KR100524298B1 - 전계방출 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스페이서의 배열과 접착을 용이하게 할 수 있는 전계방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 전계방출 표시소자는 애노드 전극이 형성되는 상부기판과, 캐소드 전극이 형성되는 하부기판과, 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 제1 그린시트층과, 제1 그린시트층 사이에 상기 제1 그린시트층과 융점이 다른 제2 그린시트층으로 형성되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전계방출 표시소자 및 그 제조방법{FIELD EMISSION DISPLAY AND FABRICATING METHOD THEREOF}

본 발명은 전계방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 스페이서의 접착 및 배열을 용이하게 할 수 있는 전계방출 표시소자 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, 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 상부기판(2) 및 하부기판(8)과, 상부기판(2) 및 하부기판(8) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(20)와, 하부기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(24)를 구비한다.

전계방출 어레이(24)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(20)는 상부기판(2)과 하부기판(8) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부기판(2)과 하부기판(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(18)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(20)가 장착되어야 한다.

도 3a 및 도 3b는 종래에 일반적으로 사용되는 스페이서를 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래에는 리브형 스페이서(26)와 원통형 스페이서(28) 등이 사용된다. 리브형 스페이서(26)는 직사각형 형태로 형성되어 상부기판(2) 및 하부기판(8)을 지지한다. 원통형 스페이서(28)는 상부기판(2) 및 하부 기판(8) 사이에 수백개 이상 설치되어 상부기판(2) 및 하부기판(8)을 지지한다.

이와 같은 스페이서들(26,28)은 전자와의 충돌을 방지함과 아울러 형광체가 도포되는 면을 침범하지 않도록 얇은 폭으로 형성된다. 또한, 스페이서들(26,28)은 애노드전극(4)에 인가되는 고전압에 의하여 아킹(Arching)이 발생되지 않도록 높은 높이를 가지도록 형성된다.

다시 말하여, 종래의 스페이서들(26,28)은 높은 높이를 가짐과 아울러 좁은 폭으로 형성되었다. 즉, 종래의 스페이서들(26,28)은 높이에 비하여 두께가 얇기 때문에 기계적으로 매우 취약하다. 따라서, 상부기판(2) 및 하부가판(8) 사이의 고진공 상태를 소정시간 유지하게 되면 스페이서들(26,28)이 파손될 염려가 있다.

한편, 종래의 스페이서(26)는 도 4와 같이 하부기판(30)에 형성된 홈(29)에 삽입되어 FED에 장착되게 된다. 이때, 하부기판(30)에 형성된 홈(29)은 스페이서(26)보다 넓은 폭으로 형성된다. 다시 말하여, 하부기판(30)에 형성된 홈(29)은 스페이서(26)가 삽입될 수 있도록 여유 폭을 가지게 된다. 이에 따라, 스페이서(26)가 유동하게 되어 FED의 신뢰성이 저하되게 된다.

또한, 종래 스크린프린팅방법으로 고전압형과 같은 높은 종횡비를 갖는 스페이서를 형성하는 경우, 인쇄횟수가 많아지고 미세패턴을 정확하게 얼라인하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 스페이서의 배열과 접착을 용이하게 할 수 있는 전계방출 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계방출 표시소자는 애노드 전극이 형성되는 상부기판과, 캐소드 전극이 형성되는 하부기판과, 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 설치됨과 아울러 제1 그린시트층 사이에 상기 제1 그린시트층과 융점이 다른 제2 그린시트층으로 형성되는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 그린시트층의 융점은 상기 제2 그린시트층의 융점보다 낮은 것을 특징으로 한다.

상기 제2 그린시트층은 적어도 한층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 그린시트층은 소결공정시 녹아 접착성을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 소결공정의 온도는 약 750~850℃인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전계방출표시소자의 제조방법은 상부기판에 애노드전극이 형성되는 단계와, 하부기판에 캐소드전극이 형성되는 단계와, 제1 그린시트층과 상기 제1 그린시트층 사이에 제1 그린시트층과 융점이 다른 제2 그린시트층으로 형성된 스페이서를 마련하는 단계와, 상기 스페이서가 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 부착되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스페이서를 마련하는 단계는 상기 제1 그린시트층 사이에 상기 제2 그린시트층을 위치시킨 후 라미네이트하는 단계와, 상기 라미네이트된 제1 및 제2 그린시트층을 관통하는 다수의 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀이 형성된 제1 및 제2 그린시트층을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 그린시트층에 의해 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에서 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 그린시트층은 상기 소결공정에 의해 접착성을 갖게 되는 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 7를 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 상부기판(32) 및 하부기판(38)과, 상부기판(32) 및 하부기판(38) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(50)와, 하부기판(38) 상에 형성되는 전계 방출 어레이(54)를 구비한다.

전계 방출 어레이(54)는 하부기판(38) 상에 형성되는 캐소드 전극(40) 및 저항층(42)과, 저항층(42) 상에 형성되는 에미터(52)를 구비한다. 또한, 저항층(42) 상에는 게이트 절연층(44)과, 게이트 절연층(44) 상에 형성되는 게이트 전극(46)을 구비한다.

캐소드 전극(40)은 에미터(52)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(42)은 캐소드 전극(40)으로부터 에미터(52) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(52)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다.

스페이서(50)는 상부기판(32)과 하부기판(38) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부기판(32)과 하부기판(38)을 지지한다. 이와 같은 본 발명의 스페이서(50)는 제1 그린시트층(50a)과, 제1 그린시트층(50a)의 사이에 형성되는 제2 그린시트층(50b)으로 형성된다. 제1 그린시트층(50a)과 제2 그린시트층(50b)은 서로 다른 조성물질로 형성된다. 예를 들어, 제2 그린시트층(50b)은 셀갭을 유지하는 지지용으로 고융점의 글래스 프릿을 이용하여 원하는 높이를 얻기 위해 다층으로 형성되며, 제1 그린시트층(52a)은 제2 그린시트층(52b)과 기판(32,38)과의 접착성을 위해 저융점의 글래스프릿을 이용하여 제2 그린시트층(52b)과 기판(32,38) 사이에 형성된다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서의 제조방법을 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스페이서의 제조방법을 순차적으로 나타내는 순서도이다.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 그린시트층(70a,70b)이 마련된다.(S71단계) 제1 그린시트층(70a)은 저융점의 유리분말, 유기용액, 가소재, 결합재, 첨가재 등이 소정 비율로 혼합된 슬러리를 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 제작된다. 제2 그린시트층(70b)은 고융점의 유리분말, 유기용액, 가소재, 결합재, 첨가재 등이 소정 비율로 혼합된 슬러리를 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 제작된다.

제1 그린시트층(70a)들 사이에 다수의 제2 그린시트층(70b)이 위치된 후 열과 압력에 의해 라미네이트됨으로써 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 그린시트층(70a)과 제2 그린시트층(70b)이 접합된다.(S72단계)

라미네이트된 제1 그린시트층(70a)과 제2 그린시트층(70b)을 펀칭공정으로 도 6c에 도시된 바와 같이 원하는 위치에 제1 및 제2 그린시트층(70a,70b)을 관통하는 홀(74)이 형성된다.(S73단계)

홀(74)이 형성된 제1 및 제2 그린시트층(70a,70b) 내의 유기물들이 타서 없어지는 번아웃(Binder burn out)공정을 거친 후, 번아웃공정의 온도보다 상대적으로 높은 온도로 진행되는 소결공정에 의해 제1 및 제2 그린시트층(70a,70b)이 경화되어 스페이서(72)로 형성된다.(S74단계) 소결온도는 예를 들어 약 750~850℃이다. 이 스페이서(72)는 상판과 하판 사이에 위치된 후 합착온도로 상판과 하판 사이에서 합착되어 상판과 하판 사이에 고정된다.(S75단계) 합착온도는 예를 들어 약 350~450℃이다. 한편, 제1 그린시트층(70a)은 소결온도에서 일부 녹아 접착성을 띄게 되여 합착공정시 상판과 하판 사이에 합착된 후 굳어지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자 및 그 제조방법은 융점이 다른 그린시트층을 다층으로 형성하여 스페이서를 형성한다. 최외곽층에 위치하는 그린시트층은 상대적으로 융점이 낮게 형성되어 소정온도에서 상판과 하판 사이의 접착제 역할을 하게 된다. 이에 따라, 별도의 실런트도포공정없이 접합이 가능하며 접합특성이 향상된다. 또한, 홀을 갖는 스페이서를 홀영역이 표시영역에 위치하도록 얼라인하므로 얼라인공정이 단순화된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전계방출소자 및 그 제조방법은 제조공정, 제조시간 및 제조비용이 절감될 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.

도 1은 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 사시도이다.

도 2는 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 종래의 스페이서를 나타내는 도면이다.

도 4는 종래의 스페이서가 하부기판에 장착된 모습을 나타내는 도면이다.

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

도 6a 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서의 제조방법을 나타내는 도면이다.

도 7은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 스페이서의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

< 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

Claims (9)

1. 애노드 전극이 형성되는 상부기판과, 캐소드 전극이 형성되는 하부기판과, 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 배치되는 스페이서를 구비하는 전계방출 표시소자로서,

   상기 스페이서는,

   그 양단에 각각 형성되는 제1 그린시트층과,

   상기 제1 그린시트층의 융점보다 높으며, 상기 제1 그린시트층 사이에 배치되는 제2 그린시트층과,

   상기 제1 및 제2 그린시트층을 관통하는 다수의 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 그린시트층은 적어도 한층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 그린시트층은 소결공정시 녹아 접착성을 갖는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 소결공정의 온도는 약 750~850℃인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
6. 상부기판에 애노드전극을 형성하는 단계와,

   하부기판에 캐소드전극을 형성하는 단계와,

   제1 그린시트층을 성형하는 단계와,

   상기 제1 그린시트층 사이에 제1 그린시트층과 융점이 다른 제2 그린시트층을 배치한 후 가열가압하여 상기 제1 및 제2 그린시트층을 라미네이트하는 단계와,

   상기 제1 및 제2 그린시트층을 관통하는 다수의 홀을 형성하는 단계와,

   상기 홀이 형성된 제1 및 제2 그린시트층을 소결하여 스페이서를 형성하는 단계와,

   상기 스페이서를 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 배치하여 합착되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 제조방법.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 제1 그린시트층에 의해 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제1 그린시트층은 상기 소결공정에 의해 접착성을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자의 제조방법.