KR100338520B1 - Field Emission Display Device with Spacer and Method of Fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 높이의 스페이서를 갖는 전계방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.본 발명의 실시예에 따른 전계방출 표시소자 및 그 제조방법은 격자 형태의 제1 스페이서를 제1 기판 상에 형성하고 스트라이프 형태의 제2 스페이서를 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 형성한 후, 제1 및 제2 스페이서들이 적층되도록 제1 및 제2 기판을 합착함으로써 제1 및 제2 기판 사이의 높이를 높일수 있게 된다.The present invention relates to a field emission display device having a high height spacer and a method of manufacturing the same. According to an embodiment of the present invention, a field emission display device and a method of manufacturing the same are formed on a first substrate. And forming a stripe-shaped second spacer on a second substrate facing the first substrate, and then joining the first and second substrates so that the first and second spacers are stacked, thereby raising the height between the first and second substrates. To increase.
Description
본 발명은 전계방출 표시소자의 스페이서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 높은 높이의 스페이서를 갖는 전계방출 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a spacer of a field emission display device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a field emission display device having a high height spacer and a method of manufacturing the same.
오늘날, 멀티미디어(Multimedia)의 발달과 함께 중요한 역활을 담당하는 디스플레이(Display)에 대한 관심과 그 중요성이 증가하고 있다. 이에 부응하여 액정디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등과 같은 여러 가지의 평면형 디스플레이가 개발되어 실용화되고 있다. 그러나, 이들은 시야각, 고속응답, 고휘도, 소비전력, 박형 등의 관점에서 아직까지 만족스러운 디스플레이를 얻을 수 없으며 박형, 중량, 소비전력 등과 같은 문제를 제외하면 현재로는 음극선관(CRT)이 가장 이상적인 디스플레이에 가깝다.Today, with the development of multimedia, the interest and importance of displays, which play an important role, are increasing. In response to this, various flat panel displays, such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma display panels (PDPs), have been developed and put into practical use. However, they have not yet achieved satisfactory display in terms of viewing angle, high-speed response, high brightness, power consumption, and thinness, and cathode ray tube (CRT) is the most ideal for now, except for problems such as thinness, weight, and power consumption. Close to the display
최근, 차세대 디스플레이로 주목을 받고 있는 전계방출 표시소자(Field Emission Display Device ; 이하, 'FED' 라 함)는 음극선관(CRT)과 동일하게 형광체의 발광을 이용하고 있다. 이에 따라, FED는 음극선관(CRT)의 뛰어난 특성을 유지하면서도 화상의 뒤틀림이 없는 저소비전력의 평면형 디스플레이로 구현할 수 있는 가능성이 높다.Recently, a field emission display device (hereinafter referred to as 'FED'), which is attracting attention as a next generation display, uses light emission of a phosphor in the same way as a cathode ray tube (CRT). Accordingly, there is a high possibility that the FED can be implemented as a flat panel display having low power consumption without distortion of the image while maintaining excellent characteristics of the cathode ray tube (CRT).
일반적으로, FED는 종래의 진공관과 같은 3극관이지만 열음극(Hot Cathod)을 이용하지 않고 첨예한 음극 즉, 이미터(Emitter)에 고전계를 집중하여 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의해 전자를 방출하는 냉음극을 이용하고 있다. 그리고, 이미터로부터 방출된 전자는 양극 및 음극간에 인가된 전압에 의해 가속되어 양극에 형성된 형광체막에 충돌됨으로써 형광체를 발광시키게 된다.In general, the FED is a triode, like a conventional vacuum tube, but concentrates the high electric field on a sharp cathode, that is, an emitter, without using hot cathods. The cold cathode which emits is used. The electrons emitted from the emitter are accelerated by the voltage applied between the anode and the cathode and collide with the phosphor film formed on the anode to emit the phosphor.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 종래의 FED는 전면기판(28) 및 배면기판(20), 전면기판(28)과 배면기판(20)사이에 진공공간(32)이 유지되도록 하는 스트라이프형 스페이서(30)를 구비한다. 배면기판(20)은 하부유리(10)와, 그 위에 적층된 음극(12), 절연층(16) 및 게이트전극(18)을 구비한다. 전면기판(28)은 상부유리(22)에 양극(도시하지 않음)이 형성되고 그 양극 상에 형광체(26)가 도포된다. 이러한 구조의 FED에서 팁 형상의 이미터(14)들은 음극(12)과 게이트전극(18)에 인가되는 전압에 의해 형성된 고전계에 의해 진공(32)중으로 전자를 방출하게 된다. 이렇게, 이미터(14)로부터 방출된 전자들은 음극(12)과 양극간에 인가되는 전압에 의해 가속된다. 가속된 전자들은 적(R), 녹(G), 청(B) 형광체(26)와 충돌하여 형광체를 발광시키게 된다. FED의 양극에 약 3~10㎸의 구동전압이 인가된다. FED에 고전압을 인계하면 형광체를 여기시키는 에너지가 커지기 때문에 휘도를 높일수 있다. 하지만, 전면기판(28)과 배면기판(20)의 간격을 높이지 않고 구동전압을 크게 걸어주면 아킹(Arching)이 발생한다. 아킹이 발생하면 전면기판(28)과 배면기판(20)의 순간적인 쇼트현상이 발생하여 FED의 구동이 불가능하게 된다. 따라서 FED의 효율을 높이기 위해서는 전면기판(28)과 배면기판(20)의 간격이 높아져야 한다. 이에 따라 전면기판(28)과 배면기판(20)을 지지하는 스페이서의 역활이 더욱 중요하게 된다. 하지만, 스트라이프형 스페이서(30)는 전면기판(28)과 배면기판(20)을 결합하는 과정에서 흔들림이 발생하여 정확하게 얼라인먼트되지 않는 경우가 발생한다. 더욱이, 스트라이프형 스페이서(30)의 높이가 높으면 높을수록 조금만 수직에서 벗어나 기울어져 있어도 구부러짐(Bending)이 발생하게 된다. 따라서 스트라이프형 스페이서(30)의 높이는 2㎜ 이상으로 되기 어렵다. 이러한 문제점들은 FED가 대면적으로 갈수록 더욱 심각하게 나타난다.1 and 2, the conventional FED is a stripe spacer for maintaining a vacuum space 32 between the front substrate 28 and the rear substrate 20, the front substrate 28, and the rear substrate 20. 30 is provided. The back substrate 20 includes a lower glass 10, a cathode 12, an insulating layer 16, and a gate electrode 18 stacked thereon. The front substrate 28 has an anode (not shown) formed on the upper glass 22, and a phosphor 26 is coated on the anode. In the FED of this structure, the tip-shaped emitters 14 emit electrons into the vacuum 32 by a high electric field formed by a voltage applied to the cathode 12 and the gate electrode 18. Thus, electrons emitted from the emitter 14 are accelerated by the voltage applied between the cathode 12 and the anode. Accelerated electrons collide with red (R), green (G), and blue (B) phosphors 26 to emit phosphors. A driving voltage of about 3 to 10 mA is applied to the anode of the FED. Taking over the high voltage to the FED increases the energy to excite the phosphor, thereby increasing the luminance. However, arcing occurs when the driving voltage is largely applied without increasing the distance between the front substrate 28 and the rear substrate 20. When arcing occurs, a momentary short phenomenon occurs between the front substrate 28 and the rear substrate 20, which makes driving of the FED impossible. Therefore, in order to increase the efficiency of the FED, the distance between the front substrate 28 and the rear substrate 20 should be increased. Accordingly, the role of the spacer supporting the front substrate 28 and the back substrate 20 becomes more important. However, the stripe spacer 30 may not be aligned correctly due to shaking in the process of coupling the front substrate 28 and the rear substrate 20. Furthermore, the higher the height of the stripe-shaped spacer 30, the more the bending occurs even if it is slightly tilted away from the vertical. Therefore, the height of the stripe spacer 30 is less than 2 mm. These problems become more serious as the FED becomes larger.
따라서, 본 발명의 목적은 스페이서의 높이를 높일 수 있도록 한 전계방출표시소자의 스페이서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a spacer of a field emission display device and a method of manufacturing the same to increase the height of the spacer.
도 1 은 종래의 전계방출 표시소자를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing a conventional field emission display device.
도 2 는 도 1에 도시된 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of the field emission display device illustrated in FIG. 1. FIG.
도 3 는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전계 방출 표시소자를 나타내는 분해 사시도.3 is an exploded perspective view showing a field emission display device according to a first embodiment of the present invention;
도 4a 내지 도 4c 는 본 발명의 실시예에 따른 격자형 스페이서의 제조방법을 단계적으로 나타낸 도면.4a to 4c are steps showing a method of manufacturing a lattice spacer according to an embodiment of the present invention.
도 5 는 도 3 에 도시된 스페이서의 이중 구조를 갖는 전계방출 표시소자의 결합도.FIG. 5 is a coupling diagram of a field emission display device having a double structure of a spacer shown in FIG.
도 6 은 도 5 에서 선 ' A-A''를 따라 절취하여 나타낸 단면도6 is a cross-sectional view taken along the line 'A-A' in FIG.
도 7 는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전계 방출 표시소자를 나타내는 분해 사시도7 is an exploded perspective view showing a field emission display device according to a second embodiment of the present invention;
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 하부유리 12 : 음극10: lower glass 12: cathode
14 : 이미터 16 : 절연층14 emitter 16 insulating layer
18 : 게이트전극 20, 58 : 배면기판18: gate electrode 20, 58: back substrate
22 : 상부유리 26 : 형광체22: upper glass 26: phosphor
28, 56 : 전면기판 30, 52, 54 : 스페이서28, 56: front substrate 30, 52, 54: spacer
32 : 진공공간 36 : 포커싱 전극32: vacuum space 36: focusing electrode
46 : 감광성 유리 48 : 마스크 패턴46: photosensitive glass 48: mask pattern
50 : 자외선 52 : 노출된 부분50: ultraviolet ray 52: exposed part
60 : 실링프릿60: sealing frit
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 FED는 제1 기판과, 제1 기판 상에 형성되는 격자 형태의 제1 스페이서와, 제1 기판과 대향하는 제2 기판과, 제2 기판 상에 형성되며 제1 스페이서와 적층되는 스트라이프 형태의 제2 스페이서를 구비한다.본 발명의 실시예에 따른 FED의 제조방법은 격자 형태의 제1 스페이서를 제1 기판 상에 형성하는 단계와, 스트라이프 형태의 제2 스페이서를 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 형성하는 단계와, 제1 및 제2 스페이서들이 적층되도록 제1 및 제2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the FED according to an embodiment of the present invention is a first substrate, a first spacer in the form of a grid formed on the first substrate, a second substrate facing the first substrate, and the second substrate And a second spacer having a stripe shape formed on the first spacer and stacked with the first spacer. A method of manufacturing an FED according to an embodiment of the present invention includes forming a lattice-shaped first spacer on a first substrate; Forming a second spacer in a shape on a second substrate facing the first substrate, and bonding the first and second substrates to stack the first and second spacers.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 FED의 스페이서가 도시되어 있다. 전면기판(56)과 대향하게 배치된 배면기판(58)은 각각 스트라이프형 스페이서(52)와 격자형 스페이서(54)를 구비한다. 스트라이프형 스페이서(52)와 격자형 스페이서(54)는 기판들(56,58) 사이에 수직으로 적층됨으로써 기판들(56,58) 사이의 진공공간의 높이를 높이게 된다. 이러한 스페이서들(52,54)은 기판들(56,58) 내부의 진공공간과 대기압 사이의 압력차를 극복하여 기판들(56,58)을 지지하는 역할을 하게 된다.스트라이프형 스페이서(52)와 격자형 스페이서(54) 각각의 높이가 1.5㎜이면 기판들(56,58) 사이에 위치한 진공공간의 높이는 3㎜가 된다. 이들 스페이서들(52,54)의 제조방법은 도 4a 내지 도 4c를 결부하여 설명하기로 한다.Referring to Figure 3, a spacer of an FED in accordance with the present invention is shown. The rear substrate 58 disposed to face the front substrate 56 includes a stripe spacer 52 and a lattice spacer 54, respectively. The stripe spacer 52 and the lattice spacer 54 are vertically stacked between the substrates 56 and 58 to increase the height of the vacuum space between the substrates 56 and 58. The spacers 52 and 54 support the substrates 56 and 58 by overcoming a pressure difference between the vacuum space inside the substrates 56 and 58 and the atmospheric pressure. And the height of each of the lattice spacers 54 is 1.5 mm, the height of the vacuum space located between the substrates 56 and 58 is 3 mm. The manufacturing method of these spacers 52 and 54 will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.
도 4a를 참조하면, 감광성유리(46)와 그 위에 배치된 마스크패턴(48)이 도시되어 있다. 우선적으로, 격자형 스페이서의 구조물을 형성하기 위한 감광성유리(46)를 마련한 후 감광성유리(46) 위에 원하는 격자형태의 모양이 형성된 크롬(Cr) 재질의 마스크패턴(48)을 배치한다. 그 다음, 마스크패턴(48)을 통해 감광성유리(46)를 자외선(Ultraviolet)(50)에 노광시키게 된다. 통상, 자외선(50)의 파장은 280㎚~340㎚ 정도를 사용하고, 이러한 상용 자외선(50)에 노광될 수 있는 감광성유리(46)의 두께는 현재 2㎜ 정도까지 가능하므로 대부분의 FED용 스페이서로 적용될 수 있다.Referring to FIG. 4A, there is shown a photosensitive glass 46 and a mask pattern 48 disposed thereon. First, after preparing the photosensitive glass 46 for forming the structure of the lattice spacer, the mask pattern 48 made of chromium (Cr) material having a desired lattice shape is disposed on the photosensitive glass 46. Next, the photosensitive glass 46 is exposed to the ultraviolet ray 50 through the mask pattern 48. Usually, the wavelength of the ultraviolet ray 50 is about 280nm ~ 340nm, the thickness of the photosensitive glass 46 that can be exposed to the commercial ultraviolet ray 50 can be up to about 2mm at present, so most of the spacer for FED Can be applied as
그 다음, 감광성유리(46)를 열처리함으로써 도 4b에 도시된 바와 같이 자외선(50)에 노출된 부분(52)이 결정화되도록 한다. 다시 말하여, 전술한 자외선 노광과정이 끝나면 마스크패턴(48)을 제거하고 자외선(50)이 조사된 감광성유리(46)표면의 결정화를 위하여 감광성유리(46)를 400~500℃에서 열처리한다. 이에 따라, 감광성유리(46)에서 노출부분(52)에 형성된 은(Ag) 원자들의 뭉침이 형성되고 1~10㎛의 직경을 가지는 고온의 결정들이 원자핵이 자리잡고 있던 노출부분(52)에 형성되게 된다.The photosensitive glass 46 is then heat treated to allow the portion 52 exposed to the ultraviolet light 50 to crystallize, as shown in FIG. 4B. In other words, after the above-described ultraviolet exposure process is completed, the mask pattern 48 is removed and the photosensitive glass 46 is heat-treated at 400 to 500 ° C. for crystallization of the surface of the photosensitive glass 46 irradiated with the ultraviolet ray 50. Accordingly, agglomeration of silver (Ag) atoms formed in the exposed portion 52 in the photosensitive glass 46 is formed, and high-temperature crystals having a diameter of 1 to 10 μm are formed in the exposed portion 52 where the atomic nucleus is located. Will be.
이어서, 결정화된 노출부분(52)을 에칭하여 도 4c에 도시된 바와 같이 픽셀단위의 홀(이하, "픽셀홀"이라 함)(56)이 마련된 격자형 스페이서(54)를 형성하게 된다. 격자형 스페이서(54)를 만드는 다른 방법으로는, 세라믹시트(Ceramic Sheet)를 펀칭(Punching)하거나 레이저(Laser)를 이용하여 격자형으로 만드는 방법이 있다.Subsequently, the crystallized exposed portion 52 is etched to form a lattice spacer 54 provided with a pixel-by-pixel hole (hereinafter referred to as a “pixel hole”) 56 as shown in FIG. 4C. Another method of making the lattice spacer 54 is to punch the ceramic sheet or to make it lattice using a laser.
격자형 스페이서(54)는 다루기가 쉽고 조립할 때 정확한 위치에 얼라인먼트 하기도 쉽다. 그러나, FED는 패널의 내부가 적어도 10-6Torr의 고진공 상태를 유지해야 하는데 격자형 스페이서(54)는 가스 플로워(Gas Flow)가 되지 않아 진공상태로 만들기 어렵다. 즉, 격자형 스페이서(54)의 장점에도 불구하고 격자형 스페이서(54) 만으로는 FED에 적용되기 어렵다.Lattice spacers 54 are easy to handle and easy to align in the correct position when assembled. However, in the FED, the inside of the panel must maintain a high vacuum state of at least 10 −6 Torr. The lattice spacer 54 does not become a gas flow, so it is difficult to make a vacuum. That is, despite the advantages of the lattice spacer 54, the lattice spacer 54 alone is difficult to apply to the FED.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전면기판(56)과 대향하게 배치된 배면기판(58)은 각각 스트라이프형 스페이서(52)와 격자형 스페이서(54)를 구비한다. 먼저, 전면기판(56)에 스트라이프형 스페이서(52)를 고정시키고 배면기판(58)에 격자형 스페이서(54)를 고정시킨다. 이후, 전면기판(56)의 스트라이프형 스페이서(52)와 배면기판(58)의 격자형 스페이서(54)를 얼라인먼트하고 실링프릿(Sealing Frit)(60)을 이용하여 고정시킨다. 이렇게 함으로써 격자형 스페이서(54)의 가스 플로워 문제를 해결할수 있다. 또한 도 7에 도시된 바와 같이 격자형 스페이서(54)와 스트라이프형 스페이서(52)의 위치를 바꾸어도 배기특성이나 조립방법에 차이가 없는 FED의 제작이 가능하게 된다.5 and 6, the rear substrate 58 disposed to face the front substrate 56 includes a stripe spacer 52 and a lattice spacer 54, respectively. First, the stripe spacers 52 are fixed to the front substrate 56 and the lattice spacers 54 are fixed to the rear substrate 58. Thereafter, the stripe spacers 52 of the front substrate 56 and the lattice spacers 54 of the rear substrate 58 are aligned and fixed by using a sealing frit 60. This solves the gas follower problem of the lattice spacer 54. In addition, as shown in FIG. 7, even if the positions of the lattice spacer 54 and the stripe spacer 52 are changed, the FED can be manufactured without any difference in exhaust characteristics or assembly method.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 FED와 그 스페이서 제조방법은 서로 다른 형태를 가지는 다수의 스페이서를 전면기판과 배면기판 사이에 수직으로 적층하게 된다. 이에따라, 전면기판과 배면기판 사이의 높이를 높일 수 있으며 얼라인먼트 하기 쉬운 장점이 있다.As described above, the FED and the spacer manufacturing method according to the present invention is to vertically stack a plurality of spacers having a different shape between the front substrate and the rear substrate. Accordingly, the height between the front substrate and the rear substrate can be increased and there is an advantage that it is easy to align.
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 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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-
1999
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Also Published As
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