KR100760266B1 - 콘트라스트가 강화된 플라즈마 스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시청자로부터 돌려진 쪽에서 반사층(9)으로 코팅된 구조화된 흑색 매트릭스(8)를 구비한 플라즈마 스크린에 관한 것이다. 외부로부터 입사되는 가시광은 상기 흑색 매트릭스(8)에 의해 흡수되며, 내부로부터 입사되는 광은 반사층(9)에 의해 반사된다. 이것은 전체 플라즈마 스크린의 LCP 값을 높인다.

Description

콘트라스트가 강화된 플라즈마 스크린{PLASMA SCREEN WITH ENHANCED CONTRAST}
본 발명은 유전체 층 및 보호 층이 증착된 유리 플레이트를 포함하는 프론트 플레이트를 포함하고, 살(rib) 구조를 가진 형광 층으로 코팅된 캐리어 플레이트를 포함하며(상기 캐리어 플레이트는 개스로 채워진 플라즈마 셀에서 프론트 플레이트와 캐리어 플레이트 사이의 공간을 분할함), 상기 프론트 플레이트 위에 하나 이상의 전극 어레이 및 상기 플라즈마 셀에서 무성(silent) 전기 방전을 생성하는 캐리어 플레이트를 포함하는 플라즈마 스크린에 관한 것이다.
플라즈마 스크린은 고 선명도(definition)를 지닌 컬러 화상과, 커다란 스크린 대각선을 가능케 하고, 소형 구조를 지닌다. 플라즈마 스크린은 격자(grid) 비슷하게 배열된 전극을 지니는 개스 충전된 실드(sealed) 유리 셀을 포함한다. 전압을 인가함으로써, 개스 방전이 야기되는데, 이는 진공의 자외(ultraviolet) 영역에서 빛을 주로 생성한다. 형광(fluorescence)은 이러한 VUV 빛을 가시광으로 변환시키며, 유리 셀의 프론트 플레이트는 이 가시광을 시청자에게 방출한다.
플라즈마 스크린은 두 부류로 세분되는데, 즉, DC 플라즈마 스크린과 AC 플라즈마 스크린이 그것이다. DC 플라즈마 스크린으로는, 전극은 플라즈마와 직접 접 촉한다. AC 플라즈마 스크린으로는, 전극은 유전체 층에 의해 플라즈마로부터 분리된다.
원리로는, 두 종류의 AC 플라즈마 스크린을 구분하는데, 즉, 전극 어레이의 매트릭스 배열과 동일 평면 배열이 그것이다. 매트릭스 배열에서, 개스 방전은 프론트 플레이트 및 캐리어 플레이트 상의 두 전극이 교차하는 지점에서 점화되고 유지된다. 동일 평면 배열에서는, 프론트 플레이트 상의 전극들 사이의 개스 방전이 유지되고, 교차 지점에서는 전극, 캐리어 플레이트 상의 소위 어드레스 전극으로 점화된다. 상기 어드레스 전극은 이 경우, 형광층 바로 밑에 위치한다. 서로 다른 컬러를 방출하는 형광 기판은 장벽(barriers)에 의해 분리되어서 원하는 컬러의 빛만을 생성한다.
낮 중에 충분한 화상 콘트라스트를 위해서는, 플라즈마 스크린이 높은 휘도(luminance)와 외부 빛의 가장 적게 가능한 반사도를 갖는 것이 중요하다. 이 같은 특성의 파라미터는 휘도 콘트라스트 성능(LCP: Luminance Contrast Performance)이다:
Figure 112002012446733-pct00001
콘트라스트의 강화, 그리하여 LCP 값의 향상은 예컨대, 장벽 위에 또는 상기 장벽 맞은편의 프론트 플레이트의 영역 위에 소위 흑색 매트릭스를 증착시켜서 이루어질 수 있다. 이러한 흑색 매트릭스는 주변 빛의 반사를 줄여서, 주위의 빛이 증대할 때 화상 콘트라스트가 강화된다.
JP 10-269951은 밖으로부터 입사되는 가시광을 흡수하며 동시에 안에서 입사되는 빛을 반사시키는 프론트 플레이트 상에 흑색 매트릭스를 지닌 플라즈마 스크린을 개시한다. 이는, 시청자로부터 돌려진(turned away) 흑색 매트릭스의 측부(side)가 가시광을 반사시키는 층으로 코팅된다는 점에서 달성된다. 이 같이 반사시키는 층은 이어서 흑색 매트릭스 상에 직접 또는 특정 간격을 갖고 그것과 평행하게 직접 제공될 수 있다.
어떤 경우에서든, 흑색 매트릭스 및 반사시키는 층은 유전체 층 안에 끼워지는데, 상기 유전체 층은 PbO-함유 유리로 이루어진다. 플라즈마 스크린을 제작하는 동안의 극렬한(drastic) 환경 하에, 더 구체적으로는 고온 하에서는, 유전체 층과 흑색 매트릭스 및/또는 반사 층 사이에 원하지 않은 반응을 초래할 수 있는데, 상기 반응은 변색을 가져오며 따라서 상기 반사 층의 반사 특성이 틀림없이 감소된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 향상된 콘트라스트를 지닌 화상을 생산하는 플라즈마 스크린을 제공하는 것이다.
상기 목적은 유전체 층 및 보호 층이 증착된 유리 플레이트를 포함하는 프론트 플레이트를 포함하고, 살 구조를 갖는 형광층으로 코팅된 캐리어 플레이트를 포함하며(상기 형광층은 개스로 채워진 플라즈마 셀에서 프론트 플레이트와 캐리어 플레이트 사이의 공간을 분할함), 플라즈마 셀 안에 무성 전기 방전을 생성하도록 프론트 플레이트와 캐리어 플레이트 위에 하나 이상의 전극 어레이를 포함하며 그리고 시청자에게서 돌려진 쪽에 유전체 층과 보호 층 사이에 반사 층으로 코팅된 구조화된(structured) 흑색 매트릭스를 포함하는 플라즈마 스크린으로써 달성된다.
반사층으로 코팅된 상기 구조화된 흑색 매트릭스의 배열은 시청자에게서 돌려진 쪽에 증착되며, 유전체 층 위에서는 상기 반사층과 유전체 층과의 반응이 없어지나 상기 유전체 층 속에서는 그렇지 않으며, 구조화된 흑색 매트릭스와의 반응이 최소화된다.
이 같은 배열의 추가 장점은 상기 구조화된 흑색 매트릭스 상의 반사층이 방전 셀에 더 가깝다는 것이다. 이는 생성된 빛의 강도를 높이는데, 그 이유는 그 생성된 빛이 바로 반사되고 상기 생성된 빛이 부분적으로 흡수될 수 있는 유전층을 먼저 통과하지 않기 때문이다.
본 발명의 이러한 그리고 이와 다른 양상은 다음에 설명되는 실시예를 참조하여 분명해지고 설명될 것이다.
도 1은 AC 플라즈마 스크린 안에서 개개의 플라즈마 셀의 구조 및 기능 원리를 도시한 도면.
도 1에 따르면, 전극의 동일 평면 배열을 지닌 AC 플라즈마 스크린의 플라즈마 셀은 프론트 플레이트(1)와 캐리어 플레이트(2)를 구비한다. 상기 프론트 플레이트(1)는 유리 플레이트(3)를 구비하는데, 상기 유리 플레이트(3) 위에는 바람직하게는 PbO 함유 유리로 된 유전체 층(4)이 증착된다. 상기 유리 플레이트(3) 위에 는 유전체 층(4)으로 코팅된 나란한, 줄무늬 비슷한 방전 전극(6,7)이 증착된다. 상기 방전 전극(6,7)은 금속이나 ITP로 제작된다. 상기 유전체 층(4) 위에는 보호층(5) 안에 삽입된 반사층(9)을 지닌 구조화된 흑색 매트릭스(8)가 존재한다. 반사층(9)은 시청자에게서 돌려진 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)의 측부에 위치한다.
캐리어 플레이트(2)는 유리로 제작되며, 예컨대, Ag로 된, 나란하고, 줄무늬 비슷하며, 상기 방전 전극(6,7)에 직각으로 뻗은 어드레스 전극(12)은 캐리어 플레이트(2)위에 증착된다. 이들 어드레스 전극은 기본 컬러인 적색, 녹색 또는 청색 중 하나의 빛을 방출하는 형광층(11)으로 코팅된다. 개개의 플라즈마 셀은 바람직하게는 유전체 물질로 된 분리 살을 지닌 살 구조(14)에 의해 분리된다.
대개, 구조화된 흑색 매트릭스(8)는 줄무늬로 프론트 플레이트(1) 상에 증착되어서, 항상 두 쌍의 방전 전극(6,7) 사이에 위치한다. 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8) 줄무늬는 방전 전극(6,7)을 부분적으로 겹친다. 반사층(9)은 그것이 증착된 상기 구조화된 흑색 매트릭스 각각의 줄무늬와 같은 넓이이거나 더 좁을 수 있다. 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8) 및 반사층(9)의 층 두께는 같거나 다를 수 있다.
플라즈마 셀에서, 말하자면, 각각 하나 하나가 음극 또는 양극(anode)으로 번갈아 가며 작용하는 방전 전극(6,7) 사이에는, 개스, 바람직하게는, 예컨대, He, Ne, 또는 Kr로 이루어지고, UV 빛을 생성하는 성분으로 크세논(Xe)을 함유하는, 희귀한 개스 혼합체가 존재한다. 표면 방전이 점화되고 난 후, 그리하여, 상기 개스의 조성에 따라, 전하가 플라즈마 영역(10) 안에서 방전 전극(6,7) 사이의 방전 경 로를 통해 흘러갈 수 있게 되면, 플라즈마는 방사(13)가 UV 영역 안에서, 더 구체적으로는 플라즈마 영역(10) 안의 VUV 영역 안에서 생성되는 플라즈마가 형성된다. 이 같은 방사(13)는 프론트 플레이트(1)를 통해 빛이 나오는 세 개의 기본 컬러 중 하나의 가시광을 형광층이 방출하는 형광층(11)을 여기시켜서, 스크린 상에 점등(lighting) 픽셀을 나타낸다. 형광층(11)에서는, 예를 들면, 청색-방출 형광 물질로서 BaMgAl10O17:Eu이, 녹색-방출 형광 물질로서는, 예컨대 Zn2SiO 4:Mn이, 그리고 적색-방출 형광 물질로서는, 예컨대 (Y,Gd)BO3:Eu이 사용될 수 있다.
상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)는 밖으로부터 입사된 빛을 흡수하는 반면에, 반사층(9)은 안으로부터 입사되는 가시광(15)을 반사한다.
투명한 방전 전극(6,7) 위에 있는 유전체 층(4)은 예컨대, AC 플라즈마 스크린에서, 전도성 물질로 이루어진 방전 전극(6,7)들 사이의 직접적인 방전을 피하기 위하여 그리고 따라서 방전이 점화될 때에 광 아치(arc)의 형성을 피하기 위하여 사용된다.
시청자에게서 돌려진 쪽에 반사층(9)으로 코팅된 구조화된 흑색 매트릭스(8)를 구비한 프론트 플레이트(1)를 제작하기 위하여, 먼저 방전 전극(6,7)이 증기 증착 테크닉에 의해서 증착되고 원하는 스크린 크기에 해당하는 크기의 유리 플레이트(3) 위에 이어서 구조화된다. 이어서, 유전체 층(4)이 증착된다.
구조화된 흑색 매트릭스(8)를 제작하기 위하여, 먼저 적절한 흑색 안료가 분산제(dispersing agents)가 첨가되는 동안 믹서나 분쇄기(mill)로 물에 분산된다. 흑색 안료로는, 예컨대, 그을음, 흑연, MnFe2O4 과 같은 페라이트(ferrites) 또는 Cu(Cr,Mn)2O4, Cu(Fe,Cr)2O4, Cu(Fe,Mn)2O4 , Ni 또는 Mn(Mn,Fe,Cr)2O4와 같은 첨정석(spinels)이 사용될 수 있다. 서스펜션(suspension)용으로는, 추가의 부가물, 예컨대, 유기 바인더(binders), 솔벤트, 또는 소포제(defoaming agent)가 추가될 수 있다. 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)를 고정시키기 위하여, 저-용융(melting) 유리나 산화물이 상기 서스펜션에 추가될 수 있다.
반사층(9)을 제작하기 위해서는, 먼저 빛의 가시 영역에서 흡수하지 않는 적당한 백색 안료가 믹서나 분쇄로 물에 분산되며, 분산 수단이 추가된다. 백색 안료로서 예컨대 TiO2, 또는 Y2O3가 사용될 수 있다. 예컨대, 유기 바인더, 솔벤트 또는 소포 작용제(agent)와 같은 추가의 부가물이 상기 서스펜션에 추가될 수 있다. 상기 반사층(9)을 고정하기 위하여, 저-용융 유리나 산화물이 상기 서스펜션에 추가될 수 있다.
시청자에게서 돌려진 쪽에서 반사층(9)으로 코팅된 흑색 매트릭스(8)를 증착시키고 구조화하는 것은, 서로 다른 방법으로 실행될 수 있다.
한 가지 가능성은 획득한 서스펜션을, 예컨대 폴리비닐 알코올 및 나트륨 중크롬산염(polyvinyl alcohol and sodium dichromate)을 함유할 수 있는 광감지 부가물로 대체하는 것이다. 이어서, 흑색 안료를 지닌 서스펜션은 스프레이, 담금질 또는 스핀 코팅에 의해서 유전체 층(4) 위에 먼저 균질하게 증착된다. "축축한" 막은 예컨대, 가열, 적외 방사 또는 마이크로파 방사로 마른다. 이어서, 상기 단계는 백색 안료를 지닌 서스펜션으로 반복된다.
시청자에게서 돌려진 쪽에서 반사 층(9)으로 코팅된 상기 획득한 흑색 매트릭스(8)는 마스크를 통해 노출되고 그 노출된 표면은 경화(cure)된다. 씌워지지 않은 부분은 물을 스프레이 하여 헹궈지고 제거된다.
또 다른 가능성은 소위 이륙(lift-off) 방법으로 나타내어진다. 먼저 광감지 폴리머 층이 상기 유전체 층(4) 위에 이어서 증착되고, 후속하여, 마스크를 통해 노출된다. 상기 노출된 영역은 교차-결합(cross-linked)되고, 노출되지 않은 영역은 현상(developing) 단계에 의해 증착된다. 잔류 폴리머 샘플 위의 흑색 안료 서스펜션은 스프레이, 담금질 또는 스핀 코팅에 의해서 제거되며, 그리고 나서, 상기 서스펜션은 건조된다. 이 후에, 백색 안료를 지닌 서스펜션은 흑색 매트릭스 위에 유사하게 증착되고 건조된다. 예컨대 강산(strong acid)으로 야기된 반응성 융해(dissolution)는 상기 교차-결합된 폴리머를 녹게 만든다. 현상제(developer)를 스프레이 함으로써, 폴리머와 그 덮고 있는 흑색 매트릭스(8)의 부분 및 그 덮고 있는 반사층(9)의 부분이 함께 제거되는 반면, 그 덮고 있는 반사층(9)과 함께 유전체 층(4) 위에 바로 붙어 있는 흑색 매트릭스(8)는 제거되지 않는다.
시청자에게서 돌려진 쪽에 반사층(9)으로 코팅된, 구조화된 흑색 매트릭스(8)를 제작하는 추가의 가능성은 플렉소 인쇄(flexographic) 프린팅 방법이다. 이것은 코팅될 유전체 층(4) 영역만이 프린트 드럼과 접촉하게 되는 고압 방식이다.
이어서, MgO로 된 보호층(5)이 반사층(9) 위에 그리고 흑색 매트릭스/반사 층 유닛 사이의 공간에 증착된다. 전체 프론트 플레이트(1)는 건조되고, 400℃에서, 살 구조(14)를 가진 유리로 된 캐리어 플레이트(2)와 함께 두 시간 동안 후-처리되며, 어드레스 전극(12) 및 형광층(11) 뿐만 아니라, 개량된 LCP 값으로 AC 플라즈마 스크린을 형성하는데 사용된 개스를 전도시킨다.
다음에는, 본 발명의 실시예의 예가 설명될 것이다.
실시예 1
구조화된 흑색 매트릭스(8)와 반사층(9)을 지닌 프론트 플레이트(1)를 제작하기 위하여, 평균 입자 지름이 1 ㎛ 보다 작은 흑연 62.5 g은 물 530 g에서 안료가 밀접하게 결합된(affine) 분산 수단의 31.25 g의 분산 수단 용액에서 그것을 잘 섞어서 혼합된다. 획득한 서스펜션은 비-이오노게닉(non-ionogenic) 소포 작용제로 된 5% 워터 용액 10 g로 혼합되었으며, 볼 같은 분쇄기에서 유리 구(spheres)로 갈려졌다. 이렇게 하여, 안정적이고, 미세한 입자의 서스펜션이 얻어 졌는데, 이는 촘촘한 쇠그물로 필터링 되었다. 상기 서스펜션은 10% 폴리비닐 알코올 용액으로 혼합되었으며, 덧붙여, 나트륨 중크롬산염이 상기 서스펜션에 보태졌다.(폴리비닐-알코올 대 나트륨 중크롬산염 비율은 10:1이었다).
게다가, 평균 입자 지름이 300 nm인 TiO2로 된 유사(analogous) 서스펜션이 제작되었는데, 이는 10% 폴리비닐 알코올 용액 및 나트륨-중크롬산염으로 이어서 혼합되었다(폴리비닐 알코올/나트륨 중크롬산염 = 10:1).
흑색 안료의 서스펜션은 스핀 코팅에 의해서 프론트 플레이트(1)의 유전체 층(4) 위에 증착되었는데, 상기 프론트 플레이트(1)는 유리 플레이트(3)와, 유전체 층(4)과 방전 전극(6,7)으로 구성된다. PbO-함유 유리 및 두 개의 방전 전극(6,7)으로 구성된 상기 유전체 층(4)은 ITO로 제작되었다. 상기 두 방전 전극 사이의 간격은 스크린 선에 있어서 60 ㎛이었으며, 두 개의 스크린 선 사이의 간격은 500 ㎛이었다. 시청자로부터 돌려진 쪽에 있는 반사층으로 덮이게 될 상기 획득된 흑색 매트릭스를 건조시킨 후에, 백색 안료의 서스펜션이 스핀 코팅에 의해서 흑색 매트릭스(8) 위에 증착되었다.
반사층(9)을 지닌 흑색 매트릭스(8)는 마스크를 통해 UV 광으로 방사되며 그리하여 상기 방사 지점 위의 폴리머는 교차-링크되었다. 후속하여, 상기 흑색 매트릭스(8)로 된 그리고 상기 반사층(9)으로 된 비-교차-링크된 영역을 온수로 스프레이 하여 헹궈내었다. 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)의 행의 폭은 400 ㎛이었다.
전체 프론트 플레이트(1)는 건조되었고 두 시간 동안 450℃에서 후-처리되었다. 이어서, MgO로 된 보호층(5)이 증착되었다.
유전체 층(4)의 층 두께는 30 ㎛이었으며, 흑색 매트릭스(8)의 층 두께는 3 ㎛이었고, 반사 층(9)의 층 두께는 10 ㎛이었다.
상기 획득된 프론트 플레이트(1)는 살 구조(14), Ag로 된 어드레스 전극(12) 및 형광층(11)을 구비하는, 유리로 된 캐리어 플레이트(2)와 함께 그리고 크세논(xenon)-함유 개스 혼합물과도 함께 LCP 값이 15% 증가되었던 플라즈마 스크린을 제작하는 데 사용되었다.
실시예 2
시청자로부터 돌려진 쪽에 있는 반사층(9)으로 코팅된 구조화된 흑색 매트릭스(8)를 지닌 프론트 플레이트(1)를 제작하기 위하여, 평균 입자 지름이 1 ㎛ 보다 더 작은 평균 입자 지름을 갖는 62.5 g Cu(Cr,Mn)2O4 가 먼저 저온 용융 유리로 된 5중 혼합체와 혼합된다. 물과 무기(anorganic) 결합제가 첨가된 후, 흑색 매트릭스(8)가 플렉소 인쇄 프린팅에 의해 프론트 플레이트(1)의 유전체 층(4) 위에 프린트되었는데, 상기 프론트 플레이트(1)는 유리 플레이트(3)와, 유전체 층(4)과, 방전 전극(6,7)으로 구성된다. 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)는 150℃에서 건조되었다. 후속하여, 반사층(9)은 구조화된 흑색 매트릭스(8) 위에서 플렉소 인쇄 프린팅에 의해 유사하게 프린트되었다. 이를 위해, 평균 입자 지름 500 nm인 Y2O3의 62.5 g이 저온 용융 유리로 된 5중 혼합체와 혼합되었으며, 이어서 물과 결합제가 이 혼합제에 첨가되었다.
스크린 선에 있어서 상기 두 개의 방전 전극(6 및 7)들 간의 간격은 60 ㎛이었으며, 두 스크린 선 사이의 간격은 500 ㎛이었으며, 반사층(9)으로 코팅된 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)의 한 행의 폭은 600 ㎛이었다.
전체 프론트 플레이트(1)는 건조되어서 두 시간 동안 450℃에서 후-처리되었다. 이어서, MgO로 된 보호층(5)이 증착되었다.
유전체 층(4)의 층 두께는 30 ㎛이었고, 상기 구조화된 흑색 매트릭스(8)의 층 두께는 5 ㎛이었으며, 상기 반사층(9)의 층 두께는 20 ㎛이었다.
상기 획득된 프론트 플레이트(1)는 살 구조(14)와, Ag로 된 어드레스 전극(12)과, 형광층(11)을 구비한, 유리로 된 캐리어 플레이트(2)와 함께 그리고 크세논-함유 개스 혼합물과도 함께 플라즈마 스크린을 제작하는 데에 사용되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유전체 층 및 보호층이 증착된 유리 플레이트를 포함하는 프론트 플레이트를 포함하고, 살(rib) 구조를 가진 형광층으로 코팅된 캐리어 플레이트를 포함하며, 상기 캐리어 플레이트는 개스로 채워진 플라즈마 셀에서 프론트 플레이트와 캐리어 플레이트 사이의 공간을 분할하며, 상기 프론트 플레이트 위에 하나 이상의 전극 어레이 및 상기 플라즈마 셀에서 무성 전기 방전을 생성하는 캐리어 플레이트를 포함하는 플라즈마 스크린에 이용된다.

Claims (1)

  1. 유전체 층(4) 및 보호층(5)이 증착된 유리 플레이트(3)를 포함하는 프론트 플레이트(1)와,
    개스로 채워진 플라즈마 셀에서 프론트 플레이트(1)와 캐리어 플레이트(2) 사이의 공간을 분할하는, 살(rib) 구조(14)를 구비한, 형광층(11)으로 코팅된 캐리어 플레이트(2)와,
    상기 플라즈마 셀에서 무성(silent) 전기 방전을 생성하는 상기 프론트 플레이트(1)와 상기 캐리어 플레이트(2) 위의 하나 이상의 전극 어레이(6,7,12)와,
    시청자로부터 돌려진 쪽에 있는 유전체 층(4)과 보호층(5) 사이에서 반사층(9)으로 코팅된 구조화된 흑색 매트릭스(8)를
    포함하는, 플라즈마 스크린.
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