KR100741083B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 상기 디스플레이 장치는, 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 마련되는 것으로, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간을 구획하여 다수의 셀을 형성하는 다수의 격벽; 상기 셀들의 내부에 채워지는 여기가스; 상기 제 1 기판 내측에 형성된 어드레스 전극; 상기 어드레스 전극을 매립하는 제 1 유전체층; 상기 셀들의 내벽에 형성되는 형광체층; 상기 제 2 기판의 내측에 형성된 유지전극쌍; 상기 유지전극쌍을 매립하는 제 2 유전체층; 상기 제 2 유전체의 표면에 형성된 보호막을 포함하며, 상기 유지전극쌍은 미러 구조로 대칭되게 형성된다.

Description

디스플레이 장치 {Display device}

도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.

도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 플라즈마 디스플레이 패널의 일측 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.

도 4는 도 3의 IV-IV선을 따른 유지전극의 단면의 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 제 1 기판 120 : 제 2 기판

113 : 격벽 115 : 형광체층

116 : 전자방출원 130 : 고저항체

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유지전극쌍의 구조가 미러 구조로 대칭된 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 장치의 일종인 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel)은 전기적 방전을 이용하여 화상을 형성하는 장치로서, 휘도나 시야각 등의 표시 성능이 우수하여 그 사용이 날로 증대되고 있다. 이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 전극들에 인가되는 직류 또는 교류 전압에 의하여 상기 전극들 사이에서 가스 방전이 일어나게 되고, 이 방전 과정에서 발생되는 자외선에 의하여 형광체가 여기되어 가시광을 발산하게 된다.

상기 플라즈마 디스플레이 패널은 전극들의 배치 구조에 따라 대향 방전(facing discharge) 구조의 플라즈마 디스플레이 패널과 면 방전(surface discharge) 구조의 플라즈마 디스플레이 패널로 분류될 수 있다. 대향 방전 구조의 플라즈마 디스플레이 패널은 쌍을 이루는 두 개의 유지전극이 각각 상부기판과 하부기판에 배치되어 방전이 기판에 수직인 방향으로 일어난다. 그리고, 면 방전 구조의 플라즈마 디스플레이 패널은 쌍을 이루는 두 개의 유지전극이 동일한 기판 상에 배치되어 방전이 기판에 나란한 방향으로 일어난다.

도 1에는 종래 교류형 면 방전 구조의 플라즈마 디스플레이 패널이 도시되어 있다. 그리고, 도 2에는 도 1에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널을 II-II선을 따라 절단한 단면이 도시되어 있다.

도 1, 도 2를 참조하면, 하부기판(10)과 상부기판(20)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 플라즈마 방전이 일어나는 방전공간을 형성한다. 상기 하부기판(10)의 상면에는 다수의 어드레스전극(11)이 형성되어 있으며, 이 어드레스전극들(11)은 제1 유전체층(12)에 의해 매립된다. 상기 제1 유전체층(12)의 상면에는 방전공간을 구획하여 다수의 방전셀(14)을 형성하고, 이 방전셀들 (14) 간의 전기적, 광학적 크로스토크(cross talk)를 방지하는 다수의 격벽(13)이 방전셀 사이에 형성되어 있다. 상기 방전셀들(14)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층(15)이 도포되어 있다. 그리고, 상기 방전셀들(14) 내부에는 일반적으로 크세논(Xe)을 포함하는 방전가스가 채워진다.

상기 상부기판(20)은 가시광이 투과될 수 있는 투명기판으로서 격벽들(13)이 형성된 하부기판(10)에 결합된다. 상기 상부기판(20)의 하면에는 방전셀(14)마다 한 쌍의 유지전극(21a,21b)이 상기 어드레스전극들(11)과 직교하는 방향으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 유지전극들(21a,21b)은 가시광이 투과될 수 있도록 주로 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전성 재료로 이루어진다. 그리고, 상기 유지전극들(21a,21b)의 라인 저항을 줄이기 위하여, 상기 유지전극들(21a,21b)의 하면에는 금속으로 이루어진 버스전극들(22a,22b)이 상기 유지전극들(21a,21b)보다 좁은 폭을 가지고 형성되어 있다. 상기 유지전극들(21a,21b) 및 버스전극들(22a,22b)은 투명한 제2 유전체층(23)에 의해 매립된다. 그리고, 상기 제2 유전체층(23)의 하면에는 산화마그네슘(MgO)로 이루어진 보호막(24)이 형성되어 있다. 상기 보호막(24)은 플라즈마 입자의 스퍼터링에 의한 제2 유전체층(23)의 손상을 방지하고, 2차 전자를 방출하여 방전전압을 낮추어 주는 역할을 한다.

상기와 같은 구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동은 크게 어드레스방전을 위한 구동과 유지방전을 위한 구동으로 나뉜다. 어드레스방전은 어드레스전극(11)과 한 쌍의 유지전극쌍(21a,21b) 중 어느 하나의 전극 사이에서 일어나게 되며, 이때 벽전하(wall charge)가 형성된다. 다음으로, 유지방전은 한 쌍의 유지 전극(21a,21b) 사이의 전위차에 의해서 일어나게 되며, 이러한 유지방전시 방전가스로부터 발생되는 자외선에 의해 형광체층(15)이 여기되어 가시광이 발산된다. 그리고, 이렇게 발산된 가시광은 상부기판을 통해 출사되어 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 플라즈마 디스플레이 패널에서는 방전가스가 이온화(ionization)되어 플라즈마 방전이 일어나는 과정에서 여기 상태(excited state)의 크세논(Xe*)이 안정화되면서 자외선이 발생하게 된다. 따라서, 종래 플라즈마 디스플레이 패널 및 평판 램프에서는 방전가스를 이온화시킬 수 있을 정도로 높은 에너지가 필요하게 되므로, 방전전압과 구동전압은 크고, 발광효율은 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 방전전압을 낮출 수 있고, 발광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 평판 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치는,

일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판;

상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 마련되는 것으로, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간을 구획하여 다수의 셀을 형성하는 다수의 격벽;

상기 셀들의 내부에 채워지는 여기가스;

상기 제 1 기판 내측에 형성된 어드레스 전극;

상기 어드레스 전극을 매립하는 제 1 유전체층;

상기 셀들의 내벽에 형성되는 형광체층;

상기 제 2 기판의 내측에 형성된 유지전극쌍;

상기 유지전극쌍을 매립하는 제 2 유전체층;

상기 제 2 유전체의 표면에 형성된 보호막을 포함하며,

상기 유지전극쌍은 미러 구조로 대칭되게 형성된다.

여기서, 상기 유지전극쌍 중 하나는 캐소드 전극이며, 나머지 하나는 애노드 전극이다.

특히, 적어도 일부의 상기 애노드 전극은 적어도 일부의 캐소드 전극을 둘러싸고 있다.

보다 자세하게는, 상기 애노드 전극의 일측이 개방된 오목부를 통하여 상기 캐소드 전극의 일단부가 연장되고 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 어드레스 전극의 상측에는 전자방출원이 추가로 형성될 수 있다.

또한, 상기 유지전극쌍은 고저항체를 구비할 수 있다.

특히, 상기 유지전극쌍 중 캐소드 전극은 고저항체를 구비할 수 있다.

선택적으로, 상기 유지전극쌍의 하측에는 전자방출원이 추가로 형성될 수 있다.

여기서, 전자방출원은 산화된 다공성 실리콘으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 일부 분리 단면도이다.

도 3을 참조하면, 하부기판인 제1 기판(110)과 상부기판인 제2 기판(120)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 있다. 여기서, 상기 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)은 투명한 유리기판으로 이루어질 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에는 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이의 공간을 구획하여 다수의 셀(cell,114)을 형성하고, 상기 셀들(114) 간의 전기적, 광학적 크로스토크를 방지하는 다수의 격벽(barrier rib,113)이 마련되어 있다.

상기 셀들(114)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층(115)이 도포되어 있으며, 상기 셀들(114) 내부에는 일반적으로 크세논(Xe)을 포함하는 여기가스(excitation gas)가 채워진다. 이하 본 발명에서 지칭하는 여기가스는 전자빔 등의 외부 에너지에 의해 여기되어 자외선을 발생시킬 수 있는 가스를 말한다. 한편, 본 발명의 여기가스는 방전가스로 작용하는 것도 가능하다.

상기 제1 기판(110)의 내면, 즉 셀들(114)을 향한 내면에는 어드레스 전극(111)이 셀(114)마다 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(120)의 내면, 즉 셀들(114)을 향한 내면에는 유지전극쌍(121, 122)이 형성되어 있다. 여기서, 유지전극쌍중 하나의 전극은 캐소드 전극(cathode electrode)이 되고 나머지 하나는 애노드 전극 (anode electrode)이 된다.

상기 유지전극쌍(121, 122)은 가시광이 투과될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 SnO2 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유지전극쌍은 어드레스 전극(111)에 교차하도록 배열된다.

디스플레이 장치가 셀별로 별도의 화상을 구현하여야 하는 경우에는 발광셀이 선택되어질 필요가 있으므로 셀을 선택하기 위하여 어드레스 전극(111)과 유지전극쌍(121, 122)이 교차하게 배열하여 그 교차점을 이용하여 발광셀을 선택할 수 있다.

한편, 상기 어드레스 전극(111)의 상측에는 어드레스 전극을 매립하는 제 1 유전체층(112)이 형성된다. 그리고 상기 제 1 유전체층의 상측에는 어드레스 전극에 대응하여 전자방출원(116)이 형성된다. 상기 전자방출원(116)은 전자를 가속시켜 전자빔을 발생시킬 수 있는 물질은 어느 것이라도 적용가능하며, 바람직하게는 산화된 다공성 실리콘(oxidized porous silicon: OPS) 또는 MgO/OPS로 이루어진다. 이때, 산화된 다공성 실리콘으로는 산화된 다공성 폴리실리콘(oxidized porous poly silicon) 또는 산화된 다공성 비정질 실리콘(amorphous silicon)이 예시된다.

선택적으로, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 전자방출원은 어드레스 전극의 상면에 형성될 수도 있다. 즉, 상기 전자방출원은 어드레스 전극의 위에 형성되거나 어드레스 전극의 위쪽으로 유전체층위에 형성될 수도 있다.

한편, 상기 유지전극쌍(121, 122)은 제 2 유전체층(123)에 의해 매립되며, 이러한 제 2 유전체층(123)은 다시 보호막(124)에 의해 덮히게 된다. 상기 보호막 은 MgO 로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따른 단면의 평면도인데, 도 4를 참조하면, 애노드 전극(121)이 캐소드 전극(122)를 둘러싸고 있는 구조이다. 보다 자세히 설명하면, 적어도 일부의 애노드 전극(121)이 적어도 일부의 캐소드 전극(122)을 둘러싸고 있는 구조이다.

여기서, 상기 애노드 전극에서 일측이 개방된 오목부를 통하여 단부가 볼록한 형상의 캐소드 전극이 연장되어 이격 배치된다. 따라서, 상기 캐소드전극(122)와 애노드 전극(121)으로 이루어진 유지전극쌍은 미러 구조(morror structure)로 좌우 대칭된 형상이 된다.

따라서, 다시 도 3을 참조하면, 애노드 전극(121)이 캐소드(122)의 양측을 둘러싸게 되어 애노드 전극과 캐소드 전극간의 방전은 좌측의 애노드 전극(121)부와 캐소드 전극(122)에서 일어날 뿐만 아니라, 우측의 애노드 전극(121)부와 캐소드 전극(122) 사이에서도 일어날 수 있는 구조가 된다.

한편, 선택적 실시예로서, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 유지전극쌍인 캐소드 전극(122)과 애노드 전극의 하측에도 전자방출원이 추가로 형성될 수 있다. 여기서도 상기 전자방출원은 전술한 바와 같이 산화된 다공성 실리콘(OPS)이나 MgO/OPS로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유지전극쌍 중 캐소드 전극은 고저항체(130: high resistor)를 추가로 구비할 수 있다. 도면에서 파선은 전기적인 연결을 의미한다. 여기서, 상기 고저항체는 저항으로 일정 수준 이상의 전류를 제한하는 구조 체이다. 이러한 고저항체로 인하여 어드레스 전극과 애노드 전극의 전압 인가 시간의 차이를 줄일 수 있게 된다.

한편, 어드레스 전극과 유지전극쌍간의 어드레스 방전에 의해 방전셀이 선택되고, 유지전극쌍간의 유지방전에 의해 여기가스가 여기되었다가 안정화되는 과정을 통하여 자외선이 방출되고 자외선이 형광체를 때려서 가시광선이 발생하여 화상이 형성되는데, 본원발명의 경우, 이에 추가하여 전자방출원을 통하여 셀내부로 전자빔이 방출되는 과정에서도 화상을 형성하게 된다.

즉, 상기 전자방출원(140)은 상기 어드레스 전극(111)과 유지전극쌍(121, 122) 중 하나에 소정의 전압이 인가되면, 상기 어드레스 전극(111)으로부터 유입된 전자들을 가속시켜 상기 셀(114) 내부로 전자빔(E-beam) 방출시킨다. 상기 셀 (114)내부로 방출된 전자빔은 여기가스를 여기시키게 되고, 여기된 여기가스는 안정화되면서 자외선을 발생시키게 된다. 그리고, 상기 자외선은 형광체층(115)을 여기시켜 가시광을 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 가시광은 제2 기판(120)쪽으로 출사되어 화상을 형성하게 된다.

상기 전자빔은 여기가스를 여기(excitation)시키는데 필요한 에너지보다 크고, 여기가스를 이온화(ionization)시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 제1 전극(131) 및 제3 전극(133)에는 상기 전자빔이 여기가스를 여기시킬 수 있는 최적화된 전자에너지(optimized electron energy)를 가질 수 있는 전압이 인가된다.

본원발명의 경우, 좌우가 미러 구조로 대칭된 형태이기 때문에, 이온들이 어 드레스 전극과 형광체쪽으로 가기보다는 바로 애노드 쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 어드레스 전극과 애노드 전극의 전압을 동시에 작동하여 방전 유지기간에 엘렉트론이 방전에 기여할 수 있게 되어 방전전압을 낮출 수 있고 구동회로를 절감할 수 있게 된다.

이와 같이 전자방출원을 형성하여 전장에 의하여 전자가 방전공간에 많이 공급되어 방전전압이 향상되게 된다. 전자가 방출되는 원리를 설명하면, 우선 전자방출원에 전압이 인가되어 OPS층의 하부전극에서 전자가 주입되면, OPS층의 실리콘 직경은 약 5nm 전후이며 이는 전자의 실리콘 안 평균 자유행정(약 50nm)에 비해 충분히 작기 때문에 나노결정 실리콘 안의 실리콘 격자와 주입된 전자는 충돌한 확률이 매우 작게 된다. 따라서 전자는 나노결정 실리콘 안을 대부분 그대로 지나쳐서 계면에 도달하게 된다. 여기서 나노결정 실리콘과 나노결정 실리콘 계면이 얇은 산화막으로 덮여 있는 경우 인가전압의 대부분이 그 나노결정 실리콘 표면의 얇은 산화막에 걸려 강전계 영역을 형성하게 된다. 이러한 산화막은 매우 얇기 때문에 전자는 용하게 터널링(tunneling)하게 된다. 이러한 강전계 영역을 통과할 때마다 전자가 가속되고 그것이 표면 전극 방향을 향해 반복적으로 일어나기 때문에 표면 부근에 도달한 전자는 열평형 상태보다 상당히 높은, 거의 인가된 전압 그대로 전자에 on 된 에너지를 가지게 되므로 표면 전극도 터널링해 진공 안으로 방출된다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 좌우가 대칭적인 구조이기 때문에 어드레스 전극과 애노드 전극의 전압을 동시에 작동하여 방전 유지기간에 엘렉트론이 방전에 기여하여 방전 전압을 낮출 수 있고 구동회로를 절감할 수 있게 된다.

둘째, 고저항체로 인하여 어드레스 전극과 애노드전극의 전압 인가 시간의 차이를 절감할 수 있다.

셋째, 전자방출원에 걸리는 전압을 제어하여 전자빔의 에너지를 조절할 수 있다.

넷째, 유지전극의 모양을 변화시켜 이온에 의해 형광체가 열화되는 것을 막을 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

1. 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판;

   상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 마련되는 것으로, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간을 구획하여 다수의 셀을 형성하는 다수의 격벽;

   상기 셀들의 내부에 채워지는 여기가스;

   상기 제 1 기판 내측에 형성된 어드레스 전극;

   상기 어드레스 전극을 매립하는 제 1 유전체층;

   상기 셀들의 내벽에 형성되는 형광체층;

   상기 제 2 기판의 내측에 형성된 유지전극쌍;

   상기 유지전극쌍을 매립하는 제 2 유전체층;

   상기 제 2 유전체의 표면에 형성된 보호막을 포함하며,

   상기 유지전극쌍은 미러 구조로 대칭되게 형성되며,

   상기 어드레스 전극의 상측에는 전자방출원이 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍 중 하나는 캐소드 전극이며, 나머지 하나는 애노드 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   적어도 일부의 상기 애노드 전극은 적어도 일부의 캐소드 전극을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 애노드 전극의 일측이 개방된 오목부를 통하여 상기 캐소드 전극의 일단부가 연장되고 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍은 상기 유지전극쌍의 저항값보다 높은 저항값을 가진 고저항체에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍 중 캐소드 전극은 상기 캐소드 전극의 저항값보다 높은 저항값을 가진 고저항체에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍의 하측에는 전자방출원이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 전자방출원은 산화된 다공성 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.

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