KR101141699B1 - 형광발광관의 진공기밀용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열팽창계수가 다른 도체막형성기판과 보강기판을 프리트글래스에 의해 접합하여 제작하는 아노드기판 등에 있어서, 아노드기판 등을 가열, 냉각할 때에 도체막형성기판에 발생하는 크랙을 방지하는 것으로서, 도체막형성기판(211)에는, 프리트글래스층(FG1～FG11)을 소정의 간격으로 배치하고 있고, 프리트글래스층(FG1～FG11)의 내, 외측의 프리트글래스층(FG1, 2와 FG10, 11)은 다른 프리트글래스층(FG3～FG9)보다 짧고, 프리트글래스층(FG1, 11)은 프리트글래스층(FG2, 10)보다 짧다(FG1=FG11<FG2=FG10).

Description

형광발광관의 진공기밀용기{Hermetically sealed vacuum container for fluorescence emitting tube}
본 발명은, 형광표시관 등의 형광발광관의 진공기밀용기에 관한 것으로서, 특히 그 진공기밀용기를 구성하는 아노드기판이나 프론트기판 등의 기판에 관한 것이다.
도 3은, 종래의 형광표시관의 진공기밀용기(이하, 간단히 '진공용기'라 함)를 나타낸다(특허문헌 1 참조).
도 3에 있어서, 도 3 (a1)은, 진공용기의 사시도(일부단면도)를, 도 3 (a2)는 도 3 (a1)의 X1부분의 화살표방향의 단면도를, 도 3 (b)는 아노드기판의 구조를 나타낸다.
도 3에 있어서, 진공용기는, 아노드기판(11), 프론트기판(12), 측면판(13)으로 이루어지고, 아노드기판(11)에는 박막의 아노드전극(형광체막을 형성한다)이나 아노드배선 등의 도체막(이하, 간단히 ‘도체막’이라고 함)(14)을 형성하고 있다. 그리고 C는, 캐소드전극(열전자방출용 필라멘트)이다. 아노드기판(11), 프론트기판(12), 측면판(13)에는, 유리를 이용하고, 그들은 프리트 글라스(frit glass)(도시하지 않음)에 의해 일체적으로 접착되어 있다.
형광표시관의 기판이나 측면판에는, 소다라임 글래스(Soda-lime Glass)가 이용되고 있지만, 아노드기판(11)에 박막의 도체막을 형성하는 경우에는, 아노드기판(11)에 소다라임 글래스를 이용하면, 마이그레이션(migration) 문제가 발생하여 전극간이나 배선간이 단락할 우려가 있다. 그러므로 아노드기판(11)은 마이그레이션을 방지하기 때문에, 고왜점(高歪点) 유리가 이용되고 있다.
또한, 박막의 도체막을 형성할 경우에는, 유리판을 가볍게 하여 핸들링을 용이하게 하기 때문에, 판 두께가 얇은 유리판이 이용되고 있고, 범용의 제조장치에서는 판 두께 1.8mm정도의 것이 표준으로 되어 있다. 한편, 판 두께 1.8mm정도의 유리판은, 형광표시관의 진공용기로서는 내압(耐壓)이 부족하기 때문에, 박막의 도체막을 형성한 기판에 보강용 유리판을 첩부하는 구조의 기판이 제안되고 있다(특허문헌 2 참조).
도 3(b)는, 보강기판을 이용한 아노드기판(11)의 예로서, 박막의 도체막(14)을 형성한 도체막형성기판(111)의 이면 전면에 프리트글래스(113)를 도포하여 보강기판(112)을 첩부하고 있다.
도 3(b)의 아노드기판(11)의 경우, 도체막형성기판(111)의 이면 전면에 프리트글래스(113)를 도포하기 때문에, 프리트글래스(113)을 가열용융했을 때, 도체막형성기판(111)과 보강기판(112) 사이의 기포를 밖으로 완전히 빼내는(방출하는) 것이 불가능하다. 또한 도체막형성기판(111)과 보강기판(112)의 사이의 프리트글래스(113)는, 균일한 두께로 퍼지지 못하기 때문에 양 기판의 간격이 균일해지지 못하는 경우가 있다.
본 발명자는, 도 3(b)의 아노드기판(11)의 상기 문제점을 해결하기 위하여, 도 4와 같이, 프리트글래스를 단책(短冊)(strip-shaped) 형상으로 도포하는 구조의 아노드기판을 제작했다.
이어서, 도 4에 대하여 설명한다.
도 4에 있어서, 도 4(a)는 진공용기의 횡단면도를, 도 4(b)는 도 4(a)의 X2 부분의 화살표방향의 단면도를 나타내고, 도 4(c)는 도체막형성기판에 발생하는 크랙을 설명하는 도면이다. 그리고, 도 4(c)는 도 4(a)에 있어서 아노드기판(21)을 X3 방향으로부터 본 도면이고, 보강기판(212)을 제거한 상태의 도면이다.
진공용기는, 도 3과 마찬가지로, 아노드기판(21), 프론트기판(22), 측면판(23)으로 이루어진다. 아노드기판(21)은, 도체막(24)을 형성한 도체막형성기판(211), 보강기판(212), 장방형의 단책(短冊)(strip-shaped) 형상의 프리트글래스층(FG; FG1～FG11)로 이루어지고, 양 기판은 프리트글래스층(FG1～FG11)에 의해 접착되어 있다. 프리트글래스층(FG1～FG11)은 길이가 같고, 소정 간격으로 배치되어 있다. 또한 프리트글래스층(FG1～FG11)의 양 단부(길이방향의 양 단부)는, 도체막형성기판(211)의 마주하는 단면(도 4(b)의 상하의 단면)으로부터의 거리가 같게 되도록 배치하고 있다.
도 4의 진공용기는, 도체막형성기판(211)과 보강기판(212) 사이의 프리트글래스층을 단책(短冊)(strip-shaped) 형상으로 형성함으로써, 상기 도 3(b)의 문제점을 해결할 수 있었다.
그러나 도 4의 진공용기를 저렴하게 제작하기 때문에, 고가의 고왜점글래스판은 도체막형성기판(211)에만 이용하고, 보강기판(212)에는 염가의 소다라임글래스판을 이용한 바, 봉착공정에 있어서 진공용기를 가열냉각하면, 도체막형성기판(211)에 크랙이 발생한다. 크랙은, 도 4(c)에 있어서, 도체막형성기판(211)의 프리트글래스층FG1과 FG11의 양 단부에 해당하는 장소(211C)(4개소)에 발생한다. 즉, 크랙은 프리트글래스층(FG1～FG11)의 내, 가장 외측(측면판(23)에 가까운 쪽)의 프리트글래스층(FG1, FG11)의 양 단부에 해당하는 장소에 발생한다.
크랙이 발생하는 원인으로서는, 도체막형성기판(211)과 보강기판(212)은 열팽창계수가 다르기 때문에, 양 기판을 가열할 때 혹은 냉각할 때, 211C 부분에 큰 응력이 집중적으로 가해지기 때문이라고 생각된다. 그리고 도체막형성기판(211)에 가해지는 응력에 대해서는 후술한다.
덧붙여, 열팽창계수는 소다라임글래스가 93×10-7/℃, 고왜점글래스가 85×10-7/℃, 프리트글래스가 78×10-7/℃이다.
일본특허공개 2003-68189호 일본특허공개 평7-302559호
본 발명은, 도 4(c)와 같이, 열팽창계수가 다른 도체막형성기판과 보강기판을 단책(短冊)(strip-shaped) 형상의 프리트글래스층에 의해 접착하여 제작하는 아노드기판에 있어서, 상술한 도체막형성기판의 크랙의 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 그 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 형광발광관의 진공기밀용기는, 열팽창계수가 다른 도체막형성기판과 보강기판을 접착제층에 의해 접합되어 있는 기판을 구비한 형광발광관의 진공기밀용기에 있어서, 장방형의 단책 형상 또는 활(弓) 모양의 단책 형상의 접착제층을 소정 간격으로 배치하고 있고, 접착제층의 배치패턴은, 접착제층의 길이방향의 양측에 있어서 대칭이고, 외측의 접착제층은, 다른 접착제층보다도 길이가 짧은 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 형광발광관의 진공기밀용기는, 청구항 1에 기재된 형광발광관의 진공기밀용기에 있어서, 도체막형성기판은 고왜점글래스로 이루어지고, 보강기판은 소라다임글래스로 이루어지며, 접착제층은 프리트글래스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 형광발광관의 진공기밀용기는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 형광발광관의 진공기밀용기에 있어서, 상기 접착제층들은 적어도 2개의 외측 접착제층들을 구비하고, 상기 외측 접착제층들은 단계적으로 외측 방향으로 길이가 더 짧아지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진공용기에 이용하는 기판은, 열팽창계수가 다른 도체막형성기판과 보강기판을 단책 형상의 프리트글래스층에 의해 접합되어 있지만, 소정 간격으로 배치한 프리트글래스 층의 내, 외측의 프리트글래스층을 다른 프리트글래스층보다 짧게 하고 있기 때문에, 도체막형성기판에 가해지는 응력은 분산하여 1개소에 가해지는 응력은 작게 된다. 따라서 열팽창계수가 다른 도체막형성기판과 보강기판을 단책 형상의 프리트글래스층에 의해 접합되어도, 도체막형성기판에 크랙은 발생하지 않는다. 또한 외측의 복수의 프리트글래스층을 단계적으로 짧게 함으로써, 도체막형성기판의 1개소에 가해지는 응력은 한층 작게 되기 때문에, 도체막형성기판의 크랙방지효과는 한층 커지게 된다. 또한 프리트글래스층이 활 모양의 단책 형상인 경우에는, 도체막형성기판에 가해지는 응력이 한층 작아지게 된다.
본 발명은, 도체막형성기판과 보강기판을 단책 형상의 프리트글래스층에 의해 접합되기 때문에, 프리트글래스(113)를 가열용융했을 때, 양 기판의 사이의 기포를 밖으로 완전히 빼내는(방출하는) 것이 가능하고, 또한 양 기판의 사이의 프리트글래스를 균일한 두께로 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 도체막형성기판에 형성(도포)하는 프리트글래스층의 형상을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 도체막형성기판의 응력의 분포의 설명에 이용되는 도면이다.
도 3은 종래의 형광표시관의 진공용기의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 종래의 도체막형성기판과 보강기판을 단책 형상의 프리트글래스층에 의해 접착한 아노드기판을 구비한 진공용기를 나타낸다.
우선 도 1에 대하여 설명한다.
도 1의 진공용기의 구조는 도 4의 진공용기와 같고, 도 1은 도 4(c)와 같은 부분을 나타내는 도면이다.
도 1(a)에 있어서, 도체막형성기판(211)의 도체막을 형성하지 않는 면(이면)에는, 프리트글래스층(FG1～FG11)을 소정 간격으로 형성하여 배치하고 있다. 프리트글래스층(FG1～FG11)은, 장방형의 단책 형상의 프리트글래스층으로 이루어진다. 프리트글래스층(FG1～FG11)의 내, 외측(측면판(23)에 가까운 쪽)의 FG1, FG2와 FG11, FG10은, 다른 내측의 프리트글래스층(FG3～FG9)보다 짧고, 길이는 FG1=FG11＜FG2=FG10＜FG3=FG4～FG9가 되도록, 단계적으로 외측이(측면판(23)에 가까운 쪽 이) 짧게 하고 있다.
프리트글래스층(FG1～FG11)은, 중심선 SL1 방향으로 길게 연장되고, 그들의 중심이 중심선 SL2를 따라서 늘어서도록 배치하고 있다. 또한 프리트글래스층(FG1～배치패턴은, 중심선 SL1(길이방향)의 양 측(도 1(a)의 좌우)에 있어서 대칭이다. 즉 프리트글래스층(FG1～FG5)의 배치패턴과 프리트글래스(FG7～FG11)의 배치패턴은, 대칭이다. 도 1(a)의 경우, 중심선 SL1은, 11개의 프리트글래스층(FG1～FG11)의 내, 중앙의 FG6을 통한다. 중심선 SL1은 일반적으로 프리트글래스층이 홀수개일 때는, 중앙의 프리트글래스층(짝수번째의 프리트글래스층)을 통하고, 짝수개인 경우는, 중앙의 2개의 프리트글래스층(짝수번째와 홀수번째의 프리트글래스층)의 사이를 통한다.
여기서 중심선 SL1, SL2는, 도체막형성기판(211)의 프리트글래스층을 형성하는 면의 중심을 통하고, 도체막형성기판(211)의 대향하는 단면(도 1(a)의 상하 또는 좌우의 단면)과 교차하는 선을 중심선이라 부른다. 또한 중심선 SL1, SL2는 직교하고 있다.
도 1(a)와 같이, 프리트글래스층(FG1～FG11)의 길이를 외측이 짧게 하면, 도체막형성기판(211)의 응력은, 프리트글래스층(FG1, FG2, FG3 및 FG9, FG10, FG11)의 양단부에 대응하는 장소로 분산하고, 개개의 장소의 응력은 작게 되기 때문에, 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 프리트글래스층의 개수는, 11개로 한정되지 않는다. 또한 길이를 짧게 하는 외측의 프리트글래스층은, 2개로 한정하지 않고 1개 이상이면 좋다. 짧게 하는 프리트글래스층의 개수가 많아지면, 도체막형성기판에 가해지는 응력은, 그 개수에 대응하여 분산되기 때문에, 크랙의 발생은 한층 작게 된다.
여기서 도 1(a)의 도체막형성기판(211)과 프리트글래스층(FG1～FG11)의 사이즈의 일예를 나타낸다. 즉 단위는, 「mm」이다.
도체막형성기판(211)의 크기는, 91×44, 판 두께는 1.8이다. 또한 보강기판(도시하지 않음)의 크기는, 도체막형성기판(211)과 같고, 판 두께는 1.3이다. 측면판(23)은, 판 두께가 2.35, 높이가 3.5이다. 프리트글래스층(FG1～FG11)의 폭은 2, 도체막형성기판(211)의 단면으로부터의 거리(S1, S2, S3, S4) 및 프리트글래스층의 간격(S5)은, S1=S4=8.35, S2=11.35, S3=15.35, S5=7.18이다. 그리고, 거리(S1)는, 프리트글래스층(FG3～FG9)에 대하여 같다.
상기 사이즈는, 일예로서, 다른 사이즈라도 좋다.
또한 도 1(a)의 경우, 프리트글래스층(FG1～FG11)은 그들의 길이방향이 중심선 SL1의 방향과 일치하도록 배치하고 있지만, 중심선 SL2의 방향과 일치하도록 배치할 수 있다.
이어서 도 1(b)에 대하여 설명한다.
도 1(b)의 프리트글래스층(FG1～FG9)은, 도 1(a)의 길이방향의 단책을 활 모양으로 만곡시킨 단책 형상(활 모양의 단책 형상)의 프리트글래스층으로 이루어지고, 소정의 간격으로 배치되어 있다. 프리트글래스층(FG1, FG2, FG8, FG9)은, 단계적으로 짧게 하고 있다. 프리트글래스층(FG1~FG9)의 배치패턴은, 중심선 SL1(길이방향)의 양측(도 1(b)의 좌우)으로 대칭이다. 즉 프리트글래스층(FG1～FG4)의 배치패턴과 FG6～FG9의 배치패턴은 대칭이다. 또한 프리트글래스층(FG1～FG4)과 프리트글래스층(FG6～FG9)은 외측(측면판(23)측)으로 볼록 형상으로 만곡하고 있다. 여기서 활 모양은, 반타원형상, 반원형상 등으로 만곡한 형상을 활 모양이라 부른다.
도 1(b)의 경우, 프리트글래스층(FG4와 FG6)의 형상은, 도체막형성기판(211)의 도체막형성면의 중심을 중심점으로 하는 타원호(타원의 일부), 둥근원호(원의 일부)라도 좋다. FG3과 FG7, FG2와 FG8, FG1과 FG9에 대해서도 마찬가지이다.
도 1(b)의 경우, 프리트글래스층(FG4～FG4와 FG6～FG9)은, 활 모양으로 형성되어 있기 때문에, 도체막형성기판(211)에 발생하는 응력은, 장방형의 경우보다 작게 되고, 크랙의 발생방지효과가 한 층 커지게 된다.
도 1(b)에 있어서, 중심선 SL1이 통하는 프리트글래스층(FG5)은, 원형이지만, 타원형, 장방형 등이라도 좋다.
도 1(a), 도 1(b)에 있어서, 프리트글래스층(FG1～FG11), 프리트글래스층(FG1～FG9)은, 도체막형성기판(211)의 도체막을 형성하지 않는 면의 측면판(23)에 둘러싸인 범위(내측)에 배치하는 것이 바람직하다.
그리고 도체막형성기판, 보강기판은 글래스에 한정하지 않고 절연재료로 이루어지는 기판이라도 좋다. 또한 프리트글래스는, 글래스 이외의 절연재료로 이루어지는 접착제라도 좋다
도 2에 의해 도체막형성기판에 있어서의 응력의 시뮬레이션결과에 대하여 설명한다.
도 2 (a1), (a2)는, 프리트글래스층의 배치패턴이, 도 4(c)의 경우이고, 도 2 (b1), (b2)는 프리트글래스층의 배치패턴이 도 1(a)의 경우이다. 또한 도 2 (a1), (b1)은 프리트글래스층의 배치패턴을 나타내고, 도 2 (a2), (b2)는 시뮬레이션의 결과를 나타낸다.
시뮬레이션은, 유한요소법에 의해 행해졌다.
또한 시뮬레이션은, 프리트글래스층(FG1～FG11)에 의해, 도체막형성기판(211)과 보강기판(212)을 첩부하여 아노드기판(21)(도 4)을 형성하고, 그 아노드기판(21)에 측면판(23)을 첩부한 상태에서, 아노드기판(21)의 1/4의 부분(도 2 (a1), (b1)의 실선부분)에 대하여 행했다. 또한, 프리트글래스층(FG1～FG11), 도체막형성기판(211), 보강기판(21), 측면판(23)의 사이즈는, 도 1 (a)의 설명중에 기재한 수치를 이용하고, 측면판(23)의 높이는 1/2로 설정했다. 또한 상기 아노드기판(21)은 500℃까지 가열하고, 프리트글래스를 용융하여 도체막형성기판(211)과 보강기판(21)을 접착하고, 그 후 상온(25℃)까지 냉각했을 때의 도체막형성기판(211)의 응력분포를 구했다. 그리고, 용융한 프리트글래스는 380℃에서 고체화한다.
프리트글래스층의 배치패턴이, 도 2 (a1)의 경우, 도체막형성기판(211)에 발생하는 제1주응력(인장응력)은, 도 2 (a2)의 211C11의 경우에 있어서 최대로 되고, 그 최대치는 약 3.801kgf/mm2(37.3MPa)이다. 제1주응력이 최대가 되는 장소 211C11은, 도 4(c)에서 설명한 크랙의 발생장소와 동일하다.
프리트글래스층의 배치패턴이, 도 2 (b1)의 경우, 도체막형성기판(211)에 발생하는 제1주응력은, 도 2 (b2)의 211C11, 211C10, 211C9의 장소에 정점이 나타나고, 최대치는, 211C11의 장소에 나타난다. 그 제1주응력의 최대치는, 약 1.876kgf/mm2(18.4MPa)이다. 제1주응력의 정점값은, 211C11, 211C10, 211C9의 순서로 작아진다.
이상의 시뮬레이션의 결과로부터, 프리트글래스층(FG1～FG11)은 외측의 프리트글래스창을 다른 프리트글래스층(내측의 프리트글래스층)보다 짧게 하면, 도체막형성기판(211)의 제1주응력의 정점이 나타나는 장소는 분산하여, 개개의 장소에 가해지는 제1주응력은 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 따라서 프리트글래스층(FG1～FG11)은, 외측의 프리트글래스층을 다른 프리트글래스층보다 짧게 함으로써, 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
상기 실시예는, 아노드기판에 아노드전극이나 아노드배선 등의 도체막을 형성하는 예에 대하여 설명했지만, 아노드기판, 프론트기판의 쌍방에 전극이나 배선 등의 도전체막을 형성하는 것이라도 좋다.
상기 실시예의 도체막형성기판은, 장방형의 것에 대하여 설명했지만, 사변형상(장방형, 정방형, 평행사변형, 마름모, 사다리꼴, 약사변형상(略四邊形狀))이라면 좋다. 또한 도체막형성기판과 보강기판의 크기는 동일하지 않아도 좋다. 또한 측면판은, 적어도 4개의 측면판을 사변형상으로 배설하여 접착하고 있다. 그 경우, 도체막형성기판은, 비사면형상이라도 좋다. 또한 측면판은, 4개의 측면판을 일체적으로 형성해도 좋고, 프론트기판에 도체막을 형성하지 않는 경우에는 프론트기판과 일체적으로 캡 형상으로 형성해도 좋다.
상기 실시예의 프론트글래스층(FG1～FG9)은 각각 단책 형상으로 연속하고 있지만, 각 단책을 도트 형상으로 형성해도 좋다.
또한 상기 실시예는, 열전자방출용 필라멘트를 구비한 형광표시관에 대하여 설명했지만, 전계방출형 전자원(FEC)을 구비한 것이라도 좋다. 또한 형광표시관에 한정하지 않고, 진공용기를 구비한 화상표시장치나 광원 등의 형광발광관(장치)이라도 좋다.
21: 아노드기판 211: 도체막형성기판
211C19, 211C10, 211C11: 응력의 정점 혹은 최대치가 나타나는 장소
212: 보강기판 22: 프론트기판
23: 측면판 24: 박막의 도체막
FG1～FG11: 프리트글래스층

Claims (3)

  1. 열팽창계수가 다른 도체막형성기판과 보강기판을 접착제층에 의해 붙이고 있는 기판을 구비한 형광발광관의 진공기밀용기에 있어서,
    장방형의 단책(短冊)(strip-shaped) 형상 또는 활 모양의 단책 형상의 접착제층을 소정의 간격으로 배치하고 있고,
    접착제층의 배치패턴은, 접착제층의 길이방향의 양측에 있어서 대칭이며,
    외측의 접착제층은, 다른 접착제층보다 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 형광발광관의 진공기밀용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도체막형성기판은 고왜점(高歪点) 글래스로 이루어지고, 상기 보강기판은 소다라임 글래스로 이루어지고, 상기 접착제층들은 프리트글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형광발광관의 진공기밀용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제층들은 적어도 2개의 외측 접착제층들을 구비하고, 상기 외측 접착제층들은 단계적으로 외측 방향으로 길이가 더 짧아지는 것을 특징으로 하는 형광발광관의 진공기밀용기.
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