KR20030072217A - 칼라 평면 디스플레이 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼라 평면 디스플레이 소자에 관한 것으로서, 특히 칼라 평면 디스플레이 소자의 전극 간격을 형성하는 스페이서에 관한 것이다.
본 발명은 후면유리, 배면전극, 전자가 방출되는 선음극, 제어전극, 신호전극, 집속전극, 수평/수직 편향전극, 형광체 스크린이 형성된 전면유리와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서가 포함되는 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 평면 디스플레이 소자{Color flat panel display}
본 발명은 칼라 평면 디스플레이 소자에 관한 것으로서, 특히 칼라 평면 디스플레이 소자의 전극 간격을 형성하는 스페이서에 관한 것이다.
최근 평판형 칼라 디스플레이 장치로서 EL디스플레이소자, 플라즈마 디스플레이 소자(PDP), 액정 디스플레이 소자(LCD)등이 개발되고 있으나, 상기한 평판형 칼라 디스플레이 소자들은 모두 휘도, 콘트라스트, 색 재현성등의 성능 면에서 전자빔을 이용한 브라운관에 비해 만족할 만한 수준에 도달하지 못하고 있다.
상기한 기존의 평판형 칼라 디스플레이 장치(EL디스플레이소자, 플라즈마 디스플레이소자, 액정 디스플레이소자)가 갖고 있는 제한을 극복하고 브라운관에 버금가는 고품질의 화상을 구현하기 위하여 전자빔의 스크린 주사를 기반으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치가 제안되고 있다.
한편, 일본 특개평3-184247과 특개평3-205751에서는 브라운관에 버금가는 고품질의 화상을 전자빔을 사용한 평판상의 장치에서 표시하는 것을 목적으로 하여 스크린 상의 화면을 매트릭스(matrix)상의 유닛 셀(unit cell)로 분할하고, 각각의 유닛 셀 마다 전자빔을 편향 주사하여 형광체 스크린이 발광되도록 함으로써 전체적인 칼라 화상을 구성하는 화상표시장치를 제시하고 있다.
도 1은 종래의 전자빔의 스크린 주사를 기반으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치를 설명하는 도면이다.
도 1은 평판형 칼라 디스플레이 장치의 주요 구성요소들을 분리하여 보여주고 있으며 도 1을 참조하여 설명하면, 평판형 칼라 디스플레이 장치는후면유리(back glass)(1), 배면전극(back electrode)(2), 선음극(filament cathode)(3), 제어전극(control electrode)(4), 신호전극(signal modulation electrode)(5), 집속전극(focus electrode)(6), 수평 편향전극(horizontal deflection electrode)(7), 수직 편향전극(vertical deflection electrode)(8), 전면유리(front glass)(9)가 차례로 배열되고, 상기 후면유리(1)와 전면유리(9)가 밀봉되어 진공상태가 유지된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 배면전극(2)은 평판상에 금속이나 흑연과 같은 도전재료로 구성되며, 선음극(3)에 대하여 평행하게 설치되어 선음극(3)에서 방출된 전자가 스크린방향으로 향하도록 음전압이 인가된다.
상기 선음극(3)은 텅스텐 선의 표면에 산화물 음극 재료가 도포되어 구성되는 것이 일반적인데 수평 방향으로 일정하게 분포하는 전자빔을 발생하도록 복수개가 배치된다.
상기 제어전극(4)은 전자빔(20)의 인출을 위한 전극으로서 선음극(3)과 소정 거리 이격되어 스크린 방향에 위치하며, 상기 배면전극(2)과 대향하고 수평방향으로 소정 간격으로 설치된 관통공을 각각의 선음극(3)에 대향하는 수평선상에 가지는 도전판으로 구성된다.
상기 신호전극(5)은 상기 제어전극(4)의 관통공의 각각에 대향하는 위치에 소정 간격 이격되어 복수개가 배치된 수직 방향으로 가늘고 긴 도전판의 열로 구성되며, 상기 신호전극(5)의 각 도전판에는 상기 제어전극(4)의 관통공에 서로 대향하는 위치에 동일한 모양의 관통공이 형성된다.
상기 집속전극(6)은 상기 신호전극(5)의 관통공과 각각 대향하는 위치에 관통공을 가지는 도전판으로 구성되며, 상기 수평 편향전극(8)은 단부에서 서로 맞물리는 도전판 2매를 동일 평면에서 적당한 간격을 두고 서로 맞물린 형태로 되어 있다.
또한, 상기 수직 편향전극(8)도 단부에서 서로 맞물리는 도전판 2매를 동일 평면에서 적당한 간격을 두고 서로 맞물리는 형태로 되어 있다.
상기와 같은 모든 전극은 열변형에 의한 화질 저하를 방지하기 위하여 Invar(Fe-Ni Alloy)로 제작되는 것이 일반적이며, 상기 제어전극(4), 신호전극(5), 집속전극(6) 및 수평 편향전극(7), 수직 편향전극(8)은 각각 절연성 접착제로 접합되어 있다.
도 2는 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 형광체 스크린을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 형광체 스크린(15)은 전면유리(9)에 형성되는데 전면유리(9)의 내측에 R,G,B 형광체(12)가 도포되고 형광체(12)와 형광체(12)사이에는 BM(Black matrix)(14)이 형성된다.
또한, 형광체(12)의 상측에는 메탈백(Metal back)(13)이 형성되어 형광체(12)에서 발생된 빛이 반사되어 전면유리(9)로 투사되도록 한다.
상기한 구성을 바탕으로 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 작동을 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.
상기 선음극(3)에 전압이 인가되면 전자가 방출되는데 전자의 방출이 용이하게 이루어지도록 전류를 흘려 가열한다.
즉, 상기 배면전극(2), 선음극(3), 제어전극(4)에 각각 적절한 전압을 인가하여 선음극(3) 표면에서 전자가 방출되도록 한다.
선음극(3)에서 방출된 전자는 제어전극(4)의 관통공에 의해 복수개로 분할되고, 그 양이 제어된다.
제어전극(4)을 통과한 전자빔(11)은 신호전극(5)에서 영상신호에 대응하여 각각의 통과량이 조절된다.
신호전극(5)을 통과한 전자빔(11)은 집속전극(6)의 관통공에서 정전렌즈 효과에 의해 집속되고 수평 편향 전극(7)과 수직 편향 전극(8)을 통과하면서 편향되어 해당 유닛 셀(10) 내의 형광체(12)에 주사되어 소망하는 화상이 표시된다.
이 때 스크린에 가까운 전극에 인가된 전압은 최고 600Volt정도이며, 스크린의 전압은 대략 10,000~14,000Volt정도가 된다.
즉, 스크린의 메탈백(13)에는 대략 10,000Volt정도의 고전압이 인가되어 있으므로 전자빔(11)은 고 에너지로 가속되어 메탈백(13)에 충돌, 형광체(12)를 발광시키게 된다.
도 3은 수직 편향전극의 구조를 설명하는 도면이다.
도 3에서 보는 바와같이, 수직 편향전극(8)은 각각 도전판 2매(8a)(8b)가 단부에서 연결된 도전판 2매가 동일 평면에서 서로 맞물린 형태로 되어있다.
즉, 각각의 도전판(8a)(8b)에 양전압과 음전압을 각각 인가함으로써 이에 따라 발생하는 전계에 의해 전자빔이 편향되도록 하여 수직 방향으로 편향이 이루어진다.
또한, 수평 편향전극(7)도 상기 수직 편향전극(8)과 같은 원리로 수평 편향작용을 하게된다.
도 4는 상기 전극의 조립 프로세스를 설명하는 도면으로써 소성전의 상태와 소성공정 후의 상태를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하여 전극의 조립 프로세스를 살펴보면, 전극 사이에 융점이 높은 비정질유리봉(21)과 상기 비정질유리봉(21)의 양측에 융점이 상대적으로 낮은 결정질유리봉(22)을 삽입한 다음 소성공정을 거치게 되면 양측의 결정질유리봉(22)이 녹아서 비정질유리봉(21)을 감싸면서 전극간의 접착제 역할을 하게된다.
즉, 상기 비정질유리봉(21)은 일반적으로 크리스탈이 주원료인 것으로서 연화점이 550℃이상인 재질이 사용되는데, 대략 450℃ 내외의 온도에서 소성하면서 가압하게 되면 융점이 상대적으로 낮은 결정질유리봉(22)이 녹아 양측의 전극이 접합된다.
이때, 비정질유리봉(21)의 직경 만큼 양측 전극간에 갭(gap)이 유지되어 상기 비정질유리봉(21)은 스페이서의 역할을 하게 된다.
한편, 칼라 평면 디스플레이 소자에서 동영상의 재현에 가장 중요한 인자인, 화상의 밝기의 균일성(Brightness Uniformity)을 해결하기 위해서는 각 전극들을 적층하는 과정에서 전극간의 갭이 일정하게 유지되도록 하는 것이 무엇보다도 중요한다.
특히, 칼라 평면 디스플레이 소자에서 전극간의 갭이 변화되는 경우에 전자빔(11)의 상의 크기가 변화되기 때문에 화상의 밝기의 균일성이 이루어지지 않음은 물론 화상 전체적인 품위를 손상시키게 된다.
따라서, 전극간의 갭을 일정하게 할 필요가 있는데, 상기 비정질유리봉(21)은 450℃ 내외의 온도에서 형상이나 지름의 변화가 없는 크리스탈재질로 비정질유리봉(21)의 단가가 전체 전극의 70%정도에 상당하여 칼라 평면 디스플레이 소자의 제조단가를 증대시키는 문제점이 있다.
또한, 각 전극들을 접합하는 과정에서 비정질유리봉(21)의 양측부에 한 쌍의 결정질유리봉(22)를 배치하여야 하고, 모든 전극을 접합하기 위해서는 작업시간과 작업공정이 증가되기 때문에 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 각 전극사이의 간격이 일정하게 유지되도록 하기 위하여 비정질유리봉과 결정질유리봉을 사용하는 대신 일체형 스페이서를 형성하여 제조공정의 단순화와 제조비용을 절감시키는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 전자빔의 스크린 주사를 기반으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치를 설명하는 도면.
도 2는 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 형광체 스크린을 설명하는 도면.
도 3은 수직 편향전극의 구조를 설명하는 도면.
도 4는 상기 전극의 조립 프로세스를 설명하는 도면으로써 소성전의 상태와 소성공정 후의 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자의 구조를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 스페이서의 구조를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 스페이서의 다른 구조를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 스페이서와 신호전극이 결합된 것을 설명하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 전극과 스페이서를 결합하는 과정을 설명하는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 전극과 스페이서를 결합하는 다른 실시예.
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 전극과 스페이서를 결합하는 다른 실시예.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 ; 후면유리 2 ; 배면전극
3 ; 선음극 4 ; 제어전극
5 ; 신호전극 6 ; 집속전극
7 ; 수평 편향전극 8 ; 수직 편향전극
8a, 8b ;수직 편향전극의 도전판
9 ; 전면유리 10 ; 유닛 셀
11 ; 전자빔 12 ; 형광체
13 ; 메탈백 14 ; BM
15 ; 형광체 스크린 20 ; 스페이서
21 ; 비정질유리봉 22 ; 결정질유리봉
23 ; 프릿 글라스 24 ; 결합홀
30 ; 금속물질 31 ; 절연물질
32 ; 공간부
본 발명은 후면유리, 배면전극, 전자가 방출되는 선음극, 제어전극, 신호전극, 집속전극, 수평/수직 편향전극, 형광체 스크린이 형성된 전면유리와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서가 포함되는 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성되며 재질이 세라믹계 절연물질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성되며, 금속물질의 외면에 절연물질이 도포된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성되며, 양면에 프릿 글라스를 도포, 소성하여 전극과 결합되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자의 구조를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 후면유리(1), 배면전극(2), 전자가 방출되는 선음극(3), 제어전극(4), 신호전극(5), 집속전극(6), 수평/수직 편향전극(7)(8), 형광체 스크린(15)이 형성된 전면유리(9)와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서(20)가 포함되고, 상기 스페이서(20)는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성된다.
상기 스페이서(20)는 각 전극들이 소정 간격 이격되도록 하고 각 전극들이 결합되도록 하는 역할을 하는데, 상기 스페이서(20)는 결합되는 전극에 따라 내측에 형성되는 공간부의 형태가 달라질 수 있다.
상기 선음극(3)에 전압이 인가되면 전자가 방출되는데 전자의 방출이 용이하게 이루어지도록 전류를 흘려 가열한다.
즉, 상기 배면전극(2), 선음극(3), 제어전극(4)에 각각 적절한 전압을 인가하여 선음극(3) 표면에서 전자가 방출되도록 한다.
선음극(3)에서 방출된 전자는 제어전극(4)의 관통공에 의해 복수개로 분할되고, 그 양이 제어된다.
제어전극(4)을 통과한 전자빔(11)은 신호전극(5)에서 영상신호에 대응하여 각각의 통과량이 조절된다.
신호전극(5)을 통과한 전자빔(11)은 집속전극(6)의 관통공에서 정전렌즈 효과에 의해 집속되고 수평 편향 전극(7)과 수직 편향 전극(8)을 통과하면서 편향되어 해당 유닛 셀(10) 내의 형광체(12)에 주사되어 소망하는 화상이 표시된다.
도 6은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 스페이서의 구조를 설명하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와같이, 스페이서(20)는 판상으로 이루어져 있으며 그 내측에 전자빔이 통과될 수 있도록 공간부(32)가 형성된다.
상기 공간부(32)의 형태는 결합되는 전극의 종류에 따라 달라질 수 있는데, 도 6에 도시된 스페이서(20)는 제어전극(4)과 신호전극(5) 사이에 형성되는 스페이서(20)를 도시한 것이다.
상기 스페이서(20)는 절연물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 절연물질은 세라믹계 절연물질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연물질은 Al산화물인 것이 바람직하며, Al2O3인 것이 보다 바람직하다.
도 7은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 스페이서의 다른 구조를 설명하는 도면이다.
도 7에서 보는 바와같이 스페이서(20)는 가공이 용이하도록 금속물질(30)로 이루어지고 외면에 절연물질(31)을 도포하여 구성한다.
상기 금속물질(30)은 가공의 유리함과 비용을 감안하여 Al인 것이 바람직하다.
상기 절연물질(31)은 절연성 및 가공성을 감안하여 세라믹계 절연물질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연물질(31)은 Al산화물인 것이 바람직하며, Al2O3인 것이 보다 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 스페이서와 신호전극이 결합된 것을 설명하는 도면이다.
도 6과 도 8을 참조하면, 도 6에서 도시된 스페이서(20)에는 제어전극(4)과 신호전극(5)에 형성된 전자빔 관통공에 따라 공간부(32)가 형성되고, 그 일측면에 신호전극(5)이 결합된다.
도면에는 도시되어 있지 않으나 신호전극(5)이 결합된 면의 반대측에는 제어전극(4)이 결합된다.
상기한 바와 같이 상기 공간부(32)의 형태는 스페이서(20)의 양측면에 결합되는 전극의 형태에 따라 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 전극과 스페이서를 결합하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9에는 제어전극(4)과 신호전극(5)이 결합되는 것이 도시되어 있다.
우선 스페이서(20)의 양측에 프릿 글라스(23) 층을 도포한 후 상하측에 제어전극(4)과 신호전극(5)을 위치시킨다.
이어 제어전극(4)과 신호전극(5)을 대략 450℃~480℃의 온도에서 25~35분 동안 소성하면서 가압하여 프릿 글라스(23)가 용융되어 결합된다.
따라서, 전극 사이에 스페이서(20)의 두께에 해당하는 간격이 형성된다.
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서, 전극과 스페이서를 결합하는 다른 실시예이다.
스페이서(20)의 소정의 위치에 결합홀(24)을 형성하고 각각의 전극에도 동일한 위치에 끼움홀을 형성하여 전극과 스페이서(20)를 정렬시킨 후 접합으로 일체화시키게 된다.
상기 전극과 스페이서(20)가 접합되도록 하는 물질은 절연물질인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 많은 변형이 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 당 분야에 통상을 지식을 가지는 자에 의하여 가능함은 물론이다.
본 발명은 각 전극사이의 간격을 일정하게 유지되도록 하기 위하여 비정질유리봉과 결정질유리봉을 사용하는 대신 일체형 스페이서를 형성하여 제조공정의 단순화와 제조비용이 절감되는 장점이 있다.

Claims (17)

  1. 후면유리, 배면전극, 전자가 방출되는 선음극, 제어전극, 신호전극, 집속전극, 수평/수직 편향전극, 형광체 스크린이 형성된 전면유리와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서가 포함되는 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서,
    상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서는 세라믹계 절연물질로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서는 금속물질로 이루어지고 외면이 절연물질로 도포되는 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서는 Al로 이루어지고 외면이 Al2O3로 도포된 것을 특징으로 하는칼라 평면 디스플레이 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서는 전극에 형성된 끼움홀과 대응하는 위치 및 갯수로 결합홀이 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  6. 후면유리, 배면전극, 전자가 방출되는 선음극, 제어전극, 신호전극, 집속전극, 수평/수직 편향전극, 형광체 스크린이 형성된 전면유리와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서가 포함되는 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서,
    상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성되며 재질이 세라믹계 절연물질인 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 세라믹계 절연물질은 Al 산화물인 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  8. 후면유리, 배면전극, 전자가 방출되는 선음극, 제어전극, 신호전극, 집속전극, 수평/수직 편향전극, 형광체 스크린이 형성된 전면유리와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서가 포함되는 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서,
    상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성되며, 금속물질의 외면에 절연물질이 도포된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 절연물질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 금속물질은 Al 인 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 절연물질은 Al 산화물인 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 절연물질은 Al2O3인 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 스페이서는 전극에 형성된 끼움홀과 대응하는 위치 및 갯수로 결합홀이 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  14. 후면유리, 배면전극, 전자가 방출되는 선음극, 제어전극, 신호전극, 집속전극, 수평/수직 편향전극, 형광체 스크린이 형성된 전면유리와 상기 전극들이 소정의 간격으로 이격되어 설치되도록 하는 스페이서가 포함되는 칼라 평면 디스플레이 소자에 있어서,
    상기 스페이서는 판상으로 이루어지고 내측에 전자빔이 통과될 수 있는 공간부가 형성되며, 양면에 프릿 글라스를 도포, 소성하여 전극과 결합되는 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 스페이서는 세라믹계 절연물질로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 스페이서는 금속물질로 이루어지고 외면이 절연물질로 도포되는 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 스페이서는 Al로 이루어지고 외면이 Al2O3로 도포된 것을 특징으로 하는 칼라 평면 디스플레이 소자.
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