JP4090057B2 - 平板表示装置,スペーサの製造方法及び平板表示装置の製造方法 - Google Patents

平板表示装置,スペーサの製造方法及び平板表示装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は平板表示装置に関し,さらに詳細には,平板表示装置,スペーサの製造方法及び平板表示装置の製造方法に関する。
一般に,平板表示装置は,大きな体積及び高電圧を必要とする陰極線管とは異なり,厚さが薄くて低電圧で動作する実質的に平坦な表示装置を通称する。かかる平板表示装置としては,電界放出表示装置(FED;Field Emission Display),蛍光表示管(VFD;Vacuum Fluorescent Display),液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display),プラズマ表示装置(PDP;Plasma Display Panel)などがよく知られている。
平板表示装置は,その種類に応じて細部構造及び発光原理が異なるが,通常,上側及び下側基板の縁部を密封材で接合した後,内部を排気してなる真空容器と,該真空容器の内部に配設されるスペーサとを含む。
スペーサは,表示装置の内圧と外圧間の差により真空容器に加わる圧力に耐え,上側基板と下側基板を一定の間隔で維持させる役割を果たす。従来,平板表示装置用スペーサは,主としてガラス又はセラミックから製作され,柱形,棒形,十字形,球形に形成され,表示装置の特性とスペーサの用途に応じて適切なものが使用されている。
かかるスペーサは,射出成形,機械加工などの方法で製作されるが,近年は,感光性ガラスを用いる製造方法が適用されている。感光性ガラスからなったスペーサに関連した従来の技術は,特許文献1及び特許文献2に開示されている。
ところで,図10に示すように,このような従来の平板表示装置の真空容器の内部を調べると,上側基板1と下側基板3間に位置するスペーサ5は同一高さに設けられず,相互間に高低差を有することになる。これは,工程偏差などによるスペーサ5自体の高低差や,スペーサ5を固着させるために用いる接着ペースト(図示せず)の高低差や,両基板に形成される構造物(図示せず)による高低差などに起因する。
これにより,従来の平板表示装置は,スペーサ5の高低差により一部のスペーサに圧力が集中して,スペーサの破壊を引き起こし,上側基板1と下側基板3の間隔が均一でなくなり,表示装置の画質が低下する問題点を抱えている。
大韓民国特許公開第2000−65199号明細書 大韓民国特許公開第2000−46663号明細書
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,表示装置の内部にスペーサを同一高さに設けることで,スペーサの破壊を防止し,上側基板と下側基板の間隔を一定に維持して,間隔変化による画質低下を防止することができる,新規かつ改良された,平板表示装置,スペーサの製造方法,及び平板表示装置の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,所定の間隔を置いて対向配置される第1基板及び第2基板を含み,内部が真空に維持される真空容器と,第1基板及び第2基板間に配設される複数のスペーサとからなり,複数のスペーサはそれぞれ,スペーサ本体と,第1基板及び第2基板のいずれか一方に対向するスペーサ本体の端部に設けられ,第1基板及び第2基板のいずれか一方とスペーサ本体の端部との間を満たすように位置する感光性物質から成るバッファ層とを含むことを特徴とする,平板表示装置が提供される。
かかる構成により,上記複数のスペーサは真空容器に加わる圧力に耐え,第1基板および第2基板を一定の間隔に維持することができる。
上記バッファ層を,スペーサ別に異なる厚さに形成し,スペーサを,スペーサ本体とバッファ層とを合わせた高さがすべて同一になるように形成するのが好ましい。また,バッファ層は,スペーサ本体と同一の断面形状を有するのが好ましい。
かかる構成により,すべてのスペーサに均等な圧力が加わり,スペーサの高低差により一部スペーサに圧力が集中して,スペーサが破壊されるのを防止する。
また,平板表示装置は電界放出表示装置を用いてもよい。該電界放出表示装置は,第1基板上に絶縁層を介在して配置されるカソード電極及びゲート電極と,カソード電極に設けられる電子放出源と,第2基板上に形成されるアノード電極と,アノード電極の一面に位置する蛍光膜とを含んでもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,スペーサ本体を製作する段階と,スペーサ本体の少なくとも一端に感光性物質から成るペーストを印刷してから乾燥させて,高さ補償層を形成する段階とを含んでなるスペーサの製造方法が提供される。高さ補償層の厚さは,スペーサの全高の3〜15%に形成することが好ましい。
上記高さ補償層を形成する段階は,基板上に感光性ペーストを印刷し乾燥させて,高さ補償層形成のためのベース層を形成する段階と,該ベース層上にスペーサ本体を位置させる段階と,スペーサ本体のベース層を除いた残りのベース層を選択的に露光させる段階と,基板を現像して,露光されたベース層を除去する段階と,基板からスペーサ本体とベース層を分離させる段階とを含んでもよい。
また,上記ベース層を形成する段階に先立ち,基板の全面にリフトオフ(rift−off)用金属膜を形成する段階をさらに含んでもよい。また,上記ベース層を除去する段階と上記スペーサ本体とベース層を分離させる段階との間に,リフトオフ用金属膜を湿式エッチングする段階をさらに含んでもよい。
かかる構成により,スペーサの製造工程が単純化し,スペーサを大量生産することが可能となる。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,第1基板及び第2基板上にイメージ具現のための構造物を形成する段階と,スペーサ本体の少なくとも一端に感光性物質から成る高さ補償層が設けられたスペーサを製作する段階と,スペーサを,第1基板上に設定された非画素領域に位置させる段階と,スペーサを介在して第1基板上に第2基板を配置させる段階と,第2基板を加圧して封着するとともに焼成して,高さ補償層を溶かして加圧することにより,第2基板とスペーサ本体の端部間に高さ補償層を満たす段階とを含んでなる平板表示装置の製造方法が提供される。
高さ補償層の厚さは,スペーサの全高の3〜15%に形成することが好ましい。かかる構成により,高さ補償層が第2基板とスペーサ本体の端部との間に隙間なく設けられ,第2基板とすべてのスペーサが密着して形成することができる。
また,上記スペーサを製作する段階は,スペーサ本体を製作する段階と,基板上に感光性ペーストを印刷し乾燥させて,高さ補償層形成のためのベース層を形成する段階と,ベース層上にスペーサ本体を位置させる段階と,スペーサ本体のベース層を除いた残りのベース層を選択的に露光させる段階と,基板を現像して,露光されたベース層を除去する段階と,基板からスペーサ本体とベース層を分離させる段階とを含んでもよい。
また,上記ベース層を形成する段階に先立ち,基板の全面にリフトオフ(rift−off)用金属膜を形成する段階をさらに含んでもよい。また,上記ベース層を除去する段階と上記スペーサ本体とベース層を分離させる段階との間に,リフトオフ用金属膜を湿式エッチングする段階をさらに含んでもよい。
以上説明したように本発明によれば,平板表示装置の内部に位置する全てのスペーサに均等な圧力が加わり,スペーサの破壊を抑制し,スペーサの支持力を増大させ,第1基板と第2基板の間隔を一定に維持させて,平板表示装置の画質を向上させることができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図1及び図2は,本発明の実施形態による平板表示装置の部分断面図,図3は図1及び図2に示す真空容器とスペーサの概略図である。
図1〜3に示すように,本発明の実施形態による平板表示装置は,所定間隔を置いて対向配置される第1基板2及び第2基板4を含み,内部が真空に維持される真空容器6と,第1基板2と第2基板4間に配設される複数のスペーサ8とを基本構成とする。スペーサ8は,表示装置の内圧及び外圧の差により真空容器6に加わる圧力に耐え,第1基板2及び第2基板4を一定の間隔で維持させる役割を果たす。
図1及び図2においては,平板表示装置の一例として電界放出表示装置を示した。本実施形態において,第1基板2には,カソード電極10とゲート電極12が絶縁層14を介在して互いに交差するストライプパターンに形成される。また,カソード電極10とゲート電極12が交差する画素領域ごとに,ゲート電極12と絶縁層14を貫通する開口部16が形成される。そして,開口部16により露出したカソード電極10上に,電子放出源であるエミッタ18が位置する。
第1基板2と対向する第2基板4の一面には,蛍光膜20及び黒色層22からなる蛍光スクリーン24が形成される。蛍光スクリーン24の一面には,アノード電極として機能する金属膜26が形成される。金属膜26には数百〜数千ボルトの正電圧が印加され,エミッタ18から放出された電子を第2基板側に加速させる。一方,第2基板と蛍光スクリーン間には,少なくとも1層の透明導電膜(図示せず)を配置することができる。
すなわち,第1基板2と対向する第2基板4の一面にはアノード電極26が形成される。アノード電極26の一面には,蛍光膜20及び黒色層22からなる蛍光スクリーン24が形成される。ここで,アノード電極26は,例えばITO(Indium Tin Oxide)のような透明電極からなる。一方,蛍光スクリーン24の表面には,メタルバック(metal back)効果により画面の輝度を高める金属膜(図示せず)を形成することができる。この場合,透明電極が省略され,金属膜に高電圧が印加されることにより,金属膜がアノード電極として機能する。
したがって,カソード電極10とゲート電極12に所定の駆動電圧を印加すると,両電極の電圧差によりエミッタ18の周囲に電界が形成されることにより,エミッタ18から電子が放出され,放出された電子は金属膜26に印加された正電圧により第2基板4側に引き寄せられて,当該画素の蛍光膜20に衝突し,これを発光させて所定の表示を行う。
このとき,スペーサ8は第1基板2上に設定された非画素領域に配置され,真空容器6内に同一高さに設けられて,第1基板2と第2基板4の間隔を一定に維持させる。スペーサ8は,スペーサ本体8aと,バッファ層8bからなる。バッファ層8bは,第1基板2及び第2基板4のいずれかの基板に対応するスペーサ本体8aの端部,一例として第2基板4と対向するスペーサ本体8aの上端に設けられ,第2基板4とスペーサ本体8aの上端間に介在する。
スペーサ本体8aはガラス,セラミック,感光性ガラスなどからなるもので,柱形,棒形,十字形,球形などで形成される。本実施形態では,一例として,十字形スペーサ本体を示した。スペーサ本体8aは,工程偏差などにより,高低差を有することになる。そして,バッファ層8bはスペーサ本体8aと同一の断面形状を有する一種の膜であり,バッファ層8bは,感光性物質などの物質からなる。
第1基板2の縁部に密封材(図示せず)を位置させ,高温雰囲気で第2基板4を第1基板2上に押し付けて接合させる封着工程の際,上述したスペーサ8は,バッファ層8bが高温により溶けて圧着されながら,第2基板4とスペーサ本体8aの上端間を満たして,スペーサ本体8a間の高低差を補償する。
スペーサ8のバッファ層8bが,スペーサ本体8a間の高低差を補償することにより,スペーサ本体8aとバッファ層8bを合わせたすべてのスペーサの高さが均等になる。したがって,本実施形態による平板表示装置は,スペーサ8の高さが同一となり,全てのスペーサ8に均等な圧力が加わり,第1基板2と第2基板4間の間隔が一定に維持されて,表示装置の品質を向上させる利点を有する。
図1及び図2においては,説明の便宜上,毎列のカソード電極10と毎列のゲート電極12間にスペーサ8が配設されたものを示したが,実際に電界放出表示装置においては,複数のカソード電極10列と複数のゲート電極12列間の非画素領域に前述したスペーサ8が配設される。
一方,上記では平板表示装置の一例として電界放出表示装置を挙げたが,平板表示装置は電界放出表示装置に限定されず,蛍光表示管,液晶表示装置,プラズマディスプレイパネルなどからなることもできる。また,電界放出表示装置の構成は図1および図2の構成に限らなく,多様に変形可能なものである。
つぎに,図4〜図9に基づき,スペーサを用いた平板表示装置の製造方法について説明する。
まず,図1に示すように,第1基板2と第2基板4上に,イメージ具現のための構造物を形成する。一例として,平板表示装置が電界放出表示装置である場合,第1基板2上にカソード電極10と,絶縁層14と,ゲート電極12と,エミッタ18とを形成し,第2基板4上に蛍光スクリーン24と金属膜26とを形成する。
ついで,図4に示すように,スペーサ8のスペーサ本体8aを製作する。スペーサ本体8aは,ガラス又はセラミックを用いて,射出成形,機械加工などの方法により製作することも,感光性ガラスを用いて,露光及び現像過程により所望形状に製作することもできる。本実施形態では,一例として,十字形スペーサ本体を示した。スペーサ本体8aは,工程偏差などにより,スペーサ本体8a間の任意の高低差を有することになる。本実施形態では,スペーサ本体8a間の高低差を補正するために,スペーサ本体8aの一端に高さ補償層を形成する。
高さ補償層を形成するための一つの方法として,図5〜図8に示す方法を適用することができる。これを具体的に説明すると,図5に示すように,基板28を用意し,基板28上にリフトオフ(lift−off)用金属膜30を形成し,この金属膜30上に感光性ペーストを印刷及び乾燥して,高さ補償層形成のためのベース層32を形成する。
リフトオフ用金属膜30としては,クロム(Cr)又はアルミニウム(Al)が好ましく,公知の真空蒸着又はスパッタリング工程によりおよそ500〜2,000Åの厚さに形成する。
ついで,図6に示すように,ベース層32上にスペーサ本体8aを位置させ,基板28の上側に設けられた光源(図示せず)から紫外線を照射して,ベース層32を露光させる。このような露光過程により,スペーサ本体8aの下側のベース層32はスペーサ本体8aにより紫外線への露出が防止され,そのほかのベース層32は紫外線に露出して選択的露光がなされる。そして,基板28を現像して,図7に示すように,露光されたベース層を選択的に除去することで,スペーサ本体8aの下側のベース層32のみを基板28上に残留させる。
上述した露光及び現像工程により,スペーサ本体8aが露光マスクの役割をするので,本実施形態においては,別途の露光マスクと整列段階が不要である。したがって,上記の方法は,感光性ペーストの全面印刷とスペーサ本体8aによる選択的露光により,スペーサ8の製作工程が単純化し,大量生産が容易な利点を有する。また,必要に応じて,紫外線遮断効果を高めて,ベース層32のパターニングをより容易に行うこともできる。
つぎに,図7に示す基板28をリフトオフ用金属膜30用エッチング液で湿式エッチングして,リフトオフ用金属膜30を除去し,基板28からスペーサ本体8aとベース層32を分離させる。これにより,図8に示すように,スペーサ本体8aと高さ補償層8cからなるスペーサ8が完成する。
ついで,図9に示すように,第1基板2上に設定された非画素領域に上述したスペーサ8を装着する。スペーサ8は,一例として図示しない接着ペーストを介して,図1に示す絶縁層14上の非画素領域に固定できる。そして,第1基板2の縁部に密封材を(図示せず)設け,第1基板2上に第2基板4を位置させる。
このように,スペーサ8を介在して第1基板2上に第2基板4を位置させると,スペーサ本体8a間の高低差のため,あるスペーサは第2基板4と密着するが,ほかのスペーサは第2基板4から任意の間隔を置いて位置することになる。
ついで,第1基板2及び第2基板4を高温雰囲気(およそ450〜500℃)で封着と同時に焼成することにより,両基板を接合させる。この過程において,スペーサ8の高さ補正層8cが高温により溶け,第2基板4を押し付ける力により加圧されて,第2基板4との間に隙間なく,第2基板4とスペーサ本体8aの端部間を満たしてバッファ層8bを形成する。そして,密封材も高温により溶け,第2基板4を押し付ける力により加圧されて,第1基板2及び第2基板4の縁部が接合され,第1基板2と第2基板4が一体となるように形成される。
図9に示したように,高さ補償層8cの厚さt1は,封着工程前の第2基板4とスペーサ8間の最大間隔t2より大きく形成することが好ましい。具体的には,高さ補償層8cの高さをスペーサ8の全高の3〜15%に形成することにより,バッファ層8bが第2基板4との間に隙間なく,第2基板4とスペーサ本体8aの端部間を緊密に満たすことができる。
このように,封着工程前に多様な高さを有するスペーサ8は,封着工程後,高さ補正部8cが高温で溶けることにより,同一高さとなる。また,それぞれのスペーサ8は高さ補正部8cにより第2基板4に固着されるので,スペーサ8の位置移動及び離脱が防止される。
最後に,第1基板2に形成された排気口(図示せず)を介して両基板間の内部空間を排気させた後,排気口を密封して真空容器6を形成することにより,図1及び図2に示した平板表示装置が完成する。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は平板表示装置に適用可能であり,特に,スペーサを備えた平板表示装置,スペーサの製造方法及び平板表示装置の製造方法に適用可能である。
本発明の実施形態による平板表示装置の部分断面図である。 本発明の実施形態による平板表示装置の部分断面図である。 図1及び図2に示す真空容器及びスペーサの概略断面図である。 本発明の実施形態によるスペーサ本体の斜視図である。 本発明の実施形態による平板表示装置の製造方法を説明する各段階の概略図である。 本発明の実施形態による平板表示装置の製造方法を説明する各段階の概略図である。 本発明の実施形態による平板表示装置の製造方法を説明する各段階の概略図である。 本発明の実施形態による平板表示装置の製造方法を説明する各段階の概略図である。 本発明の実施形態による平板表示装置の製造方法を説明する各段階の概略図である。 従来技術による平板表示装置の真空容器及びスペーサの概略断面図である。
符号の説明
2 第1基板
4 第2基板
6 真空容器
8 スペーサ
8a スペーサ本体
8b バッファ層
8c 高さ補償層
10 カソード電極
12 ゲート電極
14 絶縁層
16 開口部
18 エミッタ
20 蛍光膜
22 黒色層
24 蛍光スクリーン
26 金属膜
28 基板
30 金属膜
32 ベース層

Claims (19)

  1. 所定の間隔を置いて対向配置される第1基板及び第2基板を含み,内部が真空に維持される真空容器と,
    前記第1基板及び前記第2基板間に配設される複数のスペーサとからなり,
    前記複数のスペーサはそれぞれ,スペーサ本体と,
    前記第1基板及び前記第2基板のいずれか一方に対向する前記スペーサ本体の端部に設けられ,前記第1基板及び前記第2基板のいずれか一方と前記スペーサ本体の端部との間を満たすように位置する感光性物質から成るバッファ層とを含むことを特徴とする,平板表示装置。
  2. 前記バッファ層は,前記スペーサ別に異なる厚さに形成されることを特徴とする,請求項1に記載の平板表示装置。
  3. 前記複数のスペーサは,前記スペーサ本体とバッファ層とを合わせた高さがすべて同一に形成されることを特徴とする,請求項1または2のいずれかに記載の平板表示装置。
  4. 前記バッファ層は,前記スペーサ本体と同一の断面形状を有することを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の平板表示装置。
  5. 前記平板表示装置は電界放出表示装置からなり,
    前記電界放出表示装置は,
    前記第1基板上に絶縁層を介在して配置されるカソード電極及びゲート電極と,
    前記カソード電極に設けられる電子放出源と,
    前記第2基板上に形成されるアノード電極と,
    前記アノード電極の一面に位置する蛍光膜とを含むことを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載の平板表示装置。
  6. スペーサ本体を製作する段階と,
    前記スペーサ本体の少なくとも一端に感光性物質から成るペーストを印刷してから乾燥させて,高さ補償層を形成する段階とを含んでなることを特徴とするスペーサの製造方法。
  7. 前記高さ補償層を形成する段階において,前記高さ補償層の厚さをスペーサの全高の3〜15%に形成することを特徴とする,請求項6に記載のスペーサの製造方法。
  8. 前記高さ補償層を形成する段階は,
    (a)基板上に感光性ペーストを印刷し乾燥させて,前記高さ補償層形成のためのベース層を形成する段階と,
    (b)前記ベース層上に前記スペーサ本体を位置させる段階と,
    (c)前記スペーサ本体のベース層を除いた残りのベース層を選択的に露光させる段階と,
    (d)前記基板を現像して,前記露光されたベース層を除去する段階と,
    (e)前記基板からスペーサ本体とベース層を分離させる段階とを含むことを特徴とする,請求項6または7のいずれかに記載のスペーサの製造方法。
  9. 前記(a)段階に先立ち,前記基板の全面にリフトオフ用金属膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする,請求項8に記載のスペーサの製造方法。
  10. 前記(d)段階と前記(e)段階間に,前記リフトオフ用金属膜を湿式エッチングする段階をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のスペーサの製造方法。
  11. 第1基板及び第2基板上にイメージ具現のための構造物を形成する段階と,
    スペーサ本体の少なくとも一端に高さ感光性物質から成る補償層が設けられたスペーサを製作する段階と,
    前記スペーサを,前記第1基板上に設定された非画素領域に位置させる段階と,
    前記スペーサを介在して前記第1基板上に前記第2基板を配置させる段階と,
    前記第2基板を加圧して封着するとともに焼成して,前記高さ補償層を溶かし,加圧することにより,前記第2基板と前記スペーサ本体の端部間に前記高さ補償層を満たす段階とを含んでなることを特徴とする平板表示装置の製造方法。
  12. 前記スペーサを製作する段階において,前記高さ補償層の厚さを前記スペーサの全高の3〜15%に形成することを特徴とする,請求項11に記載の平板表示装置の製造方法。
  13. 前記スペーサを製作する段階は,
    (a)前記スペーサ本体を製作する段階と,
    (b)基板上に感光性ペーストを印刷し乾燥させて,前記高さ補償層形成のためのベース層を形成する段階と,
    (c)前記ベース層上に前記スペーサ本体を位置させる段階と,
    (d)前記スペーサ本体のベース層を除いた残りのベース層を選択的に露光させる段階と,
    (e)前記基板を現像して,前記露光されたベース層を除去する段階と,
    (f)前記基板からスペーサ本体とベース層を分離させる段階とを含むことを特徴とする,請求項11または12のいずれかに記載の平板表示装置の製造方法。
  14. 前記(b)段階に先立ち,前記基板の全面にリフトオフ用金属膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする,請求項13に記載の平板表示装置の製造方法。
  15. 前記(e)段階と前記(f)段階間に,前記リフトオフ用金属膜を湿式エッチングする段階をさらに含むことを特徴とする,請求項14に記載の平板表示装置の製造方法。
  16. 所定の間隔を置いて対向配置される第1基板及び第2基板を含み,内部が真空に維持される真空容器と,
    前記第1基板及び前記第2基板間に配設される複数のスペーサとからなり,
    前記複数のスペーサはそれぞれ,スペーサ本体と,
    前記第1基板に対向する前記スペーサ本体の端部に設けられ,前記第1基板及び前記第2基板のいずれか一方と前記スペーサ本体の端部との間を満たすように位置する感光性物質から成るバッファ層とを含み、前記バッファ層は前記スペーサ本体と同一の断面形状を有することを特徴とする,平板表示装置。
  17. 前記バッファ層は,前記スペーサ別に異なる厚さに形成されることを特徴とする,請求項16に記載の平板表示装置。
  18. 前記複数のスペーサは,前記スペーサ本体とバッファ層とを合わせた高さがすべて同一に形成されることを特徴とする,請求項16または17のいずれかに記載の平板表示装置。
  19. 前記平板表示装置は電界放出表示装置からなり,
    前記電界放出表示装置は,
    前記第1基板上に絶縁層を介在して配置されるカソード電極及びゲート電極と,
    前記カソード電極に設けられる電子放出源と,
    前記第2基板上に形成されるアノード電極と,
    前記アノード電極の一面に位置する蛍光膜とを含むことを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載の平板表示装置。
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