KR100728771B1 - 게터를 갖는 형광 표시관과 이 게터의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

면음극 타입에 적합하도록 형성 높이가 최소화되고, 게터 플래싱 과정에서 진공 용기를 깨짐을 유발하지 않으면서 게터막의 표시 패턴 가림을 방지할 수 있는 게터를 구비한 형광 표시관으로서,

형광 표시관은 프리트에 의해 일체로 접합되어 진공 용기를 구성하는 상, 하부 기판과, 하부 기판의 내표면에 형성되며 냉전자 방출이 이루어지는 캐소드와, 캐소드와 마주하는 상부 기판의 내표면에 소정의 패턴으로 형성되며 형광층을 구비하는 애노드와, 캐소드 외곽의 하부 기판 표면에서 스크린 인쇄로 형성되며 바닥부 둘레에 소정 높이의 게터막 확산 방지단을 구비하는 게터 수용체와, 게터 수용체 내부에 도포되는 게터 충진물을 포함한다.

형광표시관, 게터, 게터충진물, 면음극, 게터플래싱, 캐소드, 애노드, 그리드

Description

게터를 갖는 형광 표시관과 이 게터의 제조 방법 {Vacuum fluorescent display having getter and manufacturing method of the getter}

도 1은 본 발명에 의한 형광 표시관의 분해 사시도.

도 2는 캐소드의 사시도.

도 3은 다른 실시예에 의한 캐소드의 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 형광 표시관의 단면도.

도 5∼도 7은 본 발명에 의한 게터의 제조 과정을 나타낸 개략도.

도 8은 종래 기술에 의한 형광 표시관의 분해 사시도.

도 9는 도 8의 A부 확대도.

본 발명은 형광 표시관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면음극 형광 표시관에 적합하도록 형성 높이가 최소화되고, 게터 플래싱 과정에서 진공 용기의 깨짐을 유발하지 않으면서 게터막의 표시 패턴 가림을 방지할 수 있는 게터 및 이 게터의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 형광 표시관(VFD;vacuum fluorescent display)은 캐소드에서 방 출된 전자를 애노드에 형성된 형광층에 선택적으로 충돌시켜 발광시키는 자발광 표시소자이며, 시인성이 뛰어나고 시야각이 넓을 뿐 아니라 저전압으로 구동 가능하고 신뢰성이 높아서 여러 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.

도 8은 종래 기술에 의한 형광 표시관의 분해 사시도이고, 도 9는 도 8의 부 확대도로서, 형광 표시관은 사이드 글래스(1)와 더불어 진공 용기를 구성하는 상부 기판(3) 및 하부 기판(5)과, 전압 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트(7)와, 배선층(9)과 전기적으로 연결되며 표면에 형광층(11)을 형성하는 애노드 전극(13)과, 상기 필라멘트(7)와 애노드 전극(13) 사이에 위치하는 금속 매쉬 타입의 그리드(15)와, 관내 잔류 가스 흡착을 위한 게터(17)를 구비한다.

상기와 같은 구성에 따라, 리드선(19)을 통하여 필라멘트(7)와 애노드 전극(13) 및 그리드(15)에 전압을 인가하면, 필라멘트(7)에서 열전자를 방출시키고, 방출된 전자는 그리드(15)에 의해 가속 및 확산되어 애노드 전극(13)에 형성된 형광층(11)에 충돌, 형광층(11)을 발광시키며, 발광된 빛은 전면 기판(3)을 투과하여 사용자에게 전달된다.

이와 같은 원리로 구동되는 형광 표시관은 원활한 전자 이동을 위하여 내부를 고진공으로 유지하여야 하므로, 게터(17)를 구비하여 배기 공정후 관내에 잔류하는 가스를 흡착함으로써 진공도를 높이고 있다.

상기 게터(17)는 필라멘트 서포트(21)와 일체로 형성된 게터 지지대(23)에 바륨 등과 같은 게터 충진물(25)을 갖는 게터 수용체(27)를 용접하여 관내에 일체로 부착되며, 배기 공정 후 게터 플래싱(flashing) 과정에서 게터 물질이 비산하여 관내 잔류 가스와 반응하면서 게터막을 형성, 잔류 가스를 흡착시킨다.

그러나 고주파 유도 가열에 의한 게터 플래싱 과정에서, 유도열에 의해 각 부품과 진공 용기가 열팽창하는데, 금속 부품과 진공 용기의 열팽창계수 차이로 인하여 상부 기판(3) 또는 하부 기판(5)에 크랙이 발생하거나 사이드 글래스(1)가 깨지는 등의 문제와 더불어 게터 수용체(27)가 충분히 높게 설치되지 않은 경우, 잔류 가스와 결합하여 형성된 게터막이 표시 패턴을 가리는 등의 불량을 유발할 수 있다.

한편, 캐소드로서 열전자를 방출하는 필라멘트(7) 대신, 전계 방출 효과를 이용하여 냉전자를 방출하는 면음극(면캐소드) 타입의 형광 표시관이 고안되었다. 면음극 형광 표시관은 상, 하부 기판에 서로 수직으로 교차하도록 스트라이프 패턴의 캐소드와 R, G, B 형광막을 각각 구비하여 도트 매트릭스를 형성하며, 격벽과 그리드에 의해 전자 방출을 조절하는 구성으로 이루어진다.

이러한 면음극 형광 표시관은 캐소드로서 필라멘트 사용시, 필라멘트 지지체에 의해 표시 영역이 감소하는 문제를 해결하고, 저온에서 전자를 방출시켜 각 부품의 열에 의한 영향을 감소시키며, 조립 공정을 단순화하는 장점을 갖는다.

그러나 면음극 형광 표시관은 전면 기판과 후면 기판 사이의 간격이 극히 미소하여 일반 형광 표시관에 사용되는 게터를 조립하여 사용할 수 없다. 이로서 게터 물질이 내장된 튜브를 어느 한쪽 기판에 장착하는 방법이 고안되었으나, 이 경우 기판의 제조 과정이 복잡해지고, 형광 표시관의 매끄러운 외관을 저해하여 조립 과정이나 제품의 부착 과정에서 튜브가 손상되기 쉽기 때문에 형광 표시관의 불량 을 유발하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 면음극 형광 표시관에 적합하도록 형성 높이가 최소화되고, 게터 플래싱 과정에서 발생할 수 있는 진공 용기의 깨짐을 방지하면서 게터막의 표시 패턴 가림을 방지할 수 있는 게터 및 이 게터의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

프리트에 의해 일체로 접합되어 진공 용기를 구성하는 상, 하부 기판과,

상기 하부 기판의 내표면에 형성되며 냉전자 방출이 이루어지는 캐소드와,

상기 캐소드와 마주하는 상부 기판의 내표면에 소정의 패턴으로 형성되며 형광층을 구비하는 애노드와,

상기 캐소드 외곽의 하부 기판 표면에 제공되는 게터링 수단을 포함하는 형광 표시관을 제공한다.

상기 게터링 수단은 게터 충진물을 수용하기 위한 게터 수용체와, 게터 수용체 내부에 도포되는 게터 충진물로 이루어지며, 상기 게터 수용체는 하부 기판에 스크린 인쇄로 형성되고 소정 높이의 게터막 확산 방지단을 형성한다.

이로서 본 발명은 게터 충진물을 안정적으로 수용하면서도 형성 높이가 최소화되는 게터링 수단을 구비함으로써 면음극 형광 표시관의 진공도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

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

도 1은 본 실시예에 의한 형광 표시관의 분해 사시도로서, 형광 표시관은 진공 용기를 구성하는 한쌍의 상, 하부 기판(2, 4)과, 하부 기판(4)의 내표면에 형성되며 냉전자 방출이 이루어지는 캐소드(10)와, 상기 캐소드(10)와 마주하는 상부 기판(2)의 내표면에 소정의 패턴으로 형성되는 애노드(20)와, 표시 패턴 외곽의 하부 기판 표면에 제공되는 게터링 수단(이하, '게터'라 칭함)(30)을 포함한다.

상기 캐소드(10)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 하부 기판(4) 표면에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극(12)과, 캐소드 전극(12) 사이에 배치되어 각각의 캐소드 전극(12)을 절연시키는 하부 격벽(14)과, 각각의 캐소드 전극(12)에 연결되는 캐소드 배선층(16)으로 이루어진다.

그리고 상기 애노드(20)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 상부 기판(2) 표면에 캐소드 전극(12)과 수직으로 교차하도록 스트라이프 패턴으로 형성되는 애노드 전극(22)과, 애노드 전극(22) 사이에 배치되어 각각의 애노드 전극(22)을 절연시키는 상부 격벽(24)과, 애노드 전극(12) 표면에 도포되는 R, G, B 형광막(26)과, 각각의 애노드 전극(22)에 연결되는 애노드 배선층(28)으로 이루어진다.

이로서 캐소드 배선층(16)과 애노드 배선층(28)을 통해 각각의 캐소드 전극(12)과 애노드 전극(22)에 소정의 전압을 인가하면, 캐소드 전극(12)과 애노드 전극(22)에 인가된 전압차에 의해 캐소드 전극(12)에 전계가 집중되면서 터널링 효과에 의해 냉전자를 방출하며, 방출된 전자는 애노드 전극(22)에 형성된 형광막(26)에 충돌, 형광막(26)을 발광시킴으로써 소정의 화면을 구현하게 된다.

또한 3극관 구조의 경우, 상기 캐소드(10)와 애노드(20) 사이에 캐소드 전극(12)을 감싸는 그리드 전극(18)이 부착되어 애노드 전극(22)과 더불어 캐소드 전극(12)에서의 전자 방출을 제어하게 된다.

이와 같이 전계 형성에 의해 냉전자를 방출하는 캐소드 전극(12)은 높은 전자 방출량에 견딜 수 있도록 용융점이 높고, 낮은 일함수를 가지며, 진공 상태에서 낮은 증기압을 나타내는 물질로 형성되는데, 이 같은 물질의 예로서 캐소드 전극(12)은 주로 규소(Si), 텅스텐(S), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al) 등의 내화성 금속으로 이루어지거나, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(Diamond-Liked Carbon) 또는 그라파이트 등으로 이루어진다.

이와 같은 원리로 구동되는 면음극 형광 표시관은 배기 공정 후 관내에 잔류하는 가스를 저감시키기 위하여 게터(30)를 구비하는바, 본 실시예에 의한 게터(30)는 캐소드(10) 외곽의 하부 기판(2) 표면에서 최소 높이로 형성된다.

도 4는 본 실시예에 의한 형광 표시관의 단면도로서, 상기 게터(30)는 게터 충진물(32)을 수용하기 위한 게터 수용체(34)와, 게터 수용체(34) 내부에 도포되는 게터 충진물(32)로 이루어진다.

상기 게터 충진물(32)은 일례로 니켈-알루미늄-바륨 합금 분말을 주성분으로 하며, 게터 플래싱 과정에서 가열되어 바륨이 증발하면서 관내 잔류 가스와 반응, 게터막을 형성하면서 관내 잔류 가스를 제거하게 된다.

그리고 상기 게터 수용체(34)는 게터 충진물(32)이 도포되는 바닥부(34a)와, 바닥부(34a) 둘레에서 소정의 높이로 형성되는 게터막 확산 방지단(34b)으로 이루어진다. 상기 게터막 확산 방지단(34b)은 게터 충진물(32)에서 증발된 바륨이 관내 잔류 가스와 반응할 수 있는 최소한의 간격만을 두고 상부 기판(2)과 거의 근접하도록 형성된다.

이러한 게터 수용체(34)는 상, 하부 기판(2, 4)과 유사한 열팽창계수를 갖도록 규소를 주성분으로 하는 일종의 유리로 이루어지며, 그 구체적인 형상은 도 1에서 도시한 바와 같이, 캐소드(10) 외곽의 하부 기판(4) 표면에서 장방형으로 형성될 수 있다.

상기한 구성에 따라, 상, 하부 기판(2, 4)을 일체로 접합시키고 그 내부를 배기시킨 다음, 상기 게터(30)를 고주파 유도 방식으로 가열하면, 게터 충진물(32) 내의 니켈과 알루미늄이 합금을 형성하면서 플래시 온도에 빨리 도달할 수 있도록 열을 방출하는데, 이 열에 의해 증발된 바륨이 관내 잔류 가스와 흡착하여 게터막을 형성함으로써 관 내부를 고진공으로 유지시킨다.

이 때, 상기 게터 수용체(34)의 게터막 확산 방지단(34b)에 의해 바륨이 패턴 영역으로 과다하게 흐르는 것을 방지하여 게터막이 표시 패턴 영역 내부로 침입하는 것을 방지한다.

또한 상기 게터 수용체(34)가 상부 기판(2) 및 하부 기판(4)과 유사한 열팽창 계수를 가지기 때문에, 게터 플래싱 과정과 상온으로 냉각되는 과정에서 형광 표시관을 구성하는 각 부품간의 열팽창 계수 차이로 인한 상하부 기판의 크랙이나 깨짐 현상을 방지할 수 있다.

이로서 본 실시예에 의한 게터(30)는 상, 하부 기판(2, 4) 사이의 간격이 극히 미소한 면음극 형광 표시관에 특히 적합하며, 제조 과정상에서의 형광 표시관의 불량 발생과 게터막의 표시 패턴 침입을 최소화할 수 있는 장점을 갖는다.

다음으로, 본 실시예에 의한 형광 표시관의 게터 제조 방법을 도 5∼도 7을 참고하여 설명한다.

상기 게터를 제작하기 위하여, 먼저 캐소드(10)가 형성된 하부 기판(4)을 준비하고, 캐소드(10) 외곽의 하부 기판(4) 상부에 제 1스크린 매쉬(40)를 장착한 다음, 제 1스크린 매쉬(40) 위에 게터 수용체 페이스트(36)를 도포한다.

상기 게터 수용체 페이스트(36)는 분말 유리인 SiO₂와 PbO 및 B₂O₃를 주성분으로 하며, 여기에 인쇄 작업에 용이한 점성을 부여하는 솔벤트 및 기판과의 접착력 향상을 위한 유기 바인더를 포함하는 비히클 등이 혼합되어 이루어진다.

그리고 스퀴이즈(42)를 이용, 게터 수용체 페이스트(36)를 압착하여 하부 기판(4) 위에 게터 수용체 페이스트(36)를 인쇄한다. (도 5 참고)

이 때, 제 1스크린 매쉬(40)는 바닥부가 형성될 부분을 제외한 모든 부분이 감광성 수지막(44)에 의해 막힌 구조를 이루며, 이러한 감광성 수지막(44)의 패턴화 과정은 공지의 포토리소그래피 공정으로 이루어질 수 있다.

다음으로, 상기 바닥부의 둘레부만이 개방되도록 패턴화된 제 2스크린 매쉬(46)를 장착하고, 게터 수용체 페이스트(36)를 도포한 다음, 스퀴이즈(42)를 이용하여 설정된 높이에 도달할 때까지 반복 인쇄한다. (도 6 참고)

이와 같은 과정으로 게터 수용체 페이스트(36)를 인쇄한 다음, 인쇄된 게터 수용체 페이스트(36)를 가열하여 페이스트 내부의 솔벤트를 제거하고, 소성로에 투입하여 페이스트 내부의 유기 물질을 제거, 최종 게터 수용체(34)로 완성한다.

마지막으로, 하부 기판(4) 상부에 제 3스크린 매쉬(48)를 장착하고, 게터 충진물 페이스트(38)를 상기 게터 수용체(34)의 바닥부(34a)에 소정의 두께로 인쇄한다. 여기서, 상기한 게터 충진물 페이스트(38)는 니켈 분말과 바륨-알루미늄 합금 분말 및 결합제 등이 혼합되어 이루어진다. (도 7 참고)

상기와 같은 과정으로 게터(30)를 제작한 다음, 상하부 기판(2, 4)을 프리트(50)와 함께로 일체로 접합하고, 배기하여 관 내부를 진공화하며, 게터 플래싱 과정을 거쳐 관내 잔류 가스를 제거하는 것으로 형광 표시관 제작을 완료한다.

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 게터 수용체와 게터 충진물을 하부 기판에 직접 스크린 인쇄로 형성함으로써 게터 충진물을 안정적으로 수용하면서도 형성 높이를 최소화할 수 있어 상하부 기판 사이의 간격이 미소한 면음극 형광 표시관에 특히 적합하다.

그리고 게터 플래싱 과정에서, 게터 수용체의 게터막 확산 방지단에 의해 게 터막이 표시 패턴 내부로 침입하는 것을 방지하며, 게터 수용체와 상, 하부 기판간의 열팽창 계수 차이를 최소화하여 진공 용기의 깨짐이나 크랙 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (10)

1. 프리트에 의해 일체로 접합되어 진공 용기를 구성하는 상, 하부 기판과;

   상기 하부 기판의 내표면에 형성되며 전자 방출이 이루어지는 캐소드와;

   상기 상부 기판 중 상기 캐소드와 마주하는 내표면에 형성되며 형광층을 구비하는 애노드와;

   상기 하부 기판 중 상기 캐소드 외곽에 제공되는 게터링 수단을 포함하며,

   상기 게터링 수단이,

   상기 하부 기판 표면에 형성된 바닥부와, 상기 바닥부의 둘레부에서 소정 높이로 형성된 게터막 확산 방지단으로 이루어진 게터 수용체와;

   상기 게터 수용체 내부에 도포된 게터 충진물

   을 포함하는 형광 표시관.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 게터 수용체가 규소를 포함하는 물질로 이루어지는 형광 표시관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 게터 충진물이 니켈-알루미늄-바륨 합금 성분을 포함하는 물질로 이루어지는 형광 표시관.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드가 스트라이프 패턴으로 형성되며 각각의 배선과 연결되는 캐소드 전극과, 캐소드 전극 사이에 배치되어 각각의 캐소드 전극을 절연시키는 격벽으로 이루어지는 형광 표시관.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 애노드가 캐소드 전극과 수직으로 교차하는 스트라이프 패턴으로 형성되며 그 표면에 형광막이 부착되는 애노드 전극과, 애노드 전극 사이에 배치되어 각각의 애노드 전극을 절연시키는 격벽으로 이루어지는 형광 표시관.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드와 애노드 사이에 그리드 전극이 더욱 구비되는 형광 표시관.
8. 준비된 하부 기판의 패턴 영역 외곽에 게터 수용체 페이스트를 스크린 인쇄하여 게터 수용체의 바닥부를 형성하는 단계와;

   상기 바닥부의 둘레부에 게터 수용체 페이스트를 반복 인쇄하여 소정 높이의 게터막 확산 방지단을 형성하는 단계와;

   인쇄된 게터 수용체 페이스트를 소성하여 페이스트 내부의 유기 물질을 제거 하는 단계와;

   게터 수용체의 바닥부 위에 게터 충진물 페이스트를 스크린 인쇄하는 단계를 포함하는 형광 표시관의 게터 제조 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 게터 수용체 페이스트가 분말 유리와 솔벤트 및 유기 바인더의 혼합물로 이루어지는 형광 표시관의 게터 제조 방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 게터 충진물 페이스트가 니켈 분말과 바륨-알루미늄 합금 분말 및 결합제의 혼합물로 이루어지는 형광 표시관의 게터 제조 방법.

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