KR100415606B1 - 전계방출 표시소자 및 그의 스페이서 장착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스페이서의 강도를 향상시킬 수 있도록 한 전계방출 표시소자에 관한 것이다.

본 발명의 전계방출 표시소자는 애노드 전극이 형성되는 상부기판과, 캐소드 전극이 형성되는 하부기판과, 상부기판 및 하부기판의 사이에 설치됨과 아울러 상부기판에 접촉되는 제 1면의 폭과 하부 기판에 접촉되는 제 2면의 폭이 상이하게 설정되는 다수의 스페이서를 구비한다.

Description

전계방출 표시소자 및 그의 스페이서 장착방법{FIELD EMISSION DISPLAY AND ADHERING METHOD THEREOF}

본 발명은 전계방출 표시소자 및 그의 스페이서 장착방법에 관한 것으로 특히, 스페이서의 강도를 향상시킬 수 있도록 한 전계방출 표시소자 및 그의 스페이서 장착방법에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : 이하 "FED"라 함) 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel : PDP), 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 등이 있다. 표시품질을 개선하기 위하여, 평판 표시장치의 휘도, 콘트라스트 및 색순도를 높이기 위한 연구개발이 활발이 진행되고 있다.

이중 FED는 음극선관(CRT)과 동일하게 형광체의 발광을 이용한 표시소자이다. 이에 따라, FED는 음극선관(CRT)의 뛰어난 특성을 유지하면서도 화상의 뒤틀림 없는 저 소비전력의 평면형 디스플레이로 구현될 가능성이 높다.

일반적으로, FED는 종래의 음극선관(CRT)과 같은 3극관이지만 열음극(Hot Cathod)을 이용하지 않고 첨예한 음극 즉, 이미터(Emitter)에 고전계를 집중하여 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의해 전자를 방출하는 냉음극을 이용하고 있다. 그리고, 이미터로부터 방출된 전자는 양극 및 음극간에 인가된 전압에 의해 가속되어 양극에 형성된 형광체막에 충돌됨으로써 형광체를 발광시키게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 FED는 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8)과, 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(40)와, 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(32)를 구비한다.

전계방출 어레이(32)는 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 캐소드 전극(10) 및 저항층(12)과, 저항층(12)상에 형성되는 게이트 절연층(14) 및 에미터(22)와, 게이트 절연층(14) 상에 형성되는 게이트 전극(16)을 구비한다.

캐소드 전극(10)은 에미터(22)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(12)은 캐소드 전극(10)으로부터 에미터(22) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(22)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다.

게이트 절연층(14)은 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(16) 사이를 절연하게 된다. 게이트 전극(16)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 스페이서(40)는 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)을 지지한다.

화상을 표시하기 위하여, 캐소드 전극(10)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드 전극(4)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(22)로부터 방출된 전자빔(30)이 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키게 된다. 이때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발광된다.

한편, 애노드 전극(4)에 인가되는 애노드 전압은 1kV 내지 10kV 정도의 고압이 인가된다. 이와 같이 애노드 전극(4)에 고압을 인가함으로써 형광체(6)를 여기시키는 에너지를 크게할 수 있다. 하지만, 애노드 전극(4)에 고압이 인가되기 위해서는 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)의 사이를 소정이상으로 유지해야 한다.

다시 말하여, 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 간에 아킹(Arching)이 발생되지 않도록 소정이상의 높이를 가지는 스페이서(40)가 장착되어야 한다.

도 3a 및 도 3b는 종래에 일반적으로 사용되는 스페이서(42,44)를 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래에는 리브형 스페이서(42)와 원통형 스페이서(44) 등이 사용된다. 리브형 스페이서(42)는 직사각형 형태로 형성되어 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8)을 지지한다. 원통형 스페이서(44)는 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8) 사이에 수백개 이상 설치되어 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8)을 지지한다.

이와 같은 스페이서들(42,44)은 전자와의 충돌을 방지함과 아울러 형광체가 도포되는 면을 침범하지 않도록 얇은 폭으로 형성된다. 또한, 스페이서들(42,44)은 애노드전극(4)에 인가되는 고전압에 의하여 아킹(Arching)이 발생되지 않도록 높은 높이를 가지도록 형성된다.

다시 말하여, 종래의 스페이서들(42,44)은 높은 높이를 가짐과 아울러 좁은 폭으로 형성되었다. 즉, 종래의 스페이서들(42,44)은 높이에 비하여 두께가 얇기 때문에 기계적으로 매우 취약하다. 따라서, 상부 유리기판(2) 및 하부 유리가판(8) 사이의 고진공 상태를 소정시간 유지하게 되면 스페이서들(42,44)이 파손될 염려가 있다.

한편, 종래의 스페이서(42)는 도 4와 같이 하부 유리기판(48)에 형성된 홈(46)에 삽입되어 FED에 장착되게 된다. 이때, 하부 유리기판(48)에 형성된 홈(46)은 스페이서(42)보다 넓은 폭으로 형성된다. 다시 말하여, 하부 유리기판(48)에 형성된 홈(46)은 스페이서(42)가 삽입될 수 있도록 여유 폭을 가지게된다. 하지만, 이와 같은 의하여 스페이서(42)가 유동하게 되어 FED의 신뢰성이 저하되게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 스페이서의 강도를 향상시킬 수 있도록 한 전계방출 표시소자 및 그의 스페이서 장착방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도.

도 3a 및 도 3b는 종래의 스페이서를 나타내는 도면.

도 4는 종래의 스페이서가 하부기판에 장착된 모습을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서들을 나타내는 도면.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서의 장착과정을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,52,108 : 상부 유리기판 4,54 : 애노드전극

6,56 : 형광체 8,48,58,104 : 하부 유리기판

10,60 : 캐소드전극 12,62 : 저항층

14 : 게이트 절연층 16 : 게이트전극

22,64 : 에미터 30,68 : 전자빔

32,70 : 전계방출 어레이 40,42,44,66,72,74,102 : 스페이서

46,103 : 홈 100 : 지그

106,110 : 경화성 수지

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계방출 표시소자는 애노드 전극이 형성되는 상부기판과, 캐소드 전극이 형성되는 하부기판과, 상부기판 및 하부기판의 사이에 설치됨과 아울러 상부기판에 접촉되는 제 1면의 폭과 하부 기판에 접촉되는 제 2면의 폭이 상이하게 설정되는 다수의 스페이서를 구비한다.

상기 스페이서는 제 2면의 폭이 제 1면의 폭보다 넓게 설정된다.

상기 스페이서의 폭은 제 2면으로부터 제 1면으로 갈수록 서서히 좁아진다.

상기 스페이서의 폭은 제 2면으로부터 스페이서의 중심부까지 동일하게 설정되고, 중심부로부터 제 1면으로 갈수록 서서히 좁아진다.

상기 스페이서의 폭은 제 2면으로부터 스페이서의 중심부로 갈수록 서서히 넓어지고, 중심부로부터 제 1면으로 갈수록 서서히 좁아진다.

본 발명의 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법은 상부기판에 애노드전극이 형성되는 단계와, 하부기판에 캐소드전극이 형성되는 단계와, 상부의 폭과 하부의 폭이 상이한 스페이서를 준비하는 단계와, 스페이서가 상부기판 및 하부기판의 사이에 부착되는 단계를 포함한다.

상기 스페이서는 상부기판 및 하부기판에 도포되는 경화성 수지에 의해 상부기판 및 하부기판 사이에 고정된다.

상기 스페이서는 하부기판에 접착되는 면의 폭이 상부기판에 접착되는 면의폭보다 넓게 설정된다.

상기 스페이서는 스페이서가 삽입될 수 있는 다수의 홈이 형성된 지그에 장착되어 하부기판에 접착된다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하 도 5 내지 도 7d를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 전계 방출 표시소자를 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 FED는 상부 유리기판(52) 및 하부 유리기판(58)과, 상부 유리기판(52) 및 하부 유리기판(58) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(66)와, 하부 유리기판(58) 상에 형성되는 전계 방출 어레이(70)를 구비한다.

전계 방출 어레이(70)는 하부 유리기판(58) 상에 형성되는 캐소드 전극(60) 및 저항층(62)과, 저항층(62) 상에 형성되는 에미터(64)를 구비한다. 또한, 저항층(62) 상에는 도시되지 않은 게이트 절연층과, 게이트 절연층 상에 형성되는 도시되지 않은 게이트 전극을 구비한다.

캐소드 전극(60)은 에미터(64)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(62)은 캐소드 전극(60)으로부터 에미터(64) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(64)에 균일한 전류를 공급하는 역활을 하게 된다.

스페이서(66)는 상부 유리기판(52)과 하부 유리기판(58) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부 유리기판(52)과 하부 유리기판(58)을 지지한다. 이와 같은 본 발명의 스페이서(66)는 하부 유리기판(58)과 접촉되는 부분의 폭이 상부 유리기판(52)과 접촉되는 부분의 폭 보다 넓게 설정된다.

이를 상세히 설명하면, 에미터(64)로부터 방출되는 전자빔(68)은 상부 유리기판(52) 쪽으로 갈수록 넓게 퍼진다. 따라서, 종래의 스페이서의 폭은 전자빔(68)의 진행을 방해하지 않도록 얇은 폭으로 설정된다. 이에 비하여, 본 발명의 스페이서(66)는 전자빔(68)의 진행을 방해하지 않도록 상부 쪽이 얇은 폭으로 형성됨과 아울러 하부 쪽은 넓은 폭으로 형성된다.

이와 같이 스페이서(66)의 하부 쪽이 넓은 폭으로 형성되면 스페이서(66)의 기계적 강도가 향상된다. 한편, 본 발명의 스페이서(66)는 도 6a 및 도 6b와 같이 다양향 형태로 응용될 수 있다.

도 6a를 참조하면, 본 발명의 스페이서(72)는 하부로부터 중심부까지 일정한 폭으로 설정되고, 중심부로부터 상부쪽으로 갈수록 얇은 폭으로 설정된다. 다시 말하여, 전자빔(68)을 간섭하지 않도록 상부쪽은 얇은 폭으로 형성되고, 기계적 강도를 향상시키기 위하여 하부로부터 중심부까지는 넓은 폭으로 형성된다.

마찬가지로, 도 6b와 같이 기계적 강도를 향상시키기 위하여 스페이서(74)의 하부로부터 중심부로 갈수록 폭이 넓어지고, 전자빔(68)을 간섭하지 않도록 중심부로부터 상부로 갈수록 폭이 얇아 지도록 형성될 수 있다. 이때, 스페이서(74)의 상부 폭은 하부 폭보다 좁게 설정된다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서의 장착방법을 나타내는 도면이다.

도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 먼저 본 발명에서는 소정간격으로 홈(103)이 형성되어 있는 지그(jig : 100)를 마련한다. 지그(100)에 형성된 홈(103)의 폭은 상부로부터 하부로 갈수록 좁아지도록 설정된다. 이후, 지그(100)에 형성된 홈(103)에 스페이서(102)들이 삽입된다.

지그(100)에 스페이서(102)가 삽입된 후 하부 유리기판(104)에 소정간격(스페이서가 설치될 위치)으로 경화성 수지(106)가 도포된다. 이후, 하부 유리기판(104) 상에 스페이서(102)가 접착된다. 이때, 경화성 수지(106)는 경화되어 스페이서(102)를 하부 유리기판(104)에 고정하게 된다.

스페이서(102)가 하부 유리기판(104)에 고정된 후 지그(100)는 제거된다. 지그(100)가 제거된 후 스페이서(102)는 상부 유리기판(108)에 고정된다. 이때, 상부 유리기판(104)에 도포된 경화성 수지(110)는 스페이서(102)를 고정하게 된다. 이후, 배기 및 실링 공정들을 거쳐 FED가 완성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자 및 그의 스페이서 장착방법에 의하면 하부 유리기판에 접촉되는 스페이서의 폭을 상부 유리기판에 접촉되는 스페이서의 폭보다 넓게 설정하여 스페이서의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 경화성 수지를 이용하여 스페이서를 유동없이 고정시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

1. 애노드 전극이 형성되는 상부기판과,

   캐소드 전극이 형성되는 하부기판과,

   상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 설치됨과 아울러 상부기판에 접촉되는 제 1면의 폭과 하부 기판에 접촉되는 제 2면의 폭이 상이하게 설정되는 다수의 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 제 2면의 폭이 상기 제 1면의 폭보다 넓게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 스페이서의 폭은 상기 제 2면으로부터 상기 제 1면으로 갈수록 서서히 좁아지는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 스페이서의 폭은 상기 제 2면으로부터 상기 스페이서의 중심부까지 동일하게 설정되고, 상기 중심부로부터 상기 제 1면으로 갈수록 서서히 좁아지는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 스페이서의 폭은 상기 제 2면으로부터 상기 스페이서의 중심부로 갈수록 서서히 넓어지고, 상기 중심부로부터 상기 제 1면으로 갈수록 서서히 좁아지는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
6. 상부기판에 애노드전극이 형성되는 단계와,

   하부기판에 캐소드전극이 형성되는 단계와,

   상부의 폭과 하부의 폭이 상이한 스페이서를 준비하는 단계와,

   상기 스페이서가 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 부착되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 상부기판 및 하부기판에 도포되는 경화성 수지에 의해 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에서 고정되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 하부기판에 접착되는 면의 폭이 상기 상부기판에 접착되는 면의 폭보다 넓게 설정된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 스페이서장착방법.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 스페이서가 삽입될 수 있는 다수의 홈이 형성된 지그에 장착되어 상기 하부기판에 접착되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법.