KR20070102117A - Field emission device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 전계 방출 소자를 설명하기 위한 단면도;1 is a cross-sectional view for explaining a field emission device according to the prior art;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 소자를 설명하기 위한 평면도;2 is a plan view for explaining a field emission device according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 소자를 설명하기 위해 그 일부를 나타낸 사시도.3 is a perspective view showing a part of the field emission device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 전계 방출 소자에 관한 것으로, 더 구체적으로는 방출 광량을 용이하게 조절할 수 있는 전계 방출 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission device, and more particularly to a field emission device that can easily control the amount of emitted light.
전계 방출 소자(FED : Field emission device)는 일반적으로 전계 방출 표시장치(field emission display), 전계 방출 광원(field emission light source) 등으로 사용된다. 전계 방출 소자의 전극 구성은 일반적으로 3극 구조(애노드(anode), 캐소드(cathode) 및 게이트(gate) 전극) 또는 2극 구조(애노드 및 캐소드 전극)로 이루어진다. 전계 방출 소자는 애노드 전극에 고전압(~10kV)이 인가되면서 캐소드 및 게이트 전극에 광 방출과 화상 구현에 필요한 데이터(data) 전압이 인가되면 표시장치로 작동한다. 한편, 전계 방출 소자는 애노드 전극에 고전압이 인가되면서 캐소드 및 게이트 전극에 광 방출에 필요한 전압이 인가되면 광원으로 작동한다. 여기서 인가되는 전압은 통상적으로 펄스(pulse) 형태이다. 2극 구조인 경우에도 애노드 전극에는 광 방출을 위한 고전압이 직류(DC) 또는 펄스 형태로 인가된다.Field emission devices (FEDs) are generally used as field emission displays, field emission light sources, and the like. The electrode configuration of the field emission device generally consists of a three pole structure (anode, cathode and gate electrode) or a two pole structure (anode and cathode electrode). The field emission device operates as a display device when a high voltage (˜10 kV) is applied to the anode electrode and a data voltage necessary for light emission and image realization is applied to the cathode and gate electrodes. Meanwhile, the field emission device operates as a light source when a high voltage is applied to the anode electrode and a voltage necessary for light emission is applied to the cathode and the gate electrode. The voltage applied here is typically in the form of a pulse. Even in the bipolar structure, a high voltage for light emission is applied to the anode in the form of direct current (DC) or pulse.
도 1은 종래기술에 따른 전계 방출 소자를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a field emission device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 전계 방출 소자는 하부 기판(10) 상에 캐소드 전극(12)이 제공된다. 일정한 간격으로 이격된 다수개의 홀(hole)을 갖는 절연층(15)이 캐소드 전극(12) 상에 제공된다. 다수개의 홀을 제외한 절연층(15) 상부에는 게이트 전극(14)이 제공된다. 절연막(15)에 일정한 간격으로 이격되어 제공된 홀마다 마이크로 팁(micro tip) 형상의 에미터(emitter, 16)가 제공된다. 하부 기판(10)의 가장자리에 실링(sealing) 부재(40)가 제공된다. 실링 부재(40) 상부에는 하부 기판(10)과 서로 대향하는 상부 기판(20)이 제공된다. 상부 기판(20) 상에 애노드 전극(22)이 제공된다. 애노드 전극(22) 상에는 형광막(24)이 제공된다.Referring to FIG. 1, the field emission device is provided with a
이러한 전계 방출 소자는 에미터(16)에서 전자가 방출(점선 화살표)되면, 방출된 전자는 상부 기판(20)에 제공된 애노드 전극(22)에 부착된 형광막(24)에 충돌하여 이를 발광(실선 화살표)시킴으로써 소정의 화상 또는 광원을 구현하는 소자이다. 동일한 전압 하에서 전계를 극대화시키기 위해서는 캐소드 전극(12) 상에 제공된 에미터(16)는 팁(tip)과 같이 끝이 뾰족한 구조로 형성된다.When the field emission device emits electrons (dashed arrow) from the
한편, 전계 방출 소자의 스페이서(spacer, 30)는 다른 평판 디스플레이 기술에서는 볼 수 없는 특별한 부품으로, 현재 전계 방출 소자의 상용화에 지장을 초래 하고 있는 문제점 중의 하나이다. 캐소드 전극(12) 상의 에미터(16)에서 나온 전자 의 일부가 스페이서(30)를 때리고, 전자를 맞은 스페이서(30)에서는 2차 전자가 발생하게 된다. 이로 인해 애노드 전극(22) 부근의 스페이서(30)는 양(positive)의 전하로 대전되어 스페이서(30)와 이웃하는 형광막(24) 방향으로 향하는 전자를 스페이서(30) 방향으로 왜곡시켜 방출되는 광의 균일성을 크게 떨어뜨리고, 또한 전기적 아킹(arching)을 유발하여 전계 방출 소자의 성능과 수명을 감소시킨다.On the other hand, the
상기와 같은 전계 방출 소자는 상부 기판 및 하부 기판의 크기가 정해지면 광을 방출할 수 있는 면적(또는 전자 방출량)이 결정되기 때문에, 방출 광량을 조절할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 스페이서의 존재로 인해 전자 방출량이 줄어드는 동시에 전자 빔의 왜곡에 의한 전기적 아킹이 발생하게 됨으로써, 전계 방출 소자의 성능 및 수명을 감소시키는 문제점이 있다. 게다가, 애노드 전극이 상부 기판에 부착되는 구조를 가지기 때문에, 애노드 전극과 전자가 충돌하여 애노드 전극에서 발생하는 열이 상부 기판으로만 빠져나간다. 이에 따라, 애노드 전극에서 발생하는 열이 쉽게 빠져나가기 어렵다는 문제점도 있다.The field emission device as described above has a problem in that the amount of emitted light cannot be controlled because the area (or the amount of electron emission) that can emit light is determined when the size of the upper substrate and the lower substrate is determined. In addition, the amount of electron emission is reduced due to the presence of the spacer, and electrical arcing occurs due to distortion of the electron beam, thereby reducing the performance and lifespan of the field emission device. In addition, since the anode electrode has a structure attached to the upper substrate, the electrons collide with the anode electrode, and heat generated in the anode electrode escapes only to the upper substrate. Accordingly, there is also a problem that heat generated in the anode electrode is difficult to escape easily.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전계 방출 소자의 방출 광량을 조절할 수 있는 전계 방출 소자를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a field emission device capable of adjusting the amount of emitted light of the field emission device.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 전계 방출 소자를 제공한다. 이 전계 방출 소자는 실링 부재에 의한 봉착으로 진공 용기를 구성하도록 서로 대향하는 상부 기판 및 하부 기판, 및 상부 기판 및 하부 기판 사이에 수직으로 놓이면서, 교차적으로 배치된 다수개의 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a field emission device. The field emission element is arranged so as to vertically intersect the upper and lower substrates and the upper and lower substrates facing each other so as to form a vacuum container by sealing by a sealing member, and a plurality of alternating anode and cathode electrodes are arranged. Include.
애노드 전극 및 캐소드 전극은 상부 기판 및 하부 기판 사이의 간격을 유지할 수 있다.The anode electrode and the cathode electrode can maintain a gap between the upper substrate and the lower substrate.
애노드 전극의 양면에 형광막이 제공될 수 있다. 캐소드 전극의 양면에 에미터가 제공될 수 있다.Fluorescent films may be provided on both sides of the anode electrode. Emitters may be provided on both sides of the cathode electrode.
캐소드 전극 상에 캐소드 전극과 절연된 게이트 전극을 더 포함할 수 있다.The gate electrode may further include a gate electrode insulated from the cathode electrode.
하부 기판은 광을 반사하기 위한 반사막을 포함할 수 있다. 반사막은 거울 또는 프리즘으로 이루어질 수 있다.The lower substrate may include a reflective film for reflecting light. The reflecting film may be made of a mirror or a prism.
하부 기판은 그 상부면에 애노드 전극 및 캐소드 전극에 각각 전력을 인가하기 위한 애노드 연결용 전극 및 캐소드 연결용 전극을 구비할 수 있다. 또한, 하부 기판은 그 상부면에 게이트 전극에 전력을 인가하기 위한 게이트 연결용 전극을 더 포함할 수 있다.The lower substrate may include an anode connection electrode and a cathode connection electrode for applying power to the anode electrode and the cathode electrode, respectively, on an upper surface thereof. In addition, the lower substrate may further include a gate connection electrode on the upper surface thereof for applying power to the gate electrode.
교차적으로 배치된 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 간격에 의해 방출 광량이 조절될 수 있다.The amount of emitted light can be adjusted by the gap between the anode electrode and the cathode electrode which are arranged alternately.
애노드 전극 및 캐소드 전극의 높이에 의해 방출 광량이 조절될 수 있다.The amount of emitted light can be adjusted by the height of the anode electrode and the cathode electrode.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다. 도면들에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description. In the drawings, like reference numerals designate like elements that perform the same function.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 소자를 설명하기 위한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a field emission device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전계 방출 소자는 실링 부재(140)에 의한 봉착으로 진공 용기를 구성하도록 서로 대향하는 상부 기판(120) 및 하부 기판(110), 및 상부 기판(120) 및 하부 기판(110) 사이에 수직으로 놓이면서, 교차적으로 배치된 다수개의 애노드 전극(122) 및 캐소드 전극(112)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the field emission device includes an
교차적으로 배치된 다수개의 애노드 전극(122) 및 캐소드 전극(112)은 상부 기판(120) 및 하부 기판(110) 사이의 간격을 유지할 수 있다. 이에 따라, 종래기술에서 스페이서(도 1의 30)가 하는 역할을 대체할 수 있다. 이와 같이, 애노드 전극(122) 및 캐소드 전극(112)을 이용하여 스페이서를 대체함으로써, 스페이서의 존재로 인해 발생하는 전자 방출량의 감소 및 전자 빔의 왜곡에 의한 전기적 아킹이 방지될 수 있다. 이에 따라, 전계 방출 소자의 성능 및 수명이 연장될 수 있다.The plurality of
애노드 전극(122)은 그 양면에 형광막(124)이 제공될 수 있다. 캐소드 전극(112)은 그 양면에 에미터(116)가 제공될 수 있다. 전자 방출량은 제공되는 캐소드 전극(112)의 수에 비례할 수 있다. 캐소드 전극(112)의 한쪽 면에만 에미터(116)가 제공되는 종래기술과는 달리, 캐소드 전극(112)의 양면에 에미터(116)가 제공되기 때문에 전자 방출량이 늘어날 수 있다. 또한, 애노드 전극(122)의 양쪽 방향에서 들어오는 전자 빔을 효율적으로 처리하기 위해 형광막(124)은 애노드 전극(122)의 양면에 제공될 수 있다. 이에 따라, 전자 방출량이 증가함으로써, 궁극적으로 방출 광량이 늘어날 수 있다.The
캐소드 전극(112) 상에 일정한 간격으로 이격된 다수개의 홀을 갖는 절연막(115)이 제공된다. 다수개의 홀을 제외한 절연막(115) 상부에는 게이트 전극(114)이 제공된다. 절연막(115)에 일정한 간격으로 이격되어 제공된 홀 마이크로 팁 형상의 에미터(116)가 제공된다. 이로써, 캐소드 전극(112)과 절연된 게이트 전극(114)이 더 제공될 수 있다.An
하부 기판(110)은 광을 반사하기 위한 반사막(118)이 제공될 수 있다. 반사막(116)은 거울(mirror) 또는 프리즘(prism)으로 이루어질 수 있다. 반사막(118)은 하부 기판의 하부면 또는 상부면에 형성될 수 있다. 이에 따라, 하부 기판(110)과 인접하는 애노드 전극(122) 부위에서 발생한 광(꺾어진 실선 화살표)을 상부 기판(120)을 통해 방출할 수 있다. 반사막(118)으로 프리즘이 사용될 경우, 반사되는 광이 프리즘에 의해 일정한 방향(상부 기판 방향)으로 향할 수 있다.The
이러한 전계 방출 소자는 에미터(116)에서 전자가 방출(점선 화살표)되면, 방출된 전자는 애노드 전극(122)에 부착된 형광막(124)에 충돌하여 이를 발광(실선 화살표)시킴으로써 소정의 화상 또는 광원을 구현하는 소자일 수 있다. 동일한 전압 하에서 전계를 극대화시키기 위해서는 캐소드 전극(112) 상에 제공된 에미터(116)는 팁과 같이 끝이 뾰족한 구조로 형성될 수 있다. 에미터(116)는 팁과 같은 형태가 아닌 탄소 나노 튜브(CNT : Carbon Nano Tube)막과 같은 면 형태일 수도 있다.In the field emission device, when electrons are emitted from the emitter 116 (dashed arrows), the emitted electrons collide with the
교차적으로 배치된 애노드 전극(122)과 캐소드 전극(112) 사이의 간격에 의해 방출 광량이 조절될 수 있다. 전자 방출량은 제공되는 캐소드 전극(112)의 수에 비례하며, 방출 광량은 방출된 전자 빔을 광으로 전환하는 애노드 전극(122)의 수에 비례할 수 있기 때문이다. 캐소드 전극(122) 상에 제공되는 에미터(116)의 수는 캐소드 전극(122)의 수에 비례하기 때문이다. 이에 따라, 교차적으로 배치된 애노드 전극(122)과 캐소드 전극(112) 사이의 간격이 좁아질수록 방출 광량은 늘어날 수 있다.The amount of emitted light may be controlled by the gap between the
애노드 전극(122) 및 캐소드 전극(112)의 높이에 의해 방출 광량이 조절될 수 있다. 전자 방출량은 제공되는 캐소드 전극(112)의 면적에 비례하며, 방출 광량은 방출된 전자 빔을 광으로 전환하는 애노드 전극(122)의 면적에 비례할 수 있기 때문이다. 캐소드 전극(112)의 면적에 따라, 캐소드 전극(112) 상에 제공될 수 있는 에미터(116)의 수가 많아지기 때문이다. 이에 따라, 애노드 전극(122) 및 캐소드 전극(112)의 높이가 높아질수록 방출 광량은 늘어날 수 있다.The amount of emitted light may be adjusted by the heights of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 소자를 설명하기 위해 그 일부를 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view showing a part of the field emission device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 하부 기판(110)은 그 상부면에 애노드 전극(122) 및 캐소드 전극(112)에 각각 전력을 인가하기 위한 애노드 연결용 전극(111a) 및 캐소드 연결용 전극(111c)을 가질 수 있다. 또한, 하부 기판(112)은 그 상부면에 게이트 전극(114)에 전력을 인가하기 위한 게이트 연결용 전극(111g)을 더 포함할 수 있 다.Referring to FIG. 3, the
애노드 전극(122), 게이트 전극(114) 및 캐소드 전극(112)은 실버 페이스트(silver paste)를 사용하는 접합 방식으로 각각 애노드 전극 접점(130a), 게이트 전극 접점(130g) 및 캐소드 전극 접점(130c)을 통해 각각 애노드 연결용 전극(111a), 게이트 연결용 전극(111g) 및 캐소드 연결용 전극(111c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 캐소드 전극(112)과 게이트 전극(114)은 절연막(미도시, 도 2의 115)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다.The
상기한 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 소자는 상부 기판 및 하부 기판 사이에 수직으로 놓이면서 교차적으로 배치된 다수개의 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 종래기술의 스페이서를 대체할 수 있다. 이에 따라, 종래기술과는 달리 상부 기판 및 하부 기판의 크기가 정해지더라도 상부 기판 및 하부 기판 사이에 수직으로 놓이면서 교차적으로 배치된 다수개의 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이의 간격을 조절하거나, 애노드 전극 및 캐소드 전극의 자체 높이를 조절함으로써, 전계 방출 소자의 방출 광량을 용이하게 조절할 수 있는 전계 방출 소자를 제공할 수 있다.The field emission device according to the embodiment of the present invention described above may replace the spacer of the prior art by a plurality of anode electrodes and cathode electrodes disposed alternately while being vertically disposed between the upper substrate and the lower substrate. Accordingly, unlike the prior art, even if the size of the upper substrate and the lower substrate is determined, the gap between the plurality of anode electrodes and the cathode electrodes arranged vertically between the upper substrate and the lower substrate and interposed is adjusted, or the anode electrode. And by adjusting the height of the cathode itself, it is possible to provide a field emission device that can easily adjust the amount of emitted light of the field emission device.
또한, 스페이서의 존재로 인해 전자 방출량이 줄어드는 동시에 전자 빔의 왜곡에 의한 전기적 아킹이 발생하는 것을 방지함으로써, 전계 방출 소자의 성능 및 수명이 연장될 수 있는 전계 방출 소자를 제공할 수 있다.In addition, the presence of the spacer reduces the amount of electron emission and prevents electrical arcing due to distortion of the electron beam, thereby providing a field emission device capable of extending the performance and life of the field emission device.
게다가, 애노드 전극이 상부 기판과 하부 기판 사이에 배치되는 구조를 가지기 때문에, 애노드 전극과 전자가 충돌하여 애노드 전극에서 발생하는 열이 상부 기판 및 하부 기판 양쪽으로 쉽게 빠져나갈 수 있는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 열적으로 안정적일 수 있는 전계 방출 소자를 제공할 수 있다.In addition, since the anode electrode has a structure disposed between the upper substrate and the lower substrate, it may have a structure that the heat generated from the anode electrode can easily escape to both the upper substrate and the lower substrate by colliding with the anode electrode and electrons. . Accordingly, it is possible to provide a field emission device that can be thermally stable.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전계 방출 소자의 애노드 전극 및 캐소드 전극이 스페이서를 대체하게 됨으로써, 전계 방출 소자의 방출 광량을 용이하게 조절할 수 있는 전계 방출 소자를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, the anode electrode and the cathode electrode of the field emission device replace the spacer, thereby providing a field emission device capable of easily adjusting the amount of emitted light of the field emission device.
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Cited By (1)
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KR20220134184A (en) | 2021-03-26 | 2022-10-05 | 경희대학교 산학협력단 | Electron emission source and x-ray apparatus having the same |
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2006
- 2006-04-14 KR KR1020060033831A patent/KR20070102117A/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20220134184A (en) | 2021-03-26 | 2022-10-05 | 경희대학교 산학협력단 | Electron emission source and x-ray apparatus having the same |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
B701 | Decision to grant | ||
NORF | Unpaid initial registration fee |