KR20050051815A - Field emission display device - Google Patents

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KR20050051815A
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홍수봉
안상혁
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Abstract

본 발명의 전계 방출 표시소자는, 에미터에서 방출되는 전자들의 집속도를 향상시키고, 애노드 전극 기판으로부터의 다이오드 발광을 제어하기 위한 것으로서; 소정의 간격으로 대향 배치되는 제1, 2 기판; 이 제1 기판 상에 라인 패턴으로 형성되는 다수의 게이트 전극; 이 게이트 전극을 덮으면서 제1 기판의 전면에 형성되는 절연층; 이 절연층 상에 게이트 전극들과 직교 상태로 배치되면서 라인 패턴으로 형성되는 다수의 캐소드 전극; 이 캐소드 전극 상에 캐소드 전극의 일측 가장자리를 따라 형성되는 탄소나노튜브 에미터, 이 에미터 일측에 형성되어 게이트 전극에 홀로 연결되는 대향 전극; 이 에미터 상부에 형성되어 전자빔을 집속하는 보호층; 이 보호층 및 캐소드 전극에 대향하는 제2 기판의 내측 대향면에 형성되는 애노드 전극, 및 이 애노드 전극 상에 구비되는 형광막으로 구성되어 있다.The field emission display device of the present invention is for improving the focusing speed of electrons emitted from the emitter and controlling diode light emission from the anode electrode substrate; First and second substrates disposed to face each other at predetermined intervals; A plurality of gate electrodes formed in a line pattern on the first substrate; An insulating layer formed over the first substrate while covering the gate electrode; A plurality of cathode electrodes disposed in the orthogonal state with the gate electrodes on the insulating layer and formed in a line pattern; A carbon nanotube emitter formed on one side of the cathode on the cathode electrode, the counter electrode formed on one side of the emitter and connected to the gate electrode; A protective layer formed on the emitter and focusing the electron beam; It consists of an anode electrode formed in the inner opposing surface of the 2nd board | substrate which opposes this protective layer and a cathode electrode, and the fluorescent film provided on this anode electrode.

Description

전계 방출 표시소자 {FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE}Field emission display device {FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전계 방출 표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노튜브(CNT; carbon nanotube)로 이루어지는 에미터 상부에 보호층을 형성하여 에미터에서 방출되는 전자들의 집속도를 향상시키고 애노드 전극 기판으로부터의 다이오드 발광을 억제하는 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission display device, and more particularly, to form a protective layer on an emitter made of carbon nanotubes (CNT) to improve the focusing speed of electrons emitted from the emitter and to form an anode electrode substrate. A field emission display device for suppressing diode light emission from the

도 1의 전계 방출 표시소자는 캐소드 전극(1)과 게이트 전극(3) 및 애노드 전극(5)을 구비하는 3극관 구조로 이루어져 있다. 이 전계 방출 표시소자는 캐소드 전극(1)과 게이트 전극(3)을 구비한 제1 기판(7), 애노드 전극(5)을 구비하고 제1 기판(7)에 대향 배치되는 제2 기판(9), 및 이 제1, 2 기판(7, 9) 사이에 개재되어 제1, 2 기판(7, 9)을 일정한 간격으로 유지시키는 스페이서(11)로 이루어져 있다.The field emission display device of FIG. 1 has a triode structure having a cathode electrode 1, a gate electrode 3, and an anode electrode 5. The field emission display device includes a first substrate 7 having a cathode electrode 1 and a gate electrode 3, a second substrate 9 having an anode electrode 5 and disposed opposite to the first substrate 7. ) And a spacer 11 interposed between the first and second substrates 7 and 9 to hold the first and second substrates 7 and 9 at regular intervals.

이 전계 방출 표시소자는 제1 기판(7) 상에 게이트 전극(3)을 형성하고, 이 게이트 전극(3) 상부에 절연층(13)을 적층 구조로 형성한 다음, 이 절연층(13)에 캐소드 전극(1)과 게이트 전극(3)에 홀(15)로 연결되는 대향 전극(17) 및 전자 방출원인 에미터(19)를 형성하며, 제2 기판(9)의 내측 대향면 상에 캐소드 전극(1)과 교차하는 방향의 스트라이프 형상으로 이루어진 애노드 전극(5)을 구비하고, 이 애노드 전극(5) 상에 형광막(21)을 구비하고 있다.The field emission display device forms a gate electrode 3 on the first substrate 7, and forms an insulating layer 13 on the gate electrode 3 in a stacked structure, and then the insulating layer 13. A counter electrode 17 connected to the cathode 15 and a gate electrode 3 by a hole 15 and an emitter 19 as an electron emission source are formed on the inner surface of the second substrate 9 at An anode electrode 5 having a stripe shape in a direction intersecting with the cathode electrode 1 is provided, and a fluorescent film 21 is provided on the anode electrode 5.

따라서, 이 전계 방출 표시소자는 에미터(19)로부터 방출되는 전자들을 애노드 전극(5) 측으로 진행시켜 애노드 전극(5) 상에 형성된 형광막(21)에 충돌시켜 빛을 내게 한다.Therefore, the field emission display device propagates electrons emitted from the emitter 19 toward the anode electrode 5 to collide with the fluorescent film 21 formed on the anode electrode 5 to emit light.

이와 같은 전계 방출 표시장치는 캐소드 전극(1) 사이에 구비된 대향 전극(17)을 통하여 전계를 상승적으로 증가시키며, 구동 전압을 저감시킨 상태에서도 원하는 전계를 방출시키도록 구성되어 있다.Such a field emission display device is configured to synergistically increase the electric field through the counter electrode 17 provided between the cathode electrodes 1 and emit a desired electric field even in a state where the driving voltage is reduced.

그러나, 이 전계 방출 표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 가속을 위하여 고전압(대략 1~5kV)이 인가되는 애노드 전극(5) 이외에 탄소나노튜브의 에미터(19)에서 방출되는 전자를 별도의 구성으로 집속하지 않고 그대로 방출시키기 때문에, 애노드 전극(5)에 고압이 인가되어 에미터(19) 주위에 형성되는 전계에 의하여 에미터(19)에서 전자빔이 방출될 때 이 전자빔이 애노드 전극(5)을 향하여 발산되면서 다이오드 발광(a)이 이루어지므로 3극관의 게이트 전극(3) 및 캐소드 전극(1) 사이의 전계에 의한 전자 방출의 제어를 어렵게 한다.However, as shown in FIG. 2, the field emission display device emits electrons emitted from the emitter 19 of the carbon nanotubes in addition to the anode electrode 5 to which a high voltage (approximately 1 to 5 kV) is applied for electron acceleration. Since the electron beam is emitted from the emitter 19 by an electric field formed around the emitter 19 by applying a high pressure to the anode electrode 5 because it is emitted as it is without focusing in a separate configuration, the electron beam is the anode electrode. Since diode light emission a takes place toward (5), it is difficult to control electron emission by an electric field between the gate electrode 3 and the cathode electrode 1 of the triode.

또한, 이 전계 방출 표시장치는 탄소나노튜브의 에미터(19)에 형성되는 전계가 에미터(19) 상부에서 형성되어 방출되는 전자빔이 해당 화소의 형광막(21) 뿐만 아니라 이웃한 다른 색상의 형광막(21)에 도달하여 원하지 않는 화소를 함께 발광시키는 등 혼색을 일으켜 화면의 색순도를 저하시키는 문제점을 가지고 있다.In addition, the field emission display device has an electron beam in which an electric field formed on the emitter 19 of the carbon nanotube is formed on the emitter 19, and emits not only the fluorescent film 21 of the pixel but also other adjacent colors. Reaching the fluorescent film 21 has a problem that the color purity of the screen is lowered by causing mixed color, such as to emit unwanted pixels together.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 에미터에서 방출되는 전자들의 집속도를 향상시키고, 애노드 전극 기판으로부터의 다이오드 발광을 제어하는 전계 방출 표시소자를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a field emission display device that improves the focusing speed of electrons emitted from an emitter and controls diode light emission from an anode electrode substrate.

본 발명의 전계 방출 표시소자는,The field emission display device of the present invention,

소정의 간격으로 대향 배치되는 제1, 2 기판,First and second substrates disposed to face each other at a predetermined interval;

상기 제1 기판 상에 라인 패턴으로 형성되는 다수의 게이트 전극,A plurality of gate electrodes formed in a line pattern on the first substrate,

상기 게이트 전극을 덮으면서 제1 기판의 전면에 형성되는 절연층,An insulating layer formed on the entire surface of the first substrate while covering the gate electrode;

상기 절연층 상에 게이트 전극들과 직교 상태로 배치되면서 라인 패턴으로 형성되는 다수의 캐소드 전극,A plurality of cathode electrodes disposed in the orthogonal state with the gate electrodes on the insulating layer and formed in a line pattern;

상기 캐소드 전극 상에 캐소드 전극과 접촉되어 형성되는 탄소나노튜브 에미터,A carbon nanotube emitter formed on the cathode electrode in contact with the cathode electrode;

상기 에미터 상부에 형성되어 전자빔을 집속하는 보호층,A protective layer formed on the emitter to focus the electron beam;

상기 보호층 및 캐소드 전극에 대향하는 제2 기판의 내측 대향면에 형성되는 애노드 전극, 및An anode formed on an inner surface of the second substrate opposite the protective layer and the cathode; and

상기 애노드 전극 상에 구비되는 형광막을 포함하고 있다.It includes a fluorescent film provided on the anode electrode.

상기 보호층은 에미터 상부 및 이 에미터의 측방에 해당하는 캐소드 전극 상부에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.The protective layer is preferably formed integrally on the emitter top and the cathode electrode corresponding to the side of the emitter.

상기 보호층은 에미터 상부에만 형성되는 것이 바람직하다.The protective layer is preferably formed only on the emitter.

상기 보호층은 유전질 또는 금속으로 형성되는 것이 바람직하다.The protective layer is preferably formed of dielectric or metal.

상기 보호층은 스퍼터링에 의한 박막증착 또는 도금으로 형성되는 것이 바람직하다.The protective layer is preferably formed by thin film deposition or plating by sputtering.

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 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 부분 단면도로서, 탄소나노튜브 에미터에서 방출되는 전자들을 대향 전극 방향으로 집속시켜 애노드 전극 기판으로부터 다이오드 발광을 제어 및 억제할 수 있도록 구성되어 있다.3 is a partial cross-sectional view of the field emission display device according to the present invention, and is configured to control and suppress diode light emission from the anode electrode substrate by focusing electrons emitted from the carbon nanotube emitter toward the opposite electrode.

이 전계 방출 표시소자는 스페이서(31)를 개재하여 소정의 간격으로 대향 배치되고 그 상태로 유지되는 제1, 2 기판(33, 35)을 근간으로 하여 형성되어 있다. This field emission display element is formed on the basis of the first and second substrates 33 and 35 which are arranged to face each other at predetermined intervals via the spacer 31 and remain in that state.

이 제1, 2 기판(33, 35)은 투명하며, 이 제1 기판(33) 상에는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 게이트 전극(37)이 라인 패턴으로 형성되어 있다.The first and second substrates 33 and 35 are transparent, and a plurality of gate electrodes 37 are formed in a line pattern on the first substrate 33 as shown in FIG.

이 게이트 전극(37)이 형성되어 있는 제1 기판(33)의 내부 전면(全面)에 절연층(39)이 적층 구조로 형성되어 게이트 전극(37)을 덮고 있다.The insulating layer 39 is formed in a laminated structure on the entire inner surface of the first substrate 33 on which the gate electrode 37 is formed to cover the gate electrode 37.

이 절연층(39) 위에 캐소드 전극(41)이 라인 패턴으로 형성되어 있다. 이 캐소드 전극(41)은 게이트 전극(37)과 직교하는 방향으로 배치되어 있다.The cathode electrode 41 is formed in the line pattern on this insulating layer 39. This cathode electrode 41 is arranged in the direction orthogonal to the gate electrode 37.

이 캐소드 전극(41) 상에는 전자 발광원인 탄소나노튜브 에미터(43)가 형성되어 있다. 이 전자 발광원인 에미터(43)는 캐소드 전극(41)의 일측 가장자리를 따라 배치되어 전자를 방출하도록 형성되어 있다.On this cathode electrode 41, a carbon nanotube emitter 43, which is an electron emission source, is formed. The emitter 43, which is the electron emission source, is disposed along one edge of the cathode electrode 41 to emit electrons.

이 에미터(43)의 일측에는 대향 전극(45)이 형성되어 있다. 이 대향 전극(45)은 캐소드 전극(41)을 라인 패턴으로 형성할 때 같이 형성하는 것이 바람직하며, 각 대향 전극(45)은 홀(47)을 통하여 게이트 전극(37)에 연결되어 있다.On one side of the emitter 43, a counter electrode 45 is formed. It is preferable that the counter electrode 45 is formed together when the cathode electrode 41 is formed in a line pattern, and each counter electrode 45 is connected to the gate electrode 37 through the hole 47.

이 에미터(43) 상부에는 보호층(51)이 형성되어 에미터(45)에서 발광되는 전자빔을 대향 전극(45) 방향으로 집속하게 된다.A protective layer 51 is formed on the emitter 43 to focus the electron beam emitted from the emitter 45 toward the counter electrode 45.

이 보호층(51) 및 캐소드 전극(41)에 대향하는 제2 기판(35)의 내측 대향면에는 애노드 전극(53)이 형성되고, 이 애노드 전극(53) 상에는 형광막(55)이 구비되어 있다.An anode electrode 53 is formed on the inner facing surface of the second substrate 35 facing the protective layer 51 and the cathode electrode 41, and a fluorescent film 55 is provided on the anode electrode 53. have.

따라서, 에미터(43)에서 방출되는 전자들은 애노드 전극(53)을 향하여 형광막(55)에 충돌되어 빛을 내게 된다.Therefore, electrons emitted from the emitter 43 impinge on the fluorescent film 55 toward the anode electrode 53 to emit light.

이와 같이 전자를 방출하는 에미터(43) 상에는 상기한 바와 같이 보호층(51)이 구비되어 있으며, 이 보호층(51)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 에미터(43)의 상부와 함께 이 에미터(43)의 측방에 해당하는 캐소드 전극(41)의 상부에도 일체로 형성되어 있다.The protective layer 51 is provided on the emitter 43 emitting electrons as described above, and the protective layer 51 is formed of the emitter 43 as shown in FIGS. 3 and 4. Together with the upper part, the upper part of the cathode electrode 41 corresponding to the side of this emitter 43 is integrally formed.

이 보호층(51)은 도 5에 도시된 바와 같이, 다이오드 발광을 차폐(b)하고, 에미터(43)에서 방출되는 전자빔을 대향 전극(45) 방향으로 집속시켜 해당 형광막(55)에 정확히 충돌시킴으로서 전자빔의 집속도를 향상시키고, 이 전자빔의 집속도 향상을 통하여 색순도의 향상을 도모하고자 하는 것이다.As shown in FIG. 5, the protective layer 51 shields diode light emission (b), focuses an electron beam emitted from the emitter 43 in the direction of the counter electrode 45, and attaches the fluorescent film 55 to the corresponding fluorescent film 55. By accurately colliding, the focusing speed of the electron beam is improved, and the color purity is improved through the focusing speed of the electron beam.

따라서, 보호층(51)은 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같은 구성에 한정되지 않고 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같은 구성으로 이루어질 수도 있다. 즉, 이 보호층(51)은 에미터(43)의 상부에만 형성되어, 상기와 같이 다이오드 발광을 차폐(b)하게 된다.Therefore, the protective layer 51 is not limited to the configuration as shown in FIGS. 3 to 4 but may be configured as the configuration shown in FIGS. 6 to 7. In other words, the protective layer 51 is formed only on the emitter 43 to shield the diode light emission as described above.

이러한 보호층(51)은 다양한 유전질 또는 금속으로 형성될 수 있으며, 스퍼터링에 의한 박막증착 또는 도금 방법으로 형성되는 것이 바람직하다.The protective layer 51 may be formed of various dielectric materials or metals, and is preferably formed by thin film deposition or plating by sputtering.

이 박막 구조의 보호층(51)은 애노드 전극(53)에 의한 다이오드 발광을 차폐(b)하여, 애노드 전극(53)에 고압의 인가를 가능하게 하며, 이로 인하여 색재현성을 향상시키게 된다.The protective layer 51 of the thin film structure shields (b) diode light emission by the anode electrode 53 to enable application of high pressure to the anode electrode 53, thereby improving color reproducibility.

또한 이 보호층(51)은 애노드 전극(53)과 캐소드 전극(41) 사이의 전계를 제어하여 대향 전극(45)으로의 전자 방출을 유도하여, 빔의 집속도를 향상시키며, 이로 인하여 색순도를 향상시키게 된다.In addition, the protective layer 51 controls the electric field between the anode electrode 53 and the cathode electrode 41 to induce electron emission to the counter electrode 45, thereby improving the focusing speed of the beam, thereby improving color purity. Will be improved.

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.

이와 같이 본 발명은 탄소나노튜브 에미터의 상층에 보호층을 형성함으로서, 제2 기판의 애노드 전극에 고압 인가 시에도 애노드 전극에 의한 다이오드 발광을 방지할 수 있고, 에미터의 상부에 형성되는 전계를 억제하여 에미터에서의 전자 방출의 방향을 대향 전극의 방향으로만 이루어지게 하여 빔의 집속도를 향상시키며, 이 빔집속도의 향상으로 해당 화소의 형광막을 정확하게 발광시켜 화면의 색순도를 높이고, 정확한 화면의 구성을 가능하게 한다.As described above, the present invention forms a protective layer on the upper layer of the carbon nanotube emitter, thereby preventing diode emission by the anode even when a high pressure is applied to the anode electrode of the second substrate, thereby forming an electric field formed on the emitter. By suppressing, the direction of electron emission from the emitter is made only in the direction of the opposite electrode, and the beam focusing speed is improved. This beam focusing speed improves the color purity of the screen by accurately emitting the fluorescent film of the pixel. Allows configuration of the screen.

도 1은 종래기술에 따른 전계 방출 표시소자의 부분 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a field emission display device according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 전계 방출 표시소자에서 다이오드 발광 상태를 보여주는 시뮬레이션의 상태도이다.2 is a state diagram of a simulation showing a diode light emitting state in the field emission display device according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of a field emission display device according to the present invention.

도 4는 도 3의 언더 게이티드 캐소드 전극의 평면도이다.4 is a plan view of the under gated cathode electrode of FIG. 3.

도 5는 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자에서 다이오드 발광 차단 상태를 보여주는 시뮬레이션의 상태도이다.5 is a state diagram of a simulation showing a diode light blocking state in the field emission display device according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 다른 실시예의 부분 단면도이다.6 is a partial cross-sectional view of another embodiment of a field emission display device according to the present invention.

도 7은 도 6의 언더 게이티드 캐소드 전극의 평면도이다.FIG. 7 is a plan view of the under gated cathode electrode of FIG. 6. FIG.

Claims (5)

소정의 간격으로 대향 배치되는 제1, 2 기판,First and second substrates disposed to face each other at a predetermined interval; 상기 제1 기판 상에 라인 패턴으로 형성되는 다수의 게이트 전극,A plurality of gate electrodes formed in a line pattern on the first substrate, 상기 게이트 전극을 덮으면서 제1 기판의 전면에 형성되는 절연층,An insulating layer formed on the entire surface of the first substrate while covering the gate electrode; 상기 절연층 상에 게이트 전극들과 직교 상태로 배치되면서 라인 패턴으로 형성되는 다수의 캐소드 전극,A plurality of cathode electrodes disposed in the orthogonal state with the gate electrodes on the insulating layer and formed in a line pattern; 상기 캐소드 전극 상에 캐소드 전극과 접촉되어 형성되는 탄소나노튜브 에미터,A carbon nanotube emitter formed on the cathode electrode in contact with the cathode electrode; 상기 에미터 상부에 형성되어 전자빔을 집속하는 보호층,A protective layer formed on the emitter to focus the electron beam; 상기 보호층 및 캐소드 전극에 대향하는 제2 기판의 내측 대향면에 형성되는 애노드 전극, 및An anode formed on an inner surface of the second substrate opposite the protective layer and the cathode; and 상기 애노드 전극 상에 구비되는 형광막을 포함하는 전계 방출 표시소자.A field emission display device comprising a fluorescent film provided on the anode electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호층은 에미터 상부 및 이 에미터의 측방에 해당하는 캐소드 전극 상부에 일체로 형성되는 전계 방출 표시소자.And the protective layer is integrally formed on the emitter and on the cathode electrode corresponding to the side of the emitter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호층은 에미터 상부에만 형성되는 전계 방출 표시소자.And the protective layer is formed only on the emitter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호층은 유전질 및 금속 중 어느 하나로 형성되는 전계 방출 표시소자.And the protective layer is formed of any one of a dielectric material and a metal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호층은 스퍼터링에 의한 박막증착 및 도금 방법 중 어느 하나로 형성되는 전계 방출 표시소자.The protective layer is formed by any one of the thin film deposition and plating method by sputtering.
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