KR20070023143A - 전계방출표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출표시장치에 관한 것으로서, 프레임의 내측면에 형성되어 스페이서의 적어도 어느 일단이 삽입되는 하나 이상의 가이딩 슬롯을 포함함으로써, 가이딩 슬롯을 통하여 자립이 곤란한 형태의 스페이서를 수직으로 세워서 설치할 수 있고, 가이딩 슬롯이 스페이서를 접착할 때 유동되지 않도록 고정시키므로 스페이서의 유동으로 인한 전극의 손상과 화상의 왜곡이 방지되는 이점이 있다.

전계방출표시장치, FED, 스페이서, 자립, 슬롯, 프리트

Description

전계방출표시장치{Field emission display}

도 1은 종래 기술에 따른 전계방출표시장치가 도시된 분해사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 전계방출표시장치가 도시된 평단면도,

도 3은 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 1 실시예가 도시된 분해사시도,

도 4는 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 1 실시예가 도시된 평단면도,

도 5는 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 2 실시예가 도시된 분해사시도,

도 6은 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 2 실시예가 도시된 평단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

52: 상부 기판 54: 프레임

56: 하부 기판 60: 스페이서

62: 가이딩 슬롯 64: 홈

70: 스페이서 72: 가이딩 슬롯

74: 홈

본 발명은 전계방출표시장치에 관한 것으로서, 특히 상부 기판과 하부 기판을 이격되게 지지하는 스페이서와 그 스페이서의 위치를 고정시키는 고정수단을 구비하여 그 스페이서가 정해진 배치대로 설치되도록 한 전계방출표시장치에 관한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전계방출표시장치는 다수의 에미터(8)와 캐소드(cathode) 전극이 구비된 하부 기판(6)과, 화소(pixel)를 구현하도록 구성되는 형광체가 도포되고 에노드(anode) 전극이 구비된 상부 기판(2)과, 상기 하부 기판(6)과 상부 기판(2) 사이에 설치되어 이들 기판들 사이의 공간이 밀폐되도록 이들 기판들을 이격되게 지지하는 프레임(4)으로 구성된다.

상기 기판들(2, 6)과 상기 프레임(4)에 의하여 밀폐되는 공간은 10^-6Torr 이하의 진공으로 유지되어야 하는 바, 진공으로 유지되지 못하면 방출된 전자의 평균 자유 행정이 감소되고, 기체입자들이 상기 에미터(8)에 흡착되어 전류의 방출을 막거나 상기 에미터(8)를 손상시키고, 기체입자들이 이온화되어 방출된 전자의 궤적을 변경시켜, 상기 전계방출표시장치의 화상구현을 방해하고 수명을 단축시키기 때 문이다.

상기 기판들(2, 6)과 상기 프레임(4)에 의하여 밀폐되는 공간을 진공으로 하면, 상기 기판들(2, 6)의 가장자리가 상기 프레임(4)으로 지지된 채 대기압력을 받게 되어, 상기 기판들(2, 6)의 가장자리에서 중심으로 갈수록 상기 기판들(2, 6) 사이의 간격이 좁아져서, 전극들간의 항복현상이 발생하거나, 전자 궤적이 혼선(cross talk)되어 화소들이 상호 간섭되거나, 상기 기판들(2, 6)이 붕괴될 위험이 생기는 바, 이러한 위험이 제거하기 위하여 상기 하부 기판(6)과 상기 상부 기판(2)을 지지하도록 이들 기판들(2, 6) 사이에 설치되어 이들 기판들(2, 6) 사이의 간격을 유지시키는 스페이서(10, spacer)가 다수 설치된다.

상기 스페이서(10)들은 상기 전계방출표시장치의 화소들 사이에 설치되어 시각적으로 보이지 않는 폭, 구체적으로는 100㎛ 이하의 폭을 갖도록 형성된다.

또한 상기 스페이서(10)들은 각각의 위치가 고정되도록 상기 상부 기판(2)과 상기 하부 기판(6)에 접촉되는 양단 부분에 프리트(frit)를 도포(dispensing)시키고, 도포된 상기 프리트는 고온로에서 용융된 후 냉각되면서 상기 스페이서(10)를 상기 기판들(2, 6)에 접착시킨다.

그러나, 종래 기술에 따른 전계방출표시장치는 일자형으로 형성된 리브(rib)형 스페이서(10)로 구성되는 경우, 리브형 스페이서(10)가 구조상 자립(self-standing)이 어려워 그 스페이서(10)를 수직으로 세우기 위한 별도의 수단이 요구되고 이에 따라 전계방출표시장치의 제조 공정이 복잡해진다는 문제점이 있다.

또한 상기 스페이서(10)를 접착할 때, 상기 프리트의 유동성, 상기 고온로의 온도 분포차, 그리고 접착되는 부재들 상호간의 열팽창계수 차이로 인하여 상기 스페이서(10)가 유동하게 되고, 그 스페이서(10)가 유동하여 수직에서 기울게 되거나 상기 형광체나 상기 상부 기판(2) 또는 상기 하부 기판(6)에 구비된 전극을 침범하게 되면, 침범된 전극이 상기 스페이서(10)로 전달된 압력을 받아 손상되거나, 방출된 전자가 상기 스페이서(10)에 충돌하여 그 스페이서(10)가 이상 발광하거나, 그 스페이서(10)의 2차 전자 방출, 전하 축적 등으로 인하여 전계에 영향을 주어, 화상이 왜곡되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스페이서가 상부 기판 또는 하부 기판에 접착될 때 유동되지 않도록 스페이서를 고정시키는 고정수단을 구비한 전계방출표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 전계방출표시장치은, 상부 기판과 하부 기판 사이의 공간이 진공으로 밀폐되도록 형성되어 이들 기판을 가장자리에서 지지하는 프레임과; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이의 진공 공간에 설치되어, 이들 기판 사이의 간격이 유지되도록 이들 기판을 지지하는 하나 이상의 스페이서와; 상기 프레임의 내측면에 형성되어 상기 각 스페이서의 적어도 어느 일단이 삽입되는 하나 이상의 가이딩 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서들은 각 스페이서의 양단이 상기 테두리의 마주보는 두 내측면에 접촉되도록 일자로 길게 형성되어 상호 나란하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서들 중 적어도 일부는 수직으로 자립되도록 상호 교차되게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서들 중 적어도 일부는 상호 수직되게 결합되어 상기 프레임의 내측면 중 적어도 두 부분에 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서들은 각 스페이서의 양단이 상기 테두리의 마주보는 두 내측면에 접촉되도록 일자로 길게 형성되어 상호 나란하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전계방출표시장치는 상기 스페이서들로 구획된 공간들 중 적어도 어느 한 공간에 설치되어 기체입자를 흡착하는 하나 이상의 게터를 더 포함하고; 상기 스페이서들 중 적어도 일부는 상기 게터가 설치된 공간으로 기체입자가 소통되도록 홈 또는 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 1 실시예가 도시된 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 1 실시예가 도시된 평단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계방출표시장치는 화상이 구현되는 상부 기판(52)과; 화상이 구현되도록 전자를 방출하는 하부 기판(56)과; 상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56)의 사이에 설치되고 이들 기판 사이의 공간이 진공으로 밀폐되도록 이들 기판의 가장자리를 따라 형성되어 이들 기판의 가장자리를 이격되게 지지하는 프레임(66)과; 상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56) 사이의 진공 공간에 설치되어 이들 기판 사이의 간격이 유지되도록 지지하는 다수의 스페이서(60)와; 상기 프레임(66)의 내측면에 형성되어 상기 각 스페이서(60)의 양단이 삽입되는 다수의 가이딩 슬롯(62)으로 구성된다.

상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56)은 직육면체 형상의 판으로 형성된다.

상기 하부 기판(56)에는 전자들이 방출되도록 구성된 다수의 에미터(58)와, 전자들이 상기 에미터(58)들로부터 방출되어 터널링되도록 전압이 인가되는 게이트 전극과, 상기 에미터(58)들에 전류를 공급하는 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극과 상기 에미터(58)들 사이에 설치되어 상기 캐소드 전극에서 상기 각 에미터(58)로 과전류가 공급되는 것을 방지하는 저항층이 구비된다.

상기 게이트 전극과 상기 캐소드 전극은 규칙적인 간격을 둔 다수의 띠로 배열되되, 상호간에 수직으로 교차되는 격자 형상으로 배열된다.

상기 게이트 전극은 상기 캐소드 전극과 교차하는 부분에 게이트 홀이 형성된다.

상기 게이트 전극과 상기 캐소드 전극 사이에는 두 전극 사이의 전류 소통을 방지하는 절연층이 구비된다.

즉, 상기 하부 기판(56)은 내측을 향하여 캐소드 전극, 저항층, 절연층, 게이트 전극의 순으로 설치되며, 상기 에미터(58)들은 상기 게이트 홀에 설치된다.

상기 상부 기판(52)에는 화상을 구성하는 기본 단위인 화소가 구획되도록 적/녹/청색(RGB)으로 구성된 한 세트의 형광체가 각 화소에 할당되여 도포된다.

또한 상기 상부 기판(52)에는 정(+)극성의 고전압이 인가되어 상기 에미터(58)들로부터 방출된 전류를 가속시켜 상기 형광체에 충돌시키는 에노드 전극이 구비된다.

상기 형광체는 상기 에노드 전극에 1kV를 넘는 전압이 인가될 때 발광하는 고전압 형광체가 바람직하며, 이때 상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56)의 간격은 고전압이 인가되므로 1mm 정도 또는 그 이상으로 하여야 한다.

다만 상기 형광체는, 고전압 형광체에 한정되지 않고, 1kV 이하의 전압에서 작동하는 저전압 형광체도 가능하며, 이때 상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56)의 간격을 300㎛ 이하로 줄일 수도 있으며, 이때 저전압 형광체는 충분한 발광 효율을 가질 것이 요구된다.

상기 스페이서(60)들은 상기 전계방출표시장치의 화소들 사이에 설치되어 시각적으로 보이지 않도록 100㎛ 이하의 폭을 갖고, 상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56)을 지지하도록 두 기판(52, 56) 사이의 간격에 해당하는 높이를 갖고, 배치된 위치에서 상기 각 스페이서(60)의 양단이 상기 테두리의 마주보는 두 내측면에 형성된 상기 각 가이딩 슬롯(62)에 삽입되도록 하는 길이를 갖는, 일자형으로 형성된 리브형 스페이서(60)인 것이 바람직하다.

또한 상기 스페이서(60)들은 상기 에미터(58)로부터 방출된 전자와의 충돌시 2차 전자의 발생이 최대한 억제되어야 하고, 표면전도성을 구비하여 전하의 축적이 방지되어야 하고, 탈기체 현상이 적어야 하고, 대기압이 작용되는 외부에서 고진공 상태인 내부로 상기 기판들(52, 56)을 통해 전달되는 응력을 견디어 상기 기판들(52, 56) 사이의 간격을 유지시키도록 충분한 기계적 강도를 가져야 한다.

또한 상기 스페이서(60)들은 소정의 간격을 두고 상호 나란하게 배치되되, 상기 하부 기판(56) 및 상기 상부 기판(52)에 수직되면서 상기 게이트 홀과 그에 마주한 상기 형광체의 사이를 가리지 않고 화소와 화소 사이의 위치하도록 설치된다.

상기 각 가이딩 슬롯(62)은 상기 각 스페이서(60)의 두께에 대응하는 폭을 갖도록 형성되어, 상기 각 스페이서(60)가 삽입되어 고정된다.

상기 하부 기판(56), 상기 상부 기판(52) 및 상기 프레임(66)에 의하여 밀폐되는 공간은 10^-6Torr 이하의 진공으로 제작되고 그 진공상태가 유지되어야 한다.

진공으로 제작하기 위하여 상기 프레임(66)과 상기 상부 기판(52) 및 상기 하부 기판(56)이 접촉되는 부위에 프리트가 도포된 후 10^-6Torr 이하의 진공상태에 있는 진공 챔버 내에서 가열되어 봉합되는 직접 실링(direct sealing) 또는 진공 얼라인 실링(vacuum align sealing) 방법을 시행하는 것이 바람직하며, 이때 상기 스페이서(60)와 상기 상부 기판(52) 및 상기 하부 기판(56)이 접촉되는 부위에도 프리트가 도포되어 함께 접착된다.

상기 직접 실링 방법은 대기환경에서 정렬된 상기 기판들을 진공 챔버로 이송하여 봉합하는 방법이고, 상기 진공 얼라인 실링 방법은 진공 챔버 내에서 상기 기판들을 정렬하고 봉합하는 방법이다.

상기 직접 실링 방법 또는 상기 진공 얼라인 실링 방법이 시행된 후, 공정 중 발생된 기체 입자들을 상기 기판들 중 적어도 어느 일 기판에 형성된 배기 홀을 통하여 배기한 후 그 배기 홀을 봉합하는 그 엔드캡 실링(end-cap sealing) 방법을 추가로 시행하는 것이 바람직하다.

또한 진공상태를 유지하기 위하여 기체입자를 흡수하는 게터(54, getter)를 상기 밀폐되는 공간에 설치하여 활성화시키되, 상기 각 스페이서(60)로 구획된 공간들 간에 기체입자가 상호 소통되어 상기 게터(54)에 흡수되도록 상기 각 스페이서(60)를 관통하는 홈 또는 구멍을 형성시키는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 상기 각 스페이서(60)로 구획된 공간마다 게터(54)를 설치하는 것도 가능하다.

상기 게터(54)는 상기 에미터(58)와 상기 형광체 사이를 가리지 않도록 비유효스크린에 해당하는 상기 프레임(66) 근방에 설치되며, 상기 에미터(58)와 상기 형광체에 의한 화상구현을 방해하지 않도록 비증발성 게터(54, Non Evaporable Getter)로 구성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 증발성 게터(Evaporable Getter)로 구성하되 별도로 증발된 게터입자를 차단하는 적절한 구성을 갖는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 1 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 각 스페이서(60)는 상기 각 가이딩 슬롯(62)에 양단이 삽입되어 수직으로 세워지고, 삽입된 위치에서 고정된다.

접촉 부위에 도포된 프리트는 진공 챔버 내에서 가열되어 용융되는데, 용융된 프리트는 활발한 유동성을 갖게 되어 유동하게 되고 상대적으로 가벼운 상기 스페이서(60)들은 상기 프리트와 함께 유동할 가능성이 커지게 되지만, 상기 스페이서(60)들이 유동하는 것을 방지하도록 상기 각 가이딩 슬롯(62)이 상기 각 스페이서(60)를 양단에서 잡아준다.

상기 프리트는 용융된 후 냉각되면서 재응고되는데, 재응고되면서 상기 상부 기판(52)과 상기 하부 기판(56)에 상기 프레임(66)과 상기 스페이서(60)가 각각 접착된다.

이때 진공 챔버 내부의 온도 분포차와 접착되는 부재들 상호간의 열팽창계수 차이로 인하여 상기 상부 기판(52), 상기 하부 기판(56), 상기 스페이서(60)들의 각 부위는 서로 다른 열팽창 변위를 갖게 되고, 이에 따라 상기 스페이서(60)들이 당초 설치된 위치를 벗어나 상기 상부 기판(52) 및 상기 하부 기판(56)에 접착될 소지가 있는 바, 이를 방지하도록 즉 상기 각 스페이서(60)가 접착되는 위치가 변하지 않도록 상기 각 가이딩 슬롯(62)은 상기 각 스페이서(60)를 양단에서 고정시킨다.

상기 상부 기판(52), 상기 하부 기판(56) 및 상기 프레임(66)으로 밀폐되는 공간은 이들 기판과 프레임(66)이 10^-6Torr 이하의 진공 챔버에서 봉합되므로 진공상태가 되지만, 봉합 기타 제조과정에서 발생된 기체입자들과 상기 전계방출표시장치의 작동 중 발생되는 기체입자들로 인하여 진공도는 떨어질 우려가 있으나, 상기 게터(54)가 이러한 기체입자들을 흡수하여 진공상태를 유지시킨다.

상기 각 스페이서(60)에 형성된 홈은 상기 각 스페이서(60)로 구획된 공간들 중 어느 한 공간에서 발생된 기체입자가 상기 게터(54)가 설치된 공간으로 이동하여 상기 게터(54)에 흡수되도록 통로 역할을 하므로, 상기 각 스페이서(60)로 구획된 공간들은 진공상태를 유지하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 2 실시예가 도시된 분해사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 2 실시예가 도시된 평단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계방출표시장치는 스페이서들과 가이딩 슬롯을 제외하고는 제 1 실시예의 전계방출표시장치와 동일하게 구성된다.

즉, 상기 스페이서(70)들은 한 지점에서 네 개의 스페이서가 상호 수직 방향으로 결합되어 십자 형상을 이루되, 그 십자 형상이 규칙적으로 다수 배열되도록 구성되며, 이때 상기 스페이서(70)들은 일단이 타 스페이서와 결합되고 타단이 상 기 프레임(76)의 내측면에 접촉되는 유형과, 양단이 타 스페이서(70)와 결합되는 유형으로 구분된다.

또한 가로와 세로로 배치된 상기 스페이서(70)들은 상기 게이트 홀과 그에 마주한 상기 형광체의 사이를 가리지 않도록 화소와 화소 사이의 위치에 설치된다.

상기 스페이서(70)들이 결합되는 부분의 하단측에는 홈(74)이 형성되어 상기 전계방출표시장치의 제작 공정 중 또는 작동 중 발생된 기체입자가 게터(54)가 위치된 공간으로 유동하여 그 게터(54)에 흡수되도록 통로로서의 역할을 한다.

상기 가이딩 슬롯은 상기 스페이서(70)들의 일단이 위치한 상기 프레임(76)의 내측면에 홈으로 형성되어 그 스페이서(70)의 일단이 삽입된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전계방출표시장치의 제 2 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 스페이서(70)들은 십자 형상으로 결합되므로, 결합된 스페이서(70)들은 자립(self-standing)되도록 서로를 지지한다.

상기 각 가이딩 슬롯(72)은 그 슬롯에 삽입된 각 스페이서를 수직으로 세우고 위치를 고정시키는 바, 상기 스페이서(70)들은 서로를 지지하여 고정시키므로, 상기 가이딩 슬롯(72)에 삽입된 스페이서(70)를 필두로 하여 모든 스페이서(70)들의 위치가 고정되므로, 상기 프리트를 도포하고 가열시켜 접착할 때 상기 스페이서(70)들은 다소의 열팽창을 거친 후 당초 설치된 곳에 그대로 위치하게 된다.

특히 상기와 같이 스페이서(70)들이 십자형으로 결합되어 상호 지지됨으로써 상기 프리트의 용융시 스페이서 자체의 열팽창 차이로 나타날 수 있는 스페이서의 휨(bending) 현상이 방지된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 전계방출표시장치는 프레임에 형성된 가이딩 슬롯을 통하여 자립이 곤란한 형태의 스페이서를 수직으로 세워서 설치할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전계방출표시장치는 스페이서를 위치와 자세를 고정시키므로 스페이서를 고온로에서 접착시킬 때 스페이서의 유동으로 인하여 야기될 수 있는 대기압과 진공의 압력차에 의한 전극 손상과 전계 변동에 의한 화상 왜곡이 방지되는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 상부 기판과 하부 기판 사이의 공간이 진공으로 밀폐되도록 형성되어 이들 기판을 가장자리에서 지지하는 프레임과;

   상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이의 진공 공간에 설치되어, 이들 기판 사이의 간격이 유지되도록 이들 기판을 지지하는 하나 이상의 스페이서와;

   상기 프레임의 내측면에 형성되어 상기 각 스페이서의 적어도 어느 일단이 삽입되는 하나 이상의 가이딩 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 스페이서들은 각 스페이서의 양단이 상기 테두리의 마주보는 두 내측면에 접촉되도록 일자로 길게 형성되어 상호 나란하게 설치되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 스페이서들 중 적어도 일부는 수직으로 자립되도록 상호 교차되게 결합되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 스페이서들 중 적어도 일부는 상호 수직되게 결합되어 상기 프레임의 내측면 중 적어도 두 부분에 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스페이서들은 각 스페이서의 양단이 상기 테두리의 마주보는 두 내측면에 접촉되도록 일자로 길게 형성되어 상호 나란하게 설치되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 전계방출표시장치는 상기 스페이서들로 구획된 공간들 중 적어도 어느 한 공간에 설치되어 기체입자를 흡착하는 하나 이상의 게터를 더 포함하고;

   상기 스페이서들 중 적어도 일부는 상기 게터가 설치된 공간으로 기체입자가 소통되도록 홈 또는 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출표시장치.

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