하여 점 형태의 고착층을 형성시키는 것은 정밀도가 높아 고해상도 디바이스에 용이하게 적용할 수 있으며, 스페이서를 하나 하나 로딩하는 공정을 생략하여 작업 공정을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 서로 대향 배치되며, 밀봉재에 의해 접합되어 진공 용기를 구성하는 제1 및 제2 기판과;

   상기 제1 기판 상에 제공되는 전자 방출 유닛;

   상기 제2 기판 상에 제공되는 발광부; 및

   상기 진공 용기 내부에 설치되고, 다수의 전자 빔 통과용 홀들을 구비하는 그리드 전극을 포함하며,

   상기 그리드 전극에는 상기 전자 방출 유닛 위에 접착되도록 고착층이 형성되며, 상기 고착층은 일정한 간격을 가지는 점 형태로 배치되는 전자 방출 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고착층은 인쇄법에 의하여 형성되는 전자 방출 소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 고착층은 감광성 페이스트에 의하여 노광 및 현상에 의하여 형성되는 전자 방출 소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 고착층은 절연재로 이루어지는 전자 방출 소자.
5. 제1항에 있어서,

   상기 고착층은 절연층과 접착층의 2층 구조로 이루어지는 전자 방출 소자.

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