KR100407487B1

KR100407487B1 - 전계효과전자방출소자및그봉착방법

Info

Publication number: KR100407487B1
Application number: KR1019960042676A
Authority: KR
Inventors: 김종민
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2004-03-20
Also published as: KR19980023228A

Abstract

본 발명은 두 기판의 봉착 구조가 개선된 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법에 관한 것으로, 일정한 간격을 두고 이격되어 서로 대향되게 배치된 전면 기판 및 배면 기판을 구비하여 된 전계 전자 방출 소자에 있어서, 상기 전면 기판 및 배면 기판 사이의 가장자리에 소정 간격의 2열을 이루는, 상기 전면 및 배면 기판사이의 갭 형성을 위한 복수개의 스페이서들; 상기 2열의 스페이서들 사이에 삽입된, 상기 전면 및 배면 기판의 봉착을 위한 광섬유; 및 상기 전면 기판 및 배면 기판의 가장자리를 밀봉하는 유리질;을 구비하되, 상기 전면 기판은 상기 배면 기판 보다 그 넓이가 작도록 형성되고, 상기 2열의 스페이서들 중 외부측 열의 스페이서들의 외측부와 상기 전면 기판의 절단면이 일치하도록 배치되며, 상기 외부측 열의 스페이서들의 외측부와 상기 전면 기판의 절단면을 덮도록 상기 배면 기판상에 상기 유리질을 소정의 폭으로 바른 것을 특징으로 한다.

Description

전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법

본 발명은 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법에 관한 것으로, 특히 두 기판의 봉착 구조가 개선된 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법을 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 전계 효과 전자 방출 소자는, 배면 기판(1) 상에 으극(2)이 다수 마련되고, 각 음극(2)의 위에는 다수의 마이크로 팁(2')들이 어레이 형태로 형성되어 있다. 이 마이크로 팁(2')들은 음극(2) 위에 형성된 절연층(3)의 홀(3a) 내에 마련되어 있다. 그리고 절연층(3)의 위에는 홀(3a)에 대응하는 개구부(4a)를 가지는 게이트(4)들이 적층되어 있다. 그리고 게이트(4)들 위에는 스페이서(8)에 의해 일정한 간격을 두고 지지되는 전면 기판(6)이 마련되어 있으며, 이 전면 기판(6) 상에는 마이크로 팁(2')과 대향하도록 다수의 양극(5)이 형성되어 있고, 양극(5)tkddpsms 형광막(7)이 형성되어 있다. 여기서 배면 기판의 마이크로팁 어레이는 CRT의 전자총의 음극(cathode)에 해당하는 부분(도면의 타원내 참조)이며, 전면 기판의 형광막이 입혀진 부분은 CRT의 전면 유리에 형성된 양극(anode)과 같은 부분이다. 이러한 전계 효과 전자 방출 소자의 마이크로 팁 어레이를 접지시키고, 게이트(4)들과 양극(5)들 사이에 일정한 전압이 인가되면, 전자들이 진공중으로 방출되어 양극(5)들에 도착하게 되며, 이 때 양극(5)들의 전압에 의해 가속된 전자들은 일정한 운동 에너지를 가지고 형광막(7)에 충돌하게 된다. 따라서 전자들의 운동 에너지가 형광막(7)에 전달되어 형광막(7)은 전자의 운동 에너지를 전달받아 여기되어 빛을 방출하게 된다.

이와 같은 구조의 전계 효과 전자 방출 소자의 두 기판(1,6)의 사이를 일정하게 이격시켜 내부 공간을 만들고, 이 내부 공간을 진공 상태로 밀봉하기 위해서는, 도 1의 A 영역에 도시된 바와 같이, 전면 기판(6)과 배면 기판(1) 사이의 간격을 유지하는 스페이서(8)를 기판의 가장자리에 배치하고, 이 스페이서(8)의 상하의 기판 접촉면에 유리질(frit;9)을 바르는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 이와 같은 유리질 봉착(frit sealing) 방법에는 다으모가 같은 문제점들이 따른다.

첫째, 봉착 영역이 넓어 활성 영역(동작 영역: active area)이 줄어든다.

둘째, 유리편을 두 기판 격리용의 스페이서(8)로 사용하고, 스페이서(8)와 상하 두 기판(1,6) 사이에 유리질을 바름으로써, 그 접촉 단면에 크랙(crack)이 생기거나 유리질(9)에 기포(bubble)가 생겨 누설(leakage)이 생기기 쉽다.

셋째, 두 기판의 가장자리 표면에 박막이 형성되어 있는 경우 넓은 영역의 봉차시에 벗겨짐(peeling) 및 누설이 생기기 쉽다.

넷째, 유리 스페이서(8)의 정렬(align)이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 봉착 영역이 좁고, 유리질 봉착에 의한 크랙이나 기포 발생에 의한 누설의 염려가 적으며, 박막에의한 벗겨짐이 없으며, 스페이서의 정렬이 용이한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법을 보여주는 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법을 보여주는 평면도이며,

도 3은 도 2의 A-A'라인을 따라 절개한 단면도이며,

그리고 도 4는 도 3의 B영역의 확대 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 배면 기판 2. 음극

2'. 마이크로 팁 3. 절연층

3a. 홀 4. 게이트

4a. 개구부 5. 양극

6. 전면 기판 7. 형광막

8. 스페이서 9. 유리질(frit)

11. 배면 기판 12. 전면 기판

13. 스페이서 14. 광섬유

15. 유리질

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자는, 일정한 간격을 두고 이격되어 서로 대향되게 배치된 전면 기판 및 배면 기판;

상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 음극들; 상기 음극들에 전기적으로 접속되도록 상기 음극들 상에 형성된 마이크로팁들; 상기 마이크로팁들을 각각 수용하는 홀들을 갖도록 상기 음극들 및 상기 기판 노출부 위에 형성된 절연층; 상기 절연층의 홀에 대응하는 개구부를 갖도록 상기 절연층 상에 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 게이트들; 상기 전면 기판의 상기 배면 기판 대응면 상에 스트라이프 상으로 형성된 양극들; 및 상기 양극들 상에 형성된 형광체층;을 구비하여 된 전계 전자 방출 소자에 있어서, 상기 전면 기판 및 배면 기판 사이의 가장자리에 소정 간격의 2열을 이루는 복수개의 스페이서들; 상기 2열의 스페이서들 사이에 삽입된 광섬유; 및 상기 전면 기판 및 배면 기판의 가장자리를 밀봉하는 유리질;을 구비하되, 상기 전면 기판은 상기 배면 기판 보다 그 넓이가 작도록 형성되고, 상기 2열의 스페이서들 중 외부측 열의 스페이서들의 외측부와 상기 전면 기판의 절단면이 일치하도록 배치되며, 상기 외부측 열의 스페이서들의 외측부와 상기 전면 기판의 절단면을 덮도록 상기 배면 기판 상에 상기 유리질을 소정의 폭으로 바른 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광섬유는 직경 200㎛ 이하의 유리 섬유인 것이 바람직하며, 상기 2열의 스페이서들에 있어서, 내측열의 스페이서들과 외측열의 스페이서들은 평면적으로 서로 어긋나게 배치되고, 상기 내측열과 외측열의 간격은 상기 광섬유의 직경과 같도록 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법은, 전면 기판 및 배면 기판 사이의 가장자리에 광섬유를 배치하고, 그 외곽에 유리질로 밀봉하는 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법에 있어서, 상기 전면 기판 상의 가장자리에 2열의 스페이서들을 형성하는 단계; 상기 2열의 스페이서들 사이에 광섬유를 삽입하는 단계; 상기 광섬유가 상기 스페이서들의 열 사이에 삽입된 상기 전면 기판과 상기 배면 기판을 정렬하여, 상기 전면 기판의 절단면, 외측열의 상기 스페이서들의 외측면 및 상기 배면 기판 상면의 가장자리 영역에 걸쳐 유리질을 바르는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 2 열의 스페이서들은 상기 전면 기판 상에 후막 프린트법으로 후막을 인쇄한 다음 패턴하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 광섬유는 상기 전면 기판의 양극들 및 상기 배면 기판의 음극들과 만 단면 접촉되는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 구조를 보여주는 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A'라인을 따라 절개한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자는 도 1에 도시된 바와 같은 전계 효과 전자 방출 소자와 비교할 때 활성 영역의 구조에 있어서는 도 1에 도시된 바와 같으며, 두 기판 가장자리의 봉착 구조에 있어서는 서로 다르며, 이 봉착 구조에 본 발명의 특징이 있다.

즉, 음극들, 마이크로팁들, 절연층 및 게이트들이 구비된 배면 기판(11)과 양극들이 구비된 전면 기판(12)의 가장자리 사이에 소정의 간격을 두고 2열을 이루도록 복수개의 스페이서(13)들이 형성된다. 이 때, 이 2열의 스페이서(13)들의 사이에 직경 200㎛ 이하의 유리 광섬유(14)가 삽입되고, 그 외측면에 유리질을 발라 상기 두 기판이 이루는 공간을 밀봉한다.

특히, 전면 기판(12)은 배면 기판(11) 보다 넓이가 작도록 만들어져, 2열의 스페이서들 중 외부측 열의 스페이서(13a)들의 외측부와 전면 기판(12)의 절단면이 일치하도록 배치되게 함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부측 열의 스페이서(13a)들의 외측부와 전면 기판(12)의 절단면(12')을 덮도록 배면 기판(11) 상에 유리질(15)을 소정의 폭으로 바른다. 여기서, 광섬유(14)는 배면 기판(11)의 음극들 및 전면 기판(12)의 양극들과 최소의 면적의 단면 접촉을 갖도록 한다. 또한, 2열의 스페이서(13)들의 열 간격은 광섬유(14)의 직경과 같도록 형성되며, 특히 2열의 스페이서(13)들에 있어서, 내측열의 스페이서(13b)들과 외측열의 스페이서(13a)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 평면적으로 서로 어긋나게 배치된다.

한편, 이상과 같은 구조의 봉착 구조를 갖는 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법은 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 기판(12) 상의 가장자리에 2열의 스페이서(13)들을 형성한다. 이 때, 2열의 스페이서(13)들은 전면 기판(12) 상에 후막 프린트(thick film print)법으로 후막을 인쇄한 다음 외측 스페이서들(13a)과 내측 스페이서(13b)들이 서로 교차하도록 패턴하여 형성한다. 그리고, 외측열의 스페이서(13)들의 외측부가 전면 기판(12)의 가장자리 절단면(12')과 나란하도록 형성한다. 이는 봉착 영역을 좁혀 활성 영역을 넓히고, 다음의 유리질 도포 공정에서 전면 기판(12)의 절단면(12')과 외측열 스페이서(13a)의 외측부(13')에 발라진 유리질(15)에 기포(bubble)가 생길 경우 이를 제거하기 쉽게 하기 위함이다.

다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 내외측열의 스페이서(13)들 사이에 직경 200㎛ 이하의 유리 섬유로된 광섬유(14)를 삽입한다. 이 때, 광섬유(14)는 배면 기판(11)의 음극들 및 전면 기판(12)의 양극들과 최소의 면적의 단면 접촉을 갖도록 삽입한다.

다음에, 광섬유가 스페이서들의 내외측열 사이에 삽입된 전면 기판(12)과 배면 기판(11)을 정렬하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 전면 기판(12)의 절단면(12'), 외측열의 스페이서(13a)들의 외측부 및 배면 기판(11) 상면의 가장자리 영역(11')에 걸쳐 유리질(15)을 발라 두 기판의 내부 공간을 밀봉한다. 이와 같이, 전면 기판(12)의 절단면(12')과 외측열 스페이서(13a)들의 외측부(13')에 유리질(15)을 도포함으로써, 봉착 영역의 면적을 줄일 수 있고, 발라진 유리질(15)에 기포(bubble)가 생길 경우 이를 제거하기가 쉬워진다.

이상과 같은 공정에 의해 두 기판이 봉착된 전계 효과 전자 방출 소자의 음극을 접지하고 게이트에 양의 바이어스 전압을 인가하면, 마이크로팁들 상에 강한 전계가 형성되어 마이크로팁들로부터 전자가 방출된다. 이들 방출된 전자들이 양극상에 도포된 형광막을 때리게 되어 소망하는 발광이 일어나게 된다. 이 발광을 영상 표시에 이용한 것이 전계 효과 전자 방출 소자이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 봉착 방법은 다음과 같은 장점이 있다.

1. 후막 필름 프린트법에 의해 형성된 스페이서들을 광섬유 홀더로 사용하는 방식이므로 광섬유의 정렬이 확실하게 이루어진다.

2. 밀봉에 광섬유를 사용하여 유리질이 전면 기판의 절단면 및 스페이서의 외측부에 도포되므로, 봉착 면적을 최소화 할 수 있고 유리질에 생길 수 있는 기포가 최대한 억제된다.

3. 기판의 재질과 유사한 유리 재질의 광섬유를 이용하여 봉착하므로 열팽창에 의한 미스매치(mismatch)를 최소화 할 수 있다.

4. 광섬유를 이용하여 전극들과의 단면 접촉이 이루어지도록 함으로써 도포되는 유리질에 기포가 잘 형성되지 않는다.

5. 광섬유의 외측부를 유리질로 봉착하므로, 유리질의 퍼짐이 방지되어 깨끗한 봉착 공정이 이루어진다.

Claims

일정한 간격을 두고 이격되어 서로 대향되게 배치된 전면 기판 및 배면 기판;

상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 음극들;

상기 음극들에 전기적으로 접속되도록 상기 음극들 상에 형성된 마이크로팁들;

상기 마이크로팁들을 각각 수용하는 홀들을 갖도록 상기 음극들 및 상기 기판 노출부 위에 형성된 절연층;

상기 절연층의 홀에 대응하는 개구부를 갖도록 상기 절연층 상에 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 게이트들;

상기 전면 기판의 상기 배면 기판 대응면 상에 스트라이프 상으로 형성된 양극들; 및

상기 양극들 상에 형성된 형광체층;을 구비하여 된 전계 전자 방출 소자에 있어서,

상기 전면 기판 및 배면 기판 사이의 가장자리에 소정 간격의 2열을 이루는, 상기 전면 및 배면 기판사이의 갭 형성을 위한 복수개의 스페이서들;

상기 2열의 스페이서들 사이에 삽입된, 상기 전면 및 배면 기판의 봉착을 위한 광섬유; 및

상기 전면 기판 및 배면 기판의 가장자리를 밀봉하는 유리질;을 구비하되,

상기 전면 기판은 상기 배면 기판 보다 그 넓이가 작도록 형성되고, 상기 2열의 스페이서들 중 외부측 열의 스페이서들의 외측부와 상기 전면 기판의 절단면이 일치하도록 배치되며, 상기 외부측 열의 스페이서들의 외측부와 상기 전면 기판의 절단면을 덮도록 상기 배면 기판 상에 상기 유리질을 소정의 폭으로 바른 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
제1항에 있어서,

상기 광섬유는 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
제1항에 있어서,

상기 광섬유는 유리 섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
제1항에 있어서,

상기 2열의 스페이서들의 열 간격은 상기 광섬유의 직경과 같도록 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
제1항에 있어서,

상기 2열의 스페이서들에 있어서, 내측열의 스페이서들과 외측열의 스페이서들은 평면적으로 서로 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
전면 기판 및 배면 기판 사이의 가장자리에 광섬유를 배치하고, 그 외곽에 유리질로 밀봉하는 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법에 있어서,

상기 전면 기판 상의 가장자리에 상기 전면 및 배면 기판사이의 갭을 형성하기 위한 2열의 스페이서들을 형성하는 단계;

상기 2열의 스페이서들 사이에 상기 전면 및 배면 기판의 봉착을 위한 광섬유를 삽입하는 단계;

상기 광섬유가 상기 스페이서들의 열 사이에 삽입된 상기 전면 기판과 상기 배면 기판을 정렬하여, 상기 전면 기판의 절단면, 외측열의 상기 스페이서들의 외측면 및 상기 배면 기판 상면의 가장자리 영역에 걸쳐 유리질을 바르는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법.
제6항에 있어서,

상기 2열의 스페이서들은 상기 전면 기판 상에 후막 프린트법으로 후막을 인쇄한 다음 패턴하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법.
제6항에 있어서,

상기 광섬유는 상기 전면 기판의 양극들 및 상기 배면 기판의 음극들과 만단면 접촉되는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 봉착 방법.