KR20070111662A - Electron emission device and electron emission display device using the same - Google Patents

Electron emission device and electron emission display device using the same Download PDF

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KR20070111662A KR1020060044738A KR20060044738A KR20070111662A KR 20070111662 A KR20070111662 A KR 20070111662A KR 1020060044738 A KR1020060044738 A KR 1020060044738A KR 20060044738 A KR20060044738 A KR 20060044738A KR 20070111662 A KR20070111662 A KR 20070111662A
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Abstract

An electron emission device and an electron emission display device using the same are provided to intensify a focusing force of the electron beam emitted from an electron emission portion by forming a resistive layer at a position higher than the electron emission portion. Cathode electrodes(14) are formed on a substrate(10), and gate electrodes(18) are formed on the cathode electrodes in insulation relation. Electron emission portions(22) are electrically connected to the cathode electrodes. An insulating layer(24) is formed on the cathode electrodes and the gate electrodes, and has an opening(241) through which electron beam passes. Focuss electrodes(26) are positioned on the cathode electrode, and extend into an inner wall of the opening. Each cathode electrode has primary electrodes(141) having an opening every unit pixel, isolated electrodes(142) spaced apart from the primary electrodes in the opening, and a resistive layer(143) electrically connecting the primary electrodes with the isolated electrodes.

Description

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

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도이다.1 is a partially exploded perspective view of an electron emission display device according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 전자 방출 표시 디바이스의 부분 단면도이다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electron emission display device shown in FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of an electron emission display device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 방출부에서 방출된 전자빔을 집속하는 집속 전극에 관한 것이다.The present invention relates to an electron emission device and an electron emission display device using the same, and more particularly, to a focusing electrode that focuses an electron beam emitted from an electron emission unit.

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.In general, electron emission elements may be classified into a method using a hot cathode and a cold cathode according to the type of electron source.

여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는 전계 방출 어레 이(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 a cold cathode is a field emitter array (FEA) type, a surface conduction emission (SCE) type, a metal-insulating layer-metal -Metal (MIM) type and Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) type and the like are known.

이 중 FEA형 전자 방출 소자는 전자 방출부와 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극으로서 하나의 캐소드 전극과 하나의 게이트 전극을 구비하며, 전자 방출부의 구성 물질로 일 함수(work function)가 낮거나 종횡비가 큰 물질, 일례로 탄소 나노튜브와 흑연 및 다이아몬드상 탄소과 같은 탄소계 물질을 사용하여 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한다.Among them, the FEA type electron emission device has a cathode electrode and a gate electrode as a driving electrode for controlling the electron emission portion and electron emission of the electron emission portion, and has a low work function as a constituent material of the electron emission portion. In addition, using a material having a high aspect ratio, such as carbon nanotubes and carbon-based materials such as graphite and diamond-like carbon, electrons are easily released by an electric field in a vacuum.

전자 방출 소자는 일 기판에 어레이를 이루며 배치되어 전자 방출 디바이스(electron emission device)를 구성하고, 전자 방출 디바이스는 형광층과 애노드 전극 등으로 이루어진 발광 유닛이 구비된 다른 기판과 결합하여 전자 방출 표시 디바이스(electron emission display device)를 구성한다.The electron emission elements are arranged in an array on one substrate to form an electron emission device, and the electron emission device is combined with another substrate provided with a light emitting unit composed of a fluorescent layer and an anode electrode, and the electron emission display device. (electron emission display device) is configured.

상기한 전자 방출 표시 디바이스에 있어서, 전자 방출부에서 방출되는 전자빔은 등전위선의 왜곡 등으로 인하여 형광층을 향해 퍼지면서 진행하는 경향이 있다. 이러한 전자빔의 경로에 따라 일부 전자들은 목적하는 형광층에 도달하지 못하고 이웃한 다른 색의 형광층에 도달하여 이들을 발광시키며, 이는 전자 방출 표시 디바이스의 색순도와 콘트라스트 특성을 저하시키는 원인이 되어왔다.In the above electron emission display device, the electron beam emitted from the electron emission portion tends to spread toward the fluorescent layer due to distortion of the equipotential line or the like. According to the path of the electron beam, some of the electrons do not reach the desired fluorescent layer, but reach a fluorescent layer of another color adjacent thereto to emit light, which causes a decrease in color purity and contrast characteristics of the electron emission display device.

이와 같은 문제점을 개선하고자 전자빔 제어를 위한 수단의 하나로 집속 전극이 제안되었다. 그러나, 이 집속 전극은 일반적으로 수 마이크로미터(㎛)의 박막 으로 형성되므로 집속 전극을 통과하는 전자빔에 충분한 전기장을 걸어주는 데에 한계가 있으며, 일부 전자빔을 굴절시켜 부차 발광을 발생시키는 문제점이 있다.In order to improve this problem, a focusing electrode has been proposed as one of means for electron beam control. However, since the focusing electrode is generally formed as a thin film of several micrometers (μm), there is a limit in applying a sufficient electric field to the electron beam passing through the focusing electrode, and there is a problem in that some electron beams are refracted to generate secondary light emission. .

한편, 전자 방출 표시 디바이스는 구동시 전자 방출부와 전기적으로 연결되어 전자 방출에 필요한 전류를 공급하는 전극(이하, 편의상 '제1 전극'이라 한다)에 불안정한 구동 전압이 인가되거나, 제1 전극의 라인 저항으로 인해 전자 방출부들에 인가되는 전압에 차이가 발생할 수 있다. 이 경우 전자 방출부들의 에미션 특성이 불균일하게 되어 화소별 발광 균일도 저하로 이어진다.On the other hand, the electron emission display device is applied with an unstable driving voltage to an electrode (hereinafter, referred to as a 'first electrode' for convenience) that is electrically connected to the electron emission unit and supplies a current required for electron emission during driving, or Line resistance can cause differences in the voltage applied to the electron emitters. In this case, the emission characteristics of the electron emission parts become nonuniform, leading to a decrease in the uniformity of emission for each pixel.

상기 문제점을 해소하기 위하여 저항층을 매개로 전자 방출부에 전류를 공급함으로써 전자 방출부들의 에미션 특성을 균일화하는 구조가 제안되어 사용되고 있다. 이러한 저항층을 갖는 전극 구조에서는 전자 방출부의 에미션 전류량이 전체적으로 저하되기 때문에 전자빔 집속의 필요성은 더욱 절실하다.In order to solve the above problem, a structure for uniformizing the emission characteristics of the electron emitting units by supplying a current to the electron emitting units through the resistive layer has been proposed and used. In the electrode structure having such a resistive layer, the amount of emission current of the electron emission portion is lowered as a whole, so the necessity of electron beam focusing is more urgent.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 에미션 균일도를 확보함과 동시에 전자빔의 집속력을 강화시키는 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 표시 디바이스를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electron emission device and an electron emission display device using the same to secure emission uniformity and to enhance the focusing force of an electron beam.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디바이스는 기판, 상기 기판 위에 형성되는 캐소드 전극들, 상기 캐소드 전극들과 절연되어 위치하는 게이트 전극들, 상기 캐소드 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들, 상기 캐소드 전극들과 게이트 전극들 상부에 형성되며 전자빔 통과를 위한 개구부를 구비하는 절연층 및 상기 절연층 위에 위치하면서 상기 절연층의 개구부 내 벽까지 연장 형성되는 집속 전극을 포함하며, 상기 캐소드 전극은 상기 기판에 설정되는 단위 화소마다 개구부를 구비하는 주 전극, 상기 개구부 내측에서 상기 주 전극과 이격되어 위치하며 상기 전자 방출부가 놓이는 격리 전극 및 상기 주 전극과 격리 전극들을 전기적으로 연결하는 저항층을 포함한다.In order to achieve the above object, an electron emission device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate, cathode electrodes formed on the substrate, gate electrodes positioned to be insulated from the cathode electrodes, and electrically connected to the cathode electrode. An electron emitting portion, an insulating layer formed on the cathode electrodes and the gate electrodes and having an opening for passing an electron beam, and a focusing electrode positioned on the insulating layer and extending to an inner wall of the opening of the insulating layer, The cathode electrode may include a main electrode having an opening for each unit pixel set in the substrate, an isolation electrode disposed to be spaced apart from the main electrode inside the opening, and to electrically connect the main electrode and the isolation electrode on which the electron emission unit is placed. And a resistive layer.

또한, 상기 집속 전극은 하기 조건을 만족하도록 상기 절연층의 개구부 내벽까지 연장 형성될 수 있다.In addition, the focusing electrode may extend to the inner wall of the opening of the insulating layer to satisfy the following conditions.

L2 / L1 ≤ 1/2L2 / L1 ≤ 1/2

여기서, L1은 상기 절연층의 두께를 의미하고, L2는 상기 집속 전극이 상기 절연층의 개구부 내벽에 연장된 길이를 의미한다.Here, L1 means the thickness of the insulating layer, L2 means the length of the focusing electrode extending to the inner wall of the opening of the insulating layer.

또한, 상기 격리 전극들은 상기 주 전극의 길이 방향을 따라 일렬로 위치하고, 상기 저항층은 상기 격리 전극들의 양측에 위치할 수 있다.In addition, the isolation electrodes may be positioned in a line along the length direction of the main electrode, and the resistance layer may be positioned at both sides of the isolation electrodes.

또한, 상기 저항층은 상기 전자 방출부와 측면 접촉을 하면서 상기 전자 방출부의 높이보다 높게 형성될 수 있다.In addition, the resistance layer may be formed higher than the height of the electron emitting portion while in side contact with the electron emitting portion.

또한, 상기 격리 전극은 투명 도전막으로 형성되고, 상기 주 전극은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다.In addition, the isolation electrode may be formed of a transparent conductive film, and the main electrode may be formed of aluminum (Al), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tungsten (W), and an alloy thereof.

또한, 상기 집속 전극은 상기 단위 화소마다 전자빔 통과를 위한 하나의 개구부를 형성할 수 있다.In addition, the focusing electrode may form one opening for passing an electron beam per unit pixel.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디바이스는 발광 및 표시 작용을 하는 전자 방출 표시 디바이스에 적용될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스는 상기 전자 방출 디바이스와, 상기 기판에 대향 배치되는 타측 기판과, 상기 타측 기판의 일면에 형성되는 형광층들 및 상기 형광층들의 어느 일면에 형성되는 애노드 전극을 포함한다.In addition, the electron emitting device according to the embodiment of the present invention can be applied to an electron emitting display device that emits light and displays. Accordingly, the electron emission display device according to the exemplary embodiment of the present invention may be formed on the electron emission device, the other substrate disposed to face the substrate, the fluorescent layers formed on one surface of the other substrate, and one surface of the fluorescent layers. An anode electrode is included.

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 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전자 방출 표시 디바이스의 부분 단면도이다.1 is a partially exploded perspective view of an electron emission display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electron emission display device shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참고하면, 전자 방출 표시 디바이스는 소정의 간격을 두고 평행하게 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), 제2 기판(12) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다.1 and 2, the electron emission display device includes a first substrate 10 and a second substrate 12 that are disposed to face each other in parallel at predetermined intervals. Sealing members (not shown) are disposed at the edges of the first substrate 10 and the second substrate 12 to bond the two substrates, and the internal space is evacuated with a vacuum of approximately 10 −6 torr to form the first substrate 10. ), The second substrate 12 and the sealing member constitute a vacuum container.

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 결합되어 전자 방출 표시 디바이스를 구성한다.On the opposite surface of the first substrate 10 to the second substrate 12, electron emission elements are arranged in an array to form the electron emission device 100 together with the first substrate 10, and the electron emission device ( 100 is combined with the second substrate 12 and the light emitting unit 110 provided on the second substrate 12 to form an electron emission display device.

먼저, 제1 기판(10) 위에는 제1 구동 전극인 캐소드 전극들(14)이 제1 기판(10)의 일 방향(도 1에서 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(14)을 덮으면서 제1 기판(10) 전체에 제1 절연층(16)이 형성된다. 제1 절연층(16) 위에는 제2 구동 전극인 게이트 전극들(18)이 캐소드 전극(14)과 직교하는 방향(도 1에서 x축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.First, cathode electrodes 14 serving as first driving electrodes are formed in a stripe pattern along one direction (y-axis direction in FIG. 1) of the first substrate 10, and the cathode electrodes ( The first insulating layer 16 is formed on the entire first substrate 10 while covering the 14. Gate electrodes 18, which are second driving electrodes, are formed on the first insulating layer 16 in a stripe pattern along a direction orthogonal to the cathode electrode 14 (the x-axis direction in FIG. 1).

본 발명의 실시예에서는 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18)의 교차 영역이 하나의 단위 화소(sub-pixel)를 이룬다.In an exemplary embodiment of the present invention, an intersection area between the cathode electrode 14 and the gate electrode 18 forms one unit pixel.

캐소드 전극(14)은 각 단위 화소에 대응하여 그 내부에 개구부(141a)를 형성하는 주 전극(141)과, 개구부(141a) 내측에서 주 전극(141)과 이격되어 위치하는 복수의 격리 전극들(142) 및 주 전극(141)과 격리 전극들(142)을 전기적으로 연결하는 저항층(143)으로 이루어진다.The cathode electrode 14 includes a main electrode 141 forming an opening 141a therein corresponding to each unit pixel, and a plurality of isolation electrodes spaced apart from the main electrode 141 inside the opening 141a. 142 and a resistance layer 143 electrically connecting the main electrode 141 and the isolation electrodes 142.

격리 전극들(142)은 개구부(141a) 내측에서 제1 기판(10)의 어느 일 방향, 일례로 주 전극(141)의 길이 방향(도 1에서 y축 방향)을 따라 일렬로 위치한다. 격리 전극(142)은 후면 노광에 의해 후술할 전자 방출부를 형성할 수 있도록 ITO와 같은 투명 도전막으로 형성되고, 주 전극(141)은 ITO보다 저항이 낮은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다.The isolation electrodes 142 are positioned in one line along the length direction (y-axis direction in FIG. 1) of the first substrate 10, for example, the main electrode 141, inside the opening 141a. The isolation electrode 142 is formed of a transparent conductive film such as ITO so as to form an electron emission portion to be described later by backside exposure, and the main electrode 141 is formed of aluminum (Al), molybdenum (Mo), which have lower resistance than ITO, and It may be formed of titanium (Ti), tungsten (W) and alloys thereof.

저항층(143)은 격리 전극(142)의 죄우 양측에 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 격리 전극(142)의 윗면 일부를 덮도록 형성되어 격리 전극(142)과의 접촉 저항을 줄인다.The resistance layer 143 may be formed as a pair on both sides of the isolation electrode 142, and formed to cover a portion of the top surface of the isolation electrode 142 to reduce contact resistance with the isolation electrode 142.

저항층(143)은 대략 10,000 내지 100,000 Ω㎝의 비저항값을 갖는 물질로서 주 전극(141)과 격리 전극(142)을 구성하는 통상의 도전 물질보다 큰 저항을 가지며, 일례로 p형 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.The resistive layer 143 is a material having a specific resistance value of approximately 10,000 to 100,000 Ωcm, and has a resistance higher than that of a conventional conductive material constituting the main electrode 141 and the isolation electrode 142. For example, the p-type doped amorphous material It may be made of silicon.

저항층(143)은 주 전극(141)의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되거나, 단위 화소마다 분리 형성될 수 있다. 또한, 주 전극(141)의 개구부(141a)는 단위 화소마다 하나씩 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 개구부의 개수, 형상 및 개구부 내 격리 전극의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.The resistance layer 143 may be continuously formed along the longitudinal direction of the main electrode 141, or may be separately formed for each unit pixel. In addition, one opening 141a of the main electrode 141 may be formed for each unit pixel, but is not limited thereto, and the number, shape, and number of isolation electrodes in the opening may be variously modified.

그리고 격리 전극(142) 위로 전자 방출부(22)가 형성된다. 전자 방출부(22)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 전자 방출부(22)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C60), 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질을 포함할 수 있다.The electron emission part 22 is formed on the isolation electrode 142. The electron emission unit 22 may be formed of materials emitting electrons when a electric field is applied in a vacuum, such as a carbon-based material or a nanometer-sized material. The electron emission unit 22 may include, for example, carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, fullerenes (C 60 ), silicon nanowires, and combinations thereof.

다른 한편으로 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어질 수 있다.On the other hand, the electron emission unit may be formed of a tip structure having a pointed tip mainly made of molybdenum (Mo) or silicon (Si).

제1 절연층(16)과 게이트 전극(18)에는 각 전자 방출부(22)에 대응하는 개구부(161, 181)가 형성되어 제1 기판(10) 상에 전자 방출부(22)가 노출되도록 한다. 도면에서는 전자 방출부(22)와 개구부(161, 181)가 원형인 경우를 도시하였으나, 전자 방출부(22)와 개구부(161, 181)의 평면 형상은 도시한 예에 한정되지 않으며 다각형 등과 같이 다양하게 변형될 수 있다.Openings 161 and 181 corresponding to the electron emission parts 22 are formed in the first insulating layer 16 and the gate electrode 18 so that the electron emission parts 22 are exposed on the first substrate 10. do. In the drawing, the case where the electron emitter 22 and the openings 161 and 181 are circular is illustrated. However, the planar shape of the electron emitter 22 and the openings 161 and 181 is not limited to the illustrated example and may be a polygon. It can be variously modified.

그리고 게이트 전극들(18)과 제1 절연층(16) 위로 제2 절연층(24)이 형성되고, 이 제2 절연층(24)에는 전자빔 통과를 위한 개구부(241)가 마련된다. 제2 절연층 개구부(241)는 일례로 단위 화소마다 하나씩 형성될 수 있다. 또한, 제2 절연 층(24) 위에는 집속 전극(26)이 형성되어 제2 절연층 개구부(241)를 통과하는 전자빔을 집속한다.A second insulating layer 24 is formed on the gate electrodes 18 and the first insulating layer 16, and the second insulating layer 24 is provided with an opening 241 for passage of the electron beam. For example, one second insulating layer opening 241 may be formed for each unit pixel. In addition, a focusing electrode 26 is formed on the second insulating layer 24 to focus the electron beam passing through the second insulating layer opening 241.

본 실시예에 따른 집속 전극(26)은 제2 절연층(24)의 상부면 뿐만 아니라 제2 절연층(24)의 개구부(241) 내벽까지 연장 형성된다. 집속 전극(24)은 게이트 전극(18)과 단락되지 않을 때까지 연장될 수 있으나, 하기 조건을 만족하도록 상기 절연층(24)의 개구부(241) 내벽까지 연장되는 것이 바람직하다.The focusing electrode 26 according to the present exemplary embodiment extends not only to the upper surface of the second insulating layer 24 but also to the inner wall of the opening 241 of the second insulating layer 24. The focusing electrode 24 may extend until not shorted with the gate electrode 18, but preferably extends to the inner wall of the opening 241 of the insulating layer 24 to satisfy the following conditions.

L2 / L1 ≤ 1/2L2 / L1 ≤ 1/2

여기서, L1은 상기 제2 절연층(24)의 두께를 의미하고, L2는 상기 집속 전극(26)이 상기 제2 절연층(24)의 개구부(241) 내벽에 연장된 길이를 의미한다.Here, L1 denotes a thickness of the second insulating layer 24, and L2 denotes a length of the focusing electrode 26 extending to an inner wall of the opening 241 of the second insulating layer 24.

이와 같이, 집속 전극(26)이 제2 절연층(24) 두께(L1)의 절반 이하의 길이(L2)로 연장되는 것은 그 연장된 길이(L2)가 제2 절연층(24) 두께(L1)의 절반 이상이 되면 전자빔이 과집속(over-focusing)될 가능성이 높아 이를 방지하기 위함이다.In this way, the focusing electrode 26 extends to the length L2 less than half the thickness L1 of the second insulating layer 24, and the extended length L2 of the focusing electrode 26 is the thickness L1 of the second insulating layer 24. In order to prevent this, the electron beam is more likely to be over-focused.

다음으로, 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(12)의 일면에는 형광층(28), 일례로 적색과 녹색 및 청색의 형광층들(28R, 28G, 28B)이 서로간 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(28) 사이로 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(30)이 형성된다.Next, on one surface of the second substrate 12 opposite to the first substrate 10, the fluorescent layer 28, for example, the red, green, and blue fluorescent layers 28R, 28G, and 28B may be randomly selected from each other. It is formed at intervals, and a black layer 30 is formed between the fluorescent layers 28 to improve the contrast of the screen.

그리고 형광층(28)과 흑색층(30)의 일면에는 알루미늄(Al)과 같은 금속막으로 이루어진 애노드 전극(32)이 형성된다. 애노드 전극(32)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가받아 형광층(28)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광 층(28)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(10)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(12) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높인다.In addition, an anode electrode 32 formed of a metal film such as aluminum (Al) is formed on one surface of the fluorescent layer 28 and the black layer 30. The anode 32 receives the high voltage necessary for accelerating the electron beam from the outside to maintain the fluorescent layer 28 in a high potential state, and visible light emitted toward the first substrate 10 of the visible light emitted from the fluorescent layer 28. Is reflected toward the second substrate 12 to increase the brightness of the screen.

한편 애노드 전극은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(12)을 향한 형광층(28)과 흑색층(30)의 일면에 위치한다. 또한 애노드 전극으로서 전술한 투명 도전막과 금속막을 동시에 형성하는 구조도 가능하다.The anode electrode may be formed of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). In this case, the anode electrode is positioned on one surface of the fluorescent layer 28 and the black layer 30 facing the second substrate 12. Moreover, the structure which forms simultaneously the above-mentioned transparent conductive film and a metal film as an anode electrode is also possible.

그리고 제1 기판(10)과 제2 기판(12) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 두 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(34)이 배치된다. 스페이서들(34)은 형광층(28)을 침범하지 않도록 흑색층(30)에 대응하여 위치한다.In addition, spacers 34 are disposed between the first substrate 10 and the second substrate 12 to support the compressive force applied to the vacuum container and to keep the distance between the two substrates constant. The spacers 34 are positioned corresponding to the black layer 30 so as not to invade the fluorescent layer 28.

상기한 구성의 전자 방출 표시 디바이스는 외부로부터 캐소드 전극(14), 게이트 전극(18), 집속 전극(26) 및 애노드 전극(32)에 소정의 전압을 공급하여 구동한다.The electron emission display device having the above configuration is driven by supplying a predetermined voltage to the cathode electrode 14, the gate electrode 18, the focusing electrode 26, and the anode electrode 32 from the outside.

일례로 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(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(26)은 집속에 필요한 전압, 일례로 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받으며, 애노드 전극(32)은 전자빔 가속에 필요한 전압, 일례로 수백 내지 수천 볼트의 양의 직류 전압을 인가받는다.For example, any one of the cathode electrode 14 and the gate electrode 18 receives a scan driving voltage to serve as scan electrodes, and the other electrodes receive a data driving voltage to serve as data electrodes. The focusing electrode 26 receives a voltage required for focusing, for example, 0 V or a negative DC voltage of several to several tens of volts, and the anode electrode 32 is a voltage necessary for accelerating the electron beam, for example, several hundred to several thousand volts. DC voltage is applied.

그러면 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(18)간 전압 차가 임계치 이상인 단위 화소들에서 전자 방출부(22) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 집속 전극(26)을 통과하면서 전자빔 다발의 중심부로 집속되며, 애노드 전극(32)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 단위 화소의 형광층(28)에 충돌함으로써 이를 발광시킨다.As a result, an electric field is formed around the electron emission unit 22 in the unit pixels in which the voltage difference between the cathode electrode 14 and the gate electrode 18 is greater than or equal to a threshold, and electrons are emitted therefrom. The emitted electrons are focused to the center of the electron beam bundle while passing through the focusing electrode 26, and are attracted by the high voltage applied to the anode electrode 32 to collide with the fluorescent layer 28 of the corresponding unit pixel to emit light.

전술한 구동 과정에 있어서, 저항층(143)은 전자 방출부들(22)에 평준화된 구동 전압이 인가되도록 하여 전자 방출부들(22)의 에미션 특성을 균일화시키고, 제2 절연층(24)의 개구부(241) 내벽까지 연장된 집속 전극은 개구부(241)를 통과하는 전자빔의 집속력을 강화하여 전자빔에 직진성을 더욱 부여한다.In the above-described driving process, the resistance layer 143 may apply a driving voltage equalized to the electron emission parts 22 to equalize the emission characteristics of the electron emission parts 22, and thus, the second insulating layer 24 may be formed. The focusing electrode extending to the inner wall of the opening 241 enhances the focusing force of the electron beam passing through the opening 241 to further impart linearity to the electron beam.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of an electron emission display device according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 캐소드 전극(44)은 주 전극(441), 격리 전극(442) 및 저항층(443)으로 이루어져 있으며, 저항층(443)은 전자 방출부(22)와 측면 접촉을 하도록 형성되어 있다. 이때, 저항층(443)은 전자 방출부(22)보다 높게 형성되어 전자 방출부(22)에서 방출된 전자빔의 집속력을 강화할 수 있다.As shown in FIG. 3, the cathode electrode 44 is composed of a main electrode 441, an isolation electrode 442, and a resistive layer 443, and the resistive layer 443 is in side contact with the electron emission part 22. It is formed to be. In this case, the resistance layer 443 may be formed higher than the electron emission unit 22 to enhance the focusing force of the electron beam emitted from the electron emission unit 22.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 디바이스는 캐소드 전극 구조와 집속 전극의 구조를 개선함으로써, 전자 방출부의 에미션 특성 을 균일하게 형성할 뿐만 아니라 전자빔의 집속력을 강화시킨다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스는 대면적 구현시 휘도 균일도를 개선하고, 색순도 및 콘트라스트 특성을 향상시킨다.As described above, the electron emission device according to the embodiment of the present invention improves the cathode electrode structure and the structure of the focusing electrode, thereby uniformly forming the emission characteristics of the electron emission portion, and enhances the focusing force of the electron beam. Accordingly, the electron emission display device according to the exemplary embodiment of the present invention improves luminance uniformity and improves color purity and contrast characteristics when implementing a large area.

Claims (9)

기판;Board; 상기 기판 위에 형성되는 캐소드 전극들;Cathode electrodes formed on the substrate; 상기 캐소드 전극들과 절연되어 위치하는 게이트 전극들;Gate electrodes positioned to be insulated from the cathode electrodes; 상기 캐소드 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들;Electron emission parts electrically connected to the cathode electrode; 상기 캐소드 전극들과 게이트 전극들 상부에 형성되며 전자빔 통과를 위한 개구부를 구비하는 절연층; 및An insulating layer formed on the cathode electrodes and the gate electrodes and having an opening for passing an electron beam; And 상기 절연층 위에 위치하면서 상기 절연층의 개구부 내벽까지 연장 형성되는 집속 전극을 포함하며,A focusing electrode positioned on the insulating layer and extending to an inner wall of the opening of the insulating layer, 상기 캐소드 전극은 상기 기판에 설정되는 단위 화소마다 개구부를 구비하는 주 전극, 상기 개구부 내측에서 상기 주 전극과 이격되어 위치하며 상기 전자 방출부가 놓이는 격리 전극 및 상기 주 전극과 격리 전극들을 전기적으로 연결하는 저항층을 포함하는 전자 방출 디바이스.The cathode electrode may include a main electrode having an opening for each unit pixel set in the substrate, an isolation electrode disposed to be spaced apart from the main electrode inside the opening, and to electrically connect the main electrode and the isolation electrode on which the electron emission unit is placed. An electron emitting device comprising a resistive layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집속 전극이 하기 조건을 만족하도록 상기 절연층의 개구부 내벽까지 연장 형성되는 전자 방출 디바이스.And the focusing electrode extends to the inner wall of the opening of the insulating layer so as to satisfy the following condition. L2 / L1 ≤ 1/2L2 / L1 ≤ 1/2 여기서, L1은 상기 절연층의 두께를 의미하고, L2는 상기 집속 전극이 상기 절연층의 개구부 내벽에 연장된 길이를 의미한다.Here, L1 means the thickness of the insulating layer, L2 means the length of the focusing electrode extending to the inner wall of the opening of the insulating layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 격리 전극들이 상기 주 전극의 길이 방향을 따라 일렬로 위치하고,The isolation electrodes are located in a line along the longitudinal direction of the main electrode, 상기 저항층이 상기 격리 전극들의 양측에 위치하는 전자 방출 디바이스.And the resistive layer is located on both sides of the isolation electrodes. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 저항층이 상기 전자 방출부와 측면 접촉을 하면서 상기 전자 방출부의 높이보다 높게 형성되는 전자 방출 디바이스.And the resistive layer is formed higher than the height of the electron emitting portion while in lateral contact with the electron emitting portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 격리 전극이 투명 도전막으로 형성되는 전자 방출 디바이스.And the isolation electrode is formed of a transparent conductive film. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 주 전극이 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 및 이들의 합금으로 형성되는 전자 방출 디바이스.And the main electrode is formed of aluminum (Al), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tungsten (W) and alloys thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집속 전극이 상기 단위 화소마다 전자빔 통과를 위한 하나의 개구부를 형성하는 전자 방출 디바이스.And the focusing electrode forms one opening for passing an electron beam per unit pixel. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자 방출부가 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C60) 및 실리콘 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 전자 방출 디바이스.And the electron emitting portion comprises at least one material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, fullerenes (C 60 ) and silicon nanowires. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전자 방출 디바이스와;An electron emitting device according to any one of claims 1 to 8; 상기 기판에 대향 배치되는 타측 기판과;Another substrate disposed to face the substrate; 상기 타측 기판의 일면에 형성되는 형광층들; 및Fluorescent layers formed on one surface of the other substrate; And 상기 형광층들의 어느 일면에 형성되는 애노드 전극An anode formed on one surface of the fluorescent layers 을 포함하는 전자 방출 표시 디바이스.Electron emission display device comprising a.
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