KR20060061216A - Field emision device derived by bipolar pulse - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전계방출형 백라이트 장치를 개시한다. 이 백라이트 장치의 구동방식은 음극을 접지로 한 상태에서 게이트에 (+),(-)의 바이폴라(bipolar)형 펄스 전원을 인가한다. 펄스 전원은 일정 듀티 비를 가지며, 게이트에 (+)전압이 인가된 때에는 음극전극 상의 탄소나노튜브로 구성된 에미터로부터 게이트로 전자가 방출되고, (-)전압이 인가된 때에는 게이트 상부면의 탄소나노튜브로부터 음극전극으로 전자가 방출되도록 한다. 게이트 및 음극전극으로부터 전자가 양쪽에서 교대로 방출되는 동안 양극에 고전압을 인가하여 방출된 전자가 가속되게 하고 가속된 전자가 양극전극 상부면에 도포된 형광체를 때려서 발광시킨다. 본 발명은 음극 및 게이트 양쪽에서 교대로 전자가 방출되도록 하기 때문에, 전체 기판 면적중 에미터의 유효면적을 두배로 넓게하여 발광영역을 크게 하는 효과를 볼 수 있을 뿐만 아니라, 탄소나노튜브 에미터의 수명을 길게 해주고 면발광장치의 효율을 향상시킨다.The present invention discloses a field emission type backlight device. The driving method of this backlight device is to apply a positive (+), (-) bipolar pulse power source to the gate with the cathode grounded. The pulse power source has a certain duty ratio, and when a positive voltage is applied to the gate, electrons are emitted from the emitter composed of carbon nanotubes on the cathode electrode to the gate, and when a negative voltage is applied, the carbon on the upper surface of the gate is applied. Electrons are emitted from the nanotubes to the cathode electrode. While electrons are alternately emitted from both the gate and the cathode, high voltage is applied to the anode to accelerate the emitted electrons, and the accelerated electrons strike the phosphor coated on the upper surface of the anode to emit light. In the present invention, since the electrons are alternately emitted from both the cathode and the gate, the effective area of the emitter is doubled in the overall substrate area to increase the emission area, and the carbon nanotube emitter Longer life and improved efficiency of surface light emitting device.

전계방출, 백라이트, 펄스, 전원, 탄소나노튜브 Field emission, backlight, pulse, power, carbon nanotube

Description

양극형 펄스 전원에 의해 구동되는 전계방출 장치{FIELD EMISION DEVICE DERIVED BY BIPOLAR PULSE}Field emission device driven by bipolar pulse power supply {FIELD EMISION DEVICE DERIVED BY BIPOLAR PULSE}

도 1은 본 발명에 따른 전계방출 장치의 단면도1 is a cross-sectional view of a field emission device according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 전계방출 장치의 평면도2 is a plan view of the field emission device according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 3극관형 전계방출 장치의 구동방법을 도시한 개념도3 is a conceptual diagram showing a method for driving a triode type field emission device according to the present invention;

본 발명은 전계방출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 게이트와 에미터 간에 바이폴라형 펄스 전원을 인가하는 3극관형 전계방출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a field emission device, and more particularly, to a triode type field emission device for applying a bipolar pulse power source between the gate and the emitter.

일반적으로 액정표시소자는 무게가 가볍고 소비전력도 적다는 장점을 가지고 있어서, 컴퓨터 또는 텔레비젼 분야의 디스플레이장치에 널리 보급되고 있다. 그러나 액정표시소자는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 후방에서 균일한 빛을 받아야만 화상을 형성할 수 있다. 이러한 빛을 제공하는 것이 백라이트로서, 최근들어 전계방출형 백라이트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In general, liquid crystal display devices have the advantages of low weight and low power consumption, and thus are widely used in display devices in the computer or television fields. However, the liquid crystal display does not form an image by itself and emits an image only after receiving uniform light from the rear. Providing such light is a backlight, and in recent years, the field emission backlight has been actively researched.

전계방출형 백라이트는 대면적화, 고휘도화 및 저소비전력화 등 그 특성은 우수하나, 마이크로 팁의 제조시 반도체 물질의 증착 및 에칭 등과 같은 복잡한 공 정을 반복해야 하므로, 제조원가가 매우 높아 아직 실용화되지 못하고 있다. 이를 극복하기 위하여, 전계방출 디스플레이의 전자 방출원으로 마이크로 팁을 사용하지 않고, 탄소나노튜브를 이용하는 기술이 개발되고 있다.Field-emitting backlights have excellent characteristics such as large area, high brightness, and low power consumption, but the manufacturing costs of micro-tips have to be repeated and complicated processes such as deposition and etching of semiconductor materials have been performed. . In order to overcome this, a technology using carbon nanotubes has been developed without using a micro tip as an electron emission source of a field emission display.

탄소나노튜브를 이용한 전계방출형 백라이트는 그 구조에 따라 전자방출원으로 탄소나노튜브가 구비되어 있는 음극과 형광체가 설치된 양극으로 구성된 2극관형과, 음극과 양극 사이에 게이트 전극(즉, 그리드)이 설치되어 있는 3극관형 방식이 있다.A field emission type backlight using carbon nanotubes has a bipolar tube type consisting of a cathode equipped with a carbon nanotube as an electron emission source and an anode having a phosphor, and a gate electrode (ie, a grid) between the cathode and the anode according to its structure. There is a triode type system in which this is installed.

2극관형은 절연층이나 게이트 전극과 같은 3극 구조의 적층들이 구비될 필요가 없으므로 낮은 비용으로 쉽게 제작할 수 있으나, 단순한 2극구조로서는 전자방출을 제어하기 곤란하여 균일한 발광특성을 얻을 수 없으며, 전계방출형 백라이트로서 장점인 고효율화를 이룰 수 없는 문제가 있다. The bipolar tube type can be easily manufactured at low cost because it does not have to be provided with a stack of three-pole structures such as an insulating layer or a gate electrode. As a field emission type backlight, there is a problem in that efficiency can not be achieved.

한국공개특허공보 2003-62739호에는 그리드 방식의 3극관형 백라이트가 개시되어 있다. 이 백라이트는 음극 상부에 일정한 거리를 두고 에미터 부근에 구멍이 뚫린 게이트가 설치되는 그리드(grid)형 게이트를 갖는 방식이다. 대면적 백라이트 제작시 그리드의 가공이 용이하지 않으며, 음극과의 균일한 거리를 유지하기 곤란하여 실질적인 3극관형 백라이트 자체를 제작하기 어려운 문제를 가지고 있다. 한편, 한국공개특허공보 2004-44101호에는 레터럴게이트(Lateral Gate) 방식의 3극관형 전계방출형 백라이트가 개시되어 있다. 그리드형 게이트에 비하여는 제조하기에 용이하고 생산비가 저렴한 등의 장점이 있으나, 게이트 전극이 음극전극의 측면에 위치하는 관계로 전체의 기판 면적중 에미터의 유효면적이 작아져서 발광효율 에 불리한 측면이 있다.Korean Laid-Open Patent Publication No. 2003-62739 discloses a tripolar tube backlight of a grid type. This backlight has a grid-type gate in which a gate with a hole is installed near the emitter at a certain distance from the top of the cathode. When manufacturing a large area backlight, processing of the grid is not easy, and it is difficult to maintain a uniform distance from the cathode, which makes it difficult to manufacture a substantial tripolar backlight. On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-44101 discloses a triode-type field emission backlight of a lateral gate type. Compared to the grid type gate, it is easy to manufacture and inexpensive to produce. However, since the gate electrode is located on the side of the cathode, the effective area of the emitter is small, which is disadvantageous for luminous efficiency. There is this.

본 발명은 동일한 전력으로도 고 휘도의 효율을 갖는 전계방출 장치를 제공하기 의한 것이다.The present invention is to provide a field emission device having a high luminance efficiency even at the same power.

본 발명은 전계방출 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전계방출 장치의 구동방식은 음극을 접지로 한 상태에서 게이트에 (+),(-)의 바이폴라(bipolar)형 펄스 전원을 인가한다. 펄스 전원은 일정 듀티 비를 가지며, 게이트에 (+)전압이 인가된 때에는 음극전극 상의 탄소나노튜브로 구성된 에미터로부터 게이트로 전자가 방출되고, (-)전압이 인가된 때에는 게이트 상부면의 탄소나노튜브로부터 음극전극으로 전자가 방출되도록 한다. 게이트 및 음극전극으로부터 전자가 양쪽에서 교대로 방출되는 동안 양극에 고전압을 인가하여 방출된 전자가 가속되게 하고 가속된 전자가 양극전극 상부면에 도포된 형광체를 때려서 발광시킨다. The present invention discloses a field emission device. In the driving method of the field emission device according to the present invention, (+), (-) bipolar pulse power is applied to the gate while the cathode is grounded. The pulse power source has a certain duty ratio, and when a positive voltage is applied to the gate, electrons are emitted from the emitter composed of carbon nanotubes on the cathode electrode to the gate, and when a negative voltage is applied, the carbon on the upper surface of the gate is applied. Electrons are emitted from the nanotubes to the cathode electrode. While electrons are alternately emitted from both the gate and the cathode, high voltage is applied to the anode to accelerate the emitted electrons, and the accelerated electrons strike the phosphor coated on the upper surface of the anode to emit light.

본 발명은 음극 및 게이트 양쪽에서 교대로 전자가 방출되도록 하기 때문에, 전체 기판 면적중 에미터의 유효면적을 두배로 넓게하여 발광영역을 크게 하는 효과를 볼 수 있을 뿐만 아니라, 탄소나노튜브 에미터의 수명을 길게 해주고 면발광장치의 효율을 향상시킨다.In the present invention, since the electrons are alternately emitted from both the cathode and the gate, the effective area of the emitter is doubled in the overall substrate area to increase the emission area, and the carbon nanotube emitter Longer life and improved efficiency of surface light emitting device.

상기의 기술적 과제를 달성하기 의한 본 발명은 지지부재와, 지지부재상에 구비된 음극전극과, 음극전극의 전계방출을 제어하기 위한 게이트와, 지지부재에 대향되도록 투명도전층으로 구성되고 형광체가 도포된 양극전극을 포함하는 전계방 출 장치에 관한 것이다. 게이트와 음극전극 사이에는 바이폴라(bipolar)형의 펄스 전원이 인가되는 것을 특징으로 한다.The present invention to achieve the above technical problem is composed of a support member, a cathode electrode provided on the support member, a gate for controlling the field emission of the cathode electrode, and a transparent conductive layer so as to face the support member, the phosphor is coated It relates to a field emission device including a positive electrode. A bipolar pulse power source is applied between the gate and the cathode electrode.

또한, 음극전극 및 게이트상에는 각각 제1 및 제2 에미터가 배치되며, 제1 및 제2 에미터는 탄소나노튜브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second emitters are disposed on the cathode electrode and the gate, respectively, and the first and second emitters include carbon nanotubes.

또한, 게이트는 각각이 이격되어 배치된 복수개의 스트라이프로 구성되고, 에미터는 복수개의 스트라이프 사이에 적어도 하나 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the gate is composed of a plurality of stripes each spaced apart, characterized in that at least one emitter is disposed between the plurality of stripes.

펄스 전원의 듀티비는 0.1% 내지 10%인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 펄스 전원의 주파수는 0.5kHz 내지 100kHz이다. 더욱 바람직하게는 펄스 전원의 주파수는 5kHz 내지 50kHz인 것을 특징으로 한다.The duty ratio of the pulse power supply is characterized in that 0.1% to 10%, preferably the frequency of the pulse power supply is 0.5kHz to 100kHz. More preferably, the frequency of the pulse power source is characterized in that 5kHz to 50kHz.

본 발명에서는 전계방출형 백라이트를 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 전계방출을 이용하는 모든 장치에 응용할 수 있음은 자명하다. 즉, 전계방출형 디스플레이(Field Emission Display; FED)에서 하나의 화소에 본 발명에 따른 전계방출 장치가 대응되도록 배치하여, FED를 구현할 수 있다.In the present invention, the field emission type backlight is described as an example, but it is obvious that the present invention can be applied to any device using the field emission. That is, in the field emission display (FED), the field emission device according to the present invention may be disposed to correspond to one pixel so as to implement the FED.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 특징 및 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.Hereinafter, features and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The examples are not intended to limit the scope of the invention, but are presented by way of example only.

도 1은 본 발명에 따른 스트라이프 형상의 음극전극 및 게이트전극을 갖는 전계방출 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전계방출 장치의 평면도이다. 도 1은 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a field emission device having a stripe-shaped cathode electrode and a gate electrode according to the present invention, Figure 2 is a plan view of the field emission device according to the present invention. 1 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출형 면발광장 치는 하부 기판(11)의 표면에 스트라이프 형상의 게이트 전극(12)이 형성되어 있고, 스트라이프 형상의 게이트 전극의 사이에는 교대로 동일한 형태의 음극전극(13)이 배치되어 구성된다. 게이트 전극(12) 및 음극전극(13)의 상부면에는 탄소나노튜브로 구성된 에미터(12a, 13a)가 구비된다. 하부 기판(11)에 대하여 대향하여 상부 기판(21)이 배치되며, 상부 기판(21)의 하부 기판 측으로는 형광체층(22) 및 양극전극(23)이 부착된다. 상부기판의 상부면에는 확산필름(미도시)을 구비할 수 있다. 하부 기판과 상부 기판은 스페이서(S)을 사이에 두고 일정한 간격으로 대면하고 있으며, 그 공간에는 전자가 방출될 수 있도록 진공이 형성된다.As shown in FIG. 1, in the field emission type surface emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention, a stripe gate electrode 12 is formed on a surface of the lower substrate 11, and between stripe gate electrodes. The cathode electrodes 13 of the same type are alternately arranged in the structure. The upper surfaces of the gate electrode 12 and the cathode electrode 13 are provided with emitters 12a and 13a made of carbon nanotubes. The upper substrate 21 is disposed to face the lower substrate 11, and the phosphor layer 22 and the anode electrode 23 are attached to the lower substrate side of the upper substrate 21. The upper surface of the upper substrate may be provided with a diffusion film (not shown). The lower substrate and the upper substrate face each other at regular intervals with the spacer S therebetween, and a vacuum is formed in the space so that electrons can be emitted.

하부 기판(11) 및 상부 기판(21)은 절연성 기판으로 유리, 알루미나, 석영, 실리콘 웨이퍼 등이 가능하나, 제작될 장치의 공정 및 대면적화를 고려하여 유리 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 게이트 전극(12) 및 음극전극(13)은 절연성 소재인 하부 기판(11)의 상부면에 스트라이프 형상으로 구성되며, Ag, Cr, Al, Ni, Co, Pt, Au, Ti, W, Zn, ITO 등의 금속으로 이루어진 군에서 선택된 것이거나 이들의 합금으로 형성된다. 스트라이프의 선폭은 50 내지 500㎛, 음극전극과 게이트 전극의 간격은 10 내지 200㎛, 두께는 5 내지 30㎛이 가능하다. 바람직하게는 각각 200㎛, 50㎛, 10㎛이다. The lower substrate 11 and the upper substrate 21 may be glass, alumina, quartz, silicon wafer, or the like as an insulating substrate, but it is preferable to use a glass substrate in consideration of the process and large area of the apparatus to be manufactured. The gate electrode 12 and the cathode electrode 13 have a stripe shape on the upper surface of the lower substrate 11, which is an insulating material, and include Ag, Cr, Al, Ni, Co, Pt, Au, Ti, W, Zn, It is selected from the group consisting of metals, such as ITO, or is formed from these alloys. The line width of the stripe may be 50 to 500 µm, the gap between the cathode electrode and the gate electrode may be 10 to 200 µm, and the thickness may be 5 to 30 µm. Preferably they are 200 micrometers, 50 micrometers, and 10 micrometers, respectively.

게이트 전극(12) 및 음극전극(13)의 상부면에는 탄소나노튜브로 구성된 에미터층(12a, 13a)이 형성되며, 그 선폭은 50 내지 500㎛ , 두께는 5 내지 50㎛이 가능하다. 바람직하게는 각각 100㎛, 10㎛이다. Emitter layers 12a and 13a made of carbon nanotubes are formed on the upper surfaces of the gate electrode 12 and the cathode electrode 13, and the line width thereof is 50 to 500 μm and the thickness thereof is 5 to 50 μm. Preferably they are 100 micrometers and 10 micrometers, respectively.

양극 전극(22)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명도전층으로 형성되고, R G B 형광체가 일정 비율로 혼합된 백색 형광체층(23)이 10 내지 20㎛ 정도의 두께로 도포된다. 형광체층(23)은 브라운관 등에서 일반적으로 사용되는 5 내지 10kV의 고전압으로 가속된 전자를 충돌시키는 것에 의해 발광하는 주지의 산화물 형광체나 황화물 형광체가 사용된다.The anode electrode 22 is formed of a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO), and a white phosphor layer 23 having R G B phosphors mixed in a predetermined ratio is coated with a thickness of about 10 to 20 μm. As the phosphor layer 23, a known oxide phosphor or a sulfide phosphor that emits light by colliding electrons accelerated at a high voltage of 5 to 10 kV, which is generally used in a cathode ray tube, is used.

도 3은 본 발명에 따른 3극관형 전계방출 장치의 구동 방법을 도시하기 위한 바이폴라(bipolar)형 펄스 전원의 파형을 나타낸 것이다. 음극전극이 접지인 상태에서 게이트에 일정폭(W)을 갖는 (+)전압과 (-)전압이 일정주기(T)로 공급된다. Figure 3 shows a waveform of a bipolar pulse power source for showing a method of driving a tripolar tube type field emission device according to the present invention. The positive voltage and the negative voltage having a predetermined width W are supplied to the gate at a constant period T while the cathode electrode is grounded.

이와 같은 구동 방법에 의하면 음극 및 게이트 양쪽에서 교대로 전자가 방출되도록 하기 때문에, 음극과 게이트 모두를 에미터로 사용할 수 있다. 따라서, 에미터의 유효면적을 두배로 넓게하여 발광영역을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 종래와 같이 음극전극 상의 에미터로부터 계속 전자가 방출되면, 에미터로 사용되는 탄소나노튜브가 손상을 받는 피로 현상을 겪게 된다. 그러나, 본 발명와 같이 음극 및 게이트 모두를 에미터로 사용하면, 양 방향으로 교대로 전자가 방출될 수 있으므로, 탄소나노튜브 에미터의 수명을 증가시킬 수 있다.According to this driving method, electrons are alternately emitted from both the cathode and the gate, so that both the cathode and the gate can be used as an emitter. Therefore, the effective area of the emitter is doubled to increase the light emitting area. In addition, if electrons continue to be emitted from the emitter on the cathode as in the prior art, the carbon nanotubes used as the emitter may experience a fatigue phenomenon. However, when both the cathode and the gate are used as an emitter as in the present invention, electrons can be emitted alternately in both directions, thereby increasing the life of the carbon nanotube emitter.

한편, 이러한 구동방법에 의한 전계방출 장치는 게이트에 인가되는 전원의 주파수 및 듀티(duty) 비에 따라 그 효율에 차이가 있다. 펄스 전원이 켜져 있는 동안에는 무수히 많은 양의 전자가 방출되어 형광체를 여기시켜 발광을 하고, 그 후에는 점차적으로 발광 강도가 감소된다. 전자에 의해 여기되어 발광하는 형광체의 잔광시간은 전자에 의해 최대로 여기되어 발광한 후 10% 감소하는데 걸리는 시간을 나타내고, 일반적으로 수㎲에서 수㎳로 다양하다. 잔광시간 동안에는 또 다 른 전자가 형광체를 때려도 발광에는 큰 도움을 주지 못하게 된다. On the other hand, the field emission device according to the driving method has a difference in efficiency depending on the frequency and duty ratio of the power applied to the gate. While the pulse power is on, a large amount of electrons are emitted to excite the phosphors to emit light, and then the emission intensity gradually decreases. The afterglow time of the phosphor which is excited by the electrons and emits light represents the time taken to decrease by 10% after the maximum excitation by the electrons and emits light, and generally varies from several kilos to several kilos. During the afterglow time, even if another electron hits the phosphor, it does not give much help to the light emission.

따라서 동일한 에미터에서 하나의 전자가 방출되어 형광체를 여기시켜 발광시키고, 형광체의 잔광시간이 지난 후 또 다른 전자가 방출되도록 펄스 전원을 제어해야 가장 효율이 높은 전계방출 장치를 얻을 수 있다. 그러나 이렇게 전자 하나하나를 제어할 수 있는 펄스 전원은 실질적인 제작이 어려운 문제가 있다. 그래서 게이트의 구동방식으로는 게이트에 전원을 공급하지 않고도 형광체를 발광할 수 있는 잔광효과를 단위시간 안에 많이 발생할 수 있게 하여야 하며, 그렇게 하기 위해서는 고주파수의 전원을 사용해야 한다. 또한 펄스 전원이 켜져 있는 시간, 즉 펄스폭은 가능하면 짧게 하여 형광체의 발광에 도움을 주지 못하는 전자의 방출을 줄여주어야 한다.Therefore, one electron is emitted from the same emitter to excite the phosphor to emit light, and the pulse power source is controlled to emit another electron after the afterglow time of the phosphor to obtain the most efficient field emission device. However, the pulse power supply that can control each one of the electrons has a problem that is difficult to manufacture. Therefore, as a gate driving method, the afterglow effect of emitting phosphors without generating power to the gate must be generated in a unit time, and in order to do so, a high frequency power source must be used. In addition, the time that the pulse power is on, that is, the pulse width should be kept as short as possible to reduce the emission of electrons that do not help the phosphor to emit light.

게이트에 인가되는 펄스 전원의 주파수 및 듀티(duty) 비에 따른 발광 효율에 대한 측정 결과를 설명한다. 펄스 전원의 주기(T)가 잔광시간에 대응되는 시간인10㎲ ~ 2000㎲가 될 수 있도록, 주파수(1/T)를 0.2kHz ~ 500kHz가 되게 한다. 펄스 폭(W)은 0.02㎲~200㎲, 듀티 비는 0.1%~10%가 되도록 하였다.The measurement result of the luminous efficiency according to the frequency and duty ratio of the pulse power applied to the gate will be described. The frequency 1 / T is made 0.2 kHz to 500 kHz so that the period T of the pulse power supply can be 10 kHz to 2000 kHz, which is a time corresponding to the afterglow time. The pulse width (W) was set to 0.02 Hz to 200 Hz, and the duty ratio was 0.1% to 10%.

[실시예]EXAMPLE

다시 도 1 및 도 2를 참조하여, 감광성 실버페이스트를 이용하여 음극전극 및 게이트전극을 200㎛의 폭을 갖도록 스트라이프 형태로 70㎛의 간격을 가지고 교대로 배치되도록 형성시키고, 각각의 전극 위에 탄소나노튜브 에미터 층을 전극의 중앙부에 스트라이프 형태로 폭이 100㎛, 두께 7㎛가 되도록 하여 페이스트 스크린 프린팅으로 도포하였다. 이때 에미터와 게이트전극과의 거리는 약 120㎛가 된다. 이때 사용된 탄소나노튜브는 CVD법으로 합성된 multiwall 탄소나노튜브였다. 프린팅된 탄소나노튜브 페이스트는 80 내지 150℃에서 5 내지 30분간 건조한 후 300 내지 500℃에서 소성하여 유기물을 모두 제거하였다. 그 다음 페이스트 중의 무기물들 틈에 묻혀있는 탄소나노튜브를 드러내어 전계방출효과를 높이기 위하여 전형적인 통상의 방법인 비닐테이프를 이용한 표면 후처리를 시행한다. 이때 전계방출이 일어나는 유효면적은 80×80mm 이였다. 이렇게 만들어진 하부 기판 상에 상부 기판이 스페이서를 매개로 하여 5mm 간극을 두고 부착된다. 상부 기판에는 ITO전극과 고전압용 RGB 혼합 백색형광체가 도포된다. Referring back to FIGS. 1 and 2, the photosensitive silver paste is used to form the cathode electrode and the gate electrode alternately arranged in a stripe shape with a thickness of 70 μm to have a width of 200 μm, and carbon nanomaterials are disposed on each electrode. The tube emitter layer was applied by paste screen printing in a stripe form at the center of the electrode to have a width of 100 μm and a thickness of 7 μm. In this case, the distance between the emitter and the gate electrode is about 120 μm. The carbon nanotubes used were multiwall carbon nanotubes synthesized by CVD. The printed carbon nanotube paste was dried at 80 to 150 ° C. for 5 to 30 minutes and calcined at 300 to 500 ° C. to remove all organic matter. After that, surface post-treatment using vinyl tape, which is a typical method, is performed to reveal the carbon nanotubes buried in the gaps of inorganic materials in the paste to enhance the field emission effect. At this time, the effective area where field emission occurred was 80 × 80 mm. The upper substrate is attached to the lower substrate thus formed with a 5 mm gap through the spacer. An ITO electrode and a high voltage RGB mixed white phosphor are coated on the upper substrate.

표 1은 이상과 같은 방법으로 제조된 전계방출 장치에 인가된 바이폴라(bipolar)형 펄스 전원의 주파수 및 듀티비에 따른 전계방출 효율을 정리한 것이다. 펄스 전원의 구동 전압은 400V이며, 양극전극에 인가되는 전압은 8kV이다.Table 1 summarizes the field emission efficiency according to the frequency and duty ratio of the bipolar pulse power supply applied to the field emission device manufactured by the above method. The driving voltage of the pulse power supply is 400V, and the voltage applied to the anode electrode is 8kV.

펄스 전원Pulse power 전계방출 전력(W)Field emission power (W) 충방전 전력(W)Charge / discharge power (W) 휘도 (cd/㎡)Brightness (cd / ㎡) 효율 (㏐/W)Efficiency (㏐ / W) 주파수(kHz)Frequency (kHz) 펄스 폭(㎲)Pulse width 실시예 1Example 1 0.20.2 200200 7.367.36 0.0010.001 9,7009,700 26.526.5 실시예 2Example 2 55 55 4.624.62 0.0310.031 10,10010,100 41.141.1 실시예 3Example 3 1010 22 3.363.36 0.0670.067 10,25010,250 50.150.1 실시예 4Example 4 5050 0.30.3 2.802.80 0.3340.334 11,50011,500 73.773.7 실시예 5Example 5 100100 0.150.15 2.632.63 0.9820.982 8,3208,320 46.146.1 실시예 6Example 6 500500 0.020.02 1.921.92 3.3423.342 8,4008,400 32.132.1

펄스 전원의 주파수는 5kHz~100kHz, 펄스 폭은 0.1㎲~5㎲인 경우 효율이 가장 양호한 결과를 보인다. 펄스 전원의 주파수가 0.5kHz 이하에서는 형광체에서의 잔광효과를 충분히 발휘할 수 없었다. 100kHz 이상에서는 형광체의 잔광효과로 인하여 우수한 전계방출 효율을 나타내었으나, 양극전극과와 게이트 사이의 과도한 충방전 전력소모로 인하여 오히려 전체적인 효율이 저하되는 것으로 나타났다.The efficiency is best when the frequency of the pulse power supply is 5 kHz to 100 kHz and the pulse width is 0.1 kHz to 5 kHz. When the frequency of the pulse power supply was 0.5 kHz or less, the afterglow effect in the phosphor could not be sufficiently exhibited. Above 100kHz, the field emission efficiency was excellent due to the afterglow effect of the phosphor, but the overall efficiency was deteriorated due to excessive charge and discharge power consumption between the anode electrode and the gate.

또한, 펄스 폭이 0.1㎲ 이하인 경우는 우수한 전계방출 효율을 나타내나 충분한 휘도를 발휘할 수 없었으며, 펄스폭이 200㎲ 이상인 경우는 형광체에서의 잔광효과를 충분히 발휘할 수 없었다.In addition, when the pulse width was 0.1 kHz or less, excellent field emission efficiency was obtained, but sufficient luminance could not be exhibited. When the pulse width was 200 kHz or more, the afterglow effect in the phosphor could not be sufficiently exhibited.

이와 같은 본 발명의 전계방출 장치에 의하면, 에미터로 사용된 탄소나노튜브의 수명을 크게 향상시키고, 유효 발광면적을 넓혀주는 효과가 있어 보다 효율적인 면발광장치를 만드는 것이 가능하다.According to the field emission device of the present invention, the lifespan of the carbon nanotubes used as the emitter is greatly improved, and the effective light emitting area is extended, thereby making it possible to produce a more efficient surface light emitting device.

이상의 실시예에서는 게이트 및 음극전극이 스트라이프 형상으로 배열된 면발광장치를 위한 구조만을 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 즉, 행 방향과 열 방향으로 배열된 데이타 라인들(Dx, Dy)에 각각 연결된 복수개의 음극과 게이트이 하부기판 상에 배치된다. 그리고, 하부 기판에 대하여 대향하여 형광체층과 양극전극이 부착된 상부 기판이 배치되는 구조의 FED가 다른 하나의 예가 될 수 있다. 이러한 FED의 구조는 당업자에게 잘 알려져 있는 기술이므로 자세한 내용은 생략하기로 한다. 다만, 게이트 및 음극 상에는 본 발명의 탄소나노튜브가 배치될 수 있으므며, 음극과 게이트에 연결된 데이타 라인들에는 각각 본 발명에 따른 양방향형(bipolar ) 펄스 전원을 인가하도록 한다. In the above embodiment, only the structure for the surface light emitting device in which the gate and the cathode electrodes are arranged in a stripe shape has been described, but the scope of the present invention is not limited thereto. That is, a plurality of cathodes and gates respectively connected to the data lines Dx and Dy arranged in the row direction and the column direction are disposed on the lower substrate. In addition, another example may be an FED having a structure in which an upper substrate having a phosphor layer and an anode electrode is disposed to face the lower substrate. Since the structure of the FED is well known to those skilled in the art, details thereof will be omitted. However, the carbon nanotubes of the present invention may be disposed on the gate and the cathode, and the bipolar pulse power according to the present invention is applied to the data lines connected to the cathode and the gate, respectively.

이에 따라, 에미터로 사용된 탄소나노튜브의 수명을 크게 향상시킬 수 있고, 유효 발광면적을 넓혀주는 효과가 있어 보다 발광 효율이 띄어난 FED 소자를 만드는 것이 가능하다.Accordingly, the life of the carbon nanotubes used as the emitter can be greatly improved, and the effective light emitting area can be widened, thereby making it possible to fabricate a FED device having higher luminous efficiency.

본 발명의 전계방출 장치에 의하면, 소비전력 대비 전계방출 효율이 우수하 며, 에미터로 사용된 탄소나노튜브의 수명을 크게 향상시키고, 유효 발광면적을 넓혀주는 효과가 있어 보다 효율적인 발광장치를 만드는 것이 가능하다.According to the field emission device of the present invention, the field emission efficiency is superior to the power consumption, and the lifespan of the carbon nanotubes used as the emitter is greatly improved, and the effective light emitting area is broadened. It is possible.

Claims (8)

지지부재와, 상기 지지부재상에 구비된 음극전극과, 상기 음극전극의 전계방출을 제어하기 위한 게이트와, 상기 지지부재에 대향되도록 투명도전층으로 구성되고 형광체가 도포된 양극전극을 포함하는 전계방출 장치에 있어서,A field emission device comprising a support member, a cathode electrode provided on the support member, a gate for controlling field emission of the cathode electrode, and a cathode electrode coated with a phosphor and composed of a transparent conductive layer so as to face the support member. To 상기 게이트와 음극전극 사이에는 바이폴라(bipolar)형의 펄스 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.A bipolar pulse power source is applied between the gate and the cathode electrode. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 음극전극 및 게이트상에는 각각 제1 및 제2 에미터가 배치되며,First and second emitters are disposed on the cathode electrode and the gate, respectively. 상기 제1 및 제2 에미터는 탄소나노튜브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The first and second emitters, the field emission device characterized in that it comprises a carbon nanotube. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 게이트는 각각이 이격되어 배치된 복수개의 스트라이프로 구성되고, 상기 에미터는 상기 복수개의 스트라이프 사이에 적어도 하나 배치되는 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The gate is a field emission device, characterized in that composed of a plurality of stripes are spaced apart from each other, the at least one emitter is disposed between the plurality of stripes. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 펄스 전원의 듀티비는 0.1% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The duty ratio of the pulse power source is a field emission device, characterized in that 0.1% to 10%. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 펄스 전원의 주파수는 0.5kHz 내지 500kHz인 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The frequency of the pulse power source is a field emission device, characterized in that 0.5kHz to 500kHz. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 펄스 전원의 주파수는 5kHz 내지 100kHz인 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The frequency of the pulse power source is a field emission device, characterized in that 5kHz to 100kHz. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 펄스의 폭은 0.02㎲ 내지 200㎲인 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The width of the pulse is a field emission device, characterized in that 0.02 kHz to 200 kHz. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 펄스의 폭은 0.1㎲ 내지 5㎲인 것을 특징으로 하는 전계방출 장치.The pulse width of the field emission device, characterized in that 0.1 to 5 kHz.
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