KR20090021624A - An electron emission device and an electron emission display device - Google Patents

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KR20090021624A
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조성희
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

An electron emission device and an electron emission display device are provided to increase electron emission efficiency by controlling distance from a cathode electrode to a gate electrode and an average value of distance from the cathode electrode to an end of electron emission material. An electron emission device comprises a plurality of cathode electrodes(120), a plurality of gate electrodes(140), an insulating layer(130) between the gate electrode and the cathode electrode, an electron emitter hole, and an electron emitter(150). The electron emitter includes electron emission material(150a) and a structure(150b). The structure supports the electron emission material. An average value of distance from the cathode electrode to the electron emission material is 80 ~95% of distance from the cathode electrode to the gate electrode.

Description

전자 방출 소자 및 전자 방출 디스플레이 장치{An electron emission device and an electron emission display device}An electron emission device and an electron emission display device

본 발명은 전자 방출 소자 및 전자 방출 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하기로, 캐소드 전극으로부터 전자 방출 물질의 끝단까지의 거리와 캐소드 전극으로부터 게이트 전극까지의 거리가 소정의 범위 내로 조절된 전자 방출 소자 및 전자 방출 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 전자 방출 소자는 다이오드 발광(diode emission) 및 이상 발광이 없고, 낮은 구동 전압으로 구동될 수 있으며, 전자 방출 효율이 극대화될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emission device and an electron emission display device, and more particularly, to an electron emission device in which a distance from a cathode electrode to an end of an electron emission material and a distance from a cathode electrode to a gate electrode are controlled within a predetermined range. And an electron emission display device. The electron emitting device has no diode emission and no abnormal light emission, can be driven at a low driving voltage, and electron emission efficiency can be maximized.

일반적으로 전자 방출 소자는 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FEA(Field Emitter Array)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-emitting devices using a cold cathode include field emitter array (FEA), 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 FEA형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수(β Function)가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전 자가 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 FEA type uses the principle that electrons are easily released due to electric field difference in vacuum when a material having a low work function or a high β function is used as an electron emission source. Molybdenum (Mo) and silicon A tip structure with a major material such as (Si), a carbon-based material such as graphite, DLC (Diamond Like Carbon), and a recent nano tube or nano wire, etc. Devices have been developed that use nanomaterials as electron emission sources.

상기 SCE형은 제1기판 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 a first electrode and a second electrode disposed to face each other on a first 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 방출원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다. The MIM type and the MIS type electron emission devices each form an electron emission source having a metal-dielectric layer-metal (MIM) and metal-dielectric layer-semiconductor (MIS) structure, and are disposed between two metals or metals with a dielectric layer interposed therebetween. When a voltage is applied between semiconductors, a device using the principle of emitting electrons is moved and accelerated from a metal or semiconductor having a high electron potential toward a metal having a low electron potential.

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

이중에서 FEA형 전자 방출 소자는 캐소드 전극과 게이트 전극의 배치 형태에 따라 크게 탑 게이트형(top gate type)과 언더 게이트형(under gate type)형으로 나눌 수 있으며, 사용되는 전극의 개수에 따라 2극관, 3극관 또는 4극관 등으로 나눌 수 있다.Among these, the FEA type electron emission device can be classified into a top gate type and an under gate type according to the arrangement of the cathode electrode and the gate electrode. It can be divided into a pole tube, a triode or a quadrupole.

전술한 바와 같은 전자 방출 소자 중, 전자를 방출시키는 전자 방출원 중 전자 방출 물질로서, 카본계 물질, 예를 들면, 카본나노튜브가 사용될 수 있다. 상기 카본나노튜브는 전도성 및 전계 집중 효과가 우수하고, 일함수가 낮고 전계 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하고, 대면적화가 가능하므로 전자 방출 소자의 이상적인 전자 방출원으로 기대되고 있다. Among the electron emission devices as described above, as the electron emission material in the electron emission source for emitting electrons, a carbon-based material, for example, carbon nanotubes can be used. The carbon nanotubes are expected to be an ideal electron emission source of an electron emission device because they have excellent conductivity and electric field concentration effect, low work function, excellent field emission characteristics, low voltage driving, and large area.

카본나노튜브를 포함하는 전자 방출원 제조 방법은 예를 들면, CVD법 등을 이용하는 카본나노튜브 성장법, 카본나노튜브 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 이용하는 페이스트법 등을 포함한다. 상기 페이스트법을 이용하면 제조 단가가 낮고, 대면적으로 전자 방출원을 형성할 수 있다. 카본나노튜브를 포함한 전자 방출원 형성용 조성물은 예를 들면, 미국 특허 제6,436,221호에 기재되어 있다.The method for producing an electron emission source containing carbon nanotubes includes, for example, a carbon nanotube growth method using a CVD method or the like, a paste method using an electron emission source formation composition containing carbon nanotubes and a vehicle. By using the above paste method, the manufacturing cost is low and the electron emission source can be formed in a large area. Compositions for forming electron emission sources, including carbon nanotubes, are described, for example, in US Pat. No. 6,436,221.

그러나, 종래의 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자는 다이오드 발광 또는 이상 발광 등이 일어나 고품질의 화상을 제공하지 못하며, 만족스러운 수준의 구동 전압을 제공할 수 없는 바, 이의 개선이 요구된다.However, a conventional electron emission device having an electron emission source does not provide a high quality image due to diode light emission or abnormal light emission, and cannot provide a satisfactory level of driving voltage, and thus an improvement thereof is required.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 캐소드 전극으로부터 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값과 캐소드 전극으로부터 게이트 전극까지의 거리를 조절함으로써 신뢰성이 향상된 전자 방출 소자 및 전자 방출 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has improved reliability by adjusting the average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron-emitting material and the distance from the cathode electrode to the gate electrode. It is an object to provide a display device.

상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제1태양은, 기판과, 상기 기판 상에 배치된 복수 개의 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극들과 전기적으로 절연되도록 배치된 복수 개의 게이트 전극과, 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어, 상기 캐소드 전극들과 상기 게이트 전극들을 절연하는 절연체층과, 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극이 교차하는 지점에 형성된 전자 방출원 홀과, 상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자에 있어서, 상기 전자 방출원은 전자 방출 물질과 상기 전자 방출 물질을 지지하는 구조체로 이루어지며, 상기 캐소드 전극으로부터 상기 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값이 상기 캐소드 전극으로부터 상기 게이트 전극까지의 거리의 80% 내지 95%인 전자 방출 소자를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, a first aspect of the present invention, a substrate, a plurality of cathode electrodes disposed on the substrate, a plurality of gate electrodes arranged to be electrically insulated from the cathode electrodes, An insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrodes and the gate electrodes, an electron emission hole formed at an intersection point of the cathode electrode and the gate electrode, and the electron emission source An electron emission device comprising an electron emission source disposed in a hole, wherein the electron emission source is composed of an electron emission material and a structure for supporting the electron emission material, and the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material is determined. Electron emission source having an average value of 80% to 95% of the distance from the cathode electrode to the gate electrode To provide a party.

상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제2태양은, 제1기판과, 상기 제1기판 상에 배치된 복수 개의 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극들과 전기적으로 절연되도록 배치된 복수 개의 게이트 전극과, 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어, 상기 캐소드 전극들과 상기 게이트 전극들을 절연하는 절연체층과, 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극이 교차하는 지점에 형성된 전자 방출원 홀과, 상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원과, 상기 제1기판과 실 질적으로 평행하게 배치되는 제2기판과, 상기 제2기판에 배치된 애노드 전극과, 상기 애노드 전극에 배치된 형광체층을 포함하고, 상기 전자 방출원은 전자 방출 물질과 상기 전자 방출 물질을 지지하는 구조체로 이루어지며, 상기 캐소드 전극으로부터 상기 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값이 상기 캐소드 전극으로부터 상기 게이트 전극까지의 거리의 80% 내지 95%인 전자 방출 디스플레이 장치를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, a second aspect of the present invention, a first substrate, a plurality of cathode electrodes disposed on the first substrate, a plurality of gates arranged to be electrically insulated from the cathode electrodes An insulator layer disposed between the electrode, the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrodes from the gate electrodes, an electron emission hole formed at an intersection point of the cathode electrode and the gate electrode; An electron emission source disposed in the electron emission source hole, a second substrate substantially parallel to the first substrate, an anode electrode disposed on the second substrate, and a phosphor layer disposed on the anode electrode Wherein the electron emission source is composed of an electron emission material and a structure supporting the electron emission material, and emits the electrons from the cathode electrode The average value of the distance to the end quality provides the distance the electron emission display device is 80% to 95% to the gate electrode from the cathode.

본 발명을 따르는 전자 방출 소자는 캐소드 전극으로부터 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값과 캐소드 전극으로부터 게이트 전극까지의 거리가 조절됨으로써, 다이오드 발광 및 이상 발광 현상이 방지되고, 구동 전압이 낮아지며, 전자 방출 효율이 증가되는 등 우수한 효과를 가질 수 있다. In the electron emission device according to the present invention, the average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material and the distance from the cathode electrode to the gate electrode are adjusted, thereby preventing diode light emission and abnormal light emission phenomenon, lowering the driving voltage, and emitting electrons. It may have an excellent effect such as increased efficiency.

본 발명의 전자 방출원은 캐소드 전극으로부터 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값과 캐소드 전극으로부터 게이트 전극까지의 거리를 조절함으로써, 다이오드 발광 및 이상 발광이 방지되고, 작동 전압이 낮아지며, 전자 방출 효율이 증가될 수 있는 바, 이를 구비한 전자 방출 소자 및 전자 방출 디스플레이 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.The electron emission source of the present invention adjusts the average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material and the distance from the cathode electrode to the gate electrode, thereby preventing diode light emission and abnormal light emission, lowering the operating voltage, and improving electron emission efficiency. As can be increased, the reliability of the electron emitting device and the electron emitting display device having the same can be improved.

도 1에는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 일 구현예의 단면이 개략적으로 도시되어 있다.1 schematically shows a cross section of an embodiment of an electron emitting device according to the invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자 방출 소자(101)는, 기판(110), 캐소드 전 극(120), 게이트 전극(140), 절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the electron emission device 101 includes a substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, an insulator layer 130, and an electron emission source 150.

상기 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, 플렉서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 플라스틱과 같은 플렉서블 재질이 사용될 수도 있다. The 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 such as plastic may be used.

상기 캐소드 전극(120)은 상기 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 등으로 만들어질 수 있다.The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the 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 the like.

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

상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다. 상기 절연체층(130)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등과 같은 무기물 또는 폴리스티렌 등과 같은 절연성 유기물로 형성될 수 있다.The insulator layer 130 is disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120 to insulate the cathode electrode 120 and the gate electrode 140 to prevent short circuit between the two electrodes. . The insulator layer 130 may be formed of an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride, or an insulating organic material such as polystyrene.

상기 전자 방출원(150)은 상기 절연체층(130) 및 상기 게이트 전극(140)에 형성되어 상기 캐소드 전극(120)의 일부가 드러나도록 하는 전자 방출원 홀(131)의 내부에 상기 캐소드 전극(120)과 통전되도록 배치된다The electron emission source 150 is formed in the insulator layer 130 and the gate electrode 140 so that a part of the cathode electrode 120 is exposed to the cathode electrode ( 120) is arranged to be energized

상기 전자 방출원(150)은 전자 방출 물질(150a) 및 상기 전자 방출 물질(150a)를 지지하는 구조체(150b)로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a)의 끝단까지의 거리(D1)의 평균값은 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 게이트 전극(140)까지의 거리(D2)의 80% 내지 95%, 바람직하게는 85% 내지 95%일 수 있다.The electron emission source 150 may be formed of an electron emission material 150a and a structure 150b supporting the electron emission material 150a. At this time, the distance (D 2) to said electron emitting material (150a) end distance (D 1) The average value and the gate electrode 140 from the cathode 120 of the up from the cathode electrode 120 80% to 95%, preferably 85% to 95%.

상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a)의 끝단까지의 거리(D1)의 평균값이 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 게이트 전극(140)까지의 거리(D2)의 80% 미만인 경우, 전자 방출 물질(150a)의 끝단이 게이트 전극(140)과 멀어지게 되어 동작 전압이 상승할 수 있다. 반대로, 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a)의 끝단까지의 거리(D1)의 평균값이 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 게이트 전극(140)까지의 거리(D2)의 95%를 초과할 경우, 애노드 전극의 고압이 인가되면 게이트 전극(140)의 전압으로 전계 차폐가 이루어지지 못하고 다이오드 발광(diode emission) 등이 일어나, 이상 발광이나 핫-스팟(hot-spot)의 원인이 될 수 있다.The average value of the distance D 1 from the cathode electrode 120 to the end of the electron-emitting material 150a is less than 80% of the distance D 2 from the cathode electrode 120 to the gate electrode 140. In this case, an end of the electron emission material 150a may be moved away from the gate electrode 140 to increase the operating voltage. On the contrary, the average value of the distance D 1 from the cathode electrode 120 to the end of the electron emission material 150a is 95 of the distance D 2 from the cathode electrode 120 to the gate electrode 140. When exceeding%, when the high voltage of the anode electrode is applied, electric field shielding is not performed by the voltage of the gate electrode 140 and diode emission occurs, causing abnormal light emission or hot-spot. This can be

이 때, 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a) 끝단까지 의 거리(D1)의 평균값이 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 게이트 전극(140)까지의 거리(D2)의 80% 내지 95%를 만족시키는 전자 방출 물질의 수가 전체 전자 방출 물질 수의 80% 내지 100%인 것이 바람직하다. 즉, 이와 같은 조건을 만족시킬 정도로 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a) 끝단까지의 거리(D1)가 균일한 것이 바람직하다. 그렇지 않을 경우, 전자 방출원(150) 중 특정 사이트에 존재하는 전자 방출 물질(150a)에서 전계 방출이 집중됨으로써, 전계 방출 효과 및 전자 방출원 수명이 저하될 수 있기 때문이다.In this case, the average value of the distance D 1 from the cathode electrode 120 to the end of the electron emission material 150a is 80 of the distance D 2 from the cathode electrode 120 to the gate electrode 140. It is preferable that the number of electron emitting materials satisfying% to 95% is 80% to 100% of the total number of electron emitting materials. That is, it is preferable that the distance D 1 from the cathode electrode 120 to the end of the electron-emitting material 150a is uniform enough to satisfy such conditions. Otherwise, the field emission is concentrated in the electron emission material 150a existing at a specific site among the electron emission sources 150, thereby reducing the field emission effect and the electron emission lifetime.

한편, 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a) 끝단까지의 거리(D1)가 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 게이트 전극(140)까지의 거리(D2)를 초과하는 전자 방출 물질(150a)은 존재하지 않는 것이 바람직하다.Meanwhile, an electron emission in which the distance D 1 from the cathode electrode 120 to the end of the electron emission material 150a exceeds the distance D 2 from the cathode electrode 120 to the gate electrode 140. The material 150a is preferably not present.

상기 전자 방출원(150) 중, 전자 방출 물질(150a)은 전도성 및 전자 방출 특성이 우수하여 전자 방출 소자 작동시 형광체층으로 전자를 방출시켜 형광체를 여기시키는 역할을 한다. 이러한 전자 방출 물질(140a)는 카본계 물질일 수 있는데, 상기 카본계 물질의 비제한적인 예에는 카본나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 플러렌 및 탄화규소(SiC) 등이 포함된다. 이 중, 카본나노튜브가 바람직하다.Among the electron emission sources 150, the electron emission material 150a has excellent conductivity and electron emission characteristics, and thus emits electrons to the phosphor layer when the electron emission device is operated to excite the phosphor. The electron-emitting material 140a may be a carbon-based material. Non-limiting examples of the carbon-based material include carbon nanotubes, graphite, diamond, fullerene, silicon carbide (SiC), and the like. Among these, carbon nanotubes are preferable.

카본나노튜브는 그라파이트 시트가 나노 크기의 직경으로 둥글게 말려 튜브형태를 이루고 있는 카본동소체(allotrope)로서, 단일벽 나노튜브(single wall nanotube) 및 다중벽 나노튜브(multi wall nanotube)를 모두를 사용할 수 있다. 본 발명의 카본나노튜브는 열(Thermal) 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: 이하, "CVD법"이라고도 함), DC 플라즈마 CVD법, RF 플라즈마 CVD법, 마이크로파 플라즈마 CVD법과 같은 CVD법을 이용하여 제조된 것일 수 있다.Carbon nanotubes are carbon allotropes in which graphite sheets are rounded to a nano-sized diameter to form tubes. have. The carbon nanotubes of the present invention are manufactured using a CVD method such as thermal chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "CVD method"), DC plasma CVD method, RF plasma CVD method, microwave plasma CVD method. It may have been.

상기 전자 방출원(150) 중, 전자 방출 물질(150a)를 지지하는 구조체(150b)는 예를 들면, 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 각종 비이클 등의 잔탄이거나, 선택적으로는 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 필러(filler)의 용융물일 수 있다. 상기 전자 방출원(150a)를 지지하는 구조체(150b)를 구성하는 물질 등은, 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 성분(예를 들면, 비이클, 필러 등)에 따라 상이할 것이며, 이는 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄 및 열처리함으로써 전자 방출원(150)을 형성하는 과정을 이해하는 당업자에게 용이하게 인식될 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 전자 방출원(150)은 카본계 물질(바람직하게는, 카본나노튜브) 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 기판(예를 들면, 전자 방출원 홀 내부) 상부에 인쇄한 다음, 이를 열처리함으로써 제조될 수 있다.Among the electron emission sources 150, the structure 150b for supporting the electron emission material 150a is, for example, xanthan such as various vehicles included in the composition for forming an electron emission source, or optionally, an electron emission source is formed. It may be a melt of a filler included in the composition. The material constituting the structure 150b for supporting the electron emission source 150a may be different depending on the components (eg, vehicle, filler, etc.) included in the composition for forming an electron emission source, which is electron emission. It can be easily recognized by those skilled in the art to understand the process of forming the electron emission source 150 by printing and heat-treating the composition for forming the circle. Therefore, according to another embodiment of the present invention, the electron emission source 150 is a substrate (for example, a composition for forming an electron emission source containing a carbon-based material (preferably, carbon nanotube) and a vehicle) It can be produced by printing on the inside of the electron emission source hole) and then heat-treating it.

상기 전자 방출원(150) 중 전자 방출 물질(150a)이 카본나노튜브인 경우, 카본나노튜브의 길이(D3)의 평균값은 전자 방출원 높이(150)(즉, 도 1 중, D1의 평균값일 수 있음)의 60% 내지 70%일 수 있다. 이에 따라, 전자 방출원(150) 중, 전자 방출 물질(150a)을 지지하는 구조체(150b)의 높이는 전자 방출원 높이(150)의 30% 내지 40%일 수 있다. 상기 비율을 만족할 경우, 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 전자 방출 물질(150a) 끝단까지의 거리(D1)의 평균값은 상기 캐소드 전극(120)으로부터 상기 게이트 전극(140)까지의 거리(D2)의 80% 내지 95%이라는 조건을 만족시면서 우수한 품질의 화상을 구현할 수 있다.When the electron emission material 150a of the electron emission source 150 is a carbon nanotube, the average value of the length D 3 of the carbon nanotubes is the electron emission height 150 (that is, D 1 in FIG. 1). 60% to 70% of the average value). Accordingly, the height of the structure 150b supporting the electron emission material 150a of the electron emission source 150 may be 30% to 40% of the electron emission height 150. When satisfying the above ratio, the distance to the electron-emitting material (150a), the gate electrode 140 from the distance (D 1) The average value of the cathode electrode 120 of up to the end from the cathode electrode 120 (D 2 A high quality image can be realized while satisfying the condition of 80% to 95% of the standard.

상기 본 발명을 따르는 전자 방출원은, 상기 게이트 전극의 상측을 덮는 제2절연체층 및 상기 제2절연체층에 의하여 상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 게이트 전극과 나란한 방향으로 배치된 집속 전극을 더 포함할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다. 상기 집속 전극을 더 포함함으로써, 전자 방출원(150)으로부터 방출되는 전자가 형광체층을 향상하여 중앙으로 집속되도록 할 수 있고, 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다.The electron emission source according to the present invention further includes a second insulator layer covering the upper side of the gate electrode and a focusing electrode insulated from the gate electrode by the second insulator layer and arranged in a direction parallel to the gate electrode. Various modifications are possible, for example. By further including the focusing electrode, electrons emitted from the electron emission source 150 may be focused on the phosphor layer by improving the phosphor layer, and may be prevented from being dispersed in left and right directions.

상기 전자 방출원은 전자 방출 물질(예를 들면, 카본나노튜브) 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 소정의 기판 상부에 인쇄한 다음, 이를 열처리함으로써 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전자 방출원은 전자 방출 물질 및 비이클을 포함하는 상기 전자 방출원 형성용 조성물의 제공 단계; 상기 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄 단계; 및 상기 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물의 열처리 단계를 포함한다. 상기 전자 방출 물질에 대한 상세한 설명은 전술한 바를 참조한다.The electron emission source may be formed by printing a composition for forming an electron emission source including an electron emission material (for example, carbon nanotube) and a vehicle on a predetermined substrate, and then heat-treating it. More specifically, the electron emission source comprises providing a composition for forming an electron emission source comprising an electron emission material and a vehicle; Printing the composition for forming an electron emission source; And a heat treatment step of the printed composition for forming an electron emission source. Detailed description of the electron-emitting material is described above.

상기 전자 방출원 조성물에 포함된 비이클은 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄성 및 점도를 조절하며, 카본계 물질 등을 운반하는 역할을 한다. 상기 비이클은 수지 성분 및 용매 성분을 포함할 수 있다.The vehicle included in the electron emission source composition controls the printability and viscosity of the composition for forming an electron emission source and serves to transport a carbon-based material. The vehicle may include a resin component and a solvent component.

상기 수지 성분은 예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 수지; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르 등과 같은 비닐계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 수지 성분 중 일부 이상은 후술하는 바와 같은 감광성 수지의 역할도 할 수 있다.The resin component may be, for example, a cellulose resin such as ethyl cellulose, nitro cellulose or the like; Acrylic resins such as polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate and the like; At least one of a vinyl-based resin such as polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl ether, and the like may be included, but is not limited thereto. At least some of the resin components may also serve as photosensitive resins described below.

상기 용매 성분은 예를 들면, 터피네올(terpineol), 부틸 카르비톨(butyl carbitol:BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate:BCA), 톨루엔(toluene) 및 텍사놀(texanol) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 중, 터피네올을 포함하는 것이 바람직하다.The solvent component is, for example, at least one of terpineol, butyl carbitol (BC), butyl carbitol acetate (BCA), toluene and texanol It may include. Among these, it is preferable to contain terpineol.

상기 수지 성분의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 100 내지 500중량부, 보다 바람직하게는 200 내지 300중량부일 수 있다. 한편, 상기 용매 성분의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 500 내지 1500중량부, 바람직하게는 800 내지 1200중량부일 수 있다. 상기 수지 성분과 용매 성분으로 이루어진 비이클의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 전자 방출원 형성용 조성물의 인쇄성 및 흐름성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다. 특히, 비이클의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 건조시간이 지나치게 길어질 수 있다는 문제점이 있다.The content of the resin component may be 100 to 500 parts by weight, more preferably 200 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. On the other hand, the content of the solvent component may be 500 to 1500 parts by weight, preferably 800 to 1200 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. When the content of the vehicle consisting of the resin component and the solvent component is outside the above range may cause a problem that the printability and flowability of the composition for forming an electron emission source is lowered. In particular, when the content of the vehicle exceeds the above range, there is a problem that the drying time may be too long.

또한, 본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물은 필요에 따라 감광성 수지 및 광개시제, 접착 성분, 필러 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the composition for forming an electron emission source of the present invention may further include a photosensitive resin, a photoinitiator, an adhesive component, a filler, and the like, as necessary.

상기 감광성 수지는 전자 방출원 형성시 패터닝에 사용되는 물질로서, 예를 들면, 아크릴레이트계 모노머, 벤조페논계 모노머, 아세토페논계 모노머, 또는 티오크산톤계 모노머 등이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 글리세롤아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴이트, 2,4-디에틸옥산톤(2,4-diethyloxanthone), 또는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등이 사용될 수 있다.The photosensitive resin is a material used for patterning when forming an electron emission source. For example, an acrylate monomer, a benzophenone monomer, an acetophenone monomer, or a thioxanthone monomer may be used. More specifically, epoxy acrylate, polyester acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, Allyl acrylate, benzyl acrylate, butoxy ethyl acrylate, butoxy triethylene glycol acrylate, glycerol acrylate, glycidyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, 2-hydroxy Propyl acrylate, 2,4-diethyloxanthone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone and the like can be used.

상기 감광성 수지의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부 내지 2000중량부, 바람직하게는 1500중량부 내지 2000중량부일 수 있다. 감광성 수지의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부 미만인 경우에는 노광 감도가 떨어지고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 2000중량부를 초과하는 경우에는 현상이 잘 되지 않기 때문에 바람직하지 못하다.The content of the photosensitive resin may be 1000 parts by weight to 2000 parts by weight, preferably 1500 parts by weight to 2000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the carbon-based material. When the content of the photosensitive resin is less than 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, the exposure sensitivity is lowered, and when it exceeds 2000 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, the development is not preferable.

본 발명을 따르는 전자 방출원 형성용 조성물은 광개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광개시제는 상기 감광성 물질이 노광될 때 감광성 물질의 가교결합을 개시하는 역할을 하는 것으로서, 공지된 물질 중에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4-디클로로벤조페논, 4-벤조일-4-메틸디페닐케톤, 디벤질케톤, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 벤질디메틸케탄올, 벤질메톡시에틸아세탈 등이 사용될 수 있다.The composition for forming an electron emission source according to the present invention may further include a photoinitiator. The photoinitiator serves to initiate crosslinking of the photosensitive material when the photosensitive material is exposed, and may be selected from known materials. For example, benzophenone, methyl o-benzoyl benzoate, 4, 4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4, 4-bis (diethylamino) benzophenone, 4, 4- dichloro benzophenone, 4-benzoyl- 4-methyldiphenylketone, dibenzylketone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, thioxanthone, 2 -Methyl thioxanthone, 2-chloro thioxanthone, 2-isopropyl thioxanthone, diethyl thioxanthone, benzyl dimethyl ketanol, benzyl methoxyethyl acetal and the like can be used.

상기 광개시제의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 300 내지 1000중량부, 바람직하게는 300중량부 내지 700중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 300중량부 미만인 경우에는 효율적인 가교결합이 이루어지지 않아 패턴 형성에 문제가 생길 수 있고, 카본계 물질 100중량부를 기준으로 1000중량부를 초과하면 제조비용 상승의 원인이 될 수 있기 때문이다.The content of the photoinitiator may be 300 to 1000 parts by weight, preferably 300 to 700 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. When the content of the photoinitiator is less than 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, efficient crosslinking may not occur, which may cause a problem in pattern formation. This may cause a rise.

상기 접착 성분은 전자 방출원을 기판에 부착시키는 역할을 하는 것으로서, 예를 들면, 무기 바인더 등일 수 있다. 이러한 무기 바인더의 비제한적인 예에는 프리트, 물유리 등이 포함되며, 이들 중 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 프리트는 예를 들면, 산화납-산화아연-보론옥사이드(PbO-ZnO-B2O3) 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 무기 바인더 중 프리트가 바람직하다.The adhesive component serves to attach the electron emission source to the substrate, and may be, for example, an inorganic binder. Non-limiting examples of such inorganic binders include frit, water glass, and the like, and two or more of these may be mixed and used. The frit may be made of, for example, lead oxide-zinc oxide-boron oxide (PbO-ZnO-B 2 O 3 ). Among the inorganic binders, frit is preferable.

전자 방출원 형성용 조성물 중 무기 바인더의 함량은 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10 내지 50중량부, 바람직하게는 15 내지 35중량부 일 수 있다. 무기 바인더의 함량이 카본계 물질 100중량부를 기준으로 하여 10중량부 미만인 경우에는 만족할 만한 접착력을 얻을 수 없고, 50중량부를 초과하는 경우에는 인쇄성 이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.The content of the inorganic binder in the composition for forming an electron emission source may be 10 to 50 parts by weight, preferably 15 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material. When the content of the inorganic binder is less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon-based material, satisfactory adhesive strength may not be obtained, and when the content of the inorganic binder exceeds 50 parts by weight, printability may be deteriorated.

상기 필러는 기판과 충분히 접착하지 못한 카본계 물질의 전도성을 향상시키는 역할을 하는 물질로서 이의 비제한적인 예에는 Ag, Al, Pd 등이 있다.The filler is a material that serves to improve the conductivity of the carbon-based material that is not sufficiently adhered to the substrate, non-limiting examples thereof include Ag, Al, Pd.

전술한 바와 같은 물질을 포함하는 본 발명의 전자 방출원 형성용 조성물은 3,000 내지 50,000cps, 바람직하게는 5,000 내지 30,000cps의 점도를 가질 수 있다. 상기 점도 범위를 벗어나는 경우, 작업성이 불량해 지는 문제점이 발생할 수 있다.The composition for forming an electron emission source of the present invention comprising a material as described above may have a viscosity of 3,000 to 50,000 cps, preferably 5,000 to 30,000 cps. If it is out of the viscosity range, a problem may arise that the workability is poor.

이 후, 상기 제공된 전자 방출원 형성용 조성물을 기판에 인쇄한다. 상기 "기판"이란 전자 방출원이 형성될 기판으로서, 형성하고자 하는 전자 방출 소자에 따라 상이할 수 있으며, 이는 당업자에게 용이하게 인식가능한 것이다. 예를 들면, 상기 "기판"이란, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 게이트 전극이 구비된 형태의 전자 방출 소자를 제조하는 경우에는 캐소드 전극이 될 수 있다.Thereafter, the provided composition for forming an electron emission source is printed on a substrate. The "substrate" is a substrate on which an electron emission source is to be formed, which may be different depending on the electron emission element to be formed, which is easily recognized by those skilled in the art. For example, the "substrate" may be a cathode when manufacturing an electron emission device having a gate electrode provided between a cathode electrode and an anode electrode.

전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄하는 단계는 감광성 수지를 포함하는 경우와 감광성 수지를 포함하지 않은 경우에 따라 상이하다. 먼저, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하는 경우에는 별도의 포토레지스트 패턴이 불필요하다. 즉, 기판 상에 감광성 수지를 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 도포한 다음, 이를 원하는 전자 방출원 형성 영역에 따라 노광 및 현상한다. The step of printing the composition for forming an electron emission source is different depending on the case of including the photosensitive resin and the case of not including the photosensitive resin. First, when the composition for electron emission source formation contains photosensitive resin, a separate photoresist pattern is unnecessary. That is, a composition for forming an electron emission source containing a photosensitive resin is applied onto a substrate, and then exposed and developed according to the desired electron emission source formation region.

한편, 전자 방출원 형성용 조성물이 감광성 수지를 포함하지 않는 경우에는, 별도의 포토레지스트 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정이 필요하다. 즉, 포토레지스트막을 이용하여 포토레지스트 패턴을 먼저 형성한 후, 상기 포토레지스트 패 턴을 이용하여 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄로 공급한다.On the other hand, when the composition for electron emission source formation does not contain photosensitive resin, the photolithography process using a separate photoresist pattern is required. That is, a photoresist pattern is first formed using a photoresist film, and then the composition for forming an electron emission source is supplied by printing using the photoresist pattern.

전술한 바와 같이 인쇄된 전자 방출원 형성용 조성물은 열처리 단계를 거친다. 열처리 단계를 통하여 전자 방출원 형성용 조성물 중 카본계 물질은 기판과의 접착력이 향상될 수 있고, 일부 이상의 비이클은 휘발되고, 다른 무기 바인더 등이 용융 및 고형화되어 전자 방출원의 내구성 향상에 기여할 수 있게 된다. 열처리 온도는 전자 방출원 형성용 조성물에 포함된 비이클의 휘발 온도 및 시간을 고려하여 결정되어야 한다. 통상적인 열처리 온도는 400℃ 내지 500℃, 바람직하게는 450℃이다. 열처리 온도가 400℃ 미만이면 비이클 등의 휘발이 충분히 이루어지지 않는다는 문제점이 발생할 수 있고, 열처리 온도가 500℃를 초과하면 제조 비용이 상승하고, 기판이 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.As described above, the composition for forming an electron emission source is subjected to a heat treatment step. Through the heat treatment step, the carbon-based material in the composition for forming an electron emission source may improve adhesion to the substrate, at least some vehicles may be volatilized, and other inorganic binders may be melted and solidified to contribute to improving durability of the electron emission source. Will be. The heat treatment temperature should be determined in consideration of the volatilization temperature and time of the vehicle included in the composition for forming an electron emission source. Typical heat treatment temperatures are 400 ° C to 500 ° C, preferably 450 ° C. If the heat treatment temperature is less than 400 ℃ may cause a problem that the volatilization such as a vehicle is not sufficiently made, if the heat treatment temperature exceeds 500 ℃ may cause a problem that the manufacturing cost increases, the substrate may be damaged.

상기 열처리 단계는 카본계 물질의 열화를 방지하기 위하여 불활성 가스의 존재 하에서 수행될 수 있다. 상기 불활성 가스는 예를 들면, 질소 가스, 아르곤 가스, 네온 가스, 크세논 가스 및 이들 중 2 이상의 혼합 가스일 수 있다. The heat treatment step may be performed in the presence of an inert gas to prevent degradation of the carbon-based material. The inert gas may be, for example, nitrogen gas, argon gas, neon gas, xenon gas, and a mixed gas of two or more thereof.

이와 같이 열처리된 열처리 결과물 표면은 선택적으로, 카본계 물질의 수직배향, 표면 노출 등을 위하여 활성화 단계를 거친다. 상기 활성화 단계의 일 구현예에 따르면, 열처리 공정을 통하여 필름 형태로 경화될 수 있는 용액, 예를 들면 폴리이미드계 고분자를 포함하는 전자 방출원 표면 처리제를 상기 소성 결과물 상에 도포한 후, 이를 열처리한 다음, 상기 열처리로 형성된 필름을 박리한다. 활성화 단계의 다른 구현예에 따르면 소정의 구동원으로 구동되는 롤러 표면에 접착력을 갖는 접착부를 형성하여 상기 소성 결과물 표면에 소정의 압력으로 가압함으로 써 활성화 공정을 수행할 수도 있다. 이러한 활성화 단계를 통하여 카본계 물질이 전자 방출원 표면으로 노출되거나 수직배향되도록 제어될 수 있다.The heat treated resultant surface is optionally subjected to an activation step for vertical alignment, surface exposure, etc. of the carbon-based material. According to one embodiment of the activation step, after applying a solution that can be cured in the form of a film through a heat treatment process, for example, an electron emission source surface treatment agent containing a polyimide-based polymer on the firing result, and then heat treatment Then, the film formed by the heat treatment is peeled off. According to another embodiment of the activation step, the activation process may be performed by forming an adhesive part having an adhesive force on the surface of the roller driven by a predetermined driving source and pressing the surface of the firing product at a predetermined pressure. Through this activation step, the carbonaceous material may be controlled to be exposed to the electron emission surface or vertically aligned.

상기 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 디스플레이 장치(100)에 이용될 수 있다. 디스플레이 장치로 구성하기 위해서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전자 방출 소자(101)의 전면에 형광체층(70)을 더 구비하여야 한다. 상기 형광체층은 상기 형광체층을 향하여 전자를 가속시키는 애노드 전극(80)과 상기 애노드 전극 및 형광체층을 지지하는 전면 기판(90)과 함께 설치되는 것이 바람직하다. The electron emission device 101 may be used in the electron emission display device 100 that generates visible light to implement an image. In order to configure the display device, as shown in FIGS. 2 and 3, the phosphor layer 70 may be further provided on the entire surface of the electron emission device 101. The phosphor layer is preferably 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.

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

또한, 상기 게이트 전극(140)들과 상기 캐소드 전극(120)들이 교차하는 영역들에는 전자 방출원 홀(131)들이 형성하여, 그 내부에 전자 방출원(150)을 배치한다. Further, electron emission source holes 131 are formed in regions where the gate electrodes 140 and the cathode electrode 120 cross each other, and the electron emission source 150 is disposed therein.

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

또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(101)와 전면 패널(102)이 형성하는 공간의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. In addition, in order to maintain the vacuum inside, the circumference of the space formed by the electron emission element 101 and the front panel 102 is sealed, 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 캐소드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(150)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(150)을 구성하는 침상의 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전 극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다.Electrons may be emitted from the electron emission source 150 installed in the cathode electrode 120 by applying a negative voltage to the cathode electrode 120 and applying a positive voltage to the gate electrode 140 for electron emission. To be. 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 150, proceed toward the gate electrode 140, and are accelerated toward the anode electrode 80. Electrons accelerated toward the anode electrode 80 hit the phosphor layer 70 located on the anode electrode 80 to excite the phosphor layer to generate visible light.

도 1은 본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an electron emitting device according to the present invention,

도 2는 본 발명을 따르는 전자 방출 디스플레이 장치의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 2 is a perspective view schematically showing an embodiment of an electron emission display device according to the present invention;

도 3은 도 2의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 2.

<도면 부호의 간단한 설명><Short description of drawing symbols>

60: 스페이서 70: 형광체층60: spacer 70: phosphor layer

80: 애노드 전극 90: 제2 기판80: anode electrode 90: second substrate

100: 전자 방출 디스플레이 장치100: electron emission display device

101: 전자 방출 소자101: electron emission device

102: 전면 패널 103: 발광 공간102: front panel 103: light emitting space

110: 제1기판 120: 캐소드 전극110: first substrate 120: cathode electrode

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

140: 게이트 전극 150: 전자 방출원140: gate electrode 150: electron emission source

Claims (9)

기판; Board; 상기 기판 상에 배치된 복수 개의 캐소드 전극;A plurality of cathode electrodes disposed on the substrate; 상기 캐소드 전극들과 전기적으로 절연되도록 배치된 복수 개의 게이트 전극;A plurality of gate electrodes arranged to be electrically insulated from the cathode electrodes; 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어, 상기 캐소드 전극들과 상기 게이트 전극들을 절연하는 절연체층;An insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrodes and the gate electrodes; 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극이 교차하는 지점에 형성된 전자 방출원 홀; 및An electron emission source hole formed at a point where the cathode electrode and the gate electrode cross each other; And 상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원;An electron emission source disposed in the electron emission hole; 을 포함하는 전자 방출 소자에 있어서, 상기 전자 방출원은 전자 방출 물질과 상기 전자 방출 물질을 지지하는 구조체로 이루어지며, 상기 캐소드 전극으로부터 상기 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값이 상기 캐소드 전극으로부터 상기 게이트 전극까지의 거리의 80% 내지 95%인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.The electron emission device of claim 1, wherein the electron emission source comprises an electron emission material and a structure for supporting the electron emission material, and an average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material is determined from the cathode electrode. An electron emission device, characterized in that 80% to 95% of the distance to the gate electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐소드 전극으로부터 상기 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값이 상기 캐소드 전극으로부터 상기 게이트 전극까지의 거리의 80% 내지 95%를 만족시키는 전자 방출 물질의 수가 전체 전자 방출 물질 수의 80% 내지 100%인 것을 특징 으로 하는 전자 방출 소자.80% to 100% of the total number of electron emission materials in which the average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material satisfies 80% to 95% of the distance from the cathode electrode to the gate electrode An electron emitting device, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자 방출 물질이 카본나노튜브인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.Electron emitting device, characterized in that the electron emitting material is carbon nanotubes. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자 방출원이 카본나노튜브 및 비이클을 포함하는 전자 방출원 형성용 조성물을 인쇄 및 열처리함으로써 제조된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.The electron emission device of claim 1, wherein the electron emission source is manufactured by printing and heat-treating the composition for forming an electron emission source including a carbon nanotube and a vehicle. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 카본나노튜브 길이의 평균값이 상기 전자 방출원 높이의 60% 내지 70%인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.And an average value of the carbon nanotube lengths is 60% to 70% of the height of the electron emission source. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극의 상측을 덮는 제2절연체층과, 상기 제2절연체층에 의하여 상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 게이트 전극과 나란한 방향으로 배치된 집속 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.And a second insulator layer covering the upper side of the gate electrode, and a focusing electrode insulated from the gate electrode by the second insulator layer, and arranged in a direction parallel to the gate electrode. 제1기판; A first substrate; 상기 제1기판 상에 배치된 복수 개의 캐소드 전극; A plurality of cathode electrodes disposed on the first substrate; 상기 캐소드 전극들과 전기적으로 절연되도록 배치된 복수 개의 게이트 전극; A plurality of gate electrodes arranged to be electrically insulated from the cathode electrodes; 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어, 상기 캐소드 전극들과 상기 게이트 전극들을 절연하는 절연체층; An insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrodes and the gate electrodes; 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극이 교차하는 지점에 형성된 전자 방출원 홀; An electron emission source hole formed at a point where the cathode electrode and the gate electrode cross each other; 상기 전자 방출원 홀 내에 배치된 전자 방출원;An electron emission source disposed in the electron emission hole; 상기 제1기판과 실질적으로 평행하게 배치되는 제2기판; A second substrate disposed substantially parallel to the first substrate; 상기 제2기판에 배치된 애노드 전극; 및 An anode disposed on the second substrate; And 상기 애노드 전극에 배치된 형광체층을 포함하고, 상기 전자 방출원은 전자 방출 물질과 상기 전자 방출 물질을 지지하는 구조체로 이루어지며, 상기 캐소드 전극으로부터 상기 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값이 상기 캐소드 전극으로부터 상기 게이트 전극까지의 거리의 80% 내지 95%인 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치.A phosphor layer disposed on the anode, wherein the electron emission source comprises an electron emission material and a structure supporting the electron emission material, and the average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material is equal to the cathode; 80% to 95% of the distance from the electrode to the gate electrode. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 캐소드 전극으로부터 상기 전자 방출 물질 끝단까지의 거리의 평균값이 상기 캐소드 전극으로부터 상기 게이트 전극까지의 거리의 80% 내지 95%를 만족시키는 전자 방출 물질의 수가 전체 전자 방출 물질 수의 80% 내지 100%인 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치.80% to 100% of the total number of electron emission materials in which the average value of the distance from the cathode electrode to the end of the electron emission material satisfies 80% to 95% of the distance from the cathode electrode to the gate electrode And an electron emission display device. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전자 방출 물질이 카본나노튜브인 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치.The electron emission display device, characterized in that the electron emission material is carbon nanotubes.
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