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KR100803207B1 - 표면전자 방출소자 및 그를 구비한 디스플레이 장치 - Google Patents

표면전자 방출소자 및 그를 구비한 디스플레이 장치 Download PDF

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KR100803207B1
KR100803207B1 KR1020050126912A KR20050126912A KR100803207B1 KR 100803207 B1 KR100803207 B1 KR 100803207B1 KR 1020050126912 A KR1020050126912 A KR 1020050126912A KR 20050126912 A KR20050126912 A KR 20050126912A KR 100803207 B1 KR100803207 B1 KR 100803207B1
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electrode
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insulating
insulating layer
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문창욱
이상목
림 부
이승운
이은홍
조중래
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삼성전자주식회사
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Abstract

표면전자 방출소자 및 그를 구비한 디스플레이 장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 표면전자 방출소자는 순차적으로 적층된 하부전극, 절연층 및 상부전극와, 상기 상부전극 상에 형성된 나노 구조층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

표면전자 방출소자 및 그를 구비한 디스플레이 장치{Surface electron emission device and display unit having the same}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 MIM 소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 MIM 소자를 구비한 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 MIMIM 소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 제4 실시예에 의한 MIMIM 소자를 구비한 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명은 표면전자 방출소자 및 그를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속-절연체-금속-절연체-금속 구조의 표면전자 방출소자 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전계방출 디스플레이(Field emission display)는 애노드 전극에 수십 kV의 전압을 걸어서 에미터로부터의 전자를 상기 애노드 전극 상의 형광층을 여기시켜서 발광을 한다. 전계방출 디스플레이에서는 애노드 전극과 에미터 사이의 스파킹을 방지하기 위해서 애노드 전극 및 캐소드 전극(상기 에미터가 위치하는) 사이의 간격을 넓힌다. 예컨대 1~3 mm 로 유지하며, 따라서 디스플레이가 커진다.
애노드 전극에 인가되는 전압을 낮추고, 그 구조가 단순한 전자방출소자로서 금속층-절연층-금속층(Metal-Insulator-Metal)(이하, MIM이라 함) 구조의 소자가 있다. MIM 소자는 상부전극 및 하부전극 사이에 절연층을 구비한다. 상부전극 및 하부전극 사이에 소정의 전압을 인가하면 절연층에 고전기장이 유도되어서 하부전극으로부터의 전자가 절연층을 통과하여 상부전극을 통해서 외부로 방출된다. 상부전극의 표면으로부터 방출된 전자를 표면전자 또는 핫전자(hot electron)이라 한다. 표면전자의 방출효율을 증가시키기 위해서는 절연층의 두께를 얇게 해야 하며, 상부전극의 두께도 얇게 하여 일함수(work function)를 줄여야 한다.
그러나, 상기 상부전극 및 하부전극 사이에 수십 볼트의 전압을 인가하면 절연층이 쉽게 손상되며, 또한 상부전극의 수명이 짧은 문제가 발생될 수 있다.
한편, E. H. Z. Taheri 등의 논문 "Experiments on M-I-M-I-M triode structures using SiOx/B2O3 as the insulating material" (Int. J. Electronics, 1975, Vol. 39, No. 3, 257-273)에는 금속층-절연층-금속층-절연층-금속층(Metal-Insulator-Metal-Insulator-Metal)(이하, MIMIM 이라 함) 구조의 발광소자를 개시하였다. 그러나, 이러한 MIMIM 구조의 발광소자도 상술한 MIM 소자의 문제점을 가지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, MIM 또는 MIMIM 구조에서 상부전극이 손상되는 것을 방지할 수 있는 표면전자 방출소자 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면전자 방출소자는:
순차적으로 적층된 하부전극, 절연층 및 상부전극; 및
상기 상부전극 상에 형성된 나노 구조층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 나노 구조층은 탄소 나노 구조층인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 플러렌층이다.
상기 나노구조층은 0.2~20 nm 두께로 형성될 수 있다.
상기 절연층은 알루미늄 산화물층, NiO층, ZrO2층, ZnO층 및 TiO2층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나이다.
상기 하부전극 및 상기 상부전극 중 적어도 어느 하나는 금층, 구리층, 알루미늄층, 니오븀층, 은층, 텅스텐층, 코발트층 및 니켈층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면전자 방출소자는:
순차적으로 적층된 하부전극, 제1절연층, 중간전극, 제2절연층 및 상부전극; 및
상기 상부전극 상에 형성된 나노 구조층;을 구비한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면전자 방출소자를 구비한 디스플레이 장치는:
소정의 간격을 두고 평행하게 설치된 상부기판 및 하부기판;
상기 하부기판을 대향하는 상부기판의 내면에 형성된 애노드 전극;
상기 애노드 전극 상에 형성된 형광층; 및
상기 하부기판 상에 형성된 표면전자 방출소자;를 구비하며,
상기 표면전자 방출소자는:
순차적으로 적층된 하부전극, 절연층 및 상부전극; 및
상기 상부전극 상에 형성된 나노 구조층;을 구비한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표면전자 방출소자를 구비한 디스플레이 장치는:
소정의 간격을 두고 평행하게 설치된 상부기판 및 하부기판;
상기 하부기판을 대향하는 상부기판의 내면에 형성된 애노드 전극;
상기 애노드 전극 상에 형성된 형광층; 및
상기 하부기판 상에 형성된 표면전자 방출소자;를 구비하며,
상기 표면전자 방출소자는:
순차적으로 적층된 하부전극, 제1절연층, 중간전극, 제2절연층 및 상부전극; 및
상기 상부전극 상에 형성된 나노 구조층;을 구비한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 금속층-절연층-금속층(MIM) 구조의 표면전자 방출소자(이하, MIM 소자라 함) 및 금속층-절연층-금속층-절연층-금속층(MIMIM) 구조의 표면전자 방출소자(이하, MIMIM 소자라 함)와, 이들을 이용한 디스플레이 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 MIM 소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 MIM 소자가 형성되어 있다. MIM 소자는 순차적으로 형성된 하부전극(112), 절연층(114), 상부전극(116)과, 상기 상부전극(116) 상에 형성된 플러렌층(120)을 구비한다
상기 하부전극(112)은 도전물질, 예컨대 알루미늄(Al)으로 형성된다. 하부전극(112)은 수백 나노미터 두께로 형성될 수 있다.
상기 절연층(114)은 알루미늄 산화물층, 예를 들면 Al2O3층일 수 있으나, 알루미늄 산화물층 이외의 다른 절연층, 예를 들면 NiO층, ZrO2층, ZnO층, TiO2층일 수 있다. 절연층(114)이 알루미나층일 때, 절연층(114)의 두께는 2-20 nm 정도이다. 절연층(114)의 이 두께는 사용되는 절연물질에 따라 달라질 수 있다.
상기 상부전극(116)은 일함수(work function)가 낮은 금속으로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들면, 상부전극(116)은 금(Au)으로 형성될 수 있으며, 대략 10~30 nm 두께로 형성될 수 있다. 상부전극(116)은 금 이외의 다른 금속으로 형성될 수도 있는데, 예를 들면 구리(Cu)층, 알루미늄(Al)층, 니오븀(Nb)층, 은(Ag)층, 텅스텐(W)층, 코발트(Co)층, 니켈(Ni)층 등으로 형성될 수 있다.
상기 플러렌층(120)은 탄소 나노 구조층의 일 예이고, 따라서 제1 플러렌층(120)은 다른 탄소 나노 구조층 혹은 다른 나노 구조층으로 대체될 수도 있다. 플러렌층(120)은 소정의 플러렌 분자로 코팅된 것일 수 있다. 여기서, 플러렌 분자는 C60일 수 있고, C60 이외의 다른 플러렌 분자 패밀리, 예를 들면 C70, C74, C76, C72, C82, C84, C86, C116...일 수도 있다. 플러렌층(120)은 0.2~20 nm 두께로 형성될 수 있다.
상기 MIM 소자를 10-4 ~ 10-5 Torr 진공도의 진공챔버에서 상기 상부전극(116) 및 하부전극(112) 사이의 전압(V1)이 2~25 V 되게 상부전극(116)에 양전압, 하부전극(112)에 음전압을 인가하면, 하부전극(112)으로부터의 전자가 터널링 효과에 의해 절연층(114)을 통과하여 상부전극(116)으로 이동하며, 이 전자들이 상부전극(116)의 일함수 보다 큰 에너지를 가지면 상부전극(116)의 표면으로부터 방출된다. 이러한 방출전자를 표면전자 또는 핫전자(hot electron)이라 한다. 상기 전압(V1)은 절연층(114)의 종류 및 두께, 상부전극(116)의 일함수에 따라서 정해질 수 있다.
상기 플러렌층(120)은 상기 상부전극(116)의 일함수를 낮추며, 따라서 종래의 MIM 소자에 인가되는 전압 보다 낮은 전압이 사용될 수 있다. 또한, 상기 플러 렌층(120)은 인장강도가 높아서 상기 상부전극(116)의 파손을 방지하는 역할도 한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 MIM 소자를 구비한 디스플레이 장치를 도시한 단면도이며, 제1 실시예의 MIM 소자의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 명칭을 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 하부기판(210) 상에 MIM 소자가 형성되어 있으며, 상부기판(260) 상에는 애노드 전극(262) 및 형광층(270)이 형성되어 있다. 상기 애노드 전극(262) 및 상부기판(260)은 광이 투과하도록 각각 투명전극 및 유리기판으로 형성될 수 있다.
도 2의 디스플레이의 내부는 대략 10-4 ~ 10-5 Torr 진공도로 유지된다. 상기 하부기판(210) 및 상부기판(260) 사이의 간격은 0.5 mm 또는 그 이상일 수 있다.
상기 MIM 소자는 순차적으로 형성된 하부전극(212), 절연층(214), 상부전극(216)와, 상부전극(216) 상의 플러렌층(220)을 구비한다.
상기 하부전극(212)은 도전물질, 예컨대 알루미늄(Al)으로 형성된다. 하부전극(212)은 수백 나노미터 두께로 형성될 수 있다.
상기 절연층(214)은 알루미늄 산화물층, 예를 들면 Al2O3층일 수 있으나, 알루미늄 산화물층 이외의 다른 절연층, 예를 들면 NiO층, ZrO2층, ZnO층, TiO2층일 수 있다. 절연층(214)이 알루미나층일 때, 절연층(214)의 두께는 2-20 nm 정도이다. 절연층(214)의 이 두께는 사용되는 절연물질에 따라 달라질 수 있다.
상기 상부전극(216)은 일함수(work function)가 낮은 금속으로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들면, 상부전극(216)은 금(Au)으로 형성될 수 있으며, 대략 10~30 nm 두께로 형성될 수 있다. 상부전극(216)은 금 이외의 다른 금속으로 형성될 수도 있는데, 예를 들면 구리(Cu)층, 알루미늄(Al)층, 니오븀(Nb)층, 은(Ag)층, 텅스텐(W)층, 코발트(Co)층, 니켈(Ni)층 등으로 형성될 수 있다.
상기 플러렌층(220)은 탄소 나노 구조층의 일 예이고, 따라서 제1 플러렌층(220)은 다른 탄소 나노 구조층 혹은 다른 나노 구조층으로 대체될 수도 있다. 플러렌층(220)은 소정의 플러렌 분자로 코팅된 것일 수 있다. 여기서, 플러렌 분자는 C60일 수 있고, C60 이외의 다른 플러렌 분자 패밀리, 예를 들면 C70, C74, C76, C72, C82, C84, C86, C116...일 수도 있다. 플러렌층(220)은 0.2~20 nm 두께로 형성될 수 있다.
상기 상부전극(216) 및 하부전극(212) 사이의 전압(V1)이 2~25 V 되게 상부전극(216)에 양전압, 하부전극(212)에 음전압을 인가하면, 하부전극(212)으로부터의 전자가 절연층(214)을 통과하여 상부전극(216)으로 이동하며, 이어서 상부전극(216)의 표면으로부터 표면전자(230)가 방출된다. 이때 애노드 전극(262)에 소정의 전압(V2), 예컨대 그라운드 전압 또는 수 ~ 수십 볼트의 양의 전압을 걸면 상기 표면전자(230)는 상기 애노드 전극(262)으로 향하여 진행되면서 형광층(270)을 여기하여 광을 방출한다.
상기 상부전극(216) 및 하부전극(212)가 직교하도록 배치된 스트라이프 형상 의 전극이며, 상기 상부전극(216) 및 하부전극(212)를 어드레스하면, 어드레스된 부분의 상부전극(216)으로부터 표면전자가 방출되어서 인접한 형광층(270)을 발광시킨다. 상기 상부전극(216) 및 하부전극(212)의 폭과, 상기 형광층(270)의 면적을 하나의 픽셀 또는 서브픽셀(R,G,B)에 대응되게 형성하면, 도 2의 디스플레이 장치로 화상을 표시할 수 있게 된다. 상기 픽셀 또는 서브픽셀에 대응되는 형광층(270)은 미도시한 블랙매트릭스에 의해서 구분되게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 상대적으로 낮은 진공도로 패키징하여도 작동될 수 있으며, 또한 애노드 전극(262)에 걸리는 전압이 매우 낮기 때문에 스파킹이 일어나지 않으므로 상부기판(260) 및 하부기판(210) 사이의 간격을 0.5 mm 정도로 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 MIMIM 소자를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 기판(310) 상에 MIMIM 소자가 형성되어 있다. MIMIM 소자는 순차적으로 형성된 하부전극(312), 제1절연층(314), 중간전극(316), 제2절연층(318), 상부전극(319)와, 상기 상부전극(319) 상에 형성된 플러렌층(320)을 구비한다.
상기 하부전극(312)은 도전물질, 예컨대 알루미늄(Al)으로 형성된다. 하부전극(312)은 수백 나노미터 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 절연층(314,318)은 알루미늄 산화물층, 예를 들면 Al2O3층일 수 있으나, 알루미늄 산화물층 이외의 다른 절연층, 예를 들면 NiO층, ZrO2층, ZnO층, TiO2층일 수 있다. 절연층(314,318)이 알루미나층일 때, 절연층(314,318)의 두께는 2-20 nm 정도이다. 절연층(314,318)의 이 두께는 사용되는 절연물질에 따라 달라질 수 있다.
상기 중간전극(316)은 일함수(work function)가 낮은 금속으로 형성될 수 있으며, 대략 10~30 nm 두께로 형성된다. 예를 들면, 중간전극(316)은 알루미늄(Al)층, 금(Au)층, 구리(Cu)층, 니오븀(Nb)층, 은(Ag)층, 텅스텐(W)층, 코발트(Co)층, 니켈(Ni)층 등으로 형성될 수 있다.
상기 상부전극(319)은 일함수(work function)가 낮은 금속으로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들면, 상부전극(319)은 금(Au)으로 형성될 수 있으며, 대략 10~30 nm 두께로 형성될 수 있다. 상부전극(319)은 금 이외의 다른 금속으로 형성될 수도 있는데, 예를 들면 구리(Cu)층, 알루미늄(Al)층, 니오븀(Nb)층, 은(Ag)층, 텅스텐(W)층, 코발트(Co)층, 니켈(Ni)층 등으로 형성될 수 있다.
상기 플러렌층(320)은 탄소 나노 구조층의 일 예이고, 따라서 제1 플러렌층(320)은 다른 탄소 나노 구조층 혹은 다른 나노 구조층으로 대체될 수도 있다. 플러렌층(320)은 소정의 플러렌 분자로 코팅된 것일 수 있다. 여기서, 플러렌 분자는 C60일 수 있고, C60 이외의 다른 플러렌 분자 패밀리, 예를 들면 C70, C74, C76, C72, C82, C84, C86, C116...일 수도 있다. 플러렌층(320)은 0.2~20 nm 두께로 형성될 수 있다.
상기 MIMIM 소자를 10-4 ~ 10-5 Torr 진공도의 진공챔버에서 상기 상부전극 (319) 및 하부전극(312) 사이의 전압(V1)이 2~25 V 되게 상부전극(319)에 양전압, 하부전극(312)에 음전압을 인가하면, 하부전극(312)으로부터의 전자가 절연층(314), 중간전극(316), 제2절연층(318)을 통과하여 상부전극(319)으로 이동하며, 이어서 상부전극(319)의 표면으로부터 방출된다. 이러한 방출전자를 표면전자 또는 핫전자lectron)라 한다. 상기 전압(V1)은 절연층(314,318)의 종류 및 두께, 상부전극(319)의 일함수에 따라서 정해질 수 있다.
상기 플러렌층(320)은 상기 상부전극(319)의 일함수를 낮추며, 따라서 종래의 MIM 소자에 인가되는 전압 보다 낮은 전압이 사용될 수 있다. 또한, 상기 플러렌층(320)은 상기 상부전극(319)을 보호하는 역할도 한다.
도 4는 제4 실시예에 의한 MIMIM 소자를 구비한 디스플레이 장치를 도시한 단면도이며, 제3 실시예의 MIMIM 소자의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 명칭을 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 하부기판(410) 상에 MIMIM 소자가 형성되어 있으며, 상부기판(460) 상에는 애노드 전극(462) 및 형광층(470)이 형성되어 있다. 상기 애노드 전극(262) 및 상부기판(260)은 광이 투과하도록 각각 투명전극 및 유리기판으로 형성될 수 있다.
도 4의 디스플레이의 내부는 대략 10-4 ~ 10-5 Torr 진공도로 유지된다. 상기 하부기판(410) 및 상부기판(460) 사이의 간격은 0.5 mm 또는 그 이상일 수 있다.
상기 MIMIM 소자는 순차적으로 형성된 하부전극(412), 제1절연층(414), 중간 전극(416), 제2절연층(418), 상부전극(419)와, 상기 상부전극(419) 상에 형성된 플러렌층(420)을 구비한다.
상기 하부전극(412)은 도전물질, 예컨대 알루미늄(Al)으로 형성된다. 하부전극(412)은 수백 나노미터 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 절연층(414,318)은 알루미늄 산화물층, 예를 들면 Al2O3층일 수 있으나, 알루미늄 산화물층 이외의 다른 절연층, 예를 들면 NiO층, ZrO2층, ZnO층, TiO2층일 수 있다. 절연층(414,318)이 알루미나층일 때, 절연층(414,318)의 두께는 2-20 nm 정도이다. 절연층(414,318)의 이 두께는 사용되는 절연물질에 따라 달라질 수 있다.
상기 중간전극(416)은 일함수(work function)가 낮은 금속으로 형성될 수 있으며, 대략 10~30 nm 두께로 형성된다. 예를 들면, 중간전극(416)은 알루미늄(Al)층, 금(Au)층, 구리(Cu)층, 니오븀(Nb)층, 은(Ag)층, 텅스텐(W)층, 코발트(Co)층, 니켈(Ni)층 등으로 형성될 수 있다. 상기 중간전극(416)은 상부전극(416)과 같은 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 상부전극(416)은 일함수(work function)가 낮은 금속으로 형성된 것이 바람직하다. 예를 들면, 상부전극(416)은 금(Au)으로 형성될 수 있으며, 대략 10~30 nm 두께로 형성될 수 있다. 상부전극(416)은 금 이외의 다른 금속으로 형성될 수도 있는데, 예를 들면 구리(Cu)층, 알루미늄(Al)층, 니오븀(Nb)층, 은(Ag)층, 텅스텐(W)층, 코발트(Co)층, 니켈(Ni)층 등으로 형성될 수 있다.
상기 플러렌층(420)은 탄소 나노 구조층의 일 예이고, 따라서 제1 플러렌층(420)은 다른 탄소 나노 구조층 혹은 다른 나노 구조층으로 대체될 수도 있다. 플러렌층(420)은 소정의 플러렌 분자로 코팅된 것일 수 있다. 여기서, 플러렌 분자는 C60일 수 있고, C60 이외의 다른 플러렌 분자 패밀리, 예를 들면 C70, C74, C76, C72, C82, C84, C86, C116...일 수도 있다. 플러렌층(420)은 0.2~20 nm 두께로 형성될 수 있다.
상기 상부전극(416) 및 하부전극(412) 사이의 전압(V1)이 2~25 V 되게 상부전극(416)에 양전압, 하부전극(412)에 음전압을 인가하면, 하부전극(412)으로부터의 전자가 절연층(414,418)을 통과하여 상부전극(419)으로 이동하며, 이어서 상부전극(419)의 표면으로부터 표면전자(430)가 방출된다. 이때 애노드 전극(462)에 소정의 전압(V2), 예컨대 그라운드 전압 또는 수 ~ 수십 볼트의 양의 전압을 걸면 상기 표면전자(430)는 상기 애노드 전극(462)으로 향하여 진행되면서 형광층(470)을 여기하여 광을 방출한다.
상기 상부전극(419) 및 하부전극(412)가 직교하도록 배치된 스트라이프 형상의 전극이며, 상기 상부전극(419) 및 하부전극(412)를 어드레스하면, 어드레스된 부분의 상부전극(419)으로부터 표면전자가 방출되어서 인접한 형광층(470)을 발광시킨다. 상기 상부전극(419) 및 하부전극(412)의 폭과, 상기 형광층(470)의 면적을 하나의 픽셀 또는 서브픽셀(R,G,B)에 대응되게 형성하면, 도 4의 디스플레이 장치로 화상을 표시할 수 있게 된다. 상기 픽셀 또는 서브픽셀에 대응되는 형광층(270) 은 미도시한 블랙매트릭스에 의해서 구분되게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 상대적으로 낮은 진공도로 패키징하여도 작동될 수 있으며, 또한 애노드 전극(462)에 걸리는 전압이 매우 낮기 때문에 스파킹이 일어나지 않으므로 상부기판(460) 및 하부기판(410) 사이의 간격을 0.5 mm 정도로 유지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 MIM 또는 MIMIM 소자는 상부전극 상에 인장강도가 높은 플러렌층을 구비한다. 이 플러렌층은 상부전극의 일함수를 낮게 하여 상부전극으로부터의 전자방출 효율을 향상시키며, 또한 상부전극을 보호하여 상부전극의 수명을 연잘시킬 수 있다.
MIM 또는 MIMIM 소자를 구비한 디스플레이는 낮은 진공도로 패키징될 수 있으며, 또한, 상부기판 및 하부기판 사이의 간격을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 순차적으로 적층된 하부전극, 절연층 및 상부전극;
    상기 상부전극 상에 형성된 탄소 나노 구조층;을 구비하는 것을 특징으로 표면전자 방출소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소 나노 구조층은 플러렌층인 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소 나노구조층은 0.2~20 nm 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 알루미늄 산화물층, NiO층, ZrO2층, ZnO층 및 TiO2층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극 중 적어도 어느 하나는 금층, 구리층, 알루미늄층, 니오븀층, 은층, 텅스텐층, 코발트층 및 니켈층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  7. 순차적으로 적층된 하부전극, 제1절연층, 중간전극, 제2절연층 및 상부전극; 및
    상기 상부전극 상에 형성된 탄소 나노 구조층;을 구비하는 것을 특징으로 표면전자 방출소자.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄소 나노 구조층은 플러렌층인 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄소 나노구조층은 0.2~20 nm 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층은 알루미늄 산화물층, NiO층, ZrO2층, ZnO층 및 TiO2층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부전극, 중간전극 및 상기 상부전극 중 적어도 어느 하나는 금층, 구리층, 알루미늄층, 니오븀층, 은층, 텅스텐층, 코발트층 및 니켈층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면전자 방출소자.
  13. 소정의 간격을 두고 평행하게 설치된 상부기판 및 하부기판;
    상기 하부기판을 대향하는 상부기판의 내면에 형성된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극 상에 형성된 형광층; 및
    상기 하부기판 상에 형성된 표면전자 방출소자;를 구비하며,
    상기 표면전자 방출소자는:
    순차적으로 적층된 하부전극, 절연층 및 상부전극; 및
    상기 상부전극 상에 형성된 탄소 나노 구조층;을 구비하는 것을 특징으로 표면전자 방출소자를 구비한 디스플레이 장치.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 나노 구조층은 플러렌층인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 나노구조층은 0.2~20 nm 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 절연층은 알루미늄 산화물층, NiO층, ZrO2층, ZnO층 및 TiO2층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극 중 적어도 어느 하나는 금층, 구리층, 알루미늄층, 니오븀층, 은층, 텅스텐층, 코발트층 및 니켈층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극은 서로 직교하여 직교된 부분에 하나의 픽셀영역을 형성하는 스트라이프 형상의 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부전극 및 상기 상부기판은 광이 투과하도록 투명한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  21. 소정의 간격을 두고 평행하게 설치된 상부기판 및 하부기판;
    상기 하부기판을 대향하는 상부기판의 내면에 형성된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극 상에 형성된 형광층; 및
    상기 하부기판 상에 형성된 표면전자 방출소자;를 구비하며,
    상기 표면전자 방출소자는:
    순차적으로 적층된 하부전극, 제1절연층, 중간전극, 제2절연층 및 상부전극; 및
    상기 상부전극 상에 형성된 탄소 나노 구조층;을 구비하는 것을 특징으로 표면전자 방출소자를 구비한 디스플레이 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 탄소 나노 구조층은 플러렌층인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 탄소 나노구조층은 0.2~20 nm 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층은 알루미늄 산화물층, NiO층, ZrO2층, ZnO층 및 TiO2층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 하부전극, 중간전극 및 상부전극 중 적어도 어느 하나는 금층, 구리층, 알루미늄층, 니오븀층, 은층, 텅스텐층, 코발트층 및 니켈층으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극은 서로 직교하여 직교된 부분에 하나의 픽셀영역을 형성하는 스트라이프 형상의 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 상부전극 및 상기 상부기판은 광이 투과하도록 투명한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103236496B (zh) * 2013-04-18 2015-08-12 福州大学 一种叠层结构的三端有源器件
CN105448621A (zh) * 2015-11-26 2016-03-30 国家纳米科学中心 石墨烯薄膜电子源及其制作方法、真空电子器件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06302803A (ja) * 1993-04-15 1994-10-28 Sony Corp 金属ベース・トランジスタおよびその製造方法
JPH08180794A (ja) * 1994-12-21 1996-07-12 Hitachi Ltd 面状冷陰極の構造，駆動方法、およびそれを用いた電子線放出装置
JPH0945216A (ja) * 1995-07-28 1997-02-14 Hitachi Ltd 面状冷陰極
KR19990043865A (ko) * 1997-11-29 1999-06-15 김영남 전계방출소자의 캐소드 어레이 형성방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3633154B2 (ja) * 1996-03-22 2005-03-30 株式会社日立製作所 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器
JPH10308166A (ja) * 1997-03-04 1998-11-17 Pioneer Electron Corp 電子放出素子及びこれを用いた表示装置
JP3740295B2 (ja) * 1997-10-30 2006-02-01 キヤノン株式会社 カーボンナノチューブデバイス、その製造方法及び電子放出素子
JP3737696B2 (ja) * 2000-11-17 2006-01-18 株式会社東芝 横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法
US6882100B2 (en) * 2001-04-30 2005-04-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dielectric light device
JP3768937B2 (ja) * 2001-09-10 2006-04-19 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法
CN100407362C (zh) * 2002-04-12 2008-07-30 三星Sdi株式会社 场发射显示器
KR20050111706A (ko) * 2004-05-22 2005-11-28 삼성에스디아이 주식회사 전계방출 표시소자 및 그 제조방법
KR20060012782A (ko) * 2004-08-04 2006-02-09 삼성에스디아이 주식회사 전계방출소자와, 이를 적용한 전계방출 표시소자
US7911123B2 (en) * 2005-07-04 2011-03-22 Samsung Sdi Co., Ltd. Electron emission device and electron emission display using the electron emission device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06302803A (ja) * 1993-04-15 1994-10-28 Sony Corp 金属ベース・トランジスタおよびその製造方法
JPH08180794A (ja) * 1994-12-21 1996-07-12 Hitachi Ltd 面状冷陰極の構造，駆動方法、およびそれを用いた電子線放出装置
JPH0945216A (ja) * 1995-07-28 1997-02-14 Hitachi Ltd 面状冷陰極
KR19990043865A (ko) * 1997-11-29 1999-06-15 김영남 전계방출소자의 캐소드 어레이 형성방법

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