KR19980041210A - 타원구형 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타원구형 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 스페이서 조립 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 타원구형 스페이서의 조립 방법은, 양극판에 타원구형 스페이서의 유동을 방지하기 위한 홈을 형성하는 단계; 상기 홈에 유리 페이스트를 도포하는 단계; 상기 타원구형 스페이서를 홈이 파진 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그 상에 얹는 단계; 및 상기 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그 상에 얹힌 타원구형 스페이서를 상기 양극판의 홈들에 정렬시키고 상기 타원구형 스페이서를 상기 양극판의 홈들에 고정시키는 단계;를 포함함으로써, 스페이서의 위치 정렬이 용이하고 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 조립된 스페이서의 높이가 볼렌즈의 높이로 거의 완벽하게 균일하며, 양극판 내에 스페이서가 차지하는 면적을 줄일 수 있다.

Description

타원구형 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 조립 방법

본 발명은 타원구형 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 스페이서 조립 방법에 관한 것이다.

전계 효과 전자 방출 소자를 제조하기 위한 마지막 단계로서 양극판과 음극판이 일정한 간격을 유지하도록 접합하는 공정이 필요하다. 이와 같이, 양극판과 음극판 사이에 일정한 간격을 유지토록하는 것이 스페이서이다. 종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극판 상에 스페이서를 유리 페이스트를 사용하여 스크린 프린팅하는 방법으로 제조하였다. 종래의 기술에 의하여 스페이서의 높이를 200μm 로 하기 위해서는 스크린 프린팅 및 경화 공정을 7회 정도 반복하여 실시하여야 하므로 많은 시간이 소요된다. 또한, 경화 중에는 도 2에 도시된 바와 같이, 페이스트의 흘러내림이 나타나거나, 정렬 오차로 인하여 스페이서의 애스펙트 비(aspect ratio; 높이/폭)를 1 이상으로 하기가 매우 어려웠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 정렬 오차가 적고, 흘러내림이 없으며 애스펙트 비를 1 이상으로 할 수 있는 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 스페이서 조립 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조 방법을 설명하기 위한 설명도이고,

도 2는 도 1의 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 제조시 흘러내림을 설명하기 위한 설명도이며,

도 3은 본 발명에 따른 타원구형 스페이서가 양극판에 형성된 모습을 보여주는 도면이며,

도 4 내지 도 9는 도 3의 타원구형 스페이서를 양극판에 조립하는 방법을 설명하기 위한 설명도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 양극판1a. 홈

2. 타원구형 스페이서(볼렌즈)

3. 볼렌즈 위치 정렬 지그(실리콘 웨이퍼 지그)

4. 유리 페이스트5. 감광제 필름

5a. 개구부11. 양극판

12. 스페이서

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자는, 소정의 간격으로 이격되어 대향하도록 형성된 양극판 및 음극판; 상기 양극판 및 음극판의 대향면 상에 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 각각 형성된 양극들 및 음극들; 상기 음극들 상에 소정의 간격으로 배치된 마이크로팁들; 상기 마이크로팁들을 둘러싸도록 상기 음극판 및 음극 상에 적층된 절연층; 상기 마이크로팁들을 노출하는 개구부를 갖도록 상기 절연층 상에 적층된 스트라이프 상의 게이트들; 및 상기 양극판 및 음극판이 상기 소정의 간격을 유지하도록 상기 양극판 및 음극판 사이에 배치된 스페이서들;을 구비하여 된 전계 효과 전자 방출 소자에 있어서, 상기 스페이서는 타원구형인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 타원구형 스페이서로는 볼렌즈가 사용되고, 상기 양극판에는 상기 스페이서의 유동을 방지하기 위한 홈이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스페이서의 조립 방법은, 양극판에 타원구형 스페이서의 유동을 방지하기 위한 홈을 형성하는 단계; 상기 홈에 유리 페이스트를 도포하는 단계; 상기 타원구형 스페이서를 홈이 파진 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그 상에 얹는 단계; 및 상기 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그 상에 얹힌 타원구형 스페이서를 상기 양극판의 홈들에 정렬시키고 상기 타원구형 스페이서를 상기 양극판의 홈들에 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 양극판 상에 감광제가 도포된 필름을 바르는 서브 단계; 상기 감광제가 도포된 필름에 노광하고 현상하여 상기 홈이 형성될 위치에 개구부를 형성하는 서브 단계; 상기 개구부에 의해 노출된 상기 양극판을 샌드 블러스터을 사용하여 일정한 깊이로 파내는 서브 단계; 및 상기 필름을 제거하는 서브 단계;를 포함하는 것이 바람직하며,

상기 타원구형 스페이서로는 볼렌즈를 사용하고, 상기 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그는 실리콘 웨이퍼를 사용하여 제작된 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 스페이서 조립 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 타원구형 스페이서(2)가 양극판(1)에 고정된 모습을 보여준다. 도시된 바와 같이, 타원구형 스페이서(2) 유동 방지용의 홈(1a)에 접착되어 고정된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 스페이서는 유리 페이스트를 스크린 프린팅하여 형성하는 방법 대신 타원구형 스페이서(2)를 사용하고 있다. 특히, 타원구형 스페이서로는 볼렌즈(2)가 이용된다. 볼렌즈(2)는 양극판(1)에 유리 페이스트(4)로 접착하여 스페이서 구조를 형성함으로써 공정 시간을 크게 줄였고, 단순화시킨 점에 특징이 있다.

이상과 같이 볼렌즈(2)를 스페이서로 사용하여 조립된 전계 효과 전자 방출 소자는 근본적으로 기존의 음극선관(CRT)와 유사한 방식으로 동작한다. 즉, 음극으로부터 전자들이 방출되어 투명한 양극판(1)상에 도포되어 있는 형광체에 충돌함으로써 빛을 발생시킨다. 음극선관의 경우 단 하나의 전자총을 가지며, 전자총으로부터 스크린 까지의 거리가 멀어 스크린의 크기가 증가할수록 튜브의 부피와 무게도 증가하게 된다. 반면에, 전계 효과 전자 방출 소자에 있어서는 각각의 픽셀이 별도의 전자총들을 갖는데, 이들은 마이크로팁의 어레이들로 구성된다. 게이트에 걸리는 정전압에 의애 이들 전자총으로부터 전자가 방출되어 보다 강한 정전압이 걸려있는 형광체 쪽으로 가속되어 충돌한다. 포울러-노드하임(Fowler-Nordheim)의 이론에 의하면 방출 전류는 방출 전류의 일함수에 강하게 의존한다. 또한, 방출 표면의 청결도와 균일도도 매우 중요하다. 즉, 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 공정에 이용되는 재료들은 최상의 청결도를 유지하여야 한다. 기존의 형광체 재료인 황이 방출 소자에 도포되면 팁의 손상이 일어나게 되므로 전계 효과 전자 방출 소자용 저전압 형광체로서 황 성분이 없는 형광 재료들이 거론되고 있다. 한편, 대부분의 전계 효과 전자 방출 소자는 고진공수준(10-7 torr 정도)으로 유지됨으로써 방출 전자들의 평균 자유 행정을 늘리고, 팁의 물리 화학적 오염이나 손상을 방지할 수 있어야 한다. 스크린의 면적이 증가하게 되면 이러한 고진공하에서 휨 현상이 일어나므로 일정한 거리 마다 스페이서를 위치시켜야 하며, 볼렌즈(2)를 써서 그 높이는 보통 200μm 정도가 되도록 한다. 전계 효과 전자 방출 소자를 제조하기 위한 핵심 기술들은 고성능 FEA 기슬, 저전압 형광체 기술, 고진공 실장 기술들로 명확히 분류된다.

이상과 같은 전계 효과 전자 방출 소자의 스페이서 조립 방법은 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 양극판(1)에 감광제가 도포된 필름(5')을 바르고 노광하여 스페이서가 부착될 위치에, 도 5에 도시된 바와 같이, 개구부(5a)를 형성하여 양극판(1)을 노출시킨다. 이 개구부(5a)를 통하여 양극판(1)에 샌드블러스터를 사용하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 전체를 일정한 깊이로 파내어 홈(1a)을 형성한 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 감광제 필름(5)을 제거한다.

다음에, 도 8에 도시된 바와 같이, 홈에 접착제로서 유리 페이스트(4)를 스크린 프린팅 방법으로 도포한다.

다음에, 도 9에 도시된 바와 같은 볼렌즈 위치 정렬 지그(3)를 사용하여 볼렌즈(2)를 원하는 위치의 홈에 로딩하고서 정렬한 다음 접착한다. 이 때 사용되는 볼렌즈 위치 정렬 지그(3)는 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제작한다. 그 제조 방법은, 실리콘 웨이퍼 상에 열 산화물 마스크를 형성하고, KOH 용액으로 선택적으로 에칭하여 제작하는 방식을 취한다. 이와 같이하여 도 3에 도시된 바와 같은 타원구형 스페이서가 양극판에 형성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스페이서를 채용한 전계 효과 전자 방출 소자는 스페이서로서 볼렌즈를 사용함으로써 스페이서의 위치 정렬이 용이하고 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 조립된 스페이서의 높이가 볼렌즈의 높이로 거의 완벽하게 균일하며, 볼렌즈의 크기에 따라 스페이서의 애스펙트 비(높이/폭)를 약 4~5로 크게 할 수 있으며, 양극판 내에 스페이서가 차지하는 면적을 줄일 수 있다. 더욱이, 스페이서의 조립 공정 시간을 크게 줄일 수 있어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 소정의 간격으로 이격되어 대향하도록 형성된 양극판 및 음극판; 상기 양극판 및 음극판의 대향면 상에 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 각각 형성된 양극들 및 음극들; 상기 음극들 상에 소정의 간격으로 배치된 마이크로팁들; 상기 마이크로팁들을 둘러싸도록 상기 음극판 및 음극 상에 적층된 절연층; 상기 마이크로팁들을 노출하는 개구부를 갖도록 상기 절연층 상에 적층된 스트라이프 상의 게이트들; 및 상기 양극판 및 음극판이 상기 소정의 간격을 유지하도록 상기 양극판 및 음극판 사이에 배치된 스페이서들;을 구비하여 된 전계 효과 전자 방출 소자에 있어서,

   상기 스페이서는 타원구형인 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 타원구형 스페이서로는 볼렌즈를 사용하고, 상기 양극판에는 상기 스페이서의 유동을 방지하기 위한 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
3. 양극판에 타원구형 스페이서의 유동을 방지하기 위한 홈을 형성하는 단계;

   상기 홈에 유리 페이스트를 도포하는 단계;

   상기 타원구형 스페이서를 홈이 파진 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그 상에 얹는 단계; 및

   상기 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그 상에 얹힌 타원구형 스페이서를 상기 양극판의 홈들에 정렬시키고 상기 타원구형 스페이서를 상기 양극판의 홈들에 고정시키는 단계;를

   포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 조립 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 홈을 형성하는 단계는,

   상기 양극판 상에 감광제가 도포된 필름을 바르는 서브 단계;

   상기 감광제가 도포된 필름에 노광하고 현상하여 상기 홈이 형성될 위치에 개구부를 형성하는 서브 단계;

   상기 개구부에 의해 노출된 상기 양극판을 샌드 블러스터을 사용하여 일정한 깊이로 파내는 서브 단계; 및

   상기 필름을 제거하는 서브 단계;를

   포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 조립 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 타원구형 스페이서로는 볼렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 조립 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 타원구형 스페이서 위치 정렬 지그는 실리콘 웨이퍼를 사용하여 제작된 볼렌즈 위치 정렬 지그인 것을 특징으로 하는 스페이서의 조립 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 볼렌즈 위치 정렬 지그는 상기 실리콘 웨이퍼 상부에 열산화물 마스크를 형성하고, KOH 용액으로 선택 식각하여 제작하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 조립 방법.