KR100335627B1 - 십자 구조의 스페이서가 적용된 평판 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

십자 구조를 이용한 스페이서 구조체를 적용한 평판 표시 소자에 관해 개시된다. 개시된 평판 표시 소자는: 상기 전면 기판과 배면 기판의 사이에 마련되는 메쉬와, 상기 배면기판 측을 향하는 십자 구조; 상기 십자 구조와 지지체를 이루도록 일체형으로 결합된 리브 구조;를 갖는 다수의 스페이서를 구비하며, 상기 스페이서는 상기 메쉬에 일체형으로 결합되되, 상기 각 스페이서의 십자 구조와 리브 구조의 연결부분에 상기 메쉬가 얹힌 상태에서 결합된다. 고 종횡비를 얻으면서도 지지 강도를 높임으로써 대면적화가 용이하도록 하고 금속 메쉬(metal mesh)의 일체형 구조 공정시 메쉬(mesh)와 기판 간의 거리를 십자 구조의 길이로 자유롭게 조절하여 방출 전자의 집속(focusing) 효과를 높인다.

Description

십자 구조의 스페이서가 적용된 평판 표시 소자{flat panel display adopting spacer with a cross unit}
본 발명은 대면적을 갖는 평판 표시 소자에 있어서 두 패널 간의 간격을 유지하기 위하여 사용되는 십자 구조의 스페이서가 적용된 평판 표시 소자에 관한 것이다.
스페이서(spacer)는 두 패널(panel)에 의해 형성되는 진공 공간의 진공도에 따른 내 외부의 압력차에 의해 평판 표시 소자(flat panel display)의 전면기판과 배면기판에 작용되는 압력을 지지하고 전면기판과 배면기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 목적으로 사용되고 있다.
이러한 스페이서(spacer) 구조는 전면기판과 배면기판에 접촉되어 간격을 유지하기 때문에 절연성이 요구되어 지며 패널 내부의 진공도에 따라 유도되는 내외부의 압력차를 충분히 견딜 수 있을 정도의 강도를 갖는 물질 특성이 요구된다. 이러한 요구 사항을 만족하기 위한 스페이서(spacer) 재료로서 세라믹(ceramic), 유리(glass) 등의 다양한 재료들이 이용되고 있다. 디스플레이(display) 연구의 활성화로 점차 대면적에 대한 관심이 확대되고 있으며, 패널(panel)의 대면적화와 관련하여 넓은 영역을 충분히 지지하면서 고 종횡비(high aspect ratio)를 만족할 수 있는 스페이서 구조에 대한 필요성이 높아지고 있다. 특히, 표시 소자(Display) 기술 전반에 대한 관심이 확대되면서 전계 방출 표시소자에 있어서도 패널(panel)의 대면적화 분위기가 지속적으로 높아지고 있다. 전계 방출 표시 소자의 대면적화를이루기 위해서는 선행되어야할 많은 조건들이 있다. 그 가운데 스페이서의 경우는 대면적을 충분히 지탱하면서 표시(display)되는 면상에서 눈에 띄지 않아야 하는 조건도 만족시켜야한다.
도 1은 기존의 트렌치형 스페이서(trench type spacer)의 구조를 나타낸다. 이 트렌치형 스페이서는 5인치 정도의 작은 패널 사이즈(panel size)에 두께 70μm, 높이 1100μm의 사양(spec.)을 가진다. 이를 양 패널 사이에 설치하는 경우 스페이서의 휨 현상이 나타나지 않아 표시되어지는 화면상에 눈에 띄지 않도록 형성하는 것이 가능하나 패널의 크기가 대면적이 되는 경우, 기존의 사양(spec)을 갖는 스페이서(spacer)를 이용해 패널(panel) 내에 형성하는 경우 스페이서의 종횡비의 큰 차이로 인해 스페이서가 휘어지거나, 형성 후 배기 공정시 흘려주는 가스의 흐름에 영향을 받아 스페이서가 휘거나 부러져 스페이서를 형성하게 되는 양극(anode) 상의 형광체에 손상(damage)을 주게 된다. 이를 해결하기 위해서는 스페이서(spacer)의 두께를 크게 만들어야 하나 스페이서에 요구되는 조건 중에 하나인 고 종횡비(high aspect ratio)에 의해 스페이서(spacer)의 두께는 70μm 이하로 줄어들어야 한다. 기존의 스페이서를 이용하여 아크(arcing) 방지를 위해 적용하는 금속 메쉬(metal mesh)와 일체형을 이루는 경우는 메쉬(mesh)의 변형을 충분히 잡아주지 못해 쉽게 부서지는 문제가 야기된다. 따라서 기존의 형태를 가진 스페이서(spacer)를 대면적에 적용하는데 있어서 많은 문제를 갖게 된다. 이와 관련하여 대면적 표시 패널(display panel)을 제작하기 위해서는 충분한 강도를 가지면서 메쉬(mesh)와 결합 가능하고 표시되어지는 화면상에 접촉되는 부분을 줄여 눈에 띄지 않는 새로운 구조의 스페이서가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안한 것으로, 기존의 세라믹(ceramic) 재질 스페이서와 유리를 이용하여 십자형(cross type) 및 리브형(rib type)과 사다리꼴 등의 구조가 혼용된 스페이서 구조체를 채용하여 패널 지지 영역을 확대하여 충분한 강도를 갖는 구조로써 스페이서가 쉽게 휘거나 부러지는 문제를 해결하고 표시되는 화면상에서 눈에 띄는 부분을 감소 시키고, 금속 메쉬(metal mesh)와 결합된 일체형 구조가 용이한 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체를 채용한 평판 표시 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 기존의 트렌치형 스페이서(trench type spacer)의 개략적 구조를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체의 제1실시예(십자-리브 혼합형 스페이서(cross-rib type spacer) 구조체)를 나타내는 사시도,
도 3은 도 2의 십자-리브 혼합형 스페이서 구조체를 채용한 평판 표시 소자의 개략적 구조를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체의 제2실시예를 나타내는 사시도,
도 5는 도 4의 제2실시예를 메쉬와 일체형으로 하여 채용한 평판 표시 소자의 개략적 구조를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체의 제3실시예(십자-사다리꼴 혼합형 스페이서(cross-trapezoid type spacer) 구조체를 나타내는 사시도,
도 7은 도 6의 십자-사다리꼴 혼합형 스페이서 구조체를 채용한 평판 표시 소자의 개략적 구조를 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체의 제4실시예를 나타내는 사시도,
도 9는 도 8의 제4실시예를 메쉬와 일체형으로 하여 채용한 평판 표시 소자의 개략적 구조를 나타낸 단면도,
도 10a 내지 도 10f는 각 실시예의 스페이서를 채용한 평판 표시 소자의 조립 방법을 설명하는 단면도들,
그리고 도 11a 내지 도 11g는 각 실시예의 스페이서를 아크(arcing) 방지용 금속 메쉬(metal mesh)와 결합하여 일체형을 이룬뒤 패널에 채용한 평판 표시 소자의 조립 방법을 설명하는 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 십자 구조 2. 리브 구조
3. 가로 막대 구조 4. 배면기판
5. 전면기판 6. 스페이서 고정용 프레임
7. 페이스트 8. 패키징용 측면 유리
11. 십자 구조 12. 리브 구조
13. 가로 막대 구조 14. 배면기판
15. 전면기판 16. 스페이서 고정용 프레임
17. 페이스트 18. 패키징용 측면 유리
20. 금속 메쉬
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판 표시 소자는,스트라이프 상의 양극라인과 형광체가 형성된 전면 기판 및 상기 양극과 교차하는 방향의 스트라이프 상의 음극이 형성된 배면 기판과 상기 전면 기판과 배면 기판의 사이에 마련되는 메쉬를 구비한 평판 표시 소자에 있어서,상기 전면기판과 배면기판 사이에, 상기 배면기판 측을 향하는 십자 구조; 상기 십자 구조와 지지체를 이루도록 일체형으로 결합된 리브 구조;를 갖는 다수의 스페이서를 구비하며,상기 다수의 스페이서는 상기 메쉬에 일체형으로 결합되되, 상기 각 스페이서의 십자 구조와 리브 구조의 연결부분에 상기 메쉬가 얹힌 상태에서 결합되어 있는 점에 특징이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스페이서는 유리 및 세라믹 중의 어느 하나로 형성된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 리브 구조는 사다리꼴 형상을 가지면 좁은 부분이 상기 전면판을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체 및 이를 채용한 평판 표시 소자와 그 제작 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 스페이서 구조체는 그 구조를 십자 구조 및 리브 구조를 결합한 십자-리브(cross-rib) 혼합형 혹은 십자 구조 및 사다리꼴 구조를 결합한 십자-사다리꼴 혼합형으로 만들어 고 종횡비를 얻으면서도 지지 강도를 높임으로써 대면적화가 용이하도록 하고 금속 메쉬(metal mesh)의 일체형 구조 공정시 메쉬(mesh)와 기판 간의 거리를 십자 구조의 길이로 자유롭게 조절하여 방출 전자의 집속(focusing) 효과를 높인다.
도 2는 고 종횡비(high aspect ratio)를 고려한 본 발명에 따른 스페이서의 제1실시예를 나타내는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제1실시예의 형태는 십자(cross) 구조(1)와 리브(rib) 구조(2)가 결합된 지지 구조(1,2)가 가로막대 구조(3)에 결합된 형태로 구성된다. 십자 구조(1)는 네방향에서 지지하는 역할을 하여 지지 강도가 높으므로 고 종횡비(high aspect ratio)를 이루는 것이 가능하고 안정된 구조를 이룰 수 있게 한다. 리브 구조(2)는 표시 화면상 기판과의 접촉 부위를 최소화하면서 지지하는 역할을 하여 스페이서가 눈에 띄지 않도록 한다. 그리고 가로막대 구조(3)는 여러 개의 지지 구조(1,2)를 연결하여 일체형으로 다룰수 있도록 한다.
도 3은 십자-리브 혼합형 스페이서(cross-rib spacer) 구조체를 채용한 평판 표시 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 십자-리브 혼합형 스페이서(cross-rib spacer) 구조체를 채용한 평판 표시 소자는 십자 구조(1)가 패널의 음극(cathode)이 형성된 배면기판(4) 쪽으로 향하도록 하고, 리브 구조(2)가 양극(anode)(5)이 형성된 전면기판(5) 쪽을 향하도록하여 표시되는 면인 전면기판(5) 면에 가능한한 적은 면적을 차지하도록 한다. 스페이서 조립을 위해 음극이 형성된 배면기판(4) 위에 스페이서 고정용 프레임(frame)(6)을 형성한뒤 스페이서(spacer)의 가로막대를 정렬(align)하여 끼워놓고 페이스트(paste)(7)를 이용해 부착한다.
스페이서 형성 후 소성 공정을 거쳐 배면기판(4)과 전면기판(5) 사이에 프릿(frit) 유리로 만들어진 측면 유리 막대(side glass bar)(8)를 끼워 패키징(packaging)한다.
도 4는 본 발명에 따른 스페이서의 제2실시예를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제2실시예는 제1실시예의 십자-리브 혼합형 스페이서에서 막대 구조를 없애고 십자-리브 구조 만으로 이루어진 것이 특징이다. 즉, 제2실시예는 도시된 바와 같이, 십자 구조(1)와 리브 구조(2) 만으로 이루어진 형태이다.
도 5는 제2실시예를 이용하여 메쉬(mesh)(미도시, 도 11a 참조)와 일체형을 이루도록 형성된 평판 표시 소자의 수직 단면도이다. 제2실시예의 스페이서는, 제1실시예에서와 같이 막대 구조가 없으므로 스페이서 조립시 도 3에 도시된 바와 같은 고정용 프레임이 필요없고, 메쉬(미도시)에 형성된 구멍들에 결합되어 사용되는데, 십자(cross) 구조(1) 위에 메쉬(mesh)를 얹는 형식으로 메쉬(mesh)와 스페이서를 일체형으로 형성한 뒤 십자(cross) 구조(1)가 배면기판(4)을 향하도록 한다. 제2실시예의 스페이서(spacer)의 경우 메쉬(mesh)와의 일체형을 이루는 공정이 쉽게 이루어질 수 있으며 십자 구조의 지지로 메쉬(mesh)의 뒤틀림(distortion)에 의한 높이 제한을 적게 받게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 스페이서의 제3실시예를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제3실시예는 제1실시예의 십자-리브 혼합형 스페이서에서 리브 구조를 사다리꼴 구조로 바꾼 십자-사다리꼴 혼합형으로 이루어진 것이 특징이다. 즉, 제3실시예의 형태는 십자(cross) 구조(11)와 사다리꼴(trapezoid) 구조(12)가 결합된 지지 구조(11, 12)가 가로막대 구조(13)에 결합된 형태로 구성된다. 십자 구조(11)는 네방향에서 지지하는 역할을 하여 지지 강도가 높으므로 고 종횡비(high aspect ratio)를 이루는 것이 가능하고 안정된 구조를 이룰 수 있게 한다. 사다리꼴 구조(12)는 표시 화면상 기판과의 접촉 부위를 제1,2실시예 보다 더욱 최소화하면서 지지하는 역할을 하여 스페이서가 눈에 띄지 않도록 한다. 그리고 가로막대 구조(13)는 여러 개의 지지 구조(11,12)를 연결하여 일체형으로 다룰 수 있도록 한다.
도 7은 제3실시예를 채용한 평판 표시 소자의 수직 단면도이다. 도시된 바와 같이, 십자-사다리꼴 혼합형 스페이서 구조체를 채용한 평판 표시 소자는 십자 구조(11)가 패널의 음극(cathode)이 형성된 배면기판(14) 쪽으로 향하도록 하고, 리브 구조(12)가 양극(anode)(15)이 형성된 전면기판(15) 쪽을 향하도록하여 표시되는 면인 전면기판(15) 면에 최소한의 적은 면적을 차지하도록 한다. 스페이서 조립을 위해 음극이 형성된 배면기판(14) 위에 스페이서 고정용 프레임(frame)(16)을 형성한뒤 스페이서(spacer)의 가로막대를 정렬(align)하여 끼워놓고 페이스트(paste)(17)를 이용해 부착한다.
스페이서 형성 후 소성 공정을 거쳐 배면기판(14)과 전면기판(15) 사이에 프릿(frit) 유리로 만들어진 측면 유리 막대(side glass bar)(18)를 끼워 패키징(packaging)한다.
도 8은 본 발명에 따른 스페이서의 제4실시예를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제4실시예는 제3실시예의 십자-사다리꼴 혼합형 스페이서에서 막대 구조를 없애고 십자-사다리꼴 구조 만으로 이루어진 것이 특징이다. 즉, 제4실시예는 도시된 바와 같이, 십자 구조(11)와 리브 구조(12) 만으로 이루어진 형태이다.
도 9는 제4실시예를 이용하여 메쉬(mesh)(미도시, 도 11a참조)와 일체형을 이루도록 형성된 평판 표시 소자의 수직 단면도이다. 제4실시예의 스페이서는, 제3실시예에서와 같이 막대 구조가 없으므로 스페이서 조립시 도 7에 도시된 바와 같은 고정용 프레임이 필요없고, 메쉬에 형성된 구멍들에 결합되어 사용되는데, 십자(cross) 구조(11) 위에 메쉬(mesh)를 얹는 형식으로 메쉬(mesh)와 스페이서를 일체형으로 형성한 뒤 십자(cross) 구조(11)가 배면기판(14)을 향하도록 한다. 제4실시예의 스페이서(spacer)의 경우 메쉬(mesh)와의 일체형을 이루는 공정이 쉽게 이루어질 수 있으며 십자 구조의 지지로 메쉬(mesh)의 뒤틀림(distortion)에 의한 높이 제한을 적게 받게 된다.
패널(panel) 내에 각 실시예의 스페이서 구조체를 조립하는 방법은 제1실시예 즉 십자-리브(cross-rib) 혼합형 스페이서 구조체를 조립하는 방법과 동일하므로, 제1실시예의 스페이서 구조체를 대표로하여 그 조립 순서를 도 10a 내지 도 10f에 나타낸다.
먼저, 도 10a에 도시된 바와 같은 배면 기판(4) 상의 가장자리에 도 10b에 도시된 바와 같이, 스페이서 고정용 프레임(6)을 형성한 다음, 도 10c에 도시된 바와 같이, 그 위에 페이스트(7)을 바른다.
다음에, 도 10d에 도시된 바와 같이, 십자-리브 혼합형 스페이서 구조체를 얹고 페이스트(7)가 굳어지기 전에 정렬한 다음, 페이스트(7)가 굳어지면 도 10e에 도시된 바와 같이, 측면 유리막대(8)을 끼우고, 전면기판(5)를 얹어 패키징한다.
또한, 도 11a 내지 도 11g는 각 실시예의 스페이서를 아크(arcing) 방지용 금속 메쉬(metal mesh)와 결합하여 일체형을 이룬 뒤 패널에 채용하는 평판 표시 소자의 조립 방법을 설명하는 단면도들이다. 이 조립 공정은 다음과 같이 진행된다.
먼저, 도 11a에 도시된 바와 같이, 형성할 스페이서를 십자 구조(1)가 아래로 향하도록 배열한 뒤 금속 메쉬(metal mesh)(20)를 십자 구조(1)에 얹어놓아 리브 구조(2)가 메쉬(mesh)(20) 위에 나오도록 한다. 나온 리브 구조(2)에 페이스트(paste)를 이용하여 메쉬(20)를 고정하여 일체형을 이루도록 한다.
다음에, 도 11b에 도시된 바와 같은 배면 기판(4) 상의 가장자리에 도 11c에도시된 바와 같이, 스페이서 고정용 프레임(6)을 형성한 다음, 도 11d에 도시된 바와 같이, 그 위에 페이스트(7)을 바른다.
다음에, 도 11e에 도시된 바와 같이, 배면기판(4) 상에 스페이서 구조체와 메쉬(20)가 일체형이 된 구조를 얹고 페이스트(7)가 굳어지기 전에 정렬한 다음, 페이스트(7)가 굳어지면 도 11f에 도시된 바와 같이, 측면 유리막대(8)을 끼우고, 전면기판(5)를 얹어 패키징(packaging)한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 십자 구조를 이용한 스페이서 구조체는 십자 구조 및 리브 구조를 결합한 십자-리브(cross-rib) 혼합형 혹은 십자 구조 및 사다리꼴 구조를 결합한 십자-사다리꼴 혼합형으로 만들어 고 종횡비를 얻으면서도 지지 강도를 높임으로써 대면적화가 용이하도록 하고 금속 메쉬(metal mesh)의 일체형 구조 공정시 메쉬(mesh)와 기판 간의 거리를 십자 구조의 길이로 자유롭게 조절하여 방출 전자의 집속(focusing) 효과를 높일 수 있다.
특히, 표시 패널(Display panel)이 대면적인 경우 고 종횡비(high aspect ratio)를 갖는 스페이서로 십자(cross) 형태가 상하,좌우 지지하여 스페이서가 안정된 구조를 이루어 휘거나 쉽게 부러지지 않으며, 표시(display) 화면상에 접촉되는 영역이 작아 눈에 띄지 않도록 하면서 아크(arcing) 방지용 메쉬(mesh)와 혼용하여 일체형으로 만드는 경우 십자(cross) 형태에 메쉬(mesh)를 얹는 방식으로 스페이서(spacer)와 메쉬 간의 일체형 구조를 이루는 것이 용이하다. 집속(focusing)을 위해 메쉬(mesh)와 기판 간의 갭(gap)을 조절하는 경우 십자(cross) 구조의 지지로 메쉬 뒤틀림(mesh distortion)에 의한 갭(gap) 조정의 제한이 작아져 갭(gap) 조절이 용이하다. 대면적화시 스페이서의 고정세화에 제한을 받을 수 있으나 십자 구조와 리브 구조가 결합되어 이들의 지지 역할로 폭이 50μm 이하인 스페이서의 제작이 가능하다.
또한, 스페이서의 높이 선택은 스페이서의 십자 구조의 높이를 조절하여 높이 변화를 자유롭게 가져가도록 한다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 스트라이프 상의 양극라인과 형광체가 형성된 전면 기판 및 상기 양극과 교차하는 방향의 스트라이프 상의 음극이 형성된 배면 기판과 상기 전면 기판과 배면 기판의 사이에 마련되는 메쉬를 구비한 평판 표시 소자에 있어서,
    상기 전면기판과 배면기판 사이에, 상기 배면기판 측을 향하는 십자 구조, 상기 십자 구조와 일체형으로 결합된 리브 구조;를 갖는 다수의 스페이서를 구비하며,
    상기 다수의 스페이서는 상기 메쉬에 일체형으로 결합되되, 상기 각 스페이서의 십자 구조와 리브 구조의 연결부분에 상기 메쉬가 얹힌 상태에서 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 십자 구조의 스페이서가 적용된 평판 표시 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스페이서는 유리 및 세라믹 중의 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 십자 구조의 스페이서가 적용된 평판 표시 소자.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 리브 구조는 사다리꼴 형태를 가지며, 리브 구조의 좁은 부분이 전면판을 향하도 되어 있는 것을 특징으로 하는 십자 구조의 스페이서가 적용된 평판 표시 소자.
  10. 삭제
  11. 삭제
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