KR100318371B1 - 형광표시장치및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광표시(VFD:vacuum fluorescent display)장치용 가속 그리드 패턴 및 그 제조방법에 관한 것으로 가속 그리드(grid)의 홀 사이즈(hole size)를 상대적으로 중심부는 크게하고 가장자리로 갈수록 작게하여 가속 그리드와 캐소드(cathod) 간의 전기장을 중심부보다 가장자리부가 더 크도록 설계하므로써, 종래 캐소드의 온도차에 의해 야기되던 불균일한 전자방출을 전기장 차를 이용하여 균일하게 할수 있어 상기 장치의 중심부와 가장자리 간의 휘도차를 줄일수 있는 고신뢰성의 가속 그리드를 실현할수 있게 된다.

Description

형광표시장지 및 그 제조방법

본 발명은 형광표시장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 가속 그리드의 중심부와 가장자리 간의 홀 사이즈(hole size)를 조절하여 가속 그리드와 캐소드(cathod) 간의 전기장(electric field)을 중심부 보다 가장자리부가 크도록 설계하므로써 전자 방출을 균일하게 할수 있을 뿐 아니라 상기 장치의 중심부와 가장자리 간의 휘도차를 개선할수 있는 형광표시장치의 가속 그리드 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

형광표시관(VFD;vacuum fluorescent display)은 적어도 한쪽면이 투명한 진공용기 중에 필라멘트(filament)라 불리는 직렬형 캐소드로 부터 방출된 열전자를 직류(DC) 또는 펄스(pulse) 전압으로 가속하여 애노드(양극)상에 도포된 형광체에 충돌 발광시켜 소망의 패턴을 표시하는 전자관으로 통상, 전자의 움직임을 제어하기 위한 그리드(grid)를 갖춘 3극관 구조의 것이 가장 많이 사용되고 있다.

상기 형광표시관은 저전압 구동이 가능하면서도 매우 밝고 여러가지 색깔의 발광표시가 가능하므로 매우 쓰임새가 넓어 자동차, 음향기기, VTR, 기타 가전제품, 사무자동화 기기 등 여러 방면에서 쓰이고 있다.

형광표시관의 기본 구조는 음극인 필라멘트와, 그리드, 및 배선층과 형광체층으로 이루어지는 양극인 표시층으로 구성되며, 이들 양극과 음극 및 그리드는 진공으로 유지되는 외위기 안에 위치한다.

이러한 형광표시관은 600℃정도로 가열된 필라멘트로 부터 튀어나온 열전자가 +전위로 유지된 그리드로 끌려가게 된다. 이때 표시층도 +전위로 유지되어 있으면 상기 열전자의 일부는 망상의 그리드를 통과하여 표시층에 도달한다. 이 양극인 표시층에 형광체가 도포되어 있어, 날아온 전자가 형광체에 충돌하여 발광하게 된다.

전자 업계의 전반적인 흐름인 경박 단소화 또는 고집적화 등 될수 있는 한 작은 크기에 될수 있는대로 많은 기능을 수용하려는 경향은 형광표시관 분야에서도 예외가 아니어서 형광표시관의 표시 패턴 밀도는 점점 증가하고 있다.

한예로 VTR의 경우 그 기본적 기능인 녹화, 재생, 시간, 채널표시 외에도 막대 그래프, 음향 다중표시 등의 기능이 덧붙여지고 있다. 이와같이 부가된 기능의 표시를 종래의 표시소자와 동일한 면적, 또는 그 이하로 할수 있다면 바람직 하겠지만, 집적회로 기술의 경이적인 발달로 이루어진 복잡한 기능의 추가는 이러한 표시소자의 소형화 노력에 제한을 가하고, 오히려 새로운 다양한 기능의 추가와 함께 표시소자의 크기는 최근에는 어쩔 수 없이 커지고 있다.

상술한 사항을 기초로 하여 종래의 형광표시장치에 대하여 설명하면 아래와 같다.

제1(A)도 및 제1(B)도는 종래 기술에 따른 형광표시장지의 가속 그리드 패턴을 도시한 단면도 및 평면도를 나타낸 것이며, 제3도는 본 구조에 따른 포텐셜(potential) 분포 및 전기장 세기를 컴퓨터로 시뮬레이션(simulation) 한 결과를 도시한 것이다.

상기 도면에서 알수 있듯이 종래 형광표시장지는 진공유지를 위한 페이스 플레이트 글라스(face plate glass)(a)와 백 플레이트 글라스(back plate glsss)(g)가 서로 대향되게 형성되고, 상기 페이스 플레이트 글라스(a)의 내측 상면에 전자 차단용으로 사용되는 백 일렉트로드(back electrode)(b)가 형성되고, 상기 백 플레이트 글라스(g) 내측 상면에 전자가 형광체층에 다다르도록 일정한 전압을 인가하는 애노드 일렉트로드(anode electrode)(f)가 형성되며, 상기 애노드 일렉트로드(f) 상부에 전자충돌 발광부인 형광체층(e)이 형성되고, 상기 형광체층(e) 상부에 전자를 가속시키기 위하여 일정 간격의 홀크기로 가속그리드(d)가 형성되고, 상기 백 일렉트로드(b)와 가속 그리드(d) 사이에 전자 방출부인 라인 캐소드(line cathod)(c)가 형성되는 구조를 갖는다.

상기한 바와 같이 라인 캐소드를 사용하는 진공 디바이스(device) 구조를 갗는 형광표시장치는 상기 도면에서 제시되었듯이 캐소드를 가열할시에 열전도 차이로 인하여 캐소드의 중심부가 가장자리부 보다 온도가 높아지게 되므로 동일한 크기의 홀 사이즈를 갖는 가속 그리드를 사용할시에 캐소드에 미치는 전기장은 중심부와 가장자리가 균일하게 되어 온도차에 의한 전자 방출은 중심부가 가장자리보다 상대적으로 높게 된다. 그결과, 진공표시장지에 있어서 중심부와 가장자리 간의 휘도차가 발생하게 되는 문제점을 안고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 가속 그리드 홀(hole)의 패턴 크기 조절로 가속 그리드와 캐소드 간의 포텐셜 분포 및 전기장 세기를 조절하여 전자 방출을 제어(control)하므로써 형광체 발광 휘도를 조절할수 있는 형광표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형광표시장치는 진공유지를 위하여 서로 대향되게 형성된 페이스 플레이트 글라스 및 백 플레이트 글라스와, 상기 페이스 플레이트 글라스의 내측 상면에 전자를 차단하기 위하여 형성된 백 일렉트로드와, 상기 백 플레이트 글라스 내측 상면에 방출된 전자에 일정 전압을 인가하기 위하여 형성된 애노드 일렉트로드와, 전자충돌 발광부로 이용하기 위하여 상기 애노드 일렉트로드 상면에 형성된 형광체 층과, 상기 형광체층 상부에 전자를 가속시키기 위하여 홀 사이즈가 상대적으로 중심부는 크게하고 가장자리로 갈수록작게 패터닝된 가속 그리드와, 상기 백 일렉트로드와 가속 그리드 사이에 전자를 방출시키기 위하여 형성된 라인 캐소드로 이루어진 구조를 갖는다.

한편 형광표시장치용 가속 그리드의 제조공정은 캐드(CAD)를 이용하여 소정의 패턴을 설계하는 공정과, 상기 패턴에 적합한 노광용 마스크 필름 및 글라스를 제조하는 공정과, 가속 그리드 재질 표면에 포토레지스트를 코팅하는 공정과, 상기 공정을 거친 패턴을 노광 현상 및 식각 시키는 공정과, 상기 노광 현상 및 식각을 거친 패턴 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정으로 이루어진다.

본 발명은 상술한 구성에 의해 가속 그리드의 홀 사이즈를 상대적으로 중심부는 크게하고 가장자리로 갈수록 작게 형성하므로써 가속 그리드와 캐소드 간의 전기장이 중심부보다 가장자리부가 크게 되어 균일한 전자방출이 가능하게 되므로 중심부와 가장자리 간의 휘도차를 조절할수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

제2(A)도 및 제2(B)도는 본 발명에 따른 형광표시장치의 가속 그리드 패턴을 도시한 단면도 및 평면도를 나타내고 있으며, 제4도는 본 발명에 따른 형광표시용 가속 그리드 패턴의 포텐셜 분포 및 전기장의 세기를 컴퓨터로 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다.

제2(A)도 및 제2(B)도 에서 알수 있듯이 본 발명에 따른 형광표시장치는 진공유지를 위하여 서로 대향되게 형성된 페이스 플레이트 글라스(a) 및 백 플레이트 글라스(g)와, 상기 페이스 플레이트 글라스(a)의 내측 상면에 전자를 차단하기 위하여 형성된 백 일렉트로드(b)와, 상기 백 플레이트 글라스(g) 내측 상면에 방출된전자에 일정한 전압을 인가하기 위하여 형성된 애노드 일렉트로드(f)와, 전자충돌 발광부로 사용하기 위하여 상기 애노드 일렉트로드(f) 상면에 형성된 형광체층(e)과, 상기 형광체층(e) 상부에 전자를 가속시키기 위하여 홀 사이즈가 상대적으로 중심부는 크게하고 가장자리로 갈수록 작게 패터닝된 가속 그리드(d')와, 상기 백 일렉트로드(b)와 가속 그리드(d') 사이에 전자를 방출시키기 위하여 형성된 라인 캐소드(c)로 구성된다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 형광표시장치용 가속 그리드(d')의 제조방법은 캐드(CAD)를 이용하여 소정의 패턴을 설계하는 공정과, 상기 패턴에 적합한 노광용 마스크 필름 및 글라스를 제작하는 공정과, 상기 공정을 거친 패턴을 노광 현상 및 식각시키는 공정과, 상기 노광현상 및 식각을 거친 패턴 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정으로 이루어진다.

상기 공정으로 이루어진 가속 그리드(d')의 홀 사이즈 패턴은 제2(A)도 및 제2(B)도에서 알수 있듯이 상대적으로 중심부는 크게 설계하고 가장자리로 갈수록 작게 설계하여 가속 그리드(d')와 캐소드(c) 간의 거리를 가장자리보다 중심부를 멀게 구성한 것으로, 상기 구조를 평면적으로 도시화 하면 중심부에 있는 홀 사이즈는 동일한 크기로 배열되며 상기 중심부의 홀 사이즈 필라멘트(Filament)의 중심부분을 기준으로 좌.우측으로 갈수록 동일한 비율로 홀의 크기가 줄어드는 형상으로 배치된다.

한편 상기 가속 그리드(d') 구조에 따른 포텐셜 분포 및 전기장 세기를 컴퓨터로 시뮬레이션한 결과는 제4도에 도시해 놓았으며, 이때 도면 상에 화살표로 표시된 벡터는 전압분포에 따른 전기장의 세기 및 방향을 나타낸 것임에 유의한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 가속 그리드의 홀 사이즈를 상대적으로 중심부를 크게하고 가장자리로 갈수록 작게하여 가속 그리드와 캐소드 간의 전기장이 중심부보다 가장자리부가 크도록 설계하므로써 전자방출을 균일하게 할수 있을 뿐 아니라 중심부와 가장자리 간의 휘도차를 개선할수 있게 된다.

제1(a)도 및 제1(b)도는 종래 기술에 따른 형광표시장치의 가속 그리드 패턴을 도시한 단면도 및 평면도,

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명에 따른 형광표시장치의 가속 그리드 패턴을 도시한 단면도 및 평면도,

제3도는 종래 기술에 따른 형광표시용 가속 그리드의 포텐셜 분포 및 전기장을 도시한 도면,

제4도는 본 발명에 따른 형광표시용 가속 그리드의 포텐셜 분포 및 전기장을 도시한 도면.

Claims (2)

1. 진공유지를 위하여 서로 대향하도록 형성된 페이스 플레이트 글라스 및 백 플레이트 글라스와, 상기 페이스 플레이트 글라스의 내측 상면에 전자를 차단하기 위하여 형성된 백 일레트로드와, 상기 백 플레이트 글라스 내측 상면에 방출된 전자에 일정한 전압을 인가하기 위하여 형성된 애노드 일렉트로드와, 전자충돌 발광부로 사용하기 위하여 상기 애노드 일렉트로드 상면에 형성된 형광체층과, 상기 형광체층 상부에 전자를 가속시키기 위하여 형성되어 있고 다수의 홀을 가지는 가속 그리와, 상기 백 일렉트로드와 가속 그리드 사이에 전자를 방출시키기 위하여 형성된 라인 캐소드를 포함하고, 상기 가속 그리드의 홀은 그 크기가 중심부로부터 가장자리로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 형광 표시 장치.
2. 캐드를 이용하여 소정의 패턴을 설게하는 공정과, 상기 패턴에 적합한 노광응 마스크 필름 및 글라스를 제작하는 공정과, 가속 그리드 재질 표면에 포토레지스트를 코팅하는 공정과, 상기 공정을 거친 패턴을 노광, 현상 및 식각하여 다수의 홀을 형성하는 공정과, 상기 노광 현상 및 식각을 거친 패턴상에 형성된 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 포함하고, 상기 가속 그리드의 홀은 상기 그리드의 중심부로부터 가장자리로 갈수록 크기가 작아지는 것을 특징으로 하는 형광 표시 장치의 제조 방법.