KR20060037862A - 전자방출 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

전자방출 표시장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20060037862A
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Abstract

본 발명은 전자방출 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상부기판, 상기 상부기판과 일정한 간격을 유지하며 전자방출소자를 포함하는 하부기판, 복수의 개구부를 구비하며 상기 하부기판과는 절연층에 의해 전기적으로 절연되고 상기 절연층의 상부에 글래스 프릿이 전면인쇄되는 메쉬 전극 및 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며, 상기 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되는 전자방출표시장치를 제공한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 게이트전극 또는 캐소드전극과 메쉬 그리드 사이의 내전압 특성을 향상시키며, 메쉬 전극의 변형을 억제하여 대화면의 평판표시장치에 용이하게 적용가능한 효과가 있다.
전자방출소자, 메쉬 그리드, 전면인쇄, 전자방출 표시장치.

Description

전자방출 표시장치 및 이의 제조방법{ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 의한 스페이서를 구비한 전자방출 표시장치의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 1 실시예의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자방출표시장치에서 채용된 메쉬전극을 나타내는 도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 전자방출표시장치의 제조과정을 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 2 실시예의 단면을 나타내는 단면도이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호 설명***
본 발명은 전자방출 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 메쉬 그리드 및 그 일측면에 전면인쇄에 의해 형성된 절연층을 프릿에 의해 전자방출기판 상부에 고착하는 전자방출 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
이와 같은 전자방출소자들을 이용하면, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치 등을 구현할 수 있다. 이 중에서 전자방출 표시장치는, 전자방출소자를 구비하여 전자를 방출하는 캐소드기판과 방출된 전자를 형광체에 충돌시켜 발광시키기 위한 애노드기판을 구비하여 구성된다.
일반적으로, 전자방출 표시장치에서 캐소드기판은 캐소드전극과 게이트전극이 교차하는 매트릭스 상으로 구성되며 이 교차영역에서 정의되는 다수개의 전자방출소자를 구비하고, 애노드기판은 전자방출소자에서 방출된 전자에 의해 발광하는 형광체와 이에 접속된 애노드전극을 구비하게 된다.
전자방출 표시장치는 방출되는 전자궤도를 제어하여 상응하는 형광체로 제어하며 애노드 전계를 차폐하는 메쉬 그리드를 포함한다.
상술한 바와 같은 메쉬 그리드를 적용한 전자방출 표시장치의 일예가 한국 공개 특허공보 제2004-0057376호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치를 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 스페이서를 구비한 전자방출 표시장치의 일부 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전자방출 표시장치는 하부기판(10) 및 상부기판(20)을 포함하며 하부기판(10)은 상부기판(20)으로 전자를 방출하여 상부기판(20)은 하부기판(10)으로부터 방출된 전자를 이용하여 화상을 표시하도록 한다.
하부기판(10)은 일면에 제공되는 라인 형태의 복수의 캐소드전극(11)이 형성되며, 캐소드 전극(11)의 상부에 절연층(12)이 형성된다. 그리고, 절연층(12)의 상부에 복수의 게이트 전극(14)이 형성된다. 게이트 전극(14)은 절연층(12)을 사이에 두고 캐소드전극(11)과 수직으로 교차 형성되는 라인 형태로 형성된다.
그리고, 캐소드전극(12)과 게이트전극(14)이 교차하는 화소 영역에는 게이트전극(14)과 절연층(12)을 관통하는 복수의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드전극(11)에는 CNT(Carbon Nano Tube)등의 카본 계열 물질로 이루어진 면 타입의 전자방출부(13)가 제공된다.
상부기판(20)은 하부기판(10)과 대향되어 애노드 전극(21)이 형성되고, 전자방출부(13)에 대향하는 위치의 애노드전극(21) 표면에는 전자방출부(13)로부터 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 형광막(22)이 제공된다.
그리고, 형광막(22)의 사이로 애노드전극(21)의 표면에는 고진공으로 밀봉하는 하부기판과 상부기판(10,20)의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위한 스페이서 (15)가 위치한다.
하지만, 종래의 전자방출표시장치는


따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 메쉬 그리드 상부에 메쉬 그리드를 고착하는 글래스 프릿을 전면인쇄법에 의해 형성함으로써 대면적의 디스플레이를 용이하게 구현하며, 게이트 전극의 보호절연효과를 높이도록 하는 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, 상부기판, 상기 상부기판과 일정한 간격을 유지하며 전자방출소자를 포함하는 하부기판, 복수의 개구부를 구비하며 상기 하부기판과는 절연층에 의해 전기적으로 절연되고 상기 절연층의 상부에 글래스 프릿이 전면인쇄되는 메쉬 전극 및 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며, 상기 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되는 전자방출표시장치를 제공한다.
바람직하게, 전자방출 표시장치에서, 절연층은 PbO 또는 SiO2 를 포함한다.
본 발명의 제 2 측면은, 상부에 적어도 하나의 전자방출소자를 포함하는 하부기판을 형성하는 단계, 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자를 집속하며 복수의 개구부가 형성되어 있는 메쉬 전극을 형성하며 상기 메쉬전극의 일측면에 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층에 글래스 플릿을 전면인쇄하여 상기 메쉬전극을 하부기판 상부에 고착하는 단계 및 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판을 부착하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
바람직하게, 전자방출 표시장치의 제조방법에서, 절연층은 PbO 또는 SiO2 를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출표시장치의 구조를 나타내는 구조도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 1 실시예의 단면을 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전자방출표시장치에서 채용된 메쉬전극을 나타내는 도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 전자방출표시장치는 하부기판(190), 상부기판(200), 스페이서(180) 및 메쉬전극(170)을 포함하며, 하부기판(100)은 배면기판(100), 캐소드 전극(110), 절연층(120), 전자방출부(130), 게이트 전극(140)을 포함하고, 상부기판(200)은 전면기판, 애노드 전극 및 형광막이 형성된다.
하부기판(190)은 배면기판(100) 상에 스트라이프 형태로 적어도 하나 이상의 캐소드 전극(110)이 형성되며 캐소드 전극(110)의 상부에 캐소드 전극(110)의 일부가 노출되도록 하는 복수의 제 1 홈(121)이 형성되어 있는 절연층(120)이 형성된다. 그리고, 절연층(120) 상부에 게이트 전극(140)이 형성된다. 게이트 전극(140)에는 일정한 크기의 복수의 제 2 홈(141)이 형성되며 제 2 홈(141)은 제 1 홈(121)의 상부에 형성된다. 그리고, 캐소드 전극(110)의 상부에 제 1 홈(121)과 제 2 홈(141)이 일치하는 영역에 전자방출부(130)가 위치한다.
배면기판(100)은 유리 또는 실리콘 기판을 사용하며, 전자방출부(130)는 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
캐소드 전극(110)은 데이터 구동부(미도시) 또는 주사 구동부(미도시)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 전자방출부(130)로 공급한다. 여기서, 전자방출부(130)는 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)이 교차하는 영역에서 정의된다. 캐소드전극(120)은 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다.
절연층(120)은 기판(100)과 캐소드전극(110) 상부에 형성되며, 캐소드전극(110)과 게이트전극(120)을 전기적으로 절연한다.
게이트전극(120)은 절연층(120) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드전극(110)과 교차하는 방향으로 배치되며, 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 화소로 공급한다. 게이트전극(140)은 전도성이 양호한 금속, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료로 이루어진다.
전자방출부(130)는 절연층(120)의 제 1 개구부(121)에 의해 노출된 캐소드전극(110) 상에 전기적으로 접속되어 각각 위치하며, 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질, 카본 나노튜브, 그라파이트(graphite), 그라파이트 나노파이버, 다이아몬드상 카본, C60, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질이 바람직하다.
캐소드전극(110)과 게이트전극(140)에 인가된 전압에 의해 전계가 형성되면, 전자방출부(130)로부터 전자가 방출되며, 방출된 전자는 상부기판(200)에 형성되어 있는 형광막에 충돌하여 소정의 이미지를 구현하게 된다.
메쉬전극(170)은 게이트 전극(140)의 상부에 형성되며 전자방출 표시장치는 방출되는 전자궤도를 제어하며 고전압에 의해 형성되는 애노드 전계로부터 전자방출부를 보호한다. 메쉬전극(170)은 도 4에 도시된 바와 같이 전자방출부(130)가 노출되도록 하는 제 1 개구부(171)가 형성된다. 제 1 개구부(171)는 하부기판(190)에서 상부기판(200) 방향으로 점차적으로 좁아지도록 한다.
또한, 메쉬전극(170)과 게이트 전극(140) 사이에 절연막(160)이 형성되어 메쉬전극(170)과 게이트 전극(140)이 절연되도록 한다. 절연막(160)은 메쉬전극(170)의 일측면에 형성되어 전자방출영역과의 내전압을 특성을 향상시키며, 이를 위해 절연막(160)은 PbO 또는 SiO2 를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 메쉬전극(170) 및 절연막(160)은 전자방출부(130)를 형성하는 캐소드공정과 별도의 공정을 통해 형성되며, 이후 절연막(160)은 게이트 전극(140) 상부에서 글래스 프릿(150)에 의해 고착된다. 글래스 프릿(150)이 절연성이 충분하면 상기의 절연막(160)은 생략이 가능하다.
또한, 메쉬전극(170)을 대신하여 절연막(160)의 상부에 그리드 전극을 형성하여 메쉬전극(170)의 효과를 거둘 수 있다. 그리드 전극은 메쉬전극(170)이 하나의 도전성시트에 의해 형성되는 것과 달리 반도체공정을 통해 절연막(160)의 상부에 형성되도록 한다.
스페이서(180)는 상부기판(200)과 하부기판(190) 사이에 위치하며 상부기판(200)과 전자방출부(130)의 사이의 간격이 일정한 거리를 유지하여 전자방출부(130)가 상부기판(200)에 가까이 위치하는 것을 방지한다. 따라서, 스페이서(180)의 일단은 절연막(160)의 상부에 위치하고 다른 단은 상부기판(200)을 지지하게 되어, 스페이서(180)가 절연막(160)의 상부에 위치하게 되어 전자방출표시장치의 개구율이 더욱 커지게 된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 전자방출표시장치의 제조과정을 나타내는 도이다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하면, 배면기판 상에 캐소드 전극, 전자방출부 및 절연층(120)이 형성되고 절연층(120)의 상부에 게이트 전극(140)이 포함되어 있은 하부기판(190)을 형성한다. 그리고 난 후에 하부기판(190) 상에 절연막(160)과 글래스 프릿(150)이 증착되어 있는 메쉬전극(170)이 놓여진다. 글래스 프릿(150)은 절연막(160) 상에 형성되며 전면인쇄법에 의해 도포된다. 그리고, 형광막(230)과 애노드 전극(220)이 형성되어 있는 전면기판(210)으로 구성되는 상부기판(200)을 합착하여 전자방출 표시장치를 완성한다.
도 6은 본 발명에 따른 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 2 실시예의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 하부기판(190)은 배면기판(100)의 상부에 게이트 전극(140)이 복수의 스트라이프 형태로 형성되고 그 상부에 절연층(120)이 형성된다. 그리고, 절연층(120)에 비아홀이 형성되며 비아홀에 의해 게이트 전극(140)의 일부가 노출된다.
그리고, 절연층(120)의 상부에 캐소드 전극(110), 전자방출부(130), 대향전극(135) 및 절연막(160)이 형성되며, 캐소드전극(130)은 게이트전극(140)과 교차한 방향으로 복수의 캐소드 전극(110)이 스트라이프 형태로 형성된다. 캐소드 전극(110)에는 일정한 크기의 구멍이 복수개가 형성되어있도록 한다. 또한, 캐소드 전극(110)은 전자방출부(130)와 일측면이 붙어 있도록 한다.
그리고, 전자방출부(130)와 일정한 간격을 두고 대향전극(135)이 형성되며 대향전극(135)은 비아홀을 통해 게이트 전극(140)에 접촉한다. 그리고, 절연막(160)은 전자방출부(130), 캐소드 전극(110) 및 대향전극(135) 보다 더 높은 높이를 갖도록 하며, 절연막(160)의 상부에 메쉬전극(170)이 부착된다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
본 발명의 실시예에 의한 전자방출 표시장치는 게이트전극 또는 캐소드전극과 그리드 전극 사이의 내전압 특성을 향상시키며, 메쉬 전극의 변형을 억제하여 대화면의 평판표시장치에 용이하게 적용가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 전자방출 표시장치의 제조방법은 전자방출기판과 화상형성기판의 패키징 공정시, 그리드 전극이 하부 스페이서의 역할을 대체함으로써 기판이 파손되는 현상을 억제할 수 있으며, 별도의 스페이서 로딩 공정 없이 진행함으로써 전자방출 표시장치의 공정 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 전자방출소자를 포함하는 하부기판;
    상기 하부기판과 일정한 간격을 유지하며 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판;
    복수의 개구부를 구비하며 상기 하부기판과는 절연층에 의해 전기적으로 절연되고 상기 절연층의 상부에 글래스 프릿이 전면인쇄되는 메쉬 전극; 및
    상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며,
    상기 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되는 전자방출표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판은,
    배면기판;
    상기 배면기판 상에 스트라이프 형태로 배열되는 캐소드 전극;
    상기 배면기판과 상기 캐소드 전극 상에 형성되며 상기 캐소드 전극의 일부를 노출시키는 제 1 홈을 구비하는 절연막;
    상기 절연막 상에 형성되며 상기 캐소드 전극과 교차하여 형성되며 상기 제 1 홈에 대응하는 제 2 홈을 구비하는 게이트 전극; 및
    상기 제 2 홈에 대응되며 상기 캐소드 전극 상에 형성되는 전자방출부를 포함하는 전자방출표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 PbO 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하는 전자방출표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판은
    배면기판;
    상기 배면기판 상에 스트라이프 형태로 배열되는 게이트 전극;
    상기 배면기판과 상기 게이트 전극 상에 형성되며 상기 게이트 전극의 일부를 노출시키는 비아홀을 구비하는 절연막;
    상기 제 1 절연막 상에 형성되며 상기 게이트 전극과 교차하여 형성되는 캐소드 전극;
    상기 절연막 상에 형성되며 상기 비아홀을 통해 상기 게이트전극에 접촉하는 대향전극; 및
    상기 캐소드 전극에 부착되고 상기 대향전극과 일정한 거리를 두고 형성되는 전자방출부를 포함하는 전자방출표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메쉬 전극의 개구부의 측면은 경사져 있는 전자방출표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부기판은 상부에 애노드 전극이 형성되고 애노드 전극 상부에 형광막이 형성되며 상기 애노드 전극은 상기 하부기판과 대향되게 형성되는 전자방출표시장치.
  7. 상부에 적어도 하나의 전자방출소자를 포함하는 하부기판을 형성하는 단계;
    상기 전자방출소자로부터 방출된 전자를 집속하며 복수의 개구부가 형성되어 있는 메쉬 전극을 형성하며 상기 메쉬전극의 일측면에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층에 글래스 플릿을 전면인쇄하여 상기 메쉬전극을 하부기판 상부에 고착하는 단계; 및
    상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판을 부착하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 페이스트는 PbO 또는 SiO2 를 포함하는 전자방출 표시장치의 제조방법.
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