KR100248999B1

KR100248999B1 - 전계효과 전자방출 표시소자의 진공 패키징용 실런트 소결 방법

Info

Publication number: KR100248999B1
Application number: KR1019970045403A
Authority: KR
Inventors: 오재열; 정효수; 조영래; 김희수
Original assignee: 김덕중; 사단법인고등기술연구원 연구조합
Priority date: 1997-08-31
Filing date: 1997-08-31
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990021792A

Abstract

본 발명은 FED의 상부 기판과 하부 기판을 정렬하기 전에 상부 기판 혹은 하부 기판에 도포된 실런트를 평활하게 제작함으로서 정렬을 쉽게 하고 실런트의 소결시 상부 기판과 하부 기판이 서로 어긋나는 현상을 방지함과 동시에 국부적인 가열로 실런트를 소결시킬 수 있도록 한 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 관한 것이다. 본 발명의 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법은 FED 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 기판과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 기판의 적어도 어느 한쪽의 가장자리에 실런트를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 있어서, 상기 도포된 실런트를 건조 혹은 예비소결 시킨 후 상기 실런트가 도포된 기판에 설치된 상기 형광체 또는 에미터 부분에 보호막을 도포한 후 건조시키는 단계; 상기 실런트를 연마하여 상기 실런트의 요철을 없애 상기 실런트의 표면을 평활하게 하고 상기 실런트의 높이를 조절하는 단계; 및 상기 보호막을 제거 및 세척한 후 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 정렬하면서 상기 실런트를 소결시키는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 이를 먼저 보호막을 도포하고 실런트를 도포할 위치에 있는 보호막을 제거한 후 실런트를 도포하여 건조 및 예비소결시킬 수도 있다.

Description

전계 효과 전자방출 표시소자의 진공 패키징용 실런트 소결 방법

본 발명은 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FED의 상부 기판과 하부 기판을 정렬하기 전에 상부 기판 혹은 하부 기판에 도포된 실런트를 평활하게 제작함으로서 정렬을 쉽게 하고 실런트의 소결시 상부 기판과 하부 기판이 서로 어긋나는 현상을 방지함과 동시에 국부적인 가열로 실런트를 소결시킬 수 있도록 한 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 관한 것이다.

전계효과 전자방출 표시(Field Emissioin Display : 이하, 'FED'라고 한다)소자는 전자를 방출하는 하부 기판(Cathode Plate)과 형광체가 도포되어 사람이 볼 수 있는 영상을 나타내는 상부 기판(Anode Plate)으로 구성되어 있어 전극으로 기능하는 두 기판 사이에 전기장을 인가할 때 전계 방출의 원리에 의하여 전자가 방출되어 형광체를 자극함으로서 화상을 표시하는 소자를 말한다. 이러한 FED 소자는 게이트의 유무에 따라 2극형(diode) 표시 소자와 3극형(triode) 표시 소자로 구분할 수 있으며, 사용되는 에미터의 재질에 따라 금속 팁을 사용하는 것과 다이아몬드 박막 또는 다이아몬드 유사 탄소(Diamond Like Carbon)를 사용하는 것으로 구분할 수 있다.

한편, 소자의 내부는 10⁶torr이하의 진공 상태로 유지되어야 하는데, 이를 위하여 실런트(sealant), 예를 들어 용융 상태의 유리(이하, 프릿(frit) 유리라고 한다)를 소결시켜서 양 기판 사이를 실링(sealing)시키게 된다.

제1도는 일반적인 FED의 실링 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 일반적인 FED의 양 기판 사이를 실링시키기 위해서는 먼저 실링할 부분에 반죽 상태의 프릿 유리(15)를 소정의 두께로 도포해야 하는데, 프릿 유리(15)를 도포하는 방법으로는 디스펜싱(dispensing)법, 스크린 프린팅(screen printing)법 등이 있다. 이어서, 건조(drying) 공정과 예비소결(pre-sintering)공정을 거쳐서 프릿 유리(15)에 포함되어 있던 수분과 바인더(binder) 성분을 제거한다. 다음에는 형광체(13)가 있는 상부 기판(11)과 에미터(14)가 있는 하부 기판(12)을 정렬한 후 프릿 유리(15)를 소결함으로서 실링을 완료하게 된다. 이렇게 실링이 완료된 후에는 진공펌프를 배기구(17)와 연통된 배기관(18)에 연결하여 소자 내부의 공기를 빼낸 후에 배기관(18)을 녹여 막음으로서 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키게 된다. 미 설명 부호 16은 상부 기판(11)과 하부 기판(12)을 분리시켜주는 스페이서(spacer)이다.

전술한 바와 같이 상부 기판(11)과 하부 기판(12)을 정렬한 후 프릿 유리(15)를 소결시키는 방법으로 첫 번째 방법은 제1도에 도시하는 바와 같이 상부 기판(11)과 하부 기판(12)을 정렬시킨 후 소정의 온도, 예를 들어 400℃이상의 고온에 견딜 수 있는 집게(미도시)로 두 개의 기판(11),(12)이 정렬된 상태를 유지하도록 집어서 소결로(미도시)의 내부에 장입한 후에 소정 온도, 예를 들어 400℃ 이상의 고온 분위기에서 방치시키는 것에 의해 프릿 유리(15)를 소결시키는 방법이 있다. 이때 프릿 유리(15)의 소결시 에미터(14) 혹은 게이트 전극(미도시)등이 산화되는 것을 방지하기 위해서 불활성의 가스를 소결로(미도시)의 내부에 불어넣기도 한다. 또한, 프릿 유리(15)를 소결시키는 두 번째 방법으로는 상부 기판(11)과 하부 기판(12)을 로봇(robot)으로 잡고서 일정한 간격을 유지함과 동시에 서로 마주보게 한 상태로 소결로(미도시)에 장입한 후에 천천히 소결로(미도시)의 온도를 프릿 유리(15)의 소결 온도의 바로 아래까지 계속 높인 후, 상부 기판(11)과 하부 기판(12) 계속 가깝게 접근시키면서 상부 기판(11)과 하부 기판(12)에 있는 정렬키(alignment key)를 일치하도록 위치 조절을 하여 상부 기판(11)과 하부 기판(12)에 있는 정렬키가 거의 일치할 때 프릿 유리(15)를 소결시키는 방법이 있다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 실런트를 소결시키는 방법의 첫 번째 방법은 상부 기판과 하부 기판을 정렬하기 전 단계인 실런트를 도포하고 건조 및 예비 소결을 한 후 실런트 표면의 요철이 심하다. 따라서 요철이 심한 실런트를 사용해서 상부 기판과 하부 기판을 정렬하게 되면 실런트에 있는 요철 주에서 가장 높은 부분에서 상부 기판과 하부 기판이 맞닿게 되어 그 상태에서 정렬을 하는 수밖에 없다. 즉, 정렬 단계에서 두 기판이 평행하지 않게 되어 정렬이 매우 어려워 화질의 상태에 큰 영향을 주는 양 기판의 정렬 상태가 비뚤어지게 되는 문제가 발생한다.

또한 실런트를 소결시키는 방법의 두 번째 방법에서 상부 기판과 하부 기판을 정렬하기 전 실런트의 요철 상태는 정렬 뿐 아니라 실런트의 소결이 일어나는 과정에서도 중요하다. 요철이 심한 경우는 실런트의 표면만 녹여서는 두 기판 사이에 실링이 일어나지 않기 때문에 실런트의 깊은 부분까지 완전히 녹여야 하고, 이를 위해서 실런트를 400℃이상의 고온으로 가열해서 30분 이상 유지시켜야 한다. 따라서 실런트의 표면만 가열시키는 방법으로는 두 기판 사이의 실링을 완전하게 할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, FED의 상부 기판과 하부 기판을 정렬하기 전에 상부 기판 혹은 하부 기판에 도포된 실런트를 평활하게 제작함으로서 정렬을 쉽게하고 실런트의 소결시 상부 기판과 하부 기판이 서로 어긋나는 현상을 방지함과 동시에 국부적인 가열로 실런트를 소결시킬 수 있도록 한 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 일반적인 FED의 실링 방법을 설명하기 위한 단면도.

제2a도 내지 제2d도는 본 발명의 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 21 : 상부 기판 12 : 하부 기판

13, 23 : 형광체 14 : 에미터

15, 25 : 프릿 유리 16, 26 : 스페이서

17 : 배기구 18 : 배기관

29 : 보호막

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법은 FED소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 기판과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 기판의 적어도 어느 한 쪽의 가장자리에 실런트를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 있어서, 상기 도포된 실런트를 건조 혹은 예비소결 시킨 후 상기 실런트가 도포된 기판에 설치된 상기 형광체 또는 에미터 부분에 보호막을 도포한 후 건조시키는 단계; 상기 실런트를 연마하여 상기 실런트의 요철을 없애 상기 실런트의 표면을 평활하게 하고 상기 실런트의 높이를 조절하는 단계; 및 상기 보호막을 제거 및 세척한 후 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 정렬하면서 상기 실런트를 소결시키는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 이를 먼저 보호막을 도포하여 건조시킨 후에 실런트를 도포할 위치에 있는 보호막을 제거한 후 실런트를 도포하여 건조 혹은 예비소결시킬 수도 있다. 또한, 상기 실런트를 프릿 유리롤 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 보호막은 감광막인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 적어도 어느 한쪽에 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 분리시켜주는 스페이서를 더 설치하며 상기 실런트의 높이는 상기 스페이서 크기의 2배 이하인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

제2a도 내지 제2d도는 본 발명의 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저 제2a에 도시하는 바와 같이, 형광체(23) 및 애노드 전극(미도시)이 설치된 상부 기판(21) 혹은 에미터(미도시) 및 캐소드 전극(미도시)이 설치된 하부 기판(미도시)의 어느 한 쪽이나 양 기판에 프릿 유리(25)를 도포한다. 본 실시예에서는 상부 기판(21)에만 프릿 유리(25)를 도포한 것으로 하여 설명을 진행한다. 다음에는 이렇게 도포한 프릿 유리(25)를 건조 혹은 예비 소결시킨다.

다음에는 제2b도에 도시하는 바와 같이, 이후에 따르는 공정에서 형광체(23)의 손상을 방지하기 위해서 적어도 형광체(23)가 있는 부분에 보호막(29)을 도포한다. 이어서, 보호막(29)을 건조시킨다. 여기서 보호막(29)으로는 감광막 (photoresist)을 사용할 수 있다.

다음에는 제2c도에 도시하는 바와 같이, 프릿 유리(25)의 요철을 없애고 높이를 조절하기 위해서 프릿 유리(25)를 기계적인 방법, 예를 들어 연삭(grinding)이나 연마(polishing) 방법(이하, 명세서 및 특허청구범위란에서는 연삭과 연마의 두 단어를 포괄하는 용어로 연마라는 용어를 사용한다)의 요철을 조금씩 없애고 원하는 높이, 예를 들어 가장 양호하게는 스페이서(26) 크기의 1.2배 이하가 될 때까지 계속해서 높이를 조절해서 프릿 유리(25)의 표면이 평활한 면이 되게 한다.

다음에는 제2d도에 도시하는 바와 같이, 보호막(29)을 제거하고 상부 기판(21)을 깨끗이 씻은 후 건조시킨다.

이후에는 상부 기판(21)과 하부 기판(미도시)을 정렬시킨 후 프릿 유리(25)를 소결시켜 실링을 완료한다.

본 실시예에서는 형광체가 도포된 화면부분에는 별도의 스페이서를 도시하지 않았지만 본 발명은 화면부분에 스페이서가 설치된 경우에도 적용이 가능하다. 또한 에미터의 종류와 모양, 전극의 개수에 상관없이 적용이 가능하다.

본 발명의 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 실런트를 도포하고 이를 예비소결시킨 후 형광체의 손상을 방지하기 위해서 보호막을 도포하여 건조시켰는데, 이를 먼저 형광체가 있는 부분에 보호막을 도포하여 건조시킨 후에 실런트를 도포할 위치에 있는 보호막을 제거한 후 실런트를 도포하여 건조 및 예비소결시키는 순으로 할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 따르면, FED의 상부 기판과 하부 기판을 정렬하기 전에 상부 기판 혹은 하부 기판에 도포된 실런트를 평활하게 제작함으로서 정렬을 쉽게 하고 실런트의 소결시 상부 기판과 하부 기판이 서로 어긋나는 현상을 방지함과 동시에 국부적인 가열로 실런트를 소결시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

FED 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 기판과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 기판의 적어도 어느 한 쪽의 가장자리에 실런트를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 있어서, 상기 도포된 실런트를 건조 혹은 예비소결 시킨 후 상기 실런트가 도포된 기판에 설치된 상기 형광체 또는 에미터 부분에 보호막을 도포한 후 건조시키는 단계; 상기 실런트를 연마하여 상기 실런트의 요철을 없애 상기 실런트의 표면을 평활하게 하고 상기 실런트의 높이를 조절하는 단계; 및 상기 보호막을 제거 및 세척한 후 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 정렬하면서 상기 실런트를 소결시키는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
제1항에 있어서, 상기 실런트를 프릿 유리로 하는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
제1항에 있어서, 상기 보호막은 감광막인 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 적어도 어느 한쪽에 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 분리시켜 주는 스페이서를 더 설치하며 상기 실런트의 높이는 상기 스페이서 크기의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
FED 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 기판과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 기판의 적어도 어느 한 쪽의 가장자리에 실런트를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법에 있어서, 상기 실런트가 도포될 기판에 설치된 상기 형광체 또는 에미터 부분에 보호막을 도포한 후 건조시키는 단계; 상기 실런트를 도포할 위치에 있는 상기 보호막을 제거하는 단계; 상기 보호막이 제거된 자리에 상기 실런트를 도포하여 건조 혹은 예비소결시키는 단계; 상기 실런트를 연마하여 상기 실런트의 요철을 없애 상기 실런트의 표면을 평활하게 하고 상기 실런트의 높이를 조절하는 단계; 및 상기 보호막을 제거하고 상기 실런트가 도포된 판을 세척한 후 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 정렬하면서 상기 실런트를 소결시키는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
제5항에 있어서, 상기 실런트를 프릿 유리로 하는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
제5항에 있어서, 상기 보호막은 감광막인 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 적어도 어느 한 쪽에 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 분리시켜 주는 스페이서를 더 설치하여 상기 실런트의 높이는 상기 스페이서 크기의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 실런트 소결 방법.