KR20070105490A - Electron emission device and method of manufacturing the same - Google Patents

Electron emission device and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20070105490A
KR20070105490A KR1020060037678A KR20060037678A KR20070105490A KR 20070105490 A KR20070105490 A KR 20070105490A KR 1020060037678 A KR1020060037678 A KR 1020060037678A KR 20060037678 A KR20060037678 A KR 20060037678A KR 20070105490 A KR20070105490 A KR 20070105490A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron emission
cathode electrode
template
gate electrode
electron
Prior art date
Application number
KR1020060037678A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정광석
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020060037678A priority Critical patent/KR20070105490A/en
Publication of KR20070105490A publication Critical patent/KR20070105490A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
    • H01J1/3044—Point emitters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30403—Field emission cathodes characterised by the emitter shape
    • H01J2201/30407—Microengineered point emitters
    • H01J2201/30415—Microengineered point emitters needle shaped
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group

Abstract

An electron emission device and a method for manufacturing the same are provided to form an electron emission source by connecting a template with a cathode electrode. An electron emission device includes a substrate(110), a cathode electrode, a gate electrode(140), a first insulating layer(130), an electron emission source hole, and an electron emission source(250). The cathode electrode is disposed on the substrate. The gate electrode is electrically insulated from the cathode electrode. The first insulating layer is disposed between the cathode electrode and the gate electrode in order to insulate the cathode electrode and the gate electrode from each other. The electron emission source hole is formed on the first insulating layer and the gate electrode in order to expose the cathode electrode. The electron emission source is electrically connected to the cathode electrode within the electron emission source hole. The electron emission source includes a template(251) having a plurality of nano-pores and an electron emission material(253) grown on an upper side of the template.

Description

전자 방출 소자 및 그 제조 방법{Electron emission device and method of manufacturing the same} Electron emission device and method of manufacturing the same

도 1은 전자 방출 소자의 일례의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing a configuration of an example of an electron emitting device.

도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

도 3은 도 2의 III 부분의 확대도. 3 is an enlarged view of section III of FIG. 2;

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자의 구조를 간략히 보여주는 도면. 4 is a view schematically showing the structure of an electron emitting device according to a first embodiment of the present invention.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법을 간략히 보여주는 도면. 5 to 7 briefly show a method of manufacturing an electron emitting device according to a first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면. 8 is a view schematically showing a 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 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 emission display element 101, 201, 301: electron emission element

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 electrode 150, 250: electron emission source

251: 템플릿 252: 촉매층251 template 252 catalyst layer

253: 전자 방출 물질 253: electron emitting material

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 함수(β Function)가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다. The FED type uses molybdenum (Mo) and silicon by using 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 an electron emission source. 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 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 있으며, 도 3에는 도 2의 III 부분의 확대도가 도시되어 있다. FIG. 1 is a view showing an example of a double FED type electron emission device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of part III of FIG. Is shown.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 제1기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1 절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다. As illustrated in FIGS. 1 to 3, the electron emission device 101 may include a first substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, a first insulator layer 130, and an electron emission source. And 150.

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 first substrate 110 is a plate member having a predetermined thickness. The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the first substrate 110. The gate electrode 140 is disposed with the cathode electrode 120 and the insulator layer 130 interposed therebetween. The insulator layer 130 is disposed between the gate electrode 140 and the cathode electrode 120 to insulate the cathode electrode 120 and the gate electrode 140.

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

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

이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자(100)에서는, 인쇄법이나 CVD(chemical Vapor Deposition) 직접 성장법을 이용하여 카본 물질이나 나노 물질을 포함한 전자 방출원을 제조한다. 그러나 공지의 방식을 이용하는 경우에는 전 자 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 emission display device 100 having such a configuration, an electron emission source including a carbon material or a nanomaterial is manufactured by using a printing method or a chemical vapor deposition (CVD) direct growth method. However, in the case of using a known method, electron-emitting materials such as carbon materials or nanomaterials constituting the electron emission source are often buried inside without being exposed to the surface. In addition, in the case of being exposed to the outside, they are often formed in a state of being bound together or laterally facing each other.

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 전자 방출 효율이 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 emission material is not exposed to the outside, smooth emission of electrons due to the advanced discharge effect is not expected at all, and when exposed to the outside, the electron emission efficiency 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 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 템플릿의 상측에 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 an upper side of the template and disposed to be energized in the electron emission hole. Is achieved.

여기서, 상기 템플릿의 상단에는 상기 전자 방출 물질을 성장시킬 수 있도록 촉매층이 형성된 것이 바람직하다. Here, it is preferable that a catalyst layer is formed on the top of the template 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 템플릿은 전도성 접착 수단에 의해 상기 캐소오드 전극에 고정된 것이 바람직하다. Here, the template 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 아 크릴레이트 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 상단에 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 top 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)는 전해 연마 및 양극 산화 공정을 통해 다수의 나노 포어가 형성된 템플릿을 제조하는 것이 바람직하다. Here, the step (a) is preferably prepared by a template in which a plurality of nanopores are formed through the electropolishing and anodization process.

여기서, 상기 단계(a)는 전해 연마 및 양극 산화 공정을 통해 다수의 나노 포어의 위치 및 나노 포어의 직경을 조절하여 이후에 형성되는 전자 방출 물질의 밀도를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. Here, the step (a) is preferably to control the location of the plurality of nano-pores and the diameter of the nano-pores through the electropolishing and anodic oxidation process to control the density of the electron-emitting material to be formed later.

여기서, 상기 단계(c)는 CVD 직접 성장법에 의해 전자 방출 물질을 성장시키는 것이 바람직하다. In the step (c), it is preferable to grow the electron emission material by CVD direct growth method.

여기서, 상기 단계(d)는 전도성 무기 물질과 수지를 혼합하여 인쇄한 전도성 접착 수단과 상기 템플릿을 포함하는 전자 방출원을 접하도록 배치하고, 상기 전도 성 접착 수단을 경화시켜 전자 방출원을 캐소오드 전극에 고정하는 것이 바람직하다. Here, the step (d) is disposed so as to contact the conductive adhesive means printed by mixing the conductive inorganic material and the resin and the electron emitting source including the template, and the conductive adhesive means is cured to cathode the electron emitting source It is preferable to fix it to an electrode.

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

도 4에는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다. 4 is a view schematically showing a configuration of an 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 electron emission device 101 may include a first substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, a first insulator layer 130, and an electron emission source 250. It includes.

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 first substrate 110 is a plate-shaped member having a predetermined thickness. Quartz glass, glass containing a small amount of impurities such as Na, plate glass, a glass substrate coated with SiO 2 , aluminum oxide, or a ceramic substrate may be used. have. In addition, when implementing a flexible display apparatus, a flexible material may be used.

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 cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the first substrate 110 and may be made of a conventional electrically conductive material. For example, metals such as Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd or alloys thereof, metals such as Pd, Ag, RuO 2 , Pd-Ag or metal oxides and glass It may be made of a printed conductor consisting of a transparent conductor such as ITO, In 2 O 3 or SnO 2 , or a semiconductor material such as polysilicon.

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 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 electrically conductive material like the cathode electrode 120.

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 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 generate a short between the two electrodes. prevent.

상기 전자 방출원(250)은 상기 제1절연체층(130) 및 상기 게이트 전극(140)에 형성되어 상기 캐소오드 전극(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 상단에 성장된 전자 방출 물질(253)을 포함한다. 또한, 상기 나노 포어 상단에 상기 전자 방출 물질(253)이 성장하는데 사용되는 촉매층(252)이 상기 나노 포어의 상단에 배치되어 있을 수 있다. 상기 템플릿(251)은 전도성 접착 수단에 의해 상기 캐소오드 전극(120) 상에 고정될 수 있다. The electron emission source 250 is formed in the first insulator layer 130 and the gate electrode 140 to expose a portion of the cathode electrode 120 to the inside of the electron emission hole 131. The cathode is disposed to be energized with the electrode 120. The electron emission source 250 includes a template 251 having a plurality of nano pores formed therein, and an electron emission material 253 grown on the nanopores. In addition, a catalyst layer 252 used to grow the electron emission material 253 on the nanopores may be disposed on the nanopores. The template 251 may be fixed on the cathode electrode 120 by conductive adhesive means.

상기 촉매층(252)은 금속 재료로 형성될 수 있고, 또는 금속염(metal salt)으로 만들어질 수도 있다. The catalyst layer 252 may be formed of a metal material, or may be made of a metal salt.

상기 촉매층(252)이 금속염으로 만들어진 경우, 상기 촉매층(252)은 소정 용매에 금속염이 용해된 용액을 소정의 시드 레이어 상에 도포하고, 이를 건조시킴으 로써 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 catalyst layer 252 is made of a metal salt, the catalyst layer 252 is formed by applying a solution in which a metal salt is dissolved in a predetermined solvent on a predetermined seed layer and drying it. Here, the solution may be applied on a separate seed layer (not shown) by a spin coating method or a dipping method.

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

지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(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 electron emission device 101 having the same configuration as described above applies a negative voltage to a cathode electrode and a positive voltage to a gate electrode to apply the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. The electrons are emitted from the electron emission source by the electric field formed between

또한, 지금까지 설명한 전자 방출 소자(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 electron emission device 101 described above may be used for the electron emission display device 100 that generates visible light to implement an image. In order to configure the display device, 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 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 second substrate 90 is a plate-like member having a predetermined thickness like the first substrate 110 and may be made of the same material as the first 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 캐소오드 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(250)을 배치한다. In addition, 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 250 is disposed therein.

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 electron emission device 100 including the first substrate 110 and the front panel 102 including the second substrate 90 face each other while maintaining a predetermined distance therebetween to form a light emitting space. Spacers 60 are arranged to maintain the gap between the emitting element 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 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전 극(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. The electron is discharged from the electron emission source 250 installed on 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 released. In addition, a strong (+) voltage is applied to the anode electrode 80 to accelerate electrons emitted toward the anode electrode 80. When the voltage is applied in this way, electrons are emitted from the needle-like materials constituting the electron emission source 250, proceed toward the gate electrode 140, and are accelerated toward the anode electrode 80. Electrons accelerated toward the anode electrode 80 impinge on the phosphor layer 70 positioned on the anode electrode 80 to excite the phosphor layer to generate visible light.

이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an electron emission device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7.

기판(110) 위에 캐소오드 전극(120), 절연체층(130) 및 게이트 전극(140)을 형성하고, 전자 방출원 홀(131)을 형성하는 과정은 공지의 방법을 사용할 수 있다. The process of forming the cathode electrode 120, the insulator layer 130, and the gate electrode 140 on the substrate 110 and forming the electron emission source hole 131 may use a known method.

본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법에서 전자 방출원 홀 내에 전자 방출원을 형성하는 공정은 이하와 같다. The process of forming an electron emission source in the electron emission source hole in the method of manufacturing an electron emission element according to the present invention is as follows.

먼저, 도 5에 도시된 것과 같이, 나노 포어가 다수 형성된 템플릿(251)을 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 형성한다. 상기 템플릿(251)은 탑-다운(top-down) 방식 또는 바텀-업(bottom-up) 방식으로 제조될 수 있으며, 그 소재에는 제한이 없다. 상기 나노 포어의 직경은 수 nm에서 100 nm 이하 정도인 것이 바람직하다. First, as shown in FIG. 5, a template 251 having a plurality of nanopores formed therein is formed to conduct electricity with the cathode electrode 120. The template 251 may be manufactured in a top-down method or a bottom-up method, and the material is not limited thereto. It is preferable that the diameter of the nanopores is about several nm to about 100 nm or less.

상기 템플릿을 제조하는 방법의 일례로는 양극 산화(anodization)를 이용하 는 방법이 있다. 양극 산화를 이용하는 방식을 적용할 때의 바람직한 재료로는 알루미늄을 들 수 있고, 전처리 과정으로 알루미늄을 전해 연마(electropolishing) 방식에 의해 표면 처리한다. 즉, 양극 산화에 앞서 산 용액 속에서 알루미늄을 전기적으로 산화시키면 산소와 알루미늄이 결합하여 알루미나(Al2O3)의 막이 알루미늄의 표면에 형성된다. 산화가 일어나는 알루미늄은 양극(positive electrode)으로 사용되므로 이 공정을 양극 산화라고 부른다. 이렇게 형성된 알루미나 막은 산 용액에 의해서 부식되어 식각이 일어나게 되는데, 양극산화의 속도보다 식각의 속도가 더 빠르게 되면 알루미늄의 표면을 연마하는 효과가 있다. 이러한 현상을 전해 연마라고 한다. 이러한 전처리 과정을 거치는 것은, 알루미나의 식각이 등전위선(equi-potential line)과 수직으로 진행되므로, 평탄한 표면으로부터 출발하여 양극산화를 진행해야만 구멍들의 방향이 나란해지기 때문이다. 본격적인 양극 산화는 위에서 언급한 전해 연마와 동일한 장치, 동일한 재료를 사용하나, 반응 조건만 달라진다. 양극 산화의 초기에는 알루미나의 표면에 수직으로 구멍들이 형성되기는 하지만, 그 배열은 불규칙하다. 그러나, 알루미늄이 알루미나로 변하면서 부피가 증가하여 생기는 스트레스로 인하여, 시간이 지나면서 이 구멍들은 가장 스트레스를 덜 받을 수 있는 배열로 저절로 정렬(self-align)이 된다. 주어진 공간을 가장 효율적으로 활용할 수 있는 배열은 육방밀집구조(hexagonal close-packing)이므로, 구멍들은 육각형으로 배열이 되고 결과적으로 벌집과 같은 육각형의 구조가 형성된다. 따라서, 양극 산화된 샘플의 구멍들은 위에서 볼 때에는 불규칙하게 배 열되어 있으나, 알루미늄과 알루미나의 경계면에서는 규칙적인 배열을 가지게 된다. 규칙적인 배열을 가진 구멍이 필요한 경우에는, 양극산화에 의해서 생긴 알루미나 층을 일단 녹여낸다. 그러면, 규칙적인 배열을 가진 알루미늄의 표면이 노출되는데, 이때 동일한 조건에서 다시 2번째 양극산화를 진행하면 규칙적으로 배열된 구멍을 얻을 수 있다. 여기에 필요한 경우 추가로, 전기를 가하지 않은 상태에서 식각을 함으로써, 구멍의 내부가 고르게 깎여 나가서 구멍의 깊이와 구멍간의 간격을 처음과 같이 유지하면서 구멍의 크기만 크게 만드는 구멍 확장(pore widening) 공정을 실시할 수 있다. An example of a method of manufacturing the template is a method using anodization. Preferred materials for applying the method using anodization include aluminum, and aluminum is surface treated by electropolishing in a pretreatment process. That is, when aluminum is electrically oxidized in an acid solution prior to anodizing, oxygen and aluminum are bonded to form a film of alumina (Al 2 O 3 ) on the surface of aluminum. This process is called anodic oxidation because aluminum where oxidation occurs is used as a positive electrode. The alumina film thus formed is corroded by an acid solution to cause etching. When the etching rate is faster than the rate of anodization, the surface of aluminum is polished. This phenomenon is called electropolishing. This pretreatment process is because the etching of the alumina proceeds perpendicular to the equipotential line, so that the direction of the holes becomes parallel only when anodization starts from a flat surface. Full-fledged anodic oxidation uses the same equipment and materials as the electropolishing described above, but with different reaction conditions. In the early stages of anodic oxidation, holes are formed perpendicular to the surface of the alumina, but the arrangement is irregular. However, due to the stress caused by the volume change of aluminum to alumina, over time these holes self-align themselves in the least stressful arrangement. The most efficient arrangement for a given space is hexagonal close-packing, so the holes are arranged in a hexagon, resulting in a hexagonal structure like a honeycomb. Thus, the holes of the anodized sample are irregularly arranged when viewed from above, but have a regular arrangement at the interface between aluminum and alumina. If a hole with a regular arrangement is required, the alumina layer produced by anodization is melted once. Then, the surface of the aluminum having a regular arrangement is exposed, and when the second anodization is performed again under the same conditions, a regularly arranged hole can be obtained. In addition, if necessary, a hole widening process that makes the inside of the hole evenly cut by etching without applying electricity, thereby increasing the size of the hole while maintaining the depth of the hole and the distance between the holes as the first. Can be carried out.

상기 템플릿을 제조하는 다른 방법으로는 전도성을 가진 금속 등의 재료를 선택하여, 방전 가공(electro discharge machining)을 활용하여 나노 포어들을 형성할 수 있다. 그밖에 세라믹 소재나 폴리머, 반도체 소재를 선택하여 레이저 가공 등의 방법으로 템플릿을 제조할 수 있다. As another method of manufacturing the template, a material such as a metal having conductivity may be selected to form nanopores using electro discharge machining. In addition, a template may be manufactured by selecting a ceramic material, a polymer, or a semiconductor material by laser processing or the like.

그러나, 템플릿에 나노 포어를 형성하는 방법은 여기에 언급한 것으로 한정되지 않는다. However, the method of forming nanopores in the template is not limited to those mentioned herein.

그 다음, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 템플릿(251)의 상부에 촉매층(252)을 형성한다. 상기 촉매층(252)은 상기 나노 포어들의 입구 부근을 제외한 상기 템플릿의 상측에 형성된다. 상기 촉매층의 소재는 앞서 언급한 것과 같다. Next, as shown in FIG. 6, the catalyst layer 252 is formed on the template 251. The catalyst layer 252 is formed on the upper side of the template except near the inlet of the nanopores. The material of the catalyst layer is the same as mentioned above.

그 다음, 도 7에 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. 7, an electron emission material 253 made of carbon material or nano material is formed on the catalyst layer 252 using the CVD direct growth method.

상기 템플릿의 상측에는 다수의 나노 포어들로 인해 촉매층이 형성되는 공간이 좁아서 촉매층에서 성장하는 전자 방출 물질이 서로 멀게 배치되게 된다. 이에 따라 전자 방출 물질의 밀도가 조절되는 효과를 얻을 수 있고, 스크린 효과와 같은 전자 방출을 저해하는 요소들을 피할 수 있다. On the upper side of the template, the space in which the catalyst layer is formed is narrow due to the plurality of nanopores, so that the electron emission materials growing in the catalyst layer are arranged far from each other. Accordingly, the effect of adjusting the density of the electron emitting material can be obtained, and elements that inhibit electron emission such as a screen effect can be avoided.

한편, 상기 템플릿에 나노 포어를 형성하는 공정에서 상기 나노 포어들의 직경을 가능한 한 크게 하면 상기 촉매층이 형성될 수 있는 면적이 줄어들어 된다. 이와 같이 나노 포어의 직경을 조절하면 촉매층이 듬성듬성 형성되어 전자 방출 물질의 밀도가 줄어들어 전자 방출 물질이 밀집되는 것을 피할 수 있다. 즉, 나노 포어의 직경을 조절하여 전자 방출 물질의 밀도를 제어할 수 있게 된다. On the other hand, if the diameter of the nano-pores as large as possible in the process of forming nano-pores on the template, the area in which the catalyst layer can be formed is reduced. As such, when the diameter of the nanopores is adjusted, the catalyst layer is sparsely formed, thereby reducing the density of the electron emission material and thus avoiding densification of the electron emission material. That is, it is possible to control the density of the electron emitting material by adjusting the diameter of the nanopores.

또한, 나노 포어의 중심 위치를 서로 멀게 또는 가까이 형성하도록 조절하고, 위와 같이 나노 포어의 직경을 조절하면 전자 방출 물질의 밀도를 더욱 확실히 제어할 수 있다. In addition, by adjusting the center position of the nano-pores to be closer or closer to each other, and by adjusting the diameter of the nano-pores as described above, it is possible to more certainly control the density of the electron emitting material.

한편, 이상에서 설명한 방법과 달리 템플릿 상에 촉매층을 형성하고 전자 방출 물질을 성장시킨 이후에 캐소오드 전극과 통전되도록 템플릿을 설치하는 방법도 가능하다. 이 때에는 템플릿과 캐소오드 전극이 고정되도록 하기 위해 별도의 접착 수단이 사용될 수 있다. 상기 전도성 접착 수단은 전도성 무기물질과 수지를 포함하는 것이 바람직하다. On the other hand, unlike the method described above, after the catalyst layer is formed on the template and the electron emission material is grown, a method of installing the template so as to conduct electricity with the cathode electrode is also possible. In this case, separate adhesive means may be used to fix the template and the cathode electrode. The conductive adhesive means preferably comprises a conductive inorganic material and a resin.

상기 전도성 무기 물질은 Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 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 composed of a 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 네거티브 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.

도 8에는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방출 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있다. 8 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 8에 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. 8, the electron emission device 301 according to the second exemplary embodiment of the present invention may include the second insulator layer 135 and the second insulator layer 135 covering the upper side of the gate electrode 140. It further includes a focusing electrode 145 formed on the upper side. By further including the focusing electrode 145, electrons emitted from the electron emission source 250 may be focused toward the phosphor layer (not shown) and may be prevented from being dispersed in left and right directions.

도 8에 도시된 제2실시예의 전자 방출 소자에서도 앞서 설명한 나노 포어가 형성된 템플릿(251)을 이용한 전자 방출원을 구비하도록 할 수 있고, 이에 따라 전자 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. 8, an electron emission source using the template 251 having the nanopores formed therein may be provided. Accordingly, the electron emission materials may be uniformly arranged to avoid screen effects, and Release characteristics can be improved.

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 발명에서 전자 방출 물질을 성장시킨 이후에 템플릿을 캐소오드 전극에 연결하는 방식으로 전자 방출원을 형성하도록 하는 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, in the present invention, when the electron emission material is formed by growing the electron emission material by connecting the template to the cathode electrode, it is not necessary to consider the damage of the electron emission material during the exhaust process. It is facilitated and helps to improve the lifetime of the electron emitting material.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (13)

기판; Board; 상기 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; A cathode electrode disposed on the substrate; 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; 상기 캐소오드 전극이 드러나도록 상기 제1절연체층과 상기 게이트 전극에 형성된 전자 방출원 홀; 및 An electron emission source hole formed in the first insulator layer and the gate electrode to expose the cathode electrode; And 상기 전자 방출원 홀 내에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치되어, 나노 포어가 다수 형성된 템플릿과 상기 템플릿의 상측에 성장된 전자 방출 물질을 구비한 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자. 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 template. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 템플릿의 상단에는 상기 전자 방출 물질을 성장시킬 수 있도록 촉매층이 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And a catalyst layer formed on the upper end of the template to grow the electron emission material. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 촉매층은 금속 또는 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The catalyst layer is an electron emission device, characterized in that it comprises a metal or a metal salt. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 템플릿은 전도성 접착 수단에 의해 상기 캐소오드 전극에 고정된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the template is fixed to the cathode electrode by conductive bonding means. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 전도성 접착 수단은 전도성 무기물질과 수지 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the conductive bonding means comprises a conductive inorganic material and a resin component. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 전도성 무기물질은 Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과, 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The conductive inorganic material may include a metal or metal oxide such as Pd, Ag, RuO 2 , Pd-Ag, and glass, and an electron emission device. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 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 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The resin component may be a cellulose resin such as ethyl cellulose, nitrocellulose, or the like; Acrylic resins such as polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate and the like; An electron emitting device comprising at least one of a vinyl-based resin such as polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl ether and the like. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 전극의 상측을 덮는 제2절연체층과, A second insulator layer covering an upper side of the gate electrode; 상기 제2절연체층에 의해 상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 게이트 전극과 나란한 방향으로 배치된 집속 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And a focusing electrode insulated from the gate electrode by the second insulator layer, and arranged in a direction parallel to the gate electrode. 나노 포어가 다수 형성된 템플릿을 제조하는 단계(a); (A) preparing a template in which a plurality of nanopores are formed; 상기 나노 포어의 상단에 촉매층을 형성하는 단계(b); (B) forming a catalyst layer on top of the nanopores; 상기 촉매층에서부터 전자 방출 물질을 성장시키는 단계(c); 및 (C) growing an electron emitting material from the catalyst layer; And 전자 방출 물질이 성장된 템플릿을 캐소오드 전극에 고정하는 단계(d)를 포함하는 전자 방출 소자의 제조 방법. Fixing the template on which the electron emission material is grown to the cathode electrode (d). 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 단계(a)는 전해 연마 및 양극 산화 공정을 통해 다수의 나노 포어가 형성된 템플릿을 제조하는 것임을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법. The step (a) is a method of manufacturing an electron emission device, characterized in that for producing a template in which a plurality of nano-pores are formed through electrolytic polishing and anodization process. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 단계(a)는 전해 연마 및 양극 산화 공정을 통해 다수의 나노 포어의 위치 및 나노 포어의 직경을 조절하여 이후에 형성되는 전자 방출 물질의 밀도를 조 절할 수 있도록 하는 것임을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법. The step (a) is to adjust the location of the plurality of nano-pores and the diameter of the nano-pores through the electropolishing and anodic oxidation process to adjust the density of the electron-emitting material to be formed later Method of preparation. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 단계(c)는 CVD 직접 성장법에 의해 전자 방출 물질을 성장시키는 것임을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법. The step (c) is a method of manufacturing an electron emission device, characterized in that for growing the electron emission material by CVD direct growth method. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 단계(d)는 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 것임을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법. In step (d), the conductive adhesive means printed by mixing a conductive inorganic material and a resin is placed in contact with the electron emission source including the template, and the conductive adhesive means is fixed to fix the electron emission source to the cathode electrode. The manufacturing method of the electron emitting element characterized by the above-mentioned.
KR1020060037678A 2006-04-26 2006-04-26 Electron emission device and method of manufacturing the same KR20070105490A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060037678A KR20070105490A (en) 2006-04-26 2006-04-26 Electron emission device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060037678A KR20070105490A (en) 2006-04-26 2006-04-26 Electron emission device and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070105490A true KR20070105490A (en) 2007-10-31

Family

ID=38818934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060037678A KR20070105490A (en) 2006-04-26 2006-04-26 Electron emission device and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070105490A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014185606A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 한국과학기술원 Cathode for lithium-sulfur secondary battery and method for manufacturing same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014185606A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 한국과학기술원 Cathode for lithium-sulfur secondary battery and method for manufacturing same
KR101533653B1 (en) * 2013-05-16 2015-07-06 한국과학기술원 Positive electrode using anodic aluminum oxide template for Lithium Sulfur secondary battery and method for preparing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7999453B2 (en) Electron emitter and a display apparatus utilizing the same
JP3581298B2 (en) Field emission type electron source array and method of manufacturing the same
KR100656781B1 (en) Method for forming electron emitter tip by copper-carbon nanotube composite electroplating
KR101082440B1 (en) Electron emission device, electron emission display apparatus having the same, and method of manufacturing the same
KR20070105489A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
KR20070106231A (en) Composition for preparing electron emitter, method of manufacturing electron emitter using the same, electron emitter and electron emission device manufactured by using this method
KR20070046606A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
KR20070105490A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
US7687982B2 (en) Electron emission device, electron emission display device including the electron emission device, and method of driving the electron emission device
US20090310333A1 (en) Electron emission device, electron emission type backlight unit including the same, and method of manufacturing the electron emission device
KR20070079248A (en) Electron emission device
KR20070105491A (en) A composition for preparing an electron emitter, the electron emitter prepared using the composition, and backlight unit having the emitter
KR20070079251A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
KR101100821B1 (en) Electron emission source, and electron emission device having the same
KR20070010806A (en) Electron emission device, flat display apparatus having the same, and method of manufacturing the same
KR20070011805A (en) Electron emission device, and method of manufacturing the same
KR20090027001A (en) Electron emission device and electron emission display apparatus having the same
KR20070046605A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
KR20070079250A (en) Electron emission device
KR20070105508A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
KR20070105492A (en) Electron emission device, backlight unit having the same and method of fabricating the same
KR20080082378A (en) Electron emission device and electron emission display device
KR20070111814A (en) Electron emission device
KR20070046622A (en) Electron emission device and method of manufacturing the same
KR20070046624A (en) Method of manufacturing electron emission device

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination