KR100258796B1

KR100258796B1 - 전계 방출 표시장치의 스페이서

Info

Publication number: KR100258796B1
Application number: KR1019950030571A
Authority: KR
Inventors: 조영래; 문제도; 오재열; 정효수
Original assignee: 김덕중; 사단법인고등기술연구원연구조합
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 2000-06-15
Also published as: KR970017820A

Abstract

본 발명은 전계 방출 표시소자의 스페이서에 관한 것으로서, 스페이서를 금속층과 절층의 2단 구조로 형성하는데, 금속층은 세라믹과 부착력이 강하고 증착속도가 빠르며 고온에서 잘견디는 금속재료를 물리적 기상 증착법으로 마스크를 사용하여 형성되고 절연층은 유리, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹 등과 같은 경도가 크고 절연성이 좋은 물질로 상기 금속층의 상부에 물리적 기상증착법으로 형성된다. 이때, 스페이서를 구성하는 금속층과 절연층은 마스크의 형상과 증착시간을 다르게 하여 원하는 형상을 제조할 수 있다. 또한, 스페이서를 구성하는 금속층과 절연층의 재료는 마스크에 의해 선택적으로 증착되므로 에미터 또는 다른 소자들을 손상하거나 오염시키지 않는다. 따라서, 본 발명은 스페이서를 형성하는 시간이 단축되고 치밀한 구조를 가지며 다른 소작들을 손상시키거나 오염시키지 않으므로 양질의 전계 방출 표시장치를 획득할 수 있다.

Description

전계 방출 표시장치의 스페이서

제1도는 종래 일실시예에 따른 스페이서를 이용한 전계방출 표시장치의 단면도.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스페이서를 이용한 전계 방출 표시장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : 하부기판 43 : 캐소드 전극

45 : 에미터 47 : 절연체

49 : 게이트 전극 51 : 상부기판

53 : 애노드 전극 55 : 형광체

57 : 공간 59 : 금속층

60 : 스페이서 61 : 절연층

본 발명은 전계 방출 표시장치의 스페이서에 관한 것으로서, 특히, 스페이서를 제작하는 시간을 단축하고 2단 구조를 갖는 전계 방출 표시장치의 스페이서에 관한 것이다.

일반적으로, 표시소자와 압력센서 등은 진공 패키징을 필요로 한다. 상기 진공 패키징을 필요로 하는 표시소자로는 브라운관(CRT) 프라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하, PDP라 칭함), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display) 및 진공 형광 표시소자(Vacuum Fluorescent Display : 이하, VFD라 칭함)등이 있다. 상기 표시소자중 PDP는 네온 또는 제논 등의 동작 가스를 충진된 공간에서 방전시켜 발생되는 전자 및 양자들이 형광체와 충돌하여 화면을 나타내므로 수백 토르(torr) 정도의 낮은 진공도가 요구된다. 그러나, 현재 가장 널리 사용되고 있는 CTR를 비롯한 전계 방출 표시장치 및 VFD 등은 발생된 전자가 형광체에 충돌하는 것에 의해 화면을 나타내므로 전자의 자유 이동 거리(mean free path)를 크게하기 위해서는 고진공을 필요로 한다. 특히, 전계 방출 표시장치는 10^-6토르 정도의 높은 진공도가 필요하므로 고진공 패키징 기술이 필요하다.

그러나, 고진공 패키징된 전계 방출 표시장치는 내부와 외부의 압력 차이에 의해 표시장치를 구성하는 상부기판과 하부기판에 대략 1kg/㎠ 정도의 압력이 작용하게 되는데, 이 압력은 전계 방출 표시장치를 구성하는 상부기판과 하부기판이 내부로 휘어지며 심한 경우에는 맞닿게 된다. 따라서, 상부기판과 하부기판 사이에 스페이서를 형성하여 상부기판과 하부기판이 휘어지는 것을 방지하고 일정 거리, 예를 들면 100~200㎛를 유지하도록 한다.

제1도는 종래의 일실시예에 따른 스페이서를 이용한 전계 방출 표시장치의 단면도이다.

상기 전계 방출 표시장치는 스트라이프 형상의 다수 개의 캐소드 전극(13)이 형성된 하부기판(11)과, 상기 캐소드 전극(13)과 교차하는 스트라이프 형상의 다수 개의 애노드 전극(23)이 형성된 상부기판(21)과 하부기판(11)과 상부기판(21) 사이에 공간(27)이 형성되게 소정 간격 이격되게 유지시키는 스페이서(29)를 포함한다..

상부기판(21)은 시청자의 정면에 위치하는 것으로 투명한 유리로 형성된다. 그리고, 애노드 전극(23)은 상부기판(21)의 시청자와 반대쪽 표면에 투명한 전도성 물질인 인듐-주석-산화물(ITO)로 형성되며, 애노드 전극(23)의 표면에 전자와 충돌에 의해 광을 내는 형광체(25)가 각각 형성되어 있다.

하부기판(11)은 시청자의 배면에 위치하는 것으로 유리 또는 실리콘 등의 반도체 기판으로 형성된다. 그리고, 캐소드 전극(13)은 전도성 금속으로 형성되며, 캐소드 전극(13)의 표면에 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 등이 원추형으로 이루어진 전자를 방출하는 다수 개의 에미터(15)가 형성된다 .또한, 에미터(15)의 사이에 절연체(17)가 형성되며, 이 절연체(47)의 상부에 게이트 전극(19)이 형성된다. 상기 게이트 전극(19)은 에미터(15)에서 전자의 방출을 용이하게 한다.

스페이서(29)는 형광체(25)와 에미터(15)가 마주하여 공간(27)을 이루도록 하부기판(11)과 상부기판(21)을 부착하여 사이가 소정간격, 예를 들면, 100~200㎛정도가 이격되도록 한다. 스페이서(29)는 하부기판(11)에 접촉된 면이 상부기판(21)에 접촉된 면보다 넓게 형성되어 원추형(cone shape)을 이룬다. 또한, 상부기판(21) 및 하부기판(11)의 모서리에 형성된 스페이서(29)는 상부기판(21) 및 하부기판(11)의 중심 주변에 형성된 스페이서(29)보다 표면적이 넓게 형성된다. 그리고, 스페이서(29)는 진공 상태인 공간(27)과 대기압 상태인 외부의 기압차에 의해 상부기판(21)과 하부기판(11)이 접촉되는 것을 방지한다. 이때, 스페이서(29)는 기압차에 의해 상부기판(21)과 하부기판(11)사이의 거리가 일정하게 유지되도록 유리, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹으로 형성된다. 그리고, 스페이서는(29) 스퍼터링, 이온빔 증발법 또는 전자빔 증발법등의 물리적 기상증착법으로 형성된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 일실시예에 따른 스페이서는 세라믹을 재료로 하여 형성하므로 증착속도와 증착율이 매우 낮은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 증착속도와 증착율이 큰 방법으로 형성된 전계 방출 표시장치의 스페이서를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 스트라이프 형상의 다수 개의 캐소드 전극과 에미터가 하부기판과, 상기 캐소드 전극과 교차하는 스트라이프 형상의 다수 개의 애노드 전극과 형광체가 형성된 상부기판이 소정 간격 이격되게 유지시키는 전계 방출 표시장치의 스페이서에 있어서, 상기 스페이서가 세라믹과 부착력이 강하고 증착속도가 빠르며 고온에서 잘견디는 금속재료로 형성된 금속층과, 상기 금속층의 상부표면 또는 전체표면에 절연성이 좋은 물질로 형성된 절연층을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스페이서를 이용한 전계 방출 표시장치의 단면도로서, 상기 제1도의 구성에, 세라믹과 부착력이 강하고 증착속도가 빠르고 고온에서 잘 견디는 금속재료로 형성된 금속층(59)과 상기 금속층(59)의 상부표면 또는 전체표면에 전기 전도성이 없는 세라믹으로 형성된 절연층(61)을 포함하여 2단구조를 갖는 스페이서(60)를 구비함을 특징으로 한다.

상기에서, 전계 방출 표시장치는 스트라이프 형상의 다수개의 캐소드 전극(43)이 형성된 하부기판(41)과, 상기 캐소드 전극(43)과 교차하는 스트라이프 형상의 다수 개의 애노드 전극(53)이 형성된 상부기판(51)과, 하부기판(41)과 상부기판(51) 사이에 공간(57)이 형성되도록 소정 간격 이격되게 유지시키는 스페이서(60)를 포함한다.

상부기판(51)은 시청자의 정면에 위치하는 것으로 투명한 유리로 형성된다. 그리고, 애노드 전극(53)은 상부기판(51)의 시청자와 반대쪽 표면에 투명한 전도성 물질인 인듐-주석-산화물(ITO)로 형성되며, 애노드 전극(53)의 표면에 전자와 충돌에 의해 광을 내는 형광체(55)가 각각 형성되어 있다.

하부기판(41)은 시청자의 배면에 위치하는 것으로 유리 또는 실리콘 등의 반도체 기판으로 형성된다. 그리고, 캐소드 전극(43)은 전도성 금속으로 형성되며, 캐소드 전극(43)의 표면에 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 등이 원추형으로 이루어진 전자를 방출하는 다수 개의 에미터(45)가 형성된다. 또한, 에미터(45)의 사이에 절연체(47)가 형성되며, 이 절연체(47)의 상부에 게이트 전극(49)이 형성된다. 상기 게이트 전극(49)은 에미터(45)에서 전자의 방출을 용이하게 한다.

스페이서(60)는 형광체(53)와 에미터(45)가 마주하여 공간(57)을 이루도록 하부기판(41)과 상부기판(51)을 부착하여 사이가 소정 간격, 예를 들면, 100~200㎛정도 이격되도록 한다. 그리고, 스페이서(60)는 금속층(59)과 절연층(61)의 2단 구조로 형성되는데, 금속층(59)은 세라믹과 부착력이 강하고 증착속도가 빠르며 고온에서 잘견디는 금속재료, 예를 들면, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 또는 몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속재료를 열증발법, 레이저 증발법, 전자빔 증발법, 이온빔 증발법 또는 스퍼터링을 포함하는 물리적 기상 증착법을 사용하여 형성된다. 이때, 금속층(59)은 대략 100㎛내외로 형성된다. 또한, 절연층(61)은 유리, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹등과 같은 경도가 크고 절연성이 우수한 물질을 상기 금속층(59)상부표면 또는 전체표면을 덮도록 물리적 기상 증착법 또는 디핑(dipping)법으로 형성한다. 따라서, 절연층(61)은 금속층(59)으로 인하여 캐소드 전극(45), 게이트 전극(49)과 애노드 전극(53)이 단락(short)되는 것을 방지할 수 있다. 상기에서, 스페이서(60)를 구성하는 금속층(59)과 절연층(61)을 물리적 기상 증착법으로 형성할 때 마스크(도시되지 않음)을 사용하여 선택적으로 국부적인 부분에만 증착되므로 금속층(59)의 재료와 절연층(61)의 재료가 에미터(45) 또는 게이트 전극(49)등의 다른 소자들을 손상하거나 오염시키지 않는다. 또한, 스페이서(60)를 구성하는 금속층(59)과 절연층(61)은 형성되는 도중에 하부기판(41)이 회전하므로 동일한 길이를 갖고 마스크의 종류와 증착시간에 따라 원하는 형상을 제조할 수 있다. 경우에 따라서는, 스페이서(60)를 구성하는 금속층(59)과 절연층(61)이 치밀한 구조를 갖기 위해 300~600℃의 온도로 열처리된다. 그런데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스페이서(60)는 하부기판(41)에 접촉된 면이 상부기판(51)에 접촉된 면보다 넓게 형성되어원추형(cone shape)을 이룬다. 또한, 상부기판(51) 및 하부기판(41)의 모서리에 형성된 스페이서(60)는 상부기판(51) 및 하부기판(41)의 중심 주변에 형성된 스페이서(60)보다 표면적이 넓게 형성된다. 그리고, 스페이서(60)는 고진공 상태인 공간(57)과 대기압 상태인 외부의 기압차에 의해 상부기판(51)과 하부기판(41)이 접촉되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 스페이서를 금속층과 절연층의 2단 구조로 형성하는데, 금속층은 세라믹과 부착력이 강하고 증착속도가 빠르며 고온에서 잘견디는 물질을 물리적 기상 증착법으로 마스크를 사용하여 형성되고 절연층은 유리, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹 등과 같은 경도가 크고 절연성이 좋은 물질로 상기 금속층의 상부에 물리적 기상 증착법 또는 디핑법으로 형성된다. 이때, 스페이서를 구성하는 금속층과 절연층은 마스크의 형상과 증착시간을 다르게 하여 원하는 형상을 제조할 수 있다. 또한 스페이서를 구성하는 금속층과 절연층의 재료는 마스크에 의해 선택적으로 증착되므로 에미터 또는 다른 소자들을 손상하거나 오염시키지 않는다.

따라서, 본 발명은 스페이서를 형성하는 시간이 단축되고 치밀한 구조를 가지며 다른 소자들을 손상시키거나 오염시키지 않으므로 양질의 전계 방출 표시장치를 획득할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 바람직한 실시예에만 국한되는 것이 아니며, 상술한 바람직한 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범주는 상술한 도면 및 명세서에 의해 정의되는 바와 같은 특허 청구 범위에 의해 해석되어야 한다.

Claims

스트라이프 형상의 다수 개의 캐소드 전극과 에미터가 형성된 하부기판과, 상기 캐소드 전극과 교차하는 스트라이프 형상의 다수개의 애노드 전극과 형광체가 형성된 상부기판이 소정 간격 이격되게 유지시키는 전계 방출 표시장치의 스페이서 에 있어서, 상기 스페이서가 세라믹 부착력이 강하고 증착속도가 빠르며 고온에서 잘 견디는 금속재료로 형성된 금속층과, 상기 금속층의 상부표면 또는 전체표면에 경도가 크고 절연성이 좋은 물질로 형성된 절연층으로 이루어진 전계 방출 표시장치의 스페이서.
제1항에 있어서, 상기 금속층이 니켈, 크롬 또는 몰리브덴을 포함하는 금속재료로 형성된 전계 방출 표시장치의 스페이서.
제2항에 있어서, 상기 절연층이 유리, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹으로 형성된 전계 방출 표시장치의 스페이서.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 금속층과 절연층을 열증발법, 레이저 증발법, 전자빔 증발법, 이온빔 증발법 또는 스퍼터링을 포함하는 물리적 기상증착법으로 형성하는 전계 방출 표시장치의 스페이서.
제4항에 있어서, 상기 절연층을 디핑법으로 형성하는 전계 방출 표시장치의 스페이서.