KR20050051892A - 메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크 발생 방지와 전자의 집속 및 가속을 위한 금속 메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 상호 대향하며 배치되고, 진공용기 형성시 봉착되는 전면기판 및 배면기판과, 상기 배면기판 상에 형성되는 전계방출용 에미터를 구비한 캐소드 구조와, 전자의 집속과 가속 제어를 수행하도록 상기 캐소드 구조에 밀착되도록 형성된 메쉬 그리드와, 상기 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상에 도포되는 형광막을 구비한 전계방출표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 금속 메쉬 그리드의 고착공정이 전면기판 및 배면기판의 봉착공정에 비해 높은 소성온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치의 제조방법이 개시된다.

Description

메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자 및 그 제조방법{METHOD FOR FABRICATING FIELD EMISSION DISPLAY INCLUDING MESH GRID}

본 발명은 전계방출표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크 발생 방지와 방출전자의 집속 및 가속 작용을 수행하되 배면기판 측에 안정적으로 고착될 수 있는 메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전계방출표시소자(Field Emission Display; FED)는 전계방출효과를 이용하여 예컨대, 카본나노튜브(Carbon Nanotube: CNT)에 해당하는 에미터에서 전자를 방출시킨 후 애노드 전극 측으로 가속시켜 형광층을 여기시키는 방식으로 소정의 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 통상적으로는 캐소드 전극과 게이트 전극 및 애노드 전극을 구비한 3극관 구조로 이루어진다.

이와 같은 3극관 구조의 전계방출표시소자는 구동시 배면기판과 전면기판 사이의 내부공간에서 아크 방전(Arc discharge)이 발생하는 경우가 종종 있는데, 이러한 아크 방전은 기판 내부에서 발생되는 아웃개싱 등에 의하여 순간적으로 많은 가스가 이온화되면서 일어나는 방전 현상에 따른 것으로 볼 수 있다. 이러한 아크 방전은 애노드 전압이 증가됨에 따라 더욱 심하게 발생되는데, 아크 방전이 발생되면 애노드 전극과 게이트 전극이 전기적으로 단락되고, 이로 인해 대전류가 흘러 전극이 손상되는 문제가 발생한다.

한편, 아크 방전을 방지함과 아울러 전자의 집속(Focusing) 조절을 위해 게이트 전극과 애노드 전극 사이에 메쉬 그리드를 개재하는 기술이 소개된 바 있는데, 종래의 이러한 메쉬 그리드 구조는 배면기판의 캐소드 전극과의 얼라인을 조정하는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라 안정적인 고착이 이루어지지 않는 문제가 있었으며, 이로 인해 에미터에서 방출된 전자가 선택된 발광영역이 아닌 근접영역의 형광체에 부딪혀 색순도가 떨어지는 문제가 종종 유발되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 아크 발생 방지와 방출전자의 집속 및 가속작용을 수행하되 배면기판 측에 고착되어 전면기판 및 배면기판의 봉착상태에서도 안정적으로 고정상태를 유지할 수 있는 메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상호 대향하며 배치되고 진공용기 형성시 봉착되는 전면기판 및 배면기판과, 상기 배면기판 상에 형성되는 전계방출용 에미터를 구비한 캐소드 구조와, 전자의 집속과 가속 제어를 수행하도록 상기 캐소드 구조에 밀착되도록 형성된 메쉬 그리드와, 상기 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상에 도포되는 형광막을 구비한 전계방출표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 금속 메쉬 그리드의 고착공정이 전면기판 및 배면기판의 봉착공정에 비해 높은 소성온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명에는 상기 금속 메쉬 그리드의 적어도 일면에 절연막을 형성하는 공정이 더 포함될 수 있다.

상기 절연막 형성공정 이전에는, 금속 메쉬 그리드와 절연막의 접착력을 강화시키기 위한 산화피막 형성공정이 수행되고, 상기 산화피막 형성은 금속 메쉬 그리드의 잔류응력을 제거하는 전소성 공정시에 800 ~ 1000℃에서 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상호 대향하며 배치되고, 진공용기 형성시 봉착되는 전면기판 및 배면기판과; 상기 배면기판 상에 스트라이프상으로 주기적으로 형성되는, 전계방출용 에미터가 일정 간격으로 배치되어 있는 캐소드 전극 어레이와; 상기 캐소드 전극 어레이 상에 형성되되, 각각의 에미터를 전면기판 측으로 노출시키도록 복수의 개구부가 마련된 절연층과; 상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 절연층 상에 구비되고, 상기 개구부에 대응하는 게이트 홀이 마련된 게이트 전극 어레이와; 전자의 집속과 가속 작용을 수행하되, 상기 봉착공정의 소성온도 보다 높은 온도에서 소성되어 상기 게이트 전극 어레이에 고착되는 금속 메쉬 그리드와; 상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 어레이 및 상기 애노드 전극 어레이 상에 도포되는 형광막;을 포함하는 전계방출표시장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출표시소자의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전계방출표시소자는 일정 간격을 두고 상호 대향하며 배치되되 봉착되어 진공용기를 구성하는 전면기판(20) 및 배면기판(10)과, 상기 배면기판(10) 상에 형성되는 캐소드 전극(11)의 어레이와, 절연층(13)을 사이에 두고 상기 캐소드 전극(11)과 교차하는 게이트 전극(14)의 어레이와, 상기 게이트 전극(14)에 고착되도록 부분적으로 절연막(31)이 도포된 메쉬 그리드(30)와, 상기 캐소드 전극(11)과 교차하며 전면기판(20) 상에 형성되는 애노드 전극(19)의 어레이 및 상기 애노드 전극(19) 상에 형성되는 형광막(21)을 포함한다.

상기 캐소드 전극(11)과 게이트 전극(14)은 각각 스트라이프(Stripe)상으로 주기적으로 배치되어 어레이를 이루고, 그 교차지점에 대응되는 절연층(13)과 게이트 전극(14)에는 각각 개구부와 게이트 홀이 마련되어 상기 캐소드 전극(11)에 구비되는 에미터(12)를 전면기판(20) 방향으로 노출시킨다. 상기 에미터(12)는 고전계 인가시 전자를 방출하는 부분으로서, 바람직하게 카본나노튜브(Carbon Nanotube: CNT)가 채용될 수 있다. 상기 에미터(12)에 대향하는 위치의 애노드 전극(19) 표면에는 에미터(12)에서 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 적,녹,청색의 형광막(21)이 구비된다.

상기 게이트 전극(14) 위에는 아크 방전시 에미터(12)의 손상을 방지하고 방출전자의 집속을 향상시키는 메쉬 그리드(30)가 고정된다. 상기 메쉬 그리드(30)는 형광막(21)의 각 색상 단위로 개구된 메쉬 홀(30a)을 구비하되, 바람직하게 서스(SUS) 강이나 인바(INVAR) 강으로 형성될 수 있다.

메쉬 그리드(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 주기적으로 메쉬 홀(30a)을 구비한 구조로 형성될 수 있으며, 메쉬 홀(30a) 사이의 인접부분에는 절연막(31)이 소정 패턴으로 도포된다.

상기와 같은 패턴을 갖는 절연막(31)에는 다시 프리트(Frit)(15)가 도포되고 이를 매개로 상기 절연막(31) 부분이 게이트 전극(14)에 고착됨으로써 실질적으로 메쉬 그리드(30)의 일면이 배면기판(10) 측에 고정된다. 이러한 고착공정을 위한 상기 프리트(15)의 소성온도는, 후공정으로 수행되는 전면기판(20) 및 배면기판의 봉착공정시의 소성온도에 비해 높은 온도로 설정되어 상기 봉착공정시 메쉬 그리드(30)의 고착상태의 움직임을 방지하게 된다.

상기 메쉬 그리드(30)의 타면에는 스페이서(18)의 일단이 고정 설치되어 실질적으로 배면기판(10)과 전면기판(20) 간의 갭을 유지한다.

그러면 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전계방출표시소자의 제조공정을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 통상의 방법을 사용하여 배면기판(10)에 캐소드 전극(11), 절연층(13), 게이트 전극(14) 및 에미터(12)를 형성하는 공정이 수행된다(단계 S100).

계속해서, 메쉬 그리드(30)를 다음과 같은 방법으로 게이트 전극(14) 위에 형성한다. 여기서, 메쉬 그리드(30)의 재질은 서스 강이나 인바 강을 사용한다. 특히, 인바 강은 음극선관 제조시 섀도우 마스크로 쓰이는 재질로서, 열팽창계수가 일반 서스 재질에 비하여 훨씬 작으므로 아래의 소성 공정시에 발생하는 열응력을 줄이는데 효과적이다. 따라서, 대면적용 소자 제조시에는 인바 강을 사용하는 것이 바람직하며, 소형 소자 제조시에는 통상의 서스 강도 사용이 가능하다.

한편, 상기의 금속 메쉬 그리드(30) 내에는 잔류 응력이 남아있을 가능성이 있고, 이를 그냥 사용하게 되면 소성 공정 중에 금속 메쉬 그리드의 뒤틀림이 일어날 수 있다. 따라서, 단계 S110의 전소성(pre-firing) 공정을 거치게 되는데, 이렇게 하면, 금속 메쉬 그리드(30) 내에 남아있는 잔류 응력이 모두 사라지게 되어 소성 공정 후에도 평탄한 형상을 유지할 수 있다. 바람직하게, 상기 전소성 공정시에는 절연막(31)과 금속 메쉬 그리드(30)의 접착력을 향상시키기 위해 상기 금속 메쉬 그리드(30)의 표면에 대하여 800 ~ 1000℃ 사이의 온도에서 산화피막 형성공정이 수행될 수 있다.

전소성이 완료된 후에는 메쉬 그리드(30)의 상부 및/또는 하부에 절연막(31)을 스크린 인쇄 등의 방법으로 코팅한 후 완전한 절연체로 만들기 위해 400∼600℃로 소성하여 결정화시킨다. 이어서, 절연막(31)이 형성된 메쉬 그리드(30)를 배면기판(10)에 노출된 에미터(12)에 얼라인 조정하여 일치시킨 후 프리트(15)를 이용하여 배면기판(10)에 금속 메쉬 그리드(30)를 완전히 고착시킨다(단계 S120). 고착공정의 프리트(15) 소성온도는 봉착공정의 소성온도에서의 틀어짐을 방지하기 위해 봉착공정의 소성온도 보다 높은 온도에서 수행한다.

따라서, 고착 프리트가 봉착공정의 소성온도에서의 경화되어 틀어지는 현상을 방지하기 위해서 메쉬 고착 프리트의 경화온도는 적어도 소성온도보다 높아야 한다. 또한 봉착 소성온도는 봉착 프리으의 경화온도 보다는 높아야 하므로 메쉬 고착 프리트의 경화온도는 봉착 프리트의 경화온도 보다 높아야 한다. 고착 프리트는 경화온도가 350∼500℃ 이고, 메쉬 고착 프리트는 경화온도가 350℃ 이상의 고착 프리트의 경화온도보다 상대적으로 높은 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 메쉬 고착 프리트의 경화온도는 400∼430℃, 봉착 프리트 경화온도 380∼400℃의 물질을 사용하는 것이 우수하다.

고착공정후에는 전극을 패터닝한 후 전기영동, 스크린 프린팅, 슬러리 방법 등으로 형광체를 형성하고 블랙 매트릭스도 통상의 방법으로 형성시킨 전면기판(20)을 상기 배면기판과 정렬한 후 봉착하여 전계방출표시소자의 제조공정을 완료한다(단계 S130).

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면 메쉬 그리드가 프리트에 의해 배면기판측에 고착되므로 캐소드 전극과의 얼라인 작업이 용이하게 수행될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 메쉬 그리드의 고착상태를 안정적으로 유지할 수 있으므로 아크 발생을 효과적으로 방지할 수 있음은 물론, 메쉬 그리드의 변형을 예방하여 해당 형광막에 정확하고도 안정적으로 전자를 집속하여 색순도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출표시소자의 구성도이다.

도 2는 도 1의 메쉬 그리드의 구성예를 도시하는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출표시소자의 제조공정을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10...배면기판 11...캐소드 전극

12...에미터 13...절연층

14...게이트 전극 15...프리트

18...스페이서 19...애노드 전극

20...전면기판 21...형광막

30...메쉬 그리드 30a...메쉬 홀

31...절연막

Claims (9)

1. 상호 대향하며 배치되고, 진공용기 형성시 봉착되는 전면기판 및 배면기판과, 상기 배면기판 상에 형성되는 전계방출용 에미터를 구비한 캐소드 구조와, 전자의 집속과 가속 제어를 수행하도록 상기 캐소드 구조에 밀착되도록 형성된 금속 메쉬 그리드와, 상기 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 및 상기 애노드 전극 상에 도포되는 형광막을 구비한 전계방출표시장치의 제조방법에 있어서,

   상기 금속 메쉬 그리드의 고착공정이 전면기판 및 배면기판의 봉착공정에 비해 높은 소성온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 금속 메쉬 그리드의 적어도 일면에 절연막을 형성하는 공정이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 절연막 형성공정 이전에,

   금속 메쉬 그리드와 절연막의 접착력을 강화시키기 위한 산화피막 형성공정이 수행되고,

   상기 산화피막 형성은 금속 메쉬 그리드의 잔류응력을 제거하는 전소성 공정시에 800 ~ 1000℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치의 제조방법.
4. 상호 대향하며 배치되고, 진공용기 형성시 봉착되는 전면기판 및 배면기판과;

   상기 배면기판 상에 스트라이프상으로 주기적으로 형성되는, 전계방출용 에미터가 일정 간격으로 배치되어 있는 캐소드 전극 어레이와;

   상기 캐소드 전극 어레이 상에 형성되되, 각각의 에미터를 전면기판 측으로 노출시키도록 복수의 개구부가 마련된 절연층과;

   상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 절연층 상에 구비되고, 상기 개구부에 대응하는 게이트 홀이 마련된 게이트 전극 어레이와;

   전자의 집속과 가속 작용을 수행하되, 상기 봉착공정의 소성온도 보다 높은 온도에서 소성되어 상기 게이트 전극 어레이에 고착되는 금속 메쉬 그리드와;

   상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 어레이 및 상기 애노드 전극 어레이 상에 도포되는 형광막;을 포함하는 전계방출표시장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 메쉬 그리드의 적어도 일면에는 절연을 위한 절연막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.
6. 상호 대향하며 배치되고, 진공용기 형성시 봉착되는 전면기판 및 배면기판과;

   상기 전면기판과 배면기판 사이에 형성된 봉착용 프리트와;

   상기 배면기판 상에 형성되는 전계방출용 에미터를 구비한 캐소드 구조와;

   전자의 집속과 가속 제어를 수행하도록 상기 캐소드 구조에 밀착되도록 형성된 금속 메쉬 그리드와;

   상기 캐소드와 금속 메쉬 그리드 사이에 형성된 메쉬 고착용 프리트와;

   상기 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극; 및

   상기 애노드 전극 상에 도포되는 형광막을 구비한 전계방출표시장치에 있어서,

   상기 봉착용 프리트의 경화온도 보다 높은 경화온도를 갖는 물질을 사용하는 메쉬 프리트.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 메쉬 고착 프리트는 경화온도가 350∼500℃인 물질인 것을 특징으로 하는 메쉬 프리트.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 메쉬 고착 프리트는 경화온도가 400∼430℃인 물질인 것을 특징으로 하는 메쉬 프리트.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 봉착 프리트는 경화온도가 380∼400℃인 물질인 것을 특징으로 하는 메쉬 프리트.