KR20030012153A - 형광 표시관 - Google Patents

Abstract

배기관이 없는 팁리스(tipless) 타입 형광 표시관으로서,

형광 표시관은 배기홀을 갖는 제 1기판과, 사이드 글래스와 더불어 상기 제 1기판에 일체로 결합되어 진공 용기를 구성하는 제 2기판과, 진공 용기 내부에 제공되어 형광으로 소정의 표시를 행하는 발광 수단과, 상기 배기홀을 막으면서 제 1기판에 고정되는 시일 캡과, 상기 시일 캡과 배기홀 주변의 제 1기판 부위 사이에 제공되어 상기 시일 캡을 제 1기판에 부착시키는 산화물 솔더를 포함하며, 상기 시일 캡은 산화 알루미늄으로 이루어진다.

Description

형광 표시관 {VACUUM FLUORESCENT DISPLAY}

본 발명은 형광 표시관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기관이 없는 팁리스(tipless) 타입 형광 표시관과, 이 표시관을 밀봉시키는데 사용되는 시일 캡에 관한 것이다.

일반적으로 형광 표시관은 필라멘트에서 방출된 열전자를 애노드 전극에 형성된 형광층에 충돌시켜 이 형광층을 발광시키는 자발광 표시소자이며, 다색 표시가 용이하고 저전압 구동이 가능하여 전자 제품의 디스플레이와 자동차의 계기판등 여러 용도로 사용되고 있다.

이러한 형광 표시관은 상기 필라멘트 및 애노드 전극과 더불어 열전자의 흐름을 제어하는 그리드 전극으로 구성된 3극관 구조가 주로 사용되며, 후면 기판에 상기 애노드 전극과 그리드 전극 및 필라멘트를 소정의 간격을 두고 설치하고, 사이드 글래스와 투명한 전면 기판을 공지의 시일 프리트(seal frit)를 이용하여 상기 후면 기판에 일체로 접합시켜 표시관을 구성하게 된다.

특히 형광 표시관은 전자를 이용하여 형광층을 발광시키기 때문에, 전자 방출로 화면을 구현하는 기타의 표시장치, 즉 음극선관이나 전계 방출 표시소자와 마찬가지로 표시관 내부를 고진공 상태로 유지해야 한다.

이를 위하여 상기 전면 기판이나 후면 기판 또는 사이드 글래스에 배기관을 별도로 형성하고, 상기 배기관을 공지의 진공 설비에 연결하여 표시관 내부를 배기시킨 다음, 배기관의 끝단을 융착으로 밀봉시키는 구조가 일반적이나, 상기한 구조는 제조 과정이 복잡하고, 완성된 표시관의 바깥으로 배기관이 노출되어 상기 배기관이 손상되는 경우, 표시관의 진공 불량을 유발하는 단점을 안고 있다.

따라서 상기 배기관을 형성하지 않고, 상기 기판들 중 어느 하나의 기판에 배기홀을 형성하여 이 배기홀을 통해 표시관 내부를 배기시킨 다음, 박판의 시일 캡(seal cap)으로 상기 배기홀을 막아 표시관을 밀봉시키는 일명 팁리스(tipless) 타입의 형광 표시관 구조가 제안되었다.

상기 팁리스 타입 형광 표시관과 관련하여, 미국특허 제 4,770,310호는 금속 재질로 이루어진 시일 캡과, 상기 시일 캡을 기판에 부착시키는 저융점 글래스 프리트를 개시하고 있으며, 미국특허 제 4,582,210호와 제 4,666,548호는 각각 산화물 솔더(solder)를 사용하여 시일 캡을 기판에 부착시키는 표시관의 케이싱과, 상기 산화물 솔더를 이용하여 표시관을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

특히 이들 선행 기술에서는 상기 시일 캡을 금속 재질로 구비하고 있는바, 이는 바람직하게 Ni 42%, Cr 6% 및 Fe 52%로 구성된 426 합금으로 이루어진다.

그러나 상기한 재질의 시일 캡은 기판에 대한 밀봉 과정이 복잡하고, 시일 캡과 산화물 솔더와의 접착 상태가 우수하지 못하여 표시관 내부의 진공을 견고하게 유지할 수 없는 단점을 안고 있다.

즉, 상기 시일 캡이 기판에 밀봉되는 과정은 우선 시일 캡에 산화물 솔더를 인쇄하기 전, 산화물 솔더와의 접착력을 향상시키기 위하여 열처리 과정을 통해 상기 시일 캡의 표면에 산화피막을 형성하여 표면 거칠기를 부여한 다음, 시일 캡 표면에 산화물 솔더를 인쇄하고, 열처리한 후 상기 시일 캡을 기판에 기밀 접착시키는 것으로 이루어진다.

그러나 상기 시일 캡은 전술한 산화피막 처리공정에도 불구하고, 산화피막의 표면 거칠기가 작기 때문에, 표면 거칠기가 큰 것과 비교하여 상대적으로 표면 에너지가 작게 되어 표면 장력을 크게 하는 요인이 된다. 따라서 표면 장력에 의해 산화물 솔더가 퍼지는 것을 억제하므로, 산화물 솔더가 녹으면서 퍼지는 정도를 나타내는 젖음성이 우수하지 못하게 된다.

그러한 결과로 상기 시일 캡은 산화물 솔더와의 접촉 면적이 작아 기판에 대한 접착력이 저하되어 형광 표시관의 진공 상태를 견고하게 유지할 수 없는 한계를안고 있다.

도 5는 종래 기술에 의한 형광 표시관의 SEM 사진으로서, 시일 캡(1) 부착후 배기홀(3) 주변을 촬영한 것이다. 사진에서 알 수 있듯이, 시일 캡(1)과 산화물 솔더(5) 사이에는 미세한 균열이 발생하였으며, 이러한 미세 균열이 시일 캡(1)과 산화물 솔더(5)의 접착력을 약화시켜 전술한 바와 같은 문제를 유발시킨다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배기홀을 밀봉시키는데 사용되는 시일 캡과 산화물 솔더와의 젖음성을 개선하여 기판에 대한 시일 캡의 접착력을 향상시키고, 표시관 내부의 진공을 견고하게 유지할 수 있는 형광 표시관을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시일 캡의 산화피막 처리공정을 생략하여 기판에 대한 시일 캡의 밀봉 과정을 단순화할 수 있는 형광 표시관을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 형광 표시관의 단면도.

도 2는 시일 캡 주변을 확대 도시한 도 1의 부분 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 형광 표시관의 배기 공정을 설명하기 위한 개략도.

도 4는 본 발명에 의한 형광 표시관에서 시일 캡 부착후 배기홀 주변을 촬영한 SEM 사진.

도 5는 종래 기술에 의한 형광 표시관에서 시일 캡 부착후 배기홀 주변을 촬영한 SEM 사진.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

배기홀을 갖는 제 1기판과, 상기 제 1기판과 실질적으로 평행하게 배치되는 제 2기판과, 상기 제 1기판과 제 2기판 사이에 배치되어 이들 양 기판에 일체로 결합되는 사이드 글래스를 포함하는 진공 용기와, 상기 진공 용기 내부에 제공되어 형광으로 표시를 행하는 발광 수단과, 상기 배기홀을 막으면서 상기 제 1기판에 고정되는 시일 캡과, 상기 시일 캡과 상기 배기홀 주변의 제 1기판 부위 사이에 제공되어 상기 시일 캡을 제 1기판에 부착시키는 산화물 솔더를 포함하며, 상기 시일캡이 산화 알루미늄으로 이루어지는 형광 표시관을 제공한다.

바람직하게, 상기 발광 수단은 상기 제 1기판 위에 형성되어 진공 용기의 외부로부터 구동 전압을 인가받는 배선층과, 상기 배선층에 전기적으로 연결되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 위에 형성되는 형광층과, 상기 형광층과 상기 제 2기판 사이에 배치되어 열전자를 방출하는 캐소드 전극과, 상기 형광층과 캐소드 전극 사이에 배치되어 상기 열전자의 흐름을 제어하는 그리드 전극을 포함한다.

바람직하게, 상기 시일 캡은 상기 배기홀보다 큰 직경을 갖는 원형으로 형성되고, 상기 제 1기판의 외면으로 배치되어 상기 배기홀을 막으며, 상기 산화물 솔더는 PbO, B₂O₃및 ZnO 가운데 어느 하나를 주성분으로 하는 저융점 프리트 글래스로 이루어진다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광 표시관의 단면도이고, 도 2는 시일 캡 주변을 확대 도시한 도 1의 부분 확대도이다.

도시한 바와 같이 형광 표시관(2)은 제 1기판(4)(또는 후면 기판, 이하 편의상 '후면 기판'이라 칭한다)과 투명한 제 2기판(6)(또는 전면 기판, 이하 편의상 '전면 기판'이라 칭한다)이 사이드 글래스(8)와 더불어 시일 프리트(10)에 의해 일체로 접합되어 진공 용기(3)를 구성하며, 상기 진공 용기(3) 내부에 발광 수단이 제공되어 소정의 표시를 행하게 된다.

도시한 형광 표시관(2)은 일례로 3극관 구조로 이루어지는바, 이 형광 표시관(2)에서 상기 발광 수단은 열전자를 방출하는 캐소드 전극(12)과, 상기 후면 기판(4) 위에 형성되며 캐소드 전극(12)에 대향하는 일면으로 형광층(14)을 형성하는 애노드 전극(16)과, 상기 캐소드 전극(12)과 애노드 전극(16) 사이에 배치되어 형광층(14)을 향하는 열전자의 흐름을 제어하는 그리드 전극(18)을 포함하여 이루어진다.

보다 상세하게, 상기 캐소드 전극(12)은 필라멘트로 구성되어 전압 인가시 상기 형광층(14)을 향해 열전자를 방출하며, 상기 애노드 전극(16)은 절연층(20)에 형성된 통전홀(20a)을 통해 해당 배선층(22)과 연결되어 외부로부터 구동 전압을 공급받는다. 그리고 상기 그리드 전극(18)은 금속 박막을 에칭 처리한 금속 메쉬로 이루어지며, 특정의 애노드 전극(16) 패턴을 감싸도록 후면 기판(4)에 고정된다.

상기 구성에 의해, 캐소드 전극(12)이 열전자를 방출하는 상태에서, 그리드 전극(18)에 (+)전압을 인가하면, 열전자는 그리드 전극(18)에 인가된 전압에 의해 애노드 전극(16)을 향하여 가속 및 확산되며, 상기 그리드 전극(18)에 덮여진 다수의 애노드 전극(16) 가운데 (+)전압이 인가된 특정의 애노드 전극(16)으로만 상기 열전자들이 최종 가속되어 이 애노드 전극(16)에 형성된 형광층(14)을 선택적으로 발광시켜 소정의 표시를 행하게 된다.

상기한 구성의 형광 표시관(2)은 전자의 방출과 제어를 용이하게 할 수 있도록 표시관 내부를 고진공 상태로 유지해야 한다. 이를 위하여 도시한 팁리스 타입의 형광 표시관은 도 2에 도시한 바와 같이, 후면 기판(4)의 가장자리에 후면 기판(4)의 내면(4a)과 외면(4b)을 관통하는 배기홀(4c)을 형성하여 이 배기홀(4c)을 통해 진공 용기(3) 내부를 배기시키고, 산화물 솔더(24)를 이용하여 상기 배기홀(4c)을 시일 캡(26)으로 막아 밀봉시킨다.

특히 본 실시예에서 상기 시일 캡(26)은 산화 알루미늄(Al₂O₃, 알루미나)으로 이루어지며, 산화물 솔더(24)는 PbO, B₂O₃및 ZnO 가운데 어느 하나를 주성분으로 하는 저융점 글래스 프리트로 이루어진다.

상기 산화 알루미늄 재질의 시일 캡(26)은 그 자체가 산화물이므로 별도의 산화피막 처리공정을 요구하지 않으며, 충분한 표면 거칠기를 가지기 때문에, 산화물 솔더(24)와의 젖음성이 개선되어 산화물 솔더(24) 및 후면 기판(4)과의 접착력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

상기한 형광 표시관(2)의 배기와 밀봉 과정을 살펴보면, 먼저 후면 기판(4)에 전술한 배선층(22)과 절연층(20), 애노드 전극(16)과 형광층(14)을 성막하고, 그리드 전극(18)과 캐소드 전극(12)을 설치한 다음, 사이드 글래스(8)와 전면 기판(6)을 후면 기판(4)에 일체로 고정하여 조립을 완성한다.

그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 조립이 완성된 표시관을 챔버(28) 내부에 위치시키고, 상기 챔버(28)를 공지의 진공 시스템(30)에 연결하여 챔버(28) 내부를 배기시키면, 상기 표시관은 후면 기판(4)에 형성된 배기홀(4c)을 통하여 그 내부가 진공으로 배기된다.

다음으로, 상기 시일 캡(26)의 일면에 산화물 솔더(24)를 인쇄하고, 열처리하여 산화물 솔더(24)를 녹인 다음, 진공 챔버(28) 내부에서 상기 시일 캡(26)을 배기홀(4c)이 형성된 후면 기판(4)의 외면에 부착시킨다. 이로서 상기 시일 캡(26)은 산화물 솔더(24)를 통해 후면 기판(4)에 일체로 접착되어 표시관을 밀봉시킨다.

이 과정에서 상기 산화물 솔더(24)는 배기홀(4c) 주변에 대응하는 상기 후면 기판(4)의 외면(4b) 뿐만 아니라, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 배기홀(4c) 내부로도 어느 정도 빨려들어가 이 배기홀(4c)을 막는 형상을 취하게 된다. 마지막으로 상기 챔버(28) 내부를 냉각시키고, 진공을 해제하여 형광 표시관(2)의 제조를 완성한다.

이와 같이 본 실시예는 상기 시일 캡(26)이 산화 알루미늄으로 구성됨에 따라, 별도의 산화피막 처리공정을 요구하지 않으며, 산화 알루미늄의 표면 거칠기에 의해 산화물 솔더(24)와의 접촉 면적이 증가하여 젖음성이 향상된다. 이러한 시일 캡(26)과 산화물 솔더(24)와의 접착력 향상은 후면 기판(4)에 대한 시일 캡(26)의 접착력 향상으로 이어져 표시관(2) 내부의 진공 상태를 견고하게 유지시킨다.

도 4는 본 발명에 의한 형광 표시관의 SEM 사진으로서, 시일 캡 부착 후 배기홀 주변을 촬영한 것이다. 사진에서 알 수 있듯이, 본 실시예에 의하면 시일 캡과 산화물 솔더는 미세한 균열 발생 없이 서로 매끈하게 잘 접착되어 있음을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은이에 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 발명은 산화 알루미늄으로 이루어지는 시일 캡을 제공함에 따라, 시일 캡의 산화피막 처리공정을 생략할 수 있어 기판에 대한 밀봉 과정을 단순화할 수 있다. 또한 시일 캡과 산화물 솔더와의 젖음성이 개선되어 기판과의 접착력을 향상시키고, 그러한 결과로 표시관 내부의 진공을 견고하게 유지할 수 있다.

Claims (4)

1. 배기홀을 갖는 제 1기판과, 상기 제 1기판과 실질적으로 평행하게 배치되는 제 2기판과, 상기 제 1기판과 제 2기판 사이에 배치되어 이들 양 기판에 일체로 결합되는 사이드 글래스를 포함하는 진공 용기와;

   상기 진공 용기 내부에 제공되어 형광으로 표시를 행하는 발광 수단과;

   상기 배기홀을 막으면서 상기 제 1기판에 고정되는 시일 캡; 및

   상기 시일 캡과 상기 배기홀 주변의 제 1기판 부위 사이에 제공되어 상기 시일 캡을 제 1기판에 부착시키는 산화물 솔더

   를 포함하며,

   상기 시일 캡이 산화 알루미늄으로 이루어지는 형광 표시관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발광 수단이,

   상기 제 1기판 위에 형성되어 상기 진공 용기의 외부로부터 구동 전압을 인가받는 배선층과;

   상기 배선층에 전기적으로 연결되는 애노드 전극과;

   상기 애노드 전극 위에 형성되는 형광층과;

   상기 형광층과 상기 제 2기판 사이에 배치되어 열전자를 방출하는 캐소드 전극; 및

   상기 형광층과 캐소드 전극 사이에 배치되어 상기 열전자의 흐름을 제어하는 그리드 전극

   을 포함하는 형광 표시관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 시일 캡은 상기 배기홀보다 큰 직경을 갖는 원형으로 형성되고, 상기 제 1기판의 외면으로 배치되어 상기 배기홀을 막는 형광 표시관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 산화물 솔더가 PbO, B₂O₃및 ZnO 가운데 어느 하나를 주성분으로 하는 저융점 프리트 글래스로 이루어지는 형광 표시관.