KR100307812B1

KR100307812B1 - 고종횡비스페이서를갖는평판표시장치및그제조방법

Info

Publication number: KR100307812B1
Application number: KR1019980050999A
Authority: KR
Inventors: 오재열; 김희수; 정효수
Original assignee: 김덕중; 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2001-12-17
Also published as: KR20000033929A

Abstract

본 발명은 고종횡비를 갖는 스페이서를 포함한 평판표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 평판표시장치는 하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부와, 상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부와, 상기 에미터부와 표시부를 소정 간격으로 유지하기 위하여, 고종횡비를 갖는 지지벽과, 상기 지지벽을 지지하기 위하여 지지벽으로부터 수직방향으로 좌우로 돌출된 적어도 하나 이상의 지지발들을 가지며, 감광성 유리의 노광 및 식각에 의해 형성된 복수의 스페이서들과, 상기 에미터부와 표시부의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 포함한다.

따라서, 본 발명의 평판표시장치의 스페이서는 고종횡비를 가지면서도, 지지발을 가지므로 독립적으로 세울 수 있어서 고정이 용이하고, 다른 높낮이를 가지므로 내부 진공시 원활하게 배기가 가능하다.

Description

고종횡비 스페이서를 갖는 평판표시장치 및 그 제조방법

본 발명은 평판표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 상부 기판과 하부 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서의 구조를 개선한 전계방출 표시장치(FED : Field Emission Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에 표시장치의 대형화 및 고해상도의 추세에 따라 보편적인 표시장치인 CRT로부터 평판표시장치들, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display), ELD(ElectroLuminescent Display), PDP(Plasma Display Panel), VFD(Vacuum Fluorescent Display)의 연구개발이 활발이 이루어지고 있다. 그러나, 상술한 평판표시장치들은 각각 장단점을 가지고 있다.

그러나, 평판표시장치의 하나인 FED는 상술한 다른 평판표시장치의 단점들을 거의 동시에 해결할 수 있는 것으로 기대되고 있다.

FED는 전극구조가 간단하고, 냉음극방식으로 전력소모가 적고, 내부 지지대를 사용함으로써 대화면화에 유리하고 고속동작, 멀티플렉스 어드레싱, 고해상도, 광시야각, 고광도, 완전한 색수행능력 등의 장점을 가진다.

FED는 에미터 팁을 가진 캐소우드 전극, 게이트 전극이 형성된 하부기판과 형광물질이 코팅된 애노우드 전극이 형성된 상부기판을 서로 마주보게 하고, 그 사이에 스페이서를 설치하여 소정 간격을 유지시키고 고진공으로 한다. 이와 같은 FED는 캐소우드 전극과 게이트 전극 및 애노우드 전극 사이에 강한 전계를 형성시키면 진공상태에서 에미터 팁으로부터 전계방출에 의해 전자가 양자역학적 터널링에 의해 방출된다.

종래의 스페이서는 스크린 프린팅 기법으로 일정한 높이로 실런트 등을 쌓아올린 다음 소성하여 형성하거나, 미리 가공된 유리볼을 소정 간격으로 배치하였다. 그 외에 양 기판 사이에 스페이서를 형성하기 위하여 광섬유를 성장시키거나, 포토레지스트 패턴을 형성한 다음에 도금으로 쌓아올리거나, 홈을 파서 홈에 끼워 넣거나, 막대모양의 유리나 세라믹을 세우는 방식들이 있었다.

스크린 프린팅 기법은 높이를 200㎛ 이상 올릴 경우 선폭이 넓어져서 사용상 제약이 많고, 유리볼은 형상비가 1 밖에 되지 않아 사용이 곤란하다(미국특허 5,562,517 참조). 또한, 광섬유를 성장시키는 기법은 절단과 고정이 어렵고, 도금법은 공정이 매우 복잡하고, 홈을 파서 끼워 세우는 방법(미국특허 5,578,899 참조)은 홈을 파기가 매우 어렵다. 특히, 홈을 파는 방식은 전극을 도출하는 문제와 형광체를 스핀코팅하는 것이 불가능하다. 유리막대를 세우는 방법은 소성시 밴딩이 일어나거나 유리막대가 넘어질 경우 에미터 팁이 손상될 우려가 있다.

스페이서는 표시영역내에 위치하여 양 기판을 소정 간격으로 유지시키기 위한 것이므로 소정의 외부 압력을 견딜 수 있을 정도의 강도를 가질 뿐만 아니라 스페이서가 차지하는 영역을 최소화시켜서 표시영역에 영향을 주는 것을 최대한 억제 시키는 구조가 바람직하다. 그러나, 외부 압력에 견디기 위해서 폭이 넓어지면 그만큼 차지하는 영역이 넓어지게 되므로 표시영역에 영향을 주게 되고 반대로 표시영역에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 폭을 줄이면 외부 압력에 견디는 강도가 떨어지게 된다.

특히, 고전압용 형광체를 사용할 경우에는 스페이서의 높이가 1,000㎛ 이상으로 요구되는 바, 이러한 경우에는 스페이서의 형상비(높이/폭)가 10 이상으로 요구된다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 감광성 유리의 노광 및 식각공정에 의해 일체로 형성된 지지발을 가진 고종횡비의 스페이서를 포함하는 평판표시장치 및 그 형성방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 감광성 유리의 틸트 노광에 의해 높이가 서로 다른 지지기둥과 연결벽을 동시에 형성할 수 있어서, 에미터부와 표시부의 사이를 지지기둥으로 지지하고, 지지기둥 보다 낮은 높이를 가진 연결벽과 에미터부 또는 표시부사이의 공간을 통하여 내부 진공시 원활하게 배기가 가능한 격자형 스페이서를 포함하는 평판표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 전계 방출 표시장치의 단면구조를 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명에 의한 풀 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸 도면.

도 2b는 본 발명에 의한 하프 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸 도면.

도 2c는 본 발명에 의한 생선가시형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸 도면.

도 2d는 본 발명에 의한 고정용 지그를 가진 풀 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸 도면.

도 2e는 본 발명에 의한 고정용 지그를 가진 하프 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 일자형 스페이서의 바람직한 제 1 실시예를 나타낸 일부 절제 외관 사시도.

도 4은 본 발명에 의한 일자형 스페이서의 바람직한 제 2 실시예를 나타낸 일부 절제 외관 사시도.

도 5은 본 발명에 의한 일자형 스페이서의 바람직한 제 3 실시예를 나타낸 일부 절제 외관 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 일자형 스페이서의 바람직한 제 4 실시예를 나타낸 일부 절제 외관 사시도

도 7는 본 발명에 의한 일자형 스페이서를 만들기 위한 틸트 노광 상태를 설명하기 위한 도면.

도 8은 본 발명에 의한 격자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 다른 실시예의 평면구조를 나타낸 도면.

도 9는 도 8의 격자형 스페이서의 부분 발췌 사시도.

도 10는 도 8의 격자형 스페이서의 부분 발췌 평면확대사진.

도 11은 도 8의 격자형 스페이서의 부분 발췌 측면확대사진.

도 12는 도 8의 격자형 스페이서를 형성하기 위한 마스크 패턴과 감광성 유리의 틸트 노광 영역을 설명하기 위한 도면.

도 13 및 도 14는 도 8의 격자형 스페이서를 형성하기 위한 감광성 유리의 상면 및 저면에서의 틸트 노광을 설명하기 위한 도면들.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 에미터부 12 : 하부 유리 기판

14 : 캐소우드 전극 15 : 에미터 팁

16 : 절연막 17 : 게이트 홀

18 : 게이트 전극 20 : 표시부

22 : 상부 유리 기판 24 : 애노우드 전극

26 : 형광물질

32 : 풀 일자형 스페이서 34 : 하프 일자형 스페이서

36 : 생선가시형 스페이서 32a, 34a, 36a : 지지벽

32b, 34b, 36b : 지지발 38 : 고정용 지그

40 : 정렬용 마크 50 : 표시영역

52 : 주변영역 54 : 실링부재

60, 90 : 노광용 마스크 62 : 지지라인

64 : 보조라인 70 : 감광성 유리

80 : 격자형 스페이서 82 : 지지기둥

84 : 연결벽 92 : 격자패턴

92a : 가로 및 세로라인 92b : 교차부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 평판표시장치는 하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부와, 상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부와, 에미터부와 표시부를 소정 간격으로 유지하기 위하여, 고종횡비를 갖는 지지벽과, 상기 지지벽을 지지하기 위하여 지지벽으로부터 수직방향으로 좌우로 돌출된 적어도 하나 이상의 지지발들을 가지며, 감광성 유리의 노광 및 식각에 의해 형성된 복수의 스페이서들과, 에미터부와 표시부의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 제 1 평판표시장치의 제조방법은 하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부를 마련하는 단계와, 상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부를 마련하는 단계와, 감광성 유리를 노광 및 식각하여, 고종횡비의 지지벽과, 상기 지지벽을 지지하기 위하여 지지벽으로부터 수직방향으로 좌우로 돌출된 적어도 하나 이상의 지지발들을 갖춘 복수의 스페이서들을 마련하는 단계와, 상기 에미터부와 표시부 사이에 상기 복수의 스페이서들을 적당한 간격으로 배치시키는 단계와, 상기 에미터부와 표시부의 주변부를 실링부재로 실링하고 내부를 배기시켜서 진공상태로 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 평판표시장치는 하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부와, 상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부와, 상기 표시부의 표시영역내에서 소정 간격의 가로 및 세로선의 교차점들에 위치하고 고종횡비를 가진 복수의 지지기둥과, 상기 가로 및 세로선 상에서 한 쌍의 지지기둥들 사이에 지지기둥 보다 낮은 높이를 가진 연결벽들을 감광성 유리의 틸트노광 및 식각공정에 의해 일체로 형성한 격자형 스페이서와, 상기 에미터부와 표시부의 주연부를 진공실링하기 위한 실링부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 제 2 평판표시장치의 제조방법은 하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부를 마련하는 단계와, 상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부를 마련하는 단계와, 상기 표시부의 표시영역내에서 소정 간격의 가로 및 세로선의 교차점들에 위치하고 고종횡비를 가진 복수의 지지기둥과, 상기 가로 및 세로선 상에서 한 쌍의 지지기둥들 사이에 지지기둥 보다 낮은 높이를 가진 연결벽들을 감광성 유리의 틸트노광 및 식각공정에 의해 일체로 형성한 격자형 스페이서를 마련하는 단계와, 상기 에미터부와 표시부 사이에 상기 격자형 스페이서를 고정시키는 단계와, 상기 에미터부와 표시부의 주연부를 실링부재로 실링하고 내부를 배기시켜서 진공상태로 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 전계방출 표시장치의 단면구조를 나타낸다. 도 1에서, 10은 에미터부, 또는 방출부이고, 20은 애노우드부, 또는 표시부이다. 에미터부(10)는 하부 유리기판(12) 상에 캐소우드 전극(14), 절연층(16), 게이트 전극(18)이 각각 순차적으로 형성된다. 절연층(16)에 형성된 홀(17)내의 캐소우드 전극(14) 상에는 원추형 또는 쐐기형의 마이크로 팁 또는 에미터 팁(15)이 형성된다. 표시부(20)는 상부 투명 유리기판(22) 일면에 애노우드 전극(24) 및 형광물질(26)을 형성하여서 이루어진다. 애노우드 전극(24)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체로 형성된다. 에미터부와 표시부 사이는 소정 간격을 유지하여야 하고, 그 공간은 대략 10E-7 torr 정도의 진공상태로 유지된다. 캐소우드 전극(14)과 애노우드 전극(24)의 사이에 고전압이 인가되면, 마이크로 팁(15)과 애노우드 전극(24) 사이에 고전계가 형성되고 이에 마이크로 팁(15)의 표면으로부터 양자역학적인 터널링 현상에 의해 전자가 전계방출에 의해 공간으로 방출되고 방출된 전자는 애노우드 전극(24)의 표면에 코팅된 형광물질(26)에 고속으로 충돌하게 되고, 이 충돌에너지에 의해 충돌부위에서 가시광선이 방사되게 된다.

따라서, 에미터부(10)와 표시부(20) 사이의 공간이 고진공 상태로 유지되므로 상하부 기판(12, 22)에는 대기압이 작용하게 된다. 이 대기압차에 따른 변형력을 지지할 수 있는 스페이서가 에미터부(10)와 표시부(20) 사이에 형성되어야 한다.

특히, 고전압을 사용하고자 할 경우에는 스페이서의 높이가 1mm(1,000㎛) 이상이며 종횡비(높이와 폭의 비)가 10 이상이어야 좋다. 본 발명에서는 이와 같은 스페이서를 두께 1mm 인 감광성 유리, 또는 감광성 세라믹을 사진 식각하여 제작하고자 한다.

도 2a는 본 발명에 의한 풀 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타내고, 도 2b는 본 발명에 의한 하프 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타내고, 도 2c는 본 발명에 의한 생선가시형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸다.

각 스페이서들(32,34,36)은 가로방향으로 연장된 지지벽(32a, 34a, 36a)과 지지벽으로부터 수직방향으로 좌우로 돌출된 지지발(32b, 34b, 36b)을 포함한다.

표시부(20)에 형성된 형광물질(26)은 화소별로 독립되어 매트릭스상으로 표시영역(50) 내에 배치된다. 따라서, 스페이서들은 도시된 바와 같이 표시영역(50) 내에서는 형광물질(26)과는 오버랩되지 않도록 화소들 사이의 영역 상에 위치한다. 일자형 스페이서들(32, 34)은 지지발(32b, 34b)이 형성된 일측단부가 표시영역(50)과 실링부재(54)의 사이로 한정된 주변영역(52)에 위치하게 된다. 일자형 스페이서들(32,34)은 표시부(20) 상에 일정 피치, 예컨대 수십 mm로 배열되고 주변영역(52)에 위치한 지지발에 의해 좌우로 넘어지지 않고 용이하게 세워질 수 있게 된다. 지지발에 실런트 등의 접착제가 도포되어 표시부(20)상에 고정되게 된다.

풀 일자형 스페이서(32)는 양측 단부가 표시영역(50)을 가로질러 주변영역(52)까지 연장되어야 하므로 그 길이가 예컨대 5㎝ 이상으로 폭, 예컨대 수십㎛에 비해 매우 길어서 표시영역(50)의 중앙부에서 구부러질 수도 있다. 따라서, 이러한 문제를 피하기 위하여 그 길이를 절반으로 줄인 하프 일자형 스페이서(34)로 구성할 수도 있다. 하프 일자형 스페이서(34)는 좌우가 동일선상에 위치하지 않고 엇갈리게 배치할 수도 있다.

생선가시형 스페이서(36)는 표시영역(50) 내의 화소들 사이 영역에 소정 간격으로 배치된다. 생성 가시형 스페이서는 일자형 스페이서들과 비교하여 그 길이가 짧고, 지지벽(36a) 전체에 걸쳐서 소정 간격으로 복수의 지지발들(36b)이 형성된다. 지지발(36b)들의 간격은 화소간격으로 화소들 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

따라서, 에미터부(10)와 표시부(20) 사이에 배치되는 스페이서는 풀 일자형 스페이서(32), 하프 일자형 스페이서(34), 생성가시형 스페이서(36)들을 각각 사용하거나 이들의 조합으로 구성할 수도 있다. 다만, 진공 배기시에 표시영역(50)에서 이들 스페이서들에 의해 고립되어 배기가 되지 않는 특정 영역이 생기지 않도록 적당한 간격을 유지하면서 배치되면 된다.

정렬용 마크, 또는 얼라인 키(40)는 에미터부(10)와 표시부(20)를 조립할 경우에 기판의 두께가 1mm 이상으로 두꺼울 경우에 두 기판의 얼라인을 위한 것이다.

도 2d는 본 발명에 의한 고정용 지그를 가진 풀 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타내고, 도 2e는 본 발명에 의한 고정용 지그를 가진 하프 일자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 일 실시예의 평면구조를 나타낸다.

일자형 스페이서(32, 34)는 기판 상에 보다 확실하게 고정시키기 위하여 도면에 도시된 바와 같이, 고정용 지그(38)를 사용하는 것이 바람직하다. 고정용 지그(38)는 주변영역(38)에 설치되고, 일자형 스페이서의 일측단부가 삽입되는 삽입홈(38a)을 가진다. 도시된 고정용 지그(38)에는 삽입홈이 하나이지만 복수개의 삽입홈을 가질 수도 있다. 따라서, 일자형 스페이서의 일측 단부가 삽입홈에 삽입되고 실런트 같은 접착제로 고정되게 된다.

고정용 지그(38)와 정렬용 마크(40)는 에미터부(10) 및 표시부(20) 상에 통상의 사진 식각 기술에 의해 절연체 또는 감광성 유리 등으로 동시에 형성하는 것이 바람직하다.

일자형 스페이서의 구조는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 사각형, 삼각형, 사다리꼴, 육면체 등의 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 3의 제 1 실시예의 스페이서는 지지벽과 지지발이 수직노광에 의해 그 단면이 사각형으로 형성된 것이다. 따라서, 지지벽과 지지발의 높이가 동일한 높이를 가진다.

도 4의 제 2 실시예는 도 7에 도시한 바와 같이 노광용 마스크(60)의 마스크 패턴에서 보조라인(64)를 중심으로 좌우로 틸트각 θ1( > tan(w/2h))로 틸트 노광(①, ②)시키면 감광성 유리(70)에는 노광된 영역과 노광되지 않는 영역으로 구분된다. 즉, 노광되지 않는 영역 중 지지발이 되는 영역은 단면이 삼각형으로 형성되고 지지벽이 되는 영역은 사각형으로 형성된다. 따라서, 지지발의 높이가 지지벽의 높이보다 낮게 형성된다.

도 5의 제 3 실시예는 도 7에 도시한 바와 같이 노광용 마스크(60)의 마스크 패턴에서 보조라인(64)를 중심으로 좌우로 틸트각 θ1(>tan(w/2h))로 1차 틸트 노광(①, ②)시키고, 이어서 지지라인(62)을 중심으로 전후로 틸트각 θ2(<tan(w/2h))로 2차 틸트노광시켜서(③, ④) 지지발이 되는 영역의 단면은 삼각형으로, 지지벽이 되는 영역의 단면은 사다리형으로 형성된 것이다. 사다리형에서는 지지벽의 폭이 좁은 상부가 표시부에 접하고 폭이 넓은 하부가 에미터부에 접하도록 배치되는 것이 표시영역에서 스페이서가 차지하는 영역을 최소화시키는 데 도움을 준다.

도 6의 제 4 실시예는 도 7에 도시한 바와 같이 노광용 마스크(60)의 마스크 패턴에서 보조라인(64)를 중심으로 좌우로 틸트각 θ1(>tan(w/2h))로 1차 틸트 노광(①, ②)시키고, 이어서 지지라인(62)을 중심으로 전후로 틸트각 θ2(<tan(w/2h))로 2차 틸트노광(③, ④)시키고, 노광용 마스크(60)를 감광성 유리(70)의 저면에 배치시키고 저면에서 2차 틸트노광과 동일하게 노광시키면 지지발이 되는 영역의 단면은 삼각형으로, 지지벽이 되는 영역의 단면은 육면체로 형성된 것이다.

상술한 스페이서를 가진 일 실시예의 평판표시장치의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 통상의 방법으로 하부 유리기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극이 형성된 에미터부(10)와, 상부 투명유리기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부를 각각 마련한다.

또한, 석영 기판에 크롬을 도포하고 패터닝하여 일정한 간격의 피치 예컨대 600㎛, 일정한 선폭, 예컨대 30㎛인 풀 일자형 스페이서, 하프 일자형 스페이서, 생선가시형 스페이서의 노광 마스크(60)를 각각 준비한다.

200~2,000㎛ 두께, 바람직하기로는 1,000㎛의 감광성 유리를 마련한다. 상기 감광성 유리의 대표적인 조성은 다음과 같다.

SiO₂; 75~85%,

Li₂O ; 7~11%,

Al₂O₃; 3~6%,

Na₂0 ; 1-2%,

Ag₂O ; 0.05~0.15%,

CeO₂; 0.01~0.04%

감광성 유리(70)에 마스크(60)를 얼라인시키고 파장 312㎚의 자외선으로 감광성 유리를 노광시킨다. 노광은 상술한 바와 같이 원하는 스페이서의 단면 구조에 따라 수직노광 또는 틸트노광을 수행한다. 노광된 영역은 다음과 같은 광화학반응이 일어난다.

Ce³⁺+ hv(312nm) → Ce⁴⁺+ e-

Ag⁺+ e^-→ Ag

이와 같이 노광이 완료되면, 감광성 유리(70)를 노에 넣고 서서히 온도를 올려서 약 500℃ 정도에서 1시간정도 1차 열처리한 다음에 다시 서서히 600℃까지 올려서 1시간 정도 열처리한다.

열처리 공정 다음에 감광성 유리(70)를 10% HF용액에 담가서 광화학 반응이 일어난 노광된 부분을 습식식각하여 제거한다.

이와 같은 식각공정이 완료된 다음에 세척하고 건조하면, 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이 마스크 패턴의 지지라인에 대응하는 부분은 단면이 사각형, 사다리꼴, 또는 육면체 등으로 되고 , 보조라인에 대응하는 부분은 사각형 또는 삼각형으로 형성된다. 따라서, 전체적으로 지지발을 가진 일자형 지지벽을 가진 스페이서가 얻어지게 된다.

얻어진 일자형 스페이서를 표시부 또는 에미터부에 적당한 간격으로 배치시켜서 실런트와 같은 접착제로 고정한다. 고정용 지그가 형성된 경우에는 고정용 지그의 삽입홈에 삽입한 다음에 실런트로 고정한다.

이와 같이 스페이서가 고정된 기판에 다른 기판을 얼라인시켜서 마주보게 설치하고 두 기판의 주변부를 따라 실런트와 같은 실링부재로 봉입한다. 이때, 내부를 진공으로 하기 위한 배기구멍은 남기고 나머지 부분은 모두 밀봉하게 된다. 밀봉공정시 배기구멍에 유리세관을 연결한다. 상기 유리세관을 통하여 진공펌프로 내부 공기를 외부로 펌핑하여 약 10E-7 torr 정도의 고진공으로 한 다음에 최종적으로 유리세관을 팁업(tip-off)하여 평판표시장치를 완성한다.

도 8은 본 발명에 의한 격자형 스페이서들을 포함하는 전계 방출 표시장치의 다른 실시예의 평면구조를 나타낸다. 다른 실시예의 평판표시장치는 격자모양의 스페이서(80)를 제외한 다른 부분은 상술한 일 실시예의 평판표시장치와 동일하므로 동일한 부분은 동일부호로 처리하고 자세한 설명은 생략한다.

도 9는 도 8의 격자형 스페이서의 부분 발췌 사시도를 나타내고 도 10는 도 8의 격자형 스페이서의 부분 발췌 평면확대사진이고, 도 11은 도 8의 격자형 스페이서의 부분 발췌 측면확대사진이다.

도 8 및 도 9에서 격자형 스페이서(80)는 격자 또는 그물 모양으로, 각 교차점에는 지지기둥(82)이 형성되고, 지지기둥(82)들 사이에는 연결벽(84)이 형성되어 지지기둥들을 고정 지지한다. 격자형 스페이서(80)는 표시영역(50) 내에 배치된다.

연결벽(84)은 지지기둥(82)의 높이 보다 더 낮은 높이를 가진다. 따라서, 표시부와 에미터부의 사이는 지지기둥들(82)에 의해서 소정 간격으로 유지되고, 사방 연결벽(84)들은 상단과 하단이 표시부와 에미터부의 표면으로부터 이격되어 닿지 않게 되므로 이 공간을 통해 사통팔달로 서로 통해져 있으므로 격자 구조에 의해 다른 공간과 완전히 고립된 공간을 형성하지 않는다. 따라서, 이러한 구조는 표시장치의 내부 진공시 배기가 원활하게 될 수 있도록 한다.

도 10 및 도 11은 실제로 1,000㎛의 두께를 가진 감광성 유리를 본 발명과 동일한 방법으로 틸트 노광하여 얻은 스페이서의 확대 사진이다. 격자 피치는 600㎛이고, 선폭은 60㎛이고, 상면 및 저면에서 각각 전후좌우 대략 11°정도로 틸트 노광하고 식각한 결과를 나타낸다. 격벽의 상하단은 지지기둥의 상하단으로부터 대략 300㎛ 정도 위치하고, 격벽의 높이는 400㎛정도이다.

도 12 내지 14 도를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 12에 도시한 바와 같이, 석영 기판에 크롬을 도포하고 패터닝하여 피치 600㎛, 선폭 60㎛인 격자패턴(92)이 형성된 노광용 마스크(90)를 준비한다.

감광성 유리(70)에 노광용 마스크(90)를 얼라인시키고 파장 312㎚의 자외선으로 감광성 유리를 노광시킨다. 노광은 도 13에 도시한 바와 같이, 먼저, 좌우측 방향(①, ②)에서 대략 11°정도로 경사지게 틸트 노광시키면 도 12의 45도 빗금쳐진 ①영역과 135도 빗금쳐진 ②영역까지 노광된다. 따라서, 도 13을 참조하면, 노광용 마스크(90)의 패턴(92)의 바로 하방으로 부터 감광성 유리의 저면 근방에서 제 1 및 제 2 입사광(①, ②)의 교차점까지는 좌우 틸트 노광에 노광되지 않은 부분, 즉 역삼각형 부분을 제외하고는 나머지 부분은 모두 노광되게 된다.

마찬가지 방식으로 전후 방향에 대해서 틸트 노광을 진행시키면 도 12에 도시한 바와 같이 45도 빗금친 ③영역과 135도 빗금친 ④영역까지 노광된다. 따라서, 가로 및 세로라인(92a) 하방에서는 쐐기모양으로 노광되지 않은 영역이 형성되지만, 교차부(92b)에서는 사각기둥모양으로 노광되지 않은 영역이 남게 된다.

상술한 바와 같이 감광성 유리(70)의 상면에서의 노광이 완료되면 노광용 마스크(90)를 감광성 유리(70)의 저면에 상술한 상면배치에 얼라인되도록 재배치한다.

재배치된 노광용 마스크(90)를 통하여 상면과 동일한 방법으로 도 14에 도시한 바와 같이 전후좌우로 틸트 노광시키면, 패턴(92)의 바로 상방으로 부터 감광성 유리의 상면 근방에서 제 3 및 제 4 입사광(③, ④)의 교차점까지는 좌우 틸트 노광에 노광되지 않은 부분, 즉 삼각형 부분을 제외하고는 나머지 부분은 모두 노광되게 된다. 그러므로, 최종적으로는 격자모양의 가로 및 세로라인(92a)을 따라서 마름모 모양의 노광되지 않은 영역이 남게 되고, 교차부(92b)에서는 사각기둥모양의 노광되지 않은 영역이 남게 된다.

마름모 형상의 단면이 남도록 상하면에서 틸트노광하기 위해서는 틸트각θ는 tan(w/2h)보다 크고 tan(w/h)보다 작은 조건을 만족하여야 한다.

이와 같이 상면과 저면의 좌우전후 틸트노광이 완료되면, 감광성 유리(70)를 노에 넣고 상술한 일 실시예와 동일하게 열처리한다.

열처리 한 다음에 감광성 유리(70)를 10% HF용액에 담가서 결정화된 노광된 부분을 습식식각하여 제거한다.

이와 같은 식각공정이 완료된 다음에 세척하고 건조하면, 도 9와 같이 격자 패턴의 라인(92a)에 대응하는 부분은 단면이 마름모형상의 연결벽(84)으로 형성되고 패턴의 교차부(92b)에 대응하는 부분은 지지기둥(82)로 형성된다. 따라서, 전체적으로 3차원 격자모양의 스페이서(80)가 얻어지게 된다.

얻어진 격자형 스페이서를 표시부 또는 에미터부에 설치하고, 스페이서가 설치된 기판에 다른 기판을 얼라인시켜서 마주보게 설치하고 두 기판의 주변부를 따라 실런트와 같은 실링부재로 봉입한다. 이때, 내부를 진공으로 하기 위한 배기구멍은 남기고 나머지 부분은 모두 밀봉하게 된다. 밀봉공정시 배기구멍에 유리세관을 연결한다. 상기 유리세관을 통하여 진공펌프로 내부 공기를 외부로 펌핑하여 약 10E-7 torr 정도의 고진공으로 한 다음에 최종적으로 유리세관을 팁업(tip-off)하여 평판표시장치를 완성한다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에서는 에미터부와 표시부를 갖는 평판표시장치에 있어서, 에미터부와 표시부 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 감광성 유리로 독립적인 구조물로 제조하고 나중에 기판상에 세워서 설치하기 때문에 조립시에 스페이서를 다른 부가적인 구조물 없이 자체의 지지발에 의해 용이하게 세울 수 있어서 조립이 용이하다.

또한, 높이가 서로 다른 스페이서의 지지기둥과 연결벽, 또는 지지벽과 지지발의 구조를 틸트노광에 의해 동시에 제작할 수 있어서 내부 공기의 배기를 용이하게 할 수 있다.

또한, 형상비가 10 이상으로 요구되는 고전압 형광물질을 사용하는 장치의 스페이서를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 스페이서가 표시부와 별도 구조물로 제작되므로 표시부의 형광물질에 전혀 손상을 주지 않고 표시부를 제작하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부;

상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부;

상기 에미터부와 표시부 사이에 배치되어 상기 에미터부와 표시부를 지지하는 지지벽과, 상기 지지벽으로붙 수직방향으로 좌우로 돌출된 적어도 하나 이상의 지지발들을 가지며, 상기 지지벽과 지지발은 감관성 유리의 노광 및 식각에 의해 형성되는 복수의 스페이서들; 및

상기 에미터부와 표시부의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 구비한 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 스페이서는 지지벽의 길이가 상기 표시부의 표시영역의 가로 또는 세로 길이보다 더 길고, 표시영역 밖의 주변영역에 위치하는 지지벽의 양측단 부근에 상기 적어도 하나 이상의 지지발이 형성된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스페이서의 지지벽의 길이는 상기 표시부의 표시영역의 가로 또는 세로길이의 1/2보다 짧고, 표시영역 밖의 주변영역에 위치하는 지지벽의 일측단 부근에 상기 적어도 하나 이상의 지지발이 형성된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 2 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시부 또는 에미터부의 주변영역에, 상기 각 스페이서들을 고정시키기기 위하여 상기 적어도 하나 이상의 지지발이 형성된 지지벽의 일측단이 삽입되는 홈을 가진 복수의 고정용 지그들이 형성된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 스페이서는 지지벽의 길이가 상기 표시부의 표시영역의 가로 또는 세로길이의 1/2보다 짧고, 표시영역 내에 배치되고, 지지벽 전체에 걸쳐서 소정 간격으로 돌출된 복수의 지지발을 갖추어 생선가시 모양을 한 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 지지발의 높이는 상기 지지벽의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 지지벽은 그 단면이 직사각형, 육각형 또는 사다리형인 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 7 항에 있어서 지지벽이 사다리형인 경우에는 폭이 좁은 상단이 표시부에 면하도록 된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 지지발은 틸트 노광에 의해 단면이 삼각형인 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극이 형성된 에미터부를 마련하는 단계;

상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부를 마련하는 단계;

감광성 유리를 노광 및 식각하여, 고종횡비의 지지벽과, 상기 지지벽을 지지하기 위하여 지지벽으로부터 수직방향으로 좌우로 돌출된 적어도 하나 이상의 지지발들을 갖춘 복수의 스페이서들을 마련하는 단계;

상기 에미터부와 표시부 사이에 상기 복수의 스페이서들을 적당한 간격으로 배치시키는 단계; 및

상기 에미터부와 표시부의 주변부를 실링재로 실링하고 내부를 배기시켜서 진공상태로 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 스페이서를 마련하는 단계는

소정 두께의 감광성 유리를 마련하는 단계;

소정 길이를 가진 지지라인과, 상기 지지라인으로부터 수직방향으로 좌우로 연장되고 상기 지지라인에 비해 짧은 길이를 가진 적어도 하나 이상의 보조라인들을 가진 패턴이 형성된 노광용 마스크를 상기 감광성 유리 상에 배치하는 단계;

상기 노광용 마스크를 통하여 상기 감광성 유리를 노광시키는 단계;

상기 노광된 감광성 유리를 열처리하는 단계;

상기 열처리된 감광성 유리의 노광된 영역을 식각공정으로 제거하여 상기 지지라인을 따라 형성되는 지지벽과, 상기 적어도 하나 이상의 보조라인을 따라 형성된 지지발을 동시에 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 스페이서 형성방법.
제 10 항에 있어서, 상기 노광단계는 틸트각 θ ( < tan(w/2h) : 여기서, w는 상기 라인 패턴의 라인폭이고 h는 감광성 유리의 높이)로 틸트 노광하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 노광단계는 상기 보조라인에 대해 좌우로 틸트각 θ ( > tan(w/2h) : 여기서, w는 상기 라인 패턴의 라인폭이고 h는 감광성 유리의 높이)로 틸트 노광하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 노광단계는 상기 지지라인에 대해 좌우로 틸트각 θ1 ( < tan(w/2h) : 여기서, w는 상기 라인 패턴의 라인폭이고 h는 감광성 유리의 높이)로 틸트 노광하고, 상기 보조라인에 대해 좌우로 틸트각 θ2 ( > tan(w/2h) : 여기서, w는 상기 라인 패턴의 라인폭이고 h는 감광성 유리의 높이)로 틸트 노광하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 14 항에 있어서, 상기 방법은

상기 노광단계 이후에 상기 노광용 마스크를 상기 감광성 유리의 저면에 상기 상면배치에 얼라인되도록 배치하는 단계;

상기 저면에 배치된 노광용 마스크를 통하여 상기 지지라인에 대해 좌우로 틸트각 θ1 ( < tan(w/2h) : 여기서, w는 상기 라인 패턴의 라인폭이고 h는 감광성 유리의 높이)로 상기 감광성 유리를 틸트 노광하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 감광성 유리는 SiO₂, Li₂O, Al₂O₃, Na₂0, Ag₂O, CeO₂의 조성물로 된 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 표시부를 마련하는 단계는

상기 표시부의 주변 영역에 삽입홈을 가진 복수의 고정용 지그들과, 상기 표시부와 에미터부를 정렬하기 위한 적어도 하나 이사의 정렬용 마크를 동시에 형성하는 단계를 포함하고,

상기 복수의 스페이서들을 상기 고정용 지그의 삽입홈에 스페이서의 일측부를 삽입하여 고정 배치하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 감광성 유리의 두께는 0.2~2mm 인 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부;

상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부;

상기 표시부의 표시영역내에서 소정 간격의 가로 및 세로선의 교차점들에 위치하고 고종횡비를 가진 복수의 지지기둥과, 상기 가로 및 세로선 상에서 한 쌍의 지지기둥들 사이에 지지기둥 보다 낮은 높이를 가진 연결 지지벽들을 감광성 유리의 틸트노광 및 식각공정에 의해 일체로 형성한 격자형 스페이서; 및

상기 에미터부와 표시부의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 구비한 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
하부 기판에 캐소우드 전극들 및 게이트 전극들이 형성된 에미터부를 마련하는 단계;

상부 투명기판에 형광물질이 코팅된 투명 애노우드 전극들이 형성된 표시부를 마련하는 단계;

상기 표시부의 표시영역내에서 소정 간격의 가로 및 세로선의 교차점들에 위치하고 고종횡비를 가진 복수의 지지기둥과, 상기 가로 및 세로선 상에서 한 쌍의 지지기둥들 사이에 지지기둥 보다 낮은 높이를 가진 연결 지지벽들을 감광성 유리의 틸트노광 및 식각공정에 의해 일체로 형성한 격자형 스페이서를 마련하는 단계;

상기 에미터부와 표시부 사이에 상기 격자형 스페이서를 고정시키는 단계; 및

상기 에미터부와 표시부의 주변부를 실링재로 실링하고 내부를 배기시켜서 진공상태로 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 20 항에 있어서, 상기 스페이서를 마련하는 단계는

소정 두께의 감광성 유리를 마련하는 단계;

격자형 패턴이 형성된 노광용 마스크를 상기 감광성 유리 상에 배치하는 단계;

상기 노광용 마스크를 통하여 상기 감광성 유리를 상면과 저면에서 각각 전후좌우로 틸트 노광시키는 단계;

상기 노광된 감광성 유리를 열처리하는 단계;

상기 열처리된 감광성 유리의 노광된 영역을 식각공정으로 제거하여, 상기 표시부의 표시영역내에서 소정 간격의 가로 및 세로선의 교차점들에 위치하고 고종횡비를 가진 복수의 지지기둥과, 상기 가로 및 세로선 상에서 한 쌍의 지지기둥들 사이에 지지기둥 보다 낮은 높이를 가진 연결 지지벽들을 동시에 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
제 21 항에 있어서, 상기 틸트 노광의 틸트각θ는 tan(w/2h)(여기서, w는 상기 라인 패턴의 라인폭이고 h는 감광성 유리의 높이)보다 크고 tan(w/h)보다 작은 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.