KR100464293B1

KR100464293B1 - Field emitter

Info

Publication number: KR100464293B1
Application number: KR1019980000546A
Authority: KR
Inventors: 김종민; 류연수
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 2005-04-08
Also published as: KR19990065302A

Abstract

본 발명에 따른 FED는, 그 내면부에 형광체가 코팅되어 있으며 애노우드 기능을 갖는 일측 유리 기판과, 그 내면부에 전자방출을 위한 팁이 형성되어 있으며 캐소우드 기능을 갖는 타측 유리기판을 구비하는 FED에 있어서, 상기 양측 기판 사이에는 상기 팁으로부터 방출된 전자빔의 휨현상을 방지하기 위한 스페이서가 마련되되, 상기 스페이서는 멀티 포커싱 전극층, 전자빔 증폭층 및 게터층의 복수층 구조로 되어 있고, 상기 팁은 다이아몬드 팁으로 되어 있는 점에 그 특징이 있다.The FED according to the present invention includes a glass substrate coated with a phosphor on an inner surface thereof and having an anode function, and a glass substrate having a tip for emitting electrons on an inner surface thereof and having a cathode function. In the FED, spacers are provided between the two substrates to prevent warpage of the electron beam emitted from the tip, and the spacers have a multilayer structure of a multi focusing electrode layer, an electron beam amplification layer, and a getter layer. It is characterized by a diamond tip.

이와 같은 본 발명에 의하면, 고강도의 스페이서를 애노우드 플레이트와 캐소우드 플레이트 간에 용이하게 위치시킬 수 있고, 멀티 포커싱 전극의 사용에 의해 전자빔의 포커싱이 용이하며, 전자증폭기의 사용에 의해 저전류방출에서 고휘도를 달성할 수 있다. 또한, 다이아몬드 팁을 사용함으로써 낮은 구동전압과 고온안정성, 높은 열전도성을 얻을 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a high-strength spacer can be easily located between the anode plate and the cathode plate, the focusing of the electron beam is facilitated by the use of a multi-focusing electrode, and the low current emission by the use of the electron amplifier. High brightness can be achieved. In addition, the use of the diamond tip has the advantage of obtaining a low driving voltage, high temperature stability, high thermal conductivity.

Description

Field emission devices

본 발명은 전계 방출 소자(field emission display:이하 FED)에 관한 것으로서, 특히 스페이서가 절연물질과 전극물질을 사용한 다층 기판 구조로 되어 있는 FED에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission display (FED), and more particularly to an FED in which a spacer has a multilayer substrate structure using an insulating material and an electrode material.

FED는 평판표시소자의 하나로 양극과 음극사이의 강한 전계에 의해 각 픽셀의 전자총으로부터 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 형광체에서 빛을 발하는 현상을 이용한 표시소자이다. 이와 같은 FED는 넓은 시야각, 우수한 해상도, 낮은 구동 전압, 온도에 대한 안정성 등 기존의 CRT에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 FED는 현재 군사용 장비, 비디오 카메라용 뷰 파인더(view finder) 등에 이용되고 있으며, 향후 자동차 운행 시스템(car navigation system), 노트북 컴퓨터, HDTV (high definition television) 등에도 널리 사용될 전망이다. 이상과 같은 FED를 구현하기 위한 핵심 기술은 고성능 FEA 기술, 저전압 형광체 기술, 고진공 실장기술로 분류된다.FED is a flat panel display device that uses electrons emitted from an electron gun of each pixel by a strong electric field between an anode and a cathode to collide with a phosphor and emit light from the phosphor. Such FED has many advantages over conventional CRTs such as wide viewing angle, excellent resolution, low driving voltage, and stability against temperature. Therefore, FED is currently used in military equipment, view finders for video cameras, and is expected to be widely used in car navigation systems, notebook computers, and high definition televisions (HDTVs). Core technologies for implementing the FED are classified into high performance FEA technology, low voltage phosphor technology, and high vacuum packaging technology.

도 1은 종래 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional FED.

도 1을 참조하면, 종래 FED는 하나의 밀폐용기를 구성하는 것으로 상,하부에는 ITO(Indium Tin oxide) 유리판(11)(12)이, 측면에는 프릿(frit) 유리(미도시)가 각각 마련되어 있다. 상부 ITO 유리판(11)의 내면에는 ITO 유리를 소정 형태로 패터닝(patterning)하여 형성한 애노우드(anode)(미도시)가 마련되어 있고, 그 애노우드 위에는 적(R),녹(G),청(B) 형광체(14)가 도포되어 있다. 하부 ITO 유리판(12)의 상면에는 역시 ITO 유리를 소정 형태로 패터닝하여 형성한 캐소우드(cathode) 라인(15)이 마련되어 있으며, 그 캐소우드 라인(15) 위에는 전자를 방출하기 위한 몰리브덴(Mo) 팁(16)과 그 몰리브덴 팁(16)으로부터 전자가 방출할 수 있도록 정전압을 걸어주기 위한 게이트(gate)(17)가 교번으로 배치되어 있다.Referring to FIG. 1, a conventional FED constitutes one airtight container, and upper and lower indium tin oxide (ITO) glass plates 11 and 12 are provided on the side and frit glass (not shown) on the side. have. On the inner surface of the upper ITO glass plate 11, an anode (not shown) formed by patterning ITO glass in a predetermined shape is provided, and red (R), green (G), and blue are formed on the anode. (B) The phosphor 14 is coated. The upper surface of the lower ITO glass plate 12 is also provided with a cathode line 15 formed by patterning ITO glass in a predetermined shape, and on the cathode line 15, molybdenum (Mo) for emitting electrons is provided. Gates 17 are alternately arranged to apply a constant voltage so that electrons can be emitted from the tip 16 and its molybdenum tip 16.

한편, 이상과 같은 구성을 가지는 FED는 몰리브덴 팁(16)에서 방출된 전자들의 평균 자유행정을 늘리기 위해 고진공 상태에서 동작되어야 하는 바, 스크린의 면적이 증가하게 되면 그와 같은 고진공하에서 휨현상이 발생되므로 일정한 거리마다 스페이서를 위치시켜야 한다. 종래 FED에서는 고진공을 유지하기 위하여 상기 상부 ITO 유리판(11)과 하부 ITO 유리판(12) 간에 스페이서를 별도로 제작하여 상부 ITO 유리판(11) 또는 하부 ITO 유리판(12) 상에 접착하였다. 따라서, 스페이서의 제작비용이 많이 들고, 접착공정이 어려웠다. 또한, 몰리브덴 팁(16)을 사용하였기 때문에 고온 공정인 프릿 글래스 파이어링(frit glass firing) 중에 몰리브덴 팁(16)의 산화로 전자방출 효율이 좋지 않았다. 그리고, 게이트(17)와 캐소우드 라인(15) 사이에 1㎛ 두께의 SiO₂ 막을 사용하였기 때문에, 고전압 인가 시 누설전류가 발생하는 경우가 많았다. 또한, 종래의 FED는 고진공을 얻기 위하여 증발성 게터 튜브를 사용하여 부피가 커지고 취급이 불편하며, 몰리브덴 팁(16)에서 방출된 전자의 퍼짐이 심하여 크로스-토크(cross-talk)가 발생하고 형광체(14)의 휘도가 낮은 문제점이 있다.On the other hand, the FED having the configuration described above should be operated in a high vacuum state to increase the average free stroke of the electrons emitted from the molybdenum tip (16), so if the area of the screen is increased, such bending occurs under such a high vacuum Spacers should be placed at regular distances. In the conventional FED, a spacer was manufactured separately between the upper ITO glass plate 11 and the lower ITO glass plate 12 to maintain a high vacuum, and then bonded to the upper ITO glass plate 11 or the lower ITO glass plate 12. Therefore, the manufacturing cost of the spacer was high, and the bonding process was difficult. In addition, since the molybdenum tip 16 was used, the electron emission efficiency was not good due to oxidation of the molybdenum tip 16 during frit glass firing, which is a high temperature process. In addition, since a SiO ₂ film having a thickness of 1 μm was used between the gate 17 and the cathode line 15, leakage currents were often generated when a high voltage was applied. In addition, the conventional FED is bulky and inconvenient to handle using an evaporable getter tube to obtain a high vacuum, and the spread of electrons emitted from the molybdenum tip 16 is severe, resulting in cross-talk and the phosphor. There is a problem that the luminance of (14) is low.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 창출된 것으로서, 스페이서를 절연물질과 전극물질을 이용하여 다층 기판 구조로 형성함으로써 전자빔의 증폭 및 포커싱 기능을 향상시킬 수 있는 FED를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an FED capable of improving an amplification and focusing function of an electron beam by forming a spacer into a multilayer substrate structure using an insulating material and an electrode material.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 FED는, 그 내면부에 형광체가 코팅되어 있으며 애노우드 기능을 갖는 일측 유리 기판과, 그 내면부에 전자방출을 위한 팁이 형성되어 있으며 캐소우드 기능을 갖는 타측 유리기판을 구비하는 FED에 있어서, 상기 양측 기판 사이에는 상기 팁으로부터 방출된 전자빔의 휨현상을 방지하기 위한 스페이서가 마련되되, 상기 스페이서는 멀티 포커싱 전극층, 전자빔 증폭층 및 게터층의 복수층 구조로 되어 있고, 상기 팁은 다이아몬드 팁으로 되어 있는 점에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the FED according to the present invention includes a glass substrate having a phosphor coated on its inner surface and having an anode function, and a tip for emitting electrons formed on its inner surface, and having a cathode function. In the FED having the other glass substrate having a spacer, a spacer for preventing warpage of the electron beam emitted from the tip is provided between the two substrates, the spacer is a multi-layer structure of a multi focusing electrode layer, an electron beam amplification layer and a getter layer The tip is characterized by a diamond tip.

이와 같은 본 발명에 의하면, 고강도의 스페이서를 애노우드 플레이트와 캐소우드 플레이트 간에 용이하게 위치시킬 수 있고, 멀티 포커싱 전극의 사용에 의해 전자빔의 포커성이 용이하며, 전자증폭기의 사용에 의해 저전류방출에서 고휘도를 달성할 수 있다. 또한, 다이아몬드 팁을 사용함으로써 낮은 구동전압과 고온안정성, 높은 열전도성을 얻을 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a high-strength spacer can be easily located between the anode plate and the cathode plate, and the focusability of the electron beam is easy by using the multi-focusing electrode, and the low current emission by the use of the electron amplifier. High brightness can be achieved at. In addition, the use of the diamond tip has the advantage of obtaining a low driving voltage, high temperature stability, high thermal conductivity.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of the FED according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 FED는 밀폐용기를 구성하는 것으로 상,하부에는 ITO 유리판(21)(22)이, 측면에는 프릿 유리(미도시)가 각각 마련된다. 상부 ITO 유리판(21)의 내면에는 ITO 유리를 소정 형태로 패터닝하여 형성한 애노우드(미도시)가 마련되고, 그 애노우드 위에는 적(R),녹(G),청(B) 형광체(24)가 도포된다. 이때, 형광체(24)는 전해도금방법에 의해 스크리닝된다.Referring to FIG. 2, the FED according to the present invention constitutes a sealed container, and upper and lower ITO glass plates 21 and 22 are provided, and frit glass (not shown) is provided at the side. An anode (not shown) formed by patterning ITO glass in a predetermined shape is provided on an inner surface of the upper ITO glass plate 21, and red (R), green (G), and blue (B) phosphors 24 are formed on the anode. ) Is applied. At this time, the phosphor 24 is screened by an electroplating method.

하부 ITO 유리판(22)의 상면에는 역시 ITO 유리를 소정 형태로 패터닝하여 형성한 캐소우드 라인(25)이 마련되고, 그 캐소우드 라인(25) 위에는 전자를 방출하기 위한 다이아몬드 팁(26)이 설치된다. 또한, 상기 상,하부 ITO 유리판(21)(22) 사이에는 상기 다이아몬드 팁(26)으로부터 방출된 전자빔의 휨현상을 방지하기 위한 스페이서(27)가 마련된다. 여기서, 이 스페이서(27)는 절연물질인 3장의 그린시트(greensheet)를 접합하여 구성된다. 즉, 먼저 제1 그린시트 상에 텅스텐을 인쇄하여 멀티-포커싱(multi-focusing) 전극(27a)을 제작한다. 그리고, 제2 그린시트 상에 비어홀(viahole)을 만든 후 마찬가지로 텅스텐을 인쇄하여 전극을 형성하고, 비어홀 내부에 전자증폭물질(예컨대, CdS)을 증착하여 전자증폭장치(27b)를 제작한다. 이상과 같은 제1,제2 그린시트와 베어(bare) 상태의 제3 그린시트를 접합한 후 소성(燒成)하여 다층 스페이서를 제작한 다음, 전자빔 증착기를 사용하여 게터 물질인 티타늄(Ti)을 상기 제3 그린시트 표면에 증착하여 in-situ 게터(27c)를 형성한다.The upper surface of the lower ITO glass plate 22 is provided with a cathode line 25 formed by patterning ITO glass in a predetermined shape, and a diamond tip 26 for emitting electrons is provided on the cathode line 25. do. In addition, a spacer 27 is provided between the upper and lower ITO glass plates 21 and 22 to prevent bending of the electron beam emitted from the diamond tip 26. Here, the spacer 27 is formed by joining three green sheets, which are insulating materials. That is, first, tungsten is printed on the first green sheet to manufacture a multi-focusing electrode 27a. Then, after forming a via hole on the second green sheet, the electrode is formed by printing tungsten in the same manner, and an electron amplifying device 27b is manufactured by depositing an electron amplifying material (eg, CdS) inside the via hole. After bonding the first and second green sheets as described above and the third green sheets in a bare state, they are fired to fabricate a multilayer spacer, and then titanium (Ti) as a getter material using an electron beam evaporator. Is deposited on the surface of the third green sheet to form an in-situ getter 27c.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 FED에 있어서, 상기 다이아몬드 팁(26)으로부터 방출된 전자들은 보다 강한 정전압이 걸려있는 형광체(24) 쪽으로 가속되어 충돌된다. 그에 따라 형광체(24)로부터 빛이 발산된다. 이와 같은 과정에 있어서, 상기 다이아몬드 팁(26)으로부터 방출된 전자들은 도시된 바와 같이 스페이서(27)의 전자증폭장치(27b)에 의해 증폭되어 더욱 가속된다. 그에 따라 형광체(24)와 충돌되는 전자의 속도는 더욱 커지고, 충돌되는 전자의 수량도 많아지게 된다. 그 결과, 형광체(24)에서의 광발산이 더욱 활발해져 휘도가 한층 향상된다.In the FED according to the present invention having the above configuration, the electrons emitted from the diamond tip 26 are accelerated and collided toward the phosphor 24 subjected to a stronger constant voltage. As a result, light is emitted from the phosphor 24. In this process, the electrons emitted from the diamond tip 26 are amplified and further accelerated by the electron amplification device 27b of the spacer 27 as shown. As a result, the speed of electrons colliding with the phosphor 24 becomes larger, and the quantity of electrons colliding also increases. As a result, light divergence in the phosphor 24 becomes more active, and the luminance is further improved.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 FED는 고강도의 스페이서를 애노우드 플레이트와 캐소우드 플레이트 간에 용이하게 위치시킬 수 있고, 멀티 포커싱 전극의 사용에 의해 전자빔의 포커싱이 용이하며, 전자증폭기의 사용에 의해 저전류방출에서 고휘도를 달성할 수 있다. 또한, 다이아몬드 팁을 사용함으로써 낮은 구동전압과 고온안정성, 높은 열전도성을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 박막으로 된 in-situ 게터를 사용하므로 고진공을 유지할 수 있고, 게터 부착 공간을 최소화할 수 있으며, 세라믹으로 된 절연막을 사용하므로 전극간의 누설전류를 제거할 수 있다. 그리고, 본 발명의 구조에 의하면 저전압 및 고전압 형광체를 모두 사용할 수 있고, 정전용량을 최저화하여 고속 스위칭에 적합한 장점이 있다.As described above, the FED according to the present invention can easily position a high-strength spacer between the anode plate and the cathode plate, facilitate the focusing of the electron beam by using a multi-focusing electrode, and by using the electron amplifier. High brightness can be achieved at low current emission. In addition, by using a diamond tip, low driving voltage, high temperature stability, and high thermal conductivity can be obtained. In addition, the use of a thin film in-situ getter allows high vacuum to be maintained, the getter attachment space can be minimized, and a ceramic insulating film can be used to eliminate leakage current between electrodes. In addition, according to the structure of the present invention, both low voltage and high voltage phosphors can be used, and there is an advantage that the capacitance is minimized and is suitable for high speed switching.

도 1은 종래 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도.1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional FED.

도 2는 본 발명에 따른 FED의 구성을 개략적으로 나타내 보인 수직 단면도.Figure 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing the configuration of the FED according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11,12,21,22...ITO 유리판 14,24...R,G,B 형광체11,12,21,22 ... ITO glass plate 14,24 ... R, G, B phosphor

15,25...캐소우드 라인 16...몰리브덴 팁15,25 ... casowood line 16 ... molybdenum tip

17...게이트 26...다이아몬드 팁17 ... gate 26 ... diamond tip

27...스페이서 27a...멀티-포커싱 전극27 ... spacer 27a ... multi-focusing electrode

27b...전자증폭장치 27c...in-situ 게터27b ... electronic amplifier 27c ... in-situ getter

Claims

In a field emission device comprising a glass substrate coated with a phosphor and having an anode function, and a glass substrate having a tip for electron emission and having a cathode function,

Spacers are provided between the glass substrates to prevent bending of the electron beam emitted from the tip. The spacers include a multi focusing electrode, an electron amplifier, and a getter sequentially formed from the other glass substrate. A field emission device comprising a diamond tip.

The method of claim 1,

And a dielectric layer formed between the multi focusing electrode and the electron amplifier and between the electron amplifier and the getter.