KR20070083112A

KR20070083112A - 전자 방출 디바이스와 이를 이용한 전자 방출 표시디바이스

Info

Publication number: KR20070083112A
Application number: KR1020060016404A
Authority: KR
Inventors: 안상혁; 이상조; 제병길; 전상호; 홍수봉; 조진희
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-23
Also published as: DE602007003620D1; EP1821330A1; US7652419B2; EP1821330B1; JP2007227349A; JP4414418B2; EP1821330A8; CN100585780C; CN101026074A; US20070194689A1

Abstract

본 발명은 부차 발광을 줄이기 위하여 게이트 전극의 개구부와 전자 방출부의 폭 비율을 최적화한 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전자 방출 디바이스는 기판과, 기판 위에 형성되는 제1 전극들과, 제1 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들과, 제1 전극들 위에서 제1 전극들과 절연되어 위치하고 제1 전극들과의 교차 영역에서 전자 방출부 개방을 위한 복수의 개구부들을 형성하는 제2 전극들과, 제2 전극들 위에서 제2 전극들과 절연되어 위치하고 제2 전극의 개구부와 연통되는 개구부를 형성하는 제3 전극을 포함하며, 전자 방출부와 제2 전극이 하기 조건을 동시에 만족한다.

여기서, D1은 상기 제2 전극의 개구부 폭을 나타내고, D2는 상기 전자 방출부의 폭을 나타낸다.

캐소드전극, 게이트전극, 전자방출부, 집속전극, 형광층, 애노드전극, 주발광, 부차발광

Description

전자 방출 디바이스와 이를 이용한 전자 방출 표시 디바이스 {ELECTRON EMISSION DEVICE AND ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시한 전자 방출 디바이스의 부분 확대 평면도이다.

도 4는 집속 전극의 변형예를 설명하기 위해 도시한 전자 방출 디바이스의 부분 확대 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스에서 전자 방출부 중앙에서 방출되는 전자빔 궤적을 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스에서 전자 방출부 모서리에서 방출되는 전자빔 궤적을 나타낸 개략도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스에서 게이트 전극의 개구부 폭에 대한 전자 방출부의 폭 비율을 변화시키면서 주 전자빔 폭과 서브 전자빔 폭을 측정하여 나타낸 그래프이다.

본 발명은 전자 방출 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 게이트 전극의 개구부와 전자 방출부의 폭 비율을 최적화한 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로 전자 방출 소자(electron emission element)는 전자원의 종류에 따라 열음극(hot cathode)을 이용하는 방식과 냉음극(cold cathode)을 이용하는 방식으로 분류할 수 있다.

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.

이 중 전계 방출 어레이(FEA)형 전자 방출 소자는 전자 방출부와 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극으로서 하나의 캐소드 전극과 하나의 게이트 전극을 구비하며, 전자 방출부의 구성 물질로 일 함수가 낮거나 종횡비가 큰 물질, 일례로 탄소 나노튜브와 흑연 및 다이아몬드상 탄소와 같은 탄소계 물질을 사용하여 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한다.

전자 방출 소자는 제1 기판에 어레이를 이루며 배치되어 전자 방출 디바이스(electron emission device)를 구성하고, 전자 방출 디바이스는 형광층과 애노드 전극 등으로 이루어진 발광 유닛이 구비된 제2 기판과 결합하여 전자 방출 표시 디 바이스(electron emission display device)를 구성한다.

통상의 전계 방출 어레이(FEA)형 전자 방출 표시 디바이스는 제1 기판 위에 캐소드 전극들과 절연층 및 게이트 전극들이 순차적으로 형성되고, 게이트 전극들과 절연층에 개구부가 형성되어 캐소드 전극의 표면 일부를 노출시키며, 개구부 내측으로 캐소드 전극들 위에 전자 방출부가 배치된 구성으로 이루어진다. 그리고 제1 기판에 대향하는 제2 기판의 일면에는 형광층들과 애노드 전극이 위치한다.

캐소드 전극들과 게이트 전극들은 서로 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되어 두 전극의 교차 영역이 하나의 화소 영역을 구성하며, 화소 영역의 소정 부위에 전자 방출부들이 서로간 임의의 거리를 두고 위치한다.

상기 캐소드 전극들과 게이트 전극들에 소정의 구동 전압을 인가하면, 두 전극의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전극에 인가된 고전압에 이끌려 제2 기판으로 향하면서 대응하는 화소의 형광층에 충돌하여 이를 발광시킨다.

또한 전술한 구조에서 전자빔 집속을 위하여 게이트 전극들 상부에 추가 절연층과 집속 전극이 위치할 수 있다. 집속 전극은 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받으며, 집속 전극의 개구부를 통과하는 전자들에 반발력을 부여하여 이 전자들을 전자빔 다발의 중심부로 집속시킨다.

한편, 전자 방출부는 초기에 제안된 원추 형상의 스핀트 타입과 달리 그 표면에 전자 방출 물질들이 노출되어 위치하는 임의의 층으로 구성될 수 있으며, 이 러한 전자 방출부는 주로 제조가 용이한 스크린 인쇄법으로 형성된다.

후자의 전자 방출부와 집속 전극을 구비하는 전자 방출 표시 디바이스에 있어서 전자빔 궤적을 살펴보면, 전자빔 다발에는 주 전자빔과 주 전자빔의 외측으로 주 전자빔보다 큰 폭을 가지면서 그 세기는 주 전자빔보다 약한 서브 전자빔이 존재하는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라 형광층은 주 전자빔에 의한 주 발광 영역과 서브 전자빔에 의한 부차 발광 영역으로 나뉘어 발광하고, 서브 전자빔이 이웃 타색 형광층까지 넓게 퍼지며 진행하는 경우 타색 발광을 유발하여 화면의 색순도를 저하시킨다.

부차 발광을 일으키는 서브 전자빔의 발생 원인은 주로 전자 방출부의 모서리에서 방출되는 전자가 게이트 전극에 끌려가다가 집속 전극에 매우 근접한 일부의 전자들이 집속 전극의 마이너스 전계에 의해 반대 방향으로 급격하게 휘어지는 현상에 기인한다.

종래에는 서브 전자빔 발생을 억제하기 위하여 주로 집속 전극의 개구부 형상 또는 크기를 변경하거나 집속 전압의 크기를 조절하였다. 그러나 서브 전자빔 발생을 억제하기 위하여 집속 전극의 개구부 폭을 확대시키거나 집속 전압을 높이게 되면, 서브 전자빔은 억제되어 부차 발광은 줄어들지만 주 전자빔의 폭이 오히려 확대되어 주 발광 영역의 폭이 과대해지는 문제가 관찰되고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주 전자빔에 큰 영향을 미치지 않으면서 서브 전자빔 발생을 억제하여 부차 발광을 최소화할 수 있는 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 표시 디바이 스를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

기판과, 기판 위에 형성되는 제1 전극들과, 제1 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들과, 제1 전극들 위에서 제1 전극들과 절연되어 위치하고 제1 전극들과의 교차 영역에서 전자 방출부 개방을 위한 복수의 개구부들을 형성하는 제2 전극들과, 제2 전극들 위에서 제2 전극들과 절연되어 위치하고 제2 전극의 개구부와 연통되는 개구부를 형성하는 제3 전극을 포함하며, 전자 방출부와 제2 전극이 하기 조건을 동시에 만족하는 전자 방출 디바이스를 제공한다.

여기서, D1은 제2 전극의 개구부 폭을 나타내고, D2는 전자 방출부의 폭을 나타낸다.

상기 전자 방출부들과 제2 전극 개구부들은 제1 전극의 길이 방향을 따라 일렬로 위치할 수 있으며, 상기 D1과 D2는 제1 전극의 폭 방향을 따라 측정되는 폭으로 정의될 수 있다.

상기 전자 방출부들과 제2 전극 개구부들은 원형으로 이루어질 수 있다.

상기 전자 방출부는 전자 방출 물질들로 이루어진 전자 방출층과 그 표면에 전자 방출 물질들이 노출되어 위치하는 전자 방출층 가운데 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 제3 전극은 상기 교차 영역마다 전자 방출부들을 동시에 개방시키는 하나의 개구부를 형성할 수 있다.

상기 제1 전극들과 제2 전극들 중 어느 한 전극들은 주사 전극이고, 다른 한 전극들은 데이터 전극이며, 제3 전극은 집속 전극이 될 수 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극들과, 제1 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들과, 제1 전극들 위에서 제1 전극들과 절연되어 위치하고 제1 전극들과의 교차 영역에서 전자 방출부 개방을 위한 복수의 개구부들을 형성하는 제2 전극들과, 제2 전극들 위에서 제2 전극들과 절연되어 위치하고 제2 전극의 개구부와 연통되는 개구부를 형성하는 제3 전극과, 제2 기판의 일면에 형성되는 형광층들과, 형광층들의 일면에 위치하는 제4 전극을 포함하며, 전자 방출부와 제2 전극이 하기 조건을 동시에 만족하는 전자 방출 표시 디바이스를 제공한다.

상기 형광층들은 제2 기판의 일 방향을 따라 번갈아 위치하는 적색, 녹색 및 청색 형광층들로 이루어질 수 있으며, 상기 D1과 D2는 상기 일 방향과 직교하는 방향을 따라 측정되는 폭으로 정의될 수 있다.

상기 전자 방출부들과 제2 전극 개구부들은 상기 일 방향과 직교하는 방향을 따라 일렬로 위치할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도와 부분 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 전자 방출 디바이스의 부분 확대 평면도이다.

도면을 참고하면, 전자 방출 표시 디바이스는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 기판(10)과 제2 기판(12)을 포함한다. 제1 기판(10)과 제2 기판(12)의 가장자리에는 밀봉 부재(도시하지 않음)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10^-6 Torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다.

상기 제1 기판(10) 중 제2 기판(12)과의 대향면에는 전자 방출 소자들이 어레이를 이루며 배치되어 제1 기판(10)과 함께 전자 방출 디바이스(100)를 구성하고, 전자 방출 디바이스(100)가 제2 기판(12) 및 제2 기판(12)에 제공된 발광 유닛(110)과 결합하여 전자 방출 표시 디바이스를 구성한다.

먼저, 제1 기판(10) 위에는 제1 전극인 캐소드 전극들(14)이 제1 기판(10)의 일 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(14)을 덮으면서 제1 기판(10) 전체에 제1 절연층(16)이 형성된다. 제1 절연층(16) 위에는 제2 전극인 게이트 전극들(18)이 캐소드 전극(14)과 직교하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.

상기 캐소드 전극들(14)과 게이트 전극들(18)의 교차 영역을 화소 영역으로 정의하면, 캐소드 전극들(14) 위로 각 화소 영역마다 전자 방출부들(20)이 형성되고, 제1 절연층(16)과 게이트 전극들(18)에는 각 전자 방출부(20)에 대응하는 개구부(161,181)가 형성되어 제1 기판(10) 상에 전자 방출부(20)가 노출되도록 한다.

전자 방출부(20)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질로 이루어진다. 전자 방출부(20)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌(C₆₀), 실리콘 나노와이어 또는 이들의 조합 물질을 포함할 수 있다.

전자 방출부(20)는 소정의 두께와 폭을 갖는 일종의 전자 방출층으로 이루어지는데, 이 전자 방출층은 전자 방출 물질들 단독으로 이루어지거나, 그 표면에 전자 방출 물질들이 노출되어 위치하는 구성으로 이루어진다. 이러한 전자 방출부(20)의 제조법으로는 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 적용할 수 있다.

본 실시예에서 전자 방출부들(20)은 화소 영역마다 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18) 중 어느 한 전극, 일례로 캐소드 전극(14)의 길이 방향을 따라 일렬로 위치하며, 각각의 전자 방출부(20)와 게이트 전극(18)의 개구부(181)는 원형으로 이루어질 수 있다.

그리고 게이트 전극들(18)과 제1 절연층(16) 위로 제3 전극인 집속 전극(22)이 형성된다. 집속 전극(22) 하부에는 제2 절연층(24)이 위치하여 게이트 전극들(18)과 집속 전극(22)을 절연시키며, 집속 전극(22)과 제2 절연층(24)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(221,241)가 형성된다.

집속 전극(22)은 도 1에 도시한 바와 같이 화소 영역마다 하나의 개구부(221)를 형성하여 하나의 화소 영역에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속할 수 있다. 다른 한편으로 도 4에 도시한 바와 같이 집속 전극(22')은 전자 방출부(20)마다 이에 대응하는 하나의 개구부(222)를 형성하여 각 전자 방출부(20)에서 방출되는 전자들을 개별로 집속할 수 있다.

다음으로, 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(12)의 일면에는 형광층(26), 일례로 적색과 녹색 및 청색 형광층들(26R,26G,26B)이 서로간 임의의 거리를 두고 위치하고, 각 형광층(26) 사이로 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(28)이 형성된다. 형광층(26)은 화소 영역마다 한가지 색의 형광층이 대응하도록 배치되며, 게이트 전극(18)의 길이 방향을 따라 적색과 녹색 및 청색 형광층들(26R,26G,27B)이 번갈아 위치한다.

그리고 형광층(26)과 흑색층(28) 위로 알루미늄(Al)과 같은 금속막으로 이루어진 애노드 전극(30)이 형성된다. 애노드 전극(30)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가받아 형광층(26)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(26)에 서 방사된 가시광 중 제1 기판(10)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(12) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높인다.

한편 애노드 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(12)을 향한 형광층(26)과 흑색층(28)의 일면에 위치한다. 또한 애노드 전극으로서 전술한 투명 도전막과 금속막을 동시에 형성하는 구조도 가능하다.

그리고 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 두 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(32, 도 2 참고)이 배치된다. 스페이서들(32)은 형광층(26)을 침범하지 않도록 흑색층(28)에 대응하여 위치한다.

전술한 구성의 전자 방출 표시 디바이스는 외부로부터 캐소드 전극들(14), 게이트 전극들(18), 집속 전극(22) 및 애노드 전극(30)에 소정의 전압을 공급하여 구동한다.

일례로 캐소드 전극들(14)과 게이트 전극들(18) 중 어느 한 전극들이 주사 구동 전압을 인가받아 주사 전극들로 기능하고, 다른 한 전극들이 데이터 구동 전압을 인가받아 데이터 전극들로 기능한다. 그리고 집속 전극(22)은 전자빔 집속에 필요한 전압, 일례로 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받으며, 애노드 전극(30)은 전자빔 가속에 필요한 전압, 일례로 수백 내지 수천 볼트의 양의 직류 전압을 인가받는다.

그러면 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18)의 전압 차가 임계치 이상인 화소 들에서 전자 방출부(20) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 집속 전극(22)의 개구부(221)를 통과하면서 전자빔 다발의 중심부로 집속되고, 애노드 전극(30)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 화소의 형광층(26)에 충돌함으로써 이를 발광시킨다.

도 5와 도 6은 각각 전자 방출부 중앙에서 방출되는 전자빔 궤적과 전자 방출부 모서리에서 방출되는 전자빔 궤적을 나타낸 개략도로서, 캐소드 전극(14)의 폭 방향(도면의 x축 방향)을 따라 절개한 전자 방출 디바이스의 단면과 이 방향에 따른 전자빔 궤적을 나타내었다.

도 5를 참고하면, 전자 방출부(20) 중앙에서 방출되는 전자빔 다발은 좌우가 대칭을 이루며 제2 기판(도시하지 않음)을 향해 발산하고, 서브 전자빔 없이 그 전체가 주 전자빔을 이루고 있다.

한편 도 6을 참고하면, 전자 방출부(20)의 모서리에서 방출되는 전자들은 게이트 전극(18)을 향해 그 전체가 한쪽 방향으로 치우친 상태로 제2 기판(도시하지 않음)을 향해 진행하며, 이 전자들이 주 전자빔을 구성한다. 이때 상기 전자들 중 집속 전극(22)에 매우 근접한 전자들이 집속 전극(22)의 마이너스 전계에 의해 주 전자빔과 반대 방향으로 급격하게 휘어지면서 서브 전자빔을 이룬다.

이와 같이 전자 방출부(20)에서 방출되는 전자들 중 주로 모서리에서 방출되는 전자들로 인해 주 전자빔의 외측에서 주 전자빔보다 큰 폭을 가지는 서브 전자빔이 형성되고, 이 서브 전자빔에 의해 형광층 상에는 주 발광 영역의 외측으로 부차 발광 영역이 존재하게 된다.

이러한 부차 발광 현상은 전자 방출부(20)가 스핀트 타입이 아닌 소정의 폭을 갖는 전자 방출층으로 이루어짐에 따라 비교적 넓은 전자 방출 영역을 갖기 때문이다.

따라서 본 실시예의 전자 방출 표시 디바이스는 게이트 전극(18)의 개구부(181) 폭에 대한 전자 방출부(20)의 폭 비율을 아래와 같이 최적화하여 서브 전자빔 발생을 억제하는 구조를 제공한다. 본 실시예에서 전자 방출부(20)와 게이트 전극(18)은 하기 조건을 만족하도록 형성된다.

여기서, D1과 D2는 각각 타색 형광층들이 이웃하는 방향, 즉 캐소드 전극(14)의 폭 방향을 따라 측정한 게이트 전극(18)의 개구부(181) 폭과 전자 방출부(20) 폭을 나타낸다. 전자 방출부(20)와 게이트 전극(18)의 개구부(181)가 원형인 경우, D1과 D2는 각각 게이트 전극(18)의 개구부(181) 직경과 전자 방출부(20)의 직경으로 표현할 수 있다.

도 7은 게이트 전극의 개구부 폭에 대한 전자 방출부의 폭 비율을 변화시키면서 형광층에 도달하는 주 전자빔 폭과 서브 전자빔 폭을 측정하여 나타낸 그래프이다. 그래프에 표시한 주 전자빔과 서브 전자빔의 폭 또한 타색 형광층들이 서로 이웃하는 방향을 따라 측정한 폭을 나타낸다.

실험에 사용된 전자 방출 표시 디바이스에서 제1 절연층 두께는 3㎛, 게이트 전극의 개구부 폭은 15㎛, 제2 절연층 두께는 4㎛, 집속 전극의 개구부 폭은 38㎛이며, 전자 방출부의 폭을 2㎛에서 12㎛까지 변화시키면서 주 전자빔 폭과 서브 전자빔 폭을 측정하였다. 구동 조건은 캐소드 전압 20V, 게이트 전압 80V, 집속 전압 0V, 애노드 전압 8kV로 동일하게 설정하였다.

도 7을 참고하면, 게이트 전극의 개구부 폭에 대한 전자 방출부의 폭 비율(D2/D1)이 커질수록 주 전자빔의 폭은 점진적으로 감소하는 반면, 서브 전자빔 폭은 급격하게 증가하는 경향을 나타낸다. 특히 게이트 전극의 개구부 폭에 대한 전자 방출부의 폭 비율(D2/D1)이 0.579를 초과할 때 서브 전자빔 폭이 주 전자빔 폭을 초과하여 부차 발광 영역이 존재하는 것을 확인할 수 있다.

상기한 실험 결과에 근거하여 본 실시예에서 게이트 전극(18)의 개구부(181) 폭(D1)에 대한 전자 방출부(20)의 폭(D2) 비율은 0.579 이하로 이루어지며, 주 전자빔 폭의 급격한 감소 없이 서브 전자빔 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

한편, 전자 방출부(20)는 1㎛ 이상의 폭으로 형성되는 것이 바람직하다. 전자 방출부가 1㎛ 미만의 폭을 가지는 경우에는 전자 방출부 패턴 공정에 어려움이 있으며, 특히 전자 방출 물질과 감광성 물질을 포함하는 페이스트상 혼합물을 제1 기판 전체에 인쇄하고, 노광을 통해 상기 혼합물을 선택적으로 경화시키고, 현상을 통해 경화되지 않은 부위를 제거하여 전자 방출부를 형성할 때 감광 공정 등에 어려움이 발생한다.

또한 전자 방출부가 1㎛ 미만의 폭을 가지게 되면, 전자 방출부의 방출 전류량이 급격하게 저하되므로 구동 전압을 높여야 하는 부담이 있다. 일례로 6㎛ 폭의 전자 방출부와 비교할 때, 2㎛ 폭의 전자 방출부는 3배 이상의 구동 전압을 필요로 하고, 1㎛ 폭의 전자 방출부는 6배 이상의 구동 전압을 필요로 한다. 따라서 본 실시예에서 전자 방출부(20)는 최소 1㎛의 폭으로 형성될 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 전자 방출 표시 디바이스는 전자 방출부(20)와 게이트 전극(18)이 전술한 조건을 만족하도록 형성됨에 따라, 부차 발광을 억제하여 화면의 색순도를 높이며, 적정한 전자 방출 면적을 확보하여 낮은 구동 전압에서도 전자 방출부들(20)의 에미션 효율을 높게 유지할 수 있다.

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.

이와 같이 본 발명에 의한 전자 방출 표시 디바이스는 게이트 전극의 개구부 폭에 대한 전자 방출부의 폭 비율을 최적화함으로써 부차 발광을 유도하는 서브 전자빔 발생을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 전자 방출 표시 디바이스는 화면의 색순도를 높여 향상된 표시 품질을 구현할 수 있다.

Claims

기판과;

상기 기판 위에 형성되는 제1 전극들과;

상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들과;

상기 제1 전극들 위에서 제1 전극들과 절연되어 위치하고, 제1 전극들과의 교차 영역에서 상기 전자 방출부 개방을 위한 복수의 개구부들을 형성하는 제2 전극들; 및

상기 제2 전극들 위에서 제2 전극들과 절연되어 위치하고, 상기 제2 전극의 개구부와 연통되는 개구부를 형성하는 제3 전극을 포함하며,

상기 전자 방출부와 상기 제2 전극이 하기 조건을 동시에 만족하는 전자 방출 디바이스.

여기서, D1은 상기 제2 전극의 개구부 폭을 나타내고, D2는 상기 전자 방출부의 폭을 나타낸다.
제1항에 있어서,

상기 D1과 D2가 상기 제1 전극과 제2 전극 중 어느 한 전극의 폭 방향을 따 라 측정되는 폭인 전자 방출 디바이스.
제2항에 있어서,

상기 전자 방출부들과 상기 제2 전극 개구부들이 상기 제1 전극의 길이 방향을 따라 일렬로 위치하고, 상기 D1과 D2가 상기 제1 전극의 폭 방향을 따라 측정되는 폭인 전자 방출 디바이스.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 전자 방출부들과 상기 제2 전극 개구부들이 원형으로 이루어지는 전자 방출 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 전자 방출부가 전자 방출 물질들로 이루어진 전자 방출층과 그 표면에 전자 방출 물질들이 노출되어 위치하는 전자 방출층 가운데 어느 하나로 구성되는 전자 방출 디바이스.
제5항에 있어서,

상기 전자 방출부가 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌(C₆₀) 및 실리콘 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 전자 방출 디바이스.
제3항에 있어서,

상기 제3 전극이 상기 교차 영역마다 상기 전자 방출부들을 동시에 개방시키는 하나의 개구부를 형성하는 전자 방출 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 제1 전극들과 제2 전극들 중 어느 한 전극들이 주사 전극이고, 다른 한 전극들이 데이터 전극이며, 상기 제3 전극이 집속 전극인 전자 방출 디바이스.
소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과;

상기 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극들과;

상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들과;

상기 제1 전극들 위에서 제1 전극들과 절연되어 위치하고, 제1 전극들과의 교차 영역에서 상기 전자 방출부 개방을 위한 복수의 개구부들을 형성하는 제2 전극들과;

상기 제2 전극들 위에서 제2 전극들과 절연되어 위치하고, 상기 제2 전극의 개구부와 연통되는 개구부를 형성하는 제3 전극과;

상기 제2 기판의 일면에 형성되는 형광층들; 및

상기 형광층들의 일면에 위치하는 제4 전극을 포함하며,

상기 전자 방출부와 상기 제2 전극이 하기 조건을 동시에 만족하는 전자 방출 표시 디바이스.

여기서, D1은 상기 제2 전극의 개구부 폭을 나타내고, D2는 상기 전자 방출부의 폭을 나타낸다.
제9항에 있어서,

상기 전자 방출부들과 상기 제2 전극 개구부들이 상기 제1 전극의 길이 방향을 따라 일렬로 위치하고, 상기 D1과 D2가 상기 제1 전극의 폭 방향을 따라 측정되는 폭인 전자 방출 표시 디바이스.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 전자 방출부들과 상기 제2 전극 개구부들이 원형으로 이루어지는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 형광층들이 상기 제2 기판의 일 방향을 따라 번갈아 위치하는 적색, 녹색 및 청색 형광층들을 포함하고, 상기 D1과 D2가 상기 일 방향과 직교하는 방향을 따라 측정되는 폭인 전자 방출 표시 디바이스.
제12항에 있어서,

상기 전자 방출부들과 상기 제2 전극 개구부들이 상기 일 방향과 직교하는 방향을 따라 일렬로 위치하는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 전자 방출부가 전자 방출 물질들로 이루어진 전자 방출층과 그 표면에 전자 방출 물질들이 노출되어 위치하는 전자 방출층 가운데 어느 하나로 구성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제13항에 있어서,

상기 제3 전극이 상기 교차 영역마다 상기 전자 방출부들을 동시에 개방시키는 하나의 개구부를 형성하는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 제1 전극들과 제2 전극들 중 어느 한 전극들이 주사 전극이고, 다른 한 전극들이 데이터 전극이며, 상기 제3 전극이 집속 전극이고, 상기 제4 전극이 애노드 전극인 전자 방출 표시 디바이스.