KR100334186B1 - 평평한패널색표시장치 - Google Patents

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Abstract

색 표시 장치는 전자빔원과, 청색 또는 녹색 또는 적색 중 어느 하나의 발광 재료에 의해 규정된 화소들의 배열과, 화소들을 여기하는(exciting) 수단을 포함하며, 이 여기 수단은 한번에 라인을 스캐닝하는 조건들하에서 여기 펄스들로 화소 배열들을 스캐닝하도록 동작 가능하다. 이러한 색 표시 장치의 휘도는 소정의 방사 전력으로 높아지고 휘도의 선형성은 발광 재료들을 사용함으로써 전자 에너지 밀도에 따라 개선되고 발광 재료들 중 적어도 2개는 여기 펄스 길이들 보다 짧은 발광 감쇠 시간을 갖는다.

Description

평평한 패널 색 표시 장치
본 발명은, 전자빔원과, 청색 또는 녹색 또는 적색 중 어느 하나의 발광 재료에 의해 규정된 화소들의 배열과, 화소들을 여기하는(exciting) 수단을 포함하는 색 표시 장치에 관한 것으로, 이 여기 수단은 한번에 라인을 스캐닝하는 조건들하에서 여기 펄스들로 화소 배열들을 스캐닝하도록 동작 가능하다.
상기 타입의 색 표시 장치는 DE-OS 41 12 078 에 기술되어 있다.
이러한 평평한 패널(flat-panel) 색 표시 장치들에서는, 대략 1 내지 10kV의 낮은 애노드 전압만이 빛을 발생시키는데 이용 가능하다. 따라서, 전자들은 음극 선관 타입의 종래의 표시 장치들에서 보다 덜 깊게 발광 재료를 침투시킨다. 획득할 수 있는 휘도는 상대적으로 적다. 여기 에너지 밀도에 따른 휘도의 선형성이 애노드 전압의 감소와 함께 저하한다.
본 발명의 목적은 소정의 방사 전력으로 서두에 기술된 타임의 색 표시 장치의 휘도를 높이고 전자 에너지 밀도에 따른 휘도의 선형성을 개선시키기 위한 것이다.
상기 목적은 청색, 녹색 및 적색들로 발광하는 발광 재료들 중 적어도 두개가 여기 펄스 길이들보다 더 짧은 발광 감쇠 시간(decay time)을 갖는 것으로 달성된다.
서두에 기술된 타입의 색 표시 장치들의 특징적인 특색은, 특정한 스캐닝 방법으로 인해, 적색, 녹색 또는 청색 발광 화소의 여기 기간이 종래의 음극선관과 비교해 상당히 연장된다는 것이다. 본 발명에 따른 색 표시 장치들에서는, 다수의 화소들이 여기 기간 전체 동안, 예를 들어, 라인 주기 동안 동시에 여기된다. 화소의 여기 기간은 예를 들어, 플라즈마 패널 타입 디스플레이들 및 전계 방출 타입 디스플레이들의 10 내지 60㎲ec 범위내의 주기(스팟 체류 시간; spot dwell time) 또는 한 라인 주기(PAL의 경우 64㎲ec)를 커버(covcr)하는 반면에, 음극선관에서 화소는 수백 ns에서만 여기된다.
본 발명은 고려하고 있는 표시 장치에 대해, 발광 감쇠 시간이 충분히 짧은발광 재료들에 의해 최대 휘도가 충분히 선형으로 달성될 수 있다는 인식에 기초한다. 다음으로 여기 에너지는 만족할 만한 효율 및 높은 에너지 밀도를 갖는 발광 빛으로 변환된다.
본 발명의 감쇠 시간은 방출된 빛의 세기가 그 초기간의 36%(×100%)로 감소하는 시간을 의미하는 것으로 이해된다.
사용된 3개의 발광 재료들 전부의 감쇠 시간들이 동일하게 짧게되는 것이 본 발명에서 절대적으로 필요한 것은 아니다. 오직 2개의 발광 재료들만이 매우 짧은 감쇠 시간(여기 펄스 길이들보다 실질적으로 짧은)에 대해 선택될 때 이미 만족스러운 백색 휘도들이 달성되는 반면에, 제 3 발광 재료의 감쇠 시간은 여기 펄스 길이들과 실질적으로 같거나 길게 되도록 선택되지만, 이는 너무 길게 되도록 선택되지는 않는다. 즉, 나머지 2개의 감쇠 시간이 60㎲ec보다 짧으면 300㎲ec보다 작게, 또는 나머지 2개의 감쇠 시간이 2㎲ec보다 작으면 60㎲ec보다 작게 한다.
매우 높은 휘도들은 중심 발광 재료들로 달성된다. 중심 발광은 방출이 결정 격자에서의 원자 또는 이온에서 발생하는 전자 천이에 의해 생기게 되는 것을 의미한다. 이 천이는 또한 중심이 결정 격자보다 오히려 자유 공간에 존재할 때 주로 발생한다. 그 예는, 내측 4f 천들이만을 갖는 희토류(rare earth)(예를 들어, Ce3+또는 Eu2+)로 활성화된 인광체, 특히 알칼리 토류 황화물(alkaline earthsulfides)이다.
양호한 실시예에 따라 다른 색의 발광 재료들 중 적어도 2개가 2㎲sec보다적은 감쇠 시간을 가지면 매우 선형적인 휘도 특성이 얻어진다. 이 경우에서 제 3 발광 재료는 6㎲ec보다 작은 감쇠 시간을 가질 수 있다.
본 발명의 구조(framework)에서 매우 양호한 발광 재료는 ZnS:Ag(청색 발광 재료로 사용되는), CaS:Ce(녹색 발광 재료로 사용되는) 및 Y2O2S:Eu 또는 Y2O3:Eu 또는 CaS:Eu (적색 발광 재료로 사용되는), 특히 그들 중 2개 또는 3개가 조합되는 경우를 기본으로 한다.
본 발명의 이런 및 다른 양태들은 하기에서 기술된 실시예들을 참고하여 설명되며 명백해질 것이다.
제 1 도는 전계 방출을 기본으로 하는, 표시 장치(1) 부분을 개략적으로 도시한다. 이 장치는 대향하는 2개의 유리 기판들(2 및 3)을 구비한다. 기판(2)은 이 경우 행(row) 전극들(4)로 기능하는, 예를 들어, 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어진 평행 도체의 제 1 패턴을 구비한다. 외부 콘택트들로의 접속의 목적으로 절연되지 않는 행 전극들의 단부들(4')에 가까운 영역을 제외하고는, 장치 전체는 실리콘 산화물의 절연층(5)으로 코팅된다. 교차점들의 위치에서 다수의 개구들(7)을 갖는 예를 들어, 몰리브덴으로 이루어진 열(column) 전극들(6)이 행 전극들(4)에 수직으로 절연층(5)을 가로질러 연장한다. 아래의 절연층의 두께를 가로질러 연장하는 상기 개구들에서, 다수의 필드 에미터들이 행 전극들(4)에서 실현된다. 이들 필드 에미터들은 보통 팁 형태(tip-shaped), 원추형 또는 뽀족하다. 화소들(8)은 행 및 열 전극들의 교차점들의 위치들에 존재한다.
기판(3)은 발광 스트라이프들(stripes) 또는 도트들(dots)에 의해 형성된 발광 스크린(10)이 제공되는 ITO로 형성된 투명한 애노드(anode)층(9)을 갖는다. 전극(9)(애노드)에 충분히 높은 전압을 제공함으로써, 필드 에미터들에 의해 방출된 전파들은 기판(3)(면판; face plate)을 향해 가속되고 기판(3)에서 그들은 화소(8)에 대응하는 인광체(phosphor) 패턴의 일부분(8')을 발광시킨다. 방출된 전자들의 양은 접속부들(6')을 경유해서, 열 전극들(6)에 집적된 그리드 전극들 양단의 전압들로써 변조될 수 있다.
제 2 도는 제 1 도의 표시 장치의 등가 회로도를 간단히 표시한 것이다. 화소들(8)은 행 전극들(4) 및 열 전극들(6)의 교차점들의 위치에 존재한다. 제 2 도에서, 화소들(8)은 3극관(11)에 의해 도시되고, 캐소드(12)는 화소와 연관된 필드 에미터들에 의해 항시 형성되는 반면에, 그리드는 행 전극을 갖는 교차점의 위치에서 개구들(7)이 제공되는 열 전극의 일부분에 의해 형성된다. 애노드(9)는 모든 3 극관(11)에 공통이고, 파선들로 된 평면(9')에 의해 제 2 도에서 개략적으로 도시된다.
동작 동안 연속적인 선택 주기 동안 행 전극들(4a, 4b)이 선택되며, 한편 데이타 신호가 열전극(6a)에 나타나고, 행 전극들(4a, 4b)에서의 신호와 함께 교차점 들의 위치에서 필드 에미터들 양단의 전압과 전계 방출 및 따라서 화소들(8aa, 8ab)의 광 세기를 결정한다. 선택 주기가 경과된 후, 행 전극들은 (예를 들어) 0 볼트 전압을 수신하며, 관련된 행들에서 더 이상의 전계 방출은 발생하지 않는다.
방출된 전자들의 양은 화소들(8)을 정확한 방식으로 발광시키기에 충분해야한다. 이 특정한 실시예에서 선택 주기(32㎲ec)는 프레임 주기(20msec)에 비해 짧다.
제 3 도의 특성 곡선은 다양한 발광 재료들의 조합용의 전기적인 스크린 전력 밀도에 따라 D65 백색 휘도를 표시한다. 동일한 실험 조건들이 다음과 같이 유지된다.
전자 가속 전압: 5kV
여기 펄스들의 지속 기간 : 15㎲ec
여기 펄스들의 반복 주파수 : 50Hz
휘도 값들은 대략 50%의 전송율을 갖는 유리를 통해 측정된다. 표시 영역의 50%는 발광 재료로 코팅되고 나머지는 콘트라스트(블랙 매트릭스)를 증가시키기 위해 검어지게 된다. 콘트라스트 효과에 대해 바람직한, 소량의 발광 재료 조성들에 대해, 본 발명에 따른 교시들의 장점적인 효과는 매우 큰 정도로 알려졌다.
알루미늄 백킹(backing)층이 테스트들 동안 제공되지 않는다. 그러나, 본원 발명의 장점은 알루미늄 백킹층이 사용되거나 광 출력을 증가시키기 위해 다른 공지된 방법이 사용되는 경우에 나타난다.
특성 곡선들 1 내지 4 는 이하의 발광 재료 조합들로 측정되며 각각은 순차로 청색, 녹색, 적색이다.
특성 곡선 1 : ZnS:Ag, CaS:Ce, CaS:Eu
특성 곡선 2 : ZnS:Ag, CaS:Ce, Y2O2S:Eu (또는 Y2O3:Eu)
특성 곡선 3 : ZnS:Ag, Y2SiO5:Tb, Y2O2S:Eu (또는 Y2O3:Eu)
특성 곡선 4 : ZnS:Ag, ZnS:Cu, V2O2S:Eu (또는 Y2O2:Eu)
특성 곡선 4 에 따른 발광 재료들은 색 표시관들에 종래 사용된 표준 조합을 구성한다.
특성 곡선 3 에 따른 발광 재료들은 녹색 발광 재료로써 ZnS:Cu 대신에 Y2SiO5:Tb를 사용한다. 이것은 특성 곡선 4에 비해 약간의 휘도 증가와 어느 정도의 양호한 선형성을 가져온다.
그러나, 높은 휘도 값들과 실질적인 선형성은 특성 곡선 2 및 특히 1에 의해 나타난 바와 같은 조합으로 이루어진다.
사용된 발광 재료들의 감쇠 시간들은:
ZnS:Ag : 1㎲ec
CaS:Ce : 0.5㎲ec CaS:Eu :1㎲ec
Y2O2S:Eu 및 Y2O3:Eu :200㎲ec
ZnS:Cu : 10㎲ec이다.
가장 중요한 기본적 도펀트들(dopants)은 발광 재료들에 대해 표시된다. 본 발명에 따라 지지될 감쇠 시간이 초과되지 않는 한, 부가적인 도펀트들을 공지된 방법으로 제공하는 것이 물론 가능하다. CaS:Ce를 기초로 한 발광 재료들에 대해 색 좌표는 0.30＜x＜0.38 및 0.54＜y＜0.59간의 범위내에 있고, CaS:Eu에 대해 0.57＜x＜0.70 및 0.29＜y＜0.39간의 범위내에 있도록, 알칼리 토류(alcalineearth) 황화물(sulphides)의 조성을 조정하는 것이 적합하다.
제 1 도는 공지된 표시 장치의 일부분을 도시한 개략도.
제 2 도는 전기 회로도에서 제 1 도의 장치를 도시한 도면.
제 3 도는 전기적인 전력 밀도 W/㎡ 에 따른 4개의 상이한 발광 재료 조합들에 대해 휘도를 Cd/㎡로 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 표시 장치 2, 3 : 유리 기판
4 : 행 전극 5 : 절연층
6 : 열 전극 9 : 애노드층

Claims (10)

  1. 전자빔원과, 청색 또는 녹색 또는 적색 발광 재료 중 어느 하나의 발광 재료에 의해 규정된 화소들의 배열과, 화소들을 여기하는(exciting) 수단을 포함하는 평평한 패널 색 표시 장치로서, 상기 여기 수단은 한번에 라인을 스캐닝하는 조건들하에서 여기 펄스들로 화소 배열들을 스캐닝하도록 동작 가능하게 하며, 화소의 여기 기간은 10 내지 60㎲ec 범위내에 있으며,
    청색, 녹색 및 적색으로 발광하는 발광 재료들 중 적어도 2개는 여기 펄스 길이들보다 실질적으로 짧은 발광 감쇠 시간(decay time)을 갖는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 청색, 녹색 및 적색으로 발광하는 발광 재료들 중 적어도 2개는 60㎲ec보다 작은 발광 감쇠 시간을 갖는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 청색, 녹색 및 적색으로 발광하는 발광 재료들 중 적어도 2개는 10㎲ec보다 작은 발광 감쇠 시간을 갖는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 다른 색의 발광 재료들 중 적어도 2개는 2㎲ec보다 작은발광 감쇠 시간을 갖는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 발광 재료들 중 하나는 실질적으로 여기 펄스 길이들만큼 길거나 또는 여기 펄스 길이들보다 더 긴 발광 감쇠 시간을 갖는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 중심-발광 재료들은 그 중심 농도가 0.01mol.%보다 큰 것이 사용되는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, ZnS:Ag 또는 Y2SiO5:Ce를 기초로 한 발광 재료가 청색 발광 재료로써 사용되는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, CaS:Ce, 또는 Y2SiO5:Tb, 또는 YAGaG:Tb를 기초로 한 발광 재료가 녹색 발광 재료로써 사용되는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, Y2O2S:Eu, 또는 Y2O3:Eu, 또는 CaS:Eu를 기초로 한 발광 재료가 적색 발광 재료로써 사용되는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 희토류로 활성화된 알칼리 토류 황화물 인광체가 녹색 및/또는 적색 발광 재료로써 사용되는 것을 특징으로 하는, 평평한 패널 색 표시 장치.
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