KR20010056988A - 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전계 방출 디스플레이의 진공 갭(Gap)을 유지시키는 스페이서의 부착 방법에 관한 것이다.
본 발명의 스페이서 부착 방법은 지그에 홈을 형성하는 단계와, 홈에 스페이서를 삽입하는 단계와, 임의의 기판 상에 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나를 인쇄하는 단계와, 지그에 삽입된 스페이서를 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나와 부착하는 단계와, 스페이서에서 지그를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 별도의 지지부재가 필요없이 프릿글래스 또는 전도성 페이스트를 이용하여 스페이서 자체를 패널에 부착함으로써 스페이서 부착 공정을 간단히 할 수 있게 된다.

Description

전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법{Method Of Attaching Spacer In Field Emission Display}
본 발명은 전계 방출 디스플레이에 관한 것으로, 특히 진공 갭(Gap)을 유지시키는 스페이서의 부착 방법에 관한 것이다.
최근, 전계 방출 소자를 이용한 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display; 이하, FED라 한다)의 개발이 본격적으로 이루어지고 있다. 이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Dispaly; LCD) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP)와 같이 얇으면서도 음극선관(Cathod Ray Tube; CRT)와 같은 우수한 화질을 제공할 수 있기 때문이다. FED는 전계방출 소자로부터 방출된 전자를 형광체에 충돌시켜 발생되는 빛을 이용하여 화상을 표시하게 된다.
도 1은 일반적인 FED의 기본 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1의 FED는 서로 대향된 상판(20) 및 하판(10)과, 상판(20) 및 하판(10) 사이의 스페이서(28)를 구비한다. 하판(10)은 하부기판(12)과, 하부기판(12) 위에 형성된 이미터(14) 및 절연층(16)과, 절연층(16) 위에 형성된 게이트전극(18)을 구비한다. 상판(20)은 상부기판(22)와, 그 아래에 적층된 양극(24)과 형광체(26)를 구비한다. 상판(20) 및 하판(10) 사이의 스페이서(28)는 진공 갭(30)이 유지되게 한다. 팁 형상의 이미터(14)들은 음극(도시하지 않음)과 게이트전극(18)에 인가되는 전압에 의해 형성된 고전계에 의해 전자들(32)을 방출하게 된다. 이미터(14)로부터 방출된 전자들(32)은 양극(24)에 인가되는 전압에 의해 가속되어 양극(24)의 표면에 도포된 적(R), 녹(G), 청(B) 형광체(26)에 충돌함으로써 형광체(26)를 발광시키게 된다.
전술한 FED가 양극(24)에 400∼1000V의 전압을 인가하여 구동하는 저전압형인 경우 상판(20)과 하판(10)의 간격이 200∼500㎛ 정도로 설정되므로 스페이서의 설계 및 제작과 재료의 선택문제가 비교적 용이한 장점이 있다. 그러나, 저전압 FED에서는 현재까지 개발된 저전압 형광체의 발광효율이 좋지 않고 전자의 집속이 능동적이지 못한 단점이 있다. 이에 대응하여 개발된 고전압 FED는 고전압에서 동작하는 기존의 음극선관용 형광체를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다. 반면에, 고전압 FED에서는 전자빔의 집속을 위하여 양극에 1∼10kV의 고전압을 인가해야 하므로 상판과 하판의 간격은 1mm 이상 유지되어야만 한다. 이 경우, 스페이서는 상판과 하판을 휘어짐이나 깨짐이 없이 지지하기 위하여 폭 대 높이의 비(Aspect Ratio)가 1:20 정도로 커지게 된다. 이에 따라, 스페이서를 픽셀(Pixel) 사이에 정확히 정렬하여 부착하는데 어려움이 있다.
이러한 어려움을 극복하기 위하여 도 2 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 여러가지 형상의 스페이서를 제작하여 부착하는 방법이 시도되고 있다. 도 2는 보조 그립(Grip)(34, 36)을 이용하여 상판(20) 및 하판(10)에 정렬 부착되어진 리브형 스페이서(32)를 나타낸 것이다. 도 2에서 리브형 스페이서(32) 각각은 폴리아미드(Polyimide) 그립(36)에 의해 수직이 유지되도록 지지되어 상판(20) 및 하판(10)에 부착된다. 다수개의 스페이서(32)들은 양측부에 위치하는 세라믹(Ceramic) 그립(34)에 의해 정렬되어 고정되게 된다. 도 3은 상판(20)에 형성된 홈에 삽입되어 고정된 리브형 스페이서(32)를 나타낸 것이다. 도 3에서 리브형 스페이서(32)는 상판(20)에 정밀하게 형성된 홈에 삽입되어 고정되게 된다. 도4a 및 도 4b는 감광성유리를 이용하여 여러가지 형태로 가공된 스페이서(38, 40)를 나타낸 것이다. 감광성유리를 가공하여 제작한 스페이서(38, 40)는 정렬을 위하여 스페이서(38, 40)의 양끝에 보조그립을 정렬 및 부착한 뒤 정렬된 그립에 가공한 스페이서(38, 40)를 끼우는 방법을 이용하여 고정되게 된다.
그런데, 전술한 종래의 스페이서 부착방법들은 보조그립(34, 36)이 진공배기를 방해하거나 스페이서 가공이나 접합을 위하여 복잡한 공정이 추가되므로 FED에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 별도의 지지부재가 필요없이 스페이서 자체를 부착시킴으로써 간단한 공정으로 스페이서를 정렬하여 부착시킬 수 있는 스페이서 부착 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 FED의 기본 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 종래의 그립을 이용한 스페이서 부착 방법을 나타낸 도면.
도 3은 종래의 홈을 이용한 스페이서 부착 방법을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 종래의 감광성유리를 이용한 스페이서 형태를 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 스페이서 부착 방법에 적용되는 스페이서들을 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 실시 예에 따른 스페이서 부착 방법을 단계적으로 나타낸 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 스페이서 부착 방법에 의해 상판 및 하판에 부착되는 스페이서의 위치를 나타낸 도면.
도 8a 내지 도 8c는 스페이서와 프릿글래스 또는 전도성 페이스트의 부착형태를 나타낸 도면.
도 9a 및 도 9b는 스페이서와 보조 프릿글래스 또는 전도성 페이스트의 부착형태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 스페이서 부착 방법이 적용된 샘플을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 스페이서 부착 방법을 대형 패널에 적용하여 리브형 스페이서를 짧은 길이로 분리 부착한 샘플을 나타낸 도면.
도 12는 도 11에 도시된 스페이서 부착방법에 적용되는 짧은 길이의 스페이서와 지그를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10, 57 : 하판 12 : 하부기판
14, 58 : 이미터 16 : 절연층
18 : 게이트전극 20, 55 : 상판
22 : 상부기판 24 : 양극
26, 51 : 형광체 28, 38, 40, 42, 44, 64 : 스페이서
30 : 진공 갭 32 : 전자빔
34 : 세라믹 그립 36 : 폴리이미드 그립
46, 62 : 지그 48 : 홈
50 : 기판 52 : 프릿글래스 또는 전도성 페이스트
56 : 블랙 매트릭스
60 : 보조 프릿글래스 또는 전도성 페이스트
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 FED의 스페이서 부착 방법은 지그에 홈을 형성하는 단계와, 홈에 스페이서를 삽입하는 단계와, 임의의 기판 상에 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나를 인쇄하는 단계와, 지그에 삽입된 스페이서를 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나와 부착하는 단계와, 스페이서에서 지그를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 5a 내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 스페이서 부착 방법에 적용되는 다양한 형태의 스페이서들을 나타낸 것이다. 도 5a는 가장 일반적인 리브형 스페이서(32)로 기판유리와 같은 재료를 이용하여 원하는 두께, 높이, 길이로 절단 가공하거나 세라믹 프로세스를 이용하여 손쉽게 제작할 수 있는 스페이서이다. 도 5b는 일정주기로 단차부를 가지게끔 변형된 리브형 스페이서(42)를 나타낸 것으로 상기 리브형 스페이서(32)에 비해 진공배기가 용이한 장점이 있는 반면 제작이 까다로운 단점이 있다. 도 5c는 크로스(Cross)형 스페이서(44)로서 셀프-스탠딩(Self-standing)이 가능하여 핸들링(Handling)이나 정렬이 손쉬운 장점이 있는 반면에 제작단가가 높고 상기 리브형 스페이서(32)에 비해 같은 면적에 적용시 수량이 많이 필요한 단점이 있다. 이 외에도 여러가지 형태의 스페이서들이 본 발명의 스페이서 부착 방법에 적용될 수 있다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 실시 예에 따른 스페이서 부착 방법을 단계적으로 나타낸 것이다.
우선, 도 6a에 도시된 바와 같이 다수개의 스페이서가 삽입될 수 있는 홈(48)이 형성된 지그(46)를 마련하게 된다. 홈(48)은 삽입될 스페이서의 형태에 따라 스페이서가 부착될 위치와 대응하게끔 형성하게 된다. 이러한 지그(46)가 마련되면 그의 홈(48)에 도 6b에 도시된 바와 같이 스페이서(48)을 삽입하게 된다.이때 스페이서(48)가 지그(46)의 홈(48)에 50% 이상 삽입되게 함으로써 이후 공정에서 수직이 유지되게 하고 휘어지는 것을 방지할 수 있게 한다. 그 다음, 도 6c에 도시된 바와 같이 스페이서(48)를 부착할 기판(50) 상에 인쇄기법을 이용하여 프릿글래스(Frit Grass) 또는 전도성 페이스트(52)를 인쇄하게 된다. 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)는 스페이서(48)가 위치할 부분에 점의 형태로 패터닝된 스크린마스크를 이용하여 스크린프린팅을 통해 인쇄하게 된다. 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)를 인쇄한 후 건조공정을 통해 프릿글래스 또는 전도성 페이스트를 만들 때 첨가된 바인더(Binder)를 제거하게 된다. 이어서, 도 6d에 도시된 바와 같이 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)가 인쇄된 기판(50)과 스페이서(48)이 삽입된 지그(46)를 얼라인먼트시키게 된다. 그리고, 얼라인먼트된 기판(50)과 지그(46)를 도 6e에 도시된 바와 같이 정렬이 어긋나지 않도록 가접합한 후, 소성하여 스페이서(48)가 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)를 통해 기판(50)에 부착되게 한다. 스페이서(48)를 기판(50)에 부착하기 위한 소성을 위하여 부착하고자 하는 프릿글래스(52)가 경화되기 위한 온도와 시간에 맞게 가열로(Furance)에서 소성하게 된다. 다른 방법으로 도 6f에 도시된 바와 같이 레이저를 이용하여 프릿글래스(52)를 소성할 수 있다. 이 레이저를 이용한 소성방법에서는 레이저를 이용하여 프릿글래스(52)가 인쇄되어 있는 부분만을 레이저 스캐닝함으로써 부착시킬 수 있으므로 공정시간을 단축할 수 있으며 기판(50)과 스페이서(48)의 정렬공정 및 소성공정을 한꺼번에 수행할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 소성을 위한 열공정시 스페이서(48)의 정렬이 어긋나는 것을 방지하기 위하여지그(46) 및 스페이서(48)와 기판(50)은 열팽창율이 비슷한 재료를 이용하게 된다. 스페이서(48)가 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)를 통해 기판(50)에 부착되면 도 6g에 도시된 바와 같이 스페이서(48)에서 지그(46)를 분리해내게 된다. 이와 같이, 본 발명의 스페이서 부착방법은 프릿글래스 또는 전도성 페이스트를 이용하여 스페이서 자체를 기판에 부착시킴으로써 별도의 지지부재가 필요없게 되고 스페이서 부착 공정을 간단히 할 수 있게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 스페이서 부착 방법에 의해 상판 및 하판에 부착되는 스페이서의 위치를 나타낸 것이다. 스페이서(48)는 도 7a에 도시된 바와 같이 상판(55)에 매트릭스 형태로 형성되어진 블랙매트릭스(56) 부분에 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)를 통해 부착하게 된다. 이렇게 스페이서(48)를 상판(55)에 부착하는 경우 상판 제작공정중 형광체(51)의 열처리 공정과 함께 스페이서(48)를 접합을 위한 소성공정을 동시에 수행할 수 있게 된다. 일반적으로 상판 제작공정은 기판상에 블랙매트릭스(56) 형성, 적·녹·청 형광체 코팅 및 패터닝, 래커(Lacquer)를 이용한 평탄화 공정, 알루미늄(Al) 증착, 열처리 공정을 포함하게 된다. 이와 같이 상판 제조공정에는 450도 전후에서 열처리하는 공정이 수반되게 된다. 이에 따라, 스페이서(48) 부착을 위해서는 상판 제작공정중 알루미늄 증착 전 또는 후에 프릿글래스(52)를 인쇄하고 스페이서(48)를 정렬한 휘 형광체(51) 열처리와 동시에 소성함으로써 스페이서(48) 부착을 위한 추가의 소성공정이 필요하지 않게 되므로 공정을 최소화할 수 있게 된다. 이와는 달리, 스페이서(48)는 도 7b에 도시된 바와 같이 하판(57)에 픽셀별로 마련된 이미터(58) 사이에 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)를 통해 부착하게 된다.
도 8a 내지 도 8c는 스페이서(48)와 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)의 부착형태를 나타낸 것이다. 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)는 도 8a에 도시된 바와 같이 스페이서(48)와 나란하게 부착되게끔 인쇄하거나, 도 8b에 도시된 바와 같이 스페이서(48)과 직교하게 부착되게끔 인쇄할 수 있다. 또한, 도 8c에 도시된 바와 같이 크로스형 스페이서(44)와는 어느 한 방향으로 나란하게 부착되게끔 인쇄할 수 있다. 이들 중 스페이서(48)와 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)가 직교하게 부착되는 경우 접합강도가 제일 좋게 된다. 이는 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)가 소성되면서 스페이서(48)의 하단면을 따라 스며들어 접착되기 때문이다. 더불어, 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(52)와 스페이서(48)의 접착강도를 증가시키기 위하여 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 유효화면 바깥쪽 부분에도 보조 프릿글래스 또는 전도성 페이스트(60)을 인쇄하여 리브형 스페이서(48)의 양끝부와 부착되게 할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 스페이서 부착 방법을 이용하여 스페이서를 부착하여 상하판 봉착(Sealing) 및 배기 공정을 수행한 뒤 팁-오프(Tip-off)한 샘플을 나타낸 것이다. 도 10을 참조하면, 내부 진공에 충분한 압축 강도를 가지고 스페이서가 상하판에 부착되었음을 알 수 있다.
도 11은 리브형 스페이서를 짧은 길이로 분리하여 부착한 샘플을 나타낸 것이다. 패널의 크기가 대형화될 경우 대형 패널에 적용할 수 있는 리브형 스페이서의 제작은 제약을 받게 된다. 이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이 리브형 스페이서를 짧은 길이로 나누어 복수개를 적용하게 되면 대형 패널에 아무 제약없이 사용할 수 있는 장점이 있다. 이는 도 12에 도시된 바와 같은 지그(62)에 복수개의 스페이서(64)를 원하는 위치에 삽입하여 상술한 바와 같이 후공정을 수행함으로써 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스페이서 부착방법에서는 별도의 지지부재가 필요없이 프릿글래스 또는 전도성 페이스트를 이용하여 스페이서 자체를 패널에 부착함으로써 스페이서 부착 공정을 간단히 할 수 있게 된다. 특히, 스페이서를 상판에 부착하는 경우 형광체 열처리 공정과 동시에 스페이서를 접합할 수 있으므로 프릿글래스 또는 전도성 페이스트의 인쇄공정이외에는 추가공정이 필요하지 않으므로 공정수를 최소화할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 스페이서 부착 방법에 의하면 리브형 스페이서를 부착하는 경우 지지부재가 필요없으므로 종래의 진공배기 과정에서 진공패스에 대한 불리한 점을 극복할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명의 스페이서 부착 방법에 의하면 리브형 스페이서를 짧은 길이로 나누어 부착하는 경우 대화면의 스페이서 부착을 손쉽게 할 수 있게 된다.
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.

Claims (8)

  1. 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법에 있어서,
    지그에 홈을 형성하는 단계와,
    상기 홈에 상기 스페이서를 삽입하는 단계와,
    임의의 기판 상에 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나를 인쇄하는 단계와,
    상기 지그에 삽입된 스페이서를 상기 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나와 부착하는 단계와,
    상기 스페이서에서 상기 지그를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나는
    상기 스페이서와 평행하게 접착되게끔 인쇄된 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나는
    상기 스페이서와 직교하게 접착되게끔 인쇄된 것을 특징으로 하는 전계 방출디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서와 프릿글래스 및 전도성 페이스트 중 어느 하나와 부착단계는
    상기 스페이서가 삽입된 지그를 상기 임의의 기판과 정렬하여 가접합하는 단계와,
    상기 가접합된 지그와 임의의 기판을 열처리하여 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열처리를 형광체의 열처리와 동시에 하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 열처리하여 소성하는 단계는 가열로에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 열처리하여 소성하는 단계는 레이저 스캐닝에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그에 삽입되는 스페이서는 짧은 길이를 갖는 복수개의 스페이서로 분리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디스플레이의 스페이서 부착 방법.
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