KR20040067680A - 평판형 칼라 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상판과 하판을 기밀결합시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 칼라 디스플레이 장치는, 전자빔의 출력, 인출, 신호변조, 집속, 편향을 이루기 위한 일체의 전극들이 소정의 간격을 두고 배열 및 정위치된 전극들이 지지구조를 기반으로 하여 상판과 하판 사이에 진공상태로 수용되고, 외부로부터 상기 각 전극에 전원을 공급하는 금속 터미널이 상,하판 접합부 사이에 존재하면서 서로 결합되도록 구성되어 있고, 그 접합부에서 금속 터미널이 접합되는 부분에 결정질 프리트(frit) 연화점 보다 연화점이 높은 비정질 프리트 유리가 도포되고 비정질 프리트 주위에 결정질 프리트가 도포되어 접합된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

평판형 칼라 디스플레이 장치{COLOR FLAT PANEL DISPLAY}

본 발명은 평판형 칼라 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상판(Face Plate Glass)과 하판(Rear Plate Glass)을 균일한 접합 두께와 접합력을 갖고 접합함으로써 필요충분한 진공을 유지시킬 수 있도록 한 평판형 칼라 디스플레이 장치에 관한 것이다.

칼라 화상 디스플레이 장치로 음극선관이 주로 사용되고 있다. 음극선관은 대략 콘 상의 진공용기(펀넬) 전면에 형광 스크린을 구비하고, 그 형광 스크린면과 대향하는 목부분에 전자총을 구비하여, 전자총에서 방출된 전자빔을 복수개의 전극을 이용해서 집속하고 편향시켜서 상기 형광 스크린면 상의 한 점에 랜딩시켜 줌으로써 화상이 디스플레이되도록 하는 화상 디스플레이 기기이다.

그러나 이와 같은 기존의 음극선관 타입의 칼라 화상 디스플레이 장치(브라운관을 이용한 칼라 화상 디스플레이 장치)는 화면에 비하여 안 길이(Depth)가 상당히 길고, 박형의 화상 디스플레이 장치를 제작하는 것이 불가능하였다.

이러한 점을 극복하고 박형 즉, 평판형의 칼라 화상 디스플레이 장치를 제공하기 위하여, EL 디스플레이 소자, 플라즈마 디스플레이 소자(PDP), 액정 디스플레이 소자(LCD) 등이 개발되고 있다. 그러나 상기한 평판형 칼라 화상 디스플레이 소자들(전자빔을 이용하지 않고 있는 화상 디스플레이 소자)은 모두 휘도, 콘트라스트, 색 재현성 등의 성능 면에서 아직까지 만족할 만한 수준에 도달하지 못하고 있다.

상기 기술한 기존의 평판형 칼라 디스플레이 장치(EL 디스플레이 소자, PDP, LCD 등)가 갖고 있는 제한(휘도, 콘트라스트, 색재현성 등의 문제)을 극복하기 위하여, 브라운관에 버금가는 고품질의 화상을 전자빔을 사용한 평판 상의 장치에서 구현하는 것을 목적으로 하여 전자빔의 형광 스크린 주사를 기반으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치가 제안된 바 있다.

후술한 상기 평판형 칼라 디스플레이 장치는 스크린 상의 화면을 매트릭스(matrix) 상의 구분(unit cell)으로 분할하고, 각각의 구분마다 전자빔을 편향 주사하여 형광체를 발광시킴으로써 전체적으로 칼라 화상을 디스플레이하는 표시장치 이다.

도1은 상기 후술한 전자빔의 형광 스크린 주사를 기반으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치의 구성을 보여준다. 도1은 이 평판형 칼라 디스플레이 장치의 주요 구성요소들을 분리하여 나타내고 있다. 배면 벽체(하판이라고도 한다)(1), 배면 전극(2), 캐소드 필라멘트(선음극)(3), 전자 빔 인출전극(4), 신호전극(5), 집속전극(6), 수평 편향 전극(7), 수직 편향 전극(8), 페이스 플레이트(상판이라고도 한다)(9)가 차례로 배열되고 상판과 하판 사이에 상기 각 전극들이 진공 상태로 수용된 구조를 이루고 있다.

상기 배면전극(2)은 평판상의 도전재료로 구성되거나 리브(rib)가 형성된 도전판으로 구성되어 있으며 선음극(3)에 대하여 평행으로 설치된다. 상기 선음극(3)은 수평 방향으로 일정하게 분포하는 전자빔을 발생하도록 복수개의 본(도1에서는4본만 표현되어 있다)이 배치되어 있고, 선음극(3)은 예를 들면 텅스텐 선의 표면에 산화물 음극 재료가 도포되어 구성된다. 인출전극(4)은 전자빔의 인출을 위한 전극으로서 선음극 위쪽 스크린 방향에 위치하며 상기 배면전극(2)과 대향하고, 수평 방향으로 적당한 간격으로 설치된 관통공의 열을 상기 각각의 선음극에 대향하는 수평선 상에 갖는 도전판으로 구성된다.

신호전극(5)은 상기 인출전극(4)의 관통공의 각각에 서로 대향하는 위치에 소정의 간격이 있고 복수개가 배치된 수직 방향으로 가늘고 긴 도전판의 열로 구성되어 있다. 신호전극(5)의 각 도전판에서는 인출전극(4)의 상기 관통공에 서로 대향하는 위치에 동일한 모양의 관통공을 가지고 있다.

집속전극(6)은 신호전극(5)의 관통공과 각각 대향하는 위치에 관통공을 가지는 도전판으로 구성되며, 수평 편향 전극(7)은 단부에서 서로 빗 형태로 맞물리는 도전판 2매를 동일 평면에서 적당한 간격을 두고 서로 맞물린 형태로 되어 있다. 수직 편향 전극(8)도 단부에서 서로 빗 형태로 맞물리는 도전판 2매를 동일 평면에서 적당한 간격을 두고 서로 맞물리는 형태로 되어 있다.

스크린은 상기 선음극으로부터 차례로 전극들을 통과하면서 인출, 신호변조, 집속, 편향된 전자빔의 조사에 의해 발광하는 형광체를 상판 즉, 페이스 플레이트(9) 내면에 도포하고 그 위에 메탈 백(metal back)층이 부가되어 구성되며, 상기한 바와 같이 매트릭스 상의 구분으로 유닛 셀(10)들의 집합으로 이루어진다.

상기 인출전극(4), 신호전극(5), 집속전극(6), 수평 편향전극(7), 수직 편향전극(8)은 각각 절연성 접착제의 일종인 프리트 글래스(frit glass) 봉으로 접합되며, 각 전극체(2,3,4,5,6,7,8)를 절연성 접착제와 각 전극들의 간격을 유지하기 위하여 삽입한 절연성 스페이서(spacer)로 간격을 유지시켜 전극 어셈블리(전극체)를 구성한다.

그리고 상기 전극은 조립되어 배면 유리(하판)에 부착되고 각 전극은 외부 전원과 연결되는 금속 터미널과 연결되어 있고, 이 금속 터미널은 배면 유리 위에 프리트 유리 접합재에 의해서 접합되어 있다. 이와 같이 전극과 금속 터미널이 부착된 배면 유리는 전면 유리(상판)와 프리트 유리재를 매개로 하여 접합되어 있다.

도2는 종래의 전극 간격 유지를 위한 방법을 보여주고 있다. 각각의 전극(4,5,6,7,8) 사이에 비정질 글래스 봉을 스페이서(spacer)(13)로 삽입하여 전극간 간격을 일정하게 유지하고 있다. 또한 비정질 글래스 봉의 이탈을 방지하고 전극들을 일정한 간격으로 고정하기 위하여 절연성 물질인 프리트 글래스(frit glass) 봉(12)을 사용하여 융착시켜서 전극체(14)를 이루고 있다.

도1 및 도2에 표현된 평판형 칼라 디스플레이 장치의 동작을 살펴본다. 선음극(3)은 전자를 방출한다. 선음극(3)은 전자 방출을 용이하게 하기 위하여 히터 전류를 흘려서 가열한다. 가열 상태에서 배면전극(2), 선음극(3), 인출전극(4)에 각각 적절한 전압을 인가함으로써 선음극(3)의 표면으로부터 쉬트(sheet) 상의 전자 빔을 방출시킨다. 쉬트 상의 전자빔은 인출전극(4)의 관통공(4a)에 의해서 복수개로 분할되어 다수의 전자빔류(11)가 된다. 도1에서는 1개의 전자빔류만 표현하였다.

인출전극(4)에서 방출된 쉬트 상의 복수 전자빔류는 신호전극(5)에 인가되는 영상신호에 대응하여 그 통과량이 각각의 전자빔류 마다 개별적으로 조절된다. 이와 같이 하여 신호전극(5)을 통과한 전자빔은 집속전극(6)의 관통공(15)의 정전렌즈 효과에 의해서 집속 및 정형된다. 수평 편향 전극(7) 및 수직 편향 전극(8)은 상기 집속 및 정형된 전자빔을 각각의 도전판에 가해지는 편향전압에 따라 편향시키고, 편향 제어된 전자빔은 해당 유닛 셀 내의 형광 스크린에 주사되어 소망하는 화상을 표시하게 된다. 즉, 집속전극(6)을 통과한 전자빔은 편향전극(7,8) 각각의 서로 인접하며 대향하고 맞물린 도전판에 가해지는 전위차에 의해서 수평 및 수직으로 편향되고, 스크린의 메탈 백 층에는 예를 들어 10kV의 고전압이 인가되고 있으므로, 전자빔은 고 에너지로 가속되어 메탈 백에 충돌하고 형광체를 발광시킨다. 이 때 전기한 바와 같이 화면을 매트릭스 상으로 분할하여 소 구분(유닛 셀)(10)의 집합체로 했을 때, 각각의 유닛 셀들에 상기 분리된 전자빔을 각 1본씩 대응시켜 전자빔을 해당 유닛 셀내에만 편향 및 주사하는 것에 의해 전체 화면(full screen)을 표시하는 것이 가능해 진다. 또한 각 화상에 대응한 RGB 영상신호를 상기 신호전극(5)으로 제어하는 것에 의해서 동화상을 재현하는 것이 가능해 진다.

상기한 칼라 화상 디스플레이의 동화상 재현에서 중요하게 고려되는 사항으로는 예를 들면 화상 밝기의 균일성이 있다. 특히 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 각각의 전극들을 서로의 관통공(15)이 정확하게 대향하게 하고 또 적층 배열하여 접합할 때 각각의 전극들간의 간격(gap) 유지가 밝기의 균일성 유지 여부에 큰 영향을 미치게 된다. 전극들간의 간격 변화는 스크린 상의 소구분(유닛 셀)에 형성하는 전자빔류(11)의 상의 크기의 변화를 가져오기 때문에 전극들간의 간격이 정확하게 맞춰지지 않는다면 화상의 밝기의 균일성은 보장할 수 없게 되고, 이는 곧 전체적인 화상 품질의 저하로 이어진다.

따라서, 앞서 설명한 도에 나타낸 바와 같이, 각각의 전극(4,5,6,7,8) 사이에 비정질 글래스 봉을 스페이서(spacer)(13)로 삽입하여 전극간 간격을 일정하게 유지하고 있다. 또한 비정질 글래스 봉의 이탈을 방지하고 전극들을 일정한 간격으로 고정하기 위하여 절연성 물질인 프리트 글래스(frit glass) 봉(12)을 사용하여 융착시켜서 전극체(14)를 이루도록 하였다.

도3은 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 전극들을 상,하판 사이에 수납하고 이들을 밀봉하여 그 내부를 진공상태로 하는 하우징 구조의 일예를 보여주고 있다. 도3은 스커트 일체형 하우징 구조를 보여주고 있는데, 도3에 나타낸 바와 같이 캡(cap) 모양의 상판(21)과 각종 전극을 지지하는 지지구조가 구비된 하판(22) 사이에 배면전극(23), 선음극(24), 그리고 인출전극 내지 수직 편향전극들이 소정 간격을 두고 적층 배열된 전극(25)을 수납하고 밀봉하여 일체화하고 상판의 측면에 배기튜브(26)를 부착하여 용기 내부를 진공상태로 만들어 주고 있다. 상기 상판(21)에는 측면에 스커트부(21a)가 일체형으로 이루어지고 있으며, 상판 내면에는 R,G,B 스크린(21b)이 형성되어 있고, 전극들을 지지하기 위한 지지구조로 하판상에 게터 프레임(27)이 설치되고 브라켓(28)과 전극 지지대(29) 및 스페이서(30), 볼트(31)를 이용해서 상기한 각종 전극들을 지지해 주고 있다. 게터 프레임(27)은 프리트(frit)(32)를 이용해서 하판(22)에 융착시켜 고정하며,상판(21)과 하판(22)의 접합부분에도 프리트(frit)(33)를 사용해서 상,하판을 융착시켜 일체화하고 있다.

도3에 나타낸 평판형 칼라 디스플레이 장치의 하우징 구조에서는, 상판(21)과 하판(22)을 프리트(33)를 이용해서 부착하기 전에 우선 상판(21)의 측면-스커트부(21a)에 구멍을 형성하고 여기에 배기튜브(26)를 삽입하여 440도 이상의 고온에서 프리트를 이용하여 배기튜브(26)를 결합시킨다. 이 때 배기튜브(26)와 상판(21) 사이의 틈을 막아주기 위하여 비결정질과 결정질 프리트를 섞어서 사용한다. 한편, 배기 튜브(26)는 그 지름이 1mm 이하의 것을 사용하며, 상판(21)과의 밀봉 과정에서 파손되는 것을 막기 위하여 열팽창 계수를 상판(21)의 열팽창 계수와 거의 동일한 물질을 사용한다.

그런데, 도3에 나타낸 구조의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서는 상판(21)이 캡 형식으로 되어 있고 그 측변부에 스커트부(21a)가 형성되어 있기 때문에 상판(21)의 밑면(내면)에 R,G,B 스크린(21b)을 형성할 때 일반적인 스크린 형성법을 사용하기가 어렵다. 즉, 상판(21)이 캡 형상이기 때문에 사방의 측변부인 스커트부(21a)가 스크린 형성방법 시행 시의 간섭 요인으로 작용하기 때문이다. 따라서 이 문제를 해결하기 위하여 옵셋(offset) 인쇄법을 사용하고 있지만, 이 방법은 고정세의 스크린 형성에는 어려움이 있고 생산비 또한 높아지는 단점이 따른다.

또한 평판의 글래스에 550도 근처의 열을 가하여 반용융 상태로 만들어서 캡 형상을 성형하기 때문에 추가 작업에 따른 공수증가와 생산성 저하, 비용 증가는 물론, 스커트부(21a)를 이루기 위한 상판(21)의 모서리 부분 주위에 열응력이 집중되어 이 부분에서의 강도 저하 및 불량발생의 문제점이 있었다.

도4는 캡 형상의 상판과 하판을 결합하는 상기 방법의 문제점을 극복하기 위하여 상판과 하판을 분리형으로 하고 그 사이에 개별 부품으로 별도의 스커트를 개입시켜 평판 디스플레이 소자를 제작하는 스커트 분리형 하우징 구조를 채용한 평판형 칼라 디스플레이 장치를 보여주고 있다.

즉, 상판(21)과 하판(22)을 평판상의 분리형 구조로 하고 그 사이에 별도의 유리재 스커트(21a')를 개입시켜 상판과 하판을 융착시키는 방법이다. 이 방법에 따르면 상판(21)이 평판상이므로 그 내면에 스크린(21b)을 용이하게 형성할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 평판형 디스플레이 소자의 상판과 하판을 기밀 접합함에 있어 종래에는 결정질 또는 비정질의 단일의 프리트(frit)를 금속 터미널 하단부와 상부에 도포하고 열처리하여 접합하였으며, 금속 터미널을 유리와 접합하는 방법으로 종래에는 비정질 유리를 사용하여 350℃ 내지 450℃에서 접합하거나 금속과 유리를 프리트(frit)를 매개로 하여 레이저로 부착하거나 유리와 금속에 전기장을 걸어서 음극접합을 하기도 하였다.

그러나 상기 결정질 유리로 접합할 경우는 결합 강도는 좋지만 접합 시 금속 부분의 두께를 고려할 경우 프리트(frit)가 도포되고 접착 열처리로 인한 결정화 때문에 프리트(frit)의 두께가 불균일해지는 문제점이 발생한다.

다른 경우인 비정질 유리로 접합할 경우는 치밀한 접합이 이루어지기는 하지만 접합 강도가 떨어지기 때문에 고진공 유지 시 폭죽의 위험이 따르며, 유리와 비정질 유리의 물성을 충분히 검토하여 사용하지 않으면 소기의 효과를 달성하기 어렵다는 제약이 있다.

또한, 레이저로 기밀결합시키는 경우는 레이저의 열로 인하여 유리 기판에 국부적인 온도 상승이 일어나게 되고 이 것은 유리 기판 등의 균열(crack)로 나타날 가능성이 높기 때문에 품질불량의 원인이 되었다.

한편, 음극 접합을 할 경우는 원리는 간단하지만 접합 부분의 표면이어야 접합이 잘 되고, 그렇지 않고 표면이 거칠 경우에는 접합이 월활하게 이루어지지 않게 되며, 접합이 잘 되도록 온도를 400℃ 내지 500℃로 높여야 하기 때문에 새로운 설비없이 기존 설비를 그대로 이용해야 한다는 점에 비추어 볼 때는 기술상, 공정상 유리한 점이 결여되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상판(Face Plate Glass)과 하판(Rear Plate Glass)을 균일한 접합 두께와 접합력을 갖고 필요충분한 진공을 유지하는 상태로 견고하게 접합시킬 수 있도록 하는데 있다.

특히 본 발명은 하판(Rear Plate Glass)과 금속 터미널의 접합 부위에 결정질 프리트(frit)의 연화점 보다 연화점이 높은 비정질 프리트 유리 페이스트(paste)를 도포하고 그 위에 금속 터미널을 올려놓은 다음 열처리하여 1차 접합을 이루고, 금속 터미널의 윗 부분과 접합하는 스커트(skirt) 유리의 접합부 위에 결정질 프리트 유리 페이스트를 도포하여 금속 터미널과 접합한 상기 비정질 유리 위에 올려놓고 열을 가하여 접합함으로써, 상기 비정질 유리가 결정질 유리속으로 침투한 형태로 금속 터미널이 개입된 상,하판을 견고하게 접합할 수 있도록 한 평판형 칼라 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 평판형 칼라 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 분리 사시도

도2는 일반적인 평판형 칼라 디스플레이 장치의 전극간 배열 및 접합상태를 나타낸 도면

도3은 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 하우징 구조의 일예를 나타낸 단면도

도4는 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 하우징 구조의 다른 예를 나타낸 단면도

도5는 본 발명에 따른 평판형 칼라 디스플레이 장치의 구조를 나타낸 단면도

도6은 본 발명에 따른 평판형 칼라 디스플레이 장치의 구조를 나타낸 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

41: 상판(Face Plate Glass) 42: 하판(Rear Plate Glass)

43: 스커트(skirt) 44: 배면전극

45: 전극 46: 배기관

47: 애노드 터미널 48: 전극 터미널

49a: 비정질 프리트 유리 49b: 결정질 프리트 유리

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 칼라 디스플레이 장치는, 전자빔의 출력, 인출, 신호변조, 집속, 편향을 이루기 위한 일체의 전극들이 소정의 간격을 두고 배열되어 내면에 형광체 스크린이 형성된 상판(Face Plate Glass)과 하판(Rear Plate Glass) 사이에 진공상태로 수용되고, 상기 전자빔이 소구분(Unit Cell)으로 분할된 디스플레이 영역마다 스크린을 타격하여 영상을 디스플레이하는 평판형 칼라 디스플레이 장치에 있어서, 외부로부터 상기 각 전극에 연결되는 금속 터미널이 상기 상,하판 접합부 사이에 존재하면서 서로 결합되도록 구성되어 있고, 상기 접합부에서 금속 터미널이 접합되는 부분에는 결정질 프리트 유리의 연화점 보다 높은 연화점의 비정질 프리트 유리가 도포되고 상기 비정질 프리트 유리 주위에 결정질 프리트 유리가 도포되어 금속 터미널을 사이에 두고 상,하판이 기밀 접합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치이다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치는, 전자빔의 출력, 인출, 신호변조, 집속, 편향을 이루기 위한 일체의 전극들이 소정의 간격을 두고 배열되어 내면에 형광체 스크린이 형성된 상판(Face Plate Glass)과 하판(Rear Plate Glass) 사이에 진공상태로 수용되고, 상기 전자빔이 소구분(Unit Cell)으로 분할된 디스플레이 영역마다 스크린을 타격하여 영상을 디스플레이하는 평판형 칼라 디스플레이 장치에 있어서, 외부로부터 상기 각 전극에연결되는 금속 터미널이 상기 상,하판 접합부 사이에 존재하면서 서로 결합되도록 구성되어 있고, 상기 접합부에서 금속 터미널이 접합되는 부분에는 비정질 프리트 유리가 도포되고 상기 비정질 프리트 유리 주위에 결정질 프리트 유리가 도포되어 금속 터미널을 사이에 두고 상,하판이 기밀 접합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치이다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치는, 상기 상,하판이 스커트(skirt glass)를 매개로 하여 서로 접합되는 구조이고, 상기 금속 터미널이 상기 스커트와 상판, 스커트와 하판의 접합부 사이에 존재하며, 상기 비정질 프리트 유리 및 결정질 프리트 유리에 의하여 상기 스커트를 매개로 상,하판이 접합되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 비정질 프리트 유리는 PbO-SiO₂계, PbO-SiO₂-B₂O₃계, PbO-P₂O₅-B₂O₃계, PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-ZnO-P₂O₅-SiO₂계, Bi₂O₃-P₂O₅-SiO₂계의 프리트 유리에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 결정질 프리트 유리는 PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계를 사용한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 비정질 프리트 유리와 결정질 프리트 유리의 열팽창 계수가 88 ×10^-7내지 110 ×10^-7인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 비정질 프리트유리의 전이온도가 340℃ 이상 450℃ 이하이고, 그 연화점은 350℃ 이상 490℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 결정질 프리트 유리의 전이온도가 340℃ 이상 370℃ 이하이고, 그 연화점은 350℃ 이상 450℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 비정질 프리트 유리의 접합온도는 420℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 결정질 유리의 접합온도는 420℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서, 상기 비정질 프리트 유리의 도포된 폭은 2mm ∼7mm, 도포된 두께는 0.1mm ∼2mm 내에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 바람직한 실시에를 설명한다.

도5는 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치 실시예에 따른 구조의 단면도를 보여주고 있으며, 도6은 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치 실시예에 따른 구조의 개략적인 사시도를 보여주고 있다.

평판 상의 상판(41) 내면에는 R,G,B 스크린(41a)이 형성되어 있고, 일체의 전극들이 지지구조를 기반으로 하여 지지된 하판(42)이 구비되며, 상기 상판(41)과 하판(42) 사이에 유리재 스커트(43)가 개입되어 이 스커트(43)를 매개로 상판(41)과 하판(42)이 서로 밀봉된 상태로 접합되고 그 내부는 진공상태가 된다. 도5에서 상판(41)과 하판(42) 사이에 수용되는 배면전극(44), 선음극, 신호전극, 인출전극, 집속전극, 수평 편향전극, 수직 편향전극을 포함하는 전극체(45)와 이들의 지지구조는 앞서 설명한 바와 동일하므로 이들을 구분하는 표기 및 설명은 생략하였다.

상기 스커트(43)에는 장치 내부를 진공으로 만들기 위한 배기관(46)이 설치되어 있으며, 상판(41)과 스커트(43) 사이에는 애노드 터미널(47)이 인출되고, 하판(42)과 스커트(43) 사이에서는 상기 제반 전극들(44,45)과 연결되는 전극 터미널(48)이 인출된다. 상기 금속 터미널(47,48)들과 상,하판(41,42) 및 스커트(43) 사이의 접합부에는 비정질 프리트 유리(49a) 및 결정질 프리트 유리(49b)가 개입되어 이들을 서로 접합시키게 된다.

즉, 본 발명에서는 도5 및 도6에 나타낸 바와 같이 전극이 부착된 하판(42)과 스커트(43), 상판(41)이 모두 결정질 프리트 유리에 의해서 부착된 외형적 구조를 갖고 있다.

본 발명에 사용된 유리는 브라운관에 사용되는 유리와 동일한 것을 사용하고, 기판 유리는 칼라 음극선관의 패널과 동일한 재질의 유리를 사용하며, 금속 터미널 위에 접합되는 스커트 유리는 칼라 음극선관 펀넬 유리와 동일한 조성을 사용한다. 따라서, 두 유리의 열팽창 계수는 96 ×10^-7내지 100 ×10^-7의 것을 사용한다. 그리고 유리와 접합되는 금속 터미널은 Fe-Cr 합금이며, 열팽창 계수가 96 ×10^-7내지 110 ×10^-7의 것을 사용하고, 금속과 접합되는 유리의 열팽창 계수의 차이가 10% 이내로 설계함으로써 접합공정에서 열팽창 계수 차이로 인한 폭죽을 방지할 수 있도록 하였다.

상기 비정질 프리트 유리(49a)는 1차적으로 터미널(47,48)을 기판(상판,하판)에 부착시켜 주며, 그 위에 접합되는 결정질 프리트 유리(49b)는 유리 사이에 금속 터미널이 삽입되어 접합될 때 전체적인 접합에 있어서의 접합 강도를 확보하기 위해서 사용되었다.

상기 도5 및 도6에 나타낸 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치를 제작하는 공정을 살펴본다.

하판(42)과 금속 터미널(48)의 접합은 하판(42)과 금속 터미널(48)의 접합부 위에 결정질 프리트의 연화점 보다 연화점이 높은 비정질 프리트 유리(49a) 페이스트가 도포되고, 그 위에 금속 터미널(48)을 올려놓고 열처리하여 1차적으로 접합한다. 그리고 금속 터미널(48) 윗 부분과 접하는 스커트(43)의 접합부 위에 결정질 프리트 유리(49b) 페이스트를 도포하여 금속과 접합한 상기 비정질 유리(49a) 위에 올려놓고 열을 가하여 최종적인 접합을 이룬다. 이렇게 함으로써 비정질 프리트 유리(49a)가 결정질 프리트 유리(49b) 속에 침투한 형태로 서로 접합되어 전체적인 접합이 완료된다. 따라서, 본 발명에 의하면 균일한 접합 두께와 접합력을 가지고 기밀 결합된 평면 진공관의 진공도를 완벽하게 유지할 수 있게 된다.

상기한 접합 공정을 보다 더 상세하게 살펴본다.

먼저, 유기 바인더로 에폭시계 바인더 또는 아크릴계 바인더, 셀룰로즈계 바인더를 사용하고, 터피네욜과 푸틸 카비통, 부틸카비톨 아세테이트를 사용하여 비히클을 제조한 후 여기에 비정질 프리트 또는 결정질 프리트를 각각 혼합하고 분산 처리하여 프리트 페이스트를 마련한다.

프리트 페이스트를 이용해서 하판(42)에 비정질 프리트 유리(49a)를 도포한 다음 120℃에서 1시간 건조한 후, 그 위에 금속 터미널(48)을 올려놓고 전기로에서 5℃/min의 속도로 340℃까지 온도를 올려서 340℃에서 1시간 유지시키면서 탈바인딩 처리를 수행하여 유기물을 제거한다.

여기서, 비정질 프리트 유리(49a)는 PbO-SiO₂계, PbO-SiO₂-B₂O₃계, PbO-P₂O₅-B₂O₃계, PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-ZnO-P₂O₅-SiO₂계, Bi₂O₃-P₂O₅-SiO₂계의 프리트 유리에서 선택되며, 그 도포된 폭은 2mm ~ 7mm, 도포된 두께는 0.1mm ~ 2mm로 한다. 비정질 프리트 유리(49a)의 폭이 2mm 이하가 되면 금속 전극들이 기판인 하판(42)과 스커트(43)에 도포된 결정질 프리트 유리(49b), 비정질 유리와의 접합이 충분하게 이루어지지 않기 때문에 접합 후 진공이 샐 수 있는 소지가 있고, 그 폭이 7mm 이상이 되면 결정질 프리트(49b)의 접합부에서 차지하는 면적이 많아지게 되어 접합 강도가 약해지고, 이에 따라 진공 배기 공정에서 폭죽이 발생할 우려가 높기 때문에 비정질 프리트 유리를 도포하는 폭은 2mm 내지 7mm의 범위 안에서 선택되는 것이 바람직하다.

또한 비정질 유리(49a)의 도포 두께가 0.1mm 이내가 되면 접착력이 부족하거나 금속전극의 접합이 잘 되지 않으며, 반면에 비정질 유리(49a)의 도포 두께가 2mm 이상이 되면 접합 과정에서 비정질 유리가 퍼져서 접합부 바깥으로 흘러넘치는현상이 발생할 수 있고 이로 인하여 그 접합력이 저하되기 때문에 비정질 프리트 유리를 도포하는 두께는 0.1mm 내지 2mm의 범위 안에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기 비정질 프리트 유리(49a)는 접합되는 금속 터미널과 유리의 열팽창 계수를 고려하여 열팽창 계수의 차이가 10% 이내의 것을 사용한다. 이를 위하여 본 발명에서는 비정질 프리트 유리의 열팽창 계수가 88 ×10^-7내지 110 ×10^-7의 범위에서 선택되며, 바람직하게는 95 ×10^-7내지 105 ×10^-7의 범위에서 선택되는 것이 좋다. 상기 열팽창 계수가 88 ×10^-7보다 작거나 110 ×10^-7보다 클 경우는 열처리하여 접합한 후 열팽창의 차이로 인하여 파괴되기 쉽기 때문에 본 발명에서는 비정질 프리트와 결정질 프리트의 열팽창 계수의 차이가 10% 이내의 것을 사용하고, 바람직하게는 95 ×10^-7내지 105 ×10^-7의 범위에서 선택된다.

한편, 상기 비정질 프리트 유리(49a)의 유리 전이점은 340℃ 이상 450℃ 이하이고 연화점이 350℃ 이상 490℃ 이하인 것을 사용한다. 만일 유리 전이점이 340℃ 이하이거나 유리 연화점이 350℃ 이하가 되면 접합은 잘 되지만 진공 배기할 때 문제가 발생한다. 즉, 진공 배기 공정은 340℃에서 이루어지는데 그 때 비정질 유리가 유리 전이점을 넘어서면서 급격하게 열팽창하게 되고 이로 인하여 열팽창 차이로 인한 폭죽의 소지가 있기 때문이다. 그러므로 비정질 프리트 유리(49a)의 전이점과 연화점이 배기 온도보다 높게 설정된 것일수록 좋다. 그렇지만 유리의 전이점이 450℃ 이상이 되던가 그 연화점이 490℃ 이상이 되면 융착을 500℃ 이상의 온도에서 해야되기 때문에 접합은 가능하지면 형광 스크린(41a) 상에서 알루미늄 막(메탁 백)의 열화 등의 문제가 생길 수 있고, 공정 운영비가 상승하므로 바람직하게는 비정질 프리트 유리(49a)의 전이점이 350℃ 내지 380℃, 연화점은 380℃ 내지 410℃에서 선택되는 것이 좋다.

지금까지 설명한 물성을 만족하는 비정질 프리트 유리의 도포와 건조, 탈바인딩 처리를 수행하여 유기물을 제거한 다음에는 3℃/min의 속도로 460℃로 온도를 올리고 460℃에서 1시간 키핑(keeping) 처리를 수행하여 하판(42)과 금속 터미널(48)을 접합시킨다. 이후 3℃/min의 속도로 상온으로 하강시켜 냉각시킴으로써 기판인 하판(42)과 금속 터미널(48)의 접합을 완료한다. 그리고 나서 금속 터미널(48)과 연결된 스터드(stud)부에 라인 캐소드(선음극)를 부착하고 전극 조립체(45)와 결합한다.

한편, 전면 스크린(41a)이 부착된 상판(41)과 스커트(43)의 접합부에 결정질 프리트 유리(49b)를 도포한 후 이 것을 상기 전극 조립체가 부착된 하판(42) 위에 올려놓고 상,하판의 정렬을 이룬 다음에 질소 분위기의 440℃의 전기로에서 45분간 유지시킨 후 냉각시켜 상판, 하판, 스커트의 접합을 이루도록 한다. 여기서 결정질 프리트 유리는 PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계를 사용하며, 결정질 프리트 유리(49b)의 유리 전이온도가 340℃ 내지 370℃이고, 그 연화점은 350℃ 내지 450℃의 것을 사용한다.

다음, 유리의 접합이 완료된 후에는 배기장치에서 상기 접합된 평판 디스플레이 소자를 배기관(46)을 통해서 진공 배기시킨 후 팁 오프(Tip-Off) 처리하여 그내부를 진공상태로 만들고, 게터(도시 생략)를 비산시켜 평판형 디스플레이 소자의 내부를 고진공으로 만들어서 평면 칼라 디스플레이 장치를 제작 완료한다.

지금까지 설명한 접합 공정에 있어서, 그 접합 공정의 바람직한 몇 가지 조건에 대해서 살펴본다.

먼저, 비정질 프리트 유리(49a)의 접합 온도이다. 비정질 프리트 유리(49a)의 접합 온도는 420℃ 내지 500℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 비정질 프리트 유리의 접합 온도가 420℃ 이하일 경우에는 비정질 프리트가 열에 의해서 충분하게 용융되지 않기 때문에 접합력이 저하되거나 혹은 접합시에 기포가 발생하게 되고, 프리트와 기판(상판, 하판) 유리가 붙지 않고 그 사이에 틈새가 발생하게 되는 문제점이 생기기 때문이다. 특히, 결정질 프리트 유리(49b)와의 접합 시에도 전체적인 접합 상태가 불량하게 되어 접착력 저하가 초래되기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 비정질 프리트 유리(49a)의 접합 온도를 440℃ 내지 470℃의 범위 안에서 선택하는 것이 바람직하다.

다음, 결정질 프리트 유리(49b)의 접합 온도이다. 본 발명에서는 결정질 유리의 접합 온도를 420℃ 내지 500℃로 한다. 결정질 프리트 유리의 접합 온도가 420℃ 이하인 경우에는 결정질 프리트와 비정질 프리트간의 융착이 충분하지 않게 되어 접합력이 떨어지거나 접합 두께가 두껍고 불균일해지게 되며, 또 결정질 프리트의 결정화 부족으로 인하여 접합력 저하의 문제가 따르기 때문이다.

또한, 결정질 프리트 유리의 접합 온도가 500℃ 이상이 되면 접합은 가능하지면 앞서 설명한 바와 같이 형광막을 갖는 스크린 상에서 알루미늄 막(메탈 백)의열화 등의 문제와, 공정 운영비 상승(고온 확보를 위한 장비 확보 및 전력-에너지 부담)의 문제가 있고, 접합이 이루어진 후의 냉각 공정에서 크랙(crack)이 발생하여 유리 접합면이 깨지는 현상이 생기기 쉽기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 결정질 프리트 유리의 접합 온도가 440℃ 내지 460℃ 사이에서 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명은 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상판, 하판, 금속 터미널을 기밀 상태로 접합하여 제작함에 있어서, 비정질 프리트 유리에 의하여 금속 터미널이 기판에 부착되고, 이 것이 스커트 위에 도포된 결정질 프리트 페이스트와 접합되어 열처리되면서 비정질 프리트와 결정질 프리트가 함께 녹아서 균일한 두께로 접합이 이루어진다. 따라서, 본 발명에 의하면 접합 불균일로 인한 비틀림, 크랙, 폭죽 등의 위험이 방지되고, 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 평판형 디스플레이 장치의 내부 진공을 양호한 상태로 보증할 수 있게 된다.

Claims (23)

1. 전자빔의 출력, 인출, 신호변조, 집속, 편향을 이루기 위한 일체의 전극들이 소정의 간격을 두고 배열되어 내면에 형광체 스크린이 형성된 상판(Face Plate Glass)과 하판(Rear Plate Glass) 사이에 진공상태로 수용되고, 상기 전자빔이 소구분(Unit Cell)으로 분할된 디스플레이 영역마다 스크린을 타격하여 영상을 디스플레이하는 평판형 칼라 디스플레이 장치에 있어서,

   외부로부터 상기 각 전극에 연결되는 금속 터미널이 상기 상,하판 접합부 사이에 존재하면서 서로 결합되도록 구성되어 있고, 상기 접합부에서 금속 터미널이 접합되는 부분에는 결정질 프리트 유리의 연화점 보다 높은 연화점의 비정질 프리트 유리가 도포되고 상기 비정질 프리트 유리 주위에 결정질 프리트 유리가 도포되어 금속 터미널을 사이에 두고 상,하판이 기밀 접합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접합을 위한 가열에 의해서 상기 비정질 프리트 유리가 결정질 프리트 유리 속으로 부분 침투하여 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 터미널은 상기 형광체 스크린이 내면에 형성된 상판과 스커트 사이에서 인출되는 애노드 전극 터미널 및, 상기 하판과 스커트 사이에서 인출되는 전극 터미널인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리는 PbO-SiO₂계, PbO-SiO₂-B₂O₃계, PbO-P₂O₅-B₂O₃계, PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-ZnO-P₂O₅-SiO₂계, Bi₂O₃-P₂O₅-SiO₂계의 프리트 유리에서 선택되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 결정질 프리트 유리는 PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계를 사용한 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리와 결정질 프리트 유리의 열팽창 계수가 88 ×10^-7내지 110 ×10^-7인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 전이온도가 340℃ 이상 450℃ 이하이고, 그 연화점은 350℃ 이상 490℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 결정질 프리트 유리의 전이온도가 340℃ 이상 370℃ 이하이고, 그 연화점은 350℃ 이상 450℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라디스플레이 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 접합온도는 420℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 결정질 유리의 접합온도는 420℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 도포된 폭은 2mm ∼7mm, 도포된 두께는 0.1mm ∼2mm 내에서 선택되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
12. 전자빔의 출력, 인출, 신호변조, 집속, 편향을 이루기 위한 일체의 전극들이 소정의 간격을 두고 배열되어 내면에 형광체 스크린이 형성된 상판(Face Plate Glass)과 하판(Rear Plate Glass) 사이에 진공상태로 수용되고, 상기 전자빔이 소구분(Unit Cell)으로 분할된 디스플레이 영역마다 스크린을 타격하여 영상을 디스플레이하는 평판형 칼라 디스플레이 장치에 있어서,

    외부로부터 상기 각 전극에 연결되는 금속 터미널이 상기 상,하판 접합부 사이에 존재하면서 서로 결합되도록 구성되어 있고, 상기 접합부에서 금속 터미널이 접합되는 부분에는 비정질 프리트 유리가 도포되고 상기 비정질 프리트 유리 주위에 결정질 프리트 유리가 도포되어 금속 터미널을 사이에 두고 상,하판이 기밀 접합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 상,하판이 스커트(skirt glass)를 매개로 하여 서로 접합되는 구조이고, 상기 금속 터미널이 상기 스커트와 상판, 스커트와 하판의 접합부 사이에 존재하며, 상기 비정질 프리트 유리 및 결정질 프리트 유리에 의하여 상기 스커트를 매개로 상,하판이 접합되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 연화점은 결정질 프리트 유리의 연화점 보다 높은 연화점을 갖는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 하판과 금속 터미널의 접합 부위에 결정질 프리트(frit)의 연화점 보다 연화점이 높은 비정질 프리트 유리 페이스트(paste)를 도포하고 그 위에 금속 터미널을 올려놓은 다음 열처리하여 1차 접합을 이루고, 금속 터미널의 윗 부분과 접합하는 스커트 유리의 접합부 위에 결정질 프리트 유리 페이스트를 도포하여 금속 터미널과 접합한 상기 비정질 유리 위에 올려놓고 열을 가하여 최종 접합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리는 PbO-SiO₂계, PbO-SiO₂-B₂O₃계, PbO-P₂O₅-B₂O₃계, PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-ZnO-P₂O₅-SiO₂계, Bi₂O₃-P₂O₅-SiO₂계의 프리트 유리에서 선택되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
17. 제 12 항에 있어서, 상기 결정질 프리트 유리는 PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂계를 사용한 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
18. 제 12 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리와 결정질 프리트 유리의 열팽창 계수가 88 ×10^-7내지 110 ×10^-7인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
19. 제 12 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 전이온도가 340℃ 이상 450℃ 이하이고, 그 연화점은 350℃ 이상 490℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
20. 제 12 항에 있어서, 상기 결정질 프리트 유리의 전이온도가 340℃ 이상 370℃ 이하이고, 그 연화점은 350℃ 이상 450℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
21. 제 12 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 접합온도는 420℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
22. 제 12 항에 있어서, 상기 결정질 유리의 접합온도는 420℃ 이상 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
23. 제 12 항에 있어서, 상기 비정질 프리트 유리의 도포된 폭은 2mm ∼7mm, 도포된 두께는 0.1mm ∼2mm 내에서 선택되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.