KR950003827B1 - 저전압 구동 평면 형광표시장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저전압 구동 평면 형광표시장치 및 제조방법

제1도는 종래의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 횡 단면도.

제2도는 종래의 가상 케소드 형광표시장치의 횡 단면도.

제3도는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 횡단면도.

제4도는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 단위셀의 구동방법을 보인 도면.

제5도는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 제조에 따른 공정 순서도.

제6도에서 제9도는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 전자 빔의 컷오프의 해석결과를 보인 스펙트럼.

본 발명은 저 전자속 여기용 형광체를 이용한 저 전압 구동 형광표시장치에 관한 것으로, 특히 투과형 및 직시형 양 타입으로의 사용이 가능한 저전압 구동 평면 형광표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 형광표시장치의 구분은 제어 그리드(Grid)수단이 없는 경우 직시형이 대부분이고 제어 그리드수단을 구비하는 경우 투과형 및 전면발광형(FL-VFD TYPE)의 표시장치로 분류되며, 본 발명은 에노드 수단이 글라스기판 상에 스트라이프 상의 에노드전극과 제어 그리드전극 간의 메트릭스 구동으로 디스플레이를 실현하기 위한 형광표시장치에 관한 것으로 특히, 직시형과 투과형, 양 구조로의 사용이 가능한 형광표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.

디스플레이 장치에는 전통적 음극선관을 위시해서 저속전자선을 이용한 형광표시관, 가스 방전관을 이용한 액정표시장치 등 매우 다양한 종류의 것들이 있다. 이들 종류별 디스플레이 장치들의 공통점은 전기적 화상신호 또는 데이타신호등을 시각화 한다는 점으로서, 각각 여러 방면에서 구조적이나 기능적으로 개선되어 발전된 것들이다.

최근 디스플레이 장치의 개방동향은 다량의 대중정보 표시매체의 요구와 대 화면의 고 선명 텔레비젼, 소위 HDTV 의 출현으로 인해 고 선명의 대형화면을 가지면서 가능한 그 두께가 얇은 표시장치를 그 목적으로 하고 있다.

이러한 개발추세에 맞추어서 최근 저속 전자선을 이용한 형광표시관이 일본 공개 특허공보 昭63-163492"형광표시장치"와 미국특허 No. 4,719,388"Flat Eletron Control Device unilizing a Unifrom Space-charg Cloud of free electron as a Virtual Cathode"로 소개된 바 있다.

상기 일본 특허공보에 소개된 형광표시장치는 제1도에 보인 바와 같이 전면 글라스기판(12)위에 형성된 스트라이프 상의 에노드전극(11)이 일정한 간격으로 배열되고 그 위에 형광체(15)가 도포되며 상기 에노드전극(11)과 일정간격을 두고 스테인레스 등의 강선으로 형성되는 제어 그리드전극(13)이 에노드전극(11)과 직교하는 방향으로 절연 스페이서(16)에 의해 고정되어 스트라이프상으로 형성되며 제어 그리드전극(13)과 소정간격을 두고 에노드전극(11)과 동일한 방향으로 케소드전극(14)이 일정간격을 두고 배열되는 구조를 갖는다. 상기 구조를 갖는 전면발광형 형광표시장치는 에노드전극(11)과 제어 그리드전극(13)간의 메트릭스구동으로 상기 케소드전극(14)으로부터 방출된 전자가 상기 제어그리드(13)와 에노드전극(11)에 의해 가속되고, 해당 화소의 형광체(15)에 충돌함으로써, 형광체가 빛을 발하는 방법으로 디스플레이가 구현된다.

상기 종래의 형광표시장치는 상기 제어 그리드수단(13)으로, 스테인레스 등의 가늘고 강한 와이어를 사용하는 것이 대부분이며, 이는 가공이 어렵고 비용이 많이드는 문제점이 있고 라인피치의 최소한계는 200㎛정도로 구성해야 하는 이유로, 와이어 양단의 절연 스페이서를 통한 리드선의 가공이 대단히 어렵고 저전압 구동에서의 전자빔의 침투가 약한 이유로 휘도가 떨어지는 문제점과 투과형(FL-VFD)으로 제한되는 문제점이 있다.

상기 미국특허 No. 4,179,388로 소개된 형광표시장치는 자유전자에 의해 형성되는 가상 케소드를 디바이스 내에 균일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 것으로 이를 제2도를 통하여 좀 더 상세히 설명하고자 한다.

에노드전극(20)과 형광체 층(201)을 구비한 전면 글라스기판(21) 및 반사전극(22)을 구비한 배면 글라스기판(23)과 상기 배면 글라스기판(23) 상에 다수 평행하게 배열되는 스트라이프 상의 라인 케소드전극(24)과 그 위를 격자모양의 가속그리드수단(25)이 형성되고 상기 가속그리드수단(25)과 전면 글라스기판(21)사이에 버퍼전극(26), 어드레스전극(27) 및 그리드수단(27)으로 구성되고 홀(28)이 형성된 감광성 글라스를 사용한 전자빔 제어수단(29)이 형성되는 구조를 갖는 상기 형광표시장치는 형광체층(201)에 가속된 전자를 충돌시키는 방법으로 화상을 디스플레이하는 것으로서, 상기 스트라이프 상의 케소드전극(24)에 의해 공간차지된 자유전자 구름(30)을 균일하게 형성하여 가상 케소드전극을 형성하는 방법으로 화상을 디스플레이하기 위한 자유전자가 전극 상에 불균일하게 형성되는 문제점을 해결하는 것을 특징으로 한다.

상기 형광표시장치는 사이드 글라스를 2단으로 해야하며 진공 디바이스의 총 두께도 크고 전자 빔의 투과도가 5%정도로 낮은 이유로 전자량에 민감한 저속여기용 형광체의 사용이 불가하며 에노드전극에 적어도 수 kV의 고압이 요구되는 단점이 있고 칼라 실현시 전자 빔의 미소편향형 제어 그리드전극의 가동이 어려울 뿐만 아니라 감광성 그리드글라스의 가격도 비싼 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 형광표시장치는 저전자속 여기용 형광체를 이용한 저전압 구동용 형광표시장치로서, 제어 그리드전극을 기판 글라스 상에 형성하여 그리드 부와 기판 글라스를 일체형으로 하여 상기 그리드 부의 가공을 쉽게 하고 라인 그리드 피치를 인쇄술로 가능한 피치인 약 140㎛까지 축소 가능하게하여 비용이 적게들고 투과형과 직시형의 양 타입으로 사용이 가능한 형광표시장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치는 투명한 전면 글라스기판 및 배면 글라스기판(38,31), 상기 배면 글라스기판(31)상에 형성되어 가속 전자를 반사 및 차단하기 위한 반사전극(32), 상기 전면 글라스기판(38) 상에 에노드 전극으로 형성되는 스트라이프 상의 제1전극군(37), 상기 제1전극군(37)과 직교하는 방향으로 일정간격으로 다수 평행하게 배열되는 구조를 갖는 스트라이프 상의 격벽(36), 상기 격벽과 격벽사이에 형성되는 형광체 패턴층(39), 상기 격벽(36)위에 형성되어 전자 빔을 제어하기 위한 제어 그리드수단(35), 상기 제어 그리드수단(35) 상에 일정간격을 두고 형성되는 격자모양의 가속그리드수단(34), 및 상기 제1전극군(37)과 직교하는 방향으로 평행하게 일정간격을 두고 형성되는 케소드전극을 구비하는 제2전극군(33)을 구비하는 것을 특징으로 하고, 상기 전면 글라스기판(31)상에 상기 제1전극군(37)을 증착하기 위한 전극증착단계(51), 에칭으로 상기 에노드전극의 라인패턴을 형성하기 위한 패턴형성단계(52), 상기 형성된 에노드전극 위에 인쇄, 침전, 설리(Slurry)법 등으로 형광체 패턴을 형성하기 위한 형광체 도포단계(53), 상기 형광체 패턴의 사이에 에노드전극과 직교하는 방향으로 격벽을 형성하는 격벽형성단계(54), 및 상기 격벽위에 제어 그리드전극을 형성하기 위한 그리드 전극 형성단계(55)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 형광표시장치를 상세히 설명하고자 한다.

제3도는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 단면도이다.

투명 저면 글라스기판(38) 및 투명 배면 글라스기판(31), 상기 배면 글라스기판(31) 상에 형성되어 가속된 전자를 반사 및 차단하기 위한 반사전극(32), 상기 전면 글라스기판 상에 에노드전극으로 형성되는 스트라이프 상의 제1전극군(37), 상기 제1전극군(37)과 직교하는 방향으로 일정간격으로 다수 평행하게 배열되는 구조를 갖는 스트라이프 상의 격벽(36), 상기 격벽과 격벽사이에 형성되는 형광체 패턴층(39), 상기 격벽 위에 형성되어 전자 빔을 제어하기 위한 제어 그리드수단(35), 상기 제어 그리드수단(35)상에 일정간격을 두고 형성되는 격자모양의 가속그리드수단(34), 상기 제1전극군(37)과 직교하는 방향으로 평행하게 일정간격을 두고 형성되는 케소드전극으로 구성되는 제2전극군(33)을 구비한다.

즉, 전면에는 통상 유리등으로 구성되어 표시소자를 구성하는 요소들을 보호하기 위한 전면 글라스기판(38)이 위치하며 상기 전면 글라스기판(38) 상부에는 한 방향으로 상호 평행하게 배열되는 투명 에노드전극으로 형성되는 제1전극군(37)과 상기 제1전극군과 직교하는 방향으로 스트라이프 상의 격벽(36)이 제1전극군 상에 형성되고 상기 격벽(36)위에, 전자 빔을 제어하기 위한 제어 그리드수단(34)이 형성되며 상기 격벽과 격벽사이에 형광체 패턴층(39)이 형성되는 구조로 되어있다.

또한, 상기 가속 그리드수단(34)은 격자 모양으로 형성되는 것으로서, 전자를 가속하기 위한 것이고 상기 격벽(36)과 직교하는 방향으로 평행하게 일정간격을 두고 가속 그리드수단(34) 위에 형성되는 스트라이프상의 제2전극군(33)이 형성되고 상기 배면 글라스기판(31)의 하부에 반사전극(32)을 형성하고, 상기 제2전극군(33)으로부터 열 및 전기장에 의해 방출되는 전자를 상기 가속 그리드수단(43), 제어 그리드수단(35), 및 제1저극군(37)을 통해 가속시키고 가속된 전자를 상기 형광체 층(39)에 충돌시켜 빛을 발하게 하는 방법으로 구동된다.

상기와 같이 구조에서 화상의 표현은 상기 제1전극군(37)에 의해 X매트릭스를 형성하고 상기 전자빔을 제어하기 위한 각 제어 그리드전극(35)사이의 채널에 의해 Y메트리스를 형성하여 상호 직교되는 교차점이 단위 셀의 역활을 하게되는 것으로서, 이 경우 형광체의 발광은 상술한 바와 같이 인접한 2개의 제어 그리드전극군에 인가되는 전위차에 따라 도통상태와 절연상태의 상태변이를 일으키는 스위치 역활을 하게 된다. 즉, 전면 글라스기판의 하부에 형성되어 있는 제1전극군과 형광체막과 제2전극군으로 이어지는 전기적인 채널이 형성되므로 상기 형광체막에 인가되는 전위차에 따라 형광체막에 빛이 형성된다.

상기 구조를 갖는 단위셀의 구동방법을 제4도를 참조로 하여 설명하면 제4도와 같이 제어 그리드전극(35)을 기수번째와 우수번째로 분류하고 기수번째의 전극군을 K₁, K₂, K₃, ……K_n+1이라 하고 우수번째의 전극군을 G₁, G₂, G₃, ……G_n이라 하면, 구동되는 단위화소에 인접한 기수번째 및 우수번째의 전극군과 단위화소에 해당되는 제1전극군(37)에 순차적으로 전압이 인가되는 방법으로 구동된다. 이때, 상기 제어 그리드전극(35)에 공급되는 전압은 전자 빔의 컷오프(Cut off)가능한 전압 즉, 약 -10에서 상기 제1전극구동 전압 까지의 범위로서 저속여기용 형광체의 발광 문턱전압에서 최고 효율을 갖는 휘도의 전압까지 이며 Z_nO:ZN의 경우 øV에서 50V의 범위이다.

상기 구조를 갖는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 제조방법을 제5도를 참조로 하여 설명하면 상기 전면 글라스기판(38)상에 에노드전극인 상기 제1전극군(37)을 증착하기 위한 전극증착단계(제5a도), 에칭으로 상기 에노드전극의 라인 패턴을 형성하기 위한 패턴형성단계(제5b도), 상기 형성된 에노드전극 위에 인쇄, 침전, 및 설리법 등으로 형광체 패턴(35)을 형성하기 위한 형광체 도포단계(제5c도), 상기 형광체 패턴의 사이에 에노드전극과 직교하는 방향으로 격벽(36)을 형성하는 격벽형성단계(제5d도), 및 상기 격벽위에 제어 그리드전극(35)을 형성하기 위한 그리드전극 형성단계(제5e도)로 구성되고, 상기 전극증착단계(제5a도)에서 전면 글라스기판(38) 상에 에노드전극인 상기제1전극군(37)을 증착하고 상기 패턴형성단계(제5b도)에서 에칭으로 상기 에노드전극의 라인 패턴(37)을 형성한 후 형광체 도포단계(제5c도)에서 상기 형성된 에노드전극 위에 인쇄 및 침전법 등으로 형광체 패턴(39)을 형성한 다음 상기 격벽형성단계(제5d도)에서 형광체 패턴의 사이에 애노드전극과 직교하는 방향으로 격벽(36)을 형성하고, 그리드전극 형성단계(제5e도)에서 상기 방법에 의해 형성된 격벽(36)위에 제어 그리드전극(35)을 형성하는 방법으로 제조된다.

이때, 상기 절연 격벽은 그루브 형태로 형성되고 상기 제어 그리드전극은 그 위에 캡(Cap)을 씌운 형태로 구성되고 이는 제어 그리드전극을 서로 마주보게 형성하여 양 전극의 전압에 의해 생성되는 자유전자의 형성을 돕기 위한 것이고, 또한 상기 절연격벽은 상품화된 PDP 절연 격벽을 기준으로 현재 가능한 최고 높이는 200㎛까지 가능하고 최소 폭은 70㎛까지 가능하다. 따라서 본 발명의 형광표시장치의 빔 컷오프 전압 및 디바이스 스팩의 전자장 해석 결과 제어 그리드의 간격을 140㎛로 축소하고 격벽을 200㎛이하로 형성하였다.

제6도에서 제9도는 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 각 전극에 인가되는 전압과 제어 그리드 전극간의 간격에 따른 전자장의 해석으로 전자 빔의 컷오프의 가능여부 결과를 보인 스펙트럼으로서, 제어 그리드전극의 전압을 øV 이하로 하고 상기 제어 그리드전극의 넓이를 0.13㎜로 형성한 것을 기준으로 한다.

제6도는 상기 격벽 상에 형성되는 제어 그리드전극과 가속 그리드전극의 간격을 5㎜, 제어 그리드전극의 높이를 0.05㎜, 제어 그리드전극 간의 간격을 0.15㎜, 격벽의 높이를 0.13㎜로 형성한 후 상기 에노드전극에 45V, 가속 그리드전극에 10V의 전압을 인가하였을 때의 해석결과를 보인 스펙트럼이다.

제7도는 상기 격벽 상에 형성되는 제어 그리드전극과 에노드전극의 간격을 5㎜, 제어 그리드전극의 높이를 0.01㎜ 제어 그리드전극 간의 간격을 0.1㎜, 격벽의 높이를 0.13㎜로 형성한 후 상기 에노드전극에 50V, 가속 그리드전극에 15V의 전압을 인가하였을 때의 해석결과를 보인 스펙트럼이다.

제8도는 상기 격벽 상에 형성되는 제어 그리드전극과 에노드전극의 간격을 5㎜, 제어 그리드전극의 높이를 0.05㎜, 제어 그리드전극 간의 간격을 0.15㎜, 격벽의 높이를 0.14㎜로 형성한 후 상기 에노드전극에 50V, 가속 그리드전극에 7V의 전압을 인가하였을 때의 해석결과를 보인 스펙트럼이다.

제9도는 상기 제8도의 스펙트럼의 0~9V의 포텐셜 영역을 확대하여 보인 스펙트럼이다.

상기 제6도에서 제9도의 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치의 실시예에 따른 전자장의 해석결과를 보인 스펙트럼에서 보인 바와 같이 상기 설정된 각 전극에 인가되는 전압과 제어 그리드 전극간의 간격에 따른 전자 빔의 컷오프가 가능함을 알 수 있다.

상기 본 발명의 저전압 구동 평면 형광표시장치는 격벽의 높이가 100~200㎛의 크기로 형성됨으로 인해 시야각의 제한이 적고 격벽의 형상이 반타원의 형태임으로 투과형 및 직시형의 양 타입으로 사용이 가능하고 제어 그리드수단으로 와이어 및 감광성 글라스의 사용을 배제함으로써, 제어그리드의 가공을 쉽게하고 제작비용을 절가하는 한편, 모노 표시장치에 사용되는 경우 640×480의 비로 영상장치의 설계가 가능하고 칼라 표시장치의 경우 640×480의 비를 갖는 모니터와 HDTV 및 컬러TV로의 응용 가능하며, 특히, 비디오폰 및 차량계기판등의 표시장치로의 사용이 가능하게 하는 현저한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 투명한 전면 글라스기판 및 배면 글라스기판; 상기 배면 글라스기판 상에 형성되어 가속된 전자를 반사 및 차단하기 위한 반사극; 상기 전면 글라스기판 상에 에노드전극으로 형성되는 스트라이프상의 제1전극군; 상기 제1전극군과 직교하는 방향으로 일정간격으로 다수 평행하게 배열되는 구조를 갖는 스트라이프상의 격벽; 상기 격벽과 격벽사이에 형성되는 형광체 패턴층; 상기 격벽 위에 형성되어 전자 빔을 제어하기 위한 제어 그리드수단; 상기 제어 그리드수단 상에 일정간격을 두고 형성되는 격자모양의 가속그리드수단; 및 상기 제1전극군과 직교하는 방향으로 평행하게 일정간격을 두고 형성되는 케소드전극으로 구성되는 제2전극군을 구비하는 것을 특징으로 하는 저전압 구동 평면 형광표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2전극군은 상기 제1전극군과 평행한 방향으로 구성가능한 것을 특징으로 하는 저전압 구동 평면 형광표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 투명한 전면 글라스기판 및 배면 글라스기판을 선택적으로 투명 또는 불투명한 전극을 사용함으로써, 투과형 및 직시형의 양 타입으로 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 저전압 구동 평면 형광표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 그루브 형태로 형성되고 상기 제어 그리드전극은 그 위에 켑(Cap)을 씌운 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 구동 평면 형광표시장치.
5. 투명한 전면 글라스기판 및 배면 글라스기판, 상기 배면글라스기판 상에 형성되어 가속된 전자를 받아 디스플레이하는 스크린전극, 상기 전면 글라스기판 상에 에노드전극으로 형성되는 스트라이프 상의 제1전극군, 상기 제1전극군과 직교하는 방향으로 일정간격으로 다수 평행하게 배열되는 구조를 갖는 스트라이프 상의 격벽, 상기 격벽과 격벽사이에 형성되는 형광체 패턴층, 상기 격벽위에 형성되어 전자 빔을 제어하기 위한 제어 그리드수단, 상기 제어 그리스수단 상에 일정간격을 두고 형성되는 격자모양의 가속 그리드수단, 및 상기 제1전극군과 직교하는 방향으로 평행하게 일정간격을 두고 형성되는 케소드전극으로 구성되는 제2전극군을 구비하는 저전압 구동 평면 형광표시장치에 있어서, 상기 전면 글라스기판 상에 상기 제1전극군을 증착하기 위한 전극증착단계; 에칭으로 상기 에노드전극의 라인 패턴을 형성하기 위한 패턴형성단계; 상기 형성된 에노드전극 위에 인쇄 및 침전법 등으로 형광체 패턴을 형성하기 위한 형광체 도포단계; 상기 형광체 패턴의 사이에 에노드전극과 직교하는 방향으로 격벽을 형성하는 격벽형성단계; 및 상기 격벽위에 제어 그리드전극을 형성하기 위한 그리드전극형성단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 저전압 구동 평면 형광표시장치의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 절연 격벽의 높이를 200㎛이하, 상기 제어 그리드의 간격을 140㎛이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 저전압 구동 평면 형광표시장치의 제조방법.