KR20000002259A - 전계 방출 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 전면 기판과 배면 기판; 상기 전면 기판과 배면 기판의 내면에 각각 형성되어 교차하는 부위에 단위 픽셀을 마련하는 X-Y 매트릭스 상의 양극과 음극; 상기 음극에 마련되는 다수의 마이크로 팁; 상기 음극 상에 형성되는 것으로 상기 마이크로 팁이 대응하는 홀을 갖는 절연체층; 상기 홀에 대응하는 개구부를 갖는 게이트; 상기 단위 픽셀을 벗어난 비화소 영역에 마련되어 상기 전면 기판과 배면 기판의 간격을 유지시키는 스페이서;를 구비한 전계 방출 표시소자에 있어서, 상기 스페이서는 상기 전면 기판과 배면 기판의 사이에서 다수의 돌출부가 하나의 로드에 연계되도록 금형에 의해 몰딩된 유리 재질의 스페이서부; 및 상기 스페이서부가 일정 간격을 두고 다수 하나로 결합되도록 금형에 의해 몰딩되며, 상기 스페이서부가 조립 가능하도록 결합홈이 형성된 유리 재질의 프레임부;를 구비하는 전계 방출 표시소자가 제공된다.

따라서, 상기 스페이서부가 조립된 스페이서를 형성하여 고정이 용이하고, 제조공정의 시간을 단축할 수 있고, 패널 내부의 오염을 방지할 수 있음과 동시에 종횡비(aspect ratio)를 1 이상으로 크게 할 수 있는 장점이 있다.

Description

전계 방출 표시소자

본 발명은 조립된 일체형의 스페이서가 고정된 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.

전계 방출 표시소자는 고전계 하에서 진공중으로 전자를 방출하는 마이크로팁을 채용한 것으로, 전자를 응용하는 각종 산업기기 및 평판표시소자 분야에 적용되고 있다.

특히 평판표시소자 분야에 있어서, 최근 액정표시소자와 플라즈마표시소자에 이은 차세대 표시 소자로서 전계 효과를 이용한 전자 방출 디스플레이 장치가 많은 주목을 받고 있다.

현재 전계 효과 전자 방출 평판표시소자의 실용화를 위해서 고진공 패키징 기술이 활발히 연구개발 되고 있으나, 아직 까지 여러 공정 및 재료의 검토 단계로서 충분히 안정된 공정 및 재료의 연구 개발이 이루어지지 못하고 있다.

도 1은 종래 전계 방출 표시소자의 개략적 사시도, 도 2는 종래의 전계 방출 표시소자의 개략적 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배면 기판(1)의 표면에 스트라이프 상의 음극(2)이 다수 나란하게 형성되어 있고, 음극(2)의 위에는 홀(3')이 형성된 절연체층(3)이 형성되어 있으며, 그 위에 금속 게이트(4)가 절연체층(3)의 홀(3')에 대응하는 개구부(4')를 갖도록 형성되어 있으며, 홀(3') 내의 바닥 즉, 노출된 음극(2)의 표면에 원추형의 마이크로 팁(2')이 형성된다.

특히, 종래의 스페이서(8)는 스트라이프 상의 양극(6)과 형광막(5)이 도포된 전면 기판(7)의 국소 영역에 유리 페이스트를 스크린 프린팅하는 방법에 의해 기둥형으로 형성한 다음, 상기 음극(2), 마이크로팁(2'), 절연체층(3) 및 게이트(4)가 형성된 배면 기판(1)에 접착하여 형성된다.

한편, 상기 배면 기판(1)에 대해 스페이서(8)에 의해 일정한 간격을 유지하는 전면 기판(7)의 내면에는 상기 음극(2)에 대해 직교하는 방향으로 양극(6)이 다수 나란하게 형성되고, 양극(6)의 위에는 형광막(5)이 도포되어 있다.

이상과 같은 구조에 의해 상기 음극(2)과 양극(6)이 교차하는 부분이 단위 화소가 되게 된다. 그리고, 음극(2)과 양극(6)이 교차하지 않는 부분 즉, 비화소 영역에는 상기 스페이서(8)가 위치한다. 상기 스페이서(8)는 페이스트를 이용한 다중 스크린 인쇄법에 의해 비화소 영역에 대응하는 전면 기판(7)의 내면에 형성된다. 그리고, 전면 기판(7)과 배면 기판(1)의 가장자리 부분에는 전면 기판(7)과 배면 기판(1)의 진공 상태의 내부 공간을 패쇄하는 실링부(9)가 형성된다.

그리고, 글래스 실링(glass sealing)을 위하여 프리트 글래스(frit glass) 재질의 실링부(9)를 도포시 패널 내부로의 침범을 방지하기 위하여 스페이서 높이의 글래스 스틱(glass stick; 9')이 형성된다.

이와 같이 지지대 역할만을 하도록 설치된 종래의 스페이서(8)는 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크(10)를 사용하여 유리페이스트를 수회에 걸쳐 스크린 프린트하여 만들어졌다.

그러나, 이러한 스크린 인쇄법에 의하면 인쇄된 프리트 글래스가 굳어가는 과정 중 흘러내리기 때문에 즉, 인쇄된 영역 바깥으로 확산되기 때문에 목적하는 직경 또는 폭의 스페이서를 얻기 위해서는 스크린 인쇄시 프리트 글래스의 점도 및 경화시간 등이 고려되어야 한다.

특히, 스페이서는 일회의 스트린 인쇄로 얻어질 수 없고, 수회 예를 들어, 7회 이상의 스크린 인쇄에 의해 얻어지게 된다. 이러한 다중 스크린 인쇄가 진행되는 과정 중 전술한 바와 같이 프리트 글래스의 흘러내림 등의 이유에 의해 인쇄가 진행될수록 폭이 좁아지게 되고, 특히 일회 인쇄 후, 인쇄된 페이스트 글래스가 어느 정도 굳어질 때까지 기다린 후, 다음번의 인쇄가 실시되어야 한다. 결론적으로 페이스트 글래스에 의한 스크린 인쇄법에 의하면 목적하는 치수의 스페이서를 얻기 어렵고, 이에 소요되는 시간이 길다.

그리고, 페이스트 글래스가 경화되는 중에는 전술한 바와 같은 흘러내림이 나타나고, 또는, 인쇄 공정중의 전면 기판에 대한 스크린 마스크의 정렬 오차로 인하여 스페이서(8)의 지지대상면 즉, 전면 기판의 점유폭 대 스페이서의 높이에 대한 비율인 종횡비(aspect ratio; 높이/폭)를 1 이상으로 하기가 매우 어려운 문제점을 가지고 있다.

또한, 글래스 실링(glass sealing)을 위하여 프리트 글래스(frit glass) 재질의 실링부(9)를 도포시 패널 내부로의 침범을 방지하기 위하여 스페이서 높이의 글래스 스틱(glass stick; 9')을 전면 기판 상의 테두리에 접합하여야 했으므로 접합공정이 복잡하였고, 패널 내부 오염의 소지가 많았다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창출된 것으로, 스페이서를 조립된 일체형으로 형성하여 고정이 용이하고, 패널 내부의 오염을 방지할 수 있는 전계 방출 표시소자를 제공하는 점에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 전계 방출 표시소자의 개략적 사시도,

도 2는 종래의 전계 방출 표시소자의 개략적 단면도이고,

도 3은 도 2의 전계 방출 표시소자의 종래의 스페이서 제조 방법을 설명하기 위해 그 제조공정의 일부를 나타내보인 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자를 나타내 보인 단면도이고,

도 5는 도 4의 스페이서를 나타낸 사시도이고,

도 6은 도 5의 조립 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 배면 기판 2. 음극

2'. 마이크로팁 3. 절연체층

4. 게이트 5. 형광막

6. 양극 7. 전면 기판

8. 스페이서 9. 실링부

9'. 글래스 스틱(glass stick)

10. 마스크 11. 배면 기판

12. 음극 12'. 마이크로팁

13. 절연체층 14. 게이트

15. 형광막 16. 양극

17. 전면 기판 18. 스페이서

19. 실링부 20. 스페이서부

20a. 로드 20b. 돌출부

21. 제1프레임 22. 제2프레임

21a. 제1결합홈 22a. 제2결합홈

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자는, 전면 기판과 배면 기판; 상기 전면 기판과 배면 기판의 내면에 각각 형성되어 교차하는 부위에 단위 픽셀을 마련하는 X-Y 매트릭스 상의 양극과 음극; 상기 음극에 마련되는 다수의 마이크로 팁; 상기 음극 상에 형성되는 것으로 상기 마이크로 팁이 대응하는 홀을 갖는 절연체층; 상기 홀에 대응하는 개구부를 갖는 게이트; 상기 단위 픽셀을 벗어난 비화소 영역에 마련되어 상기 전면 기판과 배면 기판의 간격을 유지시키는 스페이서;를 구비한 전계 방출 표시소자에 있어서, 상기 스페이서는 상기 전면 기판과 배면 기판의 사이에서 다수의 돌출부가 하나의 로드에 연계되도록 금형에 의해 몰딩된 유리 재질의 스페이서부; 및 상기 스페이서부가 일정 간격을 두고 다수 하나로 결합되도록 금형에 의해 몰딩되며, 상기 스페이서부가 조립 가능하도록 결합홈이 형성된 유리 재질의 프레임부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 프레임부는 상기 스페이서부가 접합되는 제1프레임부 및 상기 제1프레임부가 접합되는 제2프레임부를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 스페이서는 유리 페이스트로 접착되는 것이 바람직하다.

이하, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자를 상세하게 설명한다.

도 4은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자를 나타내 보인 단면도이고, 도 5는 도 4의 스페이서를 나타낸 사시도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전계 방출 표시소자는 실링부(19)에 의해 그 내부공간이 밀폐된 전면 기판(17)과 배면 기판(11)이 스페이서(18)에 의해 상호 일정거리를 두고 대향 지지되어 있다. 그리고, 후술되는 홀(13') 내의 바닥 즉, 노출된 음극(12)의 표면에 원추형의 마이크로 팁(12')이 형성된다.

이 마이크로 팁(12')들은 음극(12) 위에 형성된 절연체층(13)에 의해 둘러싸인 홀(13') 내에 설치되어 있다. 그리고 절연체층(35)의 위에는 홀(13')에 대응하는 개구부(14')를 갖는 게이트(14)들이 적층되어 있다. 전면 기판(17)에 형성된 양극(16) 위에는 형광막(15)들이 형성되어 있다.

여기서, 상기 전면 기판(17)과 배면 기판(11)의 이격거리를 유지시키기 위해 스페이서부가 조립된 일체형의 본 발명에 따른 스페이서(18)가 상기 전면 기판(17)과 배면 기판(11)에 일체형으로 접착되어 고정된다.

상기 스페이서(18)는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 돌출부(20b)가 하나의 로드(20a)에 연계되도록 소정 형상을 가진 금형에 의해 몰딩된 유리 재질의 스페이서부(20)가 구비된다.

또한, 상기 스페이서부(20)가 일정 간격을 두고 다수 하나로 결합되도록 소정 형상을 가진 금형에 의해 몰딩되며, 상기 스페이서부(20)의 돌출부(20b)가 조립 가능하도록 제1결합홈(21a)이 형성된 유리 재질의 제1프레임부(21)가 구비된다. 그리고, 상기 제1프레임부(21)와 조립되어 접합되도록 제2결합홈(22a)이 형성된 유리 재질의 제2프레임부(22)가 구비된다.

여기서, 상기 스페이서부(20) 및 제1프레임부(21)가 상호 조립되는 제1결합홈(21a)과, 제1프레임부(21) 및 제2프레임부(22)가 상호 조립되는 제2결합홈(22a)에는 서로 조립이 가능하도록 유리페이스트(미도시)가 도포되어 접착된다.

이러한 일체형의 스페이서(18)는 전면 기판(17) 및 배면 기판(11)이 소정의 간격을 유지하도록 상기 전면 기판(17) 및 배면 기판(11) 사이에 접착되어 설치됨으로써, 정밀하면서도 스페이서(18)의 조립이 용이하며, 스페이서(18)의 접촉면적이 넓어 충분한 강도가 보장되고, 스페이서(18)의 위치 정렬이 용이하고, 스페이서(18) 형성 공정의 시간을 크게 줄일 수 있다.

또한, 스페이서(18)의 높이를 균일하게 할 수 있으며, 종래와는 달리 글래스 실링(glass sealing)을 위하여 프리트 글래스(frit glass) 재질의 실링부(19)를 도포시 패널 내부로의 침범을 방지하기 위하여 스페이서 높이의 글래스 스틱(glass stick; 도 2의 9')을 전면 기판(17) 상의 테두리에 접합하는 본딩 공정을 생략하여 패널 내부의 오염을 줄일 수 있고, 종횡비(aspect ratio)를 1이상 크게할 수 있다.

이와 같이, 전면 기판(17)과 배면 기판(11)의 사이에 접촉되어 고정되고, 유리재질로 이루어진 조립된 일체형의 스페이서(18)를 사용하여 된 전계 방출 표시소자는 근본적으로 기존의 음극선관(CRT)와 유사한 방식으로 동작한다.

즉, 음극으로부터 전자들이 방출되어 투명한 전면 기판(17)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 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^-7torr 정도)으로 유지됨으로써 방출 전자들의 평균 자유 행정을 늘리고, 팁의 물리 화학적 오염이나 손상을 방지할 수 있어야 한다. 그리고, 스크린의 면적이 증가하게 되면 이러한 고진공하에서 휨 현상이 일어나므로 일정한 거리 마다 스페이서(18)를 위치시키는데, 본 발명에 따른 스페이서(18)는 높이가 균일하고, 위치 정렬이 정확하여 고진공하에서의 휨 현상을 방지할 수 있다.

이상과 같은 전계 방출 표시소자의 스페이서 조립 방법은 다음과 같다.

도 6는 도 5의 조립 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 다수의 돌출부(20b)가 하나의 로드(20a)에 연계되고, 소정 형상을 가진 금형에 용융된 유리를 몰딩하여 스페이서부(20)를 형성한다.

다음으로, 상기 로드(20a)가 일정 간격을 두고 다수 하나로 결합되도록 또 다른 소정 형상을 가진 금형에 용융된 유리를 몰딩하여 상기 스페이서부(20)와 조립할 제1프레임부(21) 및 제2프레임부(22)를 형성한다. 여기서, 상기 금형에 의해 몰딩된 상기 제1프레임부(21)는 상기 스페이서부(20)의 돌출부(20b)와 서로 조립가능하도록 제1결합홈(21a)을 구비하고, 제2프레임부(22)는 제1프레임부(21)와 서로 조립가능하도록 제2결합홈(22a)을 구비한다.

다음으로, 상기 제1 및 제2결합홈(21a,22a)에 유리 페이스트를 도포하고, 상기 스페이서부(20)와 제1 및 제2프레임부(21,22)를 단단히 접착하여 고정함으로써, 스페이서부가 조립된 일체형의 스페이서(18)를 완성한다.

마지막으로, 전면 기판(17)에 고정될 스페이서(18)를 먼저 정렬하여 접착한 후, 이를 다시 마이크로팁들(도 4의 12')의 형성이 완료된 배면 기판(11)과 정렬하여 접착하고, 그 내부가 소정의 압력 예컨데, 10^-7토르(torr)정도의 진공압으로 유지시킨 상태에서 프리트 글래스(frit glass)재질의 실링부(19)로 밀폐하면 전계 방출 표시소자 스페이서(18)의 조립이 완료된다.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자는 스페이서를 조립된 일체형으로 형성하여 고정이 용이하고, 제조공정의 시간을 단축할 수 있고, 패널 내부의 오염을 방지할 수 있음과 동시에 종횡비(aspect ratio)를 1 이상으로 크게 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 전면 기판과 배면 기판; 상기 전면 기판과 배면 기판의 내면에 각각 형성되어 교차하는 부위에 단위 픽셀을 마련하는 X-Y 매트릭스 상의 양극과 음극; 상기 음극에 마련되는 다수의 마이크로 팁; 상기 음극 상에 형성되는 것으로 상기 마이크로 팁이 대응하는 홀을 갖는 절연체층; 상기 홀에 대응하는 개구부를 갖는 게이트; 상기 단위 픽셀을 벗어난 비화소 영역에 마련되어 상기 전면 기판과 배면 기판의 간격을 유지시키는 스페이서;를 구비한 전계 방출 표시소자에 있어서,

   상기 스페이서는,

   상기 전면 기판과 배면 기판의 사이에서 다수의 돌출부가 하나의 로드에 연계되도록 금형에 의해 몰딩된 유리 재질의 스페이서부; 및

   상기 스페이서부가 일정 간격을 두고 다수 하나로 결합되도록 금형에 의해 몰딩되며, 상기 스페이서부가 조립 가능하도록 결합홈이 형성된 유리 재질의 프레임부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프레임부는 상기 스페이서부가 접합되는 제1프레임부 및 상기 제1프레임부가 접합되는 제2프레임부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스페이서는 유리 페이스트로 접착된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.