专利名称：平板显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平板显示器，更具体的涉及一种具有最小化的变形和定位误差的栅电极的平板显示器。
本申请要求2003年11月26日提交的韩国专利申请号2003-0084487和2004年1月30日提交的韩国专利申请号2004-0005979的优先权，其全部公开在此引证作为参考。
背景技术：
平板显示器包括电子发射器件，其为具有第一和第二基板的真空容器、设置在第一基板的电子发射源和设置在第二基板的荧光层。从电子发射源发射电子以激发荧光层。对于电子发射器件，可以将热阴极或冷阴极用作电子发射源。在冷阴极电子发射器件中包括场发射器阵列(FEA)型、表面导电电子发射器(SCE)型和金属-绝缘体-金属(MIM)型。
在典型的电子发射器件中，具有电子发射源和驱动电极的后基板与具有加速电极(或者阳极)和荧光层的前基板通过玻璃密封彼此密封以形成真空容器。一般在真空容器内安装多个隔板以使前和后基板彼此隔开预定距离。
具有多个孔的金属网型栅电极设置在前、后基板之间。栅电极聚集由电子发射源发射的电子以提高显示屏的色纯，并提高在后基板上的驱动电极和阳极之间的电压电阻特性。
金属基的栅电极具有不同于玻璃基的前基板和后基板的热膨胀系数。所以，在例如密封的热处理工艺期间，由于施加到栅电极的热应力，栅电极容易变形或位移。
栅电极的定位误差导致了恶化的显示特性。也就是说，从电子发射源发射的电子没有通过相应的像素孔，而是撞上了栅电极并散开，或者通过不正确的像素孔，并在不正确的像素的荧光层上着屏。而且，栅电极的变形有时可能造成栅电极与发射源之间的接触，从而引起电短路。
而且，因为用于将电信号施加到栅电极的栅极端子常常通过简单的带或线连接到栅电极，同时通过密封件密封，因此栅极端子趋向于受到热膨胀和收缩的限制，而恶化定位误差。
发明内容
在本发明的一个典型实施例中，提供一种平板显示器，它有助于使栅电极定位误差最小化，使得由电子发射源发射的电子全部通过相对应的像素孔，由此提高显示特性。而且，通过使栅电极定位误差最小化，阻止了栅电极变形，由此阻止了由于栅电极和电子发射源之间的接触引起的电短路。
在本发明的一个典型实施例中，平板显示器包括彼此面对并分开预定距离的第一和第二基板。通过密封件彼此密封第一和第二基板以形成真空容器。电子发射源设置在第一基板。光发射单元形成在第二基板。栅电极设置在第一和第二基板之间以控制电子的聚集。栅电极具有包括使电子通过的孔的荫罩部分(mask portion)。固定装置(fixture)设置在荫罩部分的外部并彼此上下和左右对称，同时具有预定的裕度(margin)以允许荫罩部分的热膨胀。固定装置固定荫罩部分使得荫罩的膨胀和收缩彼此相反的进行。
在该实施例中，固定装置具有与荫罩部分外部连接的固定框、穿过各自的固定框并设置在第一和第二基板之间的固定件。成对的第一和第二固定框设置在荫罩部分每个长边的两端，一对第三固定框设置在荫罩部分长边的中心。
在该实施例中，设置在各自的固定框内的固定件与荫罩部分隔开预定距离以在栅电极短轴方向形成第一间隙。设置在第一和第二固定框内的固定件具有朝向第三固定框并与相应的固定框隔开预定距离的横向侧以在栅电极长轴方向形成第二间隙。
在该实施例中，设置在第三固定框内的固定件具有朝向第一和第二固定框并与第三固定框隔开预定距离的横向侧，以在栅电极长轴方向形成第三间隙。可选地，固定件的横向侧可以接触第三固定框。
固定框件优选由玻璃形成以使其与第一和第二基板的热膨胀系数的差最小。固定件具有等于或小于第一和第二基板之间的距离的高度，使得第一和第二基板不在固定件的区域松动。
栅电极进一步包括围绕荫罩部分的非有效部分。所以，固定装置具有形成在荫罩部分外部的非有效部分的固定孔，固定件穿过各自的固定孔，并设置在第一和第二基板之间。
栅电极还具有穿过密封件的栅极端子以给栅电极施加电信号。每个栅极端子具有设置在密封件内部并具有预定弹性的可变长度部分，或者在其端部形成具有预定弹性的可变厚度部分。在后一种的情况下，栅极端子通过可变厚度部分接触栅电极。
通过参照附图具体描述的优选实施例，本发明的上述以及其他优点将变得更加显而易见。
图1是根据本发明实施例的具有栅电极的平板显示器的平面图；图2是沿图1的A-A线截取的平板显示器的局部剖面图；图3是栅电极第一变型的平面图；图4是沿图1的B-B线截取的平板显示器的局部剖面图；图5是图3所示的栅电极的平面图，示出在热处理工艺之前和之后其荫罩部分的膨胀和收缩方向；图6是栅电极第二变型的平面图；图7是栅电极第三变型的平面图；图8是栅电极第四变型的平面图；图9是栅电极第五变型的平面图；图10是根据本发明实施例的平板显示器的局部剖面图，其中栅极端子安装在栅电极；以及图11是根据本发明实施例的平板显示器的局部剖面图，其中另一个栅极端子安装在栅电极。
具体实施例方式
下面参考附图更充分地描述本发明，其中示出本发明的优选实施例。
图1是根据本发明实施例的具有栅电极的平板显示器的平面图，图2是沿图1的A-A线截取的平板显示器的局部剖面图。
如图中所示，平板显示器包括通过玻璃料密封2在它们的边缘彼此密封以形成真空容器的第一和第二基板4和6。在第一基板4的电子发射源发射电子撞击第二基板6以形成所需的可视图像。
现在参照场发射器阵列(FEA)型电子发射器件说明电子发射结构。可以以各种方式选择场发射结构，只要它属于FEA型。
具体而言，具有在一个方向(图中的Y方向)前进的带状图形的栅极8形成在第一基板4上，绝缘层10形成在第一基板4内部的整个表面上同时覆盖栅极8。具有垂直于栅极8(图中的X方向)的带状图形的阴极12形成在绝缘层10上。
平板显示器的像素区由栅极8和阴极12彼此交叉的区域限定。电子发射区14设置在各个像素区的阴极12的一侧。电子发射区14优选由碳基材料形成，例如碳纳米管(carbon nanocube)、石墨、金刚石、菱形碳(diamond-likecarbon)、富龙(Fulleren)(C60)或其混合物。发射源14也可以由纳米级材料形成，例如碳纳米管、石墨纳米纤维或硅纳米线。
如上所述，栅极8设置在阴极12的下面并由绝缘层10分开。可选地，尽管在图中未示出，但是栅极可以设置在由绝缘层分开的阴极的上面。这样，孔形成在栅极，绝缘层形成在阴极和栅极的交叉区，电子发射器形成在通过孔露出的阴极上。
阳极16形成在面对第一基板4的第二基板6的表面上。具有红、绿和蓝荧光层18和黑层20的荧光屏22形成在阳极16上。阳极16由透明导电材料形成，例如ITO。同时，因为其的金属壳效应(metal back effect)，金属层(未示出)可以形成在荧光层22上以提高屏幕亮度。在这种情况下，可以省略透明阳极16而使用金属层作为阳极。
当将预定的驱动电压施加给栅极8和阴极12时，由于两电极间的电压差，在电子发射区14附近形成电场，电子从电子发射区14发射。当高的正(+)电压施加给阳极16时，从电子发射区14发射的电子着落在荧光层18上以激发荧光层18并产生所需的可视屏幕图像。
具有多个使电子可以通过的孔24的金属网状栅电极26设置在由第一和第二基板4和6形成的真空容器内。例如，低于阳极电压的正(+)电压施加到栅电极26以聚集从电子发射区14发射的电子并提高显示屏幕的色纯。
多个下隔板28设置在第一基板4和栅电极26之间从而以稳定的方式保持其间距离。多个上隔板30设置在栅电极26和第二基板6之间以稳定的方式保持其间距离。
而且，在本实施例中，栅电极26以改进的方式固定到第一和第二基板4和6以防止栅电极的定位误差、或者由它的热膨胀系数不同于第一和第二基板4和6的热膨胀系数而引起的变形。
图3是根据本发明实施例的平板显示器的栅电极第一变型的平面图，图4是沿B-B线截取图1的平板显示器的局部剖面图。
如图所示，栅电极26具有包括多个孔24的荫罩部分32和在荫罩部分32的外部设置的具有预定裕度以允许荫罩部分32热膨胀的固定装置34。固定装置上下和左右彼此对称。固定装置34固定荫罩部分32使其进行彼此相反的膨胀和收缩。
每个固定装置34包括固定框36a、36b和36c和在相应的固定框36a、36b和36c内设置的固定件38a、38b和38c，由此将荫罩部分32固定到第一和第二基板4和6。
固定框包括设置在荫罩部分32左角和右角的第一和第二固定框对36a和36b以及设置在其上下中心的一对第三固定框36c。六个固定框36a、36b和36c设置在栅电极26的整个区域上，且多对固定框彼此对称。
六个固定件38a、38b和38c设置在各个固定框内。固定框内的各个固定件与荫罩部分32隔开预定距离。使第一间隙G1位于栅电极26的短轴方向(图中的Y方向)的固定件和荫罩部分之间。
每个第一和第二固定件38a和38b设置在相应的第一和第二固定框36a和36b内，并具有朝向第三固定框36c同时与相应的固定框隔开预定距离的横向侧。也就是说，使第一间隙G2位于栅电极26的长轴方向(图中的X方向)的固定件和固定框之间。每个第三固定件38c设置在相应的第三固定框36c内，并具有朝向相应的第一和第二固定框36a和36b同时与相应的固定框隔开预定距离的横向侧。也就是说，使第三间隙G3在栅电极26的长轴方向的固定件和固定框之间。
第一和第二固定件38a和38b的裕度在栅电极26的长轴方向上具有和第二间隙G2相同的尺寸，第三固定件38c的左右裕度在长轴方向上具有和第三间隙G3相同的尺寸。这样，将固定框36a、36b和36c以及固定件38a、38b和38c安装在栅电极26的整个区域上，并且上下、左右彼此对称。
而且，在一个实施例中，固定件38a、38b和38c由具有和第一和第二基板4和6相同或相似的热膨胀系数的材料形成，其中基板一般由例如玻璃材料形成。这有助于使固定件38a、38b和38c与第一和第二基板4和6之间的热膨胀系数的差最小化。各个固定件38a、38b和38c的高度等于或小于第一和第二基板4和6之间的距离以防止第一和第二基板4和6在固定件38a、38b和38c处松动。根据本实施例，具有上述结构的栅电极26被完全设置在密封件2内。
将上述结构的栅电极26安装在具有下隔板28的第一基板4上，并与下隔板28对齐。固定件38a、38b和38c设置在相应的固定框内，其底面通过粘结剂39连接到第一基板4。上隔板30安装在栅电极26上。沿着第一基板4的边缘涂覆密封件2，以将第二基板6和第一基板4密封。通过排气装置(未示出)将第一和第二基板4和6之间的内部空间抽真空，由此完成真空容器。
因为密封是在高温下进行的，所以由具有热膨胀系数大于第一和第二基板4和6的金属材料形成的栅电极26在热处理工艺期间膨胀，并在进行热处理工艺后在环境温度下收缩。
图5是栅电极的示意图，示出荫罩部分的膨胀和收缩方向。在图中，膨胀方向和收缩方向分别由实线和虚线表示。
如图5所示，荫罩部分32在高温下向外膨胀。即，在第一和第二固定件38a和38b附近的荫罩部分32通过在第一和第二固定件38a和38b形成的第一和第二间隙G1和G2向第一和第二固定件38a和38b膨胀。在第三固定件38c附近的荫罩部分32通过在第三固定件38c形成的第一间隙G1向第三固定件38c膨胀。
在冷却到环境温度后热膨胀的荫罩部分32收缩到它原来的尺寸。对于固定框36a、36b和36c以及固定件38a、38b和38c的外形结构，荫罩部分32的收缩与其膨胀进行的方向相反。因此，在荫罩部分32发生热膨胀和收缩后，栅电极26仍保持它的初始定位，大大防止了其定位误差和变形。
前面已经说明，第三固定件38c具有朝向第一和第二框36a和36b同时与相应的固定框隔开第三间隙G3的横向侧。可选择地，如图6所示，它示出栅电极的第二变型，固定件38d可以全部接触固定框36c以固定荫罩部分32的中心。对于此实施例，因为荫罩部分32的热膨胀和收缩在其中心固定时进行，所以阻止荫罩部分32的大规模位移。因此，即使在荫罩部分32发生定位误差，它也仅处于荫罩部分的外边缘，从而使对屏幕图像质量的损害最小化。
根据此实施例，一个或更多的固定件38a、38b和38c设置的各自的固定框36a、36b和36c中使得固定件占各自固定框内部空间的65-85％，由此加强固定件的附着力。如果每个固定件所占的面积小于各自固定框的65％，则很难从固定件获得充分的加强效果。如果每个固定件所占的面积超过85％，则没有足够的空间容纳所需的荫罩部分的膨胀和收缩，并且难于保持其初始定位状态。
图7是根据本发明另一实施例的平板显示器的栅电极的第三种变型的平面图。
如图7所示，栅电极40具有包括多个孔24的荫罩部分32和围绕荫罩部分32的非有效部分42。固定装置44具有多对围绕栅电极的非有效部分42设置的固定孔46a、46b和46c。总共有六个对称的固定孔成对设置，每对第一和第二固定孔46a和46b设置在荫罩部分32的左右纵向侧端，一对第三固定孔46c设置在荫罩部分32的纵向侧中心。相应的多对固定件48a、48b和48c分别设置在固定孔46a、46b和46c内以将栅电极40固定到第一和第二基板。固定件48a、48b和48c的位置特点和作用与第一实施例的相关部分相同，所以，这里将省略其具体描述。
图8和图9是根据本发明其他实施例的平板显示器的栅电极的第四和第五变型的平面图。
如图所示，成对的固定件50c和50d设置在每对第三固定孔46c内并在它们的两侧端装配到第三固定孔46c来保持荫罩部分32的中心。为此目的，如图8所示，将两个固定件50c设置在每个第三固定孔46c使得它们彼此错位。可选地，如图9所示，一个固定件50d可以设置在每个第三固定孔46c，使得与第三固定孔46c具有相同的水平长度。
而且，如图所示，固定件50a、50b、50c和50d占据相应的固定孔46a、46b和46c内部面积的65-85％，以加强栅电极与基板的固定。如果每个固定件所占的面积小于各自固定框的65％，则很难从固定件获得充分的加强效果。如果每个固定件所占的面积超过各自固定框的85％，则没有足够的空间容纳所需的荫罩部分的膨胀和收缩，并且难于保持其初始定位状态。
图10和11是根据本发明其它实施例的平板显示器的局部剖面图，其中栅极端子安装在栅电极。
如图10所示，栅极端子52穿过密封件2使得它在一端接触栅电极26，并且另一端露出到密封件外部。在本实施例中，弹簧状可变长度部分54被部分形成在栅极端子52，同时设置在密封件2内以允许栅电极26的热膨胀和收缩。在该结构中，当栅电极26热膨胀时，可变长度部分54收缩，当栅电极26收缩时，又回到其初始状态，从而进一步有助于使栅电极26的定位误差最小化。
绝缘层56形成在可变长度部分54上，以防止栅极端子52接触第一基板4或第二基板6的电短路的故障。
如图11所示，螺旋弹簧状可变厚度间隔器60也可以形成在栅极端子58的端部并接触栅电极26。当第一和第二基板4和6彼此密封而可变厚度部分60设置在栅电极26上时，可变厚度部分60压住第二基板6，并紧紧夹持栅电极26，使得栅极端子58被保持到栅电极26。
因为栅极端子58连接到栅电极26不需要焊接，栅极端子58包括很少的制造步骤，并被有效地用在第一和第二基板4和6彼此分开很近的器件中。栅极端子58不影响栅电极26的热膨胀和收缩。也就是说，它不引起栅电极26的任何定位误差。除了可变厚度部分60，在密封件2内部的栅极端子58的表面形成绝缘层62，以防止如果栅极端子接触第一基板4或第二基板6而引起电短路。
虽然上面已经具体描述了本发明的优选实施例，但应清楚地理解在此示教的基本发明概念的许多变型和/或修改对本领域技术人员是显而易见的，并将落入附加的权利要求限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种平板显示器，包括，彼此面对并分开预定距离的第一和第二基板，将所述第一和第二基板彼此密封的密封件；设置在所述第一基板的多个电子发射源；设置在所述第二基板的光发射单元；以及设置在所述第一和第二基板之间以控制电子的聚集的栅电极，其中所述栅电极包括具有使电子可以通过的孔的荫罩部分；以及设置在荫罩部分的外部，并具有预定的裕度以允许荫罩部分的热膨胀的多个固定装置。
2.根据权利要求1的平板显示器，其中每个所述固定装置包括与所述荫罩部分外部连接的固定框，和穿过各自的固定框并设置在第一和第二基板之间的固定件。
3.根据权利要求2的平板显示器，其中所述荫罩部分通常为由具有一对长边和一对短边的矩形限定的矩形形状，其中多个固定框包括设置在每个矩形长边的任一端的第一和第二框，以及沿每个长边中间设置的第三框。
4.根据权利要求3的平板显示器，其中设置在各自的固定框内的所述固定件与所述荫罩部分隔开预定距离，而在栅电极短轴方向形成第一间隙。
5.根据权利要求4的平板显示器，其中设置在所述第一和第二固定框内的每个所述固定件具有朝向所述第三固定框的横向侧，并与相应的固定框隔开预定距离而在栅电极长轴方向形成一第二间隙。
6.根据权利要求4的平板显示器，其中所述预定距离是第一预定距离，设置在所述第三固定框内的每个所述固定件具有一对横向侧，其中一个横向侧朝向第一固定框，另一个横向侧朝向第二固定框，并与第三固定框隔开第二预定距离而在栅电极长轴方向形成一第三间隙。
7.根据权利要求4的平板显示器，其中设置在每个所述第三固定框内的每个所述固定件具有朝向第一和第二固定框的横向侧，并接触第三固定框。
8.根据权利要求2的平板显示器，其中所述固定件占相应固定框内部空间面积的65-85％。
9.根据权利要求2的平板显示器，其中所述固定件由玻璃形成。
10.根据权利要求2的平板显示器，其中所述固定件具有等于或小于第一和第二基板之间的距离的高度。
11.根据权利要求1的平板显示器，其中所述栅电极进一步包括围绕荫罩部分的非有效部分，所述固定装置包括形成在所述荫罩部分外部的非有效部分的固定孔，以及穿过固定孔并设置在第一和第二基板之间的固定件。
12.根据权利要求1的平板显示器，其中所述荫罩部分和所述固定装置整个设置在密封件内。
13.根据权利要求1的平板显示器，其中所述栅电极还包括穿过密封件以给荫罩部分施加电信号的栅极端子，栅极端子具有设置在密封件内部并具有预定弹性的可变长度部分。
14.根据权利要求13的平板显示器，其中所述可变长度部分由绝缘层覆盖。
15.根据权利要求1的平板显示器，其中所述栅电极还包括穿过密封件以给荫罩部分施加电信号的栅极端子，所述栅极端子包括具有预定弹性以接触荫罩部分的可变厚度部分。
16.根据权利要求15的平板显示器，其中设置在密封件内部的所述栅极端子的部分的部分由绝缘层覆盖。
全文摘要
公开了一种防止由于热膨胀和收缩引起栅电极定位误差和变形的平板显示器。栅电极具有包括使电子可以通过的孔的荫罩部分，和设置在荫罩部分的外部、并具有预定的裕度以允许荫罩部分的热膨胀和收缩的固定装置。固定装置彼此上下和左右对称设置。固定装置固定荫罩部分使得荫罩的膨胀和收缩彼此相反地进行。
文档编号H01J1/62GK1622275SQ20041008258
公开日2005年6月1日 申请日期2004年9月21日 优先权日2003年11月26日
发明者池光善, 池应准, 陈成焕 申请人:三星Sdi株式会社