KR20070046606A - Electron emission device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 전자 방출원을 구성하는 카본 물질이나 나노 물질이 균일하게 분포하고 상방향을 향하도록 형성된 새로운 전자 방출 소자와 이러한 전자 방출 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 이를 통해 전자 방출이 균일하게 이루어지고 전자 방출 효율이 증가된 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 기판; 상기 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성된 전자 방출원 홀; 및 상기 전자 방출원 홀 내에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치되어, 나노 포어가 다수 형성된 템플릿과 상기 나노 포어에 성장된 전자 방출 물질을 구비한 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자와 그 제조 방법을 제공한다. An object of the present invention is to provide a new electron emitting device and a method of manufacturing such an electron emitting device formed such that the carbon material or nanomaterial constituting the electron emission source is uniformly distributed and directed upward. In addition, through this to provide an electron emission device that the electron emission is made uniform and the electron emission efficiency is increased. To this end, in the present invention, the substrate; A cathode electrode disposed on the substrate; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode; A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; An electron emission source hole formed in the first insulator layer and the gate electrode to expose the cathode electrode; And an electron emission source disposed in the electron emission hole to energize the cathode electrode, the electron emission source including a template having a plurality of nanopores formed therein and an electron emission material grown on the nanopores. To provide.
Description
도 1은 전자 방출 소자의 일례의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing a configuration of an example of an electron emitting device.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
도 3은 도 2의 III 부분의 확대도. 3 is an enlarged view of section III of FIG. 2;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면. 4 is a diagram schematically showing a configuration of an electron emitting device according to a first embodiment of the present invention.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법을 간략히 보여주는 도면. 5 and 6 schematically show a method of manufacturing an electron emitting device according to the present invention.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면. 7 is a view schematically showing the configuration of an electron emitting device according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
60: 스페이서 70: 형광체층 60: spacer 70: phosphor layer
80: 애노드 전극 90: 제2기판80: anode electrode 90: second substrate
100: 전자 방출 표시 소자 101, 201, 301: 전자 방출 소자100: electron
110: 제1기판 120: 캐소오드 전극110: first substrate 120: cathode electrode
130: 제1절연체층 131: 전자 방출원 홀130: first insulator layer 131: electron emission source hole
135: 제2절연체층 140: 게이트 전극135: second insulator layer 140: gate electrode
145: 집속 전극 150, 250: 전자 방출원145: focusing
251: 템플릿 252: 촉매층251
253: 전자 방출 물질 254: 전도성 접착 수단253: electron emitting material 254: conductive bonding means
본 발명은 전자 방출 소자(Electron emission device) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 방출 효율이 향상되고, 수명이 향상되며 전자 방출 균일도가 향상된 전자 방출 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emission device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an electron emission device having an improved electron emission efficiency, an improved lifetime, and an improved electron emission uniformity.
일반적으로 전자 방출 소자는 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FED(Field Emission device)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal Insulator Metal)형 및 MIS (Metal Insulator Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다. In general, an electron emission device includes a method using a hot cathode and a cold cathode as an electron emission source. Examples of electron emission devices using a cold cathode include field emission device (FED) type, surface conduction emitter (SCE) type, metal insulator metal (MIM) type, metal insulator semiconductor (MIS) type, and ballistic electron surface emitting (BSE) type. ) And the like are known.
상기 FED형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄 소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다. The FED type uses a principle that electrons are easily released due to electric field difference in vacuum when a material having a low work function or a high beta function is used as the electron emission source. Molybdenum (Mo), silicon (Si), etc. The main material is a tip structure with a sharp tip, carbonaceous materials such as graphite and graphite like carbon, and nano materials such as nanotubes and nanowires. Devices that have been applied as electron emission sources have been developed.
상기 SCE형은 제1 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1 전극과 제2 전극 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 방출 원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다. The MIM type and the MIS type electron emission devices each form an electron emission source having a metal-dielectric layer-metal (MIM) and metal-dielectric layer-semiconductor (MIS) structure, and are disposed between two metals or metals with a dielectric layer interposed therebetween. When a voltage is applied between semiconductors, a device using the principle of emitting electrons is moved and accelerated from a metal or semiconductor having a high electron potential toward a metal having a low electron potential.
상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균 자유 행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여, 오믹(Ohmic) 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연체층과 금속 박막을 형성하여 오믹 전극과 금속 박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다. The BSE type uses the principle that electrons travel without scattering when the size of the semiconductor is reduced to a dimension area smaller than the average free stroke of the electrons in the semiconductor, 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.
도 1에는 이중 FED형의 전자 방출 소자의 일례를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a view showing an example of a double FED type electron emission device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1 절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the
상기 제1기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재이다. 상기 캐소오드 전극(120)은 상기 제1기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치된다. 상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치된다. 상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연한다. The
상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치된다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 카본 물질 또는 나노 물질이 사용된다. The
이러한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 표시 소자로 구성하기 위해서는 상기 전자 방출 소자(101)의 전면에 형광체층(70)을 더 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
이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자(100)에서는, 인쇄법이나 CVD(chemical Vapor Deposition) 직접 성장법을 이용하여 카본 물질이나 나노 물질을 포함한 전자 방출원을 제조한다. 그러나 공지의 방식을 이용하는 경우에는 전자 방출원을 구성하는 카본 물질 또는 나노 물질 등의 전자 방출 물질은 표면에 드러나지 않고 내부에 묻혀 있는 경우가 많다. 또한, 외부로 드러나는 경우에도 서로 뭉쳐있거나 측방향을 향하는 상태로 형성되는 경우가 많다. In the electron
전자 방출 물질이 외부로 드러나지 않는 경우에는 첨단 방전 효과에 의한 전자의 원활한 방출을 전혀 기대할 수 없고, 외부로 드러나더라도 서로 뭉쳐있는 경우에는 스크린 효과(screen effect)에 의해 첨단 방전 효과가 감소된다. 여기서 스크린 효과란 전자 방출 물질들이 뭉쳐있는 경우 뭉쳐있는 전자 방출 물질 전체가 하나로서 전자 방출 기능을 수행하게 되는 형상을 말한다. 또한, 서로 뭉쳐있지 않더라도 측방향을 향하고 있는 경우에는 전방으로 전자가 방출되어야 제 기능을 다할 수 있는 상황을 고려할 때 불균일한 전자 방출이 되기 쉽다. When the electron-emitting material is not exposed to the outside, smooth emission of electrons by the advanced discharge effect is not expected at all, and when exposed to the outside, the advanced discharge effect is reduced by the screen effect when the electrons are aggregated together. Here, the screen effect refers to a shape in which when the electron emission materials are aggregated, all of the aggregated electron emission materials perform an electron emission function as one. In addition, even if they are not lumped together, they are likely to be non-uniform in the case of facing in the side, in consideration of the situation in which the electrons must be discharged to function properly.
이에 따라 불균일한 전자 방출이 이루어지거나 전자 방출특성이 저하되어 휘도가 감소하는 등의 문제점이 발생하여 이를 개선할 방안을 강구할 필요성이 크게 대두되어 왔다. As a result, problems such as uneven electron emission or deterioration of electron emission characteristics have caused a need to find a way to improve the problem.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출원을 구성하는 카본 물질이나 나노 물질이 균일하게 분포하고 상방향을 향하도록 형성된 새로운 전자 방출 소자와 이러한 전자 방출 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 이를 통해 전자 방출이 균일하게 이루어지고 전자 방출 효율이 증가된 전자 방출 소자를 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the conventional problems as described above, an object of the present invention is a new electron emission device and the electron emission device formed such that the carbon material or nanomaterial constituting the electron emission source is uniformly distributed and directed upward It is to provide a method for manufacturing a device. In addition, through this to provide an electron emission device that the electron emission is made uniform and the electron emission efficiency is increased.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 기판; 상기 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이 트 전극을 절연하는 제1절연체층; 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성된 전자 방출원 홀; 및 상기 전자 방출원 홀 내에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치되어, 나노 포어가 다수 형성된 템플릿과 상기 나노 포어에 성장된 전자 방출 물질을 구비한 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention as described above, the substrate; A cathode electrode disposed on the substrate; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode; A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; An electron emission source hole formed in the first insulator layer and the gate electrode to expose the cathode electrode; And an electron emission device including an electron emission source including a template in which a plurality of nanopores are formed and an electron emission material grown on the nanopores, the current source being arranged to be energized in the electron emission hole. do.
여기서, 상기 나노 포어의 하측에는 상기 전자 방출 물질을 성장시킬 수 있도록 촉매층이 형성된 것이 바람직하다. Here, it is preferable that a catalyst layer is formed under the nanopores so as to grow the electron emission material.
여기서, 상기 촉매층은 금속 또는 금속염을 포함하는 것이 바람직하다. Here, the catalyst layer preferably comprises a metal or a metal salt.
여기서, 상기 전자 방출원은 전도성 접착 수단에 의해 상기 캐소오드 전극에 고정된 것이 바람직하다. Here, the electron emission source is preferably fixed to the cathode electrode by a conductive bonding means.
여기서, 상기 전도성 접착 수단은 전도성 무기물질과 수지 성분을 포함하는 것이 바람직하다. Here, the conductive bonding means preferably includes a conductive inorganic material and a resin component.
여기서, 상기 전도성 무기물질은 Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과, 유리를 포함하는 것이 바람직하다. Here, the conductive inorganic material preferably includes a metal or metal oxide such as Pd, Ag, RuO 2 , Pd-Ag, and glass.
여기서, 상기 수지 성분은 에틸 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 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 포함하는 것이 바람직하다. Here, the resin component is a cellulose resin such as ethyl cellulose, nitrocellulose; Acrylic resins such as polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate and the like; It is preferable to include at least one of vinyl-based resins such as polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl ether and the like.
여기서, 상기 게이트 전극의 상측을 덮는 제2절연체층과, 상기 제2절연체층에 의해 상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 게이트 전극과 나란한 방향으로 배치된 집속 전극을 더 포함하는 것이 바람직하다. Here, it is preferable to further include 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.
또한 상기와 같은 본 발명의 목적은, 나노 포어가 다수 형성된 템플릿을 제조하는 단계(a); 상기 나노 포어의 하단에 촉매층을 형성하는 단계(b); 상기 촉매층에서부터 전자 방출 물질을 성장시키는 단계(c); 및 전자 방출 물질이 성장된 템플릿을 캐소오드 전극에 고정하는 단계(d)를 포함하는 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다. In addition, the object of the present invention as described above, the step of manufacturing a template in which a plurality of nano-pores (a); (B) forming a catalyst layer on the bottom of the nanopores; (C) growing an electron emitting material from the catalyst layer; And (d) fixing the template on which the electron emission material is grown to the cathode electrode.
여기서, 상기 단계(a)에서는 방전 가공 또는 레이저 가공에 의해 템플릿에 나노 포어를 천공하는 것이 바람직하다. Here, in step (a), it is preferable to perforate the nanopores in the template by electric discharge machining or laser machining.
여기서, 상기 단계(c)에서는 CVD 직접 성장법에 의해 전자 방출 물질을 성장시키는 것이 바람직하다. Here, in step (c), it is preferable to grow the electron emission material by CVD direct growth method.
여기서, 상기 단계(d)에서는 전도성 무기 물질과 수지를 혼합하여 인쇄한 전도성 접착 수단과 상기 템플릿을 포함하는 전자 방출원을 접하도록 배치하고, 상기 전도성 접착 수단을 경화시켜 전자 방출원을 캐소오드 전극에 고정하는 것이 바람직하다. Here, in step (d), the conductive bonding means printed by mixing the conductive inorganic material and the resin and the electron emitting source including the template are disposed to be in contact with each other, and the conductive bonding means is cured to convert the electron emitting source into a cathode electrode. It is preferable to fix it.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하에서 종래 기술을 설명하면서 언급한 부재와 실질적으로 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재 번호를 사용한다. Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same member number is used for the member substantially the same as the member mentioned while demonstrating the prior art below.
도 4에는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단 면도가 도시되어 있다. 4 is a schematic view showing the configuration of the electron emitting device according to the present invention.
도 4에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130) 및 전자 방출원(250)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the
상기 제1기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다. The
상기 캐소오드 전극(120)은 상기 제1기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금, Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 유리로 구성된 인쇄된 도전체, ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다. The
상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치되고, 상기 캐소오드 전극(120)과 같이 통상의 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다. The
상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다. The
상기 전자 방출원(250)은 상기 제1절연체층(130) 및 상기 게이트 전극(140)에 형성되어 상기 캐소오드 전극(120)의 일부가 드러나도록 하는 전자 방출원 홀(131)의 내부에 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치된다. 상기 전자 방출원(250)은 나노 포어(nano pore)가 다수 형성된 템플릿(template)(251)과, 상기 나노 포어 내부로부터 성장된 전자 방출 물질(253)을 포함한다. 또한, 상기 나노 포어 내부로부터 상기 전자 방출 물질(253)이 성장하는데 사용되는 촉매층(252)이 상기 나노 포어의 하측에 배치되어 있을 수 있다. 상기 템플릿(251)은 전도성 접착 수단(254)에 의해 상기 캐소오드 전극(120) 상에 고정된다. The
상기 촉매층(252)은 금속 재료로 형성될 수 있고, 또는 금속염(metal salt)으로 만들어질 수도 있다. The
상기 촉매층(252)이 금속염으로 만들어진 경우, 상기 촉매층(252)은 소정 용매에 금속염이 용해된 용액을 소정의 시드 레이어 상에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 형성된다. 여기서, 상기 용액은 스핀코팅(spin coating) 방법 또는 디핑(dipping) 방법에 의하여 별도의 시드 레이어(seed layer)(미도시) 상에 도포될 수 있다. When the
여기서 금속염은 TMAH(Tetramethylammonium Hydroxide)와 같은 강염기 현상액에 용해될 수 있도록 약산 음이온 기를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 약산 음이온 기로는 아세테이트(acetate)기, 옥살레이트(oxalate)기 및 카보네이트(carbonate)기로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나가 될 수 있다. 또한, 상 기 금속염은 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이트륨(Y)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 용매로서는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 및 에탄올(ethanol) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 이때, 상기 금속염은 상기 용매에 대해서 상온에서 대략 1mM 이상의 용해도를 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 금속염은 아세톤(acetone), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 포토레지스트 스트립(photoresist strip) 용 용매에는 용해되지 않는 것이 바람직하다. Here, the metal salt preferably has a weak acid anion group so that it can be dissolved in a strong base developer such as TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide). The weak acid anion group may be at least one selected from the group consisting of an acetate group, an oxalate group, and a carbonate group. In addition, the metal salt may include at least one selected from the group consisting of iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and yttrium (Y). In addition, at least one of ethylene glycol and ethanol may be used as the solvent. In this case, the metal salt preferably has a solubility of about 1 mM or more at room temperature with respect to the solvent. In addition, the metal salt is preferably insoluble in acetone, isopropyl alcohol, and a solvent for a photoresist strip.
한편, 상기 전자 방출원(250)은 상기 게이트 전극(140)에 비해서 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(250)에 사용되는 전자 방출 물질(253)은 카본 물질이나 나노 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 카본 물질로는 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등이 바람직하다. 또는 사용될 수 있는 나노 물질은 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등이 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다. On the other hand, the
지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(101)는 캐소오드 전극에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극에 (+) 전압을 인가하여 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 게이트 전극(140) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 전자 방출원으로부터 전자가 방출되도록 할 수 있다. The
또한, 지금까지 설명한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 표시 소자로 구성하기 위해서는 상기 전자 방출 소자(101)의 전면에 형광체층(70)을 더 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. In addition, the
상기 제2기판(90)은 상기 제1기판(110)과 마찬가지로 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 상기 제1기판(110)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 상기 애노드 전극(80)은 상기 캐소오드 전극(120) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. The
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
또한, 단순히 램프로서 가시광선을 발생시키는 것이 아니라 화상을 구현하기 위해서는 상기 캐소오드 전극(120) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 상기 게이트 전극(140)들과 상기 캐소드 전극(120)들이 교차하는 영역 들에는 전자 방출원 홀(131)들이 형성하여, 그 내부에 전자 방출원(250)을 배치한다. In addition, electron emission source holes 131 are formed in regions where the
상기 제1기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(100)와 상기 제2기판(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
또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(100)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
이러한 구성을 가지는 전자 방출 디스플레이 장치는 다음과 같이 동작한다. An electron emission display device having such a configuration operates as follows.
전자 방출을 위해 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(250)으로부터 전자가 방출될 수 있게 한다. 또한, 애노드 전극(80)에 강한 (+)전압을 인가하여 애노드 전극(80) 방향으로 방출된 전자를 가속시킨다. 이와 같이 전압이 인가되면, 전자 방출원(250)을 구성하는 침상의 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다. Electrons are emitted from the
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an electron emission device according to a first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
먼저, 도 5에 도시된 것과 같이, 나노 포어가 다수 형성된 템플릿(251)을 제 조한다. 상기 템플릿(251)의 소재에는 제한은 없으며, 전도성을 가진 철 등의 재료를 선택할 경우, 나노 포어를 형성하기 위해 방전 가공(electro discharge machining)을 활용할 수 있다. 그밖에 세라믹 소재나 폴리머, 반도체 소재를 사용하는 경우에는 레이저 가공 등이 사용될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 템플릿은 전해 연마 및 양극 산화를 통해 형성된다. 그러나, 나노 포어를 형성하는 방법은 여기에 언급한 것으로 한정되지 않는다. 상기 나노 포어의 직경은 수 nm에서 100 nm 이하 정도인 것이 바람직하다. First, as shown in FIG. 5, a
상기 템플릿(251)에서 나노 포어의 하측에는 촉매층(252)을 형성한다. 도면에 도시된 것과 같이 템플릿(251)의 하단 전부에 촉매층(252)을 형성할 수도 있고, 도면에 도시되어 있지는 않지만 상기 나노 포어마다 하측에 촉매층(252)이 형성되어 있을 수도 있다. In the
그 다음, 도 6에 도시된 것과 같이 CVD 직접 성장 방법을 사용하여 상기 촉매층(252)의 위에 카본 물질 또는 나노 물질로 만들어진 전자 방출 물질(253)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6, an
그 다음, 이와 같이 형성된 전자 방출원을 전자 방출 소자의 캐소오드 전극 위에 부착한다. 캐소오드 전극 상에 전자 방출원 고정하기 위해 전도성 접착 수단(254)이 사용되는데, 상기 전도성 접착 수단(254)은 전도성 무기물질과 수지를 포함하는 것이 바람직하다. The electron emission source thus formed is then attached onto the cathode electrode of the electron emission element. Conductive adhesive means 254 is used to fix the electron emission source on the cathode electrode, which preferably comprises a conductive inorganic material and a resin.
상기 전도성 무기 물질은 Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물 과 유리로 구성될 수 있다. 상기 수지는 인쇄성, 점도, 접착성을 향상시키기 위한 것으로, 상기 수지의 성분은 예를 들면, 에틸 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스 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 한정되는 것은 아니다. The conductive inorganic material may be made of metal or metal oxide such as Pd, Ag, RuO 2 , Pd-Ag, and glass. The resin is to improve the printability, viscosity, adhesiveness, the components of the resin, for example, cellulose-based resin such as ethyl cellulose, nitrocellulose; 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.
상기 전도성 무기 물질과 상기 수지 성분을 혼합하는 전도성 접착 수단을 상기 캐소오드 전극의 상측에 인쇄하고, 그 위에 템플릿을 포함하는 전자 방출원을 배치한 후, 상기 인쇄된 전도성 접착 수단을 경화시킴으로써 전자 방출원을 캐소오드 전극 상에서 고정할 수 있다. Printing conductive adhesive means for mixing the conductive inorganic material and the resin component on the upper side of the cathode electrode, placing an electron emission source comprising a template thereon, and curing the printed conductive adhesive means to emit electrons. The circle can be fixed on the cathode electrode.
상기 인쇄된 전도성 접착 수단을 경화시키는 방법에는 네가티브 감광성 수지를 포함시켜 노광을 통해 경화시키거나, 소성 공정을 통해 경화시킬 수 있다. 물론 여기서 언급한 방법으로 한정되는 것은 아니다. The method of curing the printed conductive adhesive means may include a negative photosensitive resin to cure through exposure or to cure through a firing process. Of course, it is not limited to the method mentioned here.
위에서 설명한 것과 같이 나노 포어에만 전자 방출 물질(253)이 형성되는 경우에는, 전자 방출 물질(253)을 전자 방출원의 전 면적에 대해 균일하게 분포시킬 수 있다. 이에 따라 스크린 효과와 같은 전자 방출을 저해하는 요소를 예방할 수 있다. As described above, when the
도 7에는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있다. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the electron emitting device according to the second embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자(301) 는 게이트 전극(140)의 상측을 덮는 제2절연체층(135)과 상기 제2절연체층(135)의 상측에 형성된 집속 전극(145)을 더 포함한다. 상기 집속 전극(145)을 더 포함함으로써 전자 방출원(250)에서 방출되는 전자가 형광체층(미도시)을 향하여 중앙으로 집속되도록 할 수 있고, 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 7, the
도 7에 도시된 제2실시예의 전자 방출 소자에서도 앞서 설명한 나노 포어가 형성된 템플릿(251)을 이용한 전자 방출원을 구비하도록 할 수 있고, 이에 따라 저자 방출 물질이 균일하게 배열되어 스크린 효과를 피하고 전자 방출 특성을 개선할 수 있다. In the electron emission device of the second embodiment shown in FIG. 7, the electron emission source using the
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 전자 방출 소자에서는 전자 방출 물질의 전자 방출 특성을 크게 개선 할 수 있고, 전자 방출이 균일하게 이루어지도록 할 수 있다. As described above, in the electron emission device according to the present invention, it is possible to greatly improve the electron emission characteristics of the electron emission material and to make the electron emission uniform.
또한, 종래에는 배기과정에서 가해지는 고온으로 인해 전자 방출 물질로 사용되는 카본 물질이나 나노 물질이 손상을 입는 경우가 있어 전자 방출원의 수명을 감소시키는 원인이 되었었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 별도의 템플릿에서 전자 방출 물질을 성장시킨 후에 캐소오드 상에 장착하는 경우에는 배기과정에서의 전자 방출 물질의 손상을 고려하지 않아도 되므로 공정의 설계가 용이해지고, 전자 방출 물질의 수명 향상에 도움이 된다. In addition, in the related art, the carbon material or the nanomaterial used as the electron emission material may be damaged due to the high temperature applied in the exhaust process, thereby reducing the lifetime of the electron emission source. However, when the electron-emitting material is grown on a separate template and mounted on the cathode as in the present invention, it is not necessary to consider the damage of the electron-emitting material during the exhaust process, so that the design of the process is facilitated, It helps to improve lifespan.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (12)
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| KR1020050103453A KR20070046606A (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Electron emission device and method of manufacturing the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100849685B1 (en) * | 2007-05-23 | 2008-07-31 | 연세대학교 산학협력단 | Preparation method of selective nanowire using patterning of seed layer |
| KR101013604B1 (en) * | 2008-12-05 | 2011-02-14 | 고려대학교 산학협력단 | fabrication method of electron emission source source |
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2005
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