KR0166020B1 - 평판표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신규한 작동원리의 평판표시장치를 개시한다.

종래의 PDP는 고가의 플라즈마 여기 형광체를 사용하므로 그 제조원가가 높음에도 발광휘도가 낮고 제어도 어려운 문제가 있었다.

본 발명에서는 플라즈마를 발생시키고 플라즈마에서 전자만을 선별적으로 가속시킴으로써 형성된 전자빔으로 전자빔 여기 형광체를 발광시키도록 하였다.

Description

평판표시장치

제1도는 종래의 DC형 PDP의 구성을 보이는 단면 사시도.

제2도는 종래의 홀형 캐소드 방식의 DC PDP의 구성을 보이는 사시도.

제3도는 본 원인의 선출원 PDP의 구성을 보이는 단면 사시도.

제4도는 본 발명에 의한 평판표시장치의 구성을 보이는 단면 사시도.

제5도는 그 작동원리를 보이는 단면도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 보이는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 방전부 A : 아노드(anode)

K : 캐소드(cathode) E : 전극봉

H : 캐소드홀(cathode hole) 20 : 가속부

21 : 가속전극 23 : 가속구멍

30 : 발광부 P : 형광체

본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로, 더 상세히는 플라즈마 표시소자(PDP; Plasma Display Panel) 및 브라운관을 응용한 평판표시장치에 관한 것이다.

기체방전을 화상표시에 이용하는 PDP는 대략 제1도에 도시한 바와 같이 전면 및 배면기판(F, R)에 각각 캐소드(cathode; K')와 아노드(anode; A)를 매트릭스(matrix)형으로 배열하여 양 전극(K', A)의 선택에 의해 그 사이의 방전공간에 방전을 일으킴으로써 화상을 표시하게 된다. 인접화소들간의 크로스 토오크(cross talk)를 방지하기 위해 각 전극(K', A)들 사이에는 격벽(B)이 형성되어 방전공간은 복수의 방전셀(D)로 구획된다. 이러한 구성은 DC형 PDP에 대한 것이며, AC형 PDP는 캐소드(K')의 보호와 벽전하의 형성을 위해 캐소드(K')상에 절연층 또는 보호층이 더 형성된다.

그런데 상술한 PDP 구조에 있어서는 별도의 격벽(B)을 형성시켜야 하므로 그 구조가 복잡하고 제조가 번거로울뿐 아니라 캐소드(K')가 방전셀(D)의 전면에 위치하여 광투과를 저해하는 문제가 있었다.

이에 따라 제2도에 도시된 바와 같은 홀(hold)형 캐소드 방식의 PDP가 출현하였는바, 이 PDP는 캐소드(K)를 복수의 캐소드홀(H)이 형성되도록 구성하여 각 캐소드홀(H) 위치의 하부에 아노드(A)를 직교하도록 배치하여 구성하고 있다. 아노드(A)와 캐소드(K) 사이에는 양자를 전기적으로 분리하는 절연층(I)이 형성되는데 각 캐소드홀(H)에 대응하는 위치에는 방전구멍(h)이 형성되어 이를 통해 하전입자가 캐소드(K)와 아노드(A)간을 이동하게 됨으로써, 각 캐소드홀(H)이 방전셀을 구성하게 된다.

이와 같은 홀형 캐소드 방식의 PDP는 별도의 격벽을 형성할 필요가 없으며, 캐소드홀(H)이 방전셀이 되므로 화소간의 크로스 토오크가 근본적으로 방지될뿐 아니라 2차 전자방출 면적이 증대되고 방전셀의 전방에 광투과를 저해하는 캐소드(K)가 위치하지 않게 되므로 캐소드(K)를 투명전극으로 구성하지 않아도 유효가시면적이 증대되는 여러가지 장점이 있다.

그러나 이러한 홀형 캐소드 방식의 PDP에 있어서는 아노드(A)와 캐소드(K)간의 하전입자의 이동이 제한된 크기의 방전구멍(h)을 통해 이루어질 뿐 아니라 방전이 이루어질 아노드(A)와 캐소드(K)의 캐소드홀(H)내면 사이의 거리가 멀고 불균일하여 균일한 방전 및 높은 발광휘도를 달성하기 어렵다. 특히 이와 같은 PDP는 절연층(I)에 방전구멍(h)을 형성하기 어렵고 칼라 PDP의 구현등을 위해 형광체를 도포하는 경우 이 형광체가 방전구멍(h)을 차단시키지 않도록 도포해야 하므로 칼라 PDP의 구현이 극히 어려운 문제가 있었다.

이에 따라 본 원인은 홀형 캐소드 방식 PDP의 장점을 모두 발휘하면서도 형광체의 도포가 용이하고 균일한 방전에 의해 높은 발광휘도를 발휘할 수 있는, 제3도에 도시된 바와 같은 플라즈마 표시소자를 출원(1994년 특허출원 제13374호)한바 있다. 이 PDP는 아노드(A)로부터 캐소드홀(H)의 내측으로 전극봉(E)이 연장되어 캐소드홀(H)내면 전체에 걸쳐 균일한 방전을 일으키게 되고, 형광체(P)의 도포도 용이하게 된다.

그런데 이와 같은 PDP는 어느 것이나 기체방전에 의해 형성된 플라즈마에 의해 여기되는 형광체를 사용하고 있어서, 그 가격이 고가일뿐 아니라 발광휘도도 그다지 높지 못하며 적절한 발광색과 발광강도를 발휘하는 형광체의 선정도 곤란한 문제가 있었다.

이에 비해 칼라 브라운관은 전자빔에 의해 여기되는 형광체를 사용하므로 형광체의 선택폭도 넓고 발광휘도도 높으며 그 가격도 저렴하지만, 화면 크기에 비해 그 깊이가 지나치게 커서 평면화는 거의 불가능하였다.

본 발명의 목적은 이와 같은 PDP와 브라운관의 장점을 취합하여 염가의 브라운관용 형광체를 사용하여 고휘도를 달성할 수 있으며 기본적으로 PDP와 같이 평면화가 가능한 새로운 원리의 평판표시장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 평판표시장치는 복수의 화소로 구성된 평판표시장치에 있어서, 각 화소가 기체방전을 발생시켜 플라즈마를 형성하는 방전부와, 방전부에서 형성된 플라즈마에서 전자를 선택적으로 가속시켜 전자빔을 형성하는 가속부와, 가속부에서 가속된 전자빔에 의해 여기되어 소정색의 발광을 하는 형광체가 도포된 발광부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제4도에서, 본 발명의 평판표시장치는 배면기판(R)측에 구비되어 선택적으로 방전을 유발함으로써 플라즈마를 형성하는 방전부(10)와, 그 상부에 설치되어 플라즈마중의 전자를 가속시켜 전자빔(b)을 형성하는 가속부(20), 그리고 전면기판(F)에 소정의 패턴으로 도포된 형광체(P)를 가지는 발광부(30)를 구비한다.

바람직하기로 방전부(10)는 제2도에 도시된 홀형 캐소드 방식의 PDP나 제3도에 도시된 홀형 캐소드 및 전극봉형 아노드 방식의 PDP를 이용할 수 있다. 즉 제4도에 도시된 방전부(10)는 각각 복수의 캐소드홀(H)이 형성되어 일정간격으로 배열된 캐소드(K)와, 절연층(I)을 통해 이 캐소드(K)와 전기적으로 절연되며 캐소드(K)에 교차하도록 배열된 아노드(A), 그리고 이 아노드(A)로부터 캐소드홀(H)의 내부로 연장되는 전극봉(E)을 구비한다.

이러한 방전부(10)의 상부에는 가속부(20)가 위치하는데, 바람직하기로 가속부(20)는 복수의 가속전극(21)들이 절연층(22)으로 분리된 샌드위치(sandwitch) 구조로 구성되어 각 캐소드홀(H)에 대응하는 동축상의 위치에 가속구멍(23)을 형성하고 있다. 도시된 실시예에서 가속전극(21)은 예를들어 (-)전위가 인가되는 저전위 전극(21a)과 (+)전위가 인가되는 고전위 전극(21b)으로 구성되어 저자를 저전위 전극(21a)으로부터 고전위 전극(21b)측으로 당겨 가속시킴으로써 전자빔을 형성하게 된다.

여기서 전자의 원활한 이방성 가속을 위해 가속구멍(23)의 직경은 캐소드홀(H)의 크기보다 작은 것이 바람직하다. 또한 가속전극(21)들은 화소의 선택에 무관하게 전자를 가속시키는 것이므로 가속전극(21)들에는 상시 일정한 전압이 인가된다. 물론 인가되는 상시 전압은 필요에 따라 가변시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 바람직하기로는 가속전극(21)은 가속구멍(23)을 천공한 금속판, 또는 성막(成膜)방법으로 제조될 수 있다.

한편 발광부(30)는 전면기판(F)의 내면측에 형광체(P)를 각 가속구멍(23)에 대응하도록 소정의 패턴으로 도포하여 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 발광부(30)의 구성은 형광체(P)의 발광시 그 발생광이 전면기판(F)을 통해 직접 투사되므로 발광휘도가 저하가 없을뿐 아니라, 평판상태의 전면기판(F)상에 R, G, B 형광체를 순차적으로 도포하는 것이므로 그 제조도 극히 용이하게 된다. 특히 이 형광체(P)는 전자에 의해 여기되는 일반적인 브라운관용 형광체를 사용할 수 있다.

이와 같은 본 발명 평판표시장치의 작동을 제5도에 도시된 한 화소를 통해 살펴보기로 한다.

제5도에서, 각 화소는 전술한 바와 같이 방전부(10)와 가속부(20), 그리고 발광부(30)를 가지게 된다. 여기서 방전부(10)의 캐소드홀(H)이 플라즈마 방전이 일어나는 방전공간, 그리고 가속부(20)의 가속구멍(23)이 전자의 가속 또는 제어공간이 된다.

캐소드(K)와 아노드(A)간의 선택적 구동전압의 인가에 의해 해당화소가 선택되면, 아노드(A)에 접속된 전극봉(E)과 캐소드(K)의 캐소드홀(H) 내벽간에 방전이 발생되어 그 사이의 방전기체가 이온화되어 플라즈마를 형성한다. 주지하다시피 플라즈마 상태의 기체는 이온화 상태일뿐 아니라 다량의 유리 전자가 존재하는 상태이다.

이때 가속부(20)의 가속전극(21)들, 즉 저전위 전극(21a)과 고전위 전극(21b)에는 상시 가속전압이 인가되어 있는 상태이므로 방전공간내의 플라즈마내에 존재하는 전자는 가속구멍(23)내를 통과하며 가속되어 전자빔(b)을 형성하고, 이 전자빔(b)이 발광부(30)의 형광체(P)를 타격하여 이를 여기시킴으로써 발광시키게 된다.

가속부(20)의 전자에 대한 선별적 가속에 의해 전자를 잃은 방전기체는 캐소드홀(H)과 아노드(A)의 전극봉(E) 사이의 방전에 의해 다시 플라즈마화 되고, 다시 그 전자만이 가속되어 전자빔(b)을 형성하는 과정이 반복된다.

이와 같은 구성 및 작동원리를 다시 브라운관과 PDP와 비교하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 전자빔(b)을 가속하여 전자빔 여기 형광체(P)를 발광시키는 점에서는 브라운관과 동일하나, 브라운관에서 전자방출원(源)을 Ba등 가열에 의해 전자를 방출하는 음극물질을 사용하는 반면 본 발명에서는 방전기체의 플라즈마를 사용하고 있다. 이에 따라 브라운관의 음극물질은 브라운관의 사용에 따라 점차 소모되어 브라운관의 사용수명을 단축시키는 반면, 본 발명의 전자빔 방출원은 방전기체가 플라즈마화를 반복하는 것이므로 그 소모가 없어서 장시간의 사용수명이 보장될 수 있다.

또한 브라운관의 경우에는 전자빔을 편향시켜 전화면을 주사하게 되므로 전자빔이 미세한 스포트(spot)로 가속 및 제어되어야 한다. 이에 따라 복잡한 제어전극의 구성뿐 아니라 수천V 이상의 가속전압이 필요하나 본 발명에서는 낮은 전위의 가속전압만으로도 형광체(P)의 여기가 가능하게 된다.

한편 본 발명 평판표시장치는 PDP가 플라즈마 여기 형광체를 사용하는데 비해 전자빔 여기 형광체를 사용하는 점에 차이가 있다. 전자빔 여기 형광체는 플라즈마 여기 형광체에 비해 매우 염가일뿐 아니라 발광휘도도 높고 그 종류가 다양하여 선택의 폭이 넓다. 특히 전자빔 여기 형광체는 전자빔의 에너지 변화, 즉 가속전압이나 전자빔의 전류밀도의 변화에 따라 그 포화상태에 이르기까지 직선적(linear)인 발광특성을 나타내므로 그 제어도 극히 용이하게 된다.

본 발명은 상술한 구성외에도 여러가지로 변형구성될 수 있는바, 예를들어 제6도의 실시예에서는 방전부(10')가 홀형 캐소드 PDP에서와 같이 방전구멍(h)을 구비하여 이를 통해 캐소드(K)와 아노드(A) 사이의 방전을 발생시키고 있다.

어떠한 구성을 취하건 플라즈마 방전을 발생시키고 전자만을 선별적으로 가속하여 형광체를 발광시키는 모든 구성은 본 발명의 범위에 포함된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 PDP와 브라운관의 원리의 복합적 구성에 의해 발광휘도가 높고 제어가 용이하며 염가로 제작될 수 있는 새로운 평판표시장치가 제공된다.

Claims (12)

1. 기체방전을 발생시켜 플라즈마를 형성하는 방전부와, 상기 방전부에서 형성된 플라즈마로부터 전자를 선택적으로 가속시켜 전자빔을 형성하는 가속부와, 상기 가속부에서 가속된 전자빔에 의해 여기되어 소정색의 발광을 하는 형광체가 도포된 발광부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 방전부가, 배면기판상에 배열된 아노드와, 상기 아노드와 절연층으로 분리되며 복수의 캐소드홀이 형성되어 상기 아노드와 교차하도록 배열된 캐소드를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 아노드로부터 상기 캐소드의 캐소드홀내로 전극봉이 연장되어, 상기 전극봉과 캐소드홀의 내벽간에 방전이 발생되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 캐소드홀 부분의 절연층에 방전구멍이 형성되어, 상기 방전구멍을 통해 상기 아노드와 상기 캐소드홀의 내벽간에 방전이 발생되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가속부가, 각각 전자가 통과하는 가속구멍이 형성되어 절연층에 의해 분리되는 복수의 가속전극이 샌드위치 형태로 적층되어 구성도는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 가속전극이 저전위 전극과 고전위 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 가속전극에 필요에 따라 가변될 수 있는 가속전압이 상시 인가되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 가속전극이 상기 가속구멍이 형성된 금속판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
9. 제2항 또는 제5항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방전부의 캐소드홀과 상기 가속부의 가속구멍이 동축으로 배열되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 가속구멍이 상기 캐소드홀보다 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 발광부가 전면기판의 내면에 소정의 형광체가 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 형광체가 전자빔 여기 형광체인 것을 특징으로 하는 평판표시장치.