KR20070111814A - Electron emission device - Google Patents

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KR20070111814A
KR20070111814A KR1020060045104A KR20060045104A KR20070111814A KR 20070111814 A KR20070111814 A KR 20070111814A KR 1020060045104 A KR1020060045104 A KR 1020060045104A KR 20060045104 A KR20060045104 A KR 20060045104A KR 20070111814 A KR20070111814 A KR 20070111814A
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문종운
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

An electron emission device is provided to improve electron emission efficiency by applying a uniform voltage to the entire surface of an electron emission source. Cathode electrodes(220) are disposed on a base substrate(110), and have a protrusion(220a) with a desired shape. Gate electrodes(140) are electrically insulated from the cathode electrodes. A first insulator layer(130) is interposed between the cathode electrodes and the gate electrodes to insulate the cathode electrodes from the gate electrodes. An electron emission source(250) is provided with an electron emission source hole(131) for exposing the protrusion on the gate electrode, and an electron emission material filled in the electron emission source hole.

Description

전자 방출 소자{Electron emission device} Electron emission device

도 1은 전자 방출 소자의 일례의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view schematically 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 구조를 간략히 보여주는 도면. 4 is a view schematically showing the structure of an electron emitting device according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 도시된 전자 방출 소자의 평면도. 5 is a plan view of the electron-emitting device shown in FIG. 4.

도 6은 도 및 도 5에 도시된 전자 방출 소자의 변형예를 간략히 보여주는 도면. FIG. 6 is a view briefly showing a modification of the electron emitting device shown in FIGS.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면. 7 is a view schematically showing the configuration of an electron emitting device according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 도 7의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도. 8 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 7.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도. 9 is a partial cutaway perspective view schematically showing a configuration of an electron emission device according to a third embodiment of the present invention.

도 10은 도 9의 X-X 선을 따라 취한 단면도. 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X of 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 기판80: anode electrode 90: front substrate

100, 400: 전자 방출 표시 소자100, 400: electron emission display device

101, 201, 201', 301, 401: 전자 방출 소자101, 201, 201 ', 301, 401: electron emission device

110: 베이스 기판 120, 220, 320: 캐소오드 전극110: base substrate 120, 220, 320: cathode electrode

130: 제1절연체층 131: 전자 방출원 홀130: first insulator layer 131: electron emission source hole

135: 제2절연체층 140: 게이트 전극135: second insulator layer 140: gate electrode

145: 집속 전극 150, 250, 350: 전자 방출원145: focusing electrodes 150, 250, 350: electron emission source

220a, 220b, 320a: 돌출부220a, 220b, 320a: protrusions

본 발명은 전자 방출 소자(Electron emission device)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 방출 효율이 향상되고, 수명이 향상되며 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 electron emission efficiency, improved lifetime, 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. 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 있으며, 도 3에는 도 2의 III 부분의 확대도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a view showing an example of a double FED type electron emission 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 배치된다. 상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치된다. 상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연한다. 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. The gate electrode 140 is disposed with the cathode electrode 120 and the insulator layer 130 interposed therebetween. 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.

상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치된다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 카본 물질 또는 나노 물질이 사용된다. The electron emission source 150 is disposed to be energized with the cathode electrode 120. As the material of the electron emission source 150, a carbon material or a nano material is used.

이러한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 표시 소자로 구성하기 위해서는 상기 전자 방출 소자(101)의 전면에 형광체층(70)을 더 구비한다. 상기 형광체층(70)은 상기 형광체층(70)을 향하여 전자를 가속시키는 애노드 전극(80)과 상기 애노드 전극(80) 및 형광체층(70)을 지지하는 전면 기판(90)과 함께 설치되는 것이 바람직하 다. 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 display device, a phosphor layer 70 is further provided on the entire surface of the electron emission device 101. The phosphor layer 70 is provided with an anode electrode 80 for accelerating electrons toward the phosphor layer 70 and a front substrate 90 for supporting the anode electrode 80 and the phosphor layer 70. desirable.

이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자(100)에서, 전자 방출원에는 캐소오드 전극에 인가되는 전압이 인가되게 된다. 그런데, 상기 전자 방출원은 도체 성질을 가지는 물질과 부도체 성질을 가지는 물질이 혼재되어 있어 캐소오드 전극 위에 전자 방출원이 형성되어 있는 것만으로는 상기 전자 방출원의 전체 부분에 고르게 전압이 인가되지 못한다. 전압이 고르게 인가되지 못하면 전압이 인가되지 못하는 전자 방출 물질은 전자 방출에 기여하지 못하게 되므로 전자 방출 소자의 전자 방출 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 이에 이러한 문제를 해결할 수 있는 방안을 개발할 필요성이 크게 대두되어 왔다. In the electron emission display device 100 having such a configuration, a voltage applied to the cathode electrode is applied to the electron emission source. However, in the electron emission source, a material having a conductor property and a material having a non-conductor property are mixed so that only an electron emission source is formed on the cathode electrode so that voltage is not evenly applied to the entire portion of the electron emission source. . If the voltage is not evenly applied, the electron emission material to which the voltage is not applied does not contribute to the electron emission, which causes a decrease in the electron emission efficiency of the electron emission device. Therefore, there has been a great need for developing a solution to solve this problem.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출원의 전체로 균일하게 전압을 인가할 수 있는 구조를 가진 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, it is an object of the present invention to provide an electron emitting device having a structure capable of applying a voltage uniformly to the entire electron emission source.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 소정 형상의 돌출부가 형성된 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; 및 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에는 상기 캐소오드 전극의 돌출부가 드러나도록 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀 내에는 상기 캐소오드 전 극의 돌출부를 일부분 이상 덮으며, 전자 방출 물질을 구비한 전자 방출원을 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 and having a protrusion having a predetermined shape; 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; And an electron emission source hole formed in the first insulator layer and the gate electrode to expose the protrusion of the cathode electrode, and covering at least a portion of the protrusion of the cathode electrode within the electron emission source hole, and emitting electrons. It is achieved by providing an electron emitting device comprising an electron emitting source with a material.

여기서, 상기 돌출부는 평면 형상이 각 방향에 대해 대칭으로 형성되어 각 방향에 대해 균일한 전압 인가가 가능하게 하는 형태일 수 있는데, 특히 실질적으로 원형 단면을 가지는 원기둥의 형태, 또는 평면 형상이 고리 형태인 중공의 원기둥의 형태인 것이 바람직하다. Here, the protrusion may have a planar shape symmetrically with respect to each direction to enable uniform voltage application in each direction. In particular, a cylindrical shape having a substantially circular cross section, or a planar shape with a ring shape may be employed. It is preferable that it is a form of the hollow cylinder which is a phosphorus.

여기서, 상기 돌출부의 측면에는 소정 형상의 굴곡면이 형성된 것이 바람직하다. Here, it is preferable that a curved surface of a predetermined shape is formed on the side surface of the protrusion.

여기서, 상기 돌출부는 상기 전자 방출원의 중앙부분을 관통하도록 형성된 것이 바람직하다. Here, the protrusion is preferably formed to penetrate the central portion of the electron emission source.

여기서, 상기 전자 방출원은 상기 돌출부를 덮도록 배치될 수 있다. The electron emission source may be disposed to cover the protrusion.

여기서, 상기 돌출부는 상기 전자 방출원 홀의 중앙부에 형성된 것이 바람직하다. Here, the protrusion is preferably formed in the central portion of the electron emission source hole.

여기서, 상기 게이트 전극의 상부에서 상기 게이트 전극과 절연되도록 배치된 집속 전극; 및 상기 게이트 전극과 상기 집속 전극을 절연하는 제2절연체층이 더 배치된 것이 바람직하다. A focusing electrode disposed on the gate electrode to be insulated from the gate electrode; And a second insulator layer which insulates the gate electrode and the focusing electrode.

이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하에서 종래 기술을 설명하면서 언급한 부재와 실질적으로 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재 번호를 사용한다. Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same member number is used for the member substantially the same as the member mentioned while demonstrating the prior art below.

도 4에는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 5에는 도 4에 도시된 전자 방출 소자의 평면도가 도시되어 있다. FIG. 4 is a view schematically showing the configuration of the electron emitting device according to the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the electron emitting device shown in FIG. 4.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(201)는, 베이스 기판(110), 캐소오드 전극(220), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130) 및 전자 방출원(250)을 포함한다. As shown in FIGS. 4 and 5, the electron emission device 201 includes a base substrate 110, a cathode electrode 220, a gate electrode 140, a first insulator layer 130, and an electron emission source ( 250).

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(220)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. 상기 캐소오드 전극(220)에는 상기 전자 방출원과 접하는 면에 돌출부(220a)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(220a)는 도면에 도시된 것과 같이 상기 전자 방출원의 중앙부를 관통하도록 길게 돌출되어 있을 수도 있고, 관통하지는 않 고 상기 전자 방출원에 의해 묻히는 정도로만 돌출되어 있을 수 있다. The cathode electrode 220 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. The cathode electrode 220 has a protrusion 220a formed on a surface in contact with the electron emission source. As shown in the drawing, the protrusion 220a may protrude long to penetrate the central portion of the electron emission source, and may protrude only to be buried by the electron emission source without penetrating therethrough.

한편, 상기 돌출부(220a)의 형상은 도면에 도시된 것과 같은 원형 단면을 가진 원기둥 형태로 한정되지 않는다. 다만, 전자 방출원의 측방향에 대해 전체적으로 균일한 전압을 인가하도록 할 수 있다는 점에서 원형 단면으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. On the other hand, the shape of the protrusion 220a is not limited to a cylindrical shape having a circular cross section as shown in the figure. However, it may be preferable to form a circular cross section in that it is possible to apply a uniform voltage as a whole to the lateral direction of the electron emission source.

상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(220)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(220)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다. The gate electrode 140 may be disposed with the cathode electrode 220 and the insulator layer 130 interposed therebetween, and may be made of a conventional electrically conductive material like the cathode electrode 220.

상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(220) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(220)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 220 to insulate the cathode electrode 220 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(220)의 일부가 드러나도록 하는 전자 방출원 홀(131)의 내부에 상기 캐소오드 전극(220)과 통전되도록 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 220 to the inside of the electron emission source hole 131. It is disposed to be energized with the cathode electrode 220.

한편, 상기 전자 방출원(250)의 최상부는 상기 게이트 전극(140)에 비해서 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(250)에 사용되는 전자 방출 물질(253)은 카본 물질이나 나노 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 카본 물질로는 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등이 바람직하다. 또는 사용될 수 있는 나노 물질은 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등이 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방 출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다. On the other hand, the uppermost portion of the electron emission source 250 is disposed lower than the gate electrode 140. As the electron emission material 253 used for the electron emission source 250, a carbon material or a nano material is preferably used. As the carbon material, carbon nanotubes (CNTs) having a small work function and large beta functions are preferred, graphite, diamond and diamond-like carbon. Alternatively, nanomaterials that can be used include nanotubes, nanowires, nanorods, and the like. In particular, since the carbon nanotubes have excellent electron emission characteristics and are easily driven at low voltage, the carbon nanotubes are advantageous for the large area of a device using them as an electron emission source.

지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(201)는 캐소오드 전극에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극에 (+) 전압을 인가하여 상기 캐소오드 전극(220)과 상기 게이트 전극(140) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 전자 방출원으로부터 전자가 방출되도록 할 수 있다. The electron emission device 201 having the same configuration as described above applies the negative voltage to the cathode electrode and the positive voltage to the gate electrode to apply the cathode electrode 220 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(201)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자에 이용될 수 있다. 표시 소자로 구성하기 위해서는 상기 전자 방출 소자(101)의 전면에 형광체층(70)(도 2)을 더 구비하여야 한다. 상기 형광체층은 도 2에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 상기 형광체층을 향하여 전자를 가속시키는 애노드 전극(80)과 상기 애노드 전극 및 형광체층을 지지하는 전면 기판(90)과 함께 설치되어 전면 패널(102)을 구성하는 것이 바람직하다. In addition, the electron emission device 201 described so far may be used in an electron emission display device that generates visible light to implement an image. In order to configure the display device, the phosphor layer 70 (FIG. 2) must be further provided on the entire surface of the electron emission device 101. The phosphor layer is provided with an anode electrode 80 for accelerating electrons toward the phosphor layer and a front substrate 90 for supporting the anode electrode and the phosphor layer in substantially the same manner as shown in FIG. 2. It is preferable to configure 102.

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(220) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. 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 220 and the gate electrode 140.

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 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(220) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. In addition, the cathode electrode 220 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.

또한, 상기 게이트 전극(140)들과 상기 캐소드 전극(220)들이 교차하는 영역들에는 전자 방출원 홀(131)들이 형성하여, 그 내부에 전자 방출원(250)을 배치한다. 특히, 상기 캐소오드 전극의 돌출부(220a)는 상기 전자 방출원 홀의 중앙부에 위치하는 것이 바람직하다. In addition, electron emission source holes 131 are formed in regions where the gate electrodes 140 and the cathode electrode 220 cross each other, and the electron emission source 250 is disposed therein. In particular, the protrusion 220a of the cathode electrode is preferably located at the center of the electron emission hole.

상기 베이스 기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(201)와 상기 전면 기판(90)을 포함하는 전면 패널(102)은 서로 소정의 간격을 유지하면서 대향되어 발광 공간을 형성하고, 상기 전자 방출 소자(201)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다. The electron emission device 201 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 the gap between 201 and front panel 102. The spacer 60 may be made of an insulating material.

또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(201)와 전면 패널(102)이 형성하는 공간의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. In addition, in order to maintain the vacuum inside, the periphery of the space formed by the electron emission element 201 and the front panel 102 is sealed with frit, and the air inside is exhausted.

이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자는 다음과 같이 동작한다. The electron emission display device having such a configuration operates as follows.

전자 방출을 위해 캐소오드 전극(220)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(220)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 220 by applying a negative voltage to the cathode electrode 220 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.

도 6에는 도 4 및 도 5에 도시된 전자 방출 소자의 변형예가 도시되어 있다. FIG. 6 shows a modification of the electron emitting device shown in FIGS. 4 and 5.

도 6에 도시된 것과 같이 본 변형예의 전자 방출 소자(201')에서는, 돌출부(220b)의 단면 형상의 외곽에 굴곡면에 형성되어 있다. 이와 같이 형성하는 경우에는 전자 방출원과의 접촉 면적이 넓어져서 전압 인가 특성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 앞서 도 4 및 도 5에서 설명한 원형 단면의 돌출부(220a)와 마찬가지로 전자 방출원의 측방향에 대해 대칭형상이므로 전체 전자 방출원에 균일한 전압을 인가할 수 있어 바람직하다. As shown in FIG. 6, in the electron emission element 201 'of this modification, it is formed in the curved surface at the outer side of the cross-sectional shape of the protrusion part 220b. In the case of forming in this way, the contact area with the electron emission source can be widened and the voltage application characteristic can be further improved. In addition, since the protrusion 220a of the circular cross section described with reference to FIGS. 4 and 5 is symmetrical with respect to the lateral direction of the electron emission source, a uniform voltage can be applied to all the electron emission sources.

도 7에는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 평면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the electron emitting device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG.

도 7 및 도8에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자(301)는 캐소오드 전극(320)에 형성된 돌출부(320a)가 고리 형태의 단면 형상을 가진다. 즉, 상기 돌출부(320a)는 중공의 원기둥 형태를 가진다. 물론 이 경우에도 상기 돌출부(320a)는 반드시 전자 방출원(350)을 관통하도록 형성될 필요는 없고, 상기 전자 방출원(350)에 묻혀 있는 정도의 길이로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성되는 경우에는 전자 방출원의 측방향에 대해 전체적으로 고르게 전압이 인가되도록 할 수 있고, 특히 전자 방출원이 크기가 크게 형성되는 경우에는 중앙부의 전자 방출원과 외곽의 전자 방출원에 모두 균일한 전압이 인가되도록 할 수 있어 바람직하다. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the electron emission device 301 according to the second exemplary embodiment, the protrusion 320a formed on the cathode electrode 320 has a cross-sectional shape of a ring shape. That is, the protrusion 320a has a hollow cylindrical shape. Of course, even in this case, the protrusion 320a may not necessarily be formed to penetrate the electron emission source 350, and may be formed to a length that is buried in the electron emission source 350. In this case, the voltage can be uniformly applied to the lateral direction of the electron emission source. In particular, when the electron emission source is large in size, both the electron emission source in the center and the electron emission source in the outer part are uniform. It is desirable to have one voltage applied.

한편, 도 7 및 도 8에서와 같이 전자 방출원을 돌출부에 의해 구획하도록 형성하는 경우에는 전자 방출원의 표면에 노출된 전자 방출 물질들의 간격이 넓어지게 할 수 있어 스크린 효과를 피할 수 있는 장점이 있다. 여기서 스크린 효과라 함은, 전자 방출 물질들이 서로 인접하도록 배치된 경우, 개별 전자 방출 물질들이 전자 방출에 기여하지 못하고 인접한 전자 방출 물질들이 전체적으로 하나의 전자 방출 물질로서 기능하게되는 현상으로 전자 방출 효율을 떨어뜨리는 원인이 되는 현상을 말한다. On the other hand, when the electron emission source is formed to be partitioned by the protrusions as shown in FIGS. 7 and 8, the distance between the electron emission materials exposed on the surface of the electron emission source can be widened, thereby avoiding the screen effect. have. Here, the screen effect refers to a phenomenon in which, when the electron emitting materials are disposed to be adjacent to each other, individual electron emitting materials do not contribute to the electron emission and adjacent electron emitting materials function as one electron emitting material as a whole. The phenomenon that causes dropping.

도 9에는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 평면도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9의 X-X 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. FIG. 9 is a plan view schematically showing the configuration of the electron emission device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X of FIG.

도 9 및 도10에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 전자 방출 소자(401)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 형광체층(미도시)을 향하여 중앙으로 집속되도록 할 수 있고, 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. 9 and 10, the electron emission device 401 according to the third exemplary embodiment of the present invention may include a second insulator layer 135 and a second insulator layer 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 focused toward the phosphor layer (not shown) and may be prevented from being dispersed in left and right directions.

도 9 및 도 10에 도시된 제3실시예의 전자 방출 소자(401)에서도 앞서 설명한 것과 같이 측방향에 균일한 전압 인가가 가능하도록 평면 형상이 대칭인 돌출부를 캐소오드 전극에 형성하여 전압이 전자 방출원에 균일하게 인가되어 전자 방출 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. In the electron emission device 401 of the third embodiment shown in FIGS. 9 and 10, as described above, a projection having a symmetrical planar shape is formed on the cathode electrode to enable uniform voltage application in the lateral direction so that voltage is emitted from the cathode. It can be applied uniformly to the circle to obtain the effect of improving the electron emission efficiency.

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 전자 방출 소자에서는 전자 방출원에 전체에 대해 균일한 전압을 인가할 수 있게 되어 전자 방출 효율을 증가시킬 수 있게 된다. As described above, in the electron emission device according to the present invention, it is possible to apply a uniform voltage to the electron emission source as a whole to increase the electron emission efficiency.

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 (9)

베이스 기판; A base substrate; 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 소정 형상의 돌출부가 형성된 캐소오드 전극; A cathode electrode disposed on the base substrate and having a protrusion having a predetermined shape; 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; 및 A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; And 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에는 상기 캐소오드 전극의 돌출부가 드러나도록 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀 내에는 상기 캐소오드 전극의 돌출부를 일부분 이상 덮으며, 전자 방출 물질을 구비한 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자. An electron emission hole is formed in the first insulator layer and the gate electrode so that the protrusion of the cathode electrode is exposed, and the electron emission source hole covers at least a portion of the protrusion of the cathode electrode. An electron emission device comprising the provided electron emission source. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 돌출부는 실질적으로 원형 단면을 가지는 원기둥의 형태인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the protrusion is in the form of a cylinder having a substantially circular cross section. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 돌출부는 평면 형상이 각 방향에 대해 대칭으로 형성되어 각 방향에 대해 균일한 전압 인가가 가능하게 하는 형태인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The projecting portion is an electron emission device characterized in that the planar shape is formed symmetrically in each direction to enable a uniform voltage application in each direction. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 돌출부의 측면에는 소정 형상의 굴곡면이 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. Electron emitting device, characterized in that the curved surface of the predetermined shape is formed on the side of the protrusion. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 돌출부는 평면 형상이 고리 형태인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The protrusion is an electron emission device, characterized in that the planar shape of the ring shape. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 돌출부는 상기 전자 방출원의 중앙부분을 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the protrusion is formed to penetrate a central portion of the electron emission source. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전자 방출원은 상기 돌출부를 덮도록 배치된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the electron emission source is disposed to cover the protrusion. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 돌출부는 상기 전자 방출원 홀의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the protrusion is formed at the center of the electron emission source hole. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 전극의 상부에서 상기 게이트 전극과 절연되도록 배치된 집속 전극; 및 A focusing electrode disposed on the gate electrode and insulated from the gate electrode; And 상기 게이트 전극과 상기 집속 전극을 절연하는 제2절연체층이 더 배치된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And a second insulator layer which insulates the gate electrode and the focusing electrode.
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