KR20060001435A

KR20060001435A - Electron emission device

Info

Publication number: KR20060001435A
Application number: KR1020040050559A
Authority: KR
Inventors: 류경선
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-06

Abstract

본 발명은 전자 방출부에서 방출되는 전자들이 퍼지지 않고 일정한 직진성을 갖도록 하여 화면의 색재현율을 높이고, 누설 전류를 최소화할 수 있는 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과; 제1 기판 위에 형성되는 적어도 하나의 풋싱 전극과; 제1 절연층을 사이에 두고 풋싱 전극 위에 형성되며, 그 내부에 복수의 개구부들을 갖는 캐소드 전극들과; 개구부에 의해 노출된 제1 절연층 위에서 이 개구부 둘레를 따라 캐소드 전극과 전기 접촉을 이루며 형성되는 전자 방출부들과; 제2 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극들과 분리되어 위치하는 게이트 전극들을 포함하는 전자 방출 소자를 제공한다.The present invention relates to an electron emission device capable of increasing color reproducibility of a screen and minimizing leakage current by allowing electrons emitted from an electron emission unit to have a constant straightness without spreading. The present invention relates to a first substrate and a second substrate disposed to face each other. and; At least one pushing electrode formed over the first substrate; Cathode electrodes formed on the pushing electrode with the first insulating layer therebetween and having a plurality of openings therein; Electron-emitting portions formed in electrical contact with the cathode electrode over the first insulating layer exposed by the opening and around the opening; Provided is an electron emission device including gate electrodes positioned separately from cathode electrodes with a second insulating layer interposed therebetween.

전자방출, 전자방출부, 캐소드전극, 게이트전극, 애노드전극, 형광층, 풋싱전극Electron emission, electron emission unit, cathode electrode, gate electrode, anode electrode, fluorescent layer, fusing electrode

Description

Electron Emission Device {ELECTRON EMISSION DEVICE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 소자의 부분 분해 사시도이다.1 is a partially exploded perspective view of an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 소자의 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of an electron emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 풋싱 전극의 다른 실시예를 설명하기 위해 도시한 전자 방출 소자의 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of the electron emitting device shown for explaining another embodiment of the pushing electrode.

도 4는 풋싱 전극의 기능을 설명하기 위해 도시한 전자 방출 소자의 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view of the electron emission device shown to explain the function of the pushing electrode.

본 발명은 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자를 방출하는 전자 방출부와, 전자에 의해 가시광을 방출하는 소정의 발광 또는 표시를 행하는 발광부를 구비한 전자 방출 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emitting device, and more particularly, to an electron emitting device having an electron emitting portion for emitting electrons and a light emitting portion for performing predetermined light emission or display for emitting visible light by electrons.

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, MIM(Metal-Insulator-Metal)형, MIS(Metal- Insulator-Semiconductor)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형 및 BSE(Ballistic electron Surface Emitter)형 전자 방출 소자 등이 알려져 있다.In general, an electron emission device includes a method using a hot cathode and a cold cathode as an electron source. Among them, the electron-emitting devices using the cold cathode include Field Emitter Array (FEA), Metal-Insulator-Metal (MIM), Metal-Insulator-Semiconductor (MIS), Surface Conduction Emitter (SCE), and BSE (Ballistic electron Surface Emitter) type electron emission devices and the like are known.

상기한 전자 방출 소자들은 그 종류에 따라 세부적인 구조가 상이하지만, 기본적으로는 진공 용기를 구성하는 양 기판 중 일측 기판에 전자 방출 유닛을 마련하여 이로부터 전자를 방출하고, 타측 기판에 형광층을 구비하여 소정의 발광 또는 표시 작용을 하게 된다.Although the detailed structure of the electron emitting devices is different depending on the type, basically, an electron emission unit is provided on one of the substrates constituting the vacuum container to emit electrons therefrom, and the fluorescent layer is provided on the other substrate. It provides a predetermined light emission or display action.

상기한 전자 방출 소자들 가운데 FEA형은 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들로 전자 방출부를 형성하고, 전자 방출부 주위에 구동 전극들, 예를 들어 캐소드 전극과 게이트 전극을 구비하며, 두 전극간 전압 차에 의해 전자 방출부 주위에 전계가 형성될 때 이로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.Among the above-mentioned electron emission devices, the FEA type forms an electron emission portion made of materials which emit electrons when an electric field is applied, and includes driving electrodes, for example, a cathode electrode and a gate electrode, around the electron emission portion. When the electric field is formed around the electron emission portion by the inter-voltage difference, the principle that electrons are emitted therefrom is used.

상기 FEA형 전자 방출 소자의 전형적인 일 구조는, 제1 기판 위에 캐소드 전극들과 절연층 및 게이트 전극들을 순차적으로 형성하고, 캐소드 전극들과 게이트 전극들의 교차 영역마다 게이트 전극과 절연층에 각각의 개구부를 형성하여 캐소드 전극의 일부 표면을 노출시킨 후, 개구부 내로 캐소드 전극 위에 전자 방출부를 형성한 구조이다.One typical structure of the FEA type electron emission device is to sequentially form cathode electrodes, an insulating layer and a gate electrode on a first substrate, and each opening in the gate electrode and the insulating layer for each intersection region of the cathode and gate electrodes. Is formed to expose a part of the surface of the cathode electrode, and then the electron emission portion is formed on the cathode electrode into the opening.

상기 구조에서 전자 방출은 캐소드 전극과 게이트 전극간 전압 차에 의해 생성되는 전계에 의해 유발되며, 전자의 방출각은 두 전극간 전압 차와 거리에 의해 좌우된다. 그런데 전술한 구조에서 게이트 전극은 전자 방출부 위에서 전자 방출부를 둘러싸며 형성되므로, 전자 방출 소자 구동시 전자 방출부에서 방출되는 전자들 은 방사형으로 퍼지며 진행하게 된다.In this structure, the electron emission is caused by an electric field generated by the voltage difference between the cathode electrode and the gate electrode, and the emission angle of the electron depends on the voltage difference and distance between the two electrodes. However, in the above-described structure, since the gate electrode is formed surrounding the electron emission part on the electron emission part, electrons emitted from the electron emission part propagate radially when the electron emission device is driven.

이로써 종래의 전자 방출 소자에서는 특정 화소의 전자 방출부에서 방출된 전자들이 해당 화소에 대응하는 형광층에 정확하게 부딪히지 못하고 이웃한 다른 화소에 대응하는 형광층에까지 넓게 퍼지며 도달하므로 화면의 색재현율을 저하시키고, 방사상으로 퍼진 전자들 가운데 일부가 게이트 전극에 부딪혀 이를 통해 누설됨에 따라 누설 전류가 발생하는 문제를 안고 있다.As a result, in the conventional electron emission device, electrons emitted from the electron emission portion of a specific pixel do not exactly hit the fluorescent layer corresponding to the pixel, but spread to the fluorescent layer corresponding to another neighboring pixel to reach the fluorescent layer corresponding to the pixel, thereby reducing the color reproduction of the screen As a result, some of the electrons radiating radially hit the gate electrode and leak through the gate electrode, thereby causing a leakage current.

상기한 문제를 해소하고자 종래의 전자 방출 소자 분야에서는 게이트 전극 위에 별도의 절연층을 형성하고, 절연층 위에 집속 전극을 형성하는 구조가 제시되고 있다. 상기 구조에서는 집속 전극으로 인해 전자빔 집속은 이루어지나, 집속 효율을 높이기 위해서는 집속 전극을 지지하는 절연층에 고 종횡비(폭에 대한 높이의 비율)의 홀을 형성해야 하므로 제조 공정이 어려워지고, 전자빔 투과도가 낮아지는 문제가 있다.In order to solve the above problem, a conventional structure for forming an insulating layer on the gate electrode and a focusing electrode on the insulating layer has been proposed in the field of electron emission devices. In the above structure, electron beam focusing is performed due to the focusing electrode, but in order to increase the focusing efficiency, a hole having a high aspect ratio (a ratio of height to width) must be formed in the insulating layer supporting the focusing electrode, making the manufacturing process difficult, and the electron beam transmittance There is a problem that is lowered.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전자 방출부에서 방출되는 전자들이 퍼지지 않고 일정한 직진성을 갖도록 하여 화면의 색재현율을 높이고, 누설 전류를 최소화하며, 제조 공정을 단순화할 수 있는 전자 방출 소자를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to ensure that the electrons emitted from the electron emitting unit does not spread and have a constant straightness to increase the color reproduction of the screen, minimize the leakage current, simplify the manufacturing process It is to provide an electron emitting device capable of.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 형성되는 적어도 하나의 풋싱 전극과, 제1 절연층을 사이에 두고 풋싱 전극 위에 형성되며 그 내 부에 복수의 개구부들을 갖는 캐소드 전극들과, 개구부에 의해 노출된 제1 절연층 위에서 이 개구부 둘레를 따라 캐소드 전극과 전기 접촉을 이루며 형성되는 전자 방출부들과, 제2 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극들과 분리되어 위치하는 게이트 전극들을 포함하는 전자 방출 소자를 제공한다.A first electrode and a second substrate disposed to face each other, at least one pushing electrode formed on the first substrate, and a cathode electrode formed on the pushing electrode with the first insulating layer therebetween and having a plurality of openings therein. And electron emission portions formed in electrical contact with the cathode electrode along the periphery of the opening on the first insulating layer exposed by the opening, and the gate electrode positioned separately from the cathode electrodes with the second insulating layer interposed therebetween. It provides an electron emitting device comprising the.

상기 풋싱 전극은 제1 기판 전체에 형성되거나, 캐소드 전극들과 평행한 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 전자 방출 소자는 풋싱 전극에 캐소드 전극의 전압보다 낮은 (-) DC 전압을 제공하는 회로부를 더욱 포함한다.The pushing electrode may be formed on the entire first substrate, or may be formed in a stripe pattern parallel to the cathode electrodes. The electron emitting device further includes a circuit portion for providing a pushing electrode with a negative DC voltage lower than that of the cathode electrode.

상기 전자 방출부는 카본계 물질과 나노미터 사이즈 물질 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 전자 방출부는 캐소드 전극드로부터 직접 성장된 카본 나노튜브들로 이루어질 수 있으며, 이 경우 캐소드 전극은 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.The electron emission part includes at least one of a carbonaceous material and a nanometer size material. The electron emission portion may be formed of carbon nanotubes grown directly from the cathode electrode, in which case the cathode electrode is preferably formed of cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe) or an alloy thereof.

상기 전자 방출 소자는 제2 기판에 형성되는 적어도 하나의 애노드 전극과, 애노드 전극의 어느 일면에 형성되는 형광층을 더욱 포함한다.The electron emission device further includes at least one anode electrode formed on the second substrate, and a fluorescent layer formed on one surface of the anode electrode.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 소자의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 상태를 나타내는 부분 단면도이다.1 is a partially exploded perspective view of an electron emission device according to an exemplary embodiment, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating an assembled state of FIG. 1.

도면을 참고하면, 전자 방출 소자는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 내부 공간부가 형성되도록 소정의 간격을 두고 평행하게 배치하고, 이들을 하나로 접합시킴으로써 전자 방출 소자의 외관인 진공 용기를 구성하고 있다. 상기 기판들(2, 4) 중 제1 기판(2)에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(100)이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 가시광을 방출하는 발광부(200)가 제공된다.Referring to the drawings, the electron-emitting device is a vacuum container that is the appearance of the electron-emitting device by arranging the first substrate 2 and the second substrate 4 in parallel at a predetermined interval so as to form an internal space, and bonding them together. Consists of. The first substrate 2 of the substrates 2 and 4 is provided with an electron emission unit 100 for emitting electrons, and the second substrate 4 is provided with a light emitting unit 200 for emitting visible light by electrons. Is provided.

보다 구체적으로, 제1 기판(2) 위에는 풋싱(pushing) 전극(6)이 형성되고, 풋싱 전극(6) 위로 제1 절연층(8)이 형성된다. 풋싱 전극(6)은 이후 설명하는 전자 방출부로부터 전자 방출이 이루어질 때, 이 전자들이 제1 기판(2) 면에 대해 큰 방출각을 갖도록 하여 전자빔의 직진성을 높이는 역할을 한다.More specifically, the pushing electrode 6 is formed on the first substrate 2, and the first insulating layer 8 is formed on the pushing electrode 6. The fussing electrode 6 serves to increase the straightness of the electron beam by making these electrons have a large emission angle with respect to the surface of the first substrate 2 when electrons are emitted from the electron emitting portion described later.

상기 제1 절연층(8) 위에는 소정의 패턴, 가령 스트라이프 형상을 취하는 캐소드 전극들(10)이 서로간 임의의 간격을 두고 제1 기판(2)의 일방향(도면의 Y축 방향)을 따라 복수로 형성되고, 캐소드 전극들(10)을 덮으면서 제1 기판(2) 전체에 제2 절연층(12)이 형성된다. 제2 절연층(12) 위에는 게이트 전극들(14)이 서로간 임의의 간격을 두고 캐소드 전극(10)과 교차하는 방향(도면의 X축 방향)을 따라 복수로 형성된다.On the first insulating layer 8, a plurality of cathode electrodes 10 having a predetermined pattern, for example, a stripe shape, are disposed along one direction (Y-axis direction in the drawing) of the first substrate 2 at random intervals from each other. The second insulating layer 12 is formed on the entirety of the first substrate 2 while covering the cathode electrodes 10. On the second insulating layer 12, a plurality of gate electrodes 14 are formed along the direction (X-axis direction in the drawing) crossing the cathode electrode 10 at random intervals from each other.

본 실시예에서 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(14)의 교차 영역을 화소 영역으로 정의하면, 게이트 전극(14)과 제2 절연층(12)에는 각각의 화소 영역마다 적어도 하나의 개구부(14a, 12a)가 형성된다. 도면에서는 화소 영역마다 게이트 전극(14)과 제2 절연층(12)에 하나의 개구부(14a, 12a)가 형성되고, 개구부(14a, 12a)의 평면 형상이 사각형인 경우를 도시하였으나, 개구부(14a, 12a)의 개수와 평면 형상은 여기에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.In the present exemplary embodiment, when the intersection region of the cathode electrode 10 and the gate electrode 14 is defined as a pixel region, the gate electrode 14 and the second insulating layer 12 have at least one opening 14a for each pixel region. , 12a) is formed. In the drawing, the openings 14a and 12a are formed in the gate electrode 14 and the second insulating layer 12 in each pixel area, and the planar shape of the openings 14a and 12a is rectangular. The number and planar shape of 14a, 12a) are not limited to this and can be variously modified.

그리고 캐소드 전극(10)에는 제2 절연층(12)과 게이트 전극(14)의 개구부(12a, 14a)에 대응하는 위치에 제1 절연층(8) 표면을 노출시키는 개구부(10a)가 형성되고, 전자 방출부(16)가 캐소드 전극(10)의 개구부(10a) 내측에서 이 개구부(10a)의 둘레를 따라 제1 절연층(8) 위에서 캐소드 전극(10)과 접촉하며 형성된다. 캐소드 전극(10)의 개구부(10a)는 풋싱 전극(6)으로 인해 형성된 전계가 제1 절연층(8)을 투과하여 전자 방출부(16)에 영향을 미치도록 하기 위한 것이다.In addition, an opening 10a is formed in the cathode electrode 10 to expose the surface of the first insulating layer 8 at a position corresponding to the openings 12a and 14a of the second insulating layer 12 and the gate electrode 14. The electron emission portion 16 is formed in contact with the cathode electrode 10 on the first insulating layer 8 along the circumference of the opening 10a inside the opening 10a of the cathode electrode 10. The opening 10a of the cathode electrode 10 is for causing an electric field formed by the pushing electrode 6 to pass through the first insulating layer 8 to affect the electron emission portion 16.

본 실시예에서 전자 방출부(16)는 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어진다. 전자 방출부(16)로 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.In the present embodiment, the electron emission unit 16 is formed of materials emitting electrons when an electric field is applied, such as a carbon-based material or a nanometer-sized material. Preferred carbon-based materials for the electron emitting portion 16 include carbon nanotubes, graphite, diamond-like carbon, C ₆₀ and combinations thereof, and nanometer-sized materials include nano-tubes, nano-wires, and nano-fibers. And combinations thereof.

상기 전자 방출부(16)는 예를 들어 ①전자 방출부(16)를 제외한 전자 방출 유닛(100) 구조물을 먼저 형성하고, ②전자 방출부 형성 부위를 제외한 제1 기판(2) 상면 전체에 희생층(도시하지 않음)을 형성하고, ③제1 기판(2) 상면 전체에 감광성 전자방출 물질을 도포한 다음, 제1 기판(2)의 후면을 통해 노광하여 전자 방출부 형성 부위에 채워진 전자방출 물질을 선택적으로 경화시키고, 현상을 통해 경화되지 않은 전자방출 물질을 제거하여 전자 방출부(16)를 형성하고, ④남은 희생층을 제거하는 과정을 통해 용이하게 제작될 수 있다.For example, the electron emission unit 16 firstly forms the structure of the electron emission unit 100 except for the electron emission unit 16, and sacrifices the entire upper surface of the first substrate 2 except for the electron emission unit formation region. A layer (not shown), and (3) apply a photosensitive electron-emitting material to the entire upper surface of the first substrate 2, and then expose it through the rear surface of the first substrate 2 to emit electrons filled in the electron-emitting region formation site. The material may be selectively cured, and the electron emission material may be formed by removing the un-cured electron-emitting material through development, and ④ may be easily manufactured by removing the remaining sacrificial layer.

또한, 상기 전자 방출부(16)는 캐소드 전극(10)을 촉매 금속층으로 사용하여 캐소드 전극(10)으로부터 카본 나노튜브를 직접 성장시키는 과정을 통해서도 용이 하게 제작될 수 있다. 이 경우, 캐소드 전극(10)은 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe) 또는 이들의 합금이 바람직하며, 카본 나노튜브의 직접 성장에는 공지의 플라즈마 화학기상증착법 또는 열 화학기상증착법이 적용될 수 있다.In addition, the electron emission unit 16 may be easily manufactured by directly growing carbon nanotubes from the cathode electrode 10 using the cathode electrode 10 as a catalyst metal layer. In this case, the cathode electrode 10 is preferably cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe) or alloys thereof, and the direct growth of carbon nanotubes is known plasma chemical vapor deposition or thermal chemical vapor deposition. Can be applied.

도면에서는 캐소드 전극(10)의 개구부(10a)가 제2 절연층(12) 및 게이트 전극(14)의 개구부(12a, 14a)에 일대일로 대응 배치되는 구조를 도시하였으나, 이들 개구부(10a, 12a, 14a)의 형상은 도시한 구조에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다. 또한, 풋싱 전극(6)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 제1 기판(2) 전체에 형성되거나, 도 3에 도시한 바와 같이 풋싱 전극(6')은 캐소드 전극(10)과 평행한 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 풋싱 전극(6, 6')에는 캐소드 전극(10)에 인가되는 전압보다 낮은 전압이 인가되며, 바람직하게는 수∼수십 볼트의 (-)DC 전압을 제공받기 위한 회로 구성(도시하지 않음)을 가진다.In the drawing, the openings 10a of the cathode electrode 10 are arranged in one-to-one correspondence with the openings 12a and 14a of the second insulating layer 12 and the gate electrode 14, but these openings 10a and 12a are shown. , 14a) is not limited to the illustrated structure and can be variously modified. In addition, the pushing electrode 6 is formed in the entire first substrate 2 as shown in FIGS. 1 and 2, or the pushing electrode 6 ′ is parallel to the cathode electrode 10 as shown in FIG. 3. It can be formed in one stripe pattern. A voltage lower than a voltage applied to the cathode electrode 10 is applied to the pushing electrodes 6 and 6 ', and preferably a circuit configuration for receiving a negative DC voltage of several to several tens of volts (not shown). Has

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 형성되고, 형광층(18) 사이로 화면의 컨트라스트 향상을 위한 흑색층(20)이 형성될 수 있다. 형광층(18)과 흑색층(20) 위로는 증착에 의한 금속막(예를 들어 알루미늄막)으로 이루어지는 애노드 전극(22)이 형성된다. 애노드 전극(22)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 전압을 인가받으며, 메탈 백(metal back) 효과에 의해 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.Next, on one surface of the second substrate 4 facing the first substrate 2, a fluorescent layer 18, for example, red, green, and blue fluorescent layers 18 are formed at random intervals, The black layer 20 may be formed between the fluorescent layers 18 to improve contrast of the screen. An anode electrode 22 made of a metal film (for example, an aluminum film) by vapor deposition is formed on the fluorescent layer 18 and the black layer 20. The anode electrode 22 receives a voltage necessary for accelerating the electron beam from the outside and increases the brightness of the screen by a metal back effect.

한편, 애노드 전극은 금속막이 아닌 투명한 도전막, 예를 들어 ITO막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 제2 기판(4) 위로 투명한 도전막으로 이루어진 애노드 전 극(도시하지 않음)을 먼저 형성하고, 그 위에 형광층(18)과 흑색층(20)을 형성하며, 필요에 따라 형광층(18)과 흑색층(20) 위에 금속막을 형성하여 화면의 휘도를 높이는데 이용할 수 있다. 이러한 애노드 전극은 제2 기판(4) 전체에 형성되거나, 소정의 패턴으로 구분되어 형성될 수 있다.Meanwhile, the anode electrode may be made of a transparent conductive film, for example, an ITO film, rather than a metal film. In this case, an anode electrode (not shown) made of a transparent conductive film is first formed on the second substrate 4, and a fluorescent layer 18 and a black layer 20 are formed thereon, and a fluorescent layer ( 18) and the black layer 20 can be used to increase the brightness of the screen. The anode electrode may be formed on the entire second substrate 4 or may be divided into a predetermined pattern.

참고로, 도 2에서 인용부호 24는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)의 사이 간격을 유지시키는 스페이서를 나타낸다. 도 2에서는 편의상 하나의 스페이서(24)를 도시하였으나, 스페이서(24)는 양 기판(2, 4) 사이에 복수개로 구비된다.For reference, in FIG. 2, reference numeral 24 denotes a spacer for maintaining a gap between the first substrate 2 and the second substrate 4. In FIG. 2, one spacer 24 is illustrated for convenience, but a plurality of spacers 24 are provided between the substrates 2 and 4.

이와 같이 구성되는 전자 방출 소자는, 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(14)에 소정의 구동 전압을 인가하면, 두 전극간 전압 차에 의해 전자 방출부(16) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전극(22)에 인가된 고전압에 이끌려 제2 기판(4)으로 향하면서 해당 화소의 형광층(18)에 충돌하여 이를 발광시킴으로써 소정의 발광 또는 표시 작용을 한다.In the electron emission device configured as described above, when a predetermined driving voltage is applied to the cathode electrode 10 and the gate electrode 14, an electric field is formed around the electron emission portion 16 due to the voltage difference between the two electrodes. Electrons are emitted, and the emitted electrons are attracted to the second substrate 4 by the high voltage applied to the anode electrode 22 and collide with the fluorescent layer 18 of the corresponding pixel to emit a predetermined light emission or display action. do.

여기에서, 본 실시예의 전자 방출 소자는 캐소드 전극(10)과 전자 방출부(16) 하측에 풋싱 전극(6)이 마련되어 있으므로, 풋싱 전극(6)에 캐소드 전압보다 낮은 수∼수십 볼트의 (-)DC 전압을 인가하면, 도 4에 도시한 바와 같이 전자 방출부(16)에서 방출되는 전자들은 풋싱 전극(6)으로 인한 전계(점선으로 표시)에 의해 밀려나는 힘(척력)을 받아 그 방출각(제1 기판 면으로부터 측정되는 전자빔 방출 각도)이 커지게 된다.(점선으로 표시한 경로에서 실선으로 표시한 경로로 이동한다.) 그 결과, 전자 방출부(16)에서 방출되는 전자들은 풋싱 전극(6)이 구비되지 않은 종래의 전자 방출 소자와 비교하여 빔 직진성이 우수해진다. Here, in the electron-emitting device of the present embodiment, since the pushing electrode 6 is provided below the cathode electrode 10 and the electron-emitting part 16, the pushing electrode 6 has several to several tens of volts lower than the cathode voltage. When a DC voltage is applied, as shown in FIG. 4, the electrons emitted from the electron emission unit 16 receive the force (repulsive force) pushed out by the electric field (indicated by the dotted line) caused by the fusing electrode 6 and discharge the electrons. The angle (electron beam emission angle measured from the first substrate surface) becomes large. (Move from the path indicated by the dotted line to the path indicated by the solid line.) As a result, the electrons emitted from the electron emitter 16 are pushed. Compared with the conventional electron emission element without the electrode 6, the beam straightness is excellent.

이와 더불어, 상기 풋싱 전극(6)은 (-)전압으로 인한 전계가 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(14)간 전압 차에 의해 전자 방출부(16) 주위에 형성되는 전계 세기를 강화시키므로 전자 방출을 보다 용이하게 하는 역할을 하며, 구동 전압을 낮추는 효과를 갖는다.In addition, since the electric field due to the negative voltage increases the electric field strength formed around the electron emission part 16 by the voltage difference between the cathode electrode 10 and the gate electrode 14, It serves to facilitate the emission and has the effect of lowering the driving voltage.

따라서 본 실시예의 전자 방출 소자는 특정 화소의 전자 방출부(16)에서 방출된 전자들이 해당 화소에 대응하는 형광층(18)에 온전하게 도달하도록 하여 화면의 색재현율을 높이고, 게이트 전극(14)에 부딪혀 누설되는 전류량을 최소화하여 누설 전류 발생을 억제하는 장점이 예상된다. 또한, 본 실시예의 전자 방출 소자는 종래 전자 방출 소자의 제조 과정에서 단지 제1 기판(2) 위에 풋싱 전극(6)과 제1 절연층(8)을 형성하는 공정만을 추가하여 전술한 구조를 완성할 수 있으므로, 제조 공정을 단순화할 수 있다.Accordingly, the electron emission device of the present embodiment allows the electrons emitted from the electron emission portion 16 of a specific pixel to reach the fluorescent layer 18 corresponding to the pixel intactly, thereby increasing the color reproducibility of the screen and the gate electrode 14. The advantage of suppressing leakage current by minimizing the amount of leakage current hit by is expected. In addition, the electron emitting device of the present embodiment completes the above-described structure by adding only the step of forming the pushing electrode 6 and the first insulating layer 8 on the first substrate 2 in the manufacturing process of the conventional electron emitting device. Since it is possible, the manufacturing process can be simplified.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to

이와 같이 본 발명에 의한 전자 방출 소자는 캐소드 전극과 전자 방출부 하측에 풋싱 전극을 구비함에 따라, 전자 방출부에서 방출되는 전자들의 직진성을 높일 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 전자 방출 소자는 전자빔 퍼짐을 최소화하여 화면의 색재현율을 높이고, 게이트 전극에 부딪혀 누설되는 전류량을 최소화하여 누설 전류 발생을 억제하는 효과가 있다.As described above, the electron emission device according to the present invention includes a pushing electrode under the cathode electrode and the electron emission unit, thereby improving the linearity of electrons emitted from the electron emission unit. Therefore, the electron emitting device according to the present invention has the effect of minimizing the electron beam spreading to increase the color reproducibility of the screen and minimizing the amount of current leaking by hitting the gate electrode to suppress the occurrence of leakage current.

Claims

A first substrate and a second substrate disposed to face each other;

At least one pushing electrode formed over the first substrate;

Cathode electrodes formed on the pushing electrode with a first insulating layer interposed therebetween and having a plurality of openings therein;

Electron emission portions formed in electrical contact with the cathode electrode around the first insulating layer exposed by the opening, around the opening; And

Gate electrodes positioned apart from the cathode electrodes with a second insulating layer interposed therebetween

Electron emitting device comprising a.

The method of claim 1,

And the fussing electrode is formed on the entirety of the first substrate.

The method of claim 1,

And the fussing electrode is formed in a stripe pattern parallel to the cathode electrodes.

The method of claim 1,

And a circuit unit for providing the pushing electrode with a negative DC voltage lower than that of the cathode electrode.

The method of claim 1,

And the electron emission unit comprises at least one of a carbon-based material and a nanometer-sized material.

The method of claim 1,

The electron emission unit is made of carbon nanotubes grown directly from the cathode electrode, the cathode electrode is formed of cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe) or an alloy thereof.

The method of claim 1,

And at least one anode electrode formed on the second substrate and a fluorescent layer formed on one surface of the anode electrode.