KR100447132B1 - 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법 - Google Patents

스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스페이서의 얼라인이 용이하도록 한 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자에 관한 것이다.
본 발명의 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자는 전면기판과 배면기판의 사이에서 전면기판과 배면기판을 지지하기 위한 다수의 스페이서와, 전면기판 상에 형성되어 형광체가 도포될 다수의 제 1홈들을 구비하는 제 1블랙 매트릭스와, 제 1홈들에 대응되는 제 2홈들을 구비함과 아울러 스페이서가 삽입되는 제 1슬릿 홀들이 소정 간격으로 형성된 제 2블랙 매트릭스를 구비한다.

Description

스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법{FIELD EMISSION DISPLAY WITH SPACER AND METHOD OF ADHESION THE SAME}
본 발명은 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법에 관한 것으로 특히, 스페이서의 얼라인이 용이하도록 한 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수있는 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 3은 종래의 스페이서 장착방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 스페이서(40)와 교차되는 방향으로 하부 유리기판(8) 양측에 설치되는 고정부(42)에 스페이서(40)들이 장착된다. 이를 위해 고정부(42)에는 도 4b와 같이 소정간격으로 스페이서(40)가 삽입될 수 있는 홈(48)이 마련된다.
고정부(42)의 홈(48)에 스페이서(40)가 삽입된 후 도 4a와 같이 고정돌기(44)들이 스페이서(40)의 양쪽에 다수 설치된다. 이와 같은 고정돌기(44)들은 스페이서(40)의 유동을 방지하게 된다.
한편, 상부 유리기판(8)에는 스페이서(40)가 삽입될 수 있는 홈들이 소정간격으로 형성된다. 이와 같은 홈들은 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)의 접착공정에서 스페이서(40)에 삽입되게 된다.
다시 말하여, 종래의 스페이서(40)의 장착방법은 하부 유리기판(8)에 설치된 스페이서(40)들이 상부 유리기판(2)의 홈에 삽입되어야 한다. 이때, 상부 유리기판(2)의 홈은 스페이서(40)의 유동을 막기 위하여 스페이서(40)의 폭 방향과 같은 폭으로 형성된다. 따라서, 하부 유리기판(8)에 설치된 스페이서(40)와 상부 유리기판(2)의 홈에 삽입되기 위하여 얼라인하는데 많은 시간이 소모되게 된다.
아울러, 종래의 스페이서(40) 장착방법에서는 상부 유리기판(2)마다 정밀한 홈이 형성되어야 한다. 따라서, 이와 같은 홈을 형성하는데 상당한 공정시간이 소모된다. 또한, 스페이서(40)의 유동을 방지하기 위한 고정돌기(44)의 설치에도 상당한 공정시간이 소모된다.
따라서, 본 발명의 목적은 스페이서의 얼라인이 용이하도록 한 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 사시도.
도 2는 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 스페이서의 장착방법을 나타내는 사시도.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 스페이서의 장착방법을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 상부기판에 형성된 제 1블랙 매트릭스 층을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 상부기판에 형성된 제 2블랙 매트릭스 층을 나타내는 사시도.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 슬릿 홀에 프릿이 충전된 것을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 지그에 장착된 스페이서를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서의 장착방법을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,60 : 상부 유리기판 4 : 애노드전극
6 : 형광체 8 : 하부 유리기판
10 : 캐소드전극 12 : 저항층
14 : 게이트절연층 16 : 게이트전극
22 : 에미터 30 : 전자빔
32 : 전계방출 어레이 40,82 : 스페이서
42 : 고정부 44 : 고정돌기
46,64,72,84 : 홈 66,68 : 블랙 매트릭스 층
70 : 슬릿 홀 74 : 프릿
80 : 지그 86 : 얼라이너
88 : 베이스 플레이트
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자는 전면기판과 배면기판의 사이에서 전면기판과 배면기판을 지지하기 위한 다수의 스페이서와, 전면기판 상에 형성되어 형광체가 도포될 다수의 제 1홈들을 구비하는 제 1블랙 매트릭스와, 제 1홈들에 대응되는 제 2홈들을 구비함과 아울러 스페이서가 삽입되는 제 1슬릿 홀들이 소정 간격으로 형성된 제 2블랙 매트릭스를 구비한다.
상기 스페이서가 삽입될 수 있도록 다수의 제 2슬릿 홀들이 소정간격으로 형성됨과 아울러 제 2슬릿홀들에 삽입된 스페이서가 제 1슬릿 홀에 고정삽입된 후 스페이서로부터 분리되는 지그를 구비한다.
상기 제 2블랙 매트릭스의 높이는 제 1블랙 매트릭스보다 높게 설정된다.
상기 제 1슬릿 홀은 적어도 10㎛ 이상의 깊이로 형성된다.
상기 제 1슬릿 홀의 폭은 상기 스페이서의 폭보다 20 내지 30% 넓게 설정된다.
상기 제 2슬릿 홀의 깊이는 제 1슬릿 홀의 깊이의 2배 이상으로 설정된다.
상기 제 2슬릿 홀의 폭은 제 1슬릿 홀의 폭 보다 넓게 설정된다.
상기 스페이서는 제 1슬롯홀에 충진되는 세라믹 본딩재료 또는 전도성 페이스트에 의해 고정된다.
본 발명의 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법은 스페이서가 삽입될수 있도록 다수의 제 1슬릿 홀을 가지는 지그를 준비하는 단계와, 제 1슬릿 홀에 스페이서들이 삽입되는 단계와, 전면기판에 스페이서가 삽입될 다수의 제 2슬릿 홀을 가지는 블랙 매트릭스가 형성되는 단계와, 제 2슬릿 홀에 프릿이 충진되는 단계와, 지그에 장착된 스페이서들이 제 2슬릿 홀에 삽입될 수 있도록 얼라인 되는 단계와, 지그 및 전면기판 중 적어도 하나 이상에 소정의 압력을 가하여 스페이서들을 제 2 슬릿 홀에 삽입하는 단계와, 프릿을 소성하여 스페이서들을 제 2슬릿홀에 고정하는 단계를 포함한다.
상기 프릿은 세라믹 본딩재료 또는 전도성 페이스트로 이루워진다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 블랙매트릭스를 형성하는 과정을 나타내는도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에서는 먼저 상부 유리기판(60) 상에 흑연 또는 산화 루테늄(RuO2)으로 이루워진 제 1블랙 매트릭스 층(BM : 66)이 스크린 인쇄된다. 제 1블랙 매트릭스 층(66)에는 형광체가 도포될 수 있도록 다수의 다수의 홈(64)들이 형성된다. 제 1블랙 매트릭스 층(66)은 불필요한 빛을 흡수하여 FED의 콘트라스트를 향상시키게 된다.
상부 유리기판(60)상에 제 1블랙 매트릭스 층(66)이 형성된 후 도 6과 같이 제 2블랙 매트릭스 층(68)이 제 1블랙 매트릭스 층(66) 상에 형성된다. 제 2블랙 매트릭스 층(68)은 제 1블랙 매트릭스 층(66) 보다 높은 높이로 형성된다. 예를 들어, 제 2블랙 매트릭스 층(68)은 제 1블랙 매트릭스 층(66)의 2배의 높이로 형성될 수 있다.
이와 같은 제 2블랙 매트릭스 층(68)에는 형광체가 도포되기 위한 다수의 홈(72)들이 형성된다. 또한, 제 2블랙 매트릭스 층(68)에는 스페이서가 삽입될 다수의 슬릿 홀(70)들이 형성된다. 슬릿 홀(70)은 적어도 10㎛ 이상의 깊이로 형성된다. 또한, 슬릿 홀(70)의 폭은 자신에게 삽입된 스페이서의 폭보다 20 내지 30% 넓게 설정된다.
상부 유리기판(60)에 제 2블랙 매트릭스 층(68)이 형성된 후 적색, 녹색 및 청색의 형광체가 홈(72)들에 도포된다. 형광체(72)가 도포된 후 도 7a 및 도 7b와 같이 슬릿 홀(70)에 프릿(Frit : 74)이 채워진다. 이와 같은 프릿(74)은 세라믹 본딩재료 또는 전도성 페이스트 등으로 이루워진다.
한편, 스페이서는 도 8과 같이 소정간격으로 홈(84)이 형성되어 있는 지그(Jig : 80)에 삽입된다. 다시 말하여, 지그(80)에는 소정간격으로 홈(84)이 형성되고, 이 홈(84)에 스페이서(82)가 삽입된다. 여기서, 지그(80)의 홈(84) 깊이는 슬릿 홀(70)의 2배 이상으로 설정된다. 아울러, 지그(80) 홈(84)의 폭은 스페이서(82) 폭 보다 30% 이상 넓게 설정된다. 이때, 지그(80) 홈(84)의 폭은 슬릿 홀(70)의 폭 보다 넓게 설정된다.
이후, 스페이서(82)가 삽입된 지그(80)는 도 9과 같이 베이스 플레이트(88) 상에 놓이게 된다. 지그(80)가 베이스 플레이트(88)에 고정된 후 얼라이너(86) 상에 상부 유리기판(60)이 안착된다. 이후, 스페이서(82)가 슬릿 홀(70)에 삽입될 수 있도록 얼라인 된 후 소정의 압력에 의해 스페이서(82)가 슬릿 홀(70)에 삽입된다.
스페이서(82)가 슬릿 홀(70)에 삽입된 후 프릿(74)이 소정온도에서 경화된다. 이와 같이 프릿(74)이 경화된 후 지그(80)가 제거됨으로써 스페이서(82)가 상부 유리기판(60)에 고정된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명의 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자 및 그 장착방법에 의하면 블랙 매트릭스에 스페이서가 삽입될 수 있는 홈을 형성하여 스페이서가 쉽게 상부 유리기판에 장착될 수 있다. 아울러, 소정간격으로 다수의 홈이 형성된 지그를 이용하여 블랙 매트릭스에 형성된 홈에 스페이서를 쉽게 삽입할 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 (10)

  1. 전면기판과 배면기판의 사이에서 상기 전면기판과 상기 배면기판을 지지하기 위한 다수의 스페이서와,
    상기 전면기판 상에 형성되어 형광체가 도포될 다수의 제 1홈들을 구비하는 제 1블랙 매트릭스와,
    상기 제 1홈들에 대응되는 제 2홈들을 구비함과 아울러 상기 스페이서가 삽입되는 제 1슬릿 홀들이 소정 간격으로 형성된 제 2블랙 매트릭스를 구비하는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서가 삽입될 수 있도록 다수의 제 2슬릿 홀들이 소정간격으로 형성됨과 아울러 상기 제 2슬릿홀들에 삽입된 스페이서가 상기 제 1슬릿 홀에 고정삽입된 후 상기 스페이서로부터 분리되는 지그를 구비하는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2블랙 매트릭스의 높이는 상기 제 1블랙 매트릭스보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1슬릿 홀은 적어도 10㎛ 이상의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1슬릿 홀의 폭은 상기 스페이서의 폭보다 20 내지 30% 넓게 설정되는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2슬릿 홀의 깊이는 상기 제 1슬릿 홀의 깊이의 2배 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2슬릿 홀의 폭은 상기 제 1슬릿 홀의 폭 보다 넓게 설정되는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 제 1슬롯홀에 충진되는 세라믹 본딩재료 또는 전도성 페이스트에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 스페이서를 가지는 전계방출 표시소자.
  9. 전면기판을 구비하는 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법에 있어서,
    상기 스페이서가 삽입될수 있도록 다수의 제 1슬릿 홀을 가지는 지그를 준비하는 단계와,
    상기 제 1슬릿 홀에 상기 스페이서들이 삽입되는 단계와,
    상기 전면기판에 상기 스페이서가 삽입될 다수의 제 2슬릿 홀을 가지는 블랙 매트릭스가 형성되는 단계와,
    상기 제 2슬릿 홀에 프릿이 충진되는 단계와,
    상기 지그에 장착된 상기 스페이서들이 상기 제 2슬릿 홀에 삽입될 수 있도록 얼라인 하는 단계와,
    상기 지그 및 상기 전면기판 중 적어도 하나 이상에 소정의 압력을 가하여 상기 스페이서들을 상기 제 2슬릿 홀에 삽입하는 단계와,
    상기 프릿을 소성하여 상기 스페이서들을 상기 제 2슬릿홀에 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 프릿은 세라믹 본딩재료 또는 전도성 페이스트로 이루워진 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 스페이서 장착방법.
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