KR100358794B1 - 형광 표시관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광 표시관에 관한 것으로서,더욱 상세하게는 필라멘트 후면에 스위칭 전극 및 한 쌍의 경로 제어 전극이 형성되어 있고 형성하고, 전면에 형광체의 애노드 및 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 형광 표시관에 관한 것이다. 필라멘트로 되어 있는 캐소드가 있고 캐소드의 제1 영역에 필라멘트와 수평 방향으로 스위칭 전극이 형성되어 있고 스위칭 전극의 양쪽에 필라멘트와 수평 방향으로 각각 두개의 경로 제어 전극이 형성되어 있고 캐소드의 제2 영역에 필라멘트와 수직 방향으로 다수의 애노드가 형성되어 있다. 따라서 본발명에 따른 형광 표시관은 종래의 그리드를 사용하는 방법에 비하여 전자 이용 효율을 높임으로 휘도를 높일 수 있고 어드레싱 오차로 없애고 애노드의 피치를 최소화하여 해상도를 높일 수 있고 제조 상 정배열시키는 어려운 점을 배제함으로써 공정 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

형광 표시관

본 발명은 형광 표시관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필라멘트 후면에 스위칭 전극 및 한 쌍의 경로 제어 전극이 형성되어 있고 형성하고, 전면에 형광체의 애노드 및 블랙매트릭스가 형성되어 있는 형광 표시관에 관한 것이다.

일반적으로 형광 표시관(VFD : vacuum fluorescent display)은 진공관으로부터 발전한 표시 소자로 애노드 상의 형광체에 전자를 충돌시켜 발광시키는 능동 표시 소자이다. 다색(multi-color) 표시가 용이하고, 또한 저전압 구동이 가능하기 때문에 반도체 부품의 적용이 쉬우며 고신뢰성을 갖고 있으므로 여러 분야에서 여러 가지 용도로 사용되고 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 형광 표시관에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 제1도에 도시한 종래의 형광 표시관의 구조에 대하여 설명한다.

후면 기판(1) 위에 확산 전극(2)이 형성되어 있고 가장자리 끝단에 외부로 연결되어 있는 필라멘트 리드(filment lead)(4)가 형성되어 있다. 그리고 전면 기판(5) 하부에 일정한 간격으로 다수의 형광체가 코팅된 애노드(anode)(6)가 형성되어 있고, 전면 기판(5)의 가장자리에 있는 스페이서(spacer)(8)의 지지를 받는 그리드(10)가 고정되어 있고, 그리드(10)와 접속되어 있는 그리드 리드(9)가 외부로 연결되어 있다.

그리고 두 기판(1, 5) 사이의 공간에 필라멘트 리드(4)와 양 끝단이 연결되어 있는 필라멘트 캐소드(cathode)(11)가 단면의 수직 방향으로 일정한 간격으로 고정되어 있다. (제1도 참조)

제2도를 첨가하여 이러한 형광 표시관의 동작을 설명한다.

형광 표시관의 기본 동작은, 열전자가 방출될 수 있도록 전류로 필라멘트 캐소드(11)를 600 ∼ 650℃ 온도로 자기가열시켜 열전자를 방출시킴으로써 이루어진다.

방출된 열전자는 온 상태의 그리드(9)를 통하여 형광체(7)가 코팅된 애노드(6)에 충돌하여 빛을 발하게 된다. 여기서 애노드(6)에는 열전자를 유도하기 위해 고전압이 인가되어 있는 상태이다.

다음, 그리드(9)와 애노드(11)가 오프(OFF)된 상태일 경우, 애노드(11)가 오프(OFF)이기 때문에 유도하기 위한 어떤 힘도 존재하지 않으므로 형광체(7)에 충돌되는 열전자가 존재하지 않아 발광하지 않는다.

다음, 그리드(9)는 온(ON)이고 애노드(11)는 오프된 경우, 방출된 열전자는 온 상태인 그리드(9)까지는 어드레싱이 되지만 애노드(6)가 오프 상태이기 때문에 역시 발광하지 않는다.

그러나 발광하는 경우라도 그리드(9)를 지나는 열전자의 50% 정도가 그리드(9)에 흡수되므로 휘도가 떨어지고 전자의 이용 효율이 떨어지게 된다. 또한흡수된 열전자에 의해 그리드(9)가 열팽창되며 이는 화질에 악영향을 미치게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제3도에서 보는 바와 같이, 필라멘트(11)의 후면에 전계 형성 전극(12)를 부가적으로 설치해서 더욱다 넓은 폭으로 열전자를 확산시킴으로써 전자 이용 효율을 높이고 필라멘트(11)의 수를 줄일 수 있지만 역시 그리드(11)가 존재하기 때문에 완전히 문제점을 해결할 수 없다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래의 제4도 및 제5도 가(가), (나)에 도시한 바와 같은 방법이 고안되었다.

제4도는 종래 기술에 따른 다른 형광 표시관의 분해도이고, 제5도 (가) 및 (나)는 제4도의 종래 기술에 따른 형광 표시관의 기본 동작을 순서에 따라 도시한 동작도이다.

제4도에서 보는 바와 같이, 한 방향으로 캐소드인 필라멘트(11)가 설치되어 있고, 전자빔을 필라멘트의 상하 방향으로 편향시키기 위해 필라멘트(11) 양쪽에 평행한 방향으로 패널 형태의 편향 전극(13)이 설치되어 있다. 그리고 애노드(6)가 위치하고 있는 반대 방향의 편향 전극(13)의 하부에 필라멘트(11)와 수직 방향으로 다수의 조정 전극(14)이 형성되어 있고 필라멘트(11)에 대향하는 애노드(6) 면에는 형광체(7)가 코팅된 화소(도시하지 않음)가 매트릭스 형태로 가로 및 세로 방향으로 일정한 간격으로 형성되어 있다.

이러한 종래의 형광 표시관의 동작은, 필라멘트 캐소드(11)를 열전자가 방출될 수 있도록 전류에 의해 600 ∼ 650℃ 온도로 자기가열시켜 열전자를 방출시킴으로써 이루어 진다. 방출된 열전자는 애노드(6) 및 조정 전극(14)에 가해진 전압에의해 형성된 수직 방향의 등전위선에 의해 수직 방향으로 어드레싱되어 소망하는 화소(도시하지 않음)의 형광체에 충돌하여 빛을 발하게 된다. [제5도 (가) 참조]

그리고 소망하는 화소가 수평 방향에 있지 않은 경우에는 편향 전극(13)에 전압을 인가하여 수직 방향으로 형성되어 있던 등전위선을 화소가 형성되어 있는 위치로 경사지게 한다. 그러면 방출된 열전자는 경사진 등전위선에 수직으로 편향되어 소망하는 화소(도시되지 않음)의 형광체에 충돌하여 빛을 발하게 된다. [제5도 (나) 참조]

이러한 종래의 형광 표시관은 그리드에 의한 열전자의 확산을 이용하지 않고, 편향 전극 및 조정 전극을 사용하는 편향 방식을 이용하기 때문에 열전자 이용 효율이 극대화되는 장점을 가지고 있다.

그러나 이러한 종래의 형광 표시관은 조정 전극에 의해 수평 방향의 어드레싱이 결정되기 때문에, 조정 전극과 애노드 위에 형광체로 형성되어 있는 각각의 화소 행을 반드시 일치시켜야 하는 제조 공정상의 어려움과 조정 전극의 전압에 따라 수평 방향의 집속 작용이 균일한 크기로 일어나지 않기 때문에 화면에 반점이 발생하여 해상도에 나쁜 영향을 미치는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캐소드의 필라멘트 후면에 스위칭 전극 및 스위칭 전극 양쪽에 한 쌍의 경로 제어 전극을 제공하고 전면에 형광체 및 블랙 매트릭스를 필라멘트의 수직 방향으로 제공하여 그리드 및 조정 전극을 없애는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 형광 표시관은,

필라멘트르 되어 있으며 열전자를 방출하는 캐소드,

상기 캐소드의 제1 영역에 상기 필라멘트와 수평 방향으로 형성되어 있으며 상기 방출된 전자를 온/오프하는 스위칭 전극,

상기 스위칭 전극의 양쪽에 상기 필라멘트와 수평 방향으로 각각 형성되어 있으며 상기 방출된 전자의 경로를 제어하는 경로 제어 전극,

상기 캐소드의 제2 영역에 상기 필라멘트와 수직 방향으로 형성되어 있으며 R, G, B 형광체로 이루어진 다수의 애노드를 포함하고 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 형광 표시관의 한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할수 있을 정도로 상세히 설명한다.

제6도는 본 발명에 따른 형광 표시관의 분해도이고, 제7도는 제6도의 일반적인 동작을 A 축에서 나타낸 단면도이고, 제8도 (가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 형광 표시관의 동작 순서를 A 축에서 나타낸 단면도이고, 제9도는 제8도를 B 축에서 일반적인 동작을 나타낸 단면도이고, 제10도는 제9도와 다른 경우의 동작을 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 형광 표시관은 제5도에서 보는 바와 같이, 한 방향으로 형성되어 있는 필라멘트 캐소드(11)가 설치되어 있고 캐소드(11) 후면에 캐소드(11)와 평팽한 방향으로 전자의 방출을 온 또는 오프시키기 위한 스위칭 전극(100)이 형성되어 있다. 그리고 스위칭 전극(100)의 양쪽에 동일한 평면 위에 스위칭 전극(100)과 평행하게 인가된 전압으로 방출된 전자의 경로를 제어하는 경로 제어 전극(200)이 형성되어 있다.

캐소드(11)의 전면에는 거리를 두고 캐소드(11)의 필라멘트의 수직 방향으로 R, G, B의 형광체가 코팅되어 있는 다수의 애노드(6)가 평행하게 형성되어 있고 각각의 애노드(6) 사이에 R, G, B의 경계를 이루는 블랙 매트릭스(15)가 형성되어 있다. 여기서, 각각의 애노드(6)는 독립적으로 구동할 수 있으며 캐소드(11), 스위칭 전극(100) 및 두 부분의 경로 제어 전극(200)은 하나 또는 세 개의 화소를 단위로 하여 구성할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 형광 표시관의 일반적인 온/오프 동작은 다음과 같이 이루어진다.

A 축에서 도시한 제7도를 참고하면, 애노드(6)에 항상 고전압(V_a)이 인가되어 있는 상태에서(V_a: 애노드(6)에 인가된 전압, V_f: 캐소드(11) 지점의 전위, V_s: 스위치 전극에 인가된 전압), 우선 오프의 경우는, V_s가 V_f보다 음(-)이 되도록 전압을 인가하면 캐소드(11)의 주위에는 음의 전위가 형성되어 열전자는 방출되지 않는다. 그리고 V_s가 V_f와 거의 같도록 전압을 인가하면 V_a는 V_f보다 훨씬 높은 전압이므로 캐소드(11)과 애노드(6) 사이에는 V_f보다 높은 전위가 형성되므로 열전자는 방출하게 된다.

제8도 (가) 내지 (다) 스캐닝(scanning)하는 동작을 연속적으로 나타낸 단면도로서, 우선 스위칭 전극(100) 위에 위치한 경로 제어 전극(200)에 스위칭전극(100)에 인가된 전압보다 낮은 전압을 인가하고, 스위칭 전극(100) 아래에 위치한 경로 제어 전극(200)에 스위칭 전극(100)애 인가된 전압보다 낮은 전압을 인가한다. 그러면 애노드(6)와 캐소드(11) 사이의 등전위선은 상부는 폭이 넓게 형성되고 하부는 조밀하게 형성되어 경사를 이루게 되어 방출된 열전자는 등전위선의 수직 방향으로 진행하여 애노드(6)의 상부 면에 충돌하게 되어 상부 면만 발광하게 된다. (V_pu> V_s= V_f> V_pl, V_pu: 스위칭 전극(100) 위에 위치한 경로 제어 전극(200)에 인가된 전압, V_pl: 스위칭 전극(100) 아래에 위치한 경로 제어 전극(200)에 인가된 전압) [제8도 (가) 참조]

다음, 스위칭 전극(100)의 상부 및 하부에 있는 경로 제어 전극(200)에 모두 스위칭 전극에 인가된 전압보다 낮은 전압을 인가한다. 그러면 등전위선은 캐소드(11)의 주변에 애노드(6) 방향으로 오목하게 형성되고 상 하부에는 평행하게 형성되어 방출된 열전자는 반달 모양의 등전위선에 의해 확산이 일어나고 애노드(6)의 중앙에 충돌하여 발광하게 된다. (V_s= V_f> V_pu= V_pl) [제8도 (나)참조]

그리고 제8도 (다)는 제8도 (가)와 반대의 경우로, 스위칭 전극(100) 하부에 위치한 경로 제어 전극(200)에 높은 전압을 인가하여 애노드(6)의 하부에서 열전자가 충돌하여 발광하게 된다. (V_pu< V_s= V_f< V_pl)

제9도는 B 축에서 일반적인 동작을 나타낸 단면도로서, 온 상태의 애노드(6)는 열전자가 충돌하여 발광하게 되지만 선택적으로 구동할 수 있는 임의의애노드(6)를 오프하면, 오프된 애노드(6)과 캐소드(11) 사이에 V_f보다 양(+) 또는 음의 전위가 형성되더라도 방출된 열전자는 애노드(6)에 가까워질수록 온된 애노드(6) 방향으로 기울어지는 등전위선 때문에 오프된 애노드(6) 쪽으로 방출된 열전자는 충돌하지 않게 된다. 여기서 경로 제어 전극(200)이 캐소드(11)보다 애노드(6)에 근접하게 형성되어 있다면 본 발명에 따른 애노드(6)의 어드레싱에는 이상적으로 구동하지 않는다. 왜냐하면, 제9도에서 형성되는 등전위선이 경로 제어 전극(200)에 가해진 전압 때문에 간섭을 받게 되므로 애노드(6)의 온/오프가 구동되더라도 캐소드(11)의 주위의 등전위선을 완전히 온/오프시키지 못하기 때문이다. 결국, 경로 제어 전극(200)은 캐소드(6)을 기준으로 애노드(6)가 형성되어 있는 반대면에 형성하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 제10도는 제9도와 다른 경우의 구동 실시예를 나타낸 것으로서, 해상도를 높이기 위해 애노드(6)의 피치를 최소화하고 어드레싱의 정확도를 높이기위해 이웃하는 온된 애노드(6) 사이에서 형성되는 각각의 전계가 서로 간섭하지 않는 조건에서 애노드(6)와 캐소드(11)의 거리를 최소화한 구동 방법에 관한 것이다. 즉 온된 애노드(6)의 이웃하는 양쪽의 애노드(6)를 항상 오프 상태로 두는 방법이다. 이러한 경우는 듀티(duty)비가 1/3로 적어지는 대신 이웃하는 온 상태의 다른 애노드(6)에 미치는 영향을 환전히 배제할 수 있다. 즉, 동작하는 애노드(6)의 양측에는 항상 오프 상태를 유지하기 때문에 항상 일정한 전자가 방출되기 때문에 소자의 품질을 향상시킬 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 형광 표시관을 종래의 그리드를 사용하는 방법에 비하여 전자 이용 효율을 높임으로 휘도를 높일 수 있고 어드레싱 오차로 없애고 애노드의 피치를 최소화하여 해상도를 높일 수 있고 제조 상 정배열시키는 어려운 점을 배제함으로써 공정 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

제1도는 일반적인 형광 표시관의 구성을 나타낸 단면도이고,

제2도는 일반적인 형광 표시관의 기본 동작도이고,

제3도는 종래의 기술에 따른 개선된 형광 표시관의 기본 동작도이고,

제4도는 종래의 기술에 따른 다른 형광 표시관의 분해도이고,

제5도 (가) 및 (나)는 제4도의 종래 기술에 따른 기본 동작을 순서에 따라 도시한 동작도이고,

제6도는 본 발명에 따른 형광 표시관의 분해도이고,

제7도는 제6도의 일반적인 동작을 A 축에서 나타낸 단면도이고,

제8도 (가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 형광 표시관의 동작 순서 A 축에서 나타낸 단면도이고,

제9도는 제8도를 B 축에서 일반적인 동작을 나타낸 단면도이고,

제10도는 제9도 다른 경우의 동작을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 후면 기판2 : 확산 전극4 : 필라멘트 리드

5 : 전면 기판6 : 애노드7 : 형광체

8 : 스페이서9 : 그리드10 : 그리드 리드

11 : 캐소드12 : 전계 형성 전극13 : 편향 전극

14 : 조정 전극100 : 스위칭 전극200 : 경로 제어 전극

Claims (3)

1. 필라멘트로 되어 있으며 열전자를 방출하는 캐소드,

   상기 캐소드의 제1 영역에 상기 필라멘트와 수평 방향으로 형성되어 있으며 상기 방출된 전자를 온/오프하는 스위칭 전극,

   상기 스위칭 전극의 양쪽에 상기 필라멘트와 수평 방향으로 각각 형성되어 있으며 상기 방출된 전자의 경로를 제어하는 경로 제어 전극,

   상기 캐소드의 제2 영역에 상기 필라멘트와 수직 방향으로 형성되어 있으며 R, G, B 형광체로 이루어진 다수의 애노드를 포함하는 형광표시관.
2. 제1항에서,

   다수의 상기 애노드의 경계를 이루는 블랙매트릭스를 더 포함하는 형광 표시관.
3. 제1항에서,

   상기 애노드는 독립적으로 구동할 수 있는 형광 표시관.