KR0183546B1 - 개선된 전계 방출 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 패키징시에 소자 내부와 외부간의 압력차에 기인해 발생하는 응력에 의한 하부기판의 손상을 방지하고 소자내의 가스 배기를 원활하게 할 수 있도록 한 개선된 전계 방출 표시소자에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 스트라이프 형상의 다수개의 캐소드 전극층과 에미터가 형성되고 에미터 사이에 절연층과 게이트 전극층이 형성되며 소정부분에 가스 배출용 배기구멍을 갖는 하부기판에, 표시소자의 진공 패키징시에 하부기판의 기계적 강도를 높여주기 위해 그의 배면에 동일 형상의 배기구멍을 가지고 부착되는 지지기판을 구비하고, 하부기판과 지지기판의 배기구멍 부분의 계면부분에 계면 실링제를 포함하며, 또한 배기구멍의 소정부분에 형성되어 적어도 그 배기구멍 보다 큰 직경을 갖는 가스유동용 배기홈을 구비함으로서, 표시소자의 진공 패키징시에 소자 내부와 외부의 압력차에 기인하는 응력으로 인한 하부기판의 손상을 방지는 물론 하부기판과 지지기판이 면하는 배기구멍 부분의 계면에서의 기체분자 누화를 차단하고, 또한 가스의 배출시간을 효과적으로 줄일 수 있는 것이다.

Description

개선된 전계 방출 표시소자

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 개선된 전계 방출 표시소자를 수직 또는 수평 방향으로 절단한 일부 단면도.

제2도는 본 발명에 따라 실리콘팁 에미터를 사용하는 제1도에 도시된 FED용 진공 패키징 소자의 부분 확대 단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개선된 전계 방출 표시소자를 수직 또는 수평 방향으로 절단한 일부 단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 실리콘팁 에미터를 사용하는 제3도에 도시된 배기홈을 갖는 지지판의 개략적인 평면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 실리콘팁 에미터를 사용하는 제3도에 도시된 FED용 진공 패키징 소자의 부분 확대 단면도.

제6도는 종래의 전형적인 전계 방출 표시소자(FED)를 수직 또는 수평 방향으로 절단한 일부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 하부기판 13 : 캐소드 전극층

15 : 에미터 17 : 절연체층

19 : 게이트 21 : 상부기판

23 : 애노드 전극층 25 : 형광체층

26 : 공간 27 : 스페이서

29 : 배기구멍 31 : 배기 튜브

32 : 지지기판 33 : 계면 실링제

34 : 배기홈 35 : 게터

본 발명은 전계 방출 표시소자에 관한 것으로서, 특히, 에미터로서 실리콘팁을 채용하고 하부기판으로서 실리콘 웨이퍼를 채용한 경우의 진공 패키징시에 응력에 견딜 수 있도록 그 기계적 강도를 개선한 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.

일반적으로 표시소자와 압력센서 등은 진공 패키징을 필요로 한다. 이러한 진공 패키징을 필요로 하는 표시소자로는 브라운관(CRT), 프라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 PDP라 약칭함), 전계 방출 표시소장(Field Emission Display : 이하, FED라 약칭함) 및 진공 형광 표시소자(Vacuum Fluorescent Display : 이하, VFD라 약칭함)등이 있다. 여기에서, CRT를 제외한 PDP, FED, VFD 등은 매트릭스 구조를 채용하는 평판 표시소자이다.

상기한 표시소자 중 PDP는 네온 등의 동작 가스가 충진된 공간에서 방전시켜 발생되는 전자 및 양자들이 형광체와 충돌함으로서 소망하는 패턴, 문자 및 기호등으로 된 화면을 나타내므로 수백 토르(torr) 정도의 낮은 진공도가 요구된다.

그러나, 현재 가장 널리 사용되고 있는 CRT를 비롯한 FED 및 VFD등은 발생된 전자가 형광체에 충돌하는 것에 의해 화면을 나타내므로 전자의 자유 이동거리(mean free path)를 크게 할 필요가 있으며, 이를 위해서는 고진공을 필요로 한다. 특히, FED는 10^-6토르 정도의 높은 진공도가 필요하므로 고진공 패키징 기술이 필요하다. 그러므로, 고진공을 필요로 하는 표시소자는 이 표시소자 내에 잔류하는 가스 분자를 배기하고 패키징하는 공정이 매우 중요하고도 필수적이라 할 수 있다. 이러한, 배기공정에 이용되는 가장 일반적인 방법은 표시소자와 진공펌프 사이에 유리로 이루어진 배기 튜브를 연결시켜 표시소자내의 가스 분자를 배기시킨 후 표시소장와 배기 튜브를 분리하기 위해 이 배기 튜브를 반용융 상태로 가열하여 봉입하고 냉각시켜 진공패키질 완성시킨다.

제6도는 상술한 바와같은 전형적인 전계 방출 표시소자(FED)를 수직 또는 수평 방향으로 절단한 개략적인 부분 단면도를 나타낸다.

동도면에 도시된 바와같이, 전형적인 FED는 스트라이프(stripe) 형상의 다수개의 캐소드 전극층(13)이 형성된 하부기판(11)과, 상기 캐소드 전극층(13)과 교차하는 스트라이프 형상의 다수개의 애노드 전극층(23)이 형성된 상부기판(21)을 포함한다.

여기에서, 상부기판(21)은 시청자의 정면에 위치하여, 사부기판(21)의 반대측의 애노드 전극층(23)의 표면에 전자와 충돌에 의해 광을 내는 형광체층(25)이 각각 형성되어 있으며, 이와같은 상부기판(21)과 애노드 전극층(23)은 실질적으로 투명한 물질로 형성된다.

한편, 하부기판(11)은 시청자의 배면에 위치하며, 캐소드 전극층(13)의 표면상에 원추형으로 이루어져 전계의 발생에 의해 전자를 방출하는 다수개의 에미터(emitter : 15)가 형성된다. 또한, 에미터(15)를 사이에는 이들 에미터들을 각각 에워싸는 형태로 고립시키는 일체형의 절연체층(17)이 형성되며, 이 절연체층(17)의 상부에는 캐소드 전극층(13)과 대향하는 부분이 공통인 게이트 전극층(19)이 형성된다. 또한, 하부기판(11)은 캐소드 전극(13)이 형성되지 않은 소정 부분에 배기구멍(29)이 형성되며, 이 배기구멍(29)을 통해 가스를 배출한 후 밀봉하기 위한 배기 튜브(31)가 삽입된다.

또한, 상부기판(21)과 하부기판(11)은 형광체층(25)과 에미터(15)가 마주하여 공간(26)을 이루도록 스페이서(spacer:27)에 의해 소정 간격, 예를 들면, 100~200㎛ 정도가 이격되게 부착된다. 그리고, 공간(26)은 스페이서(27)를 통해 사부기판(21)과 하부기판(11)을 정전접합으로 부착한 후 배기 튜브(31)로 FED의 구멍(29)과 진공 펌프(도시되지 않음)를 연결한 후 이 진공 펌프를 이요아여 상기 공간(26)내의 잔류 가스를 배출함으로서 진공상태로 된다. 그런다음, 공간(26) 내부가 진공을 유지하면서 FED와 진공펌프가 분리되도록 배기 튜브를 가열하면서 회전 및 신장하여 자른다.

상기 스페이서(27)는 상부기판(21)과 하부기판(11)이 마주하여 공간(26)을 이루도록 다수개가 형성된다. 또한, 스페이서(27)는 상부기판(21) 및 하부기판(11)의 모서리에서는 벽과 같은 형상을 갖고 가운데 부분에서는 원통 형사을 갖는 유리, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹 등과 같은 경도가 크고 절연성이 좋은 물질이거나, 또는, 폴리 이미드를 포함하는 폴리머 등과 같은 절연물질로 이루어진다. 여기에서, 스페이서(27)는 상부기판(21)과 하부기판(11)의 모서리를 서로 부박시킬 뿐만 아니라 FED가 대형, 즉 대화면인 경우에는 수백 내지 수천 개가 가운데 부분에 형성되는데, 이때 고진공 상태인 공간(26)과 대기압 상태인 외부의 기압차로 인하여 상부기판(21)과 하부기판(11)이 서로 접촉되는 것을 방지하도록 가능한다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 FED의 스페이셔(27)는 예를들면, 하부기판(11)의 상부에 스크린 프린팅(screen printing) 하는 방법. 몰딩(molding) 하는 방법, 또는, 전면 도포 후 레이저 또는 포토리쏘그래피(photolithography) 하는 방법으로 형성할 수가 있다.

상기한 스페이서(27)의 형성방법중, 스크린 프린팅 방법은 유리 분말을 주성분으로 하는 슬러리(slurry)를 다수번 스크린 프린트하여 스페이서의 형상을 만든후 소성하는 것이고, 몰딩(molding) 방법은 스페이서 형태의 틀(mold)을 이용하여 산화물이나 질화물로 형성하는 것이다. 또한, 하부기판(11)의 전표면에 스페이서를 형성할 물지를 도포한 후 소정 부분을 제외한 나머지 부분에 도포된 물질을 레이저로 제거하여 스페이서를 형성한다. 그리고, 폴리머를 스핀코팅한 후 상기 레이저 대신 포토리쏘그래피 방법으로 제거하여 형성할 수 있다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 종래의 전형적인 FED에 있어서, 실질적으로 영상을 표시하기 위한 화면이 되는 상부기판(21)의 하단에는 하부기판(11)상에 형성된 에미터(15)로부터 방출되는 전자와의 충돌에 의해 광을 발하는 형광체층(25)과의 형광체층(25)에 소정의 전압을 공급하는 애노드 전극층(23)이 있다. 이때, 하부기판(11)의 재료는 사용되는 에미터(15)의 종류에 따라 결정되는데, 실리콘팁이 에미터(15)로 사용될 경우에는 실리콘 웨이퍼가 하부기판(11)으로서 결정될 것이고, 금속팁이나 박막이 에미터(15)로 사용될 경우에는 판유리가 하부기판(11)으로서 결정될 것이다.

한편, 앞에서 이미 기술한 바와같이, FED를 작동시키기 위해서는 하부기판(11)상에 형성된 에미터(15)로 부터 전자가 방출되어 대향하는 상부기판(21)의 하단에 형성된 형광체층(25)를 여기시켜야 하기 때문에 에미터(15)에서 방출되는 전자의 평균 자유행로가 충분히 커야만 하고, 또한, 에미터(15)와 형광체층(25)등이 주변환경과 반응하지 않아야 하기 때문에, 10^-6토르 정도의 고진공 패키징을 할 필요가 있다. 이때, 진공 패키징 소자의 진공도가 10^-6토르일 경우 대기압에 의해 진공 패키징 소자의 벽을 이루는 상부기판(21)이나 하부기판(11)이 받는 압축응력의 크기는 대략 1kg/㎠ 정도가 된다. 따라서, 진공 패키징에 적합한 상부기판(21)과 하부기판(11)의 재료는 FED 내부와 외부의 압력차이를 지탱할 수 있도록 어느 정도의 기계적 강도를 가져야 한다.

그런, 전자 방출용 에미터(15)로서 실리콘팁을 사용하는 경우에는 하부기판(11)으로 실리콘 웨이퍼를 사용해야 하는데, 이러한 실리콘 웨이퍼는 충격에 매우 약해 쉽게 깨어질 뿐만 아니라 스페이서(27)의 외곽을 에워싸는 밀봉제(도시생략)로서 주로 사용되는 프릿유리와의 부착력이 좋지 않기 때문에 소자내의 가스분자들을 배기하기 위한 배기구멍(29)의 연결에도 어려움이 많아 진공 패키징시에 큰 문제가 되고 있다. 또한, 기존의 FED는 상부기판(21)과 하부기판(11)간의 간격이 실질적으로 수백 미크론 이하로 매우 작기 때문에 가스를 배기시키는데 있어서도 많은 어려움이 따른다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진공패키징에 소자 내부와 외부간의 압력차에 기인해 발생하는 응력에 의한 하부기판의 손상을 방지하고, 하부기판의 배기구멍에 존재하는 계면에서의 가스 누화를 방지할 수 있는 개선된 전계 방출 표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 배기구멍에 사용되는 배기 튜브의 설치가 용이하고, 배기 공정시에 소요되는 배기시간을 효과적으로 줄일 수 있는 개선된 전계 방출 표시소자를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일형태에 따른 본 발명은, 스트라이프 형상의 다수개의 캐소드 전극층과 에미터가 형성되고 상기 에미터 사이에 절연층과 게이트 전극층이 형성되며 소정부분에 가스 배출용 배기구멍을 갖는 하부기판과, 상기 캐소드 전극층과 교차하는 스트라이프 형상의 다수개의 애노드 전극과 형광체층이 형성된 상부기판과, 이들 두 기판이 소정의 기설정 간격만큼 이격되도록 유지시키는 스페이서를 포함하는 전게 방출 표시소자에 있어서, 상기 표시소자의 진공 패키징시에 압력차로 인한 응력에 견딜 수 있도록 상기 하부기판의 기계적 강도를 높여주기 위해 그의 배면에 부착되며, 상기 배기구멍과 관통하는 동일 형상의 배기구멍을 갖는 지지기판; 상기 배기구멍과 면하는 상기 하부기판과 지지기판의 계면부분에 도포되는 계면 실링제를 더 포함하는 개선된 전계 방출 표시소자를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따른 본 발명은, 스트라이프 형상의 다수개의 캐소드 전극층과 에미터가 형성되고 상기 에미터 사이에 절연층과 게이트 전극층이 형성되며 소정부분에 가스 배출용 배기구멍을 갖는 하부기판과, 상기 캐소드 전극층과 교차하는 스트라이프형상의 다수개의 애노드 전극과 형광체층이 형성된 상부기판과, 이들 두 기판이 소정의 기설정 간격만큼 이격되도록 유지시키는 스페이서를 포함하는 전계 장출 표시소자에 있어서, 상기 표시소자의 진공 패키징시에 상기 하부기판의 기계적 강도를 높여주기 위해 그의 배면에 부착되며, 상기 배기구멍과 관통하는 동일 형상의 배기구멍을 갖는 지지기판과, 상기 배기구멍의 소정부분에 형성되어 적어도 상기 배기구멍 보다 큰 직경을 갖는 가스유동용 배기홈을 더 포함하는 개선된 전계된 전계 방출 표시소자를 제공한다.

본 발명의 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상사하게 설명한다.

[제1실시예]

제1도는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 전계 방출 표시소자를 수직 또는 수평 방향으로 절단한 일부 단면도를 나타낸다.

동도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 FED는 종래장치를 도시한 제6도와 동도면의 비교를 통해 명백하게 알 수 있는 바와같이, 실리콘 웨이퍼로 된 하부기판(11)의 기계적 강도를 높여 주기 위하여 그 하단에 배기구멍(29)를 갖는 지지기판(32)을 부가하여 부착하고, 제2도에 도시된 바와같이, 하부기판과 지지기판의 계면부분에 해당하는 배기구멍에 계면 실링제를 덧칠한 것에 그 주된 구성상의 특징이 있는 것으로, 실질적으로 지지기판(32)을 제외한 나머지 구성부재들은 종래장치에서와 같이 동일한 기능을 수행하는 동일 구성부재이므로 이해를 쉽게 하기 위하여 동도면에서 제6도와 동일한 참조번호로서 도시하였다.

따라서, 하기에서는 기타 구성부재들의 기능에 대해서는 이미 앞에서 상세하게 설명하였으므로 본 실시예에 따라 새로이 부가되는 구성부재인 지지기판(32)을 중심으로 하여 설명하고자 한다.

제1도에 있어서, 본 실시예에 따라 하부기판(11)에 부착되는 지지기판(32)은 실리콘 웨이퍼로 된 하부기판(11)과의 접합이 용이한 것이어야 하는데, 이러한 재료로서는 판유리와 실리콘 웨이퍼를 비롯한 여러종류의 세라믹스 재료가 사용될 수 있다. 또한, 하부기판(11)과 지지기판(32)을 접합하는 방법으로는 정전접합(electrostatic bonding), 직접접합(diffusion bonding) 또는 접착제를 사용하는 방법등이 있다. 이때, 하부기판(11)으로 실리콘 웨이퍼가 채용되는 이유는 에미터로서 실리콘팁이 사용되기 때문이다.

여기에서, 하부기판(11)과 지지기판(32)간의 접합 방법중의 하나인 정전접합은 실리콘 웨이퍼와 유리의 접합시에 널리 사용되는 것으로, 실리콘 웨이퍼와 유리를 기계적으로 맞붙인 채로 대략 300℃ 정도로 가열하면서 양단에 대략 1000볼트 정도의 전압을 인가하면 정전기력(electrostatic force)에 의해서 실리콘 웨이퍼와 유리가 접합되는 방법이다. 또한 직접접합은 실리콘 웨이퍼와 유리가 접합뿐 아니라 실리콘 웨이퍼와 실리콘 웨이퍼와 실리콘 웨이퍼간의 접합에도 적용이 가능한 것으로, 접합하고자하는 물질을 서로 맞닿게 붙인 채로 대략 900℃ 정도의 고온에서 일정시간 동안 유지시키면 확산에 의해서 두 물질간에 원자가 이동함으로써 접합되는 방법이다. 더욱이, 접착제를 사용하는 방법은 일상적으로 많이 사용되는 것으로, 예를들면 에폭시 계통의 접착제가 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 대략 400℃ 정도의 고온 공정이 필요하게 때문에 고온에서도 접합이 유지되는 접착제인 저융점 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 따라 지지기판(32)을 포함하는 FED는 소자내의 가스를 배기하기 위하여 하부기판(11)의 소정부분에 배기구멍(29)를 갖는데, 이 경우에 하부기판(11)의 배기구멍과 일치하는 곳의 지지기판(32)상의 위치에 하부기판(11)에 형성된 그럿과 서로 관통하는 배기구멍(29)을 형성해야 한다. 따라서, 이와같은 구조로 배기구멍(29)을 형성함으로써 이를 통해 소자내에 존재하던 가스들을 배기한 다음 최종적으로 지지기판(32)의 하단부분(뒷면)을 진공 봉입하게 된다.

이때, 본 실시예에 따라 하부기판(11)의 하단에 지지기판(32)을 부착할 때 그 접합이 완벽하게 이루어지지 않게 되는 경우 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면을 따라 기체분자의 누화(leak)가 발생하게 되므로서, 결과적으로 완성된 진공 패키징의 진공도가 저하할 우려가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 이러한 점을 고려하여 배기구멍(29), 특히 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면부분에 해당하는 배기구멍(29)에, 일예로서 제2도에 도시된 바와같이, 계면 실링제(33)를 덧칠함으로서 계면을 통해 야기될 수 있는 기체분자의 누화를 원천적으로 방지할 수가 있다. 여기에서, 계면 실링제(33)로써 사용될 수 있는 재료로서는, 예를들면 저융점 유리의 하나인 프릿 유리(frit glass)가 사용될 수 있다.

다음에, 상술한 바와같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 FED의 제조과정에 대하여 설명한다.

먼저, 유리기판에 애노드 전극층(23)과 형광체층(25)을 차례로 형성시켜 상부기판(21)을 완성시킨다. 다음에, 하부기판(11)인 실리콘 웨이퍼를 지지기판(32)인 판유리에 접합시켜 이들 두 기판(11,32)을 수직으로 관통하는 배기구멍(29)을 뚫는다. 이때, 하부기판(11)과 지지기판(32)간의 접합하는 방법으로는 정전접합, 직접접합 또는 접착제를 사용하는 방법이 있으나, 이들 방법들은 본 실시예에서 일에로서 제시한 것일 뿐 반드시 이에 국한되는 것으로 이해되어서는 않될 것이며 이들외에는 접합력이 특별하게 저하되지 않는 것이라면 어떤 방법을 사용하더라도 무방하다.

다음에, 하부기판(11)의 하단에 지지기판(32)을 부착할 때 그 접합이 완벽하게 이루어지지 않게 되는 경우 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면을 따라 기체분자의 누화(leak)가 발생함으로서 완성된 진공 패키징의 진공도가 저하하는 것을 방지하기 위하여, 하부기판(11)과 지지기판(32)의 소정부분을 관통하여 형성되는 배기구멍의 내부벽, 특히 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면부분에 계면 실링제(33)를 덧칠한다.

그런다음, 상술한 바와같이 지지기판(32)이 접합된 실리콘 웨이퍼상에 크롬(Cr) 등의 전도성 금속으로 형성되는 캐소드 전극층(13), 몰리드덴(Mo) 또는 턴스텐(W)등이 원추형으로 이루어져 전자를 방출하는 다수개의 에미터(15), 절연체층(17) 및 에미터(35)에서의 전자 방출을 용이하게 하기 위한 게이트(19)를 형성함으로서 그 하단에 지지기판(32)이 부착된 하부기판(11)을 완성하며, 이와같이 형성된 하부기판(11)과 상부기판(21)을 마주보게 하여 그들 사이에 공간(26)이 형성될 수 있도록 이들 두 기판(11,21)들을 소정 간격 이격되게 유지시키는 스페이서(27)를 삽입한 다음 밀봉제를 사용하여 하부기판(11), 스페이서(27) 및 상부기판(21)간을 결합시킨다.

다음에, 상술한 바와같이 형성된 FED의 측면에 밀봉제(도시생략)을 사용해 밀봉한 후 열처리하여 밀봉제를 경화시킨 다음, 배기구멍(29)에 도시 생략된 진공펌프에 연결된 배기튜브를 연결시켜 소자내의 가스를 배기시키고 배기구멍(29)을 진공 봉입함으로서 본 실시예에 따른 FED의 제조가 완료된다.

이때, 진공도가 향상시키기 위해 필요에 따라서는 게터처리를 병행해도 된다. 이러한 게터는 패키지된 FED의 내부 공간의 잔류 가스를 포획하여 진공도를 향상시키기 위한 것으로, 그 종류로서는 바륨(Ba) 혹은 티타늄(Ti)를 사용하는 증발성 게터와 아연-알루미늄(Zr-Al)합금 또는 아연-바나듐-철(Zr-V-Fe) 합금을 사용하는 비증발성 게터등이 있다. 따라서, 게터처리를 병행하는 경우 그 진공도는 더욱 향상 될 것이다.

이상 설명한 바와같이, 본 실시예에 따른 FED는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 실리콘팁을 전자 방출용 에미터로 사용하기 위해 하부기판으로서 실리콘 웨이퍼가 채용되는 경우, 종래에는 이의 직접 패키징시에 소자 내부와 외부간의 압력차에 기인하여 발생하는 응력으로 인해 하부기판을 이루는 실리콘 웨이퍼가 쉽게 손상되는 경우가 흔히 발생하였으나, 본 실시예에서는 지지기판을 하부기판의 하단에 부착하여 그 기계적 강도를 높여 주므로서 진공 패키징 공정의 전후 과정에서 여러 가지 응력으로 인해 하부기판이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수가 있다.

둘째, 에미터로서 실리콘팁이 사용되어 실리콘 웨이퍼를 하부기판으로 채용하는 경우, 종래에는 소자내의 가스를 배기시키기 위하여 하부기판의소정부분에 형성되는 배기구멍에 재질이 유리인 배기 튜브를 연결하기가 어려웠으나, 본 실시예에 따른 FED 구조에서는 하부기판의 하단부분(시청면의 배면)에 판유리로 된 지지기판을 부착함으로서 프릿유리 등을 사용해 배기구멍에 배기 튜브를 설치하는 것이 쉽고 간단하다.

셋째, 본 실시예에 따라 하부기판에 지지기판을 부착하는 경우, 상술한 바와 같은 장점을 갖는 반면에 하부기판과 지지기판간의 불안전한 접합으로 인해 하부기판과 지지기판의 계면을 따라 기체분자의누화가 야기되어 그 진공도가 저하될 수도 있는데, 본 실시예에서는 이의 방지를 위해 배기구멍의둘레, 특히 하부기판과 지지기판의 계면부분에 계면 실리제를 덧칠함으로서 계면에서 야기될 수도 있는 기체분자의 누화를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 FED는 어떤한 불이익 없이도 진공 패키징시의 효과적인 하부기판의 손상방지가 가능하다.

[제2실시예]

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 전계 방출 표시소자를 수직 또는 수평 방향으로 절단한 일부 단면도를 나타낸다.

동도면과 제1실시예를 도시한 제1도로 부터 명백하게 알 수 있는 바와같이, 전술한 제1실시예서와는 달리 본 실시예에서는 하부기판(11)의 하단에 부착된 지지기판(32)이 하부기판(11)과 면하는 배기구멍(29) 부분에 가스의 유동이 자유로운 큰 배기홈(34)을 더 구비한다는 것에 그 주된 특징이 있다.

통상적으로, 소자내의 가스를 배기하는데 걸리는 시간은 배기를 하는데 사용되는 진공펌프의 용량과 소자와 진공펌프를 연결하는 장치의 형상에 따라 크게 의존하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는, 제5도 (a)에 도시된 바와같이, 하부기판(11)의 하단에 부착되는 지지기판(32)에서 하부기판(11)과 면하는 배기구멍(29) 부분에 가스의 유동이 자유로운 큰 배기홈(34)을 형성한다. 그 결과, 배기홈(34)과 배기구멍(29)을 통해 가스분자가 쉽게 이동할 수 있어 배기시간을 효과적으로 줄일 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 소자와 진공펌프 사이에서의 가스 유동의 컨덕턴스 변화를 꾀함으로서 가스의 배기를 원활하게 한다는데 가장 주된 특징을 갖는다.

더욱이, 본 실시예에 따른 FED에 있어서, 배기홈(34)의 소정부분에, 일예로서 제4도에 도시된 바와같이, 진공도의 향상시키기 위해 필요에 따라서는 게터처리를 병행해도 된다. 즉, 본 실시예에 따라 배기홈(34)의 소정부분에 게터(35)를 넣을 수도 있다. 이러한 게터는 패키지된 FED의 내부 공간의 잔류 가스를 포획하여 진공도를 향상시키기 위한 것으로, 그 종류로서는 바륨(Ba) 혹은 티타늄(Ti)을 사용하는 증발성 게터와 아연-알루미늄(Zr-Al)합금 또는 아연-바나듐-철(Zr-V-Fe) 합금을 사용하는 비증발성 게터등이 있다. 따라서, 게터처리를 병행하는 경우 그 진공도는 더욱 향상 될 것이다.

또한, 본 실시예에서는 가스의 유동이 자유로운 배기홈(34)을 지지기판(32)에 형성하는 것으로 하여 설명하였으나, 이 기술분야의 숙련자라면, 제5도 (b)에 도시된 바와같이, 배기홈(34)를 하부기판(11)의 하단 소정부분에 형성하더라도 실질적으로 비슷한 배기시간 단축효과를 얻을 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

한편, 본 실시예에 따라 하부기판(11)의 하단에 지지기판(32)을 부착할 때 그 접합이 완벽하게 이루어지지 않게 되는 경우 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면 또는 배기홈(34)과의 배면을 따라 기체분자의 누화(leak)가 발생하게 되므로서, 결과적으로 완성된 진공 패키징의 진공도가 저하할 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 전술한 제1실시예에서와 마찬가지로, 이러한 점을 고려하여 배기구멍(29)과 배기홈(34). 특히 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면부분에 해당하는 배기구멍(29)과 배기홈(34)에, 일예로서 제5도에 (a) 및 (b) 도시된 바와같이, 계면 실링제(33)를 덧칠함으로서 계면을 통해 야기될 수 있는 기체분자의 누화를 원천적으로 방지할 수가 있다.

다음에, 상술한 바와같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 FED의 제조과정에 대하여 설명한다.

먼저, 유리기판에 애노드 전극층(23)과 형광체층(25)을 차례로 형성시켜 상부기판(21)을 완성시킨다. 그런다음, 하부기판(11) 또는 지지기판(32)에 가스의 유동이 자유롭게 커다란 배기홈(34)을 만들고 하부기판(11)인 실리콘 웨이퍼를 지지기판(32)인 판유리에 접합시켜 이들 두 기판(11,32)을 수직으로 관통하는 배기구멍(29)을 뚫는다. 이때 하부기판(11)과 지지기판(32)간의 접합하는 방법으로는 정전접합, 직접접합 또는 접착제를 사용하는 방법이 있으나, 이들 방법들은 본 실시예에서 일예로서 제시한 것일 뿐 반드시 이에 국한되는 것으로 이해 되어서는 않될 것이며 이들 외에도 접합력이 특별하게 저하되지 않는 것이라면 어떤 방법을 사용하더라도 무방한다.

다음에, 하부기판(11)의 하단에 지지기판(32)을 부착할 때 그 접합이 완벽하게 이루어지지 않게 되는 경우 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계면을 따라 기체분자의 누화(leak)가 발생함으로서 완성된 진공 패키징의 진공도가 저하하는 것을 방지하기 위하여, 하부기판(11)과 지지기판(32)의 소정부분을 관통하여 형성되는 배기구멍의 내부벽, 특히 하부기판(11)과 지지기판(32)의 계변부분에 계면 실링제(33)를 덧칠한다.

그런다음, 상술한 바와같이 지지기판(32)이 접합된 실리콘 웨이퍼상에 크롬(Cr) 등의 전도성 금속으로 형성되는 캐소드 전극층(13), 몰리드덴(Mo) 또는 텡스텐(W)등이 원추형으로 이루어져 전자를 방출하는 다수개의 에미터(15), 절연체층(17) 및 에미터(35)에서의 전자 방출을 용이하게 하기위한 게이트(19)를 형성함으로서 그 하단에 지지기판(32)이 부착된 하부기판(11)을 완성하며, 이와같이 형성된 하부기판(11)과 상부기판(21)을 마주보게 하여 그들 사이에 공간(26)이 형성될 수 있도록 이들 두 기판(11, 21)들을 소정 간격 이격되게 유지시키는 스페이서(27)를 삽입한 다음 밀봉제를 사용하여 하부기판(11), 스페이서(27) 및 상부기판(21)간을 결합시킨다.

다음에, 상술한 바와같이 형성된 FED의 측면에 밀봉제(도시생략)을 사용해 밀봉한 후 열처리하여 밀봉제를 경화시킨 다음, 배기구멍(29)에 도시 생략된 진공펌프에 연결된 배기 튜브(31)를 연결시켜 소자내의 가스를 배기시키고 배기구멍(29)을 진공 봉임합으로서 본 실시예에 따른 FED의 제조가 완료된다.

이상 설명한 바와같이, 본 실시예에 따른 FED는 가스의 유동이 자유로운 배기홈을 하부기판 또는 지지기판의 소정부분에 형성함으로서, 전술한 제1실시예에서 얻어지는 효과에 더하여, 배기 공정시에 가스의 배출시간을 효과적으로 줄일수 있는 장점을 갖는다.

Claims (15)

1. 스트라이프 형상의 다수개의 캐소드 전극층과 에미터가 형성되고 상기 에미터 사이에 절연층과 게이트 전극층이 형성되며 소정부분에 가스 배출용 배기구멍을 갖는 하부기판과, 상기 캐소드 전극층과 교차하는 스트라이프 형상의 다수개의 애노드 전극과 형광체층이 형성된 상부기판과, 이들 두 기판이 소정의 기설정 간격만큼 이격되도록 유지시키는 스페이서를 포함하는 전계 방출 표시소자에 있어서, 상기 표시소자의 진공 패키징시에 압력차로 인한 응력에 견딜 수 있도록 상기 하부기판의 기계적 강도를 높여주기 위해 그의 배면에 부착되며, 상기 배기구멍과 관통하는 동일 형상의 배기구멍을 갖는 지지기판; 상기 배기구멍과 면하는 상기 하부기판과 지지기판의 계면부분에 도포되는 계면 실링제를 더 포함하는 개선된 전계 방출 표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지기판은 판유리인 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 하부기판과 지지기판은 정전접합에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
4. 제2항에 있어서, 상기 하부기판과 지지기판은 직접접합에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
5. 제2항에 있어서, 상기 하부기판과 지지기판은 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
6. 스트라이프 형상의 다수개의 캐소드 전극층과 에미터가 형성되고 상기 에미터 사이에 절연층과 게이트 전극층이 형성되며 소정부분에 가스 배출용 배기구멍을 갖는 하부기판과, 상기 캐소드 전극층과 교차하는 스트라이프 형상의 다수개의 애노드 전극과 형광체층이 형성된 상부기판과, 이들 두 기판이 소정의 기설정 간격만큼 이격되도록 유지시키는 스페이서를 포함하는 전계 방출 표시소자에 있어서, 상기 표시소자의 진공 패키징시에 상기 하부기판의 기계적 강도를 높여주기 위해 그의 배면에 부착되며, 상기 배기구멍과 관통하는 동일 형상의 배기구멍을 갖는 지지기판과, 상기 배기구멍의 소정부분에 형성되어 적어도 상기 배기구멍 보다 큰 직경을 갖는 가스 유동용 배기홈을 더 포함하는 개선된 전게 방출 표시소자.
7. 제6항에 있어서, 상기 배기홈은 상기 하부기판에 면하는 상기 지지기판의 소정부분에 상기 지지기판에 면하는 상기 하부기판의 소정부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소장.
8. 제7항에 있어서, 상기 배기홈은 소정부분에 가스 포집용 게터를 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 게터는 바륨(Ba)혹은 티타늄(Ti)를 사용하는 증발성 게터인 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
10. 제8항에 있어서, 상기 게터는 아연-알루미늄 합금 또는 아연-바나듐-철 합금을 사용하는 비증발성 게터인 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
11. 제6항에 있어서, 상기 배기구멍과 면하는 상기 하부기판과 지지기판의 계면부분에 계면 실링제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
12. 제6항에 있어서, 상기 지지기판은 판유리인 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
13. 제12항에 있어서, 상기 하부기판과 지지기판은 정전접합에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
14. 제12항에 있어서, 상기 하부기판과 지지기판은 직접접합에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.
15. 제12항에 있어서, 상기 하부기판과 지지기판은 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 개선된 전계 방출 표시소자.