KR20070079248A - Electron emission device - Google Patents

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KR20070079248A KR1020060009816A KR20060009816A KR20070079248A KR 20070079248 A KR20070079248 A KR 20070079248A KR 1020060009816 A KR1020060009816 A KR 1020060009816A KR 20060009816 A KR20060009816 A KR 20060009816A KR 20070079248 A KR20070079248 A KR 20070079248A
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하재상
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Abstract

An electron emission device is provided to secure uniformity of electron emission characteristics by suppressing ejection of an electron emission source from a cathode electrode. A cathode electrode(120) is disposed on a base substrate(110). A gate electrode(140) is disposed on the base substrate and is electrically insulated from the cathode electrode. A first insulating layer(130) is disposed between the cathode electrode and the gate electrode in order to insulate electrically the cathode electrode and the gate electrode from each other. An electron emission source(150,250) is insulated electrically from the cathode electrode. A blocking layer(251) is formed at the first insulating layer and the gate electrode. The blocking layer includes an electron emission source hole for exposing a part of the electron emission source. The blocking layer comes in contact with the first insulating layer, the electron emission source, and the cathode electrode at a lateral surface of the electron emission source.

Description

전자 방출 소자{Electron emission device} Electron emission device

도 1은 전자 방출 소자의 일례의 구성을 보여주는 부분 절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of an example of an electron emitting device.

도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

도 3은 도 2의 III 부분의 확대도. 3 is an enlarged view of section III of FIG. 2;

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an electron emitting device according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 V 부분의 확대도. 5 is an enlarged view of a portion V of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도. 6 is a partially cutaway perspective view schematically showing the configuration of an electron emission device according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 도 6은 VII-VII 선을 따라 취한 단면도. FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6; FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

60: 스페이서 70: 형광체층 60: spacer 70: phosphor layer

80: 애노드 전극 90: 전면 기판 80: anode electrode 90: front substrate

100, 300: 전자 방출 표시 소자 100, 300: electron emission display device

101, 201, 301: 전자 방출 소자 102: 전면 패널 101, 201, 301: electron emission device 102: front panel

110: 베이스 기판 120: 캐소오드 전극 110: base substrate 120: cathode electrode

130: 제1절연체층 131: 전자 방출원 홀 130: first insulator layer 131: electron emission source hole

135: 제2절연체층 140: 게이트 전극 135: second insulator layer 140: gate electrode

145: 집속 전극 150, 250: 전자 방출원 145: focusing electrode 150, 250: electron emission source

251: 블록킹 레이어(blocking layer) 251: blocking layer

본 발명은 전자 방출 소자(Electron Emission Device)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 방출원의 구조적 안정성이 향상되고 전자 방출 균일도가 향상된 전자 방출 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emission device, and more particularly, to an electron emission device having improved structural stability of an electron emission source and improved electron emission uniformity.

일반적으로 전자 방출 소자는 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FED(Field Emission device)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal Insulator Metal)형 및 MIS (Metal Insulator Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다. In general, an electron emission device includes a method using a hot cathode and a cold cathode as an electron emission source. Examples of electron emission devices using a cold cathode include field emission device (FED) type, surface conduction emitter (SCE) type, metal insulator metal (MIM) type, metal insulator semiconductor (MIS) type, and ballistic electron surface emitting (BSE) type. ) And the like are known.

상기 FED형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다. The FED type uses a principle that electrons are easily released due to electric field difference in vacuum when a material having a low work function or a high beta function is used as the electron emission source. Molybdenum (Mo), silicon (Si), etc. The main material is a sharp tip structure, carbon-based materials such as graphite, DLC (Diamond Like Carbon), and nano-materials such as nanotubes or nanowires. Devices that have been applied as electron emission sources have been developed.

상기 SCE형은 베이스 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1전극과 제2전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출원을 형성한 소자이다. 상기 소자는 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 미세 균열인 전자 방출원으로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다. The SCE type is a device in which an electron emission source is formed by providing a conductive thin film between the first electrode and the second electrode disposed to face each other on a base substrate and providing a micro crack in the conductive thin film. The device uses a principle that electrons are emitted from an electron emission source that is a micro crack by applying a voltage to the electrodes to flow a current to the surface of the conductive thin film.

상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출 원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다. The MIM type and the MIS type electron emission devices each form an electron emission source having a metal-dielectric layer-metal (MIM) and metal-dielectric layer-semiconductor (MIS) structure, and are disposed between two metals or metals with a dielectric layer interposed therebetween. When a voltage is applied between semiconductors, a device using the principle of emitting electrons is moved and accelerated from a metal or semiconductor having a high electron potential toward a metal having a low electron potential.

상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균 자유 행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여, 오믹(Ohmic) 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연체층과 금속 박막을 형성하여 오믹 전극과 금속 박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다. The BSE type uses the principle that electrons travel without scattering when the size of the semiconductor is reduced to a dimension area smaller than the average free stroke of the electrons in the semiconductor, thereby forming an electron supply layer made of a metal or a semiconductor on an ohmic electrode. And an insulator layer and a metal thin film formed on the electron supply layer to emit electrons by applying power to the ohmic electrode and the metal thin film.

도 1에는 이중 FED형의 전자 방출 소자의 일례를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 III 부분의 확대도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a view showing an example of a double FED type electron emitting device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of part III of FIG. Is shown.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 베이스 기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130) 및 전자 방출원 (150)을 포함한다. As shown in FIGS. 1 to 3, the electron emission device 101 may include a base substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, a first insulator layer 130, and an electron emission source ( 150).

상기 베이스 기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재이다. 상기 캐소오드 전극(120)은 상기 베이스 기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다. The base substrate 110 is a plate-shaped member having a predetermined thickness. The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the base substrate 110 and may be made of a conventional electrically conductive material. The gate electrode 140 may be disposed with the cathode electrode 120 and the insulator layer 130 interposed therebetween, and may be made of a conventional electrically conductive material like the cathode electrode 120.

상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다. The insulator layer 130 is disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120 to insulate the cathode electrode 120 and the gate electrode 140 to generate a short between the two electrodes. prevent.

상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서는 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 침상 구조를 가진 것이면 어떤 것이라도 사용될 수 있다. 특히, 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 탄소계 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. The electron emission source 150 is disposed to be energized with the cathode electrode 120, and has a lower height than the gate electrode 140. As the material of the electron emission source 150, any material having a needle structure may be used. In particular, it is preferable to be made of carbon-based materials such as carbon nanotubes (CNTs) having a small work function and large beta functions, graphite, diamond and diamond-like carbon. Alternatively, nanomaterials such as nanotubes, nanowires, and nanorods may be used.

이러한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 전자 방출 표시 소자로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 베이스 기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 전면 기판(90), 상기 전면 기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층 (70)을 더 포함한다. The electron emission device 101 may be used for the electron emission display device 100 that generates visible light to implement an image. In order to configure the electron emission display device, the electronic device may further include a front panel 102 disposed in parallel with the base substrate 110 of the electron emission device according to the present invention. An anode electrode 80 provided on the front substrate 90 and a phosphor layer 70 provided on the anode electrode 80 is further included.

이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자(100)에서는, 전자 방출원(150)의 표면에 카본 물질이나 나노 물질이 잘 드러나고 일으켜 세워진 상태가 되어야 전자 방출 특성이 좋아진다. 이를 위해 활성화 단계를 거치는데 이 과정에서 전자 방출원 자체가 탈락되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 이를 방직할 수 있도록 구조적인 안정성이 향상된 전자 방출원을 구비하는 전자 방출 소자를 개발할 필요성이 크게 대두되어 왔다. In the electron emission display device 100 having such a configuration, the electron emission characteristics are improved when the carbon material or the nanomaterial is well exposed and raised on the surface of the electron emission source 150. For this purpose, the activation step is performed, and in this process, the electron emission source itself may be dropped. Therefore, there has been a great need to develop an electron emitting device having an electron emission source having improved structural stability so as to weave it.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출원의 구조적인 안정성이 향상된 새로운 구조의 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. 또한, 이러한 구조적인 안정성으로 인해 전자 방출 물질로 사용되는 카본 물질이나 나노 물질의 표면을 활성화하는 공정 이후에도 전자 방출원이 유실되는 일이 발생하지 않음으로써 전자 방출 소자의 전자 방출 균일성을 확보할 수 있는 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the above conventional problems, it is an object of the present invention to provide an electron emitting device of a novel structure with improved structural stability of the electron emission source. In addition, the structural stability does not cause the electron emission source to be lost even after the process of activating the surface of the carbon material or nanomaterial used as the electron emission material, thereby ensuring the electron emission uniformity of the electron emission device. It is to provide an electron emitting device.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 연결되도록 배치된 전자 방출원; 및 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성되어 상기 전자 방출원을 일부 노출시키는 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원의 측면에서 상기 제1절연체층, 상기 전자 방출원 및 상기 캐소오드 전극과 접하도록 배치된 블록킹 레이어를 포함하는 전자 방출 소자를 제공함으로써 달성된다. An object of the present invention as described above, the base substrate; A cathode electrode disposed on the base substrate; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode; A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; An electron emission source disposed to be electrically connected to the cathode electrode; And an electron emission source hole formed in the first insulator layer and the gate electrode to partially expose the electron emission source, and the first insulator layer, the electron emission source, and the cathode in terms of the electron emission source. It is achieved by providing an electron emitting device comprising a blocking layer disposed in contact with the electrode.

여기서, 상기 블록킹 레이어는 상기 전자 방출원의 둘레를 따라 상기 전자 방출원과 접하고 동시에 상기 캐소오드 전극 및 상기 제1절연체층에 접하도록 배치된 것이 바람직하다. The blocking layer may be disposed to be in contact with the electron emission source along the circumference of the electron emission source and to be in contact with the cathode electrode and the first insulator layer.

여기서, 상기 전자 방출원 홀의 수평 단면적보다 상기 전자 방출원의 수평 단면적이 더 넓은 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the horizontal cross-sectional area of the electron emission source is wider than the horizontal cross-sectional area of the electron emission source hole.

여기서, 상기 블록킹 레이어는 PbO를 포함하는 산화물 또는 P2O5를 포함하는 산화물로 만들어진 것이 바람직하다. Here, the blocking layer is preferably made of an oxide containing PbO or an oxide containing P 2 O 5 .

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 4에는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자 및 이를 구비하는 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 V 부분의 확대도가 도시되어 있다. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electron emission device and an electron emission display device having the same according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of part V of FIG. 4. .

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자(101)는, 베이스 기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130), 전자 방출원(250) 및 블록킹 레이어(251)를 포함한다. As shown in FIGS. 4 and 5, the electron emission device 101 according to the first embodiment of the present invention includes a base substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, and a first insulator. Layer 130, electron emission source 250 and blocking layer 251.

상기 베이스 기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다. The base substrate 110 is a plate-like member having a predetermined thickness, and may include quartz glass, glass containing a small amount of impurities such as Na, glass, a SiO 2 coated glass substrate, aluminum oxide, or a ceramic substrate. . In addition, when implementing a flexible display apparatus, a flexible material may be used.

상기 캐소오드 전극(120)은 상기 베이스 기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금, Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 유리로 구성된 인쇄된 도전체, ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다. 특히 제조 공정 중에 상기 베이스 기판(110)의 후방으로부터 빛을 투과하도록 하는 공정이 필요한 경우에는 ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체가 사용되는 것이 바람직하다. The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the base substrate 110 and may be made of a conventional electrically conductive material. For example, metals such as Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd or alloys thereof, metals such as Pd, Ag, RuO 2 , Pd-Ag or metal oxides and glass It may be made of a printed conductor consisting of a transparent conductor such as ITO, In 2 O 3 or SnO 2 , or a semiconductor material such as polysilicon. In particular, when a process for transmitting light from the rear of the base substrate 110 is required during the manufacturing process, it is preferable to use a transparent conductor such as ITO, In 2 O 3, or SnO 2 .

상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다. The gate electrode 140 may be disposed with the cathode electrode 120 and the insulator layer 130 interposed therebetween, and may be made of a conventional electrically conductive material like the cathode electrode 120.

상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다. The insulator layer 130 is disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120 to insulate the cathode electrode 120 and the gate electrode 140 to generate a short between the two electrodes. prevent.

상기 전자 방출원(250)은 상기 제1절연체층(130) 및 상기 게이트 전극(140) 에 형성되어 상기 캐소오드 전극(120)의 일부가 드러나도록 하는 전자 방출원 홀(131)의 내부에 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서 높이가 낮게 배치된다. The electron emission source 250 is formed in the first insulator layer 130 and the gate electrode 140 to expose a portion of the cathode electrode 120 to the inside of the electron emission source hole 131. The cathode is disposed to be energized with the cathode electrode 120 and has a lower height than the gate electrode 140.

상기 전자 방출원(250)은 상기 전자 방출원 홀의 내부에 배치되지만 상기 전자 방출원 홀의 수평 단면적보다 더 넓은 수평 단면적을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 전자 방출원의 외곽부분은 상기 제2절연체층에 의해 덮일 수 있다. The electron emission source 250 is disposed inside the electron emission hole, but is preferably formed to have a wider horizontal cross-sectional area than the horizontal cross-sectional area of the electron emission hole. That is, the outer portion of the electron emission source may be covered by the second insulator layer.

상기 전자 방출원(250)에는 전자 방출 물질로써, 일함수가 작고 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT)가 사용되는 것이 바람직하다. 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다. 그러나, 전자 방출 물질은 카본 나노 튜브로 한정되는 것은 아니고, 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 카본계 물질이나, 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. As the electron emission source 250, a carbon nanotube (CNT) having a small work function and a large beta function may be used as the electron emission material. Since carbon nanotubes have excellent electron emission characteristics and are easy to operate at low voltages, the carbon nanotubes are advantageous for large area of a device using them as an electron emission source. However, the electron emitting material is not limited to carbon nanotubes, and carbon-based materials such as graphite, diamond and diamond-like carbon, or nanomaterials such as nanotubes, nanowires, and nanorods may be used.

상기 블록킹 레이어(251)는 상기 전자 방출원(250)의 둘레를 적어도 일부분 이상 덮도록 배치된다. 바람직하게는 상기 블록킹 레이어는 고리 형상으로 상기 전자 방출원의 중앙부를 제외하고 외곽 부분을 덮도록 배치된다. 상기 블록킹 레이어(251)는 상기 제1절연체층과 상기 전자 방출원의 사이에 배치되어 상기 제1절연체층에 의해 덮이고, 일부분은 상기 캐소오드 전극과 접하도록 배치된다. 상기 블록킹 레이어는 PbO를 포함하는 산화물이나 P2O5를 포함하는 산화물을 포함하는 소재로 만들어진다. The blocking layer 251 is disposed to cover at least a portion of the circumference of the electron emission source 250. Preferably, the blocking layer is disposed in a ring shape to cover the outer portion except for the center portion of the electron emission source. The blocking layer 251 is disposed between the first insulator layer and the electron emission source and covered by the first insulator layer, and a portion of the blocking layer 251 is in contact with the cathode electrode. The blocking layer is made of a material including an oxide including PbO or an oxide including P 2 O 5 .

종래에는 전자 방출원의 표면 활성화 공정에서 전자 방출원이 유실되는 경우가 많이 발생하였으나, 본 발명에서는 블록킹 레이어(251)가 전자 방출원을 잡아줌으로써, 전자 방출원의 표면 활성화 공정에서 전자 방출원이 캐소오드 전극으로부터 탈락되어 유실되는 것을 방지할 수 있고, 복수 개의 전자 방출원들에 인가되는 전압이 고르게 인가될 수 있도록 한다. Conventionally, the electron emission source is often lost in the surface activation process of the electron emission source. However, in the present invention, the blocking layer 251 catches the electron emission source, so that the electron emission source is generated in the surface activation process of the electron emission source. It can be prevented from being dropped from the cathode electrode and lost, and the voltage applied to the plurality of electron emission sources can be evenly applied.

또한, 상기 블록킹 레이어(251)는 빛, 바람직하게는 UV를 흡수하는 물질을 함유할 수 있는데, 이 경우 페이스트를 도포하고 노광 공정을 통해 에서 상기 페이스트를 경화시키는 방식으로 상기 전자 방출원을 형성하는 경우에 노광 마스크의 역할을 하도록 할 수 있다. In addition, the blocking layer 251 may contain a material that absorbs light, preferably UV, in which case the electron emission source is formed by applying a paste and curing the paste at an exposure process. In this case, it may serve as an exposure mask.

지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(101)는 캐소오드 전극에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극에 (+) 전압을 인가하여 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 게이트 전극(140) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 전자 방출원으로부터 전자가 방출되도록 할 수 있다. The electron emission device 101 having the same configuration as described above applies a negative voltage to a cathode electrode and a positive voltage to a gate electrode to apply the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. The electrons are emitted from the electron emission source by the electric field formed between

또한, 지금까지 설명한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 전자 방출 표시 소자로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 베이스 기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 전면 기판(90), 상기 전면 기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층(70)을 더 포함한다. In addition, the electron emission device 101 described above may be used for the electron emission display device 100 that generates visible light to implement an image. In order to configure the electron emission display device, the electronic device may further include a front panel 102 disposed in parallel with the base substrate 110 of the electron emission device according to the present invention. An anode electrode 80 provided on the front substrate 90 and a phosphor layer 70 provided on the anode electrode 80 is further included.

상기 전면 기판(90)은 상기 베이스 기판(110)과 마찬가지로 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 상기 베이스 기판(110)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 상기 애노드 전극(80)은 상기 캐소오드 전극(120) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. 상기 형광체층(70)은 가속된 전자에 의해 여기되어 가시광선을 방생시키는 CL(Cathode Luminescence)형 형광체로 만들어진다. 상기 형광체층(70)에 사용될 수 있는 형광체로는 예를 들어, SrTiO3:Pr, Y2O3:Eu, Y2O3S:Eu 등을 포함하는 적색광용 형광체나, Zn(Ga, Al)2O4:Mn, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2SiO5:Tb, ZnS:Cu,Al 등을 포함하는 녹색광용 형광체나, Y2SiO5:Ce, ZnGa2O4, ZnS:Ag,Cl 등을 포함하는 청색광용 형광체가 있다. 물론 여기에 언급한 형광체들로 한정되는 것은 아니다. The front substrate 90 is a plate-like member having a predetermined thickness like the base substrate 110, and may be made of the same material as the base substrate 110. The anode electrode 80 is made of a conventional electrically conductive material similarly to the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. The phosphor layer 70 is made of a CL (Cathode Luminescence) phosphor that is excited by the accelerated electrons to generate visible light. Phosphors that can be used in the phosphor layer 70 include, for example, red phosphors including SrTiO 3 : Pr, Y 2 O 3 : Eu, Y 2 O 3 S: Eu, or Zn (Ga, Al ) 2 O 4 : Mn, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Tb, Y 2 SiO 5 : Phosphor for green light including Tb, ZnS: Cu, Al, or Y 2 SiO 5 : Ce, ZnGa 2 There is a blue light phosphor containing O 4 , ZnS: Ag, Cl and the like. Of course, it is not limited to the phosphors mentioned herein.

또한, 단순히 램프로서 가시광선을 발생시키는 것이 아니라 화상을 구현하기 위해서는 상기 캐소오드 전극(120) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. In addition, the cathode electrode 120 and the gate electrode 140 may be disposed to cross each other in order to implement an image instead of simply generating visible light as a lamp.

상기 베이스 기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(100)와 상기 전면 기판(90)을 포함하는 전면 패널(102)은 서로 소정의 간격을 유지하면서 대향되어 발광 공간을 형성하고, 상기 전자 방출 소자(100)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다. The electron emission device 100 including the base substrate 110 and the front panel 102 including the front substrate 90 face each other while maintaining a predetermined distance therebetween to form a light emitting space, and the electron emission device Spacers 60 are disposed to maintain a gap between the 100 and the front panel 102. The spacer 60 may be made of an insulating material.

또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(100)와 전면 패널(102)이 형성하는 공간의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. 이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자는 다음과 같이 동작한다. In addition, in order to maintain the vacuum inside, the circumference of the space formed by the electron emission element 100 and the front panel 102 is sealed, and the air inside is exhausted. The electron emission display device having such a configuration operates as follows.

전자 방출을 위해 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(250)으로부터 전자가 방출될 수 있게 한다. 또한, 애노드 전극(80)에 강한 (+)전압을 인가하여 애노드 전극(80) 방향으로 방출된 전자를 가속시킨다. 이와 같이 전압이 인가되면, 전자 방출원(250)을 구성하는 침상의 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다. Electrons are emitted from the electron emission source 250 installed on the cathode electrode 120 by applying a negative voltage to the cathode electrode 120 and applying a positive voltage to the gate electrode 140 for electron emission. To be possible. In addition, a strong (+) voltage is applied to the anode electrode 80 to accelerate electrons emitted toward the anode electrode 80. When the voltage is applied in this way, electrons are emitted from the needle-like materials constituting the electron emission source 250, proceed toward the gate electrode 140, and are accelerated toward the anode electrode 80. Electrons accelerated toward the anode electrode 80 impinge on the phosphor layer 70 positioned on the anode electrode 80 to excite the phosphor layer to generate visible light.

한편, 지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 전자 방출 소자는 베이스 기판 상에 캐소오드 전극을 형성하고, 상기 캐소오드 전극 상에 전자 방출원을 미리 형성한 후, 블록킹 레이어, 제1절연체층 및 게이트 전극을 그 위에 형성할 수도 있다. On the other hand, in the electron emission device according to the present invention having the configuration as described above, after forming the cathode electrode on the base substrate, the electron emission source on the cathode electrode in advance, the blocking layer, the first insulator Layer and gate electrodes may be formed thereon.

또한, 본 발명에 따른 전자 방출 소자는, 베이스 기판, 캐소오드 전극, 제1절연체층 및 게이트 전극을 순차적으로 형성한 후, 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극이 교차하는 부분에 전자 방출원 홀을 형성하고, 상기 전자 방출원 홀의 내측 하단이 입구보다 더 넓은 단면적을 가지도록 포토레지스트를 이용하여 식각한 후, 그 아래로 전자 방출원을 배치시키고 상기 전자 방출원과 상기 제1절연체층의 사이에 블록킹 레이어를 형성하는 방식으로 제작될 수도 있다. The electron emission device according to the present invention sequentially forms a base substrate, a cathode electrode, a first insulator layer, and a gate electrode, and then forms an electron emission source hole at a portion where the cathode electrode and the gate electrode cross each other. And etching using a photoresist such that the inner lower end of the electron emission hole has a larger cross-sectional area than the inlet, and then place an electron emission source underneath and between the electron emission source and the first insulator layer. It may also be manufactured by forming a blocking layer.

도 6에는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자와 이를 구비하는 전자 방출 표시 소자의 개략적인 구성을 보여주는 부분 절개 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. FIG. 6 is a partial cutaway perspective view illustrating a schematic configuration of an electron emission device and an electron emission display device including the same according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is taken along the line VII-VII of FIG. 6. A cross section is shown.

도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자(301)는 게이트 전극(140)의 상측을 덮는 제2절연체층(135)과 상기 제2절연체층(135)의 상측에 형성된 집속 전극(145)을 더 포함한다. 상기 집속 전극(145)을 더 포함함으로써 전자 방출원(250)에서 방출되는 전자가 형광체층을 향하여 집속되고 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. 6 and 7, the electron emission device 301 according to the second exemplary embodiment of the present invention may include a second insulator layer 135 and a second insulator layer 135 covering an upper side of the gate electrode 140. It further includes a focusing electrode 145 formed on the upper side of the 135. By further including the focusing electrode 145, electrons emitted from the electron emission source 250 may be prevented from being focused toward the phosphor layer and dispersed in left and right directions.

앞서 설명한 제1실시예에서와 마찬가지로 본 실시예에서도, 블록킹 레이어를 설치함으로써, 전자 방출원의 표면 활성화 단계에서 전자 방출원이 탈락되는 것을 방지할 수 있고, 전자 방출원에 인가되는 전압이 균일하게 인가되도록 할 수 있다. In this embodiment as in the first embodiment described above, in the present embodiment, by providing the blocking layer, it is possible to prevent the electron emission source from falling off during the surface activation step of the electron emission source, and the voltage applied to the electron emission source is uniform. Can be authorized.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 블록킹 레이어의 수직 단면이 꺾인 형상인 경우만을 도시하고, 전자 방출원의 단면이 직사각형인 경우만을 도시하고 설명하였으나, 이는 개략적인 형상을 도식적으로 표현한 것이고 이러한 도면상의 표현이 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님은 분명하다. 예를 들어, 단면도 상에서 전자 방출원의 외곽 형상이 경사진 형상이고 그에 맞춰 블록킹 레이어의 단면 형상이 경사진 형태로 만들어진 경우도 본 발명의 범위에 속하는 것이다. Meanwhile, in describing the present invention, only the case in which the vertical cross section of the blocking layer is a curved shape is illustrated, and only the case in which the cross section of the electron emission source is a rectangular shape has been described and described. It is obvious that the wording does not limit the scope of the present invention. For example, the case where the outer shape of the electron emission source is inclined shape in cross section and the cross-sectional shape of the blocking layer is made inclined accordingly is also within the scope of the present invention.

상술한 본 발명에 의한 전자 방출 소자에 의해 전자 방출원의 표면의 탄소계 물질이 드러나 일으켜 세워지는 활성화 단계를 거치는 경우에도 전자 방출원이 캐소오드 전극으로부터 이탈하는 현상이 발생하지 않게 되어, 전자 방출 특성이 균일한 전자 방출 소자의 제작이 가능하게 된다. Even when the carbon-based material on the surface of the electron emission source is exposed and erected by the electron emission element according to the present invention, the phenomenon that the electron emission source does not deviate from the cathode electrode does not occur. It is possible to fabricate an electron emitting device with uniform characteristics.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (4)

베이스 기판; A base substrate; 상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; A cathode electrode disposed on the base substrate; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 연결되도록 배치된 전자 방출원; 및 An electron emission source disposed to be electrically connected to the cathode electrode; And 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성되어 상기 전자 방출원을 일부 노출시키는 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원의 측면에서 상기 제1절연체층, 상기 전자 방출원 및 상기 캐소오드 전극과 접하도록 배치된 블록킹 레이어를 포함하는 전자 방출 소자. An electron emission source hole formed in the first insulator layer and the gate electrode to partially expose the electron emission source, and the first insulator layer, the electron emission source, and the cathode electrode in terms of the electron emission source; And an blocking layer disposed to be in contact with. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 블록킹 레이어는 상기 전자 방출원의 둘레를 따라 상기 전자 방출원과 접하고 동시에 상기 캐소오드 전극 및 상기 제1절연체층에 접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the blocking layer is disposed in contact with the electron emission source along the circumference of the electron emission source and at the same time in contact with the cathode electrode and the first insulator layer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전자 방출원 홀의 수평 단면적보다 상기 전자 방출원의 수평 단면적이 더 넓은 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the horizontal cross-sectional area of the electron emission source is wider than the horizontal cross-sectional area of the electron emission source hole. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 블록킹 레이어는 PbO를 포함하는 산화물 또는 P2O5를 포함하는 산화물로 만들어진 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And said blocking layer is made of an oxide comprising PbO or an oxide comprising P 2 O 5 .
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