KR100274457B1 - 평판 디스플레이 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낮은 소비 진력으로 윈도우 글래스상에 형성된 형광체를 발광시킴으로써 고해상도의 디스플레이 소자를 구현할 수 있도록 한 평판 디스플레이 소자에 관한 것이다. 이 평판 디스플레이 소자는 전면 글래스 상에 형성된 다수개의 애노드 전극과, 상기 애노드 전극과 일대일 대응하도록 윈도우 글래스 상에 부착되어 필라멘트로부터 방출된 열전자에 따라 발광하는 다수개의 형광체와, 상기 형광체들의 외주변을 감싸도록 다수개의 홀을 갖는 스크린 그리드와, 상기 형광체들에 충돌하는 열전자 빔을 제어하도록 그물망 구조를 갖는 제어 그리드와, 상기 스크린 그리드와 제어 그리드를 비전도성 물질 또는 간접 발광 방지재료에 의해 절연시키는 절연체와, 상기 열전자 빔을 발생하는 필라멘트와; 상기 필라멘트를 지지하는 필라멘트 서포트와, 상기 필라멘트에서의 2차 전자 발생을 가속시키는 백 전극, 그리고, 상기한 구조의 상면과 측면을 각각 진공상태로 밀봉하는 측면 및 백 글래스로 구성된다. 따라서 본 발명은 옥외 광고용 디스플레이 장치 및 브리핑 보드(Briefing Board) 또는 동화상 표시장치 등에 적당하다.

Description

평판 디스플레이 소자

제1도는 통상적인 칼라 수상관을 나타낸 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 평판 디스플레이 소자의 단위셀 매트릭스 구조를 나타낸 분해 사시도.

제3도는 제2도의 A-A방향으로 절단한 상태의 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 애노드 전극의 입력 신호 파형도.

제5도는 본 발명에 의한 제어 그리드 전극의 입력 신호 파형도.

제6도는 본 발명에 따른 평판 디스플레이 소자의 조립 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 윈도우 글래스 22 : 애노드 전극

23 : 형광체 24 : 스크린 그리드

25 : 제어 그리드 전극 26 : 필라멘트

27 : 백 전극 28 : 백 글래스

29 : 배기구 31 : 필라멘트 서포트

32 : 측면 글래스 33 : 게터(getter)

본 발명은 그림 및 문자를 표시하는 발광형 디스플레이 소자에 관한 것으로서, 특히, 방전시 발생되는 전자와 자외선이 형광체 재질에 따라 다른 색깔을 발광시키는 성질을 이용한 평판 디스플레이 소자에 관한 것이다.

종래 기술에서는 그림 및 문자를 표시하기 위해 다수의 네온관을 설치하고, 네온관내에 각각 다른 색깔을 발광시키는 가스를 주입하여 광고용 표시관으로 이용하였다.

즉 적색을 발광시키기 위해서는 관내에 네온을 주입하고, 황색을 발광시키기 위해서는 관내에 헬륨을 주입하고, 청색을 발광시키기 위해서는 수은을 주입하였다.

그러나 종래의 네온관을 이용한 표시관은 네온관의 크기가 고정되어 있으므로 해상도가 떨어지고 표시관을 형성하는 다수의 네온관을 제각기 발광시켜야 하므로 소비 전력이 많아지는 문제점이 있었다.

한편 제1도는 통상적인 칼라 수상관을 나타낸 구성도로서, 상기 수상관(cathode ray tube)은 열전자가 방출되는 것을 이용하여 형광체(phosphor)를 발광시킴으로써 소망하는 영상을 비추어줄 수 있도록 구성되어 있다.

제1도를 참조하면, 종래의 칼라 수상관은 전자총(1), 편향요크(3)(4), 새도우 마스크(6), 형광면(5) 및 고압전원 공급부(7)로 구성되어 있다.

전자총(1)은 적, 녹, 청색의 3개의 전자총으로 구성된 적, 녹, 청색의 해당 전자빔(8)을 방출한다.

또한 편향요크(3)(4)는 전자총(1)으로부터 방출된 적, 녹, 청색의 전자빔(8)을 새도우 마스크(6)의 한곳으로 수렴시킨다.

또한 새도우 마스크(6)는 형광면(5) 내부에 다수의 홀(hole)이 형성되어 전자총(1)으로부터 방출된 전자빔(8)을 하나의 홀로 통과시켜 형광면(5)으로 방출한다.

상기 형광면(5)은 곡면이 유리면(2)에 적, 녹, 청색의 형광체가 균일하게 분포되어 새도우 마스크(6)를 통과한 전자빔(8)에 의해 발광된다.

또한 고압전원 공급부(7)는 형광면(5)에서 발광에 이용된 전자를 흡수하고 고압의 전원을 애노드(5)에 제공한다.

상기 고압전원 공급부(7)로부터 고압 전원이 공급되면 적, 녹, 청색의 전자총(1)은 내부의 히터(표시않됨)를 가열하여 열전자를 방출하고, 상기 방출된 열전자는 다수의 그리드(Grid)(표시않됨)에 의해 제어되어 소정 형태의 전자빔(8)으로 방출된다.

또한 적, 녹, 청색의 전자총(1)으로부터 방출된 적, 녹, 청색의 전자빔(8)은 편향요크(3)(4)에 의해 새도우 마스크(6)의 하나의 홀로 수렴되어 통과된다.

상기 새도우 마스크(6)의 하나의 홀을 통과한 적, 녹, 청색의 전자빔(8)은 형광면(5)과 애노드(5)의 적, 녹, 청색의 형광체에 부딪쳐서 발광한다.

그러나 종래의 칼라 수상관은 전자빔(8)을 방출하는 전자총(1)과 편향요크(3)(4)가 필수적이므로 부피가 커지고, 상기 전자빔(8)의 방출을 위해 고압의 전원이 공급되어야 하므로 소비 전력이 많아지는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 개선하기 위해 본 출원인은 대한민국 특허출원 제 94-9164호(발명의 명칭 : 평면 수상관)에 전자총과 편향요크를 제거하여 부피를 줄이고 소비전력을 감소시킬 수 있도록 한 평면 수상관을 기 출원한바 있다.

그리나 기 출원된 평면수상관은 기존의 부피가 큰 칼라 텔레비젼의 대체품으로 제안되어 벽걸이형 텔레비젼에만 국한 되었기 때문에 이러한 평면수상관을 옥내외 대형 광고판으로 사용하기에는 적합하지 못한 점에서 본 발명의 평판 디스플레이 소자를 제안한 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 감안하고 이를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 낮은 소비전력으로 윈도우 글래스상에 형성된 형광체를 발광시킴으로써 고해상도의 디스플레이 소자를 구현할 수 있도록 한 평판 디스플레이 소자를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 특징은 적어도 대형 옥내외 광고판에 적당하도록 한 평판 디스플레이 소자를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판 디스플레이 소자의 특징은, 윈도우 글래스 상에 형성된 다수개의 애노드 전극과, 상기 애노드 전극과 일대일 대응하도록 윈도우 글래스의 상부에 부착되어 필라멘트로부터 방출된 열전자에 따라 발광하는 다수개의 형광체와, 상기 다수개의 형광체의 외주변을 감싸고, 필라멘트로부터 방출된 열전자가 형광체에서 측면으로의 방출을 방지하고 전자 속도를 증가시키는 스크린 그리드와, 상기 형광체들에 충돌하는 열전자 빔을 제어하도록 그물망 구조를 갖는 제어 그리드와, 상기 스크린 그리드와 제어 그리드를 절연시기는 절연체와, 상기 다수개의 형광체에 열전자를 공급하는 필라멘트와, 백 글라스 상에 부착되며 상기 필라멘트의 2차 전자 발생을 가속시키는 백 전극으로 구성된 점에 있다.

본 발명의 평판 디스플레이 소자와 다른 특징은, 글래스 표면에 일정한 간격으로 배열 형성된 애노드 전극들에 일대일 대응하여 배열 형성된 다수의 형광체를 갖는 윈도우 글래스와, 상기 형광체들의 외주변을 감싸도록 다수개의 홀을 갖는 스크린 그리드와, 상기 형광체들에 충돌하는 열전자 빔을 제어하도록 그물망 구조를 갖는 제어 그리드와, 상기 열전자 빔을 발생하는 필라멘트와, 상기 필라멘트를 지지하는 필라멘트 서포트와, 상기 필라멘트의 하부에 위치하여 열 전자의 양을 증가시키는 백 전극과, 상기한 구조의 상면과 측면을 각각 진공상태로 밀봉하는 측면 및 백 글래스로 구성된 점에 있다.

이하, 본 발명에 따른 평판 디스플레이 소자의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 평판 디스플레이 소자의 단위셀 매트릭스 구조를 나타낸 분해 사시도이고, 제3도는 제2도의 A-A방향으로 절단한 상태의 단면도이다.

제2도 및 제3도를 참조하면, 본 발명의 평판 디스플레이 소자(20)는 윈도우 글래스상(21)에 형성한 다수개의 애노드 전극(22)들과, 상기 애노드 전극(22)들과 일대일 대응하도록 윈도우 글래스(21)의 상부에 접착시켜 필라멘트(26)로부터 방출된 열전자에 따라 발광하는 다수개의 형광체(23)와, 상기 다수개의 형광체(23)의 외주변을 감싸고, 필라멘트(26)로부터 방출된 열전자가 형광체(23)에서 측면으로의 방출을 방지하고 전자의 속도를 증가시키는 스크린 그리드(24)와, 상기 스크린 그리드(24)와 열전자 제어용 그리드 전극(26)을 절연시키는 절연체와, 상기 다수개의 형광체(23)에 열전자를 공급하는 필라멘트(26)와, 상기 필라멘트(26)의 하부에 증착 또는 금속판 부착하여 상기 열전자의 양을 증가시키는 백 전극(27)과, 상기한 구조의 전면을 밀봉하여 진공상태로 놓아두는 백 글래스(28)로 구성되어 있다.

상기 필라멘트(26)는 열전자를 방출하는 것으로, 열전자를 균일하게 분포시키기 위해 다수개의 수평 히터 라인으로 구성되며, 라인간의 간격은 수 mm이다.

또한 필라멘트(26)에 공급되는 전원은 직류, 교류 공히 저전압에서부터 설계 가능하므로 고압의 전원이 불필요하다.

한편 애노드 전극(22)은 필라멘트(26)로부터 방출된 열 전자를 흡수하는 것으로, (+)전원이 공급되며, 평면의 유리면(10)에 각각 수직 방향으로 연장되고 일정한 간격으로 수직 투명금속라인 증착 후 에칭 또는 실크(silk) 인쇄로 형성된다.

또한 상기 애노드 전극(22)은 전도성 물질을 윈도우 글래스(21)에 증착하여 선택적으로 에칭 또는 실크 인쇄로 형성할 수 있다. 이때, 상기 전도성 물질로는 텅스텐, 몰리브덴, 니켈 등의 금속재료로 사용한다.

상기 수직 투명금속라인으로 이루어진 애노드 전극(22)의 라인 사이에는 흑색 절연체(11)가 형성되어 전기적인 절연을 일으키도록 하며, 수직 금속 라인의 폭, 즉, 애노우드 전극(22)의 폭은 수 mm이고, 상기 애노드 전극(22) 사이의 흑색 절연체(11)는 수 mm이다.

형광체(23)는 애노드 전극(22) 상에 매트릭스 형상으로 배열되고, 애노드 전극(22)으로 흡수된 열 전자에 따라 발광하는데, 애노드 전극(22) 위에 적색 형광체(R), 녹색 형광체(G) 및 청색 형광체(B)를 실크망을 이용하여 수평 방향으로 순서대로 번갈아 인쇄하여 형성한다. 이때, 상기 형광체(23)는 각각 적색 형광체(R), 녹색 형광체(G) 및 청색 형광체(B)를 10㎛의 이하의 두께로 형성한다.

이 때 형광체(23)는 매트릭스 형상으로 배열시키기 위해 수직 방향으로 그리드 전극(25)의 개수만큼, 즉 수직 주사선의 개수만큼 만들어지도록 하기 위해 일정한 간격으로 흑색 절연체를 배열하여 형성한다. 상기 흑색 절연체는 광적 및 전기적인 절연을 일으키는 기능을 한다.

예를 들어 19 인치 수상관의 경우 형광체(23)는 수직으로 0.46mm 형성되고 흑색 절연체는 0.11mm 길이로 형성된다. 수직 주사선은 방송국에서 미리 설정되는데, NTSC 방식의 경우 525개로 이루어진다.

또한 적색 형광체(R), 녹색 형광체(G), 및 청색 형광체(B) 위에 상기 형광체(23)를 감싸도록 다수개의 홀을 갖는 스크린 그리드(24)가 부착되고, 상기 스크리 그리드(24)의 주변은 절연체로 절연시킨다.

제어 그리드 전극(25)은 절연체 위에 설치되어 필라멘트(26)와 애노드 전극(22) 사이에서 필라멘트(26)로부터 방출된 열전자가 애노드 전극(22)으로 흡수되는 것을 제어하는 것으로, 각각 수평 방향으로 연장되고 일정한 간격을 두고 배열된다.

즉 제어 그리드 전극(25)은 수직 주사선의 개수, 예를 들어 525개(G1~G25)가 수평으로 나열되고 수직 방향으로 일정한 간격으로 배열되어 절연망 위에 부착된다.

제4도는 본 발명에 의한 제어 그리드 전극의 입력 신호 파형도이고, 제5도는 본 발명에 의한 애노드 전극의 입력 신호 파형도이다.

본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 동작을 제2도, 제4도 및 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

애노드 전극(22)의 적형광체(R), 녹형광체(G), 청형광체(B)는 각각 하나로 묶여 하나의 애노드 입력 신호(A1, A2, … A700)와 그리드 입력 신호(G1, G2, … G525)에 따라 동작한다.

예를 들어 애노드 입력 신호(A1′)와 그리드 입력 신호(G1)가 모두 (+)전극이 되어 동기되면 첫번째 적형광체(R), 녹형광체(G), 및 청형광체(B)가 발광되고, 입력되는 영상 신호에 따라 적형광체(R), 녹형광체(G), 및 청형광체(B)의 밝기가 조절된다.

이 때 필라멘트(26)로부터 방출된 열전자는 (-)전원이 인가된 스크린 그리드(24)에 의해 각 형광체(23) 방향으로 모아져서 애노드로 진행되고 그리드 전극(25)의 제어에 따라 애노드 전극(22)으로 입사된다.

19인치의 평면 수상관인 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

525개의 그리드 입력 신호(G1, G2, G3, …G525)는 수직 동기 신호(VS)에 따라 수직 동기 신호의 1주기에 차례로 10.7ms 동안 하이 레벨(High Level) 상태를 나타내고, 애노드 입력 신호(A1, A2, …A700)는 수평 동기 신호(HS)에 따라 수평 동기 신호(HS)의 1주기에 차례로 63.5ms 동안 하이 레벨 상태를 나타낸다.

이 때 그리드 입력 신호와 애노드 입력 신호가 모두 하이 레벨 상태를 나타내는 적색 형광체(R), 녹색 형광체(G), 및 청색 형광체(B)가 발광되는데, 수평 동기 신호(HS)와 수직 동기 신호(VS)의 주기에 따라 수평 방향으로 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체를 차례로 발광시킴으로써 수직 동기 신호(VS)의 한 주기동안 평면 수상관의 모든 형광체를 1회씩 발광시키게 된다.

이 때 발광되지 않아야 할 형광체에 해당하는 그리드 입력 신호와 애노드 입력 신호는 -, 0 레벨의 대기 상태로 있다.

이 때 발광되는 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체의 밝기는 입력되는 영상 신호에 따라 결정된다.

제6도는 본 발명에 따른 평판 디스플레이 소자의 조립 단면도이다.

제6도를 참조하면, 본 발명의 평판 디스플레이 소자는 글래스 표면에 일정한 간격으로 배열 형성된 애노드 전극(22)들에 일대일 대응하여 배열 형성된 다수의 형광체(23)를 갖는 윈도우 글래스(21)와, 상기 형광체(23)들의 외주변을 감싸도록 다수개의 홀을 갖는 스크린 그리드(24)와, 상기 형광체(23)들에 충돌하는 열전자 빔을 제어하도록 그물망 구조를 갖는 제어 그리드(25)와, 상기 열전자 빔을 발생하는 필라멘트(26)와, 상기 필라멘트(26)를 지지하는 필라멘트 서포트(31)와, 상기 필라멘트(26)의 상부에 위치하여 열전자의 2차 전자발생을 도우는 백 전극(27)과, 상기한 구조의 상면과 측면을 각각 진공상태로 밀봉하는 측면 및 백 글래스(28)(32)로 구성되어 있다.

또한 상기 백 전극(27)과 필라멘트(26) 사이에는 잔류가스를 흡수하는 게터(33)가 적어도 하나 이상 삽입되어 진공상태의 디스플레이 소자에서 발생하는 잔류 가스를 흡수한다.

또한 상기 측면 및 백 글래스(23)(32)는 비도전성 접착제(34)에 의해 상호 접착되어 있다.

또한 상기 백 글래스(32)의 중앙부에는 원통형상의 가스 배기구(29)가 형성되어 원하는 진공도를 유지하기 위해 배기하는 유리관이다.

상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명의 평면 디스플레이 소자는 매트릭스 디지털 방식으로 구성되어 동작하므로 전자총과 편향 요크가 불필요하여 부피가 감소되며 그에 따른 제반효과는 다음과 같다.

첫째 본 발명은 형광체로 이루어지는 도트(Dot)의 크기를 용도에 따라 조정할 수 있으므로 해상도가 좋아짐은 물론 평면 디스플레이 소자의 크기 조절이 용이하다.

둘째 본 발명은 20인치의 평판 디스플레이 소자의 경우 50W 미만의 전력이 소비되므로, 저전력의 평판 디스플레이 소자로 구현 가능하다.

셋째 본 발명은 옥외 광고용 디스플레이 장치 및 브리핑 보드(Briefing Board)등의 여러 가지 동화상 데이터를 재현하는데 적용된다.

Claims (10)

1. 전면 글래스 상에 형성된 다수개의 애노드 전극과; 상기 애노드 전극과 일대일 대응하도록 윈도우 글래스 상에 부착되어 필라멘트로부터 방출된 열전자에 따라 발광하는 다수개의 형광체와; 상기 다수개의 형광체의 외주변을 감싸고, 필라멘트로부터 방출된 열전자가 형광체에서 측면으로의 방출을 방지하고 전자속도를 증가시키는 스크린 그리드와; 상기 다수개의 형광체에 열 전자를 공급하는 필라멘트와; 그리고, 백 글래스상에 부착되어 상기 필라멘트의 2차 전자 발생을 가속시키는 백 전극으로 구성됨을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 애노드 전극은 전도성 물질을 증착, 인쇄, 부착 등에 의해 형성함을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 전도성 물질은 텅스텐, 몰리브덴, 니켈 등의 금속재료 중에서 임의의 군으로 선택되어 증착된 것임을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 애노드 전극은 해상도에 따라 소정 도트(Dot)의 폭으로 형성된 것임을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 형광체는 애노드 전극상에 R, G, B의 형광물질이 10㎛의 두께 이하로 스크린 프린팅에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
6. 제1항에 있어서, 상기 스크린 그리드는 필라멘트로부터 방출된 열전자가 형광체를 향할때 낮은 전압으로 가속시키는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
7. 제1항에 있어서, 상기 백 전극은 알루미늄 막을 0.01㎛의 두께 이하로 증착시켜 형성함을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
8. 제1항에 있어서, 상기 형광체는 매트릭스 형상으로 배열시키기 위해 수직 방향으로 일정한 간격으로 절연성 글래스 접착제를 윈도우 글래스 상에 도포한후 형괄물질을 전착 또는 인쇄에 의해 형성한 것임을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
9. 제1항에 있어서, 상기 그리드 전극은 수직주사선의 개수와 동일한 개수로 형성된 것임을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.
10. 전면 글래스 상에 형성된 다수개의 애노드 전극과; 상기 애노드 전극과 일대일 대응하도록 윈도우 글래스 상에 부착되어 필라멘트로부터 방출된 열전자에 따라 발광하는 다수개의 형광체와; 상기 형광체들의 외주변을 감싸도록 다수개의 홀을 갖는 스크린 그리드와; 상기 형광체들에 충돌하는 열전자 빔을 제어하도록 그물망 구조를 갖는 제어 그리드와; 상기 스크린 그리드와 제어 그리드를 비전도성 물질 또는 간접 발광 방지재료에 의해 절연시키는 절연체와; 상기 열전자 빔을 발생하는 필라멘트와; 상기 필라멘트를 지지하는 필라멘트 서포트와; 상기 필라멘트에서의 2차 전자 발생을 가속시키는 백 전극과; 그리고 상기한 구조의 상면과 측면을 각각 진공상태로 밀봉하는 측면 및 백 글래스로 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자.