KR100300336B1 - 형광 표시관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

형광 표시관 내부의 진공도를 높여 표시 품질과 수명 특성을 향상시킬 수 있는 형광 표시관의 제조방법을 제공한다. 형광 표시관은 한쌍의 기판에 캐소드 전극과 애노드 전극을 각각 형성하여 캐소드 기판과 애노드 기판을 제작하고, 두장의 기판중 어느 한 기판의 둘레부에 프리트를 도포하며, 두장의 기판을 챔버 내부에 장착하고, 챔버를 배기시켜 내부를 고진공으로 형성하며, 챔버를 가열하여 프리트를 용융시키면서 두장의 기판을 밀착시켜 접합시키고, 챔버를 서냉하여 프리트를 응고시킨 후, 챔버 내부의 진공을 해제시키고 접합된 기판을 챔버에서 분리시키는 과정으로 제조된다. 이로서 면타입의 캐소드를 채용한 형광 표시관처럼 캐소드 기판과 애노드 기판 사이의 간격이 극히 미소한 경우에도, 표시관 내부를 고진공으로 형성하여 전자방출 효과를 높여 휘도를 향상시키며, 표시관의 구동 성능과 수명 특성을 향상시킨다.

Description

형광 표시관의 제조방법 {Manufacturing method of vacuum fluorescent display}

본 발명은 형광 표시관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 챔버 내부에서 한쌍의 기판을 밀봉시킴으로써 이들 기판이 형성하는 내부 공간의 진공도를 효과적으로 높일 수 있는 형광 표시관의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 형광 표시관(VFD)은 애노드 전극에 형성된 형광층에 전자를 충돌시켜 형광층을 발광시키는 자발광 표시소자이며, 다색 표시가 용이하고, 저전압으로 구동이 가능하여 반도체 부품의 적용이 쉽고, 신뢰성이 높아 여러 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.

이러한 형광 표시관은 구조에 따라 2극관, 3극관 및 4극관으로 분류되는데, 열전자를 방출시키는 필라멘트로 이루어지는 캐소드와, 캐소드에서 방출된 전자를 제어하는 그리드와, 표면에 형광층이 형성되는 애노드를 포함하는 3극관 구조가 일반적으로 널리 사용되고 있다.

이 때, 열전자를 방출시키는 필라멘트 대신, 전계 방출 효과를 이용하여 냉전자를 방출시키는 면타입의 캐소드가 있으며, 도 1은 이러한 면타입의 캐소드를 채용한 형광 표시관의 단면을 나타내고 있다.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 형광 표시관은 프리트(2)에 의해 진공 용기를 구성하는 전면 기판(4) 및 후면 기판(6)과, 후면 기판(6)에 형성되며 냉전자 방출이 이루어지는 캐소드부(10)와, 전면 기판(4)의 내면에 형성되며 전자를 제공받는 애노드부(20)로 이루어진다.

상기한 캐소드부(10)는 후면 기판(6)의 표면에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극(12)과, 후면 기판(6) 전체에 걸쳐 형성되는 절연층(14)과, 절연층(14)에 형성된 홈(14a) 내부에서 캐소드 전극(12) 표면에 형성되는 에미터(16)와, 상기 절연층(14) 표면에서 캐소드 전극(12)과 수직으로 교차하는 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극(18)을 포함한다.

상기한 에미터(16)는 전자방출 물질, 즉 규소(Si)나 텅스텐(W) 등의 내화성 금속으로 이루어질 수 있다.

상기한 애노드부(20)는 절연층(22)에 형성된 통전홀(22a)에 의해 배선층(24)과 접속되는 애노드 전극(26)과, 애노드 전극(26)의 표면에서 특정 패턴으로 형성되는 형광층(28)을 포함한다.

각각의 리드선에 의해 상기한 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(18) 및 애노드 전극(26)에 전압을 인가하면, 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(18)에 인가된 전압 차에 의한 전계 형성으로 에미터(14)에서 냉전자 방출이 일어나며, 방출된 전자는 애노드 전극(26)에 의해 가속되어 형광층(28)에 충돌함으로써 형광층(28)을 발광시키게 된다.

이로서 형광층(28)에서 발광된 빛은 투명한 전면 기판(4)을 통하여 외부로 조사되어 사용자에게 화상을 제공하게 된다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 형광 표시관은 내부가 고진공이 될수록 전자방출 효과가 두드러지며, 각 전극들과 형광층의 수명 저하를 방지할 수 있기 때문에, 그 내부를 고진공 상태로 유지하는 것이 중요하다.

일반적으로 형광 표시관 내부를 배기시키는 방법은, 프리트를 이용하여 한쌍의 기판을 일체로 접합시키고, 한쪽 기판의 모서리부에 형성된 배기홀 또는 상기 배기홀과 연결된 배기관을 이용하여 형광 표시관 내부를 배기 장치에 연결시키며, 배기 장치를 가동시켜 형광 표시관 내부를 배기시킨 다음, 상기한 배기홀 또는 배기관을 밀봉시키는 과정으로 이루어진다.

그러나 위와 같이 면타입의 캐소드를 갖는 형광 표시관은 기판 사이의 간격이 대략 20∼500 ㎛ 정도로 극히 미소하기 때문에, 상기와 같이 배기홀이나 배기관을 이용하는 배기 방법으로는 내부 공간 전체에 걸쳐 충분한 고진공을 형성하기 어렵다.

이에 따라 표시관 내부의 낮은 진공도로 인하여 전자 방출이 원활하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 내부의 기체 방전에 의해 각 전극들과 형광층을 손상시킴으로써 표시 품질과 성능 및 수명 특성을 동시에 저하시키는 문제점을 유발한다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 진공 챔버 내부에서 한쌍의 기판을 밀봉시킴으로써 기판 사이의 간격이 극히 미소한 구조에서도 충분한 고진공을 형성하여, 표시 품질과 수명 특성을 향상시킬 수 있는 형광 표시관의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 면타입 캐소드를 채용한 형광 표시관의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 형광 표시관의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.

도 3은 캐소드 기판의 단면도.

도 4는 애노드 기판의 단면도.

도 5는 캐소드 기판의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 6∼도 8은 형광 표시관의 각 제조 단계에서의 개략도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

캐소드 기판과 애노드 기판을 각각 제조하는 단계와,

상기 캐소드 기판과 애노드 기판 가운데 어느 한 기판의 둘레부에 프리트를 도포하는 단계와,상기 캐소드 기판과 애노드 기판을 챔버 내부에 장착하는 단계와,

상기한 챔버를 배기시켜 내부를 고진공으로 형성하는 단계와,

상기한 챔버를 가열하여 프리트를 용융시키면서 캐소드 기판과 애노드 기판을 밀착시켜 접합시키는 단계와,

상기한 챔버의 진공을 해제시키고, 접합된 기판을 챔버에서 분리시키는 단계를 포함하는 형광 표시관의 제조방법을 제공한다.

이와 같이 본 발명에 의한 형광 표시관은 진공 챔버 내부에서 밀봉됨으로써기판 사이의 간격이 극히 미소한 경우에도 고진공을 형성할 수 있으므로, 표시 품질과 수명 특성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 형광 표시관의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 형광 표시관을 제조하기 위하여, 먼저 한쌍의 기판에 캐소드 전극과 애노드 전극을 각각 형성하여 일체로 접합되기 이전의 캐소드 기판과 애노드 기판을 완성한다.

도 3을 참고하여 캐소드 기판의 제조방법을 살펴보면, 캐소드 기판(C)은 후면 기판(6)의 일면에 ITO, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 또는 몰리브덴/티탄(Mo/Ti) 등을 스퍼터링법으로 증착하여 스트라이프 패턴의 캐소드 전극(12)을 형성하고, 캐소드 전극(12) 위로 실리콘 산화막을 플라즈마 화학 증착법으로 증착하여 절연층(14)을 형성하며, 절연층(14)에 형성된 홈(14a) 내부에 규소(Si)나 텅스텐(W) 등으로 이루어지는 내화성 금속을 이용하여 첨탑 모양의 에미터(16)를 형성하고, 캐소드 전극(12)과 수직으로 교차하도록 절연층(14) 위로 스트라이프 패턴의 게이트 전극(18)을 형성하는 과정으로 이루어진다.

그리고 도 4를 참고하여 애노드 기판의 제조방법을 살펴보면, 먼저 전면 기판(4)의 일면에 은(Ag) 페이스트를 인쇄하여 배선층(24)을 형성하고, 글래스 페이스트를 인쇄하여 통전홀(22a)을 제외한 전면 기판(4) 전체에 걸쳐 절연층(22)을 형성한 다음, 상기 통전홀(22a) 내부에 도전 재료를 인쇄하여 도트층(30)을 형성한다.

상기한 도트층(30)을 덮을 수 있도록 절연층(22) 위로 카본 페이스트를 인쇄하여 애노드 전극(26)을 형성하며, 애노드 전극(26) 위로 형광 페이스트를 인쇄하여 형광층(28)을 형성하는 것으로 애노드 기판(A)을 완성한다.

이 때, 상기한 캐소드 기판(C)은 다른 실시예로서, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 후면 기판(6)의 일면에 스트라이프 패턴의 캐소드 전극(32)을 형성하고, 캐소드 전극(32) 표면으로 카본 페이스트를 인쇄하여 에미터(34)를 형성하는 과정으로 이루어질 수 있다.

캐소드 기판(C)이 상기한 구조로 이루어지는 경우, 캐소드 전극(32)과 애노드 전극(26)에 인가된 전압 차에 의한 전계 형성으로 상기한 에미터(34)에서 냉전자를 방출하여 형광층(28)을 발광시키게 된다.

다음으로, 이와 같이 완성된 캐소드 기판(C)과 애노드 기판(A) 가운데 어느 한 기판, 일례로 도 6에서 도시하는 바와 같이, 캐소드 기판(C)의 둘레부에 프리트(40)를 인쇄하고, 이를 건조시켜 프리트(40) 내부의 유기 용제를 증발시킨다.

그리고 도 7에서 도시하는 바와 같이, 프리트(40)가 인쇄된 캐소드 기판(C)과 애노드 기판(A)을 챔버(42) 내부에 장착한다. 상기한 애노드 기판(A)과 캐소드 기판(C)은 일정한 간격을 두고 서로 마주하도록 챔버(42) 내부에 설치된 상부 고정대(44)와 하부 고정대(46)에 각각 장착되며, 이들 고정대 가운데 어느 하나는 수직방향으로 이동 가능하도록 구성된다.

이와 같이 애노드 기판(A)과 캐소드 기판(C)을 챔버(42) 내부에 장착한 다음, 챔버(42)와 연결된 배기 펌프(48)를 구동하여 챔버(42) 내부를 배기시킨다. 상기한 배기 펌프(48)는 일례로 로터리 펌프와 확산 펌프가 연결된 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 챔버(42) 내부의 진공도는 전계방출 효과를 극대화시키며 잔류 가스에 의한 기체 방전을 방지할 수 있도록 10^-7∼ 10^-10토르(torr) 범위로 설정됨이 바람직하다.

다음으로, 도시하지 않은 가열 장치를 이용하여 챔버(42) 내부의 온도를 상승시켜 상기한 캐소드 기판(C)에 인쇄된 프리트(40)를 용융시키면서, 일례로 도 8에서 도시하는 바와 같이, 상부 고정대(44)를 캐소드 기판(C)쪽으로 이동시켜 애노드 기판(A)을 캐소드 기판(C)에 부착시킨다.

그리고 챔버(42) 내부를 서냉시키면 프리트(40)가 굳게 되면서 애노드 기판(A)과 캐소드 기판(C)은 그 내부를 고진공으로 유지한 상태에서 일체로 결합된다.

이와 같이 챔버(42) 내부에서 애노드 기판(A)과 캐소드 기판(C)을 밀봉시킨 다음, 챔버(42) 내부의 진공을 해제시키고, 밀봉된 애노드 기판(A)과 캐소드 기판(C)을 챔버(42)에서 분리시킴으로써 형광 표시관을 완성한다.

이로서 본 실시예는 캐소드 기판과 애노드 기판 사이의 간격이 극히 미소한 경우에도 표시관 내부를 고진공 상태로 유지시킬 수 있으므로 전계 방출 효과를 증대시킬 수 있다.

또한 본 실시예는 기판에 배기홀을 형성할 필요가 없기 때문에, 배기홀을 형성하고 이를 밀봉시키는 공정과, 배기관의 절단 등과 같은 공정을 생략할 수 있어 전체적인 형광 표시관의 제조공정을 단순화할 수 있는 장점을 갖는다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 의한 형광 표시관은 진공 챔버 내에서 캐소드 기판과 애노드 기판이 밀봉됨으로써 기판 사이의 간격이 극히 미소한 경우에도 내부 공간 전체에 걸쳐 충분히 높은 고진공을 유지할 수 있다. 이로서 전자방출 효과가 증대되어 휘도를 높이며, 표시관의 성능과 수명 특성을 향상시킬 수 있다.

또한 기판에 배기홀을 형성할 필요가 없으므로 배기홀의 형성 및 밀봉공정 또는 배기관의 절단 등과 같은 공정이 생략되어 전체적인 형광 표시관의 제조공정을 보다 단순화시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 기판의 일면에 캐소드 전극과 에미터를 형성하여 캐소드 기판을 제조하는 단계와;

   다른 기판의 일면에 애노드 전극과 형광층을 형성하여 애노드 기판을 제조하는 단계와;

   상기 캐소드 기판과 애노드 기판 가운데 어느 한 기판의 둘레부에 프리트를 도포하는 단계와;

   상기 캐소드 기판과 애노드 기판을 챔버 내부에 장착하는 단계와;

   상기한 챔버 내부를 배기시켜 고진공으로 형성하는 단계와;

   상기한 챔버를 가열하여 프리트를 용해시키면서 캐소드 기판과 애노드 기판을 밀착시켜 접합시키는 단계와;

   상기한 챔버 내부의 진공을 해제시키고, 접합된 캐소드 기판과 애노드 기판을 챔버에서 분리시키는 단계를 포함하는 형광 표시관의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 캐소드 기판은 캐소드 전극의 표면에 절연층을 형성하고, 절연층에 형성된 홈 내부에 첨탑 모양의 에미터를 형성하며, 절연층 표면으로 게이트 전극을 형성하는 것으로 이루어지는 형광 표시관의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기한 챔버 내부는 10^-7∼ 10^-10토르(torr)의 진공을 형성하도록 배기되는 형광 표시관의 제조방법.