KR19980084243A - Fed의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기저항열을 이용한 고온의 발열부를 소결시켜야 하는 프릿 유리 부분에만 집중적으로 접촉되게 함으로써 프릿 유리의 소결 시에 에미터의 손상을 방지할 수 있도록 한 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법에 관한 것이다. 본 발명은 FED 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 패널과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 패널의 적어도 어느 한 쪽의 가장자리에 프릿 유리를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법에 있어서, 상기 프릿 유리가 도포된 부분에만 국부적으로 열을 가하기 위해서 상기 프릿 유리가 도포된 형상대로 제작된 소결틀의 내부에 발열체를 내장시켜서 된 소결틀을 준비하는 단계; 상기 상부 패널과 상기 하부 패널의 적어도 어느 한쪽에다 상기 준비된 소결틀을 부착시키는 단계 및 상기 소결틀 내부에 있는 상기 발열체를 통전시켜서 상기 형광체 및 상기 에미터가 설치된 부분의 온도를 상기 프릿 유리의 소결 온도보다 낮게 유지하면서 상기 프릿유리를 소결시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법

본 발명은 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법에 관한 것으로, 특히 전기저항열을 이용한 고온의 발열부를 소결시켜야 하는 프릿 유리 부분에만 집중적으로 접촉되게 함으로써 프릿 유리의 소결 시에 에미터의 손상을 방지하는 이외에 수율을 향상시킬 수 있도록 한 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법에 관한 것이다.

전계 방출형 표시(Field Emission Display; 이하, 'FED'라고 한다) 소자는 전극으로 기능하는 두 패널 사이에 전기장을 인가할 때 전계 방출의 원리에 의하여 전자가 방출되어 형광체를 자극함으로써 화상을 표시하는 소자를 말한다. 이러한 FED 소자는 게이트의 유무에 따라 2극형(diode) 표시 소자와 3극형(triode) 표시 소자로 구분할 수 있으며, 사용되는 에미터의 재질에 따라 금속팁을 사용하는 것과 다이아몬드 박막 또는 다이아몬드 유사 탄소(Diamond Like Carbon; 이하 DLC라고 한다)를 사용하는 것으로 구분할 수 있다.

한편, 소자의 내부는 10⁶(torr) 이하의 진공 상태로 유지되어야 하는데, 이를 위하여 용융 상태의 유리(이하 프릿(frit) 유리라고 한다)를 소결시켜서 양 패널 사이를 실링(sealing)시키게 된다.

도 1은 종래의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법을 설명하기 위한 도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법에서는 먼저 실링할 부분에 반죽 상태의 프릿 유리(15)를 소정의 두께로 도포해야 하는데, 프릿 유리(15)를 도포하는 방법으로는 디스펜싱(dispensing)법, 스크린 프린팅(screen printing)법 등이 있다. 이어서, 건조(drying) 공정과 예비소결(pre-sintering) 공정을 거쳐서 프릿 유리(15)에 포함되어 있던 수분과 바인더(binder) 성분을 제거한다.

다음, 형광체(13)가 있는 상부 패널(11)과 에미터(14)가 있는 하부 패널(12)을 정렬시켜서 된 중간체를 소결로(100)의 내부(101)에 장입한 후에 소정 온도, 예를 들어 400(℃) 이상의 고온 분위기에서 방치시키는 것에 의해 프릿 유리(15)를 소결시켜 상부 패널(11)과 하부 패널(12)의 실링을 완료하게 된다. 이렇게 실링이 완료된 후에는 진공펌프를 배기구(17)와 연통된 배기관(18)에 연결하여 소자 내부의 공기를 빼낸 후에 배기관(18)을 녹여 막음으로써 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키게 된다.

그러나, 전술한 종래의 프릿 유리의 소결 방법은 상부 패널과 하부 패널을 정렬시킨 상태로 소결로의 내부에 장입하여 프릿 유리를 소결시키기 때문에 프릿 유리 이외에도 에미터를 포함한 모든 부분이 균일하게 소결 온도까지 도달하고, 이에 따라 프릿 유리를 소결시키는 동안에 에미터가 상당한 정도까지 열화되는 문제점이 있었다. 특히 금속팁을 에미터로 사용하는 FED에 있어서는 금속팁이 산화되는 것은 물론이고 금속팁의 끝부분이 무뎌져서 에미션 특성까지 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 다이아몬드 박막 또는 DLC 박막을 에미터로 사용하는 FED에 있어서는 400(℃) 이상의 고온에 의해 다이아몬드 박막 또는 DLC의 흑연화가 진행되므로써 에미션 특성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 삼극형 FED의 경우에는 에미터 전극 이외에 게이트 전극이 반드시 필요한데, 이러한 FED에 있어서 400(℃) 이상의 고온에서 프릿 유리를 소결시키게 되면 게이트 전극이 산화되거나 변형되어 게이터 구멍을 가리거나 게이트 전극과 캐소드 전극 사이가 단락되어 에미션 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

이외에도 종래에는 소자의 소결 공정 시의 분위기가 고온이기 때문에 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위해서는 불가피하게 배기관 방식을 이용하게 되는데, 이에 따라 전체적인 공정이 늘어나게 되고 박막의 두께를 줄이는데도 한계가 가지는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기저항열을 이용한 고온의 발열부를 소결시켜야 하는 프릿 유리 부분에만 집중적으로 접촉되게 함으로써 프릿 유리의 소결 시에 에미터의 손상을 방지할 수 있도록 한 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법을 설명하기 위한 도,

도 2는 본 발명의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법을 설명하기 위한 도,

도 3은 도 2를 사시적으로 표현한 도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

11, 21: 상부 패널,12, 22: 하부 패널,

13, 23: 형광체측 화면부분,14, 24: 에미터측 화면부분,

15, 25: 실링용 프릿 유리,16, 26:스페이서,

17: 배기구,18: 배기관,

100: 소결로,101: 로의 내부,

200: 소결틀,201: 발열체,

202: 절연체,204: 금속막

전술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법은 FED 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 패널과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 패널의 적어도 어느 한 쪽의 가장자리에 프릿 유리를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법에 있어서, 상기 프릿 유리가 도포된 부분에만 국부적으로 열을 가하기 위해서 상기 프릿 유리가 도포된 형상대로 제작된 소결틀의 내부에 발열체를 내장시켜서 된 소결틀을 준비하는 단계; 상기 상부 패널과 상기 하부 패널의 적어도 어느 한쪽에다 상기 준비된 소결틀을 부착시키는 단계 및 상기 소결틀 내부에 있는 상기 발열체를 통전시켜서 상기 형광체 및 상기 에미터가 설치된 부분의 온도를 상기 프릿 유리의 소결 온도보다 낮게 유지하면서 상기 프릿유리를 소결시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에서, 상기 소결틀과 상기 상부 패널 및 상기 하부 패널이 접하는 부분에 금속막을 중간층으로 삽입하여 열전달이 잘 이루어지도록 하는 것이 좋은 반면에, 상기 소결틀 내부의 발열체가 설치된 부분의 주위는 열적으로 절연시키는 것이 좋다.

그리고, 상기 FED는 2극 구조나 3극 구조의 것 모두가 대상이 되며, 에미터로 금속팁을 사용하는 것이나 다이아몬드 유사 탄소를 사용하는 것 모두가 대상이 된다.

또한 상기 프릿 유리의 소결 시에 상기 프릿 유리가 도포된 부분과 상기 형광체나 상기 에미터가 위치한 부분 사이의 온도차를 조절할 수 있도록 온도 조절이 가능한 오븐 내에서 소결 공정을 수행하는 것이 좋으며, 상기 프릿 유리의 소결 시에 상기 형광체나 상기 에미터가 위치한 부분의 온도가 상기 발열체의 열전달에 의해 이상 상승하는 경우에 냉각용 공기를 강제적으로 순환시키는 것을 좋다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법의 양호한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법을 설명하기 위한 도이고, 도 3은 도 2를 사시적으로 표현한 도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 소결 방법에서는 프릿 유리(25)가 도포된 부분만 집중적으로 가열시킬 수 있는 구조의 소결틀(200)이 제안된다. 이러한 소결틀(200)은 FED의 상부 패널(21)과 하부 패널(22)을 정렬시켜 조합했을 때 프릿 유리(25)가 도포된 부분에만 면접하도록 중앙이 빈 사각형의 틀로 이루어지는데, 열전달을 양호하게 하기 위해서는 황동 등의 금속을 사용하는 것이 좋다. 또한 상기 소결틀(200)의 내부는 비여 있어서 여기에 전기저항열을 이용하는 발열체(201)가 내장되고, 발열체(201)의 주변에는 소결틀(200)과 발열체(201) 사이의 전기적인 접촉을 방지하기 위한 절연체(202)가 설치된다. 발열체(201)는 프릿 유리가 도포된 부분(25)에 열이 집중될 수 있도록 소결틀(200) 내에서도 가급적 프릿 유리(25) 쪽으로 경도되게 설치하는 것이 좋다.

다음으로 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법의 전체 공정을 살펴 보면, 먼저 FED의 애노드 전극(미도시)과 형광체(23)가 있는 상부 패널(21)을 제작한 후에 2극 구조의 FED인 경우에는 캐소드 전극(미도시)과 에미터(24)가 있는 하부 패널(22)을 제작하고, 3극 구조의 FED의 경우에는 캐소드 전극, 에미터(24) 및 게이트 전극(미도시)이 있는 하부패널(22)을 제작한다.

다음, 이렇게 하여 얻어진 상부 패널(21)과 하부 패널(22)을 일정한 간격으로 유지시키는 스페이서(26; 이러한 스페이서는 패널들(21), (22)의 어느 한쪽이나 양쪽에 설치될 수 있다)를 덮도록 프릿 유리(25)를 소정의 두께로 도포한 후에 상부 패널(21)과 하부 패널(22)을 마주보게 정렬시킨다. 여기서는 편의상 스페이서(26)를 화면 부분의 외곽에 있는 것으로 도시하였으나, 화면 내부의 화소와 화소 사이에 넣을 수도 있다.

다음, 건조 공정과 예비 소결 공정을 거쳐서 프릿 유리(25)에 포함된 수분과 바인더 성분을 제거하게 되는데, 지금까지의 공정은 종래의 소결 방법과 같거나 유사하게 진행된다.

다음, 이렇게 하여 얻어진 FED 중간체의 프릿 유리(25)를 소결시키게 되는데, 이를 위하여 소결틀(200)의 틀부분이 프릿 유리(25)가 도포된 부분에만 면접하도록 FED 중간체의 상하에 소결틀(200)을 정렬시켜서 프릿 유리(25)가 도포된 부분에만 집중적으로 열을 가하게 된다. 즉, 상부 소결틀(200)과 하부 소결틀(200)의 발열체(201)에 전기를 흐르게 해서 소결틀을 400(℃) 이상으로 가열하여 프릿 유리를 소결시킴으로써 상부 패널(21)과 하부 패널(22) 사이를 실링한다.

이 때 소결틀(200)과 패널들(21), (22) 사이의 열전달을 쉽게 하기 위하여 소결틀(200)과 패널들(21), (22) 사이에 금속막(204)을 중간층으로 끼워 넣기도 한다.

한편, 상기 방법으로 프릿 유리(25)를 소결시킬 때 유리로 이루어진 패널(21), (22)을 통한 열전도에 의해서 화면부분(23), (24)의 온도가 소정의 온도 이상으로 상승될 수도 있는 바, 이 경우에는 외부에서 기체를 강제적으로 순환시킴으로써 유리 패널(21), (22)의 온도를 낮출 수도 있다.

나아가, 프릿 유리(21), (22) 부분과 화면(23), (24) 부분의 온도 차가 너무 커서 패널(21), (22)을 구성하는 유리가 파손되는 경우도 있을 수 있는 바, 이를 방지하기 위하여 온도 조절이 가능한 오븐의 내부에서 상기 공정을 행함으로써 패널 자체의 온도를 조정할 수도 있다. 또한 전술한 소결 공정을 진공 챔버 내에서 수행(전체적인 온도가 낮기 때문에 진공 챔버를 형성하는 것이 가능하다)함으로써 별도의 배기 공정이 필요없게 되고, 배기관이 필요없기 때문에 소자의 두께를 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 FED의 진공 패키징용 프릿 유리의 소결 방법에 따르면, 첫 번째로 프릿 유리의 소결 시 프릿 유리가 도포된 부분만 고온이 되게 하고, 에미터가 있는 화면 부분은 프릿 유리의 소결온도보다 낮게 유지시킬 수가 있기 때문에 고온에서 열에 의한 에미터의 손상을 훨씬 줄일 수가 있고, 이에 따라 진공 패키징을 한 후에도 진공 패키징을 하기 전과 비슷한 에미션 특성을 얻을 수가 있다. 여기에서, 에미터의 손상은 에미터의 산화로 인한 문제, 혹은 에미터팁 부분이 문드러지는 현상 및 에미터의 상변태 등을 포함한다.

두 번째로 프릿 유리의 소결 시 화면 부분의 온도를 프릿 유리의 소결 온도보다 50(℃)이상 낮게 유지시킬 수가 있기 때문에 전술한 에미터의 열화 이외에도 금속으로 된 게이트 전극의 산화 및 열화 현상을 현격하게 줄일 수가 있다.

마지막으로 프릿 유리를 소결시키는데 걸리는 시간을 단축시킬 수가 있으며, 프릿 유리의 소결을 위한 소결틀을 세척하는데 드는 비용을 절감할 수 있다.

Claims (10)

1. FED 소자의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위하여 애노드 전극과 형광체가 있는 상부 패널과 캐소드 전극과 에미터가 있는 하부 패널의 적어도 어느 한 쪽의 가장자리에 프릿 유리를 도포한 후에 소결시켜 실링하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법에 있어서,

   상기 프릿 유리가 도포된 부분에만 국부적으로 열을 가하기 위해서 상기 프릿 유리가 도포된 형상대로 제작된 소결틀의 내부에 발열체를 내장시켜서 된 소결틀을 준비하는 단계;

   상기 상부 패널과 상기 하부 패널의 적어도 어느 한쪽에다 상기 준비된 소결틀을 부착시키는 단계 및

   상기 소결틀 내부에 있는 상기 발열체를 통전시켜서 상기 형광체 및 상기 에미터가 설치된 부분의 온도를 상기 프릿 유리의 소결 온도보다 낮게 유지하면서 상기 프릿유리를 소결시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 소결틀과 상기 상부 패널 및 상기 하부 패널이 접하는 부분에 금속막을 중간층으로 삽입하여 열전달이 잘 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 소결틀 내부의 발열체가 설치된 부분의 주위를 프릿 유리 부분를 향하는 쪽을 제외하고 열적으로 절연시킨 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 FED는 2극 구조인 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 FED는 3극 구조인 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 FED는 에미터로 금속팁을 사용하는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 FED는 에미터로 다이아몬드 유사 탄소를 사용하는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 프릿 유리의 소결 시에 상기 프릿 유리가 도포된 부분과 상기 형광체나 상기 에미터가 위치한 부분 사이의 온도차를 조절할 수 있도록 온도 조절이 가능한 오븐 내에서 소결 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 프릿 유리의 소결 시에 상기 형광체나 상기 에미터가 위치한 부분의 온도가 상기 발열체의 열전달에 의해 이상 상승하는 경우에 냉각용 공기를 강제적으로 순환시키는 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 프릿 유리의 소결을 고진공의 챔버 내에서 수행함으로써 별도의 배기 공정이 없이도 고진공의 소자를 제작할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 FED의 진공 패키징용 프릿 유리 소결 방법.