KR20030012802A - 가스 방전관 및 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법 - Google Patents

가스 방전관 및 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 방전관의 내벽면에 전자 방출막을 균일하게 성막함으로써, 방전 특성을 개선하고, 다수 발광점 사이의 발광 동작 편차를 저감시키는 것을 과제로 한다.
본 발명의 가스 방전관은, 관 외측에 설치되고 적어도 2개의 방전 전극으로 이루어진 복수의 발광부와, 관 내벽에 형성되어 방전 특성을 개선하기 위한 전자 방출막을 구비한 가스 방전관이다.

Description

가스 방전관 및 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법{GAS DISCHARGE TUBE AND METHOD FOR FORMING ELECTRON EMISSION LAYER IN GAS DISCHARGE TUBE}
본 발명은 가스 방전관 및 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 직경 0.5∼5㎜ 정도의 세관(細管)으로 형성된 가스 방전관, 및 그러한 가스 방전관에 매우 적합하게 이용되는 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법에 관한 것이다.
종래의 가스 방전관에서는, 방전관의 길이 방향으로 방전이 연장되도록 방전관의 길이 방향 말단면에 전극이 형성되어 있고, 전극으로 되는 필라멘트에는 방전 특성을 개선하는 전자 방출 물질(전자 방출막)이 직접 성막되어 있다. 따라서, 가스 방전관은, 필라멘트에 전자 방출막을 증착한 후, 그 필라멘트를 방전관의 말단에 부착 고정시킴으로써 제작하도록 하고 있다.
그러나, 가스 방전관에는, 상기와 같은 방전관 이외에, 방전관의 측면에 다수의 전극을 형성한 방전관도 있다. 그리고, 이러한 가늘고 긴 가스 방전관을 복수 병치한 구성의 표시 장치도 알려져 있다.
이 표시 장치는, 직경 0.5∼5㎜ 정도의 가늘고 긴 중공(中空) 형상 유리관의 외벽에 전극을 형성하고, 관내에 방전 가스를 봉입한 발광체(관 형상 발광체: 가스 방전관)를 화면의 행방향(또는 열방향)으로 다수 배치하여, 표시 장치의 화면을 구성하도록 한 것이다. 이러한 표시 장치로서는, 일본국 특개소61-103187호 공보에 기재된 대형 가스 방전 표시 패널, 또는 일본국 특개평11-162358호 공보에 기재된 화상 표시 장치 등이 알려져 있다. 이 표시 장치는, 대형 표시용으로서, 조립 공정 수가 적고, 경량으로 비용이 저렴하며, 화면 사이즈를 용이하게 변경할 수 있는 등의 장점을 갖고 있다.
이 표시 장치에 사용되는 가스 방전관은, 방전관의 내부에서 대향 방전 또는 면 방전 가능한 전극을 복수 갖는 구조를 갖고, 방전관의 측면간 방향에서의 방전을 발생시켜, 1개의 관내에 다수의 발광점을 얻도록 하고 있다.
이러한 가스 방전관에서는, 구동 회로의 내압성 및 회로 부품의 비용을 고려했을 경우, 전극간에서 방전을 발생시키기 위한 전압(방전 개시 전압)은 낮은 것이 요망된다. 따라서, 방전 특성을 개선하기 위해, 방전면에 전자 방출막을 성막하도록 하고 있다.
그러나, 이 가스 방전관에서는, 상술한 바와 같이, 방전관의 외벽에 전극을 형성하기 때문에, 전극의 형성에 대해서는 용이하지만, 전자 방출막을 전극에 직접 성막하여도, 전자 방출막과 방전 가스가 접촉하지 않기 때문에, 전자 방출막은 방전 특성의 개선에 기여하지 않는다.
이 문제를 해결하기 위해서는, 방전관의 외측에 위치하는 전극에 전자 방출막을 형성하는 것이 아니라, 방전관의 내벽에 전자 방출막을 형성하는 것이 좋다. 이것에 의해 방전 특성을 개선할 수 있다.
그러나, 예를 들어, 상술한 표시 장치에 사용하는 것과 같이, 관의 내경이 2㎜ 이하이며, 관의 길이가 200㎜ 이상인 유리 세관의 내벽에 전자 방출막을 성막하는 것은 매우 곤란하다.
예를 들면, 증착법에 의해 성막을 행하면, 관의 단부로부터 도입된 전자 방출막 형성용의 재료 증발 분자는 관의 단부에 가까운 곳일수록 많이 퇴적되어, 관내의 막 두께 분포가 균일하게 되지 않는다. 전자 방출막의 막 두께 불균일은, 관내에 다수 있는 발광점의 방전 개시 전압의 편차를 발생시키고, 발광 동작 마진을 좁히는 문제를 야기시킨다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 안출된 것으로서, 가스 방전관의 내벽면에 전자 방출막을 균일하게 성막함으로써, 방전 특성을 개선하고, 다수 발광점 사이의 발광 동작 편차를 저감시키는 것을 목적으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 가스 방전관을 사용한 표시 장치를 나타내는 설명도.
도 2는 본 발명의 가스 방전관의 일 실시형태의 전체 구성을 나타내는 설명 도.
도 3은 실시형태의 가스 방전관의 내부 구성을 나타내는 설명도.
도 4는 가스 방전관 내에 전자 방출막 형성용 도포액을 도입하는 상태를 나타내는 설명도.
도 5는 가스 방전관 내로의 도포액의 도입 방법을 나타내는 설명도.
도 6은 가스 방전관 내로의 도포액의 다른 도입 방법을 나타내는 설명도.
도 7은 가스 방전관 내로의 도포액의 도입 장치를 나타내는 설명도.
도 8은 가스 방전관 내로의 도포액의 다른 도입 방법을 나타내는 설명도.
도 9는 도포막의 건조 방법을 나타내는 설명도.
도 10은 가스 방전관 내로의 도포액의 다른 도입 방법을 나타내는 설명도.
도 11은 건조 도포막의 소성(燒成) 방법을 나타내는 설명도.
도 12는 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법의 실시예 1을 나타내는 설명도.
도 13은 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법의 실시예 2를 나타내는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 7, 10, 13, 20, 24, 30, 41, 44, 45, 46 : 가스 방전관
2 : 앞면 전극
3 : 뒷면 전극
4 : 형광체층
5 : 전자 방출막
6 : 지지판
8, 11, 21, 25, 31, 42, 47 : 도포액
9, 23, 26 : 도포막
12, 43 : 회전 장치
14 : 압기(壓氣)
14a : 건조 기체
15, 35, 51 : 히터
16, 17, 18, 19 : 밸브
22, 32 : 액체 펌프
27, 38 : 건조 도포막
28, 33 : 선원(線源)
29 : 콜리메이터(collimator)
34 : 차폐판
36 : 펌프
37, 52 : 콘덴서
39 : 공기
40 : 전자 방출막
48 : 튜빙 펌프
49 : 적외선 램프
50 : 차광판
60 : 표시 장치
61 : 뒷면측 기판
61x, 61y : 배선 도체 패턴
62 : 전극 지지체
X, Y : 전극
본 발명은, 관 외측에 설치되고 적어도 2개의 방전 전극으로 이루어진 복수의 발광부와, 관 내벽면 전체에 형성되어 방전 특성을 개선하기 위한 전자 방출막을 구비하여 이루어진 가스 방전관이다.
본 발명의 가스 방전관에 의하면, 관 내벽면 전체에 전자 방출막이 형성되어 있기 때문에, 가스 방전관을 개재시켜 방전 전극간에서 방전이 발생될 때의 방전 특성이 개선된다.
또한, 본 발명은 소성함으로써 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로 되는 유기 금속 화합물을 포함한 일정량의 도포액을 한쪽 관 입구로부터 주입하여, 도포액이 관 개구를 모두 메운 상태에서 관 내벽을 따라 이동하도록 함으로써, 관 내벽면 전체에 도포막을 형성하고, 그 도포막을 소성하여, 관 내벽면 전체에 전자 방출막을 형성하는 것으로 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법이다.
본 발명의 가스 방전관에 대한 전자 방출막 형성 방법에 의하면, 일정량의 도포액을 한쪽 관 입구로부터 주입하여, 도포액이 관 개구를 모두 메운 상태에서 관 내벽을 따라 이동하도록 제어하여, 관 내벽면 전체에 도포막을 형성하고, 이것을 소성하기 때문에, 관 내벽면 전체에 전자 방출막을 균일한 막 두께로 성막할 수 있고, 이것에 의해 가스 방전관의 방전 개시 전압을 저감시킬 수 있으며, 다수 발광점의 발광 동작 마진을 넓게 확보할 수 있다.
본 발명의 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법은, 직경 0.5∼5㎜ 정도의 세관으로 형성된 가스 방전관에 매우 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 도포액은 소성함으로써 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로 되는 유기 금속 화합물을 포함하고 있는 것이 좋다. 또한, 도포액으로서, 소성함으로써 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로 되는 유기 금속 화합물과 무기 금속 화합물과의 혼합 용액을 사용할 수도 있다. 즉, 유기 금속 화합물을 용매와 함께 관 내벽면 전체에 도포하고, 이 도포막을 소성하여, 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로 함으로써, 관 내벽면 전체에 전자 방출막을 형성한다.
도포액을 도포한 후의 도포막의 소성은, 350∼450℃ 정도의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 이 소성에 의해, 도포액에 포함된 유기 금속 화합물이 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로 된다. 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로서는, 산화마그네슘 및 알루미나 등의 금속 산화물을 들 수 있다.
이 산화마그네슘 및 알루미나 등의 금속 산화물로 이루어진 전자 방출막을 형성하기 위해서는, 도포액에 포함시키는 유기 금속 화합물은 마그네슘 및 알루미늄 등의 금속을 포함한 유기 금속 화합물인 것이 좋으며, 유기 금속 화합물로서는 스테아린산마그네슘 및 길초산마그네슘 등을 들 수 있다. 전자 방출막으로서 산화마그네슘막을 형성할 경우에는, 마그네슘을 포함함 유기 금속 화합물로서 헥산산마그네슘을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기 금속 화합물의 용매로서는, 에탄올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 1-부탄올, 아세톤 등을 들 수 있으나, 유기 금속 화합물로서 헥산산마그네슘을 사용할 경우에는, 용매에 대하여 역용(易溶)의 이유로, 에탄올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트와의 혼합 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 도면에 나타낸 실시형태에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명하나, 이것에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 다양한 변경이 가능하다.
본 발명의 가스 방전관 및 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법은, 표시용 가스 방전관에 매우 적합하게 이용되나, 이 표시용 가스 방전관의 전체 구성을 우선 설명한다.
도 1a는 본 발명의 가스 방전관을 사용한 표시 장치를 부분적으로 나타내는 사시도이고, 도 1b는 전극이 형성된 가스 방전관을 나타내는 설명도이다.
본 표시 장치(60)에서는, 표시 장치의 뒷면측 기판(61) 위에 복수개의 가스 방전관(1)이 화면의 행방향으로 배열되고, 각 가스 방전관(1)의 사이에 전극 지지체(62)가 배치되어 있다. 가스 방전관(1)에서의 길이 방향의 복수 부위(셀)를 임의의 조합에 의해 선택적으로 발광시키기 위해, 전극 지지체(62)에는 한쪽 면에 전극(X), 다른쪽 면에 전극(Y)이 설치되어 있다. 그리고, 이들 전극(X, Y)에 통전(通電)을 행하기 위해, 기판(61)에 배선 도체 패턴(61x, 61y)이 설치되어 있다.
또한, 가스 방전관(1)의 외벽면에도 전극 지지체(62)의 전극(X, Y)에 대응하는 위치에 전극(X, Y)이 형성되어 있고, 이것에 의해 임의의 화상 표시가 가능한 전극 매트릭스를 구성하고 있다. 그리고, 가스 방전관(1)의 내부에는 Ne 및 Xe 등을 포함한 희유 가스(방전 가스)가 봉입되어 있다.
도 2는 본 발명의 가스 방전관의 일 실시형태의 전체 구성을 나타내는 설명 도이다. 본 형태의 가스 방전관(이하, 단순히 「방전관」이라고도 함)은, 관 외벽면에 적어도 2개의 전극으로 이루어진 전극쌍을 다수 갖는 구조를 갖고, 이들 전극에 의해, 관 측면간 방향에서의 방전을 발생시켜 1개의 관내에 다수의 발광점을 얻도록 한 가스 방전관이다.
도 2에 있어서, 참조부호 1은 가스 방전관, 2는 앞면 전극, 3은 뒷면 전극이다. 가스 방전관(1)은 유리 등의 절연물로 구성되어 있다. 앞면 전극(2)은 도 1b 중의 전극 X로 나타낸 전극이고, 뒷면 전극(3)은 도 1b 중의 전극 Y로 나타낸 전극이다. 앞면 전극(2)과 뒷면 전극(3)은 모두 가스 방전관(1)의 외벽면에 형성되어 있고, 앞면 전극(2)과 뒷면 전극(3) 사이에 교류 전압을 인가함으로써, 앞면 전극(2)과 뒷면 전극(3) 사이의 가스 방전관(1) 내에서 방전이 발생한다.
또한, 앞면 전극(2)과 뒷면 전극(3)은, 관 내부의 방전 가스에 전압을 인가할 수 있는 구성이라면, 특별히 가스 방전관(1)의 외벽면에 직접 형성할 필요는 없으며, 전극을 형성한 구조물을 가스 방전관(1)에 접촉시키는 구조로 할 수도 있다.
또한, 1개의 발광부가 대향한 제 1 전극(앞면 전극(2))과 제 2 전극(뒷면 전극(3))으로 구성된 전극 구조로 되어 있으나, 이것에 한정되지 않고, 제 3 전극을 배치한 구조일 수도 있다. 또한, 도면에서는 대향 방전이 발생되는 전극 구조로 되어 있으나, 면 방전이 발생되는 전극 구조로 할 수도 있다.
도 3은 가스 방전관의 내부 구성을 나타내는 설명도로서, 도 3a는 종단면을나타내고, 도 3b는 횡단면을 나타내고 있다. 이들 도면에 있어서, 참조부호 4는 형광체층, 5는 전자 방출막, 6은 지지판이다.
본 가스 방전관(1)에서는, 앞면 전극(2)과 뒷면 전극(3) 사이에 고전압을 인가함으로써, 관내에 봉입된 방전 가스가 여기되고, 그 여기 희유 가스 원자의 탈여기 과정에서 진공 자외광이 발생되나, 형광체층(4)은 그 진공 자외광을 받아 가시광을 발생시킨다.
전자 방출막(5)은 일정 값 이상의 에너지를 갖는 방전 가스와의 충돌에 의해 하전(荷電) 입자를 발생시킨다.
지지판(6)은 형광체층(4)을 방전관 내에 도입하기 위한 지지판이다. 이 지지판(6)은 설치하지 않는 구성으로 할 수도 있다.
본 가스 방전관(1)에서는, 방전 발생 부위에 전자 방출막(5)이 형성되어 있기 때문에, 방전 발생에 필요한 최저량의 하전 입자의 생성을 저전압으로 실현할 수 있다.
도 4는 가스 방전관 내에 전자 방출막 형성용 도포액을 도입하는 상태를 나타내는 설명도로서, 도 4a는 내경 0.5∼2㎜ 정도의 세관을 나타내고, 도 4b는 내경 2㎜ 이상의 태관(太管)을 나타내며, 도 4c는 변형관을 나타내고 있다.
도 4에 있어서, 참조부호 7은 가스 방전관, 8은 전자 방출막 형성용 도포액, 9는 도포액에 의해 형성된 도포막이다.
전자 방출막 형성용 도포액(8)은, 열처리를 행함으로써 전자 방출막으로 되는 유기 금속 화합물을 포함함 도포액이다. 이러한 도포액을 사용함으로써, 가스방전관(7)의 굵기, 길이, 형상에 관계없이 도포막을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 유기 금속 화합물의 농도 및 용매의 선택에 의해, 임의의 막 두께의 도포막을 얻을 수 있다. 또한, 도포액(8)이 가스 방전관(7)의 단면을 메운 상태를 유지하면서 가스 방전관(7)을 따라 이동하여, 도포막이 형성되기 때문에, 중력, 도포액 점도, 도포액 표면장력, 도포액과 관 벽면과의 마찰 등과 같은 도포와 관련된 물리력의 균형이 도포액 계면 근방의 관 원주 방향에서 균일하게 얻어지고, 이것에 의해, 특히 직관(直管)에서는 도포막의 막 두께를 균일하게 할 수 있다.
도 5는 가스 방전관 내로의 도포액의 도입 방법을 나타내는 설명도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 가스 방전관(10) 내에 도포액(11)을 도입하기 위해서는, 가스 방전관(10)을 준비하고(도 5a 참조), 가스 방전관(10)의 단부에 도포액(11)을 주입하며(도 5b 참조), 가스 방전관(10)을 회전 장치(12)의 회전 스테이지에 고정시킨다. 회전 장치(12)는 도포액(11)에 원심력을 부여하여 가스 방전관(10) 내에 보내는 장치이며, 여기서는 스피너를 적용하고 있다.
그리고, 회전 장치(12)의 회전 스테이지를 회전시켜, 도포액(11)에 원심력을 가한다(도 5c 참조). 이것에 의해, 도포액(11)을 가스 방전관(10) 내에 도입하고, 가스 방전관(10)의 내벽면에 균일한 도포막을 형성한다(도 5d 참조).
도포액(11)이 가스 방전관(10) 내에 균일하게 전개된 후에도, 강력한 원심력을 도포액(11)에 부과함으로써, 도포액(11) 중의 용매의 분리 및 증발, 유기 금속 화합물의 졸화가 일어나, 관 내벽면에 균일하게 형성된 도포막이 높은 점성을 갖고, 건조 공정을 거치지 않더라도, 도포막 형상의 유지가 가능해진다.
도 6은 가스 방전관 내로의 도포액의 다른 도입 방법을 나타내는 설명도이다.
이 방법에서는, 가스 방전관(13) 내에 도포액(11)을 도입하기 위해서는, 가스 방전관(13)에 도포액(11)을 주입하고, 건조 공기 및 건조 질소 등으로 이루어진 압기(14)를 부가한다. 이와 같이 압기(14)를 이용함으로써, 도포 장치의 간소화, 면적의 감소화, 택트 타임의 삭감을 행할 수 있다. 또한, 도포 종료 후에도 송풍을 행함으로써, 도포막의 건조를 촉진시키고, 도포막의 고점도화를 도모하여, 도포막 형상의 유지를 행할 수 있다.
도 7은 가스 방전관 내로의 도포액의 도입 장치를 나타내는 설명도이다.
도 7에 있어서, 참조부호 14a는 건조 기체, 15는 히터, 16, 17, 18, 19는 밸브이다.
도포막의 건조 시, 가스 방전관의 길이가 길거나, 또는 직경이 가늘면, 관내의 배관 저항이 커져, 공기가 흐르기 어려워진다. 따라서, 건조 공기를 보내기 위한 압력이 매우 높아지고, 그 때문에 도포막이 송풍 방향으로 힘을 받아, 도포막이 흐르게 되는 문제가 발생한다.
이러한 문제의 발생을 방지하기 위해, 도면에 나타낸 바와 같은 장치를 이용하여, 가스 방전관의 양단으로부터 번갈아 관내에 송풍을 행한다. 이것에 의해, 도포막에 대한 힘의 부가 방법에 균형을 부여하여, 도포막이 한쪽 방향으로 흐르게 되는 것을 방지한다. 또한, 송풍하는 공기를 따뜻하게 함으로써, 도포막의 보다 빠른 건조를 촉진시켜, 도포막이 흐르게 되는 것을 방지한다.
이 장치에서는, 건조 기체(14a)를 히터(15)로 가열하고, 가열한 건조 기체(14a)를 밸브(19)를 개재시켜 도포막이 형성된 가스 방전관(13) 내에 도입한다. 이 때, 밸브(17, 18)는 폐쇄되어 있고, 가스 방전관(13)을 통과하여 도포막 중의 용매 증기를 포함한 기체는 밸브(16)를 통하여 대기 중에 방출된다.
그 후, 이와 동일하게, 히터(15)로 가열한 건조 기체(14a)를 밸브(17)를 개재시켜 도포막이 형성된 가스 방전관(13)에 도입한다. 이 때, 밸브(16, 19)는 폐쇄되어 있고, 가스 방전관(13)을 통과하여 도포막 중의 용매 증기를 포함한 기체는 밸브(18)를 통하여 대기 중에 방출된다.
이와 같이, 관 양단으로부터 번갈아 건조 공기 또는 열건조 공기를 도입하여, 도포막의 건조를 행함으로써, 도포막 형상의 유지를 도모하여, 건조된 도포막을 형성할 수 있다.
도 8은 가스 방전관 내로의 도포액의 다른 도입 방법을 나타내는 설명도이다.
도 8에 있어서, 참조부호 20은 가스 방전관, 21은 도포액, 22는 액체 펌프, 23은 도포막이다. 액체 펌프(22)는 여기서는 튜빙 펌프를 적용하고 있다.
이 도입 방법에서는, 가스 방전관(20)을 준비하고(도 8a 참조), 도포액(21)을 액체 펌프(22)로 흡인하며(도 8b 참조), 이것을 계속함으로써 도포를 행하여(도 8c 참조), 도포막을 형성한다(도 8d 참조). 이것에 의해, 도포액(21) 내의 용매 증발을 억제할 수 있고, 도포액 성분을 일정하게 유지할 수 있어, 균일한 도포막의 형성이 가능해진다. 또한, 도포 방향과 역방향으로 기도(氣道)가 생기기 때문에,동시에 도포막의 건조를 행하는 것이 가능해진다.
도 9는 도포막의 건조 방법을 나타내는 설명도로서, 도 9a는 가스 방전관의 전체를 나타내고, 도 9b는 가스 방전관의 도포막 형성 부분을 나타낸다.
이들 도면에 나타낸 바와 같이, 가스 방전관(24) 내에 도포액(25)을 도입할 때, 도포액(25)의 최후미에 선원(28)을 배치하고, 도포액(25)의 이동에 따라 선원(28)을 이동시켜, 도포막(26)을 건조시킨다.
선원(28)은 도포막(26)의 건조를 촉진시키거나, 또는 도포막(26)을 고점성으로 변화시키는 것이며, 여기서는 적외선을 적용하고 있으나, 그 이외에 마이크로파 및 자외선을 선원으로서 이용하는 것도 가능하다.
콜리메이터(29)는 도포막(26)에 대하여 선원(28)을 국소적으로 조사시키기 위한 것이다. 이 콜리메이터(29)에 의해 조사 부분 이외를 덮음으로써, 관내에 잔존하는 도포 도중의 도포 용액의 온도 상승을 저감시키고, 도포액 중의 용매 증발 등과 같은 도포액의 조성 변화를 억제한다.
가스 방전관(24) 내를 도포액(25)이 이동함으로써, 도포막(26)을 형성하고, 그 후, 도포막(26)을 선원(28)으로 건조시켜, 건조 도포막(27)으로 한다. 이것에 의해, 국소적으로 도포막의 건조를 촉진시키는 것이 가능해진다. 이 때, 콜리메이터(29)를 사용하기 때문에, 건조 부분 이외의 부분에 대한 열 전파가 적고, 도포액과 기액 계면에서의 용매 증발을 저감시킬 수 있다.
이 때, 관 내벽을 따라 이동하는 도포액(25)의 최후미 근방의 메니스커스와 건조 도포막(27) 사이에 발생하는 장력을 이용하여, 막 두께가 매우 안정되는 영역을 형성할 수 있다. 또한, 콜리메이터(29)를 통하여 국소적으로 도포막(26)에 선원(28)을 조사하기 때문에, 메니스커스와 건조 도포막 사이에서는 막 두께에 편차가 발생하기 어려워, 균일한 건조 도포막(27)을 얻을 수 있다.
도 10은 가스 방전관 내로의 도포액의 다른 도입 방법을 나타내는 설명도이다.
도 10에 있어서, 참조부호 30은 가스 방전관, 31은 도포액, 32는 액체 펌프, 33은 선원, 34는 차폐판, 35는 히터, 36은 펌프, 37은 콘덴서다. 액체 펌프(32)에는 외력에 의한 흡인량의 변화가 적은 튜빙 펌프를 사용한다. 차폐판(34)은 가동(可動)이며, 가스 방전관(30) 중에 잔존하는 도포 용액의 용매 증발을 억제하기 위해 설치되어 있다.
본 방법에서는, 도포액(31)을 액체 펌프(32)로 흡인하여 관내로의 도포를 행하면서, 도포막의 건조를 선원(33)에 의해 행한다. 액체 펌프(32)로서, 외력에 의한 흡인량의 변화가 적은 튜빙 펌프를 사용하고 있기 때문에, 이것이 외력에 대한 스토퍼로서의 역할을 수행하고, 도포막의 건조에 의해 분출되는 용매 증기압에 기인하는 도포액면의 변동을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 안정된 도포 속도를 가능하게 한다. 또한, 도포막의 건조 시에 발생한 용매 증기가 건조 도포막에 다시 부착되지 않도록, 이미 건조막이 형성된 영역에는 히터(35)를 사용하여, 용매 증기의 결로(結露)를 방지한다.
또한, 펌프(36)에 용매 증기의 신속한 제거를 행하는 것과, 관내가 대기압 근방 정도의 압력을 유지하는 기구를 부여함으로써, 도포액면으로부터의 용매 증발을 억제하고, 도포액의 조성을 일정하게 유지할 수 있으며, 이것에 의해 균일한 건조 도포막을 형성할 수 있다. 또한, 콘덴서(37)에 의해 신속한 용매 제거를 행한다.
도 11은 건조 도포막의 소성 방법을 나타내는 설명도이다.
도 11에 있어서, 참조부호 30은 가스 방전관, 38은 건조 도포막, 39는 가스 방전관(30) 내에 도입되는 공기, 40은 소성에 의해 형성된 전자 방출막이다. 건조 도포막(38)은 가스 방전관(30)의 내벽면에 균일한 막 두께로 형성되어 있다.
건조 도포막(38)을 소성할 때는, 가스 방전관(30) 내에 산소를 포함한 공기(39)를 송풍한다. 이것에 의해, 양질의 전자 방출막(40)을 형성할 수 있다. 가스 방전관(30)은 관이 길어질수록, 또한, 관 직경이 가늘어질수록 유기 금속 화합물의 소성에 필요한 산소 공급이 부족하기 쉽다. 따라서, 산소를 포함한 공기(39)를 관내에 보냄으로써, 산소 공급을 해소하고, 양질의 전자 방출막(40)을 얻을 수 있다.
전자 방출막(40)으로 되는 화합물은 금속 산화물이고, 막의 전자 방출 기능을 갖는 동시에, 열 및 플라즈마 내성도 갖는다.
도포액 중의 유기 금속 화합물에 마그네슘을 함유시켜 두면, 열처리를 행함으로써 무기 마그네슘 화합물을 얻을 수 있고, 알루미늄을 함유시켜 두면, 무기 알루미늄 화합물을 얻을 수 있다.
형성된 전자 방출막이 산화마그네슘일 경우에는, 전자 방출 기능이 높은 막 특성을 얻을 수 있고, 전자 방출막이 산화알미늄일 경우에는, 전자 방출 기능이 높으며 내습성을 갖는 막 특성을 얻을 수 있다.
<실시예 1>
도 12는 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법의 실시예 1을 나타내는 설명도이다.
본 실시예에서 사용하는 가스 방전관(41)은 유리이고, 외경은 1.0㎜, 관 내경은 0.8㎜이며, 관의 길이는 200㎜이다. 소성을 행함으로써 전자 방출막으로 되는 유기 금속 화합물로서는, 헥산산마그네슘을 사용한다. 도포액(42)으로서는, 헥산산마그네슘 1부에 대하여, 에탄올 1부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 1부의 용액을 사용한다.
가스 방전관(41)에 대하여(도 12a 참조), 가스 방전관(41)의 단부에 도포액(42)을 도입한 후(도 12b 참조), 스피너로 이루어진 회전 장치(43)를 사용하여, 도포액(42)을 가스 방전관의 내벽에 균일하게 도포한다(도 12c 참조). 이 때, 도포액(42)은 가스 방전관의 단면(斷面)을 덮으면서 도포되고 있다(도 12d 참조).
다음으로, 균일한 막 두께로 도포막이 형성된 가스 방전관(44)을 소성로에서 최고 온도 410℃, 유지 시간 30분으로 소성을 행한 결과, 균일하며 투명한 산화마그네슘으로 이루어진 전자 방출막이 형성된 가스 방전관(45)을 얻을 수 있었다.
전자 방출막의 막 두께는 10000Å이며, 이 가스 방전관 내에 Ne-Xe 혼합 가스를 350torr의 압력으로 봉입하여, 방전 개시 전압을 측정했다.
전자 방출막을 형성하지 않을 경우, AC 700V의 전압을 인가하지 않으면, 방전이 개시되지 않았으나, 본 발명의 전자 방출막 형성법에 의해 형성된 전자 방출막이 부착된 가스 방전관에서는, AC 380V에서 방전의 개시가 확인되었다.
<실시예 2>
도 13은 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법의 실시예 2를 나타내는 설명도이다.
본 실시예에서 사용하는 가스 방전관(41)도 유리이다. 다만, 외경은 1.0㎜, 관 내경은 0.8㎜이며, 관의 길이는 1000㎜이다. 소성을 행함으로써 전자 방출막으로 되는 유기 금속 화합물로서는, 실시예 1과 동일한 헥산산마그네슘을 사용한다. 도포액(47)으로서는, 헥산산마그네슘 1부에 대하여, 에탄올 2부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 0.5부의 용액을 사용한다.
도포액(47)을 가스 방전관(46) 내에 충족시키도록 도입한 후, 튜빙 펌프(48)에 의해 도포액(47)을 매분 10㎜의 속도로 이동시키고, 가스 방전관(46)의 내벽면에 도포하여 나간다. 도포된 부분을 적외선 램프(49)에 의해 건조 도포막으로 하고 있다. 도포가 실행됨에 따라, 도포액(47)의 온도를 상승시키지 않기 위해, 차광판(50)도 추종시켜 이동시킨다. 용매 증기가 가스 방전관(46)의 도포 방향과 반대 측면으로부터 분출되나, 건조 도포막 위에 결로하지 않도록 히터(51)를 이용하여 가스 방전관(46) 내의 보온을 행한다. 히터(51)의 온도는 80℃로 했다. 용매 증기는 가스 방전관(46)의 단부에 부착된 콘덴서(52)에 의해 액체화되고, 가스 방전관(46) 내의 용매 증기의 신속한 제거를 행하였다.
이와 같이 하여, 외경이 1.0㎜, 관의 내경이 0.8㎜, 관의 길이가 1000㎜인 가스 방전관 내에 균일한 막 두께의 건조 도포막을 형성할 수 있었다. 이 가스 방전관을 관의 내부에 공기를 도입하면서 410℃로 소성을 행하고, 양질의 산화마그네슘으로 이루어진 전자 방출막을 형성할 수 있었다.
이상에서는, 유기 금속 화합물을 포함한 도포액을 사용하고, 이 도포액을 가스 방전관의 내벽면에 도포하며, 이것을 소성함으로써 가스 방전관의 내벽면에 전자 방출막을 형성하는 방법을 설명했으나, 그 이외에 CVD법을 이용하여, 가스 방전관의 내벽면에 전자 방출막을 직접 형성하는 방법도 있다.
이 CVD법에 사용하는 원료로서는, 산화마그네슘의 전자 방출막을 형성할 경우, 이하에 나타낸 바와 같은 cp(시클로펜타디에닐)계의 원료 또는 β-디케톤계의 원료를 사용한다. cp계의 원료로서는, 비스(시클로펜타디에닐) 마그네슘 또는 비스(에틸시클로펜타디에닐) 마그네슘이 있다. 또한, β-디케톤계의 원료로서는, 아세틸아세토나토마그네슘 또는 디피발로이메탄마그네슘이 있다.
·비스(시클로펜타디에닐) 마그네슘
Mg(C5H5)2
[cp2Mg]
백색의 결정
승화(昇華) : 150℃/0.1Torr
융점 : 176∼178℃
공기 중에서 백연(白煙), 물에 의해 가수분해
·비스(에틸시클로펜타디에닐) 마그네슘
Mg(C2H5C5H4)2
[Etcp2Mg]
백색의 액체
비점(沸點) : 72℃/0.7Torr
융점 : -17∼-18℃
공기 중에서 백연, 물에 의해 가수분해
·아세틸아세토나토마그네슘
Mg(acac)2
백색의 분체(粉體)
승화 : 120∼140℃/1Torr
융점 : 256℃
흡습성, 심한 반응성 없음
·디피발로이메탄마그네슘
Mg(DPM)2
백색의 분체
승화 : 150℃/0.05Torr
융점 : 135∼150℃
흡습성, 심한 반응성 없음
이상과 같은 원료를 이용하여, 공지의 CDV법에 의해 가스 방전관의 내벽면에전자 방출막을 직접 형성할 수도 있다.
이것에 의해, 가스 방전관의 방전 개시 전압을 저감시키고, 다수 점의 발광 동작 마진을 넓게 확보할 수 있다. 또한, 관 직경이 2㎜ 이하, 관 길이가 300㎜를 초과하는 것과 같은 세관에 대해서도, 세관의 내벽에 전자 방출막을 균일하게 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 가스 방전관의 방전 개시 전압을 저감시키고, 다수 점의 발광 동작 마진을 넓게 확보할 수 있다.

Claims (10)

  1. 관 외측에 설치되고 적어도 2개의 방전 전극으로 이루어진 복수의 발광부와, 관 내벽면 전체에 형성되어 방전 특성을 개선하는 전자 방출막을 구비하여 이루어진 가스 방전관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 방출막이 산화마그네슘막으로 이루어진 가스 방전관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    방전 전극이 관의 길이 방향으로 뻗은 1개의 공통 전극과, 이 공통 전극과 관을 개재시켜 대향하고 관의 길이 방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 독립 전극으로 이루어지며, 발광부가 관 내부의 독립 전극과 공통 전극과의 대향부에 형성되는 가스 방전관.
  4. 소성함에 의해 전자 방출 기능을 갖는 무기 금속 화합물로 되는 유기 금속 화합물을 포함한 일정량의 도포액을 한쪽 관 입구로부터 주입하여, 도포액이 관 개구를 모두 메운 상태에서 관 내벽을 따라 이동하도록 함으로써, 관 내벽면 전체에 도포막을 형성하고, 그 도포막을 소성하여, 관 내벽면 전체에 전자 방출막을 형성하는 것으로 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    유기 금속 화합물이 헥산산마그네슘으로 이루어지고, 전자 방출막이 산화마그네슘막으로 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    관 내벽을 따라 이동하는 도포액의 최후미 근방에 형성된 도포막을 국소적으로 고화시키는 공정을 더 구비하여 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    도포막의 국소적인 고화가, 가시광 또는 적외선 및/또는 마이크로파를 사용한 열원을 도포액의 이동에 따라 이동시키고, 도포막에 가시광 또는 적외선 및/또는 마이크로파를 조사함으로써, 도포막을 건조시키는 것으로 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    도포막의 국소적인 고화가, 자외선 조사 장치를 도포액의 이동에 따라 이동시키고, 자외선을 조사함으로써, 도포막 중의 금속 화합물을 관 내벽에 고착시키는 것으로 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    도포액을 관내를 따라 이동시키는 힘으로서, 원심력, 가스압, 액압 중의 어느 1개 또는 2개 이상의 힘을 이용하는 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    관의 양단으로부터 번갈아 관내에 송풍을 행함으로써 도포막을 건조시키는 공정을 더 구비하여 이루어진 가스 방전관 내로의 전자 방출막 형성 방법.
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