KR100319930B1 - Spacer structure and field emission display devices using the same for high voltage screen and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판 표시 소자의 일종이며 고정세 대형 표시소자로서 저 소비전력 및 고휘도를 갖는 전계 방출 표시소자(FED; field emission display)의 스페이서에 관한 것으로, 특히 고전압 스크린용 스페이서 구조체 및 이을 이용한 전계 방출 표시소자와 그 제조 방법을 기재한다. 본 발명에 따른 스페이서 구조체 및 이를 이용한 전계 방출 표시소자는, 고정세 및 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 스페이서를 손쉽게 고정시킬수 있도록 외곽에 측면 유리 프레임(side glass frame) 및 가장자리 유리 프레임(edge glass frame)을 적용하여 고정세 스페이서들이 일정 간격을 유지하도록 하며 전혀 추가적인 접착제를 사용하지 않음으로서 패널 제작시 열공정에 의한 아웃개싱(outgassing)이 없다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a spacer of a field emission display (FED) having low power consumption and high brightness as a type of flat panel display device, and particularly, a high voltage screen spacer structure and a field emission using the same. A display element and its manufacturing method are described. The spacer structure and the field emission display device using the same according to the present invention have a side glass frame and an edge glass frame on the outer edge of the spacer structure to easily fix the spacer having a high definition and high aspect ratio. By applying), the high-definition spacers are kept at regular intervals and there is no outgassing due to the thermal process during panel fabrication by using no additional adhesive at all.
Description
본 발명은 평판 표시 소자의 일종이며 고정세 대형 표시소자로서 저 소비전력 및 고휘도를 갖는 차세대 표시소자로 대두되고 있는 전계 방출 표시소자(FED; field emission display)의 스페이서에 관한 것으로, 특히 고전압 스크린용 스페이서 구조체 및 이을 이용한 전계 방출 표시소자와 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a spacer of a field emission display (FED), which is a kind of flat panel display device, and has emerged as a next generation display device having high power consumption and high brightness as a high-definition large display device. A spacer structure, a field emission display device using the same, and a method of manufacturing the same.
표시소자는 정보 전달 매체의 중요 부분으로, 그 대표적인 응용 분야는 개인용 컴퓨터 모니터와 텔레비젼 수상기 등에 주로 적용되고 있으며, 최근에는 새로운 응용분야가 광범위하게 창출되고 있다. 현존하는 표시소자는 브라운관, 일명 CRT 표시소자와 최근 급속한 기술발전을 보이고 있는 평판표시소자로 크게 분류할 수 있으며, 평판표시소자로서는 액정표시소자(LCD:Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시소자(PDP:Plasma Display Panel), 형광표시소자(VFD:Vacuum Fluorescent Display), 전계 방출 표시소자(FED:Field Emission Display) 등이 활발하게 연구개발 되고 있다.The display element is an important part of the information transmission medium, and its representative application field is mainly applied to personal computer monitors and television receivers, and recently, new application fields have been widely created. Existing display devices can be broadly classified into CRTs, so-called CRT display devices, and flat panel display devices showing rapid technological development. Liquid crystal display devices (LCD) and plasma display devices (PDP: Plasma Display Panel (VFD), Fluorescent Display (VFD), and Field Emission Display (FED) are being actively researched and developed.
이들 중 전계 방출 표시소자는 현재 전세계적으로 활발한 연구개발이 진행되고 있으며, 이의 실용화를 준비하는 단계에 있다. 도 1은 이러한 전계 방출 표시소자의 개략적 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전계 방출 표시소자는 기본적으로 두개의 서로 대향하는 배면 유리 기판(1)과 전면 유리 기판(11) 사이에 형성되어 있다. 배면 유리 기판(1)의 전면 유리 기판(11)과의 대향면 상에는 스트라이프 상의 음극(2)들이 형성되어 있고, 이 음극(2)들이 형성된 배면 기판(1) 상에 절연층(3)이 전체적으로 적층되어 있다. 음극(2) 상부의 절연층(3)에는 전계 방출을 위한 팁(4)이 형성되는 홀(6)들이 형성되어 있으며, 이 홀(6)들에 의해 노출된 음극 상에 마이크로팁(4)들이 형성되어 있다. 절연층(3) 상에는 음극(2)과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 게이트(7)들이 형성되어 있다. 이들 게이트(7)들에는 마이크로팁(4)이 형성되어 있는 절연층(3)의 홀(6)들에 대응하는 개구부(8)들이 형성되어 있다. 그리고, 전면 유리 기판(11) 내측 대향면 상에는 스트라이프 상의 양극(12)이 형성되어 있고, 그 위에는 형광체(13)들이 도표되어 있다.Among these, field emission display devices are currently being actively researched and developed worldwide, and are in the stage of being ready for practical use. 1 is a schematic cross-sectional view of such a field emission display device. As shown, the field emission display element is basically formed between two opposing back glass substrate 1 and front glass substrate 11. On the opposite surface of the back glass substrate 1 to the front glass substrate 11, stripe-shaped cathodes 2 are formed, and the insulating layer 3 is entirely formed on the back substrate 1 on which the cathodes 2 are formed. It is stacked. Insulating layer 3 on top of cathode 2 is formed with holes 6 in which tip 4 for field emission is formed, and microtip 4 on the cathode exposed by these holes 6. Are formed. Gates 7 are formed on the insulating layer 3 on a stripe in a direction crossing the cathode 2. These gates 7 are formed with openings 8 corresponding to the holes 6 of the insulating layer 3 on which the microtips 4 are formed. A stripe-shaped anode 12 is formed on the inner facing surface of the front glass substrate 11, and phosphors 13 are plotted thereon.
그러나, 이와 같은 구조를 갖는 전계 방출 표시소자의 실용화를 위해서는 아직 까지 많은 기술들의 제반 문제점을 극복하여야 하며, 이의 제조 공정이 대량 생산이 가능할 수 있도록 공정의 단순화가 필요하고, 또한 긴 수명을 가질 수 있는 신뢰성 확보가 필요한 문제점들을 가지고 있다. 전계 방출 표시소자의 실용화 연구는 크게 양극 스크린 플레이트(anode screen plate)에 인가되는 전압이 3kV 이상인 고전압 FED, 그리고 3kV 이하인 저전압 FED로 분류하여 개발되어 지고 있다. 고전압 FED의 경우 양극 플레이트(anode plate)에 고전압이 인가되며, 양극 스크린(anode screen)에 고전압용 형광체를 사용하여 발광 휘도가 매우 양호한 특징을 가지고 있다. 그러나, 진공 영역의 전자 방출원인 마이크로팁(micro-tip)이 집적된 음극 플레이트(cathode plate)와 양극 스크린 플레이트(anode screen plate)와의 간격이 1mm 이상이 요구된다. 따라서, 이들 두 플레이트 사이의 간격을 유지하는 스페이서(spacer)는 높게 형성되어야 하며, 또한 양극 스크린(anode screen)에 형성된 고정세 형광체 패턴 사이의 매우 미세한 부분에 형성되어야 하므로 재료의 선정 및 구조적 제한이 따르는 문제점을 가지고 있다. 그리고 또한 고진공 내압에 견딜수 있는 충분한 강도를 가져야 하는 동시에 1mm 이상의 갭(gap) 유지를 위한 스페이서(spacer)의 개발이 필요하다.However, the practical use of the field emission display device having such a structure has to overcome the problems of many technologies so far, and it is necessary to simplify the process and to have a long service life so that the manufacturing process thereof can be mass-produced. There are problems that need to secure reliability. The practical application of the field emission display device has been largely classified into a high voltage FED having a voltage of 3 kV or more and a low voltage FED of 3 kV or less. In the case of a high voltage FED, a high voltage is applied to an anode plate, and a light emission luminance is very good by using a high voltage phosphor on an anode screen. However, a distance between the cathode plate and the anode screen plate in which the micro-tip, which is the electron emission source in the vacuum region, is required is 1 mm or more. Therefore, the spacers that maintain the gap between these two plates should be formed high, and also in the very fine part between the high-definition phosphor patterns formed on the anode screen, so that the selection of materials and the structural limitations are limited. I have a problem that follows. In addition, it is necessary to have a sufficient strength to withstand high vacuum breakdown pressure and at the same time, a spacer for maintaining a gap of 1 mm or more is required.
도 2는 미국 특허 US 5,731,660호에 기재된 평판 표시소자의 스페이서 구조체이다. 여기 소개된 스페이서 구조체는 두 개의 측면부재(32)와 상하 부재(35,37)로 구성된 프레임(30)에 스페이서(44)들이 서로 평행하게 결합된 구조로 되어있다. 외곽부의 프레임(30)은 원통형으로 그 내부에 게터가 장착되어 있다. 이러한 스페이서 구조체는 스페이서 자체의 높이는 확보되나 어라인 공정이 복잡하고 외곽부의 밀봉이 불안한 단점이 있다.2 is a spacer structure of a flat panel display device described in US Pat. No. 5,731,660. The spacer structure introduced here has a structure in which spacers 44 are coupled in parallel to each other in a frame 30 composed of two side members 32 and upper and lower members 35 and 37. The outer frame 30 is cylindrical and has a getter mounted therein. The spacer structure has a disadvantage that the height of the spacer itself is secured but the alignment process is complicated and the sealing of the outer portion is unstable.
특히, 고정세 및 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 스페이서의 경우 수직으로 고정시키는 것이 매우 어려우며, 또한, 스페이서를 고정시킬 때 접착용 페이스트가 녹으면서 위치가 비틀려서 스페이서가 외압에 견디지 못하여 깨지는 문제점이 있으며, 게다가 접착제를 쓸 경우 진공영역에서 접착제에 의한 아웃개싱(outgassing)으로부터 발생되는 내부 진공도 저하가 우려되고, 더욱이 접착 부위에 접착제가 넓은 영역을 차지하므로 고정세 스크린 형성이 힘든 문제점들이 있다.In particular, in the case of a spacer having a high definition and a high aspect ratio, it is very difficult to fix it vertically, and also, when fixing the spacer, the adhesive paste melts and the position is twisted so that the spacer cannot withstand external pressure and is broken. In addition, when the adhesive is used, there is a concern that the internal vacuum degree resulting from the outgassing by the adhesive in the vacuum region is concerned, and furthermore, since the adhesive occupies a large area at the adhesive site, it is difficult to form a high definition screen.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안한 것으로, 고정세 형광체 패턴 사이에 두 기판 사이의 간격을 1mm 이상으로 유지하며, 고진공 내압에 견딜 수 있는 충분한 강도를 가지는 스페이서 구조체 및 이를 이용한 고전압 스크린용 전계 방출 표시소자와 그 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the spacer structure having a sufficient strength to withstand a high vacuum breakdown voltage to maintain a gap between the two substrates between the high-definition phosphor pattern and a high voltage screen using the same It is an object of the present invention to provide a field emission display device and a manufacturing method thereof.
도 1은 기존의 전계 방출 표시소자의 개략적 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a conventional field emission display device;
도 2는 미국 특허 US 5,731,660호에 기재된 평판 표시소자의 스페이서 구조체의 개략적 평면도,2 is a schematic plan view of a spacer structure of a flat panel display device described in US Pat. No. 5,731,660;
도 3은 본 발명에 따른 고전압 스크린용 스페이서 구조체 평면도,3 is a plan view of a spacer structure for a high voltage screen according to the present invention;
도 4a 내지 도 4e 도 3의 스페이서 구조체를 구성하는 각 부재들의 모습을 의 구조를 상세하게 보여주는 도면들,4A to 4E are views illustrating in detail the structure of each member constituting the spacer structure of FIG. 3,
그리고, 도 5a는 상기 도 3의 스페이서 구조체를 이용한 전계 방출 표시 소자를 제작한 것을 나타낸 평면도이며, 도 5b는 상기 내측면 유리 프레임 내부의 스페이서가 고정된 형태를 나타낸 단면도이다.<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>5A is a plan view illustrating the fabrication of the field emission display device using the spacer structure of FIG. 3, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a spacer in which the inner surface of the glass frame is fixed. Explanation of the sign for>
1. 케소드 기판 8. 게이트 전극 hole1. Cathode substrate 8. Gate electrode hole
2. 케소드 전극 9. 방출 전자2. cathode electrode 9. emitting electrons
3. 절연체층 10. 스페이서(Spacer)3. Insulator layer 10. Spacer
4. 마이크로팁 전자총 11. 애노드 스크린 플레이트(plate)4. Microtip electron gun 11. Anode screen plate
5. 진공영역 12. 애노드 전극5. Vacuum area 12. Anode electrode
6. 절연체층 hole 13. 칼라 형광체층6. Insulator layer hole 13. Color phosphor layer
7.게이트 전극14. 내측면 유리 프레임(inside glass frame)7.gate electrode 14. Inside glass frame
15. 외곽 유리 프레임(edge glass frame)15. edge glass frame
16. 프레임 지지용 스페이서17. 가스 통과용 홈18. 스페이서 고정용 홈19. 스페이서 고정용 이중홈16. Spacer support frame 17. Gas passage groove 18. Spacer fixing groove 19. Double groove for fixing spacer
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스페이서 구조체는, 가스의 출입이 자유롭도록 하는 복수개의 가스 통과용 홈들이 파진 막대 모양의 스페이서들; 상기 스페이서들이 나란하게 배열되어 고정되는 스페이서 고정용 홈들이 형성된 내측면 프레임; 상기 내측면 프레임 외곽에 배치되어 가스의 출입을 방지하는 외곽 프레임; 및 상기 내측면 프레임과 외곽 프레임의 간격과 형체를 유지하는 지지용 스페이서;를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a spacer structure according to the present invention includes a spacer having a shape of a rod having a plurality of gas passage grooves through which gas can be freely passed in and out; An inner side frame having spacer fixing grooves in which the spacers are arranged and fixed in parallel; An outer frame disposed outside the inner frame to prevent gas from entering; And a spacer for supporting the shape and spacing between the inner frame and the outer frame.
본 발명에 있어서, 상기 막대 모양의 스페이서들은 세라믹 또는 유리가 종횡비 10:1 이상의 판모양으로 형성되고, 50㎛∼100㎛ 의 두께 및 1mm 이상의 높이를 갖도록 제작되며, 상기 스페이서들에서 상기 복수개의 가스 통과용 홈들은 상기 막대 모양의 상하에 형성된 것이 바람직하며, 상기 내측면 프레임의 스페이서 고정용 홈들은 2중홈 형태로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the rod-shaped spacers are formed in a plate shape of a ceramic or glass having an aspect ratio of 10: 1 or more, has a thickness of 50㎛ to 100㎛ and a height of 1mm or more, wherein the plurality of gases in the spacers Passing grooves are preferably formed above and below the rod shape, the spacer fixing grooves of the inner side frame is preferably formed in the form of a double groove.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고전압 스크린용 전계 방출 표시소자는, 서로 일정한 간격으로 대향되게 배치된 전면 기판 및 배면 기판; 상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 음극들; 상기 음극들과 배면 기판 상에 형성되고, 상기 음극들 상면에 상기 음극들이 노출되는 홀들이 형성된 절연층; 상기 절연층 상에 상기 홀들에 대응하는 개구부를 가지며 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 게이트들; 상기 홀 내부의 음극들 상에 형성된 마이크로 팁들; 상기 전면 기판 상에 상기 게이트들과 나란한 방향의 스트라이프 상으로 형성된 양극들; 및 가스의 출입이 자유롭도록 하는 복수개의 가스 통과용 홈들이 파진 막대 모양의 스페이서들과, 상기 스페이서들이 나란하게 배열되어 고정되는 스페이서 고정용 홈들이 형성된 내측면 프레임과, 상기 내측면 프레임 외곽에 배치되어 가스의 출입을 방지하는 외곽 프레임과, 및 상기 내측면 프레임과 외곽 프레임의 간격과 형체를 유지하는 지지용 스페이서를 구비한 스페이서 구조체;가 상기 전면 기판과 배면 기판 사이에 개재되어 상기 전면 기판과 배면 기판 사이의 간격을 유지하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the field emission display device for a high voltage screen according to the present invention includes: a front substrate and a rear substrate disposed to face each other at regular intervals; Cathodes formed in a stripe shape on the rear substrate; An insulating layer formed on the cathodes and the rear substrate, and having holes formed on the cathodes to expose the cathodes; Gates having openings corresponding to the holes on the insulating layer and formed in a stripe shape in a direction crossing the cathodes; Micro tips formed on cathodes in the hole; Anodes formed on the front substrate in a stripe direction in parallel with the gates; And an inner side frame having a plurality of gas passage grooves having a bar-shaped spacer having a gas rod free passage, a spacer for fixing spacers in which the spacers are arranged side by side, and arranged outside the inner side frame. A spacer structure having an outer frame to prevent gas from entering and exiting the substrate, and a support spacer for maintaining a shape and spacing between the inner frame and the outer frame; interposed between the front substrate and the rear substrate; It is characterized by maintaining the gap between the back substrate.
본 발명에 있어서, 상기 막대 모양의 스페이서들은 세라믹 또는 유리가 종횡비 10:1 이상의 판모양으로 형성되고, 50㎛∼100㎛ 의 두께 및 1mm 이상의 높이를 갖도록 제작되며, 상기 스페이서들에서 상기 복수개의 가스 통과용 홈들은 상기 막대 모양의 상하에 형성된 것이 바람직하며, 상기 스페이서 고정용 홈들은 2중홈 형태로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the rod-shaped spacers are formed in a plate shape of a ceramic or glass having an aspect ratio of 10: 1 or more, has a thickness of 50㎛ to 100㎛ and a height of 1mm or more, wherein the plurality of gases in the spacers Passing grooves are preferably formed above and below the rod shape, the spacer fixing grooves are preferably formed in the form of a double groove.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고전압 스크린용 전계 방출 표시소자의 제작 방법은, 음극 플레이트와 양극 플레이트가 스페이서 구조체에 의해 서로 일정한 간격으로 대향되게 배치된 전계 방출 표시소자를 제작하는 방법에 있어서, (가) 배면 기판 상에 스트라이프 상의 음극들, 절연층, 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상의 게이트 및 상기 절연층의 홀 내부에 마이크로팁들을 형성하는 음극 플레이트 형성단계; (나) 상기 전면 기판 상에 스트라이프 상으로 양극들 및 이 양극들에 대응하는 형광막을 형성하는 양극 플레이트 형성단계; (다) 가스의 출입이 자유롭도록 하는 복수개의 가스 통과용 홈들이 파진 막대 모양의 스페이서들과, 상기 스페이서들이 나란하게 배열되어 고정되는 스페이서 고정용 홈들이 형성된 내측면 프레임과, 상기 내측면 프레임 외곽에 배치되어 가스의 출입을 방지하는 외곽 프레임과, 및 상기 내측면 프레임과 외곽 프레임의 간격과 형체를 유지하는 지지용 스페이서를 구비한 스페이서 구조체를 상기 양극 플레이트와 음극 플에이트 사이에 정렬시켜 상기 양극 플레이트와 음극 플레이트 사이의 간격을 유지시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the manufacturing method of the field emission display device for a high voltage screen according to the present invention, the field emission display device in which the negative electrode plate and the positive electrode plate are arranged to face each other at regular intervals by a spacer structure A method of manufacturing a method comprising: (a) forming a negative electrode plate on a rear substrate, an insulating layer, a gate on a stripe in a direction intersecting the cathodes, and forming microtips in the holes of the insulating layer; (B) an anode plate forming step of forming anodes and a fluorescent film corresponding to the anodes on a stripe on the front substrate; (C) an inner side frame having a plurality of gas passage grooves having a slit bar-shaped spacers for allowing gas to flow freely, a spacer fixing grooves in which the spacers are arranged side by side, and an outer side of the inner side frame A spacer structure having an outer frame disposed on the outer frame to prevent gas from entering and exiting the inner surface frame and the support spacer for maintaining a shape and spacing between the inner frame and the outer frame, the anode structure being aligned between the anode plate and the cathode plate. Maintaining a gap between the plate and the cathode plate; characterized in that it comprises a.
본 발명에 있어서, 상기 막대 모양의 스페이서들은 세라믹 또는 유리가 종횡비 1:10 이상의 판모양으로 형성되고, 높이가 1mm 이상이고 두께가 70㎛∼150㎛ 의 범위가 되도록 제작되며, 상기 스페이서들에서 상기 복수개의 가스 통과용 홈은 상기 막대 모양의 상하에 형성된 것이 바람직하며, 상기 내측면 프레임의 스페이서 고정용 홈들은 2중홈 형태로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, the rod-shaped spacers are formed in a plate shape of ceramic or glass having an aspect ratio of 1:10 or more, the height is 1mm or more and the thickness is made in the range of 70㎛ ~ 150㎛, in the spacers Preferably, the plurality of gas passage grooves are formed above and below the rod shape, and the spacer fixing grooves of the inner side frame are formed in a double groove shape.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 고전압 스크린용 스페이서 구조체 및 이을 이용한 전계 방출 표시소자와 그 제작 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a spacer structure for a high voltage screen, a field emission display device using the same, and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 고전압 스크린용 스페이서 구조체 평면도이다. 도시된 바와 같이, 스페이서 구조체는 서로 평행하게 배열된 스페이서(10)들과 이들이 결합되어 고정된 내부 프레임(14) 및 이들의 외곽에 배치된 외부 프레임(15)으로 구성된다. 여기서 부재번호 16은 프레임 지지용 스페이서이다.3 is a plan view of a spacer structure for a high voltage screen according to the present invention. As shown, the spacer structure consists of spacers 10 arranged in parallel with each other, an inner frame 14 to which they are coupled and fixed, and an outer frame 15 disposed on the outside thereof. Here, the member number 16 is a spacer for supporting the frame.
도 4a 내지 도 4e 도 3의 스페이서 구조체를 구성하는 각 부재들의 모습을 상세하게 보여주는 도면들이다. 스페이서(10)들은 도 4a에 도시된 바와 같이 내부 프레임(14)에 고정되어 서로 소정 간격을 유지하며 나란하게 결합되어 있다. 스페이서(10)들이 내부 프레임(14)에 결합된 모습이 도 4b에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 스페이서(10)들은 접착제를 사용하지 않고 내부 프레임(14)에 형성된 스페이서 고정용 홈(18)들 끼워진 형태로 결합된다. 상기 스페이서 고정용 홈(18)들은 상기 스페이서(10)들이 상기 내부 프레임(14)에 고정되는 것을 보다 확실히 하기 위해 상기 스페이서 고정용 홈(18) 저면에 하나의 홈이 더 형성되어 다단의 편차를 지닌 2중홈(19)이 바람직하다. 이러한 홈(18, 19)들의 형태에는 제한이 없다.4A to 4E are views illustrating in detail the shapes of the members constituting the spacer structure of FIG. 3. The spacers 10 are fixed to the inner frame 14 as shown in FIG. 4A and are coupled side by side at a predetermined distance from each other. The coupling of the spacers 10 to the inner frame 14 is shown in FIG. 4B. As shown, the spacers 10 are joined in the form of sandwiching the spacer fixing grooves 18 formed in the inner frame 14 without using an adhesive. The spacer fixing grooves 18 are further provided with one groove on the bottom surface of the spacer fixing groove 18 to more secure the spacers 10 to the inner frame 14 to prevent the deviation of the multi-stage. A double groove 19 with a bearing is preferred. There are no limitations on the shape of these grooves 18, 19.
도 4c는 스페이서 결합용 홈이 형성된 내부 프레임(14)의 상세한 모습을 보여주는 사시도이다. 이러한 모습의 내부 프레임(14)에 스페이서(10)들이 결합되면 입체적으로 도 4d에 도시된 바와 같은 모양이 된다.도 4e는 결합된 스페이서(10)의 구조를 상세하게 보여주는 사시도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 스페이서(10)들은 평판 표시 소자를 제조하는 과정에서 진공을 유지하기 위해 배기시 각종 잔류 가스들을 통과시키거나, 방전 가스(He, Ne, Xe, Ar, Kr 등)를 주입하는 공정시 평판 표시 소자 내부에 전체적으로 균일하게 분포할 수 있도록 가스가 통과할 수 있는 가스 통과용 홈(17)이 형성되어 있다. 이러한 가스 통과용 홈(17)들은 상기 스페이서(10)들이 도 5b과 같이 케소드 기판(1)과 애노드 스크린 플레이트(11)사이에 고정될 때, 상기 스페이서(10)의 상하에 형성되어 가스를 통과시킨다. 이러한 가스 통과용 홈(17)들의 형태나 갯수에는 제한이 없으며, 전계 방출 표시 소자의 제작시 배기 가스 방출이나 방전 가스 주입시 전계 방출 표시 소자의 내부가 균일한 상태로 유지될 수 있으면 된다. 스페이서(10)들은 종횡비가 10:1 이상이 되도록 제작된다.Figure 4c is a perspective view showing a detailed view of the inner frame 14 formed with a spacer coupling groove. When the spacers 10 are coupled to the inner frame 14 having such a shape, the spacers 10 are three-dimensionally shaped as shown in FIG. 4D. FIG. 4E is a perspective view showing the structure of the coupled spacer 10 in detail. As shown in the figure, the spacers 10 pass various residual gases during exhaust or maintain discharge gases (He, Ne, Xe, Ar, Kr, etc.) in order to maintain a vacuum in the process of manufacturing a flat panel display device. A gas passage groove 17 through which a gas can pass is formed in the flat display element so as to be uniformly distributed throughout the injection process. These gas passage grooves 17 are formed above and below the spacer 10 when the spacers 10 are fixed between the cathode substrate 1 and the anode screen plate 11 as shown in FIG. 5B. Pass it through. There is no limitation on the form or number of the gas passage grooves 17, and the inside of the field emission display device may be maintained in a uniform state during exhaust gas injection or discharge gas injection during the manufacture of the field emission display device. The spacers 10 are manufactured so that the aspect ratio is 10: 1 or more.
이와 같은 스페이서 구조체를 이용하여 고전압 스크린용 전계 방출 표시소자를 제작하는 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing a field emission display device for a high voltage screen using such a spacer structure is as follows.
먼저, 도 1을 참조하여 기존의 SPIND'T법으로 배면 기판 상에 케소드 플레이트를 형성하는 방법은 다음과 같다. 배면 유리 기판(1) 위에 케소드 전극(2), 절연체층(3), 그리고, 게이트 전극층인 크롬층(7)을 형성시킨다. 이 때 케소드 및 게이트 전극은 중간에 절연체층을 사이에 두고 서로 대향직각이 되면서 x-y 매트릭스(matrix) 형상의 다수의 선전극 형태로 형성되게 된다. 다음 감광성 물질인 포토레지스트층을 사용하여 마이크로팁이 형성될 부분에 원형의 홀(hole)(8)을패터닝(patterning)하여 마스크(mask)를 형성시킨다. 이 때 홀(hole)의 직경은 1.2㎛ 정도로 형성시킨다. 다음, 크롬 게이트 전극층의 홀 패턴(hole pattern)을 RIE(Reactive Ion Etching) 장비를 사용하여 건식 에칭을 수행한다. 크롬층의 에칭 가스(gas)로서는 Cl2와 O2를 사용한다. 그리고 절연체층(3)의 홀(6)을 습식 에칭을 수행한다. 다음 알루미늄을 사용하여 리프트-오프(lift-off)용 분리층을 전자빔 증착기로 기판을 회전시키며 기판 표면에서 전자빔이 일정각도(θ≤15°)를 갖도록 하여 경사증착을 수행하면서 게이트 개구부의 직경이 0.8㎛ 정도로 줄어드는 두께가 될 때까지 증착시킨다. 다음, 몰리브데늄 팁을 형성시키는 공정으로서 진공 증착기 안에서 진공상태를 유지시킨 상태에서 전자빔 증착용 몰리브데늄 소스(source)를 사용하여 기판이 회전하는 상태에서 수직방향의 증착을 수행한다.First, referring to FIG. 1, a method of forming a cathode plate on a rear substrate by a conventional SPIND'T method is as follows. On the back glass substrate 1, the cathode electrode 2, the insulator layer 3, and the chromium layer 7 which is a gate electrode layer are formed. In this case, the cathode and the gate electrode are formed to be in the form of a plurality of line electrodes having an xy matrix shape while being perpendicular to each other with an insulator layer interposed therebetween. Next, a circular hole 8 is patterned in a portion where the microtip is to be formed using a photoresist layer, which is a photosensitive material, to form a mask. At this time, the hole (hole) diameter is formed to about 1.2㎛. Next, dry etching is performed on the hole pattern of the chromium gate electrode layer using Reactive Ion Etching (RIE) equipment. Cl 2 and O 2 are used as the etching gas of the chromium layer. And the hole 6 of the insulator layer 3 is wet-etched. Next, the substrate is rotated by an electron beam evaporator using a lift-off separation layer using aluminum, and the diameter of the gate opening is increased while performing the gradient deposition by making the electron beam have an angle (θ≤15 °) on the surface of the substrate. Deposit until the thickness is reduced to about 0.8㎛. Next, as a process of forming the molybdenum tip, the deposition in the vertical direction is performed while the substrate is rotated using a molybdenum source for electron beam deposition while the vacuum state is maintained in the vacuum evaporator.
그 후 알루미늄의 분리층을 리프트-오프(lift-off)할 때 제거되는 희생층의 몰리브데늄층과 매우 예리한 선단을 갖는 몰리브데늄 팁(4)이 형성되어진다. 다음 최종적으로 상기 알루미늄 분리층을 리프트-오프(lift-off) 공정을 사용하여 엣칭 공정을 수행하면 전계방출용 마이크로 팁이 집적된 케소드 플레이트의 제작이 완성되어 진다.A molybdenum tip 4 having a very sharp tip and a molybdenum layer of the sacrificial layer that is then removed when the separation layer of aluminum is lifted off is formed. Next, when the aluminum separation layer is subjected to an etching process using a lift-off process, the fabrication of the cathode plate in which the micro-tip for field emission is integrated is completed.
그 다음 역시 도 1을 참조하여 애노드 스크린 플레이트의 제작 공정을 설명하면 다음과 같다.Next, the manufacturing process of the anode screen plate will also be described with reference to FIG. 1.
먼저, 선전극 패턴의 애노드 전극을 포토리소그래피 공정을 사용하여 형성시킨다.애노드 전극 재료는 스크린 위에 형성되므로 투명한 재질이 사용되며 대표적인 물질로서는 인듐틴옥사이드(ITO)를 사용하고 있다. 애노드 전극 사이에 블랙매트릭스(black matrix)를 형성시킨 다음 그위에 CRT(cathode ray tube) 제조 공정에서 사용되는 슬러리(slurry) 공정을 사용하여 R(red).G(green).B(blue)의 칼라 형광체 스크린을 형성시킨다.First, the anode electrode of the line electrode pattern is formed using a photolithography process. Since the anode electrode material is formed on the screen, a transparent material is used, and indium tin oxide (ITO) is used as a representative material. A black matrix is formed between the anode electrodes and then thereon, a slurry process used in the cathode ray tube (CRT) fabrication process is used to produce the red (R), green (G), blue (B) A color phosphor screen is formed.
다음에, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 애노드 플레이트 액티브 영역(active area) 외곽에 스페이서(spacer)가 조립된 내측면 유리 프레임(inside glass frame)(15)을 위치시킨 다음 외곽 유리 프레임(edge glass frame)(15)을 외곽에 조립한 후에 프레임(frame) 고정용 스페이서(16)를 조립한다. 도 5a는 상기 도 3의 스페이서 구조체를 이용한 전계 방출 표시 소자를 제작한 것을 나타낸 평면도이며, 도 5b는 상기 내측면 유리 프레임(14) 내부의 스페이서(10)가 고정된 형태를 나타낸 단면도이다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 캐소드 기판(1) 및 애노드 스크린 플레이트(11)에 형성된 스페이서는 그 상하에 간격을 두고 가스 통과용 홈(17)이 형성되어 있음을 알 수 있다.여기서, 스페이서의 숫자는 패널 대각 크기가 4인치 이상의 크기일 때 최소 약 7 라인(line) 정도로 약 10㎜ 간격으로 형성시킨다. 이 때 스페이서의 재질을 세라믹 또는 유리 재질로 구성하여 두께는 약 50㎛∼100㎛ 정도로 제작한다. 이렇게 제작된 필드 에미터 어레이(field emitter array)들과 형광체 스크린이 형성된 양극 플레이트 유리(anode plate glass)와 조립한 후 열용융 공정으로서 저융점 유리 파우더(glass powder)를 사용하여 진공 용기를 구성하고 가열 배기 장치를 사용하여 전계 방출 표시소자의 내부를 고진공, 약 10-7∼10-8torr 까지 배기시킨다. 이 때 진공도 향상 및 표시소자 내부의 진공도 유지를 위하여 배기 공정중 약 320∼340℃ 정도까지 가열시키면서 표시소자 내부로부터 발생될 수 있는 각종 잔류 가스들을 방출시키면서 배기공정을 수행한다. 다음 표시소자 내부가 10-7∼10-8torr 정도의 진공도에 도달되면 유리(glass) 배기관을 열융착시켜서 표시소자의 내부가 고진공 상태가 유지될 수 있도록 한다. 이 때 추가적으로 표시소자 내부에 잔류 가스들을 흡착할 수 있는 게터(getter)를 전계방출 표시소자 내부에 장착하여 전계방출 표시소자의 동작 중에 발생되는 가스들에 의한 진공도 저하 문제를 방지하게 되며, 이로써 전계방출형 표시소자가 완성되게 된다.Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, an inner glass frame 15 having a spacer assembled thereon is positioned outside the anode plate active area, and then the outer glass frame. After assembling the edge glass frame 15 to the outside, the spacer fixing member 16 is assembled. FIG. 5A is a plan view illustrating the fabrication of the field emission display device using the spacer structure of FIG. 3, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a structure in which the spacer 10 inside the inner glass frame 14 is fixed. As shown in FIG. 5B, the spacers formed on the cathode substrate 1 and the anode screen plate 11 have a gas passage groove 17 formed therebetween at intervals above and below. Here, the number of spacers Is formed at intervals of about 10 mm at least about 7 lines when the panel diagonal size is 4 inches or more. At this time, the material of the spacer is made of a ceramic or glass material and the thickness is about 50㎛ ~ 100㎛ produced. After assembling the field emitter arrays and the anode plate glass on which the phosphor screen was formed, the vacuum container was constructed using low melting glass powder as a hot melting process. The inside of the field emission display is evacuated to a high vacuum of about 10 -7 to 10 -8 torr using a heat exhaust device. At this time, in order to improve the degree of vacuum and maintain the degree of vacuum inside the display element, the exhaust process is performed while releasing various residual gases that may be generated from the inside of the display element while heating to about 320 to 340 ° C. Next, when the inside of the display element reaches a vacuum degree of about 10 -7 to 10 -8 torr, the glass exhaust pipe is thermally fused so that the inside of the display element can be maintained in a high vacuum state. In this case, a getter capable of adsorbing residual gases inside the display device may be installed inside the field emission display device to prevent a problem of deterioration of vacuum due to gases generated during the operation of the field emission display device. The emission display device is completed.
이상과 같은 방법으로 제작된 전계 방출 표시소자의 동작원리는 다음과 같다.The operation principle of the field emission display device manufactured by the above method is as follows.
상기 전계 방출 표시 소자를 구동시키기 위해서는 먼저 케소드 전극과 게이트 전극 간에 약 70V ∼100V 정도의 전압을 인가하고 케소드 전극과 애노드(anode) 전극 간에 약 5kV 정도의 전위차를 유지시키면 마이크로 팁으로부터 전자들이 방출되어 진공영역을 통과하여 애노드(anode) 전극 위의 형광체 스크린에 충돌되면서 원하는 부분이 빛을 발하기 시작한다. 여기서, 케소드 전극, 게이트 전극은 일정간격 및 선폭을 갖는 선전극 형태로서 서로 절연체를 사이에 두고 대향되어 마주보는 X-Y 매트릭스(matrix) 구조를 갖고 있으므로 선택된 영역만이 전자를 방출하게 된다. 이 때 필드 에미터 어레이(field emitter array)가 형성된 유리 플레이트(glass plate)와 형광체 스크린이 형성되어있는 양극 플레이트(anode plate) 사이의 간격은 고정세 스페이서에 의해서 일정 간격을 유지할 수 있게 되며, 이 때의 유지간격은 약 1㎜ 정도로 형성되어 진다. 여기서 마이크로 팁에서 전자가 방출되기 시작하는 게이트 전극의 전압 크기는 마이크로 팁의 선단 직경이 약 ≤ 400Å 정도의 차이 및 게이트 전극에 형성되어 있는 개구부(hole) 단면과 마이크로팁 선단과의 거리(약 0.5㎛)의 차이에 의해서 주로 결정되어 진다.In order to drive the field emission display device, first, a voltage of about 70 V to 100 V is applied between the cathode electrode and the gate electrode, and a potential difference of about 5 kV is maintained between the cathode electrode and the anode electrode. The desired portion begins to shine as it is emitted and passes through the vacuum region and impinges on the phosphor screen on the anode electrode. Here, the cathode electrode and the gate electrode are in the form of a line electrode having a predetermined interval and a line width, and have an X-Y matrix structure facing each other with an insulator interposed therebetween, so that only selected regions emit electrons. At this time, the distance between the glass plate on which the field emitter array is formed and the anode plate on which the phosphor screen is formed can be maintained by a high-definition spacer. The holding interval at the time of about 1 mm is formed. Here, the magnitude of the voltage of the gate electrode where electrons start to be emitted from the micro tip is about ≤ 400 kV in the tip diameter of the micro tip, and the distance between the end of the hole formed in the gate electrode and the tip of the micro tip (about 0.5 It is mainly determined by the difference of μm).
그리고 마이크로팁으로 부터의 전자방출에 의한 전류밀도의 균일성은 상기의마이크로팁의 선단 직경 및 게이트 개구부(hole)의 단면과 마이크로팁 선단과의 거리 차에 의해서 크게 좌우되게 된다. 여기서 전자 방출에 의한 전류밀도의 균일성은 바로 애노드(anode) 전극 위의 형광체 스크린에서의 휘도차로서 나타나게 되므로 전자방출 전류밀도의 영역별 균일성 확보가 매우 중요한 요소로서 표시소자의 표시 품질을 좌우하게 된다. 또한 표시소자의 내구성 측면에서 신뢰성을 갖는 전계 방출 표시소자를 제작하기 위해서는 패널 내부가 고진공이 유지됨에 따른 외압이 작용하므로 충분한 강도를 갖는 스페이서의 설치가 매우 중요하다.The uniformity of the current density by electron emission from the microtip is greatly influenced by the tip diameter of the microtip and the distance difference between the cross section of the gate hole and the tip of the microtip. Here, the uniformity of the current density due to electron emission is represented as the difference in luminance in the phosphor screen on the anode electrode. Therefore, it is very important to secure the uniformity of each region of the electron emission current density. do. In addition, in order to fabricate a field emission display device having reliability in terms of durability of the display device, it is very important to install a spacer having sufficient strength because the internal pressure of the panel maintains high vacuum.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스페이서 구조체 및 이를 이용한 전계 방출 표시소자는, 고정세 및 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 스페이서를 손쉽게 고정시킬수 있도록 외곽에 측면 유리 프레임(side glass frame) 및 가장자리 유리 프레임(edge glass frame)을 적용하여 고정세 스페이서들이 일정 간격을 유지하도록 하며 전혀 추가적인 접착제를 사용하지 않음으로서 패널 제작시 열공정에 의한 아웃개싱(outgassing)이 없는 특징을 가지고 있다. 따라서, 패널의 열공정에 의한 봉착 공정에서의 아웃개싱(outgassing)은 케소드 기판 위에 형성되어 있는 마이크로팁의 표면 오염을 유발시켜서 전자방출 효율을 떨어뜨리는 문제점이 방지된다. 또한, 고진공 상태에서 스페이서가 형성되어 있는 표시영역의 스페이서 프레임이 전체적으로 움직임에 의한 위치 이탈의 문제점을 외각 프레임이 보완시켜주므로서 전계방출 표시소자의 제조 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고 고정세 전계 방출형 표시소자의 대량생산을 위해서는 고정세 스페이서들이 일체형으로별도 제작에 의해서 제작 가능하므로 스페이서 형성 공정의 자동화가 용이한 효과를 가지고 있다.As described above, the spacer structure according to the present invention and the field emission display device using the same have a side glass frame and an edge glass at an outer side thereof so as to easily fix a spacer having a high definition and high aspect ratio. By applying a frame (edge glass frame) to maintain a fixed interval of high-definition spacers and does not use any additional adhesive at all has the feature that there is no outgassing by the thermal process during panel manufacturing. Therefore, outgassing in the sealing process by the thermal process of the panel causes surface contamination of the microtip formed on the cathode substrate, thereby preventing the problem of lowering the electron emission efficiency. In addition, since the outer frame compensates for the problem that the spacer frame of the display area in which the spacer is formed in the high vacuum state is displaced due to movement as a whole, there is an effect of improving the manufacturing yield of the field emission display device. In addition, for the mass production of the high-definition field emission display device, since the high-definition spacers can be manufactured by being manufactured separately, the spacer forming process can be easily automated.
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Publications (2)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
- 1999-07-30 KR KR1019990031323A patent/KR100319930B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
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