KR20060095313A

KR20060095313A - Electron emission device

Info

Publication number: KR20060095313A
Application number: KR1020050016836A
Authority: KR
Inventors: 이병곤; 전상호
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-08-31

Abstract

본 발명은 국부적인 저항 증가를 억제하고 전류 흐름을 원활하게 하는 전극 형상을 구비한 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전자 방출 소자는 기판과, 기판 위에 서로 절연 상태로 배치되는 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함하며, 제1 전극들과 제2 전극들 중 적어도 한 전극들이 제1의 전극 피치를 가지는 유효부와, 기판의 일측 가장자리에 위치하며 제1보다 작은 제2의 전극 피치를 가지는 단자부와, 유효부와 단자부를 연결하는 리드선을 포함한다. 이 때, 리드선은 그 전체에서 곡률이 정의되는 형상으로 이루어지며, 다음의 조건을 만족한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emitting device having an electrode shape that suppresses local resistance increase and facilitates current flow. And second electrodes, wherein at least one of the first electrodes and the second electrodes has an effective portion having a first electrode pitch, and a second electrode pitch located at one edge of the substrate and smaller than the first electrode. And a lead wire connecting the effective portion to the terminal portion. At this time, the lead wire has a shape in which curvature is defined in its entirety, and satisfies the following conditions.

여기서, R은 리드선의 임의 지점에서 측정된 곡률 반경을 나타내고, W는 리드선의 선폭을 나타낸다.Here, R represents the radius of curvature measured at any point of the lead wire, and W represents the line width of the lead wire.

캐소드전극, 게이트전극, 전자방출부, 절연층, 단자부, 리드선 Cathode electrode, gate electrode, electron emitting part, insulating layer, terminal part, lead wire

Description

Electron Emission Device {ELECTRON EMISSION DEVICE}

도 1은 본 발명의 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 도 1의 조립 상태를 나타내는 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view showing the assembled state of FIG.

도 3은 전자 방출 소자의 일측 코너부를 도시한 부분 절개 사시도이다.3 is a partially cutaway perspective view of a corner portion of an electron emission device.

도 4는 캐소드 전극들의 단부 형상을 도시한 제1 기판의 부분 확대도이다.4 is a partially enlarged view of the first substrate showing the end shape of the cathode electrodes.

도 5는 게이트 전극들의 단부 형상을 도시한 제1 기판의 부분 확대도이다.5 is a partially enlarged view of a first substrate showing end shapes of gate electrodes.

도 6은 도 5의 부분 확대도이다.6 is a partially enlarged view of FIG. 5.

도 7은 타원 차수 변화에 따른 여러 리드선 형상을 도시한 그래프이다.7 is a graph illustrating various lead wire shapes according to an elliptic order change.

도 8은 도 6에 도시한 리드선의 부분 확대도이다.FIG. 8 is a partially enlarged view of the lead wire shown in FIG. 6.

도 9는 원 차수와 최소 곡률반경 및 최대 곡률의 관계를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the relationship between the original order, the minimum curvature radius and the maximum curvature.

본 발명은 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 국부적인 저항 증가를 억제하고 전류 흐름을 원활하게 하는 전극 형상을 구비한 전자 방출 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electron emitting device, and more particularly to an electron emitting device having an electrode shape that suppresses local resistance increase and facilitates current flow.

일반적으로 전자 방출 소자는 전자원의 종류에 따라 열음극(hot cathode)을 이용하는 방식과 냉음극(cold cathode)을 이용하는 방식으로 분류할 수 있다.In general, the electron emission device may be classified into a method using a hot cathode and a cold cathode according to the type of the electron source.

여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는 전계 방출 어레이(field emitter array; FEA)형, 표면 전도 에미션(surface conduction emission; SCE)형, 금속-절연층-금속(metal-insulator-metal; MIM)형 및 금속-절연층-반도체(metal-insulator-semiconductor; MIS)형 등이 알려져 있다.Here, the electron-emitting device using the cold cathode is a field emitter array (FEA) type, surface conduction emission (SCE) type, metal-insulator-metal MIM) and metal-insulator-semiconductor (MIS) types are known.

상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속/절연층/금속(MIM)과 금속/절연층/반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 절연층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한다.The MIM type and the MIS type electron emission devices each form an electron emission portion having a metal / insulation layer / metal (MIM) and a metal / insulation layer / semiconductor (MIS) structure, and are disposed between two metals having an insulation layer therebetween, or When a voltage is applied between the metal and the semiconductor, a principle is used in which electrons move and accelerate from a metal having a high electron potential or from a semiconductor to a metal having a low electron potential.

상기 SCE형 전자 방출 소자는 일 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 이 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성하며, 양 전극에 전압을 인가하여 도전 박막의 표면으로 전류가 흐를 때 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.The SCE type electron emission device forms an electron emission portion by providing a conductive thin film between a first electrode and a second electrode disposed to face each other on a substrate and providing a micro crack in the conductive thin film, and applying a voltage to both electrodes. By using the principle that the electron is emitted from the electron emission portion when the current flows to the surface of the conductive thin film.

그리고 상기 FEA형 전자 방출 소자는 일 함수(work function)가 낮거나 종횡비가 큰 물질을 전자원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로서, 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드상 카본과 같은 카본계 물질을 전자원으로 적용한 예가 개발되고 있다.The FEA type electron emission device uses a principle that electrons are easily emitted by an electric field in vacuum when a material having a low work function or a large aspect ratio is used as the electron source, and molybdenum (Mo) or silicon (Si) is used. An example of applying a tip structure having a sharp tip as a main material or a carbon-based material such as carbon nanotubes, graphite, and diamond-like carbon as an electron source has been developed.

상기 냉음극을 이용하는 전자 방출 소자는 기본적으로 진공 용기를 구성하는 두 기판 중 제1 기판 위에 전자 방출부와 더불어 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들을 구비하며, 제2 기판 위에 형광층과 더불어 제1 기판 측에서 방출된 전자들이 형광층을 향해 양호하게 가속되도록 하는 전자가속 전극을 구비하여 소정의 발광 또는 표시 작용을 하게 된다.The electron-emitting device using the cold cathode basically has driving electrodes for controlling electron emission of the electron-emitting part along with the electron-emitting part on the first of the two substrates constituting the vacuum container, and together with the fluorescent layer on the second substrate. Electron accelerating electrodes are provided to allow electrons emitted from the first substrate side to be favorably accelerated toward the fluorescent layer to perform a predetermined light emission or display function.

가령 상기한 FEA형 전자 방출 소자는 제1 기판 위에 구동 전극들로서 캐소드 전극과 게이트 전극을 구비하고, 제2 기판 위에 전자가속 전극으로서 애노드 전극을 구비한 이른바 3극관 구조로 이루어진다. 상기 캐소드 전극과 게이트 전극은 통상의 경우 절연층을 사이에 두고 서로 다른 층에 위치하며, 별도의 전압이 인가되어 캐소드 전극과 전기적으로 연결된 전자 방출부로부터 전자가 방출되도록 하는 구성을 지니고 있다.For example, the FEA type electron emitting device includes a cathode electrode and a gate electrode as driving electrodes on a first substrate, and a so-called triode structure having an anode electrode as an electron acceleration electrode on a second substrate. In general, the cathode electrode and the gate electrode are positioned on different layers with an insulating layer interposed therebetween, and have a configuration in which a separate voltage is applied to emit electrons from an electron emission part electrically connected to the cathode electrode.

상기 FEA형 전자 방출 소자에서 상기 캐소드 전극들과 게이트 전극들은 전술한 전자 방출 작용을 위하여 그 일단이 제1 기판의 일측 가장자리로 인출되어 진공 용기 외측에 단자부를 형성한다. 이 단자부는 연성인쇄회로(FPC)와 같은 접속 부재에 의해 외부의 구동회로 기판과 연결되어 해당 전극들에 구동 전압을 인가하는 역할을 한다.In the FEA type electron emission device, one end of the cathode electrodes and the gate electrodes are drawn to one side edge of the first substrate to form the terminal portion outside the vacuum container for the aforementioned electron emission action. The terminal portion is connected to an external driving circuit board by a connection member such as a flexible printed circuit (FPC) and serves to apply a driving voltage to the corresponding electrodes.

이 때, 캐소드 전극들 및 게이트 전극들 가운데 진공 용기 내측의 표시 영역에 위치하는 부위를 유효부라 명칭하면, 대부분의 경우 단자부에서의 전극 피치(이웃한 두 전극의 중심간 거리)가 유효부에서의 전극 피치보다 작은 값을 가진다. 단자부에서 전극 피치를 작게 하는 것은 단자부에 실장되는 접속 부재간 상호 간섭을 방지하고 정렬 마크를 형성하는데 필요한 여유 공간을 제공하기 위한 것이다.At this time, if the portion of the cathode electrodes and the gate electrodes located in the display area inside the vacuum container is called an effective portion, the electrode pitch (distance between the centers of two neighboring electrodes) at the terminal portion is in most cases the effective portion. It has a smaller value than the electrode pitch. Reducing the electrode pitch at the terminal portion is to prevent mutual interference between the connecting members mounted on the terminal portion and to provide a free space required to form the alignment mark.

따라서, 상기 유효부와 단자부 사이를 리드선으로 연결할 때, 리드선은 유효부에서 단자부를 향해 좌우 대칭이 되는 사선을 그리면서 전극 피치가 점진적으로 작아지는 형상으로 이루어진다. 그 결과, 캐소드 전극들 및 게이트 전극들의 일부 부위에 있어서, 유효부와 리드선의 연결 부위 및 리드선과 단자부의 연결 부위가 불가피하게 임의 각도로 급격히 꺾이는 형상을 갖게 된다.Therefore, when the lead portion is connected between the effective portion and the terminal portion, the lead wire has a shape in which the electrode pitch gradually decreases while drawing an oblique symmetrical diagonal line from the effective portion toward the terminal portion. As a result, in some portions of the cathode electrodes and the gate electrodes, the connecting portion of the effective portion and the lead wire and the connecting portion of the lead wire and the terminal portion are inevitably bent at an arbitrary angle.

상기와 같이 전류가 흐르는 도선 역할을 하는 캐소드 전극들 및 게이트 전극들에 있어서 전극 일부가 급격하게 꺾이게 되면, 꺾인 지점에서 구조적으로 저항이 증가하여 전류 손실을 유발하고, 주울 열(Joule Heat)이 집중되어 발열 현상이 일어날 수 있다. 이러한 전류 손실은 화면의 휘도 저하와 구동 전압 상승을 유발하며, 발열 현상은 전자 방출 소자의 내구 성능을 저하시켜 수명 특성 저하로 이어진다.In the cathode and gate electrodes acting as conducting wires as described above, when a part of the electrode is sharply bent, resistance is structurally increased at the bent point to cause a current loss, and Joule heat is concentrated. This may cause an exothermic phenomenon. This current loss causes the brightness of the screen to decrease and the driving voltage to rise, and the heat generation deteriorates the durability of the electron-emitting device, leading to deterioration of lifetime characteristics.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 리드선의 형상을 개선하여 국부적인 저항 증가로 인한 전류 손실을 최소화함과 아울러 전극의 발열 현상을 억제하여 내구 성능을 높일 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 improve the shape of the lead wire to minimize the current loss due to the local resistance increase and also to suppress the heat generation phenomenon of the electrode to increase the endurance performance An electron emitting device is provided.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자 방출 소자는 기판과, 기판 위에 서로 절연 상태로 배치되는 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함한다. 이 때, 제1 전극들과 제2 전극들 중 적어도 한 전극들은 제1의 전극 피치를 가지는 유효부와, 기판의 일측 가장자리에 위치하며 제1보다 작은 제2의 전극 피치를 가지는 단자부와, 유효부와 단자부를 연결하는 리드선을 포함한다. 그리고 유효부와 단자부의 길이 방향을 x축으로 설정하고, x축과 직교하는 방향을 y축으로 설정하며, 리드선의 형상을 y=f(x)로 함수화하여 이의 기울기가 최대가 되는 지점을 중앙점으로 설정할 때, 적어도 하나의 리드선이 x축과 y축에 의해 구획되는 사분면 중 일사분면에서 하기 수식 (1)로 표현되고, 하기 수식 (2)의 조건을 만족한다.The electron emission device of the present invention for achieving the above object includes a substrate and first electrodes and second electrodes disposed on the substrate in an insulated state from each other. At this time, at least one of the first electrode and the second electrode is an effective portion having a first electrode pitch, a terminal portion having a second electrode pitch located at one edge of the substrate and smaller than the first, It includes a lead wire for connecting the portion and the terminal portion. The length direction of the effective and terminal portions is set to the x-axis, the direction orthogonal to the x-axis is set to the y-axis, and the shape of the lead wire is functionalized as y = f (x) to center the point where the slope thereof is maximum. When set to a point, at least one lead wire is represented by the following formula (1) in one quadrant of the quadrants divided by the x- and y-axes, and satisfies the condition of the following formula (2).

------ (1)

------ (One)

1 < m ≤ 50 ------ (2)1 <m ≤ 50 ------ (2)

여기서, a는 중앙점으로부터 x축 방향에 따른 유효부의 이격 거리를 나타내고, b는 중앙점으로부터 y축 방향에 따른 유효부의 이격 거리를 나타내며, m은 타원 차수를 나타낸다.Here, a represents the separation distance of the effective portion from the center point in the x-axis direction, b represents the separation distance of the effective portion from the center point in the y-axis direction, and m represents an elliptic order.

다른 한편으로, 상기 리드선은 그 전체에서 곡률이 정의되는 형상으로 이루어지며, 다음의 조건을 만족한다.On the other hand, the lead wire has a shape in which curvature is defined in its entirety, and satisfies the following conditions.

또다른 한편으로, 상기 리드선은 하기 수식 (3)으로 표현되고, 하기 수식 (4)의 조건을 만족한다.On the other hand, the lead wire is represented by the following formula (3) and satisfies the condition of the following formula (4).

------ (3)

1 < m < 284 ------ (4)1 <m <284 ------ (4)

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.

도 1과 도 2를 참고하면, 전자 방출 소자는 내부 공간부를 사이에 두고 서로 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 포함한다. 이 기판들 중 제1 기판(2)에는 전자 방출을 위한 구성이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 가시광을 방출하여 임의의 발광 또는 표시를 행하는 구성이 제공된다.Referring to FIGS. 1 and 2, the electron emission device includes a first substrate 2 and a second substrate 4 that are disposed to face each other in parallel to each other with an internal space therebetween. Among these substrates, the first substrate 2 is provided with a configuration for emitting electrons, and the second substrate 4 is provided with a configuration for emitting visible light by electrons to perform any light emission or display.

보다 구체적으로, 제1 기판(2) 위에는 제1 전극들(6)(이하,'캐소드 전극들'이라 한다.)이 제1 기판(2)의 일 방향(도면의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(6)을 덮으면서 제1 기판(2) 전체에 절연층(8)이 형성된다. 절연층(8) 위에는 제2 전극들(10)(이하, '게이트 전극들'이라 한다.)이 캐소드 전극(6)과 직교하는 방향(도면의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.More specifically, the first electrodes 6 (hereinafter referred to as 'cathode electrodes') on the first substrate 2 are striped along one direction (y-axis direction in the drawing) of the first substrate 2. The insulating layer 8 is formed on the entirety of the first substrate 2 while being formed in a pattern and covering the cathode electrodes 6. On the insulating layer 8, the second electrodes 10 (hereinafter referred to as “gate electrodes”) are formed in a stripe pattern along a direction orthogonal to the cathode electrode 6 (y-axis direction in the drawing).

상기 구성에서 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)이 교차하는 단위 화소(서브-픽셀) 영역마다 게이트 전극(10)과 절연층(8)에 적어도 하나의 개구부(10a, 8a)가 형성되어 캐소드 전극(6)의 일부 표면을 노출시키며, 개구부(10a, 8a) 내측으로 캐소드 전극(6) 위에 전자 방출부(12)가 형성된다.In the above configuration, at least one openings 10a and 8a are formed in the gate electrode 10 and the insulating layer 8 in each unit pixel (sub-pixel) region where the cathode electrode 6 and the gate electrode 10 cross each other. A part of the surface of the cathode electrode 6 is exposed, and the electron emission part 12 is formed on the cathode electrode 6 inside the openings 10a and 8a.

본 실시예에서 전자 방출부(12)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질로 이루어진다. 전자 방출부(12)로 사용 바람직한 물질로는 카본 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질이 있으며, 전자 방출부(12)의 제조법으로는 직접 성장, 스크린 인쇄, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등이 적용될 수 있다.In the present embodiment, the electron emission unit 12 is formed of materials emitting electrons when an electric field is applied in a vacuum, such as a carbon-based material or a nanometer (nm) size material. Preferred materials for use as the electron emitter 12 include carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamond, diamond-like carbon, C ₆₀ , silicon nanowires, and combinations thereof. Direct growth, screen printing, chemical vapor deposition or sputtering may be applied.

한편, 도시는 생략하였으나 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물의 복합체로 이루어질 수 있다.On the other hand, although not shown, the electron emitting portion may be made of a composite of a tip structure having a pointed tip mainly made of molybdenum (Mo) or silicon (Si).

또한, 상기에서는 절연층을 사이에 두고 게이트 전극이 캐소드 전극 상부에 위치하는 경우를 설명하였으나, 게이트 전극이 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극 하부에 위치하는 구성도 가능하다. 이 경우 전자 방출부는 절연층 위에서 캐소드 전극의 측면과 접촉하며 위치할 수 있다.In the above description, the case in which the gate electrode is positioned above the cathode electrode with the insulating layer interposed therebetween is described. However, the structure in which the gate electrode is positioned below the cathode electrode with the insulating layer interposed therebetween is also possible. In this case, the electron emission part may be positioned in contact with the side of the cathode electrode on the insulating layer.

그리고 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 형광층, 일례로 적색과 녹색 및 청색의 형광층들(14R, 14G, 14B)이 서로간 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(14) 사이로 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(16)이 형성된다.On one surface of the second substrate 4 facing the first substrate 2, a fluorescent layer, for example, red, green, and blue fluorescent layers 14R, 14G, and 14B are formed at random intervals from each other. A black layer 16 is formed between the fluorescent layers 14 to improve contrast of the screen.

상기 형광층(14)과 흑색층(16) 위로는 알루미늄과 같은 금속막으로 이루어지는 애노드 전극(18)이 형성된다. 애노드 전극(18)은 외부로부터 전자빔 가속에 필 요한 고전압을 인가받으며, 형광층(14)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(2)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(4) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.An anode electrode 18 made of a metal film such as aluminum is formed on the fluorescent layer 14 and the black layer 16. The anode 18 receives a high voltage necessary for accelerating the electron beam from the outside, and reflects the visible light emitted toward the first substrate 2 of the visible light emitted from the fluorescent layer 14 toward the second substrate 4. It serves to increase the luminance of.

한편, 애노드 전극은 금속막이 아닌 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판을 향한 형광층과 흑색층의 일면에 위치하며, 소정의 패턴으로 구분되어 복수개로 형성될 수 있다.On the other hand, the anode electrode may be made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO) rather than a metal film. In this case, the anode electrode may be positioned on one surface of the fluorescent layer facing the second substrate and the black layer, and may be formed in plural in a predetermined pattern.

전술한 제1 기판(2)과 제2 기판(4)은, 그 사이에 스페이서들(20)을 배치한 상태에서 저융점 유리인 글래스 프릿(glass frit)에 의해 가장자리가 측벽(22, 도 3 참고)에 일체로 접합되고, 내부 공간부를 배기시켜 진공 상태로 유지함으로써 전자 방출 소자를 구성한다. 상기 스페이서들(20)은 흑색층(16)이 위치하는 비표시 영역에 대응하여 위치하고, 측벽(22)은 양 기판(2, 4)과 함께 내부 공간부를 형성하여 진공 용기를 구성한다.The first substrate 2 and the second substrate 4 described above have sidewalls 22 (FIG. 3) edged by glass frit, which is low melting glass, with spacers 20 disposed therebetween. Reference), and the electron-emitting device is constructed by exhausting the internal space and maintaining it in a vacuum state. The spacers 20 are positioned corresponding to the non-display area where the black layer 16 is positioned, and the sidewalls 22 form an inner space together with the substrates 2 and 4 to form a vacuum container.

상기 구성의 전자 방출 소자는 외부로부터 캐소드 전극(6), 게이트 전극(10) 및 애노드 전극(18)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 예를 들어 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)에는 수 내지 수십 볼트의 전압 차를 갖는 구동 전압이 인가되고, 애노드 전극(18)에는 수백 내지 수천 볼트의 직류 전압이 인가된다.The electron emitting device of the above configuration is driven by supplying a predetermined voltage to the cathode electrode 6, the gate electrode 10 and the anode electrode 18 from the outside, for example, the cathode electrode 6 and the gate electrode 10 A driving voltage having a voltage difference of several to several tens of volts is applied thereto, and a DC voltage of several hundred to several thousand volts is applied to the anode electrode 18.

따라서, 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)간 전압 차가 임계치 이상인 단위 화소에서 전자 방출부(12) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전극(18)에 인가된 고전압에 이끌려 대응되는 형광층(14)에 충돌함으로써 이를 발광시킨다.Therefore, an electric field is formed around the electron emission unit 12 in the unit pixel in which the voltage difference between the cathode electrode 6 and the gate electrode 10 is greater than or equal to the threshold, and electrons are emitted therefrom, and the emitted electrons are discharged to the anode electrode 18. It is attracted by the applied high voltage and collides with the corresponding fluorescent layer 14 to emit light.

전술한 작용을 위하여 캐소드 전극들(6)은 도 4에 도시한 바와 같이 그 일단 이 제1 기판(2)의 일측 가장자리로 인출되어 진공 용기 외측에 단자부(24)를 형성하고, 이 단자부(24)를 통해 도시하지 않은 구동회로 기판으로부터 해당 구동 전압을 인가받는다.For the above-described operation, as shown in FIG. 4, one end of the cathode electrodes 6 is drawn out to one side edge of the first substrate 2 to form a terminal portion 24 outside the vacuum container, and the terminal portion 24 A corresponding driving voltage is applied from a driving circuit board (not shown).

도 4를 참고하면, 캐소드 전극들(6)은 진공 용기 내부의 표시 영역에 위치하며 p1의 전극 피치(이웃한 두 전극의 중심간 거리)를 가지는 유효부(26)와, 진공 용기 외부에 위치하며 p1보다 작은 p2의 전극 피치를 가지는 단자부(24)와, 유효부(26)와 단자부(24)를 연결하는 리드선(28)으로 이루어진다. 상기 구성의 캐소드 전극들(6)이 도면의 x축 방향을 따라 동일한 형상으로 반복하여 배치된다.Referring to FIG. 4, the cathode electrodes 6 are located in the display area inside the vacuum vessel and have an effective portion 26 having an electrode pitch of p1 (distance between the centers of two neighboring electrodes) and an outside of the vacuum vessel. And a terminal portion 24 having an electrode pitch of p2 smaller than p1 and a lead wire 28 connecting the effective portion 26 and the terminal portion 24. The cathode electrodes 6 of the above configuration are repeatedly arranged in the same shape along the x-axis direction of the drawing.

상기 게이트 전극들(10) 또한 도 5에 도시한 바와 같이 그 일단이 제1 기판(2)의 다른 일측 가장자리로 인출되어 진공 용기 외측에 단자부(30)를 형성하고, 이 단자부(30)를 통해 도시하지 않은 구동회로 기판으로부터 해당 구동 전압을 인가받는다.As shown in FIG. 5, one end of the gate electrodes 10 is drawn out to the other side edge of the first substrate 2 to form a terminal portion 30 outside the vacuum vessel, and through the terminal portion 30. The driving voltage is applied from a driving circuit board (not shown).

도 5를 참고하면, 게이트 전극들(10)은 진공 용기 내부의 표시 영역에 위치하며 p3의 전극 피치를 가지는 유효부(32)와, 진공 용기 외부에 위치하며 p3보다 작은 p4의 전극 피치를 가지는 단자부(30)와, 유효부(32)와 단자부(30)를 연결하는 리드선(34)으로 이루어진다. 상기 구성의 게이트 전극들(10)이 도면의 y축 방향을 따라 동일한 형상으로 반복하여 배치된다.Referring to FIG. 5, the gate electrodes 10 have an effective portion 32 positioned in a display area inside the vacuum vessel and having an electrode pitch of p3, and an electrode pitch of p4 located outside the vacuum vessel and smaller than p3. And a lead wire 34 connecting the terminal portion 30 and the effective portion 32 and the terminal portion 30. The gate electrodes 10 of the above configuration are repeatedly arranged in the same shape along the y-axis direction of the drawing.

도 4와 도 5에서 부호 100은 표시 영역을 포함하는 진공 용기의 내측 영역을 나타내고, 부호 200은 진공 용기의 외측 영역을 나타낸다.4 and 5, reference numeral 100 denotes an inner region of the vacuum vessel including the display region, and reference numeral 200 denotes an outer region of the vacuum vessel.

본 실시예에서 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)의 리드선(28, 34)은 도 6 에 도시한 형상으로 이루어진다. 설명의 편의를 위해 유효부와 리드선 및 단자부의 부호는 게이트 전극의 부호를 따른다.In this embodiment, the lead wires 28 and 34 of the cathode electrode 6 and the gate electrode 10 have the shape shown in FIG. For convenience of description, the sign of the effective part, the lead wire, and the terminal part follows the sign of the gate electrode.

도 6을 참고하면, 도면의 x축을 유효부(32) 및 단자부(30)에 평행하게 설정하고, 이와 직교하는 방향을 y축으로 설정한다. 그리고 유효부(32)와 단자부(30)를 연결하는 리드선(34)의 형상을 y=f(x) 수식으로 표시할 때, f(x)의 기울기가 최대가 되는 지점을 중앙점으로 가정한다.Referring to FIG. 6, the x-axis of the drawing is set parallel to the effective portion 32 and the terminal portion 30, and the direction orthogonal thereto is set to the y-axis. When the shape of the lead wire 34 connecting the effective portion 32 and the terminal portion 30 is expressed by the equation y = f (x), it is assumed that the point where the slope of f (x) becomes the maximum is the center point. .

상기 유효부(32)와 단자부(30)는 도면의 x축 방향을 따라 p의 이격 거리를 가지며, 도면에서 중앙점으로부터 도면의 x축 방향에 따른 유효부(32)의 이격 거리와 단자부(30)의 이격 거리를 각각 a와 a-p로 표시하였다. 유효부(32)와 단자부(30)는 도면의 y축 방향을 따라 q의 이격 거리를 가지며, 도면에서 중앙점으로부터 도면의 y축 방향에 따른 유효부(32)의 이격 거리와 단자부(30)의 이격 거리를 각각 b와 b-q로 표시하였다.The effective portion 32 and the terminal portion 30 has a distance of p along the x-axis direction of the drawing, the distance from the effective portion 32 along the x-axis direction of the drawing and the terminal portion 30 from the center point in the drawing. ), The separation distance is indicated by a and ap, respectively. The effective portion 32 and the terminal portion 30 have a distance of q along the y-axis direction of the drawing, and the distance between the effective portion 32 and the terminal portion 30 along the y-axis direction of the drawing from the center point in the drawing. The separation distance of is denoted by b and bq, respectively.

상기한 좌표축 조건에서 유효부(32)와 단자부(30)를 연결하는 리드선(34)은 일사분면(0≤x≤a)에서 하기 수학식 1 또는 수학식 2의 조건을 만족하며, 삼사분면(a-p≤x<0)에서 하기 수학식 3 또는 수학식 4의 조건을 만족한다.The lead wire 34 connecting the effective portion 32 and the terminal portion 30 under the above coordinate axis condition satisfies the condition of Equation 1 or 2 below in one quadrant (0 ≦ x ≦ a), and the third quadrant ( In ap≤x <0), the condition of Equation 3 or 4 is satisfied.

(수학식 1)(Equation 1)

, 이 때 1< m ≤50

, Where 1 <m ≤50

(수학식 2)(Equation 2)

, 이 때 1< m ≤50

, Where 1 <m ≤50

(수학식 3)(Equation 3)

, 이 때 1< n ≤50

, Where 1 <n ≤50

(수학식 4)(Equation 4)

, 이 때 1< n ≤50

, Where 1 <n ≤50

수학식 1과 수학식 2는 일사분면에서의 리드선(34) 형상을 타원으로 수식화한 것으로서, 타원 차수인 m의 크기에 따라 리드선(34)의 형상이 변화한다. 수학식 3과 수학식 4는 삼사분면에서의 리드선(34) 형상을 타원으로 수식화한 것으로서, 타원 차수인 n의 크기에 따라 리드선(34)의 형상이 변화한다. 도 6에서 타원 차수(m, n)가 1인 경우를 굵은 쇄선으로 나타내었으며, 타원 차수(m, n)가 무한대인 경우를 굵은 점선으로 나타내었다.Equations 1 and 2 are obtained by modifying the shape of the lead wire 34 in one quadrant with an ellipse, and the shape of the lead wire 34 changes according to the magnitude of the elliptic order m. Equations 3 and 4 are obtained by modifying the shape of the lead wire 34 in three quadrants with an ellipse, and the shape of the lead wire 34 changes according to the size of n, which is an elliptic order. In FIG. 6, the case where the ellipse order (m, n) is 1 is indicated by a thick chain line, and the case where the elliptic order (m, n) is infinity is indicated by a thick dotted line.

상기 타원 차수(m, n)가 1보다 크고 50 이하인 조건을 만족할 때, 상기 리드선(34)은 급격히 꺾이는 부위 없이 전체적으로 완만한 곡선 형상을 가진다.When the elliptic order (m, n) is greater than 1 and satisfies a condition of 50 or less, the lead wire 34 has a gentle curved shape as a whole without a sharply bent portion.

도 7은 일사분면에서 타원 차수 변화에 따른 리드선 형상을 도시한 그래프이다. 도면을 참고하면, 타원 차수(m)가 1 이하, 특히 1 미만일 때 유효부와 리드선의 연결 부위가 급격히 꺾이며, 타원 차수(m)가 50을 초과할 때 리드선 자체에서 급격히 꺾이는 부위가 발생할 뿐만 아니라 리드선의 길이가 커지는 것을 알 수 있다. 리드선의 과도한 길이 증가는 리드선의 저항 증가로 이어진다. 반면, 타원 차수(m)가 1보다 크고 50 이하일 때, 유효부와 리드선의 연결 부위가 부드럽게 이어지는 형상을 얻을 수 있다.7 is a graph showing the shape of the lead wire according to the change of the ellipse order in the quadrant. Referring to the drawings, when the ellipticity order m is less than or equal to 1, in particular less than 1, the connecting portion of the effective portion and the lead wire is sharply bent, and when the ellipticity order m is more than 50, the sharply bent portion of the lead wire itself occurs. Instead, it can be seen that the length of the lead wire is increased. Excessive increase in the length of the lead leads to increased resistance of the lead. On the other hand, when the ellipticity order m is greater than 1 and less than or equal to 50, it is possible to obtain a shape in which the connection portion between the effective portion and the lead wire is smoothly continued.

상기 리드선(34)은 중앙점을 기준으로 일사분면과 삼사분면에서 점대칭인 형상을 이룬다. 즉, 일사분면에서의 타원 차수 m과 삼사분면에서의 타원 차수 n은 동일한 값을 가진다. 그리고 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 단자부(30)가 하나의 접속 부재에 실장되는 캐소드 전극들(6) 또는 게이트 전극들(10) 무리를 전극군이라 명칭하면, 하나의 전극군 내에서 리드선(28, 34)은 전극군의 외곽으로부터 전극군 중심을 향할수록 타원 차수가 점진적으로 작아진다.The lead wire 34 has a point symmetrical shape in one quadrant and three quadrants with respect to the center point. That is, the ellipticity order m in the first quadrant and the elliptic order n in the third quadrant have the same value. As shown in FIGS. 4 and 5, when the terminal portion 30 is a group of cathode electrodes 6 or gate electrodes 10 mounted on one connection member, the electrode group is referred to as an electrode group. The lead wires 28 and 34 gradually decrease in the elliptic order from the outside of the electrode group toward the center of the electrode group.

상기에서는 타원 차수를 이용하여 리드선(28, 34)의 형상을 설명하였으나, 하기에서는 곡률의 개념을 이용하여 리드선(28, 34)의 형상을 설명한다. 이를 위해 하기 수학식 5와 같이 리드선(34)의 일부를 원의 형상으로 가정한다.In the above, the shapes of the lead wires 28 and 34 are described using elliptic orders. In the following, the shapes of the lead wires 28 and 34 will be described using the concept of curvature. For this purpose, it is assumed that a part of the lead wire 34 is in the shape of a circle as shown in Equation 5 below.

(수학식 5)(Equation 5)

상기 수식에서 a와 b는 각각 도 6에 도시한 좌표축에서 설정된 유효부(32)의 이격 거리를 나타낸다.In the above formula, a and b represent the separation distances of the effective parts 32 set in the coordinate axes shown in FIG. 6, respectively.

본 실시예에서 리드선(34)은 곡률이 정의되지 않는 지점, 즉 불연속적으로 꺾인 지점이 존재하지 않는다. 그리고 도 8에 도시한 바와 같이 리드선(34)의 곡률 반경을 R이라 하고, 리드선(34)의 선폭을 W라 할 때, 리드선(34)은 그 전체에서 하기 수학식 6과 수학식 7의 조건을 만족한다.In this embodiment, the lead wire 34 has no point where curvature is not defined, that is, a point that is discontinuously bent. As shown in FIG. 8, when the radius of curvature of the lead wire 34 is R and the line width of the lead wire 34 is W, the lead wire 34 is a condition of Equations 6 and 7 below. To satisfy.

(수학식 6)(Equation 6)

(수학식 7)(Equation 7)

상기 수학식 6과 수학식 7은 0<a<p와 0<b<q의 조건을 갖는 도 4에 도시한 좌표축을 기준으로 하며, 수학식 6과 수학식 7은 각각 일사분면(0≤x≤a)과 삼사분면(a-p≤x<0)에서의 곡률 반경 수식을 나타낸다. 리드선(34)의 곡률 반경이 리드선(34) 선폭의 0.5배 이상일 때 리드선(34)에 급격하게 꺾이는 부위가 발생하지 않으며, 국부적인 저항 증가를 최소화할 수 있다.Equations 6 and 7 are based on the coordinate axes shown in FIG. 4 having conditions of 0 <a <p and 0 <b <q, and Equations 6 and 7 are one quadrant (0 ≦ x, respectively). ≤ a) and the radius of curvature formula in the three quadrants (ap≤x <0). When the radius of curvature of the lead wire 34 is greater than or equal to 0.5 times the line width of the lead wire 34, a sharp bending portion does not occur in the lead wire 34, and local increase in resistance can be minimized.

또한 상기 수학식 5에서 m을 원 차수라 하면, m이 하기 수학식 8의 조건을 만족할 때 리드선(34)의 곡률 반경이 리드선(34) 선폭의 0.5배 이상이 된다.In addition, when m is the original order in Equation 5, the radius of curvature of the lead wire 34 becomes 0.5 times or more than the line width of the lead wire 34 when m satisfies the condition of Equation 8 below.

(수학식 8)(Equation 8)

1 < m < 2841 <m <284

도 6에 도시한 좌표축을 기준으로 리드선(34)의 선폭이 200㎛이고, x축 방향에 따른 유효부(32)와 단자부(30)의 이격 거리(p)가 50mm이며, y축 방향에 따른 유효부(32)와 단자부(30)의 이격 거리(q)가 40mm인 경우를 가정한다. 그러면 min(a, b)는 20mm이고, 리드선(34) 전체에서 구현 가능한 곡률 반경은 100㎛ 이상이어야 하며, 곡률 반경의 역수로 정의되는 곡률은 -9.995mm^-1과 9.995mm^-1 범위 내에 존재해야 한다.The line width of the lead wire 34 is 200 μm based on the coordinate axis shown in FIG. 6, and the separation distance p between the effective portion 32 and the terminal portion 30 in the x-axis direction is 50 mm, and the y-axis direction It is assumed that the separation distance q between the effective portion 32 and the terminal portion 30 is 40 mm. Then min (a, b) is 20mm, and the curvature radius that can be implemented throughout the lead wire 34 should be 100 µm or more, and the curvature defined by the inverse of the radius of curvature is within the range of -9.995mm ^-1 and 9.995mm ^-1 Should be.

도 9는 리드선 선폭과 이격 거리를 상기와 같이 가정하였을 때 최소 곡률 반경과 최대 곡률을 나타낸 그래프로서, 원 차수 m이 수학식 8의 범위일 때 곡률이 전술한 범위 내에 존재한다.FIG. 9 is a graph showing a minimum radius of curvature and a maximum curvature when the lead wire width and the distance are assumed as described above, and the curvature is within the aforementioned range when the original order m is in the range of Equation 8.

상기에서는 FEA형 전자 방출 소자에 대해 설명하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 전자 방출을 위한 구동 전극들을 구비하는 FEA형 이외의 다른 전자 방출 소자에도 용이하게 적용된다.Although the FEA type electron emission device has been described above, the present invention is not limited thereto, and is easily applied to other electron emission devices other than the FEA type including drive electrodes for electron emission.

또한, 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.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has 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 is within the scope of the present invention.

이와 같이 본 발명에 의한 전자 방출 소자는 유효부와 리드선 및 단자부로 이루어지는 구동 전극들을 구비함에 있어서 형상적으로 급격하게 꺾어지는 전극 부위를 제거함에 따라, 저항 증가에 따른 전류 손실을 유발하지 않으며, 발열 현상을 억제하여 내구 성능과 수명 특성을 높이는 효과를 갖는다.As such, the electron emission device according to the present invention removes the electrode portion that is sharply bent in shape in the case of providing the driving electrodes including the effective portion, the lead wire, and the terminal portion, and thus does not cause a current loss due to an increase in resistance. By suppressing the phenomenon, it has the effect of increasing the durability performance and life characteristics.

Claims

A substrate;

First and second electrodes disposed on the substrate to be insulated from each other;

At least one of the first electrodes and the second electrodes, the effective portion having a first electrode pitch, the terminal portion having a second electrode pitch located at one edge of the substrate and smaller than the first, It includes a lead wire connecting the part and the terminal part,

The longitudinal direction of the effective portion and the terminal portion is set to the x-axis, the direction orthogonal to the x-axis is set to the y-axis, and the shape of the lead wire is functionalized as y = f (x) to determine the point where the slope thereof is maximum. An electron-emitting device in which at least one lead wire is expressed by the following formula (1) in one quadrant of the quadrants divided by the x-axis and the y-axis when set to the center point, and satisfies the condition of the following formula (2).

------ (One)

1 <m ≤ 50 ------ (2)

Here, a represents the separation distance of the effective portion from the center point in the x-axis direction, b represents the separation distance of the effective portion from the center point in the y-axis direction, and m represents an elliptic order.

The method of claim 1,

And the lead wire is point-symmetrically formed in one quadrant and three quadrants with respect to the center point.

The method of claim 1,

At least one of the first electrodes and the second electrodes is mounted on one connection member for each electrode group, and the lead line has an elliptic order having a smaller elliptic order as it faces toward the center of the electrode group at the outer portion of the electrode group. device.

A substrate;

And the lead wire has a shape in which curvature is defined in its entirety, and satisfies the following conditions.

Here, R represents the radius of curvature measured at any point of the lead wire, W represents the line width of the lead wire.

A substrate;

The longitudinal direction of the effective portion and the terminal portion is set to the x-axis, the direction orthogonal to the x-axis is set to the y-axis, and the shape of the lead wire is functionalized as y = f (x) to determine the point where the slope thereof is maximum. At least one lead wire, when set to the center point, is represented by the following formula (1), and the electron-emitting device satisfies the conditions of the following formula (2).

------ (One)

1 <m <284 ------ (2)

Here, a represents the separation distance of the effective part along the x-axis direction from the center point, and b represents the separation distance of the effective part from the center point in the y-axis direction.

The method according to any one of claims 1 to 5,

And an electron emission unit electrically connected to at least one of the first and second electrodes.

The method of claim 6,

And the second electrodes are positioned on a different layer from the first electrodes with an insulating layer interposed therebetween, and the electron emission parts being electrically connected to the first electrodes.

The method of claim 6,

And the electron emission unit comprises at least one material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, C ₆₀ and silicon nanowires.

The method according to any one of claims 1 to 5,

And at least one anode electrode formed on the other substrate disposed to face the substrate, and a fluorescent layer formed on one surface of the anode electrode.