KR100739032B1

KR100739032B1 - 형광표시관

Info

Publication number: KR100739032B1
Application number: KR1020010052600A
Authority: KR
Inventors: 구자욱; 표창현
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2007-07-12
Also published as: KR20030018488A; US6734618B2; CN1407590A; US20030042841A1; CN1288703C

Abstract

절연체층의 표면에 대전된 음전하로 인한 형광층의 발광 얼룩을 방지하면서도 패턴 형성 공간을 용이하게 확보할 수 있고, 용기 내부의 잔류 가스로 인해 휘도 특성 및 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 제조 공정수를 절감할 수 있는 형광표시관에 관한 것으로, 본 발명의 형광표시관은, 사이드 글래스와 더불어 진공 용기를 구성하는 한쌍의 기판과; 상기 진공 용기 내부에 장착되며 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와; 상기 기판중 어느 하나의 기판에 형성되며 형광층 및 이 형광층의 바닥면을 형성하는 도전층으로 이루어지는 애노드 전극과; 상기 애노드 전극의 도전층 주위에 형성되는 절연 리브와, 이 절연 리브의 상측 표면에 제공되어 필라멘트에서 방출된 열전자를 제어하는 도전 리브로 이루어지는 제어 전극;을 포함하며, 상기 절연 리브의 상면은 상기 형광층의 상면 높이 이하로 형성된다.

리브, 메탈, 절연, 그리드,

Description

형광표시관{VACUUM FLUORESCENT DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래 기술의 일실시예에 따른 형광표시관의 주요부를 나타내는 도면.

도 2는 종래 기술의 다른 실시예에 따른 형광표시관의 주요부를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 형광표시관의 분해 사시도.

도 4는 도 3의 주요부 단면도.

도 5는 도 3의 변형 실시예를 나타내는 주요부 단면도.

도 6은 도 5의 메탈 리브를 제조하는 방법을 나타내는 개략도.

본 발명은 리브 그리드를 갖는 형광표시관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연체층의 표면에 대전된 음(-)전하로 인한 형광층의 발광 얼룩을 방지하면서도 패턴 형성 공간을 용이하게 확보할 수 있고, 용기 내부의 잔류 가스로 인해 휘도 특성 및 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 제조 공정수를 절감할 수 있는 형광표시관에 관한 것이다.

형광표시관(VFD)은 필라멘트에서 방출되는 열전자를 제어 전극과 애노드 전 극의 제어에 의해 형광층에 선택적으로 충돌시켜 발광시키는 자발광 표시소자로서, 시인성이 뛰어나고 시야각이 넓을 뿐 아니라 저전압으로 구동이 가능하고 신뢰성이 높아 여러 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.

이러한 형광 표시관의 일례로, 종래에는 필라멘트(캐소드 전극)에서 방출된 열전자를 제어하는 제어 전극으로 금속 메시(mesh) 타입의 메시 그리드를 채용한 형광표시관이 개시되어 있다.

이러한 제어 전극은 SUS 재질의 얇은 철편을 식각하여 메쉬를 형성하고 상기 메쉬의 둘레부에 지지대를 제공하여 형성하며, 상기 지지대는 필라멘트에서 방출되는 전자의 제어를 위해 메쉬를 일정 높이로 지지하는 작용을 한다.

이에 따라, 메쉬 그리드를 기판에 설치할 때에는 형광층의 단부에 열전자가 양호하게 도달되도록 하기 위해, 그리고, 인접하는 형광층의 누설 발광을 방지하기 위해 각각 지지대와 애노드 전극의 패턴간에, 그리고, 인접하는 메쉬 그리드 사이에 일정한 간격을 확보해야 하므로 메쉬 그리드를 갖는 형광표시관은 미세한 패턴 설계에 불리하고, 복잡한 다각형 패턴에는 적용이 불가능한 문제가 있다.

또한, 메쉬 그리드는 제조 과정 및 사용중의 열변형으로 인해 메쉬의 중앙부가 처질 수 있고, 이 경우 전자를 가속 및 확산시키는 능력이 저하되어 인접한 메쉬 그리드 내부의 형광층과 휘도 차이가 발생되는 문제점이 있다.

따라서 중앙부의 처짐을 방지하기 위하여 지지대수 증가가 불가피하므로 이 또한 애노드 전극의 자유로운 패턴 설계를 저해하는 원인이 되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 특개평6-251732에는 형광표시관용 리 브 그리드가 개시되어 있다.

이를 도 1을 참조로 설명하면, 도전층(112)과 형광층(114)으로 구성되는 각각의 애노드 주위에는 100∼150㎛ 정도의 높이로 절연 리브(116)가 제공되고, 이 리브(116)의 상측 표면에는 Ag, Al, Ni, 또는 카본 등의 도전성 물질에 의한 도전 리브(118)가 10∼15㎛의 두께로 제공된다.

여기에서, 상기 절연 리브(116)는 도전 리브(118)와 형광층(114)간의 단락을 방지하기 위해 적어도 형광층(114)의 윗면보다 20㎛ 이상 돌출된다.

그런데, 이러한 구성의 리브 그리드를 갖는 형광표시관은, 절연 리브(116)가 형광층에 비해 높게 형성되므로, 절연 리브 주위의 절연체층 표면에는 전자가 축적되어 대전되고, 이 대전된 전자로부터 발생하는 전계의 영향으로 전자 밀도가 불균일하게 되어 형광층(114)에 발광 얼룩이 발생되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 특개평8-138591호에는 외주 전극을 갖는 형광표시관이 개시되어 있다.

이를 도 2를 참조로 설명하면, 양극 기판(120)에는 도전층(122)과 형광층(124)이 제공되고, 형광층(124)의 주위로 도전층(122)에는 형광층(124)에 비해 100∼150㎛ 정도 높게 절연 리브(126)가 제공되고, 이 리브(126)의 상측 표면에는 Ag, Al, Ni, 또는 카본 등의 도전성 물질에 의한 도전 리브(128)가 10∼50㎛의 두께로 제공된다.

그리고, 도전층(122)의 주위로는 리브 그리드(126,128)와 동일한 패턴의 보조 그리드(126',128')가 제공된다.

여기에서, 상기 도전층(122)은 절연체층 표면에 음(-)전하에 대전되는 것을 방지함으로써 형광층(124)에 발광 얼룩이 발생되는 것을 방지하는 외주 전극으로 작용한다.

그런데, 상기한 구성의 선행 기술에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 종래 형광표시관의 리브 그리드는 절연 페이스트를 10∼30㎛의 두께로 인쇄한 후 이를 건조하는 과정을 3∼15회 반복하여 형성하고, 절연 리브의 윗면에 도전 리브를 동일한 패턴으로 후막 인쇄하여 형성한다.

따라서, 상기 리브를 형성하기 위해 인쇄 작업을 여러번 반복해야 하므로 인쇄 작업에 많은 시간이 소요되며, 도전 재료에서 발생하는 가스가 진공 용기 내에 잔류되어 이 잔류 가스에 의해 전자의 흐름이 방해받거나, 이 잔류 가스가 필라멘트나 형광층 표면에 흡착되어 휘도 특성이 저하되고 형광표시관의 수명이 저하되는 등의 문제점이 있다.

또한, 상기 외주 전극 및 보조 그리드를 갖는 형광표시관은 절연체층 표면에 음(-)전하가 대전되는 것을 방지하여 형광층의 발광 얼룩을 방지할 수 있는 장점이 있지만, 절연 리브 사이의 간격(외주 전극의 폭) 및 보조 리브 그리드의 절연 리브 두께의 총합에 해당하는 만큼 패턴 형성 공간이 줄어들게 되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 절연체층의 표면에 대전된 음전하로 인한 형광층의 발광 얼룩을 방지하면서도 패턴 형성 공간을 용이하게 확보할 수 있고, 용기 내부의 잔류 가스로 인해 휘도 특성 및 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 제조 공정수를 절감할 수 있는 형광표시관을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 애노드 전극의 도전층 주위로 절연 리브를 형성하되, 상기 절연 리브의 상면이 형광층의 상면 이하의 위치에 위치되도록 하고, 열전자 제어 수단으로 기능하는 제어 전극을 전도성이 높은 메탈 리브로 형성하여 상기 메탈 리브를 절연 리브상에 제공한 형광표시관에 의해 달성된다.

이러한 구성의 형광표시관은 절연 리브를 형광층에 비해 낮은 위치에 위치시킴으로써 절연체층의 표면에 대전된 음(-)전하로 인해 전자 밀도가 불균일해지는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 발광 얼룩을 방지하기 위해 별도의 외주 전극을 사용할 필요가 없어 패턴 형성 공간을 용이하게 확보할 수 있다.

또한, 제어 전극이 메탈 리브로 이루어지므로, 절연 및 도전 페이스트를 후막 인쇄하여 리브 그리드를 형성하는 종래 기술에 비해 제조 과정을 단순화할 수 있어 공수 절감이 가능하고, 도전 페이스트로 인한 가스 발생을 최소화하여 형광표시관의 품질과 수명 특성을 향상시킬 수 있는 등의 장점을 갖는다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 형광표시관의 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 주요부 단면도를 도시한 것이다.

형광표시관은 사이드 글래스(2)와 더불어 진공 용기를 구성하는 전면 기판(4) 및 후면 기판(6)을 구비한다.

후면 기판(6)에는 표시관 내부를 전기적으로 연결하는 배선(8) 및 배선(8)간의 불필요한 통전을 방지하는 절연층(10)이 제공되고, 배선(8)의 위에는 이 배선(8)과 통전되는 도전층(12)이 제공되며, 도전층(12)의 위에는 필라멘트(14)에서 방출된 열전자에 의해 여기되어 발광하는 형광층(16)이 제공된다.

여기에서, 상기 도전층(12) 및 형광층(16)은 애노드 전극을 구성한다.

그리고, 도전층(12)의 주위에는 제어 전극이 제공되는바, 상기 제어 전극은 도전층(12)의 주위에서 절연층(10)의 표면에 제공되는 절연 리브(18)와, 이 리브(18)의 표면에 제공되는 메탈 리브(20)로 이루어진다.

상기 절연 리브(18)는 메탈 리브(20)와 애노드 전극(12,16)간의 통전을 방지하기 위한 것으로, 이 리브(18)의 상부면은 도전층(12)과 형광층(16)의 사이 공간, 바람직하게는 도전층(12)의 표면으로부터 10∼20㎛정도 높게 형성된다.

여기에서, 상기 절연 리브(18)의 높이는 형광층(16)의 두께에 따라 상기 범위 내에서 다양하게 설계할 수 있다.

그리고, 상기 메탈 리브(20)는 필라멘트(14)로부터 방출된 열전자를 가속 또는 차단함으로써 형광층(16)의 발광을 제어하기 위한 것으로, 전기 전도도가 높은 단일층의 금속 재료, 예를 들면 스테인레스 스틸로 이루어지거나, 제품 특성에 따라 상기 스테인레스 스틸보다 전기 전도도가 높은 재료, 일례로 백금, 은, 구리 등의 금속 재료로 이루어질 수 있다.

이러한 구성을 갖는 메탈 리브(20)에 전원을 인가하는 방법으로는, 리드 패 드(22)까지 도달하는 배선 단자핀부(도시하지 않음)를 리브(20)와 일체로 형성하여 배선(8)을 통해 외부 전원을 인가받도록 하는 방법과, 기판의 외측으로 연장되게 도시하지 않은 리드핀부를 리브(20)와 일체로 형성하여 배선(8)을 통하지 않고 외부 전원을 인가받도록 구성하는 방법 등을 사용할 수 있으며, 이 경우 상기 배선 단자핀부 및 리드핀부는 메탈 리브(20)의 두께 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

이로써, 전원 인가시 상기 메탈 리브(20)는 필라멘트(14)에서 방출되는 열전자를 가속 또는 차단시키는 그리드 전극으로서의 기능을 수행한다.

그리고 메탈 리브(20)는 전자 제어가 용이한 높이로 형성되는데, 통상 애노드 전극보다 높게 형성하며, 바람직하게는 형광층(16)의 상면으로부터 150∼180㎛정도 높게 형성한다.

여기에서, 상기 메탈 리브(20)의 높이는 상기 범위내에서 제품 특성에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

하기 표 1은 형광층(16)의 상부면으로부터 메탈 리브(20) 상부면까지의 높이(H1)과 도전층(12)의 상부면으로부터 절연 리브(18) 상부면까지의 높이(H2)를 고정시키고, 메탈 리브(20)간의 간격에 따른 형광층(16)의 발광 얼룩 발생 여부를 실험한 도표를 나타내는 것이다.

구동전압	메탈리브의 폭(W1)	형광층 폭(W2)	메탈리브의 높이(H1)	절연리브의 높이(H2)	메탈리브간의 간격(L)	컷오프 전압	발광얼룩 발생여부
Ef:3.2Vac Ebc:35V Duty:1/20	100㎛	100㎛	300㎛	20㎛	180㎛	-4.0V	비발생
						-4.0V	비발생
						-5.0V	비발생
						-5.0V	비발생
						-6.0V	비발생
						-6.0V	비발생
						-6.0V	비발생
						-7.0V	비발생
						-7.0V	비발생
						-8.0V	비발생
						-8.0V	비발생
						-8.0V	비발생
						-8.0V	비발생
						-9.0V	발생
						-15.0V	발생
						-29.0V	발생

표 1을 참조하면, 메탈 리브간의 간격(L)이 800㎛ 이하인 경우에는 발광 얼룩이 발생하지 않지만, 상기 간격(L)이 900㎛ 이상인 경우에는 발광 얼룩이 발생하는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 절연 리브(18)의 상부면이 도전층(12)과 형광층(16) 사이 공간에 위치하더라도 메탈 리브(20)간의 간격(L)을 적절히 설계하는 것에 의해 발광 얼룩을 방지할 수 있다.

그리고, 상기한 구성의 메탈 리브(20)는 일례로 다음과 같이 제조할 수 있다.

먼저, 커버하고자 하는 애노드 전극 단위체 영역에 해당하는 넓이와, 전자 제어가 가능한 소정의 두께를 갖는 금속 재료를 준비한다. 그리고, 금속 재료의 일부를 공지의 포토리소그래피 공정으로 에칭하여 제거함으로써 특정 패턴의 메탈 리브를 완성한다.

이렇게 완성된 메탈 리브(20)를 배선(8)과 전기적으로 연결되도록 하면서 절연 리브(18)의 상면에 부착하는 것으로 제어 전극을 완성한다.

한편, 상기 메탈 리브(20)는 도시한 실시예 이외에, 설계 사양에 따라 여러가지 다양한 패턴으로 형성할 수 있으며, 배선(8)과의 통전을 위한 통전 부위와 애노드 전극을 감싸는 부분 또한 제품 특성에 따라 형상의 변형이 가능하다.

도 5는 메탈 리브의 변형 실시예를 도시한 것으로, 앞선 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

본 실시예에 의한 메탈 리브(24)는 애노드 전극(12,16)의 면적이 커질수록 애노드 전극의 중앙부에 미치는 영향력이 감소하여 형광층(16)의 휘도 및 컷-오프 특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 이 리브(24)의 상부 끝단을 애노드 전극의 내부를 향하여 수직하게 연장 형성한 확장부(24')를 구비한다.

이로써, 이 리브(24)의 평면상 면적이 선행 실시예에 비해 확대되므로, 애노드 전극이 넓은 면적으로 패턴화된 경우에도, 메탈 리브(24)의 원활한 기능 발휘로 인하여 전자 제어 기능이 양호하게 이루어지게 된다.

이 때, 메탈 리브(24)의 확장부(24')는 형광층(16)에 의한 표시 패턴을 가리지 않도록 실질적으로 형광층(16)과 겹치지 않는 한도에서 형성된다.

상기한 확장부(24')를 갖는 메탈 리브(24)는 도 6에 도시한 바와 같이, 확장 부(24')를 구비하도록 금속 재료(26)의 표면에 포토레지스트 필름(28)을 패턴화하고, 금속 재료(26)의 양면에서 동시에 에칭액을 투입하여 2중 에칭하는 것으로써 용이하게 제작할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 형광표시관은 절연 리브를 형광층에 비해 낮은 위치에 위치시키고, 이 위치로부터 금속 재료의 메탈 리브를 배치함으로써, 절연 리브 외주의 절연체층 표면에 대전된 음전하로 인해 형광층에 발광 얼룩이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 발광 얼룩을 방지하기 위해 별도의 외주 전극을 사용할 필요가 없어 패턴 형성 공간을 용이하게 확보할 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.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 형광표시관은 다음과 같은 효과를 갖는다.

금속재료로 이루어지는 메탈 리브는 도전 페이스트를 수차례 반복 인쇄하여 형성한 종래의 도전 리브에 비해 작업 공수를 단축할 수 있고, 인쇄 및 소성 작업이 불필요하므로 잔류 가스로 인한 형광표시관의 휘도 특성 및 수명 저하와 반복 인쇄에 의한 쇼트 불량을 방지할 수 있으므로 형광표시관의 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 절연 리브를 형광층에 비해 낮은 위치에 위치시키고, 이 위치로부터 금속 재료의 메탈 리브를 배치함으로써, 절연체층의 표면에 대전된 음전하로 인해 전자 밀도의 불균일이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 별도의 외주 전극 및 보조 그리드를 사용하지 않으면서도 형광층의 발광 얼룩을 방지할 수 있어 패턴 형성 공간을 용이하게 확보할 수 있다.

또한, 도전 페이스트를 반복 인쇄하여 형성한 종래의 도전 리브에 비해 메탈 리브의 전기 전도도가 훨씬 높기 때문에 필라멘트에서 방출되는 열전자를 보다 효율적으로 제어할 수 있으며, 확장부를 구비하는 메탈 리브는 애노드 전극이 넓은 면적으로 패턴화된 경우에도 형광층의 휘도 및 컷-오프 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

사이드 글래스와 더불어 진공 용기를 구성하는 한쌍의 기판과;

상기 진공 용기 내부에 장착되며 전원 인가시 열전자를 방출하는 필라멘트와;

상기 기판중 어느 하나의 기판에 형성되며 형광층 및 이 형광층의 바닥면을 형성하는 도전층으로 이루어지는 애노드 전극과;

상기 애노드 전극의 도전층 주위에 형성되는 절연 리브와, 이 절연 리브의 상측 표면에 제공되어 필라멘트에서 방출된 열전자를 제어하는 도전 리브로 이루어지는 제어 전극;

을 포함하며, 상기 절연 리브의 상면은 상기 형광층의 상면 높이 이하로 형성되는 형광표시관.
제 1항에 있어서, 상기 절연 리브의 상부면은 상기 도전층의 상면으로부터 10∼20㎛ 정도 높게 형성되는 형광표시관.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 도전 리브는 전기 전도도가 높은 단일층의 금속 재료로 이루어지는 형광표시관.
제 3항에 있어서, 상기 금속 재료로 이루어지는 메탈 리브는 상기 금속 재료 를 일정한 패턴으로 에칭하여 형성하는 형광표시관.
제 3항에 있어서, 상기 금속 재료로 이루어지는 메탈 리브는 스테인레스 스틸, 백금, 은 또는 구리 중에서 선택된 어느 하나의 금속 재료로 이루어지는 형광표시관.
제 3항에 있어서, 상기 금속 재료로 이루어지는 메탈 리브는 상기 형광층의 상면으로부터 150∼180㎛ 정도 높게 형성되는 형광표시관.
제 3항에 있어서, 상기한 제어 전극은 애노드 전극 단위체를 구성하는 각각의 세그먼트를 둘러싸는 형태로 배치되는 형광표시관.
제 3항에 있어서, 상기 금속 재료로 이루어지는 메탈 리브에는 이 리브의 상부 끝단을 각 애노드 전극의 내부를 향하여 수직하게 연장 형성한 확장부가 제공되는 형광표시관.