KR100257702B1 - 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리로 만들어진 봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 스페이서를 별도의 공정으로 제조된 유리를 주성분으로하는 원기둥 모양의 유리봉 스페이서를 사용함으로써, 기계적 안정성이 뛰어나고 작업공정이 단순화된 전계방출 표시소자 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자 및 그 제조방법

제1도는 종래의 전계방출 표시소자의 한 예를 나타낸 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 전계방출 표시소자에 사용되는 유리봉 스페이서를 나타낸 측면도.

제3도는 본 발명에 따른 유리봉 스페이서가 하부기판에 안치되어 있는 것을 나타낸 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 한예를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,101 : 하부기판 11,102 : 캐소드 전극

12,103 : 절연체 13,104 : 팁 에미터

14,105 : 게이트 전극 15 : 스페이스

16,106 : 형광체 17,107 : 애노드 전극

18,108 : 상부기판 100 : 유리봉 스페이서

본 발명은 전계방출 표시소자에 관한 것으로, 특히 전계방출 표시소자의 상부기판과 하부기판의 간격을 유지하고 기판의 휘어짐을 방지하기 위해 별도의 공정으로 제조된 유리봉 스페이서를 사용한 전계방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전계방출 표시소자의 상하부 기판 사이에 일정한 간격을 유지하고, 기판의 휘어짐을 방지하기 위하여 상부기판 또는 하부기판에 형성되는 스페이서의 재료로는 폴리머, 유전체 분말, 또는 유리구슬 등이 사용되고 있다.

상기 재료들을 사용하여 스페이서를 형성하는 방법은 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판 또는 화소단위의 형광체와 애노드 전극이 형성되어 있는 상부기판 중 어느 한 기판에 폴리머를 일정한 두께만큼 도포한 후, 사진식각공정에 의해 원하는 스페이서의 형상을 만드는 제1방법과, 상기 상부기판 또는 하부기판의 원하는 부분에 유전체 분말을 스크린 프린트법으로 원하는 두께만큼 형성한 후, 소결시켜 스페이서를 형성하는 제2방법과, 소정의 형상을 갖는 마스크를 사용하여 상기 상하부 기판중 어느 한 기판에 마스크를 접촉시키고 마스크의 마스크 홀을 통해 스페이서의 재료를 물리적으로 증착시킴으로써 스페이서를 형성하는 제3방법과, 별도의 공정으로 제조한 유리구슬을 스페이서로 사용하는 제4방법등이 있다.

제1도는 상술한 제1, 제2, 제3 방법에 의해 형성될 수 있는 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로써, 하부기판(10) 상부에 캐소드 전극(11)이 형성되어 있고, 상기 캐소드 전극(11) 상부에는 팁 에미터(13)와 절연체(12)가 형성되어 있으며, 상기 절연체(12) 상부에는 게이트 전극(14)이 형성되어 있다. 또한 상기 하부기판(10) 상에 일정한 간격을 두고 게이트 전극(14) 상부에는 스페이서(15)가 형성되어 있는데, 이때 사용되는 방법은 상술한 제1, 제2, 제3방법을 선택적으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 스페이서(15) 상부에는 형광체(16)과 애노드 전극(17)이 형성되어 있는 상부기판(18)이 접합되어 있다.

그러나, 제1 방법은 제조공정이 복잡하고 또한 스페이서의 재질이 폴리머이기 때문에 기계적인 안정성이 작고, 아웃갯싱에 많은 문제점이 있으며, 제2방법은 스크린프린터법이 가진 근본적인 문제로써 스크린프린터시 하부기판 또는 상부기판 상에 형성되어 있는 소자들을 오염시키는 문제점이 있다. 또한 제3방법은 제조공정이 비싸고 제조된 스페이서는 다공성이기 때문에 아웃갯싱에 많은 문제점이 있다.

상기 방법들의 문제점을 해결하기 위해 제안된 제4방법은 별도의 공정으로 제조된 일정한 직경(20~100㎛)을 갖는 원형의 유리구슬을 하부기판이나 상부기판의 원하는 위치에 안치시킨 후, 스페이서로 사용한다.

따라서 유리구슬 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자는 종래의 스페이서 형성중에 발생하던 소자의 오염을 방지할 수 있고, 별도의 공정없이 유리구슬을 원하는 기판 상부에 위치시키면 되므로 전체적인 전계방출 표시소자의 제조공정을 단순화 시킬 수 있다. 그러나, 스페이서로 사용되는 유리구슬은 구형태이기 때문에 기판상에 위치하더라도 굴러다니기 쉬워 원하는 부분에 위치시키기 어렵고, 유리구슬 스페이서에 의해 지탱되는 상하부 기판은 지탱되는 유리구슬의 접점에만 응력을 받게 되므로 기판이 받는 응력이 매우커 단위면적당 많은 수의 유리구슬을 필요로 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 제1, 제2, 제3 방법들의 문제점과 특히 제4방법인 유리구슬 스페이서가 갖는 문제점들을 해결하기 위하여 전계방출 표시소자에 사용되는 스페이서를 별도의 공정으로 제조된 유리봉을 사용함으로써, 간단한 공정으로 기판상에 형성된 소자들의 오염없이 아웃갱싱이 용이한 전계방출 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유리봉 스페이서가 놓일 자리에 일정한 깊이의 스페이서 홈이 형성되어 있는 하부 기판과, 상기 스페이서 홈이 형성되어 있는 하부기판 상에 형성되어 있는 필드 에미터와, 상기 하부기판 상에 형성되어 있는 스페이서 홈에 안치되어 있는 유리봉 스페이서와, 상기 유리봉 스페이서 상부에 접합되어 있는 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부기판을 포함하는 전계방출 표시소자를 특징으로 한다.

또한, 하부기판 상부에 필드 에미터를 형성하는 단계와, 상기 필드 에미터 상부에 보호층을 증착하는 단계와, 상기 하부기판 상의 스페이서가 놓일 위치의 보호층을 제거하는 단계와, 상기 노출된 하부기판을 식각하여 스페이서 홈을 형성하는 단계와, 상기 스페이서 홈에 유리봉 스페이서를 안치시키는 단계와, 상기 유리봉 스페이서 상부에 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부기판을 접합시키는 단계를 포함하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법을 특징으로 한다.

또한, 하부기판에 스페이서 홈을 식각하는 단계와, 상기 스페이서 홈이 형성되어 있는 하부기판 상부에 필드 에미터를 형성하는 단계와, 상기 하부기판의 스페이서 홈에 별도로 제조된 유리봉 스페이서를 안치시키는 단계와, 상기 유리봉 스페이서 상부에 상부기판을 접합시키는 단계를 포함하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명에 사용되는 스페이서인 속이찬 원통형의 유리봉 스페이서를 나타낸 것이다. 상기 유리봉 스페이서(100)의 직경(D)은 약 20㎛~100㎛정도로 하고, 길이(L)는 직경(D)보다 길게 제조한다.

제3도는 제2도의 유리봉 스페이서(100)를 하부기판(101)에 안치시킨 것을 나타낸 것으로써, 일정한 크기와 두께를 갖는 유리봉 스페이스(100)가 안치될 스페이서 홈이 일정한 간격으로 다수 형성되어 있는 하부기판(101)에 다수개의 유리봉 스페이서(100)를 안치시킨 것을 나타낸 것이다. 또한, 스페이서 홈을 상부기판(108)에 형성하여 유리봉 스페이서(100)를 상부기판(108) 상에 안치시킬 수도 있다.

상기 유리봉 스페이서(100)를 기판(101,108) 상에 안치시키기 위해 스페이서 홈을 형성하는 방법은 기판상에 소자를 형성하기 전에 스페이서 홈을 형성하는 제I방법과, 기판상에 소자를 형성한 후에 스페이서 홈을 형성하는 제II방법 등 두가지의 방법이 있다. 제I방법은 다시 하부기판(101) 상에 스페이서 홈을 형성하는 방법과, 상부기판(108) 상에 스페이서홈을 형성하는 방법이 있다. 먼저 하부기판(101) 상에 스페이서 홈을 형성하는 방법은 하부기판(101) 상에 유리봉 스페이서(100)가 놓일 부분을 사진식각공정 또는 기계적 연마 방법등을 사용하여 스페이서 홈을 형성한 다음, 하부기판(101) 상부에 캐소드 전극(102), 절연체(103), 팁 에미터(104) 그리고 게이트 전극(105)으로 이루어진 필드 에미터를 형성한다. 이때 필드 에미터의 높이(약 0.5~1㎛)에 비하여 스페이서 홈의 깊이(약 10~30㎛)가 매우 깊으므로 필드 에미터의 형성으로 인해 메워지는 문제점은 발생하지 않는다. 다음으로 상부기판에 스페이서 홈을 형성하는 방법은 상부기판(108) 상에 상술한 방법에 의해 유리봉 스페이서(100)가 놓일 부분을 식각하여 스페이서 홈을 형성하고, 상기 스페이서 홈이 형성된 상부 기판(108) 상에 애노드 전극(107)과 형광체(106)를 형성한다. 이때에도 스페이서 홈의 깊이는 애노드 전극(107)의 두께에 비해 매우 깊기 때문에 메워지는 문제점은 발생하지 않는다.

제II방법은 하부기판(101)에 필드 에미터를 형성한 다음 스페이서 홈을 형성하는 방법과, 상부기판(108) 상에 애노드 전극(107)과 형광체(106)를 형성한 다음 스페이서 홈을 형성하는 방법이 있다. 먼저 하부기판(101)에 필드 에미터를 형성한 후 스페이서 홈을 형성하는 방법은 하부기판(101) 상부에 필드 에미터를 형성한 다음, 상기 필드 에미터 상부에 포토레지스터와 같이 선택적 식각이 용이한 물질로 보호층을 형성한다. 다음으로 하부기판(101) 상에 유리봉 스페이서(100)가 놓일 위치의 보호층을 부분 식각하여 필드 에미터를 노출시킨다. 상기 노출된 에미터를 식각한 다음, 노출된 하부기판을 상술한 스페이서 홈 형성방법으로 스페이서홈을 형성한다. 또한 상부기판(108)에 애노드 전극(107)과 형광체(106)를 형성한 다음 스페이서 홈을 형성하는 방법은 상부기판(108)에 애노드 전극(107)과 화소단위로 형광체(106)를 형성한 다음, 상술한 필드 에미터가 형성되어 있는 하부기판에 스페이서 홈을 형성하는 방법과 마찬가지로 스페이서 홈을 형성한다.

상술한 제I, 제II방법에 의해 상하부 기판상에 형성된 스페이서 홈에 유리봉 스페이서를 안치시키고, 스페이서 홈이 형성되어 있지 않는 기판을 접합시켜 전계방출 표시소자를 제조한다. 상술한 제조방법과 같이 스페이서 홈을 형성하기 위하여 필드 에미터 또는 애노드 전극을 제거해야 하는 경우에는 전극의 절단을 방지하기 위하여 스페이서 홈이 형성되는 기판상의 전극이 형성되어 있는 평행한 방향으로 스페이서 홈을 형성하여야 한다.

제4도는 제I방법 중 하부기판(101) 상에 필드 에미터를 형성한 후 스페이서 홈을 형성하는 방법에 의해 유리봉 스페이서(100)를 이용한 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로써, 하부기판(108) 상부의 유리봉 스페이서(100)가 위치할 자리에는 유리봉 스페이서(100)의 유동을 막기 위한 스페이서 홈이 형성되어 있고, 유리봉 스페이서(100)가 위치하지 않는 자리에는 캐소드 전극(102), 절연체(103), 팁 에미터(104) 그리고 게이트 전극(105)으로 이루어진 3극 필드 에미터가 형성되어 있으며, 상기 스페이서 홈에는 유리봉 스페이서(100)가 안치되고, 상기 유리봉 스페이서(100) 상부에는 애노드 전극(107)과 형광체(106)가 형성되어 있는 상부기판(108)이 접합되어 있다.

상술한 것은 3극 구조의 전계방출 표시소장 관해서 예시하였지만 본 발명은 2극 구조를 갖는 다이아몬드 박막형 전계방출 표시소자에서도 동일한 방법으로 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자는 스페이서의 재질이 유리이기 때문에 폴리머에 비해 기계적 안정성이 뛰어나고 아웃갯싱의 양이 적다. 또한, 별도의 공정으로 제조한 스페이서를 기판상에 설치하기만 하면 되기 때문에 작업공정이 간단하고, 스페이서 재료에 의한 소자의 오염이 발생하지 않는다. 또한 스페이서로 유리구슬을 사용할때 보다 유리봉 스페이서를 사용하여 굴러다닐 염려가 적어도 설치가 용이하고, 유리구슬에 비해 응력을 받는 면적이 넓어 설치해야할 스페이서의 갯수를 줄일 수 있어 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

1. 유리봉 스페이서가 놓일 자리에 일정한 깊이의 홈이 형성되어 있는 하부 기판과, 상기 하부기판상의 홈 이외의 부분에 형성되어 있는 필드 에미터와, 상기 하부 기판상의 홈에 안치되어 있는 유리봉 스페이서와, 상기 유리봉 스페이서 상부에 접합되어 있는 형광체와 애노드 전극이 형성되어 있는 상부기판을 포함하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 유리봉 스페이서는 두께가 약 20~100㎛이고 길이는 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 스페이서 홈이 상부기판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자.
4. 하부기판 상부에 필드 에미터를 형성하는 단계와, 상기 필드 에미터 상부에 보호층을 형성하는 단계와, 상기 하부기판 상의 스페이서가 놓일 위치의 보호층을 제거하는 단계와, 상기 노출된 하부기판을 식각하여 스페이서 홈을 형성하는 단계와, 상기 스페이서 홈에 유리봉 스페이서를 안치시키는 단계와, 상기 유리봉 스페이서 상부에 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있는 상부기판을 접합시키는 단계를 포함하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 스페이서 홈을 상부기판에 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 선택적식각이 용이한 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법.
7. 제4항 또는 제6항에 있어서, 상기 보호층은 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 스페이서 홈을 형성하는 방법은 사진식각법 또는 기계적연마법을 사용하는 것을 특징으로 하는 유리봉 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 스페이서 홈은 하부기판의 전극과 평행한 방향으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 스페이서를 이용한 전계방출 표시소자의 제조방법.