KR100684780B1

KR100684780B1 - 다이나믹 구동식 형광표시관

Info

Publication number: KR100684780B1
Application number: KR1020000054162A
Authority: KR
Inventors: 윤봉은; 조성제
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2007-02-20
Also published as: KR20020021451A

Abstract

본 발명은 누설 발광을 효과적으로 방지할 수 있으며, 배선 구조를 단순화할 수 있는 다이나믹 구동식 형광표시관에 관한 것으로, 형광표시관은, 한쌍의 기판 및 이들 기판 사이에 위치하여 밀폐된 공간을 형성하는 사이드 글라스와; 형광표시관 내부를 전기적으로 연결하도록 상기 기판중 적어도 어느 하나의 기판에 마련되는 배선과; 배선간의 불필요한 통전을 방지하기 위한 절연층과; 상기 배선으로부터 전류를 인가받아 발광하는 형광체와; 지지대에 긴장 상태로 설치되어 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와; 상기 형광체의 주위에서 상기 형광체의 상측으로 소정 높이만큼 형성되며, 상기 배선으로부터 전류를 인가받아 상기 필라멘트로부터 방출되는 열전자를 가속 또는 차단하고, 문자 세그먼트로 누설되는 열전자를 차단하는 도전성 격벽;을 포함한다.

형광표시관,도전층,격벽,필라멘트,누설,컷오프,

Description

다이나믹 구동식 형광표시관{DYNAMIC DRIVE TYPE VACUUM FLUORESCENT DISPLAY}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 형광표시관의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 형광표시관의 단면도.

도 4는 본 발명의 형광표시관에 적용 가능한 도전성 격벽의 실시예를 나타내는 도면.

본 발명은 그리드 전극의 역할을 하는 도전층의 전압에 의해 발광을 제어하는 다이나믹 구동식 형광표시관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누설 발광을 효과적으로 방지할 수 있고, 배선 구조를 단순화할 수 있는 다이나믹 구동식 형광표시관에 관한 것이다.

일반적으로 형광표시관(VFD)은 필라멘트에서 방출되는 열전자를 그리드과 애노드의 제어에 의해 형광체에 선택적으로 충돌시켜 발광시키는 자발광 표시소자로서, 시인성이 뛰어나고 시야각이 넓으며 저전압으로 구동이 가능하여 반도체 부품의 적용이 쉽고, 신뢰성이 높아 여러 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.

상기와 같은 형광표시관은 도 1에 도시한 바와 같이, 진공 용기를 형성하는 전면 기판(102)과 후면 기판(104) 및 사이드 글라스(106)와, 형광표시관 내부를 전기적으로 연결하여 주기 위한 배선(108)과, 배선(108)과 도전층 사이에 형성되는 통전홀을 제외하고, 불필요한 배선의 전기적 통전을 막아주는 역할을 하는 절연층(110)과, 소정의 패턴으로 형광체가 인쇄되어 발광되는 형광체(112) 및 형광체의 바닥을 형성하는 도전체로서 배선(108)에서 통전홀을 통해 형광체에 전류를 흐르도록 하는 도전층(114)을 포함하는 애노드와, 열전자를 방출하는 필라멘트를 포함하며 애노드에서 전면 기판(102)쪽으로 소정의 간격을 두고 설치되는 필라멘트(116)와, 필라멘트(116)에서 방출된 열전자를 가속 확산시키거나 차단시키도록 필라멘트(116)의 하측으로 필라멘트와 소정 간격을 두고 설치되는 금속 메시(mesh) 타입의 그리드(118)로 구성되어 있다.

이에 따라, 필라멘트(116)와 그리드(118) 및 애노드에 전압이 인가되면, 애노드가 회로적인 양극의 성질을 발하게 되고, 필라멘트(116)가 가열되면서 방출된 열전자는 그리드(118)에 의해 가속 확산되어 애노드의 형광체(112)에 충돌하여 형광체가 발광되고, 이 발광된 빛이 전면 기판(102)을 통하여 외부로 조사되는 것에 의하여 소정의 문자나 기호 등의 화상이 구현된다.

이와 같이 구성되는 형광표시관은 구동 방식에 따라, 애노드 전압에 의해서 발광을 소거하는 스태틱 구동 방식(static drive type)과, 그리드 전압에 의해서 발광을 소거하는 다이나믹 구동 방식(dynamic drive type) 등으로 분류된다.

즉, 스태틱 구동 방식은 애노드에 마이너스 전압(또는 필라멘트 전위보다 낮 은 전압)을 인가하여 필라멘트(116)에서 방출된 열전자가 형광체(112)에 충돌되더라도 해당 형광체가 발광되지 못하도록 함으로써 발광을 소거하는 방식으로, 이러한 구동 방식에서는 상기 그리드가 열전자를 가속하는 작용만 수행하며, 그리드에는 구동 전압이 항상 인가된다.

그리고, 다이나믹 구동 방식은 그리드(118)에 마이너스 전압(또는 필라멘트 전위보다 낮은 전압)을 인가하여 필라멘트에서 방출된 열전자가 형광체(112)에 도달되지 못하도록 열전자를 차단함으로써 발광을 소거하는 방식으로, 이러한 구동 방식에서는 상기 그리드가 열전자를 가속하거나 차단하는 작용을 모두 수행하며, 애노드에는 구동 전압이 항상 인가된다.

이와 같이, 도트 또는 세그먼트 포맷을 구성하는 다수개의 형광체들은 애노드와 그리드에 인가되는 전압에 따라 각각 개별 구동되어 특정의 문자나 숫자를 표현하게 된다.

그런데, 상기와 같이 구성되는 메쉬 타입 그리드를 적용한 형광표시관에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 메쉬 타입 그리드는 고가임으로 형광표시관의 제조 원가가 상승되며, 형광체의 전면을 그리드가 덮고 있으므로 필라멘트에서 방출된 열전자가 그리드를 통과할 때 상기 열전자의 소정량이 그리드에 흡수되어 열전자 이용 효율 측면에서 바람직하지 못하고, 또한 형광체의 발광 빛이 그리드에 의해 차단되어 휘도가 저하된다.

그리고, 형광표시관의 구동시 열전자에 의해 그리드가 열변형되면, 형광체에 충돌하는 열전자의 양이 부분적으로 달라지게 되어 휘도 얼룩이 발생되는 등의 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 애노드의 주위에 절연성 격벽(rib)을 소정 높이로 형성하고, 이 격벽의 상측 표면에 도전액을 인쇄하여 도전층을 형성하며, 이 도전층이 그리드의 작용을 하도록 한 형광표시관이 제안되었다.

이를 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.

상기 종래예를 설명함에 있어서, 형광표시관의 기본적인 구조는 도 1의 형광표시관과 동일하므로, 여기에서는 절연성 격벽 및 도전층에 대해서만 설명한다.

도시한 바와 같이, 도전층(114)과 형광체(112)로 구성되는 각각의 애노드 주위에는 100∼150㎛ 정도의 높이로 절연성 격벽(118'a)이 제공되고, 격벽(118'a)의 상측 표면에는 도전액에 의한 도전층(118'b)이 10∼15㎛의 두께로 제공된다.

상기 격벽(118'a) 및 도전층(118'b)은 통상적으로 후막 인쇄법에 의해 형성하는바, 후막 인쇄시 상기 격벽은 절연액을 10∼30㎛의 두께로 인쇄하고, 이를 건조한 후, 상기 과정을 3∼15회 반복하여 형성한다.

이와 같은 구조를 갖는 다이나믹 구동식 형광표시관에 있어서는, 도전층(118'b)에 음(-) 전위의 전압(컷오프 전압)을 인가한 경우, 이 도전층 사이의 공간을 통해서는 열전자가 형광체(112)에 도달되지 못하므로, 도전층(118'b)에 인가되는 전압을 제어하는 것에 따라 형광표시관의 다이나믹 구동이 가능하다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 형광표시관에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 상기 형광표시관을 다이나믹 구동하기 위해서는 절연성 격벽을 100∼150㎛ 정도의 높이로 인쇄하고 그 위에 도전층을 인쇄해야 하므로 인쇄 작업에 많은 시간이 필요하고, 인쇄를 여러번 반복해야 하므로 인쇄 작업이 번거롭다.

그리고, 형광표시관의 구동시에 필라멘트에서 방출된 열전자가 도전층에 의해 형광체로 가속될 때 이 열전자의 일부는 인접하는 도전층(컷오프 전압이 인가된 도전층과 구동 전압이 인가된 도전층) 사이의 절연층에 대전되는바, 이와 같이 절연층에 대전된 열전자는 구동 전압이 계속적으로 인가되는 애노드에 절연성 격벽을 통해 인가되어 컷오프 전압이 인가된 도전층 사이의 형광체의 일부분(A부분)에서 누설 발광이 발생되는 문제점이 있다.

즉, 종래의 형광표시관에서는 컷오프 전압을 인가한 도전층 사이의 공간을 통과하여 형광체에 충돌되는 열전자를 차단함으로써 이 열전자로 인한 누설 발광은 방지할 수 있지만, 컷오프 전압이 인가된 도전층과 구동 전압이 인가된 도전층 사이의 절연층에 대전된 열전자로 인해 발생하는 누설 발광은 방지할 수 없다.

그리고, 도전층이 절연성 격벽의 상측 표면에 제공되므로 이 도전층에 전압을 인가하기 위한 배선 구조가 복잡해지게 되어 결과적으로 작업 공수가 증가되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 누설 발광을 효과적으로 방지할 수 있으며, 배선 구조를 단순화할 수 있는 다이나믹 구동식 형광표시 관을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은,

한쌍의 기판 및 이들 기판 사이에 위치하여 밀폐된 공간을 형성하는 사이드 글라스와;

형광표시관 내부를 전기적으로 연결하도록 상기 기판중 적어도 어느 하나의 기판에 마련되는 배선과;

배선간의 불필요한 통전을 방지하기 위한 절연층과;

상기 배선으로부터 전류를 인가받아 발광하는 형광체와;

지지대에 긴장 상태로 설치되어 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와;

상기 형광체의 주위에서 형광체의 상측으로 소정 높이만큼 형성되며, 상기 배선으로부터 전류를 인가받아 필라멘트로부터 방출되는 열전자를 가속 또는 차단하고, 문자 세그먼트로 누설되는 열전자를 차단하는 도전성 격벽;

을 포함하는 다이나믹 구동식 형광표시관에 의해 달성된다.

여기에서, 도전성 격벽은 형광체의 상부면으로부터 30㎛ 이상, 특히 60㎛ 이상의 높이로 제공되며, 형광체 및 도전성 격벽은 배선의 표면에 직접 인쇄된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 도전성 격벽의 높이에 따라 누설 발광을 방지할 수 있는 각각의 적정 컷오프 전압을 제시한다.

즉, 그리드 및 애노드 전극 구동 전압이 25V_PP, 듀티가 1/5, 도전성 격벽의 폭이 200㎛, 형광체의 폭이 300㎛, 배선의 폭이 400㎛, 도전성 격벽 간의 인쇄 간격이 800㎛인 경우, 도전성 격벽의 높이가 30㎛이면 컷오프 전압은 7V 이상, 도전성 격벽의 높이가 40㎛이면 컷오프 전압은 6V 이상, 도전성 격벽의 높이가 50㎛이면 컷오프 전압은 5V 이상, 도전성 격벽의 높이가 60㎛이면 컷오프 전압은 0V 이상인 경우 누설 발광이 방지된다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 형광표시관은 형광체의 누설 발광을 확실하게 방지하면서도 종래의 형광표시관에 비해 작업 공수를 줄일 수 있고, 배선 구조를 단순화할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 형광표시관을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 형광표시관의 단면도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 형광표시관은 사이드 글라스(2)에 의해 접착되는 전면 기판(4) 및 후면 기판(6)과, 이들 기판이 형성하는 용기 내부를 가로지르도록 지지대에 의해 양끝단이 고정되는 복수개의 필라멘트(8)와, 형광표시관 내부를 전기적으로 연결하기 위한 배선(10)과, 배선(10)의 표면에 제공되어 소정의 표시 패턴을 형성하는 형광체(12)와, 형광체(12)의 주위에서 형광체의 상부면으로부터 일정 높이로 제공되는 도전성 격벽(14)과, 불필요한 배선의 전기적 통전을 막아주는 역할을 하는 절연층(16)을 포함한다.

여기에서, 상기 배선(10)은 형광체에 전압 파형을 인가하기 위한 애노드 전극과, 도전성 격벽에 전압 파형을 인가하기 위한 그리드 전극을 포함한다.

그리고, 상기 도전성 격벽(14)은 배선(10)을 통해 전원이 인가될 때 필라멘트(8)에서 방출된 열전자를 가속하여 형광체(12)에 충돌시키므로써 형광체(12)를 발광시키거나, 또는 필라멘트(8)에서 방출된 열전자가 형광체(12)에 충돌되지 못하도록 차단하는 작용을 함과 아울러, 격벽(14)간의 절연층에 대전된 열전자로 인한 누설 발광을 방지하기 위한 것으로, Ag, Al, 카본 등으로 이루어지는 도전성 물질을 후막 인쇄법에 의해 배선(10)의 표면에 소정 높이(형광체의 상부면으로부터 30㎛ 이상의 높이)로 인쇄하는 것에 의해 형성된다.

후막 인쇄법을 이용하는 경우, 도전성 격벽은 25㎛ 정도의 두께로 1회 이상 인쇄 및 건조하는 것에 의해 형성 가능하다.

표 1

구동 전압	도전성 격벽 폭(W₁)	형광체 폭(W₂)	배선층 폭(W₃)	도전성 격벽간의 간격(L)	도전성 격벽 높이(H)	컷오프 전압	누설 여부
25V_PP듀티:1/5	200㎛	300㎛	400㎛	800㎛	30㎛	6V이하	발광
					30㎛	7V이상	비발광
					40㎛	5V이하	발광
					40㎛	6V이상	비발광
					50㎛	4V이하	발광
					50㎛	5V이상	비발광
					60㎛	0V이상	비발광
					70㎛	0V이상	비발광
					80㎛	0V이상	비발광

상기 표 1은 형광체의 상부면으로부터 도전성 격벽(14) 상부면까지의 높이(H)에 따른 형광체(12)의 누설 발광 여부를 실험한 도표를 나타내는 것으로, 상기 누설 발광이라 함은 도전성 격벽(14)에 컷오프 전압이 인가된 상태임에도 불 구하고 형광체가 발광되는 상태를 말하는 것이며, 누설 발광은 컷오프 전압이 인가된 도전성 격벽 사이의 공간을 통과한 열전자에 의한 누설 발광과, 컷오프 전압이 인가된 도전성 격벽과 구동 전압이 인가된 도전성 격벽 사이의 절연층에 대전된 열전자에 의한 누설 발광이 있다.

그런데, 본 발명에 있어서는 격벽이 도전액으로 형성되어 있으므로, 절연층에 대전된 열전자가 동일 극성간에 작용하는 척력의 전기력으로 인해 컷오프 전압이 인가된 격벽을 통과하지 못하고, 구동 전압이 인가된 격벽에 인가되어 소멸되므로, 절연층에 대전된 열전자에 의한 누설 발광이 확실히 방지된다.

따라서, 상기 실험은 컷오프 전압이 인가된 도전성 격벽 사이의 공간을 통과한 열전자에 의한 누설 발광 여부만을 실험한 데이터로서, 실험을 실시함에 있어서, 애노드 및 그리드 구동 전압(25V_PP, 듀티 1/5), 도전성 격벽 폭(200㎛), 형광체 폭(300㎛), 배선 폭(400㎛), 도전성 격벽간의 인쇄 간격(800㎛)은 동일하게 설정하였다.

표 1을 참조하면, 애노드 및 그리드 전극 구동 전압, 도전성 격벽 폭(W₁), 형광체 폭(W₂), 배선 폭(W₃), 도전성 격벽 간의 간격(L)을 상기와 같이 설정한 경우, 도전성 격벽의 높이(H)가 30㎛이면 컷오프 전압은 7V 이상, 도전성 격벽의 높이가 40㎛이면 컷오프 전압은 6V 이상, 도전성 격벽의 높이가 50㎛이면 컷오프 전압은 5V 이상, 도전성 격벽의 높이가 60㎛이면 컷오프 전압은 0V 이상인 경우 누설 발생이 방지된다.

이와 같이, 도전성 격벽을 형광체의 상부면으로부터 30㎛ 이상의 높이로 형성하는 경우에는 상기 조건들(구동 전압, 형광체 폭, 배선 폭, 도전성 격벽 간의 인쇄 간격) 하에서 컷오프 전압을 점차적으로 증가시키는 것에 따라 누설 발생을 방지할 수 있으며, 특히, 도전성 격벽을 60㎛ 이상의 높이로 형성하는 경우에는 상기 조건들(구동 전압, 형광체 폭, 배선 폭, 도전성 격벽 간의 인쇄 간격) 하에서 컷오프 전압의 크기에 구애됨이 없이 누설 발생을 확실히 방지할 수 있다.

그런데, 일반적으로 'TIMER' 또는 'Hi-Fi'와 같이 여러 철자(spelling) 또는 기호가 모여 하나의 세그먼트를 구성하는 경우, 이 세그먼트의 길이가 1㎝ 이상이면 도전성 격벽을 세그먼트의 외곽을 둘러싸도록 형성하는 것으로는 누설 발생을 방지하는 것이 쉽지 않다.

이러한 경우에는 도 4a에 도시한 바와 같이 하나의 세그먼트를 구성하는 철자와 철자 사이에 도전성 격벽(14a)을 제공하거나, 도 4b에 도시한 바와 같이 세그먼트를 구성하는 각 철자의 주위에서 일정 간격만큼 이격된 상태로 상기 철자를 둘러싸도록 도전성 격벽(14b)을 제공하거나, 도 4c에 도시한 바와 같이 세그먼트를 구성하는 철자(C,H,...)의 공간부에 도전성 격벽(14c)을 제공하면, 세그먼트의 길이에 관계없이 누설 발생을 확실히 방지할 수 있다.

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.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 형광표시관에 의하면, 도전성 격벽을 사용함으로써 절연층에 대전된 열전자로 인한 인접하는 형광체의 누설 발광을 방지할 수 있고, 적정한 도전성 격벽의 높이를 제시하므로써 적정 컷오프 특성을 얻을 수 있으며, 형광체와 도전성 격벽을 배선의 표면에 직접 인쇄하므로써 배선 구조를 단순화할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

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한쌍의 기판 및 이들 기판 사이에 위치하여 밀폐된 공간을 형성하는 사이드 글라스와;

형광표시관 내부를 전기적으로 연결하도록 상기 기판중 적어도 어느 하나의 기판에 마련되는 배선과;

배선간의 불필요한 통전을 방지하기 위한 절연층과;

상기 배선으로부터 전류를 인가받아 발광하는 형광체와;

지지대에 긴장 상태로 설치되어 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와;

상기 형광체의 주위에서 형광체의 상측으로 소정 높이만큼 형성되며, 상기 배선으로부터 전류를 인가받아 상기 필라멘트로부터 방출되는 열전자를 가속 또는 차단하고, 문자 세그먼트로 누설되는 열전자를 차단하는 도전성 격벽

을 포함하며, 상기 도전성 격벽이 하나의 세그먼트를 구성하는 철자와 철자 사이에 제공되는 다이나믹 구동식 형광표시관.
한쌍의 기판 및 이들 기판 사이에 위치하여 밀폐된 공간을 형성하는 사이드 글라스와;

형광표시관 내부를 전기적으로 연결하도록 상기 기판중 적어도 어느 하나의 기판에 마련되는 배선과;

배선간의 불필요한 통전을 방지하기 위한 절연층과;

상기 배선으로부터 전류를 인가받아 발광하는 형광체와;

지지대에 긴장 상태로 설치되어 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와;

상기 형광체의 주위에서 형광체의 상측으로 소정 높이만큼 형성되며, 상기 배선으로부터 전류를 인가받아 상기 필라멘트로부터 방출되는 열전자를 가속 또는 차단하고, 문자 세그먼트로 누설되는 열전자를 차단하는 도전성 격벽

을 포함하며, 상기 도전성 격벽이 하나의 세그먼트를 구성하는 각 철자에서 소정 간격만큼 이격된 상태에서 이 철자의 주위를 둘러싸도록 제공되는 다이나믹 구동식 형광표시관.
한쌍의 기판 및 이들 기판 사이에 위치하여 밀폐된 공간을 형성하는 사이드 글라스와;

형광표시관 내부를 전기적으로 연결하도록 상기 기판중 적어도 어느 하나의 기판에 마련되는 배선과;

배선간의 불필요한 통전을 방지하기 위한 절연층과;

상기 배선으로부터 전류를 인가받아 발광하는 형광체와;

지지대에 긴장 상태로 설치되어 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와;

상기 형광체의 주위에서 형광체의 상측으로 소정 높이만큼 형성되며, 상기 배선으로부터 전류를 인가받아 상기 필라멘트로부터 방출되는 열전자를 가속 또는 차단하고, 문자 세그먼트로 누설되는 열전자를 차단하는 도전성 격벽

을 포함하며, 상기 도전성 격벽이 하나의 세그먼트를 구성하는 철자의 공간부에 제공되는 다이나믹 구동식 형광표시관.