KR880001873B1 - 세그멘트 표시 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

세그멘트 표시 시스템

제1도는 본 발명의 세그먼트 표시 시스템의 실시예의 사시도.

제2도는 제1도의 선 2-2를 따라 취한 단면도.

제3도는 세그멘트 표시 시스템의 부분 절제 분해사시도.

제4도는 음극 기구의 슬로트형 관통 구멍의 측벽에 형성되는 금속 피복물의 사시도.

제5조는 표시 부재의 내부 표면에 형성되는 형광 물질 피복물을 나타내는 다른예의 부분 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 : 시각 세먼트 26 : 음극 기구

30 : 음극판 부재 38 : 관통 구멍

42 : 금속 피복물 62 : 양극 부재

74, 86 : 유리 프린트 76 : 표시 패널 기구

78, 78' : 형광물질 피복물 80, 80' : 표시 패널 부재

88, 90 : 보호 피복층

본 발명은 세그멘트 표시 시스템(segment display system)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 본 발명은 합성 인광체와 같은 형광 물질 피복물의 여기(excitation)를 통하여 긴 파장의 자외선 광자(photon)를 가시광선 에너지로 전환시킴으로써, 미리 정해진 패턴을 표시하는 세그멘트 표시 시스템에 관한것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 측벽에 금속 피복물을 가진 중공(中空)의 음극을 형성하도록 그 측벽에 금속 피복물이 형성된 대체로 직선의 슬로트형 관통 구멍의 내부에 부여된 전계(electric field)를 통한 금속 원자의 이온화에 의해 자외 방사선이 생성되는 세그멘트 표시 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 긴 파장의 자외선 광자가 음극 기구로부터 형광 물질 요소상의 충돌 지점까지 조절된 방식으로 보내지는 세그멘트 표시 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 시각 세그멘트(visual segment) 구역들이 7 또는 14개의 세그멘트 표시부에 의해 미리 정해진 패턴으로 형성되고 이러한 표시부가 숫자나 알파벳 문자를 나타내는 표시 시스템에 관한 것이다.

세그멘트 표시 시스템은 이미 알려진 기술이다. 종래의 각종 세그멘트 표시 시스템들은 발광 다이오드나 액정 다이오드 작동에 의존한다. 또한, 가스 방전에 의존하는 다른 형태의 표시 시스템도 알려져 있다. 종래 기술의 각종 가스 방전 표시 시스템이 본 발명의 세그멘트 표시 시스템에 가장 가까운 기술인 것으로 믿어진다. 그러나, 본 발명의 세그멘트 표시 시스템은 가스 방전 표시로 분류되지 않고, 이러한 종래의 기술의 가스 방전 시스템은 일반적으로 직선형 또는 활모양의 세그멘트로 된 음극을 가진 영숫자(alpha-numeriic) 표시부나 도트 매트릭스(dot matrix)로서 얻어지는 다수의 플라스마 표시부들에 의존한다. 이러한 종래 기술의 표시 시스템은 일반적으로 회가스(noble gas)나 가스 혼합물의 이온화에 기초를 두고 있다. 이러한 종래의 표시 시스템에서는, 이온화가 평편하고 평행한 전극들 사이에서 대개 일어나며, 그 전극들중 양극 전극은 음극 전극의 근처에서 발생된 광을 투과시킨다.

이러한 종래 기술의 가스 방전 표시 시스템이 사용될때는 많은 단점들이 발생된다. 이러한 종래의 기술의 가스 방전 표시 시스템에서는 음극 표면 전체가 글로우(glow)에 의해 균일하게 덮히고 음극 표면이 균일한 특성을 가질때에만 음극 표면으로 부터의 가시 글로우(visible glow)가 명백히 안정하다. 이 두 조건중 어느 하나가 부족한 경우에는 가시 광선은 관찰자에 해로운 명멸 효과(flickering effect)를 제공한다.

이러한 종래 기술의 가스 방전 표시 시스템의 또다른 단점은 그의 작동 수명이 음극 전극으로 부터의 방출률(sputtering rate)에 좌우된다는 것이다.

이것은 음극 전극으로부터 방출된 물질이 양극 전극에 침적하는 사실에 기인한다. 이것이 양극 전극의 투명도를 저하시킨다.

이러한 종래 기술의 표시 시스템에서는 스퍼터링이 충전 가스의 물리적 흡착에 의하여 가스 압력을 떨어뜨린다. 이러한 종래 표시 시스템에서는 허용가능한 작용광선을 얻기 위해서 그 시스템이 최대 전류 밀도보다 낮은 상태에서 작동되며, 이것은 최적의 값보다 낮은 광량을 발생한다.

중공의 음극을 사용하는 다른 종래의 가스 방전 표시장치들이 알려져 있으며 미국 특허 제 3, 882, 342호 및 제4, 021, 695호에 나타나 있다. 다른 종래 기술의 경우에서와 같이, 이들 장치는 양 광주(positive column)에 자외 방사선을 발생하도록 백 필링(back filling)가스를 사용한다. 이러한 방식은 위에 기술한 것과 동일한 단점들을 가진다. 반대로, 본 발명의 표시 시스템은 적당한 양의 자외선 에너지를 생성하기 위해 기체 매체를 필요로 하지 않는다. 이 표시 시스템에서의 기체 매체는 음극으로부터 금속 원자를 스퍼터링(방출)하는데 사용되며, 부여된 전계가 그러한 원자를 이온화하여 강한 자외선 글로우를 발생한다. 금속원자의 이온화에 의해 생성된 이러한 자외선 글로우는 기체 매체로부터의 자외선 글로우보다 강하게 나타난다.

본 발명의 세그멘트 표시 시스템은 금속 원자의 이온화에 응답하여 자외선 대역폭에 있는 전자파 스펙트럼(electromagnetic spectrum)의 에너지를 생성하기에 적합하게된 음극 기구를 포함한다. 그 음극 기구는 구분된 다수의 슬로트형 관통 구멍을 가진 음극판 부재로 형성된다. 그 음극판 부재는 절연 물질로 형성되고 서로 정반대의 제1표면과 제2표면을 가지며, 각각의 관통 구멍의 측벽에는이온화될 금속 원자의 공급원으로서 금속 피복층이 형성된다.

이 세그멘트 표시 시스템은 또한, 음극판 부재에 고정적으로 부착되고 음극판 부재의 제2표면으로부터 떨어져 있어, 그 사이에 내부 공간을 형성하는 공통의 양극 기구를 포함한다. 마지막으로, 이 표시 시스템은 음극판 부재의 제1표면에 부착된 표시 패널 기구를 포함하며, 이 표시 패널 기구에는 음극판 부재의 관통 구멍들과 일치하여 다수의 형광 물질 피복물이 형성되어 있다.

본 발명을 첨부 도면과 관련하여 이하 상세히 설명한다.

제1도-제3도에, 세그멘트 표시 시스템(10)의 기본 구조가 나타내어져 있다. 이 세그멘트 표시 시스템(10)의 목적은 아래에서 설명되는 바와같이, 미리 정해진 전기적 작동에 응답하여 0에서 9까지의 정수를 가시적으로 나타내는 것이다. 제1도에 도시된 바와같이, 이 세그멘트 표시 시스템(10)은 7개의 시각 세그멘트(visual segment) (12), (14), (16), (18), (20), (22), (24)로 이루어진다.

본 발명에서의 7개 시각 세그멘트의 사용 개념은 정수와 영숫자(alpha-numeric)의 표현을 위해 사용될 수 있는 다른 갯수(14개)의 시각 세그멘트들의 사용을 배지하지 않는다. 또한, 알파벳이나 다른 유형의 도안을 나타내기 위해 다른 갯수의 시각 세그멘트들이 사용될수도 있다.

또한, 후술되는 바와같이, 이 기본 개념은 직선형 시각 세그멘트 뿐만 아니라 다른 형태의 도안을 위한 곡선 세그멘트에도 적용될 수 있다. 7개의 시각 세그멘트로 이루어진 이 표시 시스템(10)이 제시된 이유는, 이러한 것이 현재 시판되고 있는 본 발명의 전체 개념을 일반적으로 허용가능한 형태로 나타내기 때문이다. 전체적인 개념에서, 이 세그멘트 표시 시스템(10)은 자외선 대역폭내에 있는 전자파 스펙트럼의 에너지를 형광 물질의 여기(excitation)를 통해 가시 대역폭내에 있는 전자파 스펙트럼의 에너지로 전환시키는 것이다.

여기서 기술되는 개념은 미국 특허 제4, 341, 976호에 기술된 개념과 본질적으로 유사하다. 그러나, 종래 기술은 플라스마 표시를 이용한 것이고, 그들은 한쌍의 전극들 사이의 어떤 종류의 불활성 가스 또는 희가스 또는 이들 가스의 혼합물의 이온화에 의존하였다. 이러한 경우, 양극과 음극 사이에 전압이 가해질때 음극의 근처에서 발생되는 빛 에너지를 양극이 투과시키게 된다.

대조적으로, 본 발명의 세그멘트 표시 시스템(10)은 금속 원자의 이온화에 응답하여 자외선 대역폭내에 있는 전자파 스텍트럼의 에너지를 생성하는 것이다. 이 자외선 에너지는 전자파 스펙트럼의 가시 대역폭내에 있지는 않으나, 이 에너지가 형광 물질로 보내져 이 형광 물질을 활성화시켜 시각 세그멘트들(12)-(24)을 통하여 시각 출력(visual output)을 발생한다. 형광물질로 보내지는 자외 방사선은 관통구멍을 가진 음극안의 부(負)글로우(negative glow)에서 생기는 기체상의 플라스마에 의해 발생된다.

본 발명의 세그멘트 표시 시스템(10)의 경우, 관통구멍을 가진 음극은 일반적으로 직선형으로 배향된다.

생성된 자외선 에너지는 음극 표현으로부터 튀어 나온 이온화된 금속 원자들로 부터 생기고, 또 이온화된 금속의 가장 큰 스펙트럼선들로 이루어진다. 이들 스펙트럼선은 전자파 방사 스펙트럼의 자외선 대역폭내에서 일반적으로 발견된다.

더 상세하게는, 희가스가 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 이온화된다는 것을 아래에서 알 수 있을 것이다.

전위를 가하면 그 희가스가 이온화하여 전자와 기체상 이온을 생성한다. 일반적인 경우와 같이, 전자는 양극쪽으로 이동하고, 이온은 음극쪽으로 이동하여 그것에 부딪치게 된다. 음극은 금속 피복층으로 만들어져 있고, 이온이 충돌하였을때 그 금속 피복층은 전자를 방출하고, 그 다음, 이온화된 금속 원자로 된다. 그 금속 원자는 일반적으로 기체 상태로 있으며 그의 가장 강한 스펙트럼 선을 따라 자외선 에너지를 방출한다. 이 자외선 에너지가 형광 물질에 충돌하여 그 형광 물질을 여기시켜 시각 세그멘트들(12)-(24)을 따라 시각 출력을 발생한다.

음극의 부 글로우는 음극 구조물의 직선으로 배치된 관통 구멍안에 감금되는 기체상 플라스마를 발생시킨다.

그 기체상 플라스마는 이온화된 금속 원자를 포함하며, 음극 표면으로 부터 튀어나온 금속 미립자는 자외선 스펙트럼 방사선을 방출한다. 금속 피복 음극은 각종 방사 주파수에서 강한 방사선을 제공한다. 이것은 사용되는 음극 피복 금속의 종류에 좌우된다. 그리하여, 헬륨, 알곤, 네온, 크립톤, 크세논 또는 그와 유사한 기체 또는 그들의 혼합물과 같은 희가스, 또는 불활성 가스의 이온화된 원자 또는 준안정(metastable) 원자에 의해 충돌되었을때, 여러가지 금속 피복 음극은 미리 정해진 방사 주파수에서 강한 방사선을 방출한다. 상업적으로 허용 가능하게 사용되는 몇가지 음극 피복 금속들이 하기표에 나타나있다.

음극 피복 금속 대략적인 방사선 주파수

니켈 2300Å

수은 2500Å

구리 3200 Å

알루미늄 3900Å

납 3200Å

니켈 피복 음극은 대략 2300Å에서 강한 방사선을 제공한다. 수은은 대략 2500Å 수준에서 방사선을 방출하며 이것은 니켈 스펙트럼선의 약2배의 강도를 갖는다. 구리 피복물은 니켈 피복물의 강도보다 약4배의 강도를 가지며 그의 스펙트럼선은 약 3200Å이다. 알루미늄, 납과 같은 다른 금속들은 금속특유의 다른 강도와 다른 강도선 주파수 수준을 가지며, 세그멘트 표시 시스템(10)의 특정 용도와 그의 요구되는 출력에 따라 특정 피복물이 사용된다.

세그멘트 표시 시스템(10)의 기본 작동 이론에 관해 설명한다. 이 설명은 측벽에 특정의 또는 미리 정해진 금속 피복물이 형성된 중공(中空)형 음극과 관련된다.

그 금속 피복물은 상기한 표에 나타내어진 것일수도 있고, 이 세그멘트 표시 시스템(10)의 미리 정해진 용도에 필요한 미리 정해진 범위에서 금속 스퍼터링을 발생하는 것을 제외하고는 여기에 기술된 발명 개념에 중요하지 않은 다른 형태의 금속 피복물일 수도 있다. 음극은 그 음극으로 부터 떨어져 있는 공통의 양극에 사실상 평행한 평면에 있는 금속 피복물의 고리형 연장 부분을 포함한다.

시각 세그멘트들 (12)-(24)중 하나 이상에 연결된 특정 음극 부분과 공통의 양극과의 사이에 전위를 부여하면, 파센(paschen)의 법칙에 따라 미리 정해진 파괴 전압(breakdown voltage)이 부여된다. 잘 알려진 바와 같이, 이 법칙은, 일정 온도에서 단자들 사이의 가스의 파괴 전압은 가스 압력에 그 단자들사이의 간극길이를 곱한것에 비례한다는 것을 말한다. 그리하여, 그 간극 길이는 가스 압력에 역비례하는 것으로 볼 수 있다. 흐르는 전류는 회로에 설치된 저항에 의해 제한되며, 만약 전류가 낮은 값으로 제한되면, 발생하는 글로우는 음극의 고리형 연장 부분에 제공된다. 이것이 시각 세그멘트 (12)-(24)로 부터의 시각 출력 발생의 첫번째 상태이다. 이 첫번째 상태에서, 가스는 이온화하여 이온과 전자와 준안정 물질을 발생한다. 광자(photon)는 물론 그 준안정 물질은 중성 성분이고, 전계가 그들에 사실상 아무 영향을 미치지 않으며, 그들의 진로 방향은 임의적인 형태인 것으로 생각된다. 평편하고 평행한 전극 형태의 플라스마 표시 시스템에서는 준안정 물질과 광자는 아주 적은 부분만이 음극으로 향하고, 2차 전자의 방출에 기여할 수 있다는 것이 알려졌다.

본 발명의 세그멘트 표시 시스템(10)에서는, 상기한 평행 전극 형태의 플라스마 표시 시스템과는 완전히 대조적으로, 이온이 음극으로 끌어당겨지고, 생성된 전자는 양극으로 끌어 당겨진다. 그 이온은 음극의 금속 피복물의 표면으로 향하고, 만약 이온이 충분한 에너지를 가지고 있으면, 처음에 이온을 중성화해야 하는 음극 표면으로 부터 전자가 추출된다. 이러한 작동 상태 동안에 하나 이상의 전자가 유리되었을 경우에는, 추출된 전자가 양극으로 향한 이동로의 전계에 의해 가속된다. 전자가 이동될때 그 전자는 기체상원자와 충돌하고 부가적인 이온이 발생되어 전류를 점진적으로 증가시킨다. 이 과정을 만족하는 양이온은 음극 금속 피복물의 일 함수(work function)의 적어도 2배의 에너지를 가진다.

금속 피복물의 일 함수보다 크거나 같은 에너지를 갖는 광자는 그 금속으로 부터 전자를 추출한다. 이것이 보통 광전 효과(photoelectric effect)라고 불린다.

대부분 금속들의 일 함수는 일반적으로 여러가지이고, 금속의 가장 깨끗한 표면의 일 함수는 대략 4.0-5.0 전자볼트 범위이다.

이 에너지는 대략 2500Å-3100Å의 대역폭에 있는 자외 방사선에 대응한다. 그러나, 희가스들은 가시 부분에서의 전자파 스펙트럼의 방사선 강도와 비교하여 낮은 자외 방사선 강도를 갖는다.

이러한 광자는 가스의 방사선 방출로부터 2차 전자를 생성하는데 미세한 기여를 한다. 그리하여 초기 작동 상태가 끝나고 그 후 전극들중 하나, 즉 시각 세그멘트들 (12)-(24)중 하나 이상과 연결된 특정 음극이나 공통 양극 사이에 위치한 직렬 저항이 감소될 수 있다. 이것이 작동의 두번째 상태이며, 잘 알려진 주사(스캐닝) 기구에 의해 쉽게 얻어질 수 있다.

기본적으로, 저항이 감소될때, 흐르는 전류는 작동의 초기 상태에서 고리형 음극 부분과 공통 양극 사이에서 흐르는 전류보다 더 크다. 다음, 글로우가 음극 기구의 공동부내로 침투해 들어가고, 음극 표면에 도달하는 준안정원자와 광자의 비율이 전체에 대하여 1에 가깝게되는 사실에 기인하여 2차 전자를 생성하는 효율이 증가한다. 평편하고 평행한 전극들에서는 음극 표면에 도달하는 준안정 원자와 광자의 비율은 0.5보다 작다는 것이 밝혀졌다. 또한, 이 작동상태에 있어서, 각 전자는 더 많이 충돌하여 양극에 도달하기전에 내부 분위기를 이온화하고 여기시킨다.

그리하여, 기체 방전 효율은 더욱 증가하며 더 많은 전자가 발생한다. 그리하여 결국 빛 에너지가 증가될 뿐만아니라 전류가 증대된다.

이 세그멘트 표시 시스템(10)이 처음 방전 개시할때, 음극의 고리형 부분과 공통 양극사이에는 낮은 전류가 흐른다. 그리하여, 부하 저항을 가로질러 약간의 전압 강하가 있게 되고, 이것은 에너지원으로 부터 공급되는 전체 전압으로 부터 공제된다. 이것은 양극과 음극 사이에 나타나는 전압을 표시하며 이 전압은 압력과, 양극과 음극사이 간극 거리에 좌우되는 점호(striking) 전압에 상응한다.

작동의 두번째 상태에서는 이 표시 시스템을 통과하여 많은 전류가 흐르고 직렬 저항을 가로질러서의 전압 강하가 증가하는데, 이것은 작동의 첫번째 상태에서 사전에 얻어지는 것보다 수배 큰 크기의 전류가 있기 때문이다.

명백하게, 전압 강하는 전류 증가에 대응한다. 양극과 음극 사이에 나타나는 전압은 종래 기술의 표시 시스템에서의 평행한 양극과 음극 전극 사이에 사용되는 표준적인 지속 전압보다 작다.

작동의 두번째 상태에서의 음극 고리 부분과 양극 사이의 글로우는 그것이 지속될 수 없기 때문에 사라지지만 그러한 글로우가 음극 공동내부에서는 지속된다. 낮은 전류가 고리형 음극과 양극 사이에 글로우를 발생시킬때에는, 발생되는 것은 가스의 스펙트럼만이다. 작동의 이 상태에서는 금속 원자의 스퍼터링이 거의 없는데, 이것은 스퍼터링 상태를 발생시키기에는 전류가 너무 낮기 때문이다.

글로우가 음극 내부로 침투하고 스퍼터링 밀도가 증가하면, 금속의 원자가 이온화되며 자외 방사선을 방출한다.

그리하여, 방사되는 것은 금속의 스펙트럼이며, 시각 세그멘트들(12)-(24)에 최종적으로 시각 출력을 발생시키는 것은 가스의 스펙트럼이 아니다. 완전히 반대로, 종래 기술에서는 시각 출력을 제공하는 것은 가스의 스펙트럼이다.

제1도∼제4도에, 하나 이상의 시각 스펙트럼들(12)-(24)을 시각적으로 볼 수 있게 하는 세그멘트 표시 시스템(10)의 전체 구조가 도시되어 있다. 제3도에 도시된 부분 절제 분해도는 세그멘트 표시 시스템(10)의 구성 요소들을 더 명료하게 나타내기 위한 것이다. 제1도에서 볼수 있는 바와 같이, 이 세그멘트 표시 시스템(10)은 내부에 주입된 가스를 소정 압력으로 유지하도록 밀폐된 하우징 구조물(28)로 형성된다. 이러한 밀폐 하우징 구조를 형성하는 개념은 이 기술 분야에 잘 알려져 있다. 그리하여, 이 세그멘트 표시 시스템(10)은 그의 제조와 사용을 용이하게 하도록 단일체의 구조로 만들어진다.

이 세그멘트 표시 시스템(10)은 금속 원자 이온화에 의해 자외선 대역폭내에 있는 전자파 스펙트럼의 에너지를 발생시키는데 사용되는 음극 기구(26)를 포함한다. 그 음극기구(26)는 금속 원자의 이온화에 응답하여 자외선 대역폭내에 있는 전자파 스펙트럼의 에너지를 발생시키기에 알맞게 되어있다. 그 음극기구(26)는 제1도, 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 음극판 부재(30)를 포함한다.

그 음극판 부재(30)는 서로 정반대의 제1표면(32)과 제2표면(34)을 가지며, 이들 표면은 이형상 평면이고 제2도에 나타낸 화살표(36)의 방향에 사실상 수직인 평면을 형성한다. 음극판 부재(30)는 유리, 세라믹 또는 그와 유사한 물질과 같은 전기 절연 물질로 만들어질 수 있다.

그러나, 그러한 재료는 여기에 기술된 발명 개념에 중요한 것은 아니다.

또한, 세그멘트 표시 시스템(10)이 제1도-제4도에서 과장되어 도시되어 있으나, 그 표시 시스템의 각종 구성 요소들 사이의 상대적인 칫수는 여기에 기술된 발명 개념에 중요한 것은 아니다. 음극판 부재(30)의 화살표(36)의 방향으로의 칫수, 즉, 두께는 대략 1.27-6.35mm(0.050-0.250인치) 범위내이고 대표적으로는 1.905mm(0.075인치)이다.

각 음극판 부재(30)는, 제3도에 일부를 잘라내어 나타낸 것과 같이 슬로트형의 관통 구멍(38)으로 나타내어진 다수의 음극 관통 구멍들을 가진다. 다수의 관통 구멍(38)은 시각 세그멘트(12)-(24)과 일치하여 음극판부재(30)에 형성된다. 일반적으로, 그 관통 구멍(38)은 화살표(36)의 방향에 수직인 평면에서 볼때 사실상 직사각형의 형상을 가진다. 이러한 직선적으로 배치된 관통 구멍(38)은 제1도에 도시된 시각 세그멘트들(12)-(24)과 대응하여 그의 개방부를 형성한다. 그 관통 구멍들이 화살표(36)방향으로 일정한 단면을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 그 방향으로 경사질수도 있다.

그 경우, 경사는 수직에 대하여 대략 1.0°-5.0°의 각도로 이루어져, 그 관통구멍이 음극판 부재의 제2표면(34)에서 보다 제1표면(32)에서 약갼 더 큰 단면적을 가지게 할 수 있다. 경사각이 주어졌을때, 금속원자의 이온화에 의해 발생된 자외선 에너지가 후술될 형광 물질에 충돌하기 위해 화살표(36)의 방향으로 약간 더 양호하게 이동할 수 있게 된다.

그러나, 관통 구멍(38)을 경사지게 하든지 또는 일정한 단면으로 직선상으로 배치되게 하든지 하는것은 경제적 비용에 달린 문제이다. 관통 구멍(38)의 측벽(40)에는 금속 피복물(42)이 형성된다. 이 금속 피복물(42)은 세그멘트 표시 시스템(10)의 작동중에 금속 원자가 표면으로 부터 추방되어 이온화할 수 있는 알루미늄, 니켈, 수은, 구리, 납 또는 이와 유사한 금속으로 형성될 수 있다.

제2도-제4도에 도시된 바와 같이, 금속 피복물(42)은 관통구멍의 측벽(40)에 금속막을 형성하며, 그 금속막은 대략 0.0254-0.127mm(0.001-0.005인치), 바람직하게는 대략 0.0508mm(0.002인치)의 두께를 가질수 있다.

음극 기구(26)는 또한, 금속 피복물의 고리형 연장 부분(44)을 포함한다. 제4도에서 상세히 볼수 있는 바와 같이, 그 고리형 연장 부분(44)은 외형이 고리형상으로 형성되고 음극판 부재의 제2표면(34)에 접착된다. 따라서, 그 고리형 연장 부분(44)은 관통 구멍(38)을 둘러싸고 금속 피복물(42)과 동일한 재료로 형성되는 것이 일반적이다.

또한, 금속 피복물(42)과 그의 연장부분(44)은 서로 연속적인 관계로 형성되는 것이 바람직하다. 그리하여 그 연장 부분(44)과 금속 피복물(42)은 단일체로 형성되거나 또는 개별적으로 형성된 다음 서로 접합될 수 있는데, 이러한 형성 방법은 금속 피복물(42)과 연장 부분(44)이 전기 전도성이어야 하고 전기적으로 접속되어야 하는 점을 제외하고는, 본 발명의 개념에 중요한 것은 아니다.

금속 피복물의 고리형 연장부분(44)은 음극판 부재(30)의 제2표면(34)에서의 관통 구멍(38)의 단면적과 동일한 내부 직경을 가진다. 또한, 그 연장 부분(44)은 관통구멍(38)보다 큰 소정의 외부 칫수를 가지며, 그 외부 폭 및 길이에 대해서는 세그멘트 표시 시스템(10)의 다른 구성 요소들과 관련하여 후술될 것이다.

제1도-제3도에서, 음극판 부재(30)를 관통하여 형성된 다수의 관통 구멍(38)은 0에서 9까지의 모든 숫자를 시각적으로 나타내기 위하여 음극판 부재(30)에 미리 정해진 패턴으로 형성됨을 명확히 볼 수 있다.

음극 기구(26)의 음극판 부재(30)에 형성된 금속 피복물(42)들 각각은 관통 구멍(38) 및 시각 세그멘트들(12)-(24)에 관철하여 외부 전원에 전기적으로 연결된다.

그리하여, 시각 세그멘트들(12)-(24) 각각에 대응하여 전기 도선들(46, 48, 50, 52, 54, 56, 58)이 접속되어 있다.

이러한 접속이 제1도-제3도에 나타나 있다.

전기 도선들(46)-(58) 각각은 외부 전원에의 연결을 위하여 하우징 구조물(28)의 외부로 나와 있다.

제2도에서 보는 바와 같이, 전기 도선(58)에 대해서 볼때, 금속 피복물 전도성 부재(60)가 그의 일단부에서는 금속 피복물의 연장 부분(44)에 연결되고, 타단에서는 외부 전원에의 접속을 위한 전기 도선(58)에 연결될수 있다.

그 전도성 부재(60)는 제2도에서 음극판 부재(30)의 벽에 설치되어 전기 도선(58)을 연장 부분(44)에 연결하는 연장된 부재인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 그 전도성 부재(60)는 제2표면(34)에서 음극판 부재(30)에 형성된 홈부분내에 삽입되는 금속 잉크로 형성될 수도 있다.

이러한 홈 부분은 전기 도선들(46)-(58)중 특정의 하나에의 전도성부재의 연결을 위해 관통 구멍(38)으로부터 음극판 부재(30)의 단부면까지 연장할수 있다. 이러한 형태의 연결이 전술한 미국 특허 제4, 341, 976호에 상세히 나타나 있다.

제2도 및 제3도에 도시된 관통구멍(38)은 대표적으로는 약 2.54mm(0.10인치)의 폭과 약 12.7mm(0.5인치)의 직선 길이를 가질수 있다. 그러나, 이러한 칫수는 이 세그멘트 표시 시스템(10)의 특정 용도에 좌우되며, 제조되는 전체 표시 장치의 크기에 따라 증감될 수 있다.

이 세그멘트 표시 시스템(10)은 제2도 및 제3도에 도시된 양극 부재(62)로 이루어진 양극기구를 포함한다. 그 양극 부재(62)는 음극판 부재(30)에 보유되는데, 그와의 사이에 내부 공간(64)을 형성하도록 그 음극판 부재의 제2표시면(34)으로 부터 떨어져 배치된다.

본 발명의 세그멘트 표시 시스템(10)에 있어서, 양극 부재(62)는 모든 시각 세그멘트들(12)-(24)에 대해 공통의 양극을 이룬다. 이 양극 부재(62)는 제2도에 도시된 바와 같이 그의 주변을 따라 음극판 부재(30)에 부착될 수 있고, 이 경우 그 양극 부재가 음극의 연장 벽(66)에 결합된다. 그 양극 부재(62)는 전기 전도성 물질로 형성되고, 예를들어 알루미늄 또는 이와 유사한 금속으로 만들어질수 있다. 그 양극부재는 제1도에 도시된 양극용 전기도선(68)에 연결된다. 그 전기 도선(68)은 양끝에서 각각 양극 부재(62) 및 외부 전원(도시되지 않음)에 연결된다.

양극 부재(62)는 제2도에 도시된 바와같이 절연성 기초 부재(70)에 설치 또는 접합될 수 있다. 그 절연성 기초 부재(70)는 공지의 접합 기술로 그 기초 부재(70)와 음극판 부재(30)사이에 밀폐 시일(seal)을 형성하는 방식으로 음극판 부재(30)에 부착될 수 있다. 양극 부재(62)는 스크린 인쇄에 의해 유리 프리트(glass frit)(72)를 통해 절연성 기초부재(70)에 접착될수도 있다. 그리하여, 그 유리 프리트(72)는 그의 양면에서 각각 상기 기초 부재(70) 및 양극 부재(72)와 접한다. 다른 개념으로는, 상기 절연성 기초 부재(70)는 그의 일 표면에 부착된 금속 피복층을 가질 수 있고 그리하여 그 금속 피복층과 함께 그 기초 부재 전체가 음극판 부재(30)에 부착될 수 있다. 그리하여, 일예로서, 양극 부재(62)는 절연성 기초 부재(70)에 직접 접착될 수 있다. 도 다르게는, 그 기초부재(70)는 알루미늄과 같은 금속 피복물을 가지고 그 피복물과 함께 그 기초부재 전체가 음극판 부재(30)에 접합될 수도 있다.

절연성 기초 부재(70)와 양극 부재(62)(이것이 판 구조이든 또는 절연성 기초 부재(70)에 형성된 피복물이든)는 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 하우징 구조물(28)의 둘레를 따라 연장하는 유리 프리트(74)의 부가에 의해 음극판 부재의 연장벽(66)에 밀봉적으로 접착될수 있다.

음극판 부재(30)의 제1표면(32)에는 표시 패널기구(76)가 부착된다. 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이, 그 표시 패널 기구(76)에는 음극판 부재의 관통 구멍(38)과 일치하는 다수의 형광물질 피복물(78)이 부착된다. 그 표시 패널 기구(76)는 후술되는 바와같이 자외선 대역폭으로 된 대역폭의 전자 스펙트럼을 사실상 통과시키는 표시 패널 부재(80)를 포함한다. 그리하여, 표시 패널기구(76)의 표시 패널 부재(80)에, 관통 구멍(38)내 금속 피복물(42)로 부터 나온 금속 원자의 이온화로 생긴 자외선 에너지를 받는 형광 물질 피복물(78)이 형성되어 있음을 제2도에서 명백해 볼 수 있다.

표시 패널 부재(80)는 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 서로 정반대의 제1표면(82)과 제2표면(84)을 가지고 있고, 검은 유리 프리트 필름(86) 도는 유사한 접착 기술을 사용하여 음극판 부재(30)에 접착 또는 고착된다. 그 유리 프리트 필름(86)은 표시 패널 부재(80)와 음극판 부재(30)와의 사이에 진공 시일을 제공한다. 또한, 그 유리 프리트 필름은 인접한 관통 구멍(38)들 사이를 광학적으로 분리한다. 그 유리 프린트 필름(86)은 대략 0.0127-0.0254mm(0.0005-0.001인치) 범위내의 두께를 가질 수 있다.

그 유리 프리트필름(86)은 스크린 인쇄 또는 유사한 기술에 의해 음극판 부재의 제1표면(32)에 접착될수 있는데, 이러한 접착 방법은 본 발명의 개념에 중요한 것은 아니다.

그리하여, 표시 패널 부재의 제1표면(82)은 음극판 부재의 제1표면(32)에 고착된다.

제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 표시 패널 부재(80)는 약 0.1016mm(0.004인치)의 두께를 가진 자외선 투과유리로 형성될 수 있다. 형광물질 피복물(78)이 관통 구멍(38)과 일치하여 표시 패널 부재(80)의 제2표면(84)에 부착된다.

그리하여, 형광물질 피복물(78)은 관통구멍(38)의 전체 개방부 칫수와 일치하는 폭을 가지며 그의 축선이 관통 구멍(38)의 축선과 일치한다. 그 형광 물질 피복물(78)은 그에의 자외선 에너지의 충돌에 응답하여 방사선을 내는 각종 형광 물질 조성물과 같은 다수의 조성물중 하나로 이루어질 수 있다. 이 기술분야에 잘 알려진 광범위한 형광체 조성물이 상기 형광 물질 피복물(78)로 사용될 수 있다. 그 형광 물질 피복물(78)은 보호 피복층(88)에 의해 마모로 부터 보호될수 있다. 그 보호 피복층(88)은 얇은 박판이거나 또는 낮은 굴절률과 높은 내마노성의 피복층을 형성하는 금속 유기 용액일 수 있다.

그리하여, 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 보호 피복층(88)은 형광 물질 피복물(78)과 표시 패널 부재의 제2표면(84) 모두를 덮는다.

제5도에서 도시된 예에서는, 표시 패널기구(76)가 자외선 대역폭으로 된 대역폭의 전자파 스펙트럼을 사실상 통과시키지 않으나 가시광선 대역폭의 전자파 스펙트럼을 통과시키는 표시 패널 부재(80')로 이루어진다. 그 표시 패널 부재를 이루는 물질은 이 기술분야에 잘 알려져 있는 다수의 성분들 일 수 있다. 이러한 성분들중 하나는 소다석회 유리이고 이것이 성공적으로 사용된다. 이 실시예에서, 표시 패널 부재(80')는 서로 정반대의 제1표면(82')과 제2표면(84')을 가진다. 전술한 실시예와 다르게, 형광물질 피복물(78')이 패널 표시 부재(80')의 제1표면(82')에 고착되고, 관통구멍(38)과 대응한다. 따라서, 형광물질 피복물(78')은 표시 패널 부재(80')의 제1표면(82')에 있어, 관통 구멍(38)으로 부터의 자외선을 직접 받아 발광한다. 표시 패널 부재(80')는 자외선을 통과시키지 않으나 가시광선을 통과시켜 외측으로 부터 볼수있게된다.

이 경우, 상기 제1표면(82')은 형광 물질 피복물(78')을 보호하는 보호 피복층(90)에 의해 피복될 수 있다. 그 보호 피복물(90)은 가능한 이온충격에 대하여 형광 물질 피복물(78')을 보호한다. 그 보호 피복층(90)은 이소프로필 알콜에 용해될 수 있는 탄탈 염의 금속 유기 용액에 의해 만들어지는 탄탈륨 펜톡사이드 필름 일수있다.

전체 개념에 있어서, 제2도에서 명백해 볼수있는 것과 같이 내부 공간(64)에는, 관통 구멍(38)뿐만 아니라 그 내부 공간(64)에 의해 제공되는 공간을 채우기 위해 기체 매체가 충전된다. 외부 전원의 작동에 의해 그 기체 매체가 음극 기구(26) 뿐만 아니라 양극 부재(62)에 가해지는 전계에 의해 이온화된다.

관통 구멍의 측벽(40)에 형성된 금속 피복물(42)에 부딪치는 기체상 이온은 전술한 바와같이 금속원자를 튀어나오게하여 자외선 에너지를 발생한다. 세그멘트 표시 시스템(10)의 내부에 충전되는 상기 기체 매체는 희가스 또는 불활성 가스 성분으로 이루어지며, 네온, 알곤, 크립톤, 크세논, 헬륨 또는 그들의 혼합물로 구성된다.

Claims (10)

1. (정정) (a) 금속 원자의 이온화에 응답하여 자외선 대역폭내에 있는 전자파 스펙트럼의 에너지를 생성하는데 적합하게된 음극 기구로서, 다수의 슬로트형 관통 구멍을 가지며 그 관통 구멍의 측벽에 금속 피복물이 형성되어 있고 서로 정반대의 제1표면 및 제2표면을 가지는 음극판 부재로 이루어진 음극 기구와, (b) 음극판 부재에 고착되고, 그 음극판 부재의 제2표면에서 떨어져 있어 그와의 사이에 내부 공간을 형성하는 양극 기구와, (c) 상기 음극판 부재의 관통 구멍들과 일치하여 다수의 형광 물질 피복물이 형성되어 있고 음극판 부재의 제1표면에 부착된 표시패널 기구로 구성된 세그멘트 표시 시스템.
2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 표시 패널기구가, 자외선 대역폭내 대역폭의 전자파 스펙트럼을 실질적으로 통과시키는 표시 패널 부재를 포함하는 세그멘트 표시 시스템.
3. (정정) 제2항에 있어서, 상기 표시 패널 부재가 서로 정반대의 제1표면 및 제2표면을 가지며, 그 표시 패널 부재의 제1표면이 음극판 부재의 제1표면에 부착된 세그멘트 표시 시스템.
4. (정정) 제3항에 있어서, 표시 패널 부재의 제2표면에 다수의 형광 물질 피복물이 부착된 세그멘트 표시 시스템.
5. (정정) 제4항에 있어서, 표시 패널 부재가, 그의 제2표면 및 형광 물질 피복물위에 부착되어 형광 물질 피복물의 마모를 방지하기 위한 보호 피복층을 가지는 세그멘트 표시 시스템.
6. (정정) 제5항에 있어서, 표시 패널 부재의 제1표면이 음극판 부재의 제1표면에 접착제로 접착되는 세그멘트 표시 시스템.
7. (정정) 제4항에 있어서, 형광 물질 피복물이 형광체 조성물로 형성된 세그멘트 표시 시스템.
8. (정정) 제1항에 있어서, 표시 패널 기구는 자외선 대역폭내 대역폭의 전자파 스펙트럼을 통과시키지 않지만 가시광선 대역폭의 전자파 스펙트럼을 실질적으로 통과시키는 표시 패널 부재를 포함하는 세그멘트 표시 시스템.
9. (정정) 제8항에 있어서, 표시패널 부재는 서로 정반대의 제1표면 및 제2표면을 가지며, 그 표시 패널 부재의 제1표면은 음극판 부재의 제1표면에 부착된 세그멘트 표시 시스템.
10. (정정) 제9항에 있어서, 형광 물질 피복물이 표시패널 부재의 제1표면에 고착된 세그멘트 표시 시스템.

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