KR100517469B1 - 전계 방출 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수율 및 양산성을 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상부기판과; 전자방출공간을 사이에 두고 상기 상부기판과 대향하는 하부기판과; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 협지되는 글래스바와; 상기 글래스바와 상기 상부기판 사이에 위치하며 그린테입으로 형성된 제1 점착층과; 상기 하부기판과 상기 글래스바 사이에 위치하며 그린테입으로 형성된 제2 점착층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전계 방출 표시소자 및 그 제조방법{FIELD EMISSION DISPLAY AND FABRICATING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 전계 방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 그린테입을 이용하여 실링할 수 있도록 한 전계 방출 표시소자의 및 그 제조방법에 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, 에미터(Emitter)에 고전계를 집중하여 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의해 전자를 방출하는 냉음극을 이용하고 있다. 그리고, 에미터로부터 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 상부기판(2) 및 하부기판(8)과, 상부기판(2) 및 하부기판(8) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(40)와, 하부기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(32)를 구비한다.

전계방출 어레이(32)는 하부기판(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 상부기판(2)과 하부기판(8) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부기판(2)과 하부기판(8)을 지지한다.

한편, 전계방출어레이가 형성된 하부기판(8)과 애노드 전극(4)이 형성되는 상부기판(8)은 실링층(54)에 의해 합착된다. 이 실링층(54)은 상부기판(8)과 하부기판(2) 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 이러한 실링층(54)은 프릿 글래스(frit glass)로 형성된다.

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.

도 3은 종래의 전계 방출 표시소자의 실링공정을 나타내는 순서도이다.

먼저, 상부기판(2)과 하부기판(8) 간의 셀갭을 유지하기 위한 스페이서(40)가 형성된 상부기판(2) 상에 도 4a에 도시된 바와 같이 스페이서(40) 보다 높은 높이의 실링층(54 : Frit glass)을 형성한다.(S12) 실링층(54)은 유리분말(powder)과 용매(sovent) 및 바인더가 혼합되어 형성된 페이스트를 스크린 프린팅이나 디스펜서를 이용하여 도포됨으로써 형성된다.

이어서, 실링층(54)이 형성된 상부기판(2)과 하부기판(8)을 압착하면서 상부기판(8)과 하부기판(2)을 얼라인한다.(S14)

그 다음, 도 4b와 같이 얼라인된 상부기판(2)과 하부기판(8)을 가열챔버(99)에 삽입한 후 소성함으로써 실링층 내부에 함유되어 있는 다량의 용매 및 바인더 등의 유기물질이 제거되면서 상/하부기판이 합착된다.(S6) 이때, 실링층(54)의 높이와 스페이서(40)의 높이가 동일해 진다.

종래 FED는 실링층 내부에 함유되어 있는 다량의 용매(sovent) 및 바인더 등의 유기물질의 제거를 위한 가열 및 가압공정에도 불구하고 소량의 유기물질이 잔존하게 된다. 이러한 유기물질은 상/하부기판 상에 형성된 전극들을 오염시키고 패널 내부의 진공도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 스크린 프린팅 방법으로 형성되는 실링층은 원하는 두께를 얻기 위해 인쇄 및 건조공정을 수차례 반복해야 하는 문제점이 있고, 디스펜서를 이용하여 형성되는 실링층은 디스펜서에 의해 도포되는 실링층의 양이 일정하지 않아 실링층의 두께가 균일하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 두께가 일정하고 유기물질의 함량이 적은 실링층을 형성함으로써 수율 및 양산성을 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시소자를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시소자는 상부기판과; 전자방출공간을 사이에 두고 상기 상부기판과 대향하는 하부기판과; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 협지되는 글래스바와; 상기 글래스바와 상기 상부기판 사이에 형성된 제1 점착층과; 상기 하부기판과 상기 글래스바 사이에 형성된 제2 점착층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 글래스 바의 두께는 대략 1700~1800㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 점착층의 총 두께는 대략 200~300㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 점착층은 그린테입으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부기판 상에 형성되는 애노드 전극과; 상기 애노드 전극 상에 형성되는 형광체와; 상기 하부기판 상에 형성되어 상기 애노드 전극과 대향하는 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극으로 부터의 전압에 따라 전자를 방출하는 에미터와; 상기 에미터로부터 전자를 인출하기 위한 게이트 전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시소자의 제조방법은 글래스 바를 마련하는 단계와; 상기 글래스 바와 기판 중 어느 하나에 점착층을 형성하는 단계와;상기 점착층을 사이에 두고 상기 글래스 바를 상기 기판에 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 글래스 바의 두께는 1700~1800㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 점착층을 형성하는 단계는, 상기 글래스바의 양측에 상기 점착층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 글래스 바를 상기 기판에 접착시키는 단계는, 상기 글래스 바를 점착층을 사이에 두고 상부기판과 하부기판 사이에 협지하여 상기 글래스 바를 상기 기판에 접착시키는 것을 특징으로 한다.

상기 점착층의 총 두께는 200~300㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 점착층은 그립테입인 것을 특징으로 한다.

상기 그린테입은 55~65[wt%]의 유리분말, 25~35[wt%]의 용매, 1~3[wt%]의 가소제, 3~5[wt%]의 바인더 및 1~2[wt%]의 분산제 중 적어도 둘 이상이 혼합된 혼합물에 점착성을 갖는 점착제를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 점착제는 상기 혼합물의 비중에 1~10%를 차지하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부기판 상에 애노드 전극을 형성하는 단계와; 상기 애노드 전극 상에 형광체를 형성하는 단계와; 캐소드 전극을 상기 하부기판 상에 형성하는 단계와;

상기 캐소드 전극으로 부터의 전압에 따라 전자를 방출하는 에미터를 상기 하부기판 상에 형성하는 단계와; 상기 하부기판 상에 절연층을 형성하는 단계와;

상기 하부기판의 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

이하, 도 5 내지 도 7d을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

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

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FED는 상부기판(102) 및 하부기판(108)과, 상부기판(102) 및 하부기판(108) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(140)와, 하부기판(108) 상에 형성되는 전계방출 어레이(132)를 구비한다.

전계방출 어레이(132)는 하부기판(108) 상에 형성되는 캐소드 전극(110) 및 저항층(112)과, 저항층(112)상에 형성되는 게이트 절연층(114) 및 에미터(122)와, 게이트 절연층(114) 상에 형성되는 게이트 전극(116)을 구비한다.

캐소드 전극(110)은 에미터(122)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(112)은 캐소드 전극(110)으로부터 에미터(122) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(122)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다.

게이트 절연층(114)은 캐소드 전극(110)과 게이트 전극(116) 사이를 절연하게 된다. 게이트 전극(116)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 스페이서(140)는 상부기판(102)과 하부기판(108) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부기판(102)과 하부기판(108)을 지지한다.

전계방출어레이가 형성된 하부기판(108)과 애노드 전극(104)이 형성되는 상부기판(108)은 실링바(95)에 의해 합착된다. 이 실링바(95)는 상부기판(102)과 하부기판(108) 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 이러한 실링바(95)는 그린테입(80) 및 글래스 바(90)를 이용해 형성된다.

화상을 표시하기 위하여, 캐소드 전극(110)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드 전극(104)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(116)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(122)로부터 방출된 전자빔(130)이 적색·녹색·청색의 형광체(106)에 충돌하여 형광체(106)를 여기시키게 된다. 이때, 형광체(106)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발광된다.

실링바(95)의 최상하에 위치하는 점착성을 갖는 제1 밑 제2 그린테입(80,81)은 상부기판(102) 및 하부기판(108)과 용이하게 접착되고, 이러한 그린테입(80,81)에는 종래의 페이스트에 비해 최소량의 용매, 바인더 등이 요구되므로 소성공정 후에 바인더 등의 유기물질에 의해 발생되는 패널 내부의 오염 등의 문제를 감소시킬 수 있다. 나아가, 별도로 제조된 실링바(95)를 이용하여 상/하부기판에 접착하므로 공정이 단순해지게 된다.

도 6은 본발명에 실시예에 따른 전계 방출 표시소자의 실링공정을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 제1 및 제2 그린테입(80,81) 및 글래스 바(90)로 이루어진 실링바(95)를 형성한다.(S22)

실링바(95)는 글래스 바(90)를 사이에 두고 양측면에 그린데입(80)이 부착된다. 이러한 그린테입(80,81)의 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 그린테입(80,81)용 슬러리가 아래의 표 1과 같은 조성으로 제작된다.

	유리분말	용매	가소제	바인더	분산제
조성	55~65[wt%]	25~35[wt%]	1~3[wt%]	3~5[wt%]	1~2[wt%]

55~65[wt%]의 유리분말, 25~35[wt%]의 용매(Solvent), 1~3[wt%]의 가소제(plasticizer), 3~5[wt%]의 바인더, 1~2[wt%]의 분산제 등을 섞어서 슬러리(혼합물:slurry) 형태로 만든다.

여기서, 유리분말은 소결공정에서 상부/하부기판을 접착시키는 역활을 하며, 용매로는 예를 들어, 에탄올(Ethanol)과 메틸-에틸-케톤(Methyl-ethyl-ketone) 등이 사용되어 유리분말에 기타 유기물들이 균일하게 코팅되도록 하는 역할을 하며, 가소제로는 부틸-벤질-프탈레이트(Butyl-benzyl-phthalate) 등이 사용되어 슬러리가 유연성을 갖도록 하여 슬러리의 경화를 방지하게 하는 역할을 하며, 바인더로는 예를 들어, 폴리-비닐-부티랄(Poly-vinyl-butiral)등이 주로 사용되어 유리분말의 점도를 유지하게 하는 역할을 하며, 분산제는 유리분말들이 응집되지 않고 고르게 분산될 수 있도록 하는 역할을 한다.

이 슬러리에는 점착성을 갖는 점착제가 전체 슬러리 중에 1~10% 를 차지하도록 첨가된다. 이어서, 도시하지 않은 테이프 케스팅(Tape Casting) 장치에 의하여 가공 및 건조 공정 후에, 도 8a와 같이 얇은 시트(Sheet) 형태의 상하면 모두에 점착성을 갖는 제1 및 제2 그린 테입(80,81)이 완성된다. 이 제1 및 제2 그린테입(80,81)의 전체 두께는 약 200~300㎛ 정도이다.

이렇게 제조된 그린테입(80)을 별도로 제조된 글래스 바(90)의 상하에 각각 부착함으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 그린테입(80,81)과 글래스 바(90)가 결합된 일체형의 실링바(95)가 완성된다. 여기서, 글래스 바(90)는 유리를 주성분으로 1700~1800㎛ 정도의 두께를 갖도록 제조된다.

이어서, 스페이서(140)가 형성된 상/하부기판(102,108) 중 적어도 어느 하나에 도 8c에 도시된 바와 같이 실링바(95)를 부착한다. 이때, 실링바(95)의 높이는 스페이서(140)의 높이와 유사하다.

이어서, 실링바(95)가 형성된 상부기판(102)과 하부 유리기판(108)을 압착하면서 상부기판(102)과 하부기판(108)을 얼라인(S24)한다. 그 다음, 얼라인된 상부기판(102)과 하부 유리기판(108)을 소정의 온도로 소성함으로써 도 8d에 도시된 바와같이 상/하부기판(102,108)이 실링바(95)에 의해 합착된다.(S26) 이때, 실링바(95)의 최상하에 위치하는 점착성을 갖는 그린테입에 의해 상부기판(102) 및 하부기판(108)과 용이하게 접착된다.

한편 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 제조방법은 실시예에서 글래스 바에 그린테입을 부착한 다음 그 실링바를 기판에 부착하는 방법을 중심으로 설명되었지만 기판에 그린테입을 부착한 다음 그 그린테입 위에 글래스 바를 올려 놓고 기판들을 합착할 수도 있다.

상술 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자는 그린테입과 글래스 바로 이루어진 균일한 두께를 갖는 실링바를 구비한다. 이 실링바를 이용하여 상부기판과 하부기판을 합착하게 됨으로써 공정이 단순하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 그린테입에는 최소량의 용매, 바인더 등이 요구되므로 소성공정 후에 바인더 등의 유기물질에 의해 발생되는 패널 내부의 오염 등의 문제가 감소시킬수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 기술사상은 실시 예에에서 전계 방출 표시소자(FED)를 중심으로 개시되었지만 전계 방출 표시소자(FED) 이외의 평판 표시소자에도 그대로 적용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 단면도.

도 3는 종래의 전계 방출 표시소자의 실링방법을 나타내는 순서도.

도 4a 및 도 4b는 종래의 실링방법을 설명하기 위한 공정을 나타내는 단면도.

도 5은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시소자를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시소자의 실링방법을 나타내는 순서도.

도 7a 내지 도 7d는 상부기판과 하부기판의 합착단계를 순차적으로 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2,102 : 상부 유리기판 4 : 애노드전극

6 : 형광체 8,108 : 하부 유리기판

10 : 캐소드전극 12 : 저항층

14 : 게이트절연층 16 : 게이트전극

18 : 포커싱 절연층 20 : 포커싱 전극

22 : 에미터 30 : 전자빔

32 : 전계방출 어레이 40,140 : 스페이서

Claims (14)

1. 상부기판과;

   전자방출공간을 사이에 두고 상기 상부기판과 대향하는 하부기판과;

   상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 협지되는 글래스바와;

   상기 글래스바와 상기 상부기판 사이에 위치하며 그린테입으로 형성된 제1 점착층과;

   상기 하부기판과 상기 글래스바 사이에 위치하며 그린테입으로 형성된 제2 점착층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 글래스 바의 두께는 대략 1700~1800㎛인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 점착층의 총 두께는 대략 200~300㎛인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부기판 상에 형성되는 애노드 전극과;

   상기 애노드 전극 상에 형성되는 형광체와;

   상기 하부기판 상에 형성되어 상기 애노드 전극과 대향하는 캐소드 전극과;

   상기 캐소드 전극으로 부터의 전압에 따라 전자를 방출하는 에미터와;

   상기 에미터로부터 전자를 인출하기 위한 게이트 전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
6. 글래스 바를 마련하는 단계와;

   상기 글래스 바와 기판 중 어느 하나에 그립테입으로 형성된 점착층을 형성하는 단계와;

   상기 점착층을 사이에 두고 상기 글래스 바를 상기 기판에 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 글래스 바의 두께는 1700~1800㎛인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 점착층을 형성하는 단계는,

   상기 글래스 바의 양측에 상기 점착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 글래스 바를 상기 기판에 접착시키는 단계는,

   상기 글래스 바를 점착층을 사이에 두고 상부기판과 하부기판 사이에 협지하여 상기 글래스 바를 상기 기판에 접착시키는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 점착층의 총 두께는 200~300㎛인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
11. 삭제
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 그린테입은 55~65[wt%]의 유리분말, 25~35[wt%]의 용매, 1~3[wt%]의 가소제, 3~5[wt%]의 바인더 및 1~2[wt%]의 분산제 중 적어도 둘 이상이 혼합된 혼합물에 점착성을 갖는 점착제를 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 점착제는 상기 혼합물의 비중에 1~10%를 차지하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 제조방법.
14. 제 6 항에 있어서,

    상기 상부기판 상에 애노드 전극을 형성하는 단계와;

    상기 애노드 전극 상에 형광체를 형성하는 단계와;

    캐소드 전극을 상기 하부기판 상에 형성하는 단계와;

    상기 캐소드 전극으로 부터의 전압에 따라 전자를 방출하는 에미터를 상기 하부기판 상에 형성하는 단계와;

    상기 하부기판 상에 절연층을 형성하는 단계와;

    상기 하부기판의 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.