KR20080082378A - Electron emission device and electron emission display device - Google Patents

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KR20080082378A
KR20080082378A KR1020070023172A KR20070023172A KR20080082378A KR 20080082378 A KR20080082378 A KR 20080082378A KR 1020070023172 A KR1020070023172 A KR 1020070023172A KR 20070023172 A KR20070023172 A KR 20070023172A KR 20080082378 A KR20080082378 A KR 20080082378A
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최영철
정광석
이병곤
박종환
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Abstract

An electron emission device and an electron emission display device are provided to enhance electron emission efficiency by effectively growing a CNT(Carbon Nano Tube) in the electron emission device. A cathode electrode(120) is arranged on a base substrate(110). An auxiliary catalyst layer(260) covers at least a portion of the cathode electrode. A gate electrode(140) is arranged to be electrically insulated from the cathode electrode and the auxiliary catalyst layer. A first insulation layer(130) is arranged between the cathode electrode and the gate electrode and insulates the cathode electrode from the gate electrode. An electron emission source hole for exposing a portion of the cathode electrode is formed on the first insulation layer, the gate electrode, and the auxiliary catalyst layer. An electron emission source(250) is arranged to be connected to the cathode electrode inside the electron emission source hole.

Description

전자 방출 소자 및 이를 구비한 전자 방출 표시 소자{Electron emission device and electron emission display device} Electron emission device and electron emission display device having the same {Electron emission device and electron emission display device}

도 1은 전자 방출 표시 소자의 일례의 구성을 보여주는 부분 절개 사시도. 1 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of an example of an electron emission display element.

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 실시예1에 따른 전자 방출 소자 및 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an electron emission device and an electron emission display device according to Embodiment 1 of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 전자 방출 소자 및 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도. FIG. 5 is a partial cutaway perspective view schematically showing the configuration of an electron emission device and an electron emission display device according to Embodiment 2 of the present invention; FIG.

도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5;

<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: 전면 기판80: anode electrode 90: front substrate

100, 200, 300: 전자 방출 표시 소자 100, 200, 300: electron emission display device

101, 201, 301: 전자 방출 소자101, 201, 301: electron emission device

102: 전면 패널 110: 베이스 기판102: front panel 110: base substrate

120: 캐소오드 전극 130: 제1절연체층120: cathode electrode 130: first insulator layer

131: 전자 방출원 홀 131a: 제1홀131: electron emission source hole 131a: first hole

131b: 제2홀 135: 제2절연체층131b: second hole 135: second insulator layer

140: 게이트 전극 145: 집속 전극140: gate electrode 145: focusing electrode

150, 250: 전자 방출원 255: 촉매금속층150, 250: electron emission source 255: catalytic metal layer

256: 전자 방출 물질 260: 보조촉매층256: electron-emitting material 260: cocatalyst layer

본 발명은 전자 방출 소자(electron emission device) 및 이를 구비한 전자 방출 표시 소자(electron emission display device)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 방출 특성이 향상된 전자 방출 소자와 이를 구비한 전자 방출 표시 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emission device and an electron emission display device having the same, and more particularly, to an electron emission device having improved electron emission characteristics and an electron emission display device having the same. It is about.

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 뾰 족한 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 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. A tip structure with sharp tip, carbon-based materials such as graphite and DLC (Diamond Like Carbon), and nano-materials such as nanotubes and nanowires. Has been developed to apply an electron emission source.

상기 SCE형은 베이스 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1전극과 제2전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출원을 형성한 소자이다. 상기 소자는 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 미세 균열인 전자 방출원으로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다. The SCE type is a device in which an electron emission source is formed by providing a conductive thin film between the first electrode and the second electrode disposed to face each other on a base 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 표시 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 dual FED type electron emission display 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. The figure is shown.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 베이스 기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함한다. As shown in FIGS. 1 to 3, the electron emission device 101 may include a base substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, a first insulator layer 130, and an electron emission source ( 150).

상기 베이스 기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재이다. 상기 캐소오드 전극(120)은 상기 베이스 기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 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 base substrate 110 is a plate-shaped member having a predetermined thickness. The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the base substrate 110 and may be made of a conventional electrically conductive material. 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(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)에 비해서는 높이가 낮게 배치된다. 상기 전자 방출원(150)의 재료로는 침상 구조를 가진 것이면 어떤 것이라도 사용될 수 있다. 특히, 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 탄소계 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다. The electron emission source 150 is disposed to be energized with the cathode electrode 120, and has a lower height than the gate electrode 140. As the material of the electron emission source 150, any material having a needle structure may be used. In particular, it is preferable to be made of carbon-based materials such as carbon nanotubes (CNTs) having a small work function and large beta functions, graphite, diamond and diamond-like carbon. Alternatively, nanomaterials such as nanotubes, nanowires, and nanorods may be used. In particular, since the carbon nanotubes have excellent electron emission characteristics and facilitate low voltage driving, the carbon nanotubes are advantageous for the large area of a device using them as an electron emission source.

이러한 전자 방출 소자(101)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 전자 방출 표시 소자로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 베이스 기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 전면 기판(90), 상기 전면 기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층(70)을 더 포함한다. 이러한 구조의 전자 방출 표시 소자의 경우, 전자 방출원 홀의 깊이를 깊게 할수록 빔이 집속되는 효과가 있어 전자 방출 표시 소자의 색재현율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전자 방출원에 가해지는 전계 구배가 균일해져서 수명이 향상되는 효과가 있다. 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 electron emission display device, the electronic device may further include a front panel 102 disposed in parallel with the base substrate 110 of the electron emission device according to the present invention. An anode electrode 80 provided on the front substrate 90 and a phosphor layer 70 provided on the anode electrode 80 is further included. In the case of the electron emission display device having such a structure, as the depth of the electron emission source hole is deepened, the beam is focused, so that the color reproducibility of the electron emission display device may be improved. In addition, there is an effect that the electric field gradient applied to the electron emission source becomes uniform and the life is improved.

그러나, 이러한 구조의 전자 방출 소자를 제조하는 과정에서, 전자 방출 물질로 사용되는 물질을 탄소 나노 튜브로 하고, 탄소 나노 튜브를 전자 방출원 홀 내에서 직접 성장시키는 방식으로 전자 방출 표시 소자를 제작하는 경우에는, 전자 방출원 홀의 직경이 작은데 깊이까지 깊어져서 원료 가스의 공급이 용이하지 않았다. 이에 따라 탄소 나노 튜브 성장 시 탄소 나노 튜브의 길이를 길게 성장시키기 어려운 문제점이 있었다. 탄소 나노 튜브의 길이가 감소하면 전류 밀도가 감소되는 문제점이 발생한다. However, in the process of manufacturing an electron emitting device having such a structure, the electron emitting display device is manufactured by using carbon nanotubes as the electron emitting material and growing the carbon nanotubes directly in the electron emission hole. In this case, although the diameter of the electron emission source hole was small, it deepened to a depth and supply of source gas was not easy. Accordingly, there is a problem that it is difficult to grow the length of the carbon nanotubes long when the carbon nanotubes grow. Reducing the length of the carbon nanotubes causes a problem that the current density is reduced.

이에 이러한 문제점을 해결하여 전자 방출 특성이 우수한 전자 방출 소자를 개발할 필요성이 크게 대두되어 왔다. Therefore, the necessity of developing an electron emitting device having excellent electron emission characteristics has been raised.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 CVD 직접 성장법을 이용하여 탄소 나노 튜브를 전자 방출원 홀 내에 형성할 때 탄소 나노 튜브가 길게 성장되도록 유도할 수 있는 새로운 구조의 전자 방출 소자와 그 제조 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the conventional problems as described above, an object of the present invention is to induce carbon nanotubes to grow long when the carbon nanotubes are formed in the electron emission source hole using the CVD direct growth method It is to provide an electron emitting device having a new structure and a manufacturing method thereof.

상기와 같은 본 발명의 목적은, The object of the present invention as described above,

베이스 기판; A base substrate;

상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; A cathode electrode disposed on the base substrate;

상기 캐소오드 전극의 상면을 일부분 이상 덮는 보조촉매층; A cocatalyst layer covering at least a portion of an upper surface of the cathode electrode;

상기 캐소오드 전극 및 보조촉매층과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode and the cocatalyst layer;

상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 및 A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; And

상기 제1절연체층, 상기 게이트 전극 및 상기 보조촉매층에는 상기 캐소오드 전극이 일부 노출되도록 하는 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀의 내부에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치된 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자를 제공함으로써 달성된다. An electron emission source hole is formed in the first insulator layer, the gate electrode, and the cocatalyst layer to partially expose the cathode electrode, and is disposed in the electron emission source hole so as to conduct electricity with the cathode electrode. It is achieved by providing an electron emitting device comprising a.

여기서, 상기 보조촉매층은 Pd, Pt 또는 이들의 합금이나 이들의 다중층으로 만들어질 수 있다. Here, the cocatalyst layer may be made of Pd, Pt or an alloy thereof or multiple layers thereof.

여기서, 상기 캐소오드 전극 및 상기 게이트 전극은 사로 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 전자 방출원 홀은 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극이 교차 하는 부분에 형성될 수 있다. Here, the cathode electrode and the gate electrode may be disposed in a direction crossing each other, and the electron emission source hole may be formed at a portion where the cathode electrode and the gate electrode cross.

여기서, 상기 보조촉매층은 상기 캐소오드 전극의 상면 중 상기 전자 방출원 홀이 형성되는 위치에만 형성될 수 있다. The cocatalyst layer may be formed only at a position where the electron emission hole is formed in the upper surface of the cathode electrode.

여기서, 상기 게이트 전극으로부터 상기 캐소오드 전극의 반대 방향에 설치되는 집속 전극과, Here, a focusing electrode provided in a direction opposite to the cathode electrode from the gate electrode,

상기 게이트 전극 및 상기 집속 전극을 절연하는 제2절연체층을 더 구비할 수 있다. A second insulator layer may be further provided to insulate the gate electrode and the focusing electrode.

여기서, 상기 전자 방출원은 촉매금속층과, 상기 촉매금속층에서 성장된 카본 나노 튜브를 포함할 수 있다. Here, the electron emission source may include a catalyst metal layer and carbon nanotubes grown on the catalyst metal layer.

여기서, 상기 촉매금속층은 Fe, Co, Ni를 포함하는 금속 원소 중에서 선택된 금속 원소 또는 이들 중에서 선택된 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. Here, the catalyst metal layer may be made of a metal element selected from metal elements including Fe, Co, and Ni or an alloy of metals selected from them.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, In addition, the object of the present invention as described above,

가시광선을 투과하는 전면 기판; A front substrate transmitting visible light;

상기 전면 기판의 일측에 배치된 애노드 전극; 및 An anode disposed on one side of the front substrate; And

상기 애노드 전극에 인접하게 배치된 형광체층을 구비하는 전면 패널과, A front panel having a phosphor layer disposed adjacent to the anode electrode;

앞서 언급한 전자 방출 소자가 내부에 진공 공간을 형성하면서 접합되어 만들어지는 전자 방출 표시 소자를 제공함으로써 달성된다. The aforementioned electron emitting device is achieved by providing an electron emitting display device that is made by bonding while forming a vacuum space therein.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 4에는 본 발명의 실시예1에 따른 전자 방출 소자 및 이를 구비한 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an electron emission device and an electron emission display device including the same according to Embodiment 1 of the present invention.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예1에 따른 전자 방출 소자(201)는, 베이스 기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130), 전자 방출원(250), 보조촉매층(260)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the electron emission device 201 according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a base substrate 110, a cathode electrode 120, a gate electrode 140, and a first insulator layer 130. , Electron emission source 250, and cocatalyst layer 260.

상기 베이스 기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다. The base substrate 110 is a plate-like member having a predetermined thickness, and may include quartz glass, glass containing a small amount of impurities such as Na, glass, a SiO 2 coated glass substrate, aluminum oxide, or a ceramic substrate. . In addition, when implementing a flexible display apparatus, a flexible material may be used.

상기 캐소오드 전극(120)은 상기 베이스 기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 통상의 전기 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금, Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 유리로 구성된 인쇄된 도전체, ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다. 특히 제조 공정 중에 상기 베이스 기판(110)의 후방으로부터 빛을 투과하도록 하는 공정이 필요한 경우에는 ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체가 사용되는 것이 바람직하다. The cathode electrode 120 is disposed to extend in one direction on the base 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. In particular, when a process for transmitting light from the rear of the base substrate 110 is required during the manufacturing process, it is preferable to use a transparent conductor such as ITO, In 2 O 3, or SnO 2 .

상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 제1절연체층(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 first insulator layer 130 interposed therebetween, and may be made of a conventional electrically conductive material like the cathode electrode 120.

상기 제1절연체층(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 first 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 it.

상기 제1절연체층(130) 및 상기 게이트 전극(140)에는 상기 캐소오드 전극(120)의 일부가 드러나도록 하는 전자 방출원 홀(131)이 형성된다. An electron emission hole 131 is formed in the first insulator layer 130 and the gate electrode 140 to expose a portion of the cathode electrode 120.

상기 보조촉매층(260)은 상기 캐소오드 전극의 상측에 형성된다. 상기 보조촉매층(260)은 상기 캐소오드 전극의 전체 길이를 따라 그 상면에 형성될 필요는 없고, 전자 방출원 홀이 형성되는 위치, 즉 게이트 전극과 교차하는 위치의 부근에서 상기 캐소오드 전극의 상측에 형성되면 된다. The cocatalyst layer 260 is formed on the cathode electrode. The cocatalyst layer 260 does not have to be formed on the upper surface of the cathode electrode along the entire length of the cathode electrode, and the upper side of the cathode electrode in the vicinity of the position where the electron emission source hole is formed, that is, the position crossing the gate electrode. It can be formed in.

상기 보조촉매층(260)은 Pd, Pt 또는 이들의 합금이나 이들의 다중층으로 형성된다. 상기 보조촉매층(260)은 전자 방출원 홀 내에서 CVD 직접 성장법에 의해 상기 전자 방출 물질(탄소 나노 튜브)을 성장시킬 때, 원료 가스의 공급이 부족한 경우에도 탄소 나노 튜브 성장이 원활하게 일어날 수 있도록 돕는 기능을 한다. The cocatalyst layer 260 is formed of Pd, Pt or an alloy thereof or multiple layers thereof. When the co-catalyst layer 260 grows the electron-emitting material (carbon nanotube) in the electron emission source hole by CVD direct growth, carbon nanotube growth may occur smoothly even when the supply gas is insufficient. Function to help

상기 전자 방출원(250)은 촉매금속층(255)과 전자 방출 물질(256)을 포함한다. 상기 촉매금속층(255)은 상기 전자 방출 물질을 직접 성장시키기 위해 배치되는 것으로, Ni, Co, Fe 또는 이들 중에서 선택되는 금속원소의 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 전자 방출 물질은 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT)인 것이 바람직하다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방 출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다. 그러나, 카본 나노 튜브로 한정되지는 않으며, 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등의 카본계 물질이나, 또는 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등의 나노 물질이 사용될 수 있다. 물론, 본 발명에서의 카본 나노 튜브는 CVD 직접 성장법에 의해 성장된다. The electron emission source 250 includes a catalyst metal layer 255 and an electron emission material 256. The catalyst metal layer 255 is disposed to directly grow the electron emission material, and may be formed of an alloy of a metal element selected from Ni, Co, Fe, or the like. The electron-emitting material is preferably a carbon nanotube (CNT) having a small work function and a large beta function. 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. However, it is not limited to carbon nanotubes, and carbon-based materials such as graphite, diamond and diamond-like carbon, or nanomaterials such as nanotubes, nanowires, and nanorods may be used. Of course, the carbon nanotubes in the present invention are grown by the CVD direct growth method.

지금까지 설명한 것과 같은 구성을 가지는 전자 방출 소자(201)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 201 having the same configuration as described above applies the negative voltage to the cathode electrode and the positive voltage to the 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(201)는 가시광선을 발생하여 화상을 구현하는 전자 방출 표시 소자(100)에 이용될 수 있다. 디스플레이 장치로 구성하기 위해서는 본 발명에 따른 전자 방출 소자(201)의 베이스 기판(110)과 나란하게 배치되는 전면 패널(102)을 더 포함하고, 상기 전면 패널(102)은 전면 기판(90), 상기 전면 기판(90) 상에 설치되는 애노드 전극(80) 및 상기 애노드 전극(80)에 설치된 형광체층(70)을 더 포함한다. In addition, the electron emission device 201 described so far may be used in the electron emission display device 100 that generates visible light to implement an image. In order to configure the display device further includes a front panel 102 disposed in parallel with the base substrate 110 of the electron-emitting device 201 according to the present invention, the front panel 102 is a front substrate 90, An anode electrode 80 disposed on the front substrate 90 and a phosphor layer 70 disposed on the anode electrode 80 are further included.

상기 전면 기판(90)은 상기 베이스 기판(110)과 마찬가지로 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 상기 베이스 기판(110)과 동일한 소재로 만들어질 수 있다. 상기 애노드 전극(80)은 상기 캐소오드 전극(120) 및 게이트 전극(140)과 마찬가지로 통상의 전기 도전성 물질로 만들어진다. 상기 형광체층(70)은 가속된 전자에 의해 여기되어 가시광선을 방생시키는 CL(Cathode Luminescence)형 형광체로 만들 어진다. 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 front substrate 90 is a plate-like member having a predetermined thickness like the base substrate 110, and may be made of the same material as the base substrate 110. The anode electrode 80 is made of a conventional electrically conductive material similarly to the cathode electrode 120 and the gate electrode 140. The phosphor layer 70 is made of a CL (Cathode Luminescence) type phosphor which 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.

상기 베이스 기판(110)을 포함하는 전자 방출 소자(201)와 상기 전면 기판(90)을 포함하는 전면 패널(102)은 서로 소정의 간격을 유지하면서 대향되어 발광 공간을 형성하고, 상기 전자 방출 소자(201)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다. The electron emission device 201 including the base substrate 110 and the front panel 102 including the front substrate 90 face each other while maintaining a predetermined distance therebetween to form a light emitting space, and the electron emission device Spacers 60 are disposed to maintain the gap between 201 and front panel 102. The spacer 60 may be made of an insulating material.

또한, 내부의 진공을 유지하기 위해 프리트(frit)로 전자 방출 소자(201)와 전면 패널(102)이 형성하는 공간의 둘레를 밀봉하고, 내부의 공기 등을 배기한다. 이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자는 다음과 같이 동작한다. In addition, in order to maintain the vacuum inside, the periphery of the space formed by the electron emission element 201 and the front panel 102 is sealed with frit, and the air inside is exhausted. The 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 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 possible. 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.

도 5에는 본 발명의 실시예2에 따른 전자 방출 소자 및 이를 구비한 전자 방출 표시 소자의 개략적인 구성을 보여주는 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an electron emission device and an electron emission display device including the same according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5. It is.

도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예2에 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 방출 표시 소자(300)를 도면과 같이 구성할 때, 전자 방출원(250)에서 방출되는 전자가 형광체층(미도시)을 향하여 집속되고 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다. As shown in FIGS. 5 and 6, the electron emission device 301 according to the second exemplary embodiment of the present invention includes the second insulator layer 135 and the second insulator layer 135 covering the upper side of the gate electrode 140. Further comprising a focusing electrode 145 formed on the upper side. When the electron emission display device 300 is configured as shown in the drawing by further including the focusing electrode 145, electrons emitted from the electron emission source 250 are focused toward the phosphor layer (not shown) and move in the left and right directions. Dispersion can be prevented.

앞서 설명한 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 특징적인 구성인 보조촉매층(260)을 캐소오드 전극 상면에 형성하는 특징은 도 5 및 도 6에 도시된 전자 방출 소자에도 그대로 적용될 수 있어서, 상기 보조촉매층(260)에 의해 탄소 나노 튜브의 성장이 더 길게 이루어질 수 있게 된다. The feature of forming the cocatalyst layer 260, which is a characteristic configuration of the electron emission device according to the present invention, on the cathode electrode upper surface may be applied to the electron emission device illustrated in FIGS. 5 and 6 as it is, so that the cocatalyst layer ( 260 allows for longer growth of the carbon nanotubes.

상술한 본 발명에 의한 전자 방출 소자에 의하면, 탄소 나노 튜브의 성장이 원활하게 이루어져서 전자 방출 효율이 향상된다. According to the electron emission device according to the present invention described above, the growth of carbon nanotubes is made smoothly, and the electron emission efficiency is improved.

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 (8)

베이스 기판; A base substrate; 상기 베이스 기판 상에 배치된 캐소오드 전극; A cathode electrode disposed on the base substrate; 상기 캐소오드 전극의 상면을 일부분 이상 덮는 보조촉매층; A cocatalyst layer covering at least a portion of an upper surface of the cathode electrode; 상기 캐소오드 전극 및 보조촉매층과 전기적으로 절연되도록 배치된 게이트 전극; A gate electrode disposed to be electrically insulated from the cathode electrode and the cocatalyst layer; 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극의 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극을 절연하는 제1절연체층; 및 A first insulator layer disposed between the cathode electrode and the gate electrode to insulate the cathode electrode and the gate electrode; And 상기 제1절연체층, 상기 게이트 전극 및 상기 보조촉매층에는 상기 캐소오드 전극이 일부 노출되도록 하는 전자 방출원 홀이 형성되고, 상기 전자 방출원 홀의 내부에서 상기 캐소오드 전극과 통전되도록 배치된 전자 방출원을 포함하는 전자 방출 소자. An electron emission source hole is formed in the first insulator layer, the gate electrode, and the cocatalyst layer to partially expose the cathode electrode, and is disposed in the electron emission source hole so as to conduct electricity with the cathode electrode. Electron emitting device comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 보조촉매층은 Pd, Pt 또는 이들의 합금이나 이들의 다중층으로 만들어진 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The co-catalyst layer is an electron emission device, characterized in that made of Pd, Pt or alloys thereof or multiple layers thereof. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 캐소오드 전극 및 상기 게이트 전극은 사로 교차하는 방향으로 배치되 고, 상기 전자 방출원 홀은 상기 캐소오드 전극과 상기 게이트 전극이 교차하는 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the cathode electrode and the gate electrode are disposed in a direction crossing each other, and the electron emission source hole is formed at a portion where the cathode electrode and the gate electrode cross each other. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 보조촉매층은 상기 캐소오드 전극의 상면 중 상기 전자 방출원 홀이 형성되는 위치에만 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And the cocatalyst layer is formed only at a position where the electron emission hole is formed in an upper surface of the cathode electrode. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 전극으로부터 상기 캐소오드 전극의 반대 방향에 설치되는 집속 전극과, A focusing electrode provided in a direction opposite to the cathode electrode from the gate electrode; 상기 게이트 전극 및 상기 집속 전극을 절연하는 제2절연체층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. And a second insulator layer insulating the gate electrode and the focusing electrode. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전자 방출원은 촉매금속층과, 상기 촉매금속층에서 성장된 카본 나노 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자. The electron emission source comprises a catalyst metal layer and carbon nanotubes grown in the catalyst metal layer. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 촉매금속층은 Fe, Co, Ni를 포함하는 금속 원소 중에서 선택된 금속 원소 또는 이들 중에서 선택된 금속들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전 자 방출 소자. The catalyst metal layer is an electron emission device, characterized in that made of a metal element selected from metal elements including Fe, Co, Ni or an alloy of metals selected from these. 가시광선을 투과하는 전면 기판; A front substrate transmitting visible light; 상기 전면 기판의 일측에 배치된 애노드 전극; 및 An anode disposed on one side of the front substrate; And 상기 애노드 전극에 인접하게 배치된 형광체층을 구비하는 전면 패널과, A front panel having a phosphor layer disposed adjacent to the anode electrode; 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항의 전자 방출 소자가 내부에 진공 공간을 형성하면서 접합되어 만들어지는 전자 방출 표시 소자. The electron emission display element of Claim 1 thru | or 7 which the electron emission element of any one of Claims 1-7 is bonded and formed, forming a vacuum space inside.
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