KR20010054429A - 전계방출 표시 장치 - Google Patents

Abstract

HPTF 게터를 용이하게 장착할 수 있는 고정부재를 갖는 전계방출 표시장치가 개시된다. 본 발명의 전계방출 표시장치는 하부기판 상에 캐소드 전극, 게이트 전극, 게이트 절연막 및 에미터팁이 형성된 캐소드 기판, 상부기판 상에 형광물질이 코팅된 애노드 기판, 상기 캐소드 기판 및 상기 애노드 기판을 소정의 간격으로 유지시키기 위한 스페이서, 상기 캐소드 기판의 일측에 형성된 띠 형상의 고 다공성 박막 게터, 상기 캐소드 기판 상에 상기 게터의 양단부분이 삽입되어 고정될 수 있도록 형성된 제1 고정부재, 및 상기 캐소드 기판과 상기 애노드 기판의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 포함한다. 게터의 양단부분을 삽입하여 고정할 수 있는 제1 고정부재를 형성하여, 상기 HPTF 게터를 손상없이 상기 캐소드 기판 상에 고정시킴으로써, 두께가 얇으면서 우수한 진공도를 보이는 전계방출 표시장치를 형성할 수 있고, 또한, 얇은 띠형상의 HPTF 게터를 형성함으로써, RF 가열법을 이용하여 게터를 용이하게 활성화시킬 수 있다.

Description

전계방출 표시 장치 {FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전계방출 표시장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 전계방출 표시소자에 손상 없이 용이하게 HPTF 게터를 장착할 수 있는 게터 고정부재를 갖는 전계방출 표시장치에 관한 것이다.

최근에 표시장치의 대형화 및 고해상도의 추세에 따라 보편적인 표시장치인 CRT로부터 평판표시장치들, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display), ELD(ElectroLuminescent Display), PDP(Plasma Display Panel), VFD(Vacuum Fluorescent Display)의 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 그러나, 상술한 평판표시장치들은 각각 장단점을 가지고 있다.

그러나, 평판표시장치의 하나인 FED는 상술한 다른 평판표시장치의 단점들을 거의 동시에 해결할 수 있는 것으로 기대되고 있다.

FED는 전극구조가 간단하고, 냉음극방식으로 전력소모가 적고, 내부 지지대를 사용함으로써 대화면화에 유리하고 고속동작, 멀티플렉스 어드레싱, 고해상도,광시야각, 고광도, 완전한 색수행능력 등의 장점을 가진다.

상기 FED는 진공 내에서 금속 혹은 도체에 높은 전기장(약 5×10⁷V/㎝)을 인가하면 전자들이 고체로부터 진공 밖으로 양자역학적인 터널링을 통해 튀어나오게 되는 데, 이것들이 맞은 편의 후면 전극에 인가된 전압에 의하여 가속되어 전극 위에 형성된 형광층을 때려서 발광시키므로써 영상을 표시하는 디스플레이 소자이다.

이는 크게 형광층과 투명전극이 형성되는 상판과 캐소드 전극선 및 게이트 전극이 형성되는 하판으로 구성되며, 이 들 사이에는 서로 간에 일정한 간격을 유지하기 위한 스페이서가 위치하고, 또한 고진공을 유지할 수 있도록 두 판이 만나는 엣지(edge)부분이 실링(sealing)물질에 의하여 단단하게 봉착된다.

이러한 FED는 10^-6Torr이하의 고진공을 요하며, 수명이 다하는 동안 계속적으로 진공을 유지하기 위해서는 게터가 반드시 필요하다. 하지만 이러한 게터의 장착을 위한 공간이 필요한 관계로 패널의 체적이 커져야하는 문제가 발생된다.

일반적으로 전계방출 표시소자의 내부 진공 유지를 위하여 사용되는 게터로는 증발성 게터(evaporable getter)와 비증발성 게터(non-evaporable getter; NEG)가 있다.

게터를 형성하는 방법으로 형광층 라인과 라인 사이에 투명한 절연층 라인을 형성하고, 그 상부에 게터 라인을 박막으로 형성한 후, 전류가열로 활성화하는 방법이 미합중국 특허 제5,520,563호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법으로 게터를 형성하게 되면, 박막 형태의 게터가 패키징 공정을 거치면서 대부분이 산화되어게터의 역할을 할 수 없고, 또한 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.

또한, 미합중국 특허 제5,693,438호에는 애노드 판 상에 형광층들과 함께 게터 물질을 형성하거나 형광층들 사이에 매트릭스 모양으로 게터 물질을 형성하고 팁으로부터 나오는 전자들로 게터를 활성화시키는 방법이 개시되어 있으나, 상기 방법은 게터의 형성공정이 복잡하고 난이할 뿐만 아니라, 게터를 견고하게 본딩시키는 데 어려움이 있다.

이와 함께, 게터의 활성화 방법으로서 전류에 의한 저항 가열법, 증발성 게터에 사용되는 RF(radio frequency) 가열법, 레이저 또는 적외선 가열법에 의해 게터를 활성화시키며, 또 다른 활성화방법으로는 전계방출 표시소자 패널 전체를 가열시켜 활성화시키는 방법이 있다. 그 중 많이 사용되는 방법으로 저항 가열법과 RF 가열법이 편리하게 사용되고 있다.

예를 들어 증발성 게터를 사용할 경우에는, 상기 게터를 형성시키기 위한 구조가 복잡해지고, 게터의 활성화시 내부 온도가 800∼1250℃까지 상승하는 고온 문제로 기판 등이 파손되는 문제가 발생되어 진공도를 유지할 수 없게 되는 문제점이 있고, 또한 공정도 복잡할 뿐만 아니라 소자의 두께가 두껍게 되는 문제점이 있다.

또한, 증발성 게터는 마그네슘, 바륨, 알루미늄 등의 금속성으로 이루어져 있으므로 진공도를 높이기 위해 게터를 활성화시킨 후에는 그 소자의 내부 자체가 도전되는 문제도 발생하여 전극 컨트롤이 잘 되지 않게되는 문제점이 있다. 특히, 기존의 CRT나 VFD 등의 디스플레이에 사용되던 바륨(Ba) 게터(증발형)의 경우에는 게터를 증발시켜 코팅을 해야하므로, 이를 위한 공간이 필수적으로 필요하였다.

하지만 최근 개발된 고 다공성 박막(high porous thick film; 이하 HPTE라 함)의 경우 얇은 종이 모양의 게터로서 폭과 두께를 마음대로 조절할 수 있으므로, 이의 장착기술만 확보된다면 패널의 두께를 추가로 증가시키지 않으면서도 우수한 진공을 확보할 수 있다.

최근들어 이와 같은 HPTE에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 아직 이와 같은 HPTE를 장착하는 기술로는 고전압 패널의 경우 즉, 상판과 하판의 간격이 1mm이상인 경우에만 적합하기 때문에, 상판과 하판의 간격이 수백 ㎛이하인 저전압 패널의 경우에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 상술한 HPTF를 활성화하는 방법으로써 전류가열법과 레이져를 이용한 활성화 방법 등이 연구되고 있으나, 상기 전류가열법의 경우에는 전류를 흐르게 하기 위하여 전극이 실링라인 밖으로 나와 있어야 하므로, 전극의 실링에 문제가 있고, 또한, 전극이 추가적으로 필요하며 게터와 연결되어야 한다는 단점이 있다. 따라서, 전극과의 연결부위의 두께가 두꺼워지기 때문에 수백㎛의 갭을 갖는 저전압용 패널의 경우에는 패널 내부에 게터를 장착할 수 없다.

또한, 레이져를 사용하여 상기 HPTF를 활성화하는 방법은 레이져의 가격이 비싸며, 게터 전체를 골고루 가열하기 위하여는 스캐닝을 해 주어야 한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전계방출 표시소자에 손상 없이 용이하게 HPTF 게터를 장착할 수 있는 게터 장착장치를 갖는 전계방출 표시장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전계방출 표시장치의 평면구조를 나타낸 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A₁-A₂선으로 자른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계방출 표시장치용 게터 고정부재를 도시한 도면이다.

도 4는 도 3에 도시한 장치를 B₁-B₂선으로 자른 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출 표시장치용 게터 고정부재를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계방출 표시장치용 게터 고정부재를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 전계방출 표시장치용 게터의 활성화장치의 평면구조를 나타낸 도면이다.

도 8은 도 7에 도시한 장치를 C₁-C₂선으로 자른 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 캐소드 기판 2 : 패널부

4 : 실링부재 6, 20, 30 : HPTF 게터

8 : 애노드 전극 9 : 스페이서

10, 26, 36 : 제1 고정부재 11, 22, 32 : 제1 고정부

13, 24, 34 : 제2 고정부 38 : 제2 고정부재

40 : 요크 42 : 코일

44 : 냉각수 홀

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하부기판 상에 캐소드 전극, 게이트 전극, 게이트 절연막 및 에미터팁이 형성된 캐소드 기판, 상부기판 상에 형광물질이 코팅된 애노드 기판, 상기 캐소드 기판 및 상기 애노드 기판을 소정의 간격으로 유지시키기 위한 스페이서, 상기 캐소드 기판의 일측에 형성된 띠 형상의 고 다공성 박막 게터, 상기 캐소드 기판 상에 상기 게터의 양단부분이 삽입되어 고정될 수 있도록 형성된 제1 고정부재, 및 상기 캐소드 기판과 상기 애노드 기판의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 구비한 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치를 제공한다.

상기 제1 고정부재는 상기 게터의 양측단을 고정시키는 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 고정부는 게터의 일측단이 삽입되는 직선형 그루브가 형성되어 있는 형태를 가질 수 있고, 또한, 'ㄷ'자의 형상을 가지면서 소정의 간격을 두고 개방된 측이 서로 대향하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 장치는 상기 게터의 좌우이동을 방지하기 위하여 상기 캐소드 기판 상의 상기 게터의 중심부의 양측면부분에 형성된 제2 고정부재를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1은 전계방출 표시장치의 평면구조를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 장치를 A₁-A₂선을 자른 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계방출 표시장치용 게터 고정부재를 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시한 장치를 B₁-B₂선으로 자른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전계방출 표시장치는 캐소드 기판(1), 애노드 기판(8), 스페이서(9), 고 다공성 박막 게터(6), 제1 고정부재(10) 및 실링부재()를 포함한다.

상기 캐소드 기판(1)은 하부 기판 상에 순차적으로 형성된 캐소드 전극(도시안됨), 게이트 전극(도시안됨), 게이트 절연막(도시안됨) 및 에미터팁(도시안됨)을 포함하는 패널부(2)를 포함한다.

상기 애노드 기판(8)은 상부기판 상에 형광물질이 코팅된 애노드 전극(도시안됨)들을 형성함으로써 이루어진다.

상기 스페이서(9)는 상기 캐소드 기판(1) 및 상기 애노드 기판(8) 사이에 형성되며, 상기 캐소드 기판(1) 및 상기 애노드 기판(8)을 소정의 간격으로 유지시키기는 역할을 한다.

상기 고 다공성 박막(high porous thick film; HPTF) 게터(6)는 상기 캐소드 기판(1) 상의 일측에 형성된다.

상기 HPTF 게터(6)는 약 200㎛ 정도의 두께를 갖고 띠 형상을 갖는다.

종래에는 게터의 두께로 인하여 패널의 두께가 증가되는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 폭과 두께를 조절할 수 있는 HPTF 게터(6)를 사용함으로서, 패널의두께를 추가로 증가시키지 않으면서도 우수한 진공을 확보할 수 있다.

상기 HPTF 게터(6)는 고정부재(도시안됨)에 의해 상기 캐소드 기판(1) 상에 고정되며, 상기 캐소드 기판(1) 상에 형성된 에미터팁을 포함하는 패널부와 소정의 간격으로 이격되어 형성된다.

상기 고정부재는 상기 캐소드 기판 상에 상기 게터의 양단부분이 삽입되어 고정될 수 있도록 형성된다.

상기 실링부재(4)는 상기 캐소드 기판(1)과 상기 애노드 기판(8)의 주변부에 형성된다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 띠형상의 HPTF 게터(6)는 상기 HPTF 게터(6)의 양단부에 형성된 제1 고정부재(10)에 의해 상기 캐소드 기판(1) 상에 고정된다.

상기 제1 고정부재(10)는 상기 HPTF 게터(6)의 일측단이 삽입되는 직선형 그루브가 형성되어 있는 제1 고정부(11) 및 상기 HPTF 게터(6)의 타측단이 삽입되는 직선형 그루브가 형성되어 있는 제2 고정부(13)를 포함한다.

상기 제1 고정부(11) 및 상기 제2 고정부(13)는 소정의 간격을 두고 개방된 측이 서로 대향하도록 형성되며, 소다라임 유리 또는 감광성 유리로 이루어진다.

상기 제1 고정부재(10)에 상기 HPTF 게터(6)를 장착하는 방법은 우선 상기 제1 고정부재(10)를 제조하여, 상기 캐소드 기판(1) 상에 형성한 후, 상기 HPTF 게터(6)를 구부린 상태에서 양끝은 상기 제1 및 제2 고정부(11,13)의 개방된 측에 삽입시킴으로써 완성된다.

이 때, 상기 제1 고정부재(10)는 스페이서의 높이보다 낮거나 같아야한다.

상기 제1 고정부재(10)를 상기 캐소드 기판(1) 상에 형성하는 방법은 다음과 같다.

우선, 상기 캐소드 기판(1) 상에 접착용 프릿(frit)을 상기 제1 고정부재(10)가 형성될 영역에 소량 바른 다음, 상기 제1 고정부재(10)를 상기 캐소드 기판(1) 상에 붙인다.

이 때, 상기 제1 고정부재(10)는 상기 접착용 프릿의 두께만큼 높은 위치에 형성되게 되므로, 상기 제1 고정부재(10)를 강하게 눌러 상기 접착용 프릿의 두께를 최소화하는 것이 중요하다.

이어서, 공기나 산소 분위기에서 약 450℃이상의 온도로 열처리하여, 상기 프릿 내의 바인더를 제거함과 동시에 상기 제1 고정부재(10)를 상기 캐소드 기판(1) 상에 강하게 고정시킨다.

상술한 바와 같이 제1 고정부재(10)를 형성하고, 상기 HPTF 게터(6)를 고정시키는 작업이 완료된 후에는 상기 캐소드 전극(1) 및 상기 애노드 전극(8)을 그 상부에 결과물들이 형성된 면들이 서로 마주보도록 정렬하고, 진공 또는 아르곤 등의 불활성 가스 분위기에서 실링하는 공정이 수행함으로써, 전계방출 표시장치가 완성된다.

실시예 2

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출 표시장치용 게터 고정부재를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 제1 고정부재(26)는 'ㄷ'자형의 제1 고정부(22) 및 'ㄷ'자형의 제2 고정부(24)로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 고정부(22, 24)는 소정의 간격을 두고 개방된 측이 서로 대향하도록 캐소드 기판 상에 형성된다.

따라서, 도면과 같이 HPTF 게터(20)는 상기 제1 및 제2 고정부(22, 24)의 개방된 측에 삽입되어, 상기 캐소드 기판 상에 고정된다.

상기 제1 고정부재(26)를 제조하는 방법은 스페이서의 높이보다 작거나 같은 감광성 유리판에 마스크 패턴을 형성한 후, 약 300∼320㎚ 바람직하게는 310㎚의 자외선(UV)으로 노광시키고, 약 600℃의 온도로 열처리한 후, 10%로 희석된 불산으로 선택적으로 에칭함으로써 수행된다.

이 때, 상기 제1 고정부재(26)를 제조하는 방법은 소다라임 유리를 사용하여 제조하는 기계적 방법과 감광성 유리를 사용하여 제조하는 화학적 방법이 모두 가능하다.

본 실시예에 따른 전계방출 표시소자는 상기 제1 고정부재(26)를 제외하면, 상술한 실시예 1과 동일하다.

실시예 3

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계방출 표시장치용 게터 고정부재를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전계방출 표시장치는 'ㄷ'자형의 제1 고정부(32) 및 'ㄷ자형의 제2 고정부(34)로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 고정부(32, 34)는 소정의 간격을 두고 개방된 측이 서로 대향하도록 캐소드 기판 상에 형성된제1 고정부재(36) 및 HPTF 게터(30)의 양측면에 형성된 제2 고정부재(38)를 포함한다.

상기 제2 고정부재(38)는 캐소드 기판 상의 상기 HPTF 게터(30)의 양측면 부분에 형성되며, 상기 HPTF 게터(30)의 좌우 이동을 방지하는 역할을 한다.

이 때, 상기 제2 고정부재(38)는 상술한 실시예 2의 제1 고정부재를 형성하는 방법과 동일하게 형성된다.

본 실시예에 따른 전계방출 표시소자는 상기 제2 고정부재(38)를 제외하면, 상술한 실시예 2와 동일하다.

이하, 본 발명에 따른 HPTF 게터를 활성화방법을 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 전계방출 표시장치용 게터의 활성화장치의 평면구조를 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7에 도시한 장치를 C₁-C₂선으로 자른 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, RF 가열장치는 막대형상의 요크(40)와 상기 요크(40)의 외부에는 내부에 냉각수로 채워져 있는 냉각수홀(44)이 형성된 코일(42)이 감겨져 있는 구조를 갖는다. 상기 요크(40)는 자성체 물질로 이루어지며, 자기장을 집속시켜 가열효과를 증대시키는 역할을 한다.

상기 RF 가열장치로 HPTF 게터를 활성화시키는 방법은 상기 RF 가열장치를 HPTF 게터가 형성된 캐소드 기판의 하부에 상기 띠형상의 게터와 상기 막대형상의 요크(40)가 겹치도록 위치시킨 후, 상기 코일에 전류를 인가하면, 상기 HPTF 게터에 와류전류가 인가됨으로써, 상기 HPTF 게터가 활성화된다.

또한, 경우에 따라서 상기 HPTF 게터는 다층 구조로도 설치가 가능하며, 이 경우에도 활성화시키는 방법은 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전계방출 표시장치에 게터의 성능이 우수한 HPTF 게터를 띠형상으로 형성하고, 이를 용이하게 고정시킬 수 있는 고정부재를 형성하여 고정시킴으로써, 손상없이 게터를 용이하게 고정시킴과 동시에 패널의 두께를 최소화할 수 있다.

또한, 얇은 띠 형상의 HPTF 게터를 사용함으로써, 기존의 CRT와 VFD 장치에서 사용하는 RF 가열법을 적용할 수 있으므로, 종래의 전류가열법 및 레이져 가열법에 비하여 용이하게 게터를 활성화시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 하부기판 상에 캐소드 전극, 게이트 전극, 게이트 절연막 및 에미터팁이 형성된 캐소드 기판;

   상부기판 상에 형광물질이 코팅된 애노드 기판;

   상기 캐소드 기판 및 상기 애노드 기판을 소정의 간격으로 유지시키기 위한 스페이서;

   상기 캐소드 기판의 일측에 형성된 띠 형상의 고 다공성 박막 게터;

   상기 캐소드 기판 상에 상기 게터의 양단부분이 삽입되어 고정될 수 있도록 형성된 제1 고정부재; 및

   상기 캐소드 기판과 상기 애노드 기판의 주변부를 진공실링하기 위한 실링부재를 구비한 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 고정부재는 상기 게터의 일측단이 삽입되는 직선형 그루브가 형성되어 있는 제1 고정부 및 상기 게터의 타측단이 삽입되는 직선형 그루브가 형성되어 있는 제2 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 고정부재는 'ㄷ'자형의 제1 및 제2 고정부를 포함하며, 상기 'ㄷ'자형의 제1 및 제2 고정부는 소정의 간격을 두고 개방된 측이 서로대향하도록 상기 캐소드 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 게터의 좌우이동을 방지하기 위하여 상기 캐소드 전극 상의 상기 게터의 중심부의 양측면부분에 형성된 제2 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 고정부재는 소다라임 유리 또는 감광성 유리로 이루어지는 것을 특징으로 전계방출 표시장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 게터는 RF 가열법을 이용하여 활성화되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.