KR100814839B1 - 형광표시관 - Google Patents

Abstract

적은 종류의 형광체로도 보다 다양한 종류의 색상을 구현할 수 있도록 함으로써, 새로운 발광색을 갖는 형광체를 개발함에 따른 제조 원가 상승 등의 문제없이 보다 다양한 칼라 표현이 가능하도록 한 형광표시관에 관한 것으로, 본 발명의 형광표시관은, 사이드 글래스와 더불어 진공 용기를 구성하는 한쌍의 전면 및 후면 기판과; 상기 진공 용기 내부를 가로지르도록 고정되며 열전자를 방출하는 필라멘트와; 상기 기판중 적어도 어느 한 기판의 표면에 제공되어 배선층을 통해 전압을 인가받는 복수의 애노드 전극과; 상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 가속 또는 차단시키는 제어 전극과; 각각의 애노드 전극 표면에 제공되어 상기 열전자에 의해 발광하는 복수의 도트 또는 세그먼트 타입 발광층;을 포함하며, 상기 발광층 중에서 적어도 일부의 발광층은 각기 다른 발광색을 갖는 형광층을 2층 이상으로 적층하여 형성한 복층 구조로 이루어진다.

형광표시관, 혼색, 형광체, 복층,

Description

형광표시관{VACUUM FLUORESCENT DISPLAY}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 형광표시관의 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 형광표시관의 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 형광표시관의 개략적인 단면도.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 의한 형광표시관의 개략적인 단면도.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 의한 형광표시관의 개략적인 단면도.

본 발명은 형광표시관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 색상의 형광체를 복층으로 적층하여 상기 형광체들의 혼합색이 디스플레이 되도록 한 형광표시관에 관한 것이다.

형광표시관(VFD)은 필라멘트에서 방출되는 전자를 그리드 전극과 애노드 전극의 제어에 의해 형광층에 선택적으로 충돌시켜 발광시키는 자발광 표시소자로서, 시인성이 뛰어나고 시야각이 넓으며, 저전압으로 구동이 가능하여 반도체 부품의 적용이 쉽고, 신뢰성이 높아 여러 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.

이러한 형광표시관은 구조에 따라 2극관, 3극관 및 4극관으로 분류되고, 표 시 부위에 따라 일반형, 전면 발광형 및 양면 발광형으로 분류되는바, 일반적으로 많이 사용되는 3극관 구조의 일반형 형광표시관은 통상적으로, 서로 마주보는 한쌍의 전면 및 후면 기판과 상기 양 기판을 밀봉하여 진공용기를 구성하는 사이드 글래스와, 후면 기판의 표면에 제공되는 소정 패턴의 애노드 전극 및 이 전극의 표면에 제공되는 형광층과, 형광층과 전면 기판 사이에 설치되어 전압 인가시 열전자를 방출하는 다수개의 필라멘트와, 애노드 전극과 필라멘트 사이에 설치되어 상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 가속 또는 차단시키는 금속 메쉬(mesh) 형태의 그리드 전극을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성의 형광표시관에 있어서, 일정 높이의 절연성 격벽 및 도전층으로 이루어지는 제어 전극을 애노드 전극의 외곽에 제공하는 경우에는 상기 금속 메쉬 형태의 그리드 전극을 제거할 수도 있다.

여기에서, 형광표시관의 표시면을 이루는 애노드 전극은 흑연 등의 도전막을 세그먼트(segment) 또는 다수개의 도트(dot) 형상으로 인쇄하여 형성하며, 그리드 전극과 애노드 전극 모두에 (+) 전압을 인가한 경우에만 필라멘트로부터 방출된 열전자가 상기 형광체에 충돌하여 소정의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 화상을 구현하기 위한 상기 형광체로는 발광 스펙트라(spectra)로 관찰할 때, 단파장측의 청색으로부터 장파장측의 적색에 이르기까지 여러 종류의 형광체가 사용되고 있지만, 저전압에서 고휘도가 얻어지는 녹색의 ZnO:Zn 형광체가 가장 넓게 사용되며, 부분적으로 타발광색 형광체를 병용하여 사용하는 것이 일반적이다.

이러한 구성으로 이루어지는 형광표시관은 상기 형광체들이 고유한 하나의 발광색만을 가지므로, 상기 형광체가 인쇄되는 각 세그먼트 또는 도트는 하나의 표시색만을 구현하게 된다.

따라서, 통상의 형광표시관에서 2가지 이상의 색상을 구현하기 위해서는 그에 상응하는 갯수만큼의 형광체를 구비해야 한다. 다시 말하면, 3가지의 색상을 구현하기 위해서는 각기 다른 발광색을 갖는 3종류의 형광체를 구비해야 하며, 5가지의 색상을 구현하기 위해서는 각기 다른 발광색을 갖는 5종류의 형광체를 구비해야 한다.

이와 같이, 통상의 형광표시관에서는 구현하고자 하는 표시색의 갯수가 증가하면 형광체의 종류도 이에 비례하여 증가하는데, 현재 개발되어 있는 형광체는 그 종류가 다양하지 못하여 형광표시관을 통해 구현 가능한 표시색이 어느정도 한정되어 있으므로, 형광표시관의 보다 다양한 칼라 표현에 한계를 갖는다.

그리고, 현재 개발되어 있지 않은 새로운 색상을 구현하기 위해서는 새로운 종류의 형광체를 개발해야 하므로, 형광체 개발에 따라 제조 원가가 상승되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 적은 종류의 형광체로도 보다 다양한 종류의 색상을 구현할 수 있도록 함으로써, 새로운 발광색을 갖는 형광체를 개발함에 따른 제조 원가 상승 등의 문제없이 보다 다양한 칼라 표현이 가능하도록 한 형광표시관을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적은,

사이드 글래스와 더불어 진공 용기를 구성하는 한쌍의 전면 및 후면 기판과;

상기 진공 용기 내부를 가로지르도록 고정되며 열전자를 방출하는 필라멘트와;

상기 기판중 적어도 어느 한 기판의 표면에 제공되어 배선층을 통해 전압을 인가받는 복수의 애노드 전극과;

상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 가속 또는 차단시키는 제어 전극과;

각각의 애노드 전극 표면에 제공되어 상기 열전자에 의해 발광하는 복수의 도트 또는 세그먼트 타입 발광층;

을 포함하며, 상기 발광층 중에서 적어도 일부의 발광층은 각기 다른 발광색을 갖는 형광층을 2층 이상으로 적층하여 형성한 복층 구조로 이루어지는 형광표시관에 의해 달성된다.

상기에서, 복층 구조를 형성하는 각각의 형광층은 동일한 패턴 폭을 갖도록 형성하거나, 또는 각기 다른 패턴 폭을 갖도록 형성할 수 있으며, 서로 다른 패턴 폭을 갖도록 형성하는 경우에는 애노드 전극의 표면에 제공되는 하층의 형광층을 이 형광층의 표면에 제공되는 상층의 형광층에 비해 큰 패턴 폭을 갖도록 형성할 수 있다.

그리고, 상기 발광층 중에서 적어도 일부는 3층 구조의 형광층으로 구성하고, 나머지 다른 발광층들은 단층 또는 2층 구조의 형광층으로 구성하는 것도 가능 하다.

이로써, 필라멘트에서 방출된 열전자에 의해 제1 및 제2 형광층(또는 제1 내지 제3 형광층)이 각각 발광하면, 하측 형광층의 발광색이 상측 형광층을 통과하면서 상기 상측 형광층의 발광색과 혼합되므로, 사용자는 각 형광층의 혼합된 혼합색을 관찰하게 되므로, 새로운 형광체를 개발하지 않고 기존의 형광체를 사용하더라도 새로운 색상을 구현할 수 있게 된다.

이러한 구성의 형광표시관에 있어서, 상기 제어 전극은 금속 박판을 에칭하여 형성한 메쉬상의 그리드로 구성하거나, 절연 격벽상에 제공되는 도전층으로 구성하거나, 또는 일정 높이의 금속 격벽으로 구성할 수 있다.

상기 제어 전극을 메쉬상의 그리드로 구성하는 경우에는 이 전극을 필라멘트와 애노드 전극 사이 공간에 설치할 수 있고, 상기 제어 전극을 절연 격벽상의 도전층으로 구성하거나 금속 격벽으로 구성하는 경우에는 이 전극을 애노드 전극을 둘러싸도록 설치할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 형광표시관의 단면도를 도시한 것으로, 특히 3극관 구조의 일반형 형광표시관을 도시한 것이다.

형광표시관은 사이드 글래스(12)에 의해 접착되는 전면 기판(14) 및 후면 기판(16)과, 이들 기판이 형성하는 용기 내부를 가로지르도록 필라멘트 지지체(미도시)에 의해 양끝단이 고정되는 다수개의 필라멘트(18)와, 후면 기판(16)의 표면에 형성되는 애노드부와, 상기한 필라멘트(18)와 애노드부 사이에서 특정의 애노드 패턴을 감싸도록 고정되는 메쉬 그리드(20)로 이루어진다.

여기에서, 상기 필라멘트(18)는 잘 알려진 바와 같이, 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 등의 산화물이 도포된 극히 가느다란 텅스텐 심선으로 형성할 수 있으며, 메쉬 그리드(20)는 SUS 재질의 얇은 철편을 식각하여 메쉬(mesh)를 형성하고 상기 메쉬의 둘레부에 지지대를 제공하여 형성할 수 있다.

상기한 애노드부는 배선층(22)과, 배선층(22) 위로 통전홀(미도시)을 형성하는 절연층(24)과, 상기한 통전홀(미도시)에 형성되는 도트층(26)과, 상기한 도트층(26)과 접촉하면서 절연층(24) 위로 형성되는 애노드 전극(28)과, 애노드 전극(28)에 형성되는 발광층(30,32)을 포함한다.

여기에서, 본 발명은 상기 발광층(30,32)중 일부의 발광층(32)을 복층 구조의 형광층으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

상술하면, 애노드 전극(28)의 각 표면에는 도트 또는 세그먼트 타입의 제1 형광층(30a)이 형성되는데, 이때, 일부 애노드 전극에 형성된 제1 형광층(30a)의 표면에는 제1 형광층(30a)과는 다른 발광색을 갖는 제2 형광층(30b)이 제1 형광층(30a)과 패턴 폭으로 형성된다.

따라서, 도 1의 좌측에 도시한 발광층(30)은 제1 형광층(30a)에 의한 단층 구조로 이루어지고, 우측에 도시한 발광층(32)은 제1 및 제2 형광층(30a,30b)에 의한 2층 구조로 이루어진다.

여기에서, 상기 제1 및 제2 형광층(30a,30b)은 녹색의 ZnO:Zn 형광체와 청색 의 ZnS:Zn 형광체, 또는 녹색의 ZnO:Zn 형광체와 적색의 Y202S:Eu 형광체로 각각 구성할 수 있으며, 다른 예로 백색의 형광체와 오렌지색의 형광체로 구성할 수도 있다.

상기 도 1에는 일부 발광층(30)을 단층 구조의 형광층(30a)으로 구성하고 나머지 발광층(32)을 2층 구조의 형광층(30a,30b)으로 구성하는 것으로 도시하였지만, 모든 발광층을 2층 구조의 형광층으로 구성하는 것도 가능하다.

이로써, 리드선(34)에 의해 배선층(22)으로 인가된 전압이 도트층(26)을 통해 각각의 애노드 전극(28)에 전달되고, 그리드 전극(20)의 제어에 의해 필라멘트(18)에서 방출된 열전자를 제공받아 발광층(30,32)이 발광한다.

이때, 제1 및 제2 형광층(30a,30b)이 녹색의 ZnO:Zn 형광체와 청색의 ZnS:Zn 형광체로 각각 구성된 경우 좌측의 발광층(30)에서는 녹색이 디스플레이 되지만, 우측의 발광층(32)에서는 녹색과 청색의 혼합색인 청록(cyan)색이 디스플레이 된다.

그리고, 상기 제1 및 제2 형광층(30a,30b)이 녹색의 ZnO:Zn 형광체와 적색의 Y202S:Eu 형광체로 구성된 경우에는 우측의 발광층(32)에서 녹색과 적색의 혼합색인 노란색이 디스플레이 되고, 상기 제1 및 제2 형광층(30a,30b)이 백색 형광체와 오렌지색 형광체로 구성된 경우에는 우측의 발광층(32)에서 백색과 오렌지색의 혼합색인 살구색이 디스플레이 된다.

하기 표 1은 표시관 내부의 모든 발광층이 도 1의 좌측에 도시한 바와 같이 단층 구조의 형광층(30a)으로 이루어지는 종래 기술의 형광표시관과 일부 발광층이 2층 구조의 형광층(30a,30b)으로 이루어지는 본 발명의 형광표시관에 있어서, 다양한 색상을 구현할 때 필요로 하는 형광체의 종류를 비교하여 나타낸 것이다.

	종래	본발명
단색 구현시	1가지 형광체 필요	1가지 형광체 필요
2색 구현시	2가지 형광체 필요	2가지 형광체 필요
3색 구현시	3가지 형광체 필요	2가지 형광체 필요
4색 구현시	4가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
5색 구현시	5가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
6색 구현시	6가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요

이와 같이, 단층 구조의 발광층을 갖는 종래의 형광표시관에서는 구현하고자 하는 표시색의 갯수가 증가하면 이에 상응하여 형광체의 종류도 증가하지만, 본 발명의 형광표시관은 적은 종류의 형광체만 사용하더라도 보다 다양한 색상의 디스플레이가 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 의한 형광표시관의 단면도로서, 앞선 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도시하는 바와 같이, 본 실시예는 필라멘트(18)의 열전자에 의해 발광하는 발광층(30,32')중 일부 발광층(32')을 제1 내지 제3의 형광층(30a,30b,30c)에 의한 3층 구조로 형성하며, 나머지 발광층(30)은 제1 내지 제3 형광층(34a,34b,34c) 중에서 어느 하나의 형광층으로 이루어지는 단층 구조로 형성한 것이다.

상기에서, 좌측의 발광층(30)은 제1 내지 제3 형광층(34a,34b,34c) 중에서 선택한 2개의 형광층에 의한 2층 구조로 형성할 수도 있다.

이러한 3층 구조의 발광층(32')을 갖는 본 실시예의 형광표시관은 하기 표 2 에 도시한 바와 같이 2층 구조의 발광층을 갖는 도 1의 실시예에 비해 더욱 적은 종류의 형광체로도 더욱 많은 색상을 구현할 수 있다.

	종래	본발명
3색 구현시	3가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
4색 구현시	4가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
5색 구현시	5가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
6색 구현시	6가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
7색 구현시	7가지 형광체 필요	3가지 형광체 필요
8색 구현시	8가지 형광체 필요	4가지 형광체 필요

상기 도 1 및 도 2의 실시예는 2층 또는 3층 구조의 발광층을 구성하는 각각의 형광층이 동일한 패턴 폭을 갖는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 도 3에 도시한 제3 실시예와 같이 상하측의 제1 및 제2 형광층(30a,30b)을 서로 다른 폭으로 형성하는 것도 가능하다.

즉, 본 실시예의 형광표시관은 하측의 제1 형광층(30a)을 상측의 제2 형광층(30b)의 패턴 폭에 비해 크게 형성한 것인데, 이 실시예의 형광표시관에 의하면 제2 형광층(30b)이 제1 형광층(30a)의 폭방향 중심부로부터 약간 벗어난 위치에 형성되더라도 혼합색이 양호하게 구현될 수 있으므로, 도 1 및 도 2의 실시예에 비해 형광층 인쇄 작업시의 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 형광표시관의 단면도로서, 앞선 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도시하는 바와 같이, 본 실시예들은 도1 내지 도3의 메쉬 그리드(20)를 사용하지 않는 그리드리스 타입의 형광표시관으로서, 애노드부 패턴의 외곽으로 일정 높이의 제어 전극을 형성한 것이다.

상기한 제어 전극은 배선층과 접속되어 외부 전압을 인가받아 필라멘트(10)에서 방출되는 열전자를 가속 또는 차단시키는 역할을 하는 것으로, 도 4에 도시한 바와 같이 애노드 전극(28)의 주위를 둘러싸도록 일정 높이의 절연 격벽(36)을 인쇄하고, 절연 격벽(36)상에 도전층(38)을 인쇄하여 구성할 수도 있고, 도 5에 도시한 바와 같이 전기 전도도가 높은 단층의 금속 재료를 일정한 패턴으로 에칭하여 형성한 금속 격벽(40)으로 구성할 수도 있다.

여기에서, 상기 금속 격벽(40)은 커버하고자 하는 애노드 전극(28) 영역에 해당하는 넓이와, 전자 제어가 가능한 소정의 두께(t)를 갖는 금속 재료를 준비하고, 금속 재료의 일부를 공지의 포토리소그래피 공정으로 에칭하여 제거함으로써 제조할 수 있다.

상기한 제어 전극은 메쉬 그리드와 비교하여 애노드 전극 패턴 설계에 거의 제약을 가하지 않기 때문에 형광표시관의 패턴 설계를 보다 자유롭게 하여 다양한 디스플레이 설계를 가능하게 하며, 메쉬 얼룩이 발생되지 않는 등의 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 일부 발광층을 2층 또는 3층 구조의 형광층으로 구성하여 상기 복층(2층 또는 3층) 구조의 발광층에서는 각 형광층의 발광색이 혼합된 혼 합색이 디스플레이 되도록 함으로써, 새로운 형광체를 개발하지 않고 기존의 형광체를 사용하더라도 새로운 색상을 구현할 수 있게 된다.

따라서, 적은 종류의 형광체로도 보다 다양한 종류의 색상을 구현함으로써 보다 다양한 칼라 표현이 가능하며, 형광체 개발에 따른 제조 원가 상승 등의 문제점을 해결할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (8)

1. 사이드 글래스와 더불어 진공 용기를 구성하는 한쌍의 전면 및 후면 기판과;

   상기 진공 용기 내부를 가로지르도록 고정되며 열전자를 방출하는 필라멘트와;

   상기 전면 및 후면 기판중 적어도 어느 한 기판의 표면에 제공되어 배선층을 통해 전압을 인가받는 복수의 애노드 전극과;

   상기 필라멘트에서 방출된 열전자를 가속 또는 차단시키는 제어 전극과;

   각각의 애노드 전극 표면에 제공되어 상기 열전자에 의해 발광하는 복수의 도트 또는 세그먼트 타입 발광층;

   을 포함하며, 상기 발광층 중에서 적어도 일부의 발광층은 각기 다른 발광색을 갖는 형광층을 2층 이상으로 적층하여 형성한 복층 구조로 이루어지고, 상기 발광층 중에서 적어도 일부는 각기 다른 발광색을 갖는 형광층을 3층으로 적층한 3층 구조로 이루어지고, 나머지 다른 발광층들은 단층 또는 2층 구조로 이루어지는 형광표시관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 복층 구조를 형성하는 각각의 형광층이 동일한 패턴 폭을 갖는 형광표시관.
3. 제 1항에 있어서, 상기 복층 구조를 형성하는 각각의 형광층이 각기 다른 패턴 폭을 갖는 형광표시관.
4. 제 3항에 있어서, 상기 애노드 전극의 표면에 제공되는 하측 형광층이 이 형광층의 표면에 제공되는 상측 형광층에 비해 큰 패턴 폭을 갖는 형광표시관.
5. 삭제
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 전극은 메쉬 그리드로 이루어지며, 상기 메쉬 그리드는 필라멘트와 애노드 전극 사이 공간에 설치되는 형광표시관.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 전극은 일정 높이의 절연 격벽상에 제공되는 도전층으로 이루어지며, 상기 절연 격벽은 애노드 전극을 둘러싸도록 설치되는 형광표시관.
8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 전극은 단층의 금속 격벽으로 이루어지며, 상기 금속 격벽은 애노드 전극을 둘러싸도록 설치되는 형광표시관.

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