KR19980063951A - 플라즈마 구동식 광전 디스플레이 - Google Patents

Abstract

콘트라스트를 향상시키도록 되어 있는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 상부에 다수의 방전 전극들을 갖는 제1 기판; 상기 제1 기판으로부터 선정된 거리만큼 떨어진 거리에 위치하는 유전체층; 밀봉부로 상기 유전체층과 상기 제1 기판의 주변부를 밀봉함으로써 형성되는 플라즈마셀; 및 상기 유전체층의 반대쪽에 배치되고, 표면상에서 상기 방전 전극들과 교차하는 데이터 전극들을 갖는 제2 기판을 포함하되, 상기 플라즈마셀과 상기 제2 기판은 상기 플라즈마 구동식 광전 디스플레이가 형성되도록 광전 물질층이 상기 플라즈마셀과 상기 제2 기판 사이에 놓이는 것과 같은 방식으로 적층되고, 광원은 상기 제2 기판에 인접하게 배치된다.

Description

플라즈마 구동식 광전 디스플레이

본 발명은 영상을 디스플레이하기 위해 광전 물질층을 활성화시키는 플라즈마를 사용한 영상 디스플레이(일명, 플라즈마 구동식 광전 디스플레이, plasma adressed electro-optical display)에 관한 것이다.

액정 형태 디스플레이 유니트(unit)의 해상도 및 콘트라스트(contrast)는 예를 들어, 트랜지스터와 같은 능동 장치가 각 표시 화소에 제공되어 능동 장치들이 작동되는 능동 매트릭스 어드레싱 방법(active matrix adrressing method)에 의해 향상되어 왔다.

그러나, 앞서의 방법은 박막 트랜지스터들과 같은 많은 반도체 장치들을 사용하여야 하고, 그렇기 때문에 이것은 넓은 영역을 갖는 디스플레이가 제조될 때 생기는 불만족스러운 낮은 제조 수율 문제를 일으킨다. 이렇듯이, 상기 방법은 그 비용이 감소될 수 없는 문제를 일으킨다.

상기 문제를 해결하기 위해서 MOS 트랜지스터들 및 박막 트랜지스터들과 같은 반도체 장치들을 대체할 수 있는 능동장치로서 방전 플라즈마를 사용하는 방법이 제안되어왔다.

영상 디스플레이 장치(이후로는, 플라즈마 구동식 광전 디스플레이라 한다)는 광전 물질 층인 액정층 및 플라즈마 방전이 일어나는 플라즈마셀로 구성되는 적층 구조를 갖는다. 유리와 그와 비슷한 물질로 만들어진 얇은 유전 물질로된 플레이트는 액정층과 플라즈마 전지 사이에 위치한다.

플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 플라즈마셀이 장벽 립(barrier rib)들에 의해 선형 플라즈마 챔버들로 나누어진 구조를 갖는다. 플라즈마 챔버들은 순차적으로 스위치되어 주사된다. 그리고, 신호 전압들은 액정층이 삽입되는 방식과 동일한 방식으로 플라즈마 챔버들의 반대쪽 투명한 전극들에 동시에 인가되어진다. 이러한 방식으로, 액정층은 작동하게된다.

플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 일반적으로 백라이트(backlight)가 플라즈마셀 뒤에 놓여지는 방식으로 배열된다. 백라이트로부터 방출된 광선들은 플라즈마셀을 갖는 기판, 액정층, 색필터를 통하여 흐를 수 있다. 그리하여, 색필터를 갖는 기판을 통하여 한 위치로부터 가시적으로 인지된다.

그러나, 앞서 언급한 구조는 선정된 방향으로 만족스럽게 배향되지 않은 액정 부분들(이후로는 저 콘트래스트 부분이라 한다)이 시야에서 바람직하지 않게 포함되어지기 때문에, 콘트라스트의 저하 문제를 겪게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 구조에서 수반되는 문제들을 해소하기 위해서 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이를 제공하는 데에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 이 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는, 상부에 다수의 방전 전극들을 갖는 제1 기판; 상기 제1 기판으로부터 선정된 거리만큼 떨어진 거리에 위치하는 유전체층; 밀봉부로 상기 유전체층과 상기 제1 기판의 주변부를 밀봉함으로써 형성되는 플라즈마셀; 및 상기 유전체층의 반대쪽에 배치되고, 표면상에서 상기 방전 전극들과 교차하는 데이터 전극들을 갖는 제2 기판을 포함하되, 상기 플라즈마셀과 상기 제2 기판은 상기 플라즈마 구동식 광전 디스플레이가 형성되도록 광전 물질층이 상기 플라즈마셀과 상기 제2 기판 사이에 놓이는 것과 같은 방식으로 적층되고, 광원은 상기 제2 기판에 인접하게 두어진다.

본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 색필터들이 제2 기판 위에 형성되고, 검정색 줄무늬들이 색필터들 사이에 형성되는 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 색필터들이 줄무늬 모양으로 형성되고, 색필터들과 검정 줄무늬들이 직각으로 방전 전극들과 교차하는 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 상기 제1 기판들과 상기 제2 기판들이 유리 기판들이며, 광전 물질이 액정인 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 방전 전극들이 광 차단(shielding) 물질로 만들어지고, 데이터 전극들이 투명한 물질로 만들어진 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 전압이 각각의 데이터 전극들에 인가되어지고, 데이터 전압들은 데이터 전극들과 방전 전극들이 교차하는 위치의 화소들(pixels)에 대응하는 광전층에 인가되는 구조를 가질 수 있다.

플라즈마 구동식 광전 디스플레이에서, 방전 전극들 사이의 방전으로부터 액정으로 인가된 전압(구동 전압)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 애노드 전극 A로부터 캐소드 전극 B에 이르기까지 일정한 것이 이상적이다.

그러나, 실제로는 도 1b에 도시한 바와 같이, 구동 전압은 애노드 전극과 캐소드 전극 부근에서 더 낮아지는데, 이것은 상기 부분에 대해서는 액정층의 액정이 충분히 구동(배향)되지 않았기 때문이며, 이는 저 콘트래스트를 일으키는 원인이 된다.

종래의 플라즈마 구동식 광전 디스플레이(즉, 전술한 제2 보드가 상기 면으로부터 보여지는 디스플레이 스크린 위에 배열된 플라즈마 구동식 광전 디스플레이)에서, 상기 저 콘트라스트 구역은 직접적으로 시야내로 들어오고, 이것은 연이어 전체 스크린의 콘트라스트를 저하시킨다.

반대로, 본 발명에 따라서 제1 기판의 면으로부터 고찰될 때, 전술한 저 콘트라스트 부분은 방전 전극들에 의해 덮이고, 거의 시야안으로 들어오지 않으며, 그 결과 전체 스크린의 콘트라스트를 뚜렷하게 향상시킨다.

본 발명의 실시례는 이하 도면들과 관련하여 설명될 것이다.

도 1은 방전 전극들 사이에 구동 전압들의 분포도를 도시한 그래프도.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이의 구조를 도시한 부분 절개 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이의 구조를 도시한 횡단면도.

도 4는 데이터 전극들과 방전 전극들, 방전 채널들의 배치를 도시한 도식도.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이 내부의 투과된 광선들의 상태를 도시한 도식도.

도 6은 종래의 플라즈마 구동 광전 디스플레이 내부의 투과된 광선들의 상태를 도시한 도식도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 광전 디스플레이 셀

2 : 플라즈마셀

3 : 유전체 시트

4 : 상측 기판

5 : 데이터 전극

6 : 스페이서

7 : 액정층

8 : 저측 기판

9A : 애노드 전극

9K : 캐소드 전극

10 : 장벽 립

11 : 프릿 실

12 : 방전 채널

13 : 화소

14 : 백라이트

본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 소위 평판 패널 구조를 갖는다. 상기 구조는 광전 디스플레이 셀(1), 플라즈마셀(2), 그리고 도 2와 3에서 도시된 광전 디스플레이 셀(1)과 플라즈마셀(2) 사이에 놓인 유전체 시트(3, dielectric sheet)로 구성된 적층 형태로 형성된다.

유전체 시트(3)는 커패시터의 역할을 하는 얇은 유리 플레이트와 그와 유사한 것에 의해 형성된다. 그러므로, 유전체 시트(3)의 두께는 광전 디스플레이 셀(1)과 플라즈마셀(2) 사이에 만족스러운 전기적 결합을 실현하는 것과 전하의 2차원적 팽창을 방지하는 것을 최소 한도로 하는 것이 양호하다. 특히, 약 50μｍ의 두께를 갖는 얇은 유리 플레이트가 사용된다.

광전 디스플레이 셀(1)은 스페이서(6)에 의해서 유전체 시트(3)로부터 선정된 거리를 갖는 유리 기판(상측 기판)이 유전체 시트(3)의 상부 표면에 결합되는 방식으로 제조된다.

광전 물질인 액정 물질은 유전체 시트(3)과 상측 기판(4) 사이 공간에 놓인다. 그럼으로써, 액정층(7)이 형성된다. 광전 물질은 액정을 제외한 물질이 될 수도 있다는 것을 주목하자.

상측 기판(4)로부터 유전체 시트(3)까지의 거리는, 예를 들어 4㎛에서 10㎛가 되도록 결정되는데, 이것은 디스플레이 표면 위에 대체로 균일하게 유지된다.

투명한 전도성 물질로 만들어지고, 예를 들어 행(row)방향으로 연장된 다수의 데이터 전극들(5)은 유전체 시트(3)의 반대쪽 상측 기판(4)의 표면상에 배열된다. 선정된 간격을 가진 데이터 전극들(5)은 열(column)방향으로 각각 수평하게 형성된다.

또한, 색필터는 풀-컬러(full-color) 디스플레이가 가능하게 하기 위해 상측 기판(4)에 사용된다. 상술한 색필터는 이후 설명될 방전 전극들의 방향에 수직인 방향으로 검정색 줄무늬를 갖는다. 이와같이, 화소들(pixels)은 구분된다.

플라즈마셀(2)은 유전체 시트(3)와 유전체 시트(3) 아래에 놓여진 유리 기판(하측 기판; 8)으로 구성된다.

데이터 전극들(5)의 방향에 수직인 방향으로, 즉, 종열방향으로 연장된 다수의 애노드 전극들(9A)과 캐소드 전극들(9K)은 유전체 시트(3)와 반대쪽의 하측 기판의 표면상에 놓인다. 애노드 전극들(9A)과 캐소드 전극들(9K)은 방전 전극 그룹을 형성하기 위해 서로 평행하게 형성되어, 선정된 거리만큼 각각 분리되어진다.

또한, 제각기 선정된 폭을 가지며 애노드 전극(9A)과 캐소드 전극(9K)을 따라 연장된 장벽 립들(barrier ribs)은 이웃한 애노드 전극들(9A)과 캐소드 전극들(9K) 사이에 형성된다. 실질적으로 일정한 거리가 저측 기판(8)에서 유전체 시트(3) 까지 유지되도록 하기 위해, 각 장벽 립들(10) 상단부는 유전체 시트(3)의 하측 표면과 접속한다.

그런 까닭에, 유전체 시트(3)는 저 융해점(low melting point)을 갖는 유리와 그와 같은 물질로 형성된 프릿 실(frit seal, 11)에 의해 외부의 저측 기판(8)에 밀봉하여 연결된다. 따라서, 플라즈마셀(2)은 밀봉된 공간 내에 형성된다. 밀봉된 공간은 이온화가 허용되는 가스(gas), 예를 들어 헬륨(helium) 가스, 네온(neon) 가스, 아르곤(argon) 가스 또는 그들의 혼합 가스로 채워진다.

상기 실시예에 따라서, 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 저측 기판(8)과 유전체 시트(3) 사이에 형성되며, 서로 장벽 립들(10)에 의해 독립된 다수의 방전 채널들(spaces)을 갖는다. 방전 채널들(12)은 행방향으로 서로 평행하게 형성된다. 방전 채널들(12)은 데이터 전극들(5)과 직각으로 교차한다.

그러므로, 각각의 데이터 전극들(5)은 열방향을 작동시키기 위한 유니트(unit)로서 작동하고, 반면에 각각의 방전 채널들(12)은 종방향을 작동시키기 위한 유니트(unit)로서 작동한다. 도 4에 도시된 것처럼 데이터 전극들(5)과 방전 채널들(12)의 교차점들은 화소(13)와 일치한다.

상기의 구조를 갖는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이에서, 구동 전압이 선정된 방전 채널들(12)에 대응하는 애노드 전극들(9A)과 캐소드 전극들(9K) 사이에 인가될때, 방전 채널들(12)을 둘러싼 가스(gas)는 이온화된다. 따라서, 플라즈마 방전이 일어나고 방전 채널들(12) 내부의 전위들(potentials)은 애노드 전위를 유지한다.

데이터 전압이 상기 상태에서 각각의 데이터 전극들(5)에 인가될 때, 데이터 전압은 플라즈마 방전이 일어났던 방전 채널들(12)에 일치하는 열방향으로 배열된 복수의 화소들(13)에 대응하는 액정층(7) 위에 기입된다.

플라즈마 방전이 완성된 후에, 방전 채널들(12)의 전위들은 부동(float) 전위로 된다. 그래서, 상기 화소들(13)에 대응하는 액정층 위에 기입된 데이터 전압은 다음의 기입 기간에 유지된다(예, 1필드 또는 1프레임 이후). 상기 경우에, 방전 채널들(12)은 샘플링 스위치들(sampling switches)로 작동하며, 각 화소들(13)의 액정층(7)은 샘플링 커패시터(sampling capacitor)로 작동한다.

액정은 디스플레이가 각 화소(13)에서 수행되게 하기 위해 액정층(7) 위에 기입된 데이터 전압으로 작동된다. 그러므로, 액정층(7)은 플라즈마 방전을 일으키는 방전 채널들(12)이 연속하여 주사(scanned)되어 데이터 전압이 주사 동작(scanning operations)과 동기하여 각 데이터 전극들(5)에 인가될 때, 능동 메트릭스 어드레싱 방법(active matrix addressing method)과 유사하게 작동된다. 상기 방식으로, 2차원 디스플레이가 수행될 수 있다.

플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 상술한 기본 구조를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 상측 기판(4)의 뒤에 배치된 백라이트(backlight)를 갖는다. 따라서, 디스플레이된(displayed) 영상은 하측 기판(8)을 통한 위치로부터 가시적으로 인식된다. 즉, 유리 기판(8)은 디스플레이 표면으로 역할을 한다.

상술한 구조는 종래의 구조와 반대이다.

상술한 것처럼, 방전 전극들로서 작동하는 애노드 전극들(9A)과 캐소드 전극들(9K) 사이의 액정층에 인가되는 구동 전압은 플라즈마 구동식 광전 디스플레이에서 일정하지 않다. 그 결과, 각각 불만족스러운 낮은 구동 전압 레벨(level)을 갖는 액정층 부분들(저 콘트라스트 부분)은 방전 전극들에 인접해서 존재하거나, 장벽 립들(10) 아래에 존재한다.

또한, 상기 실시예에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 유사한 문제를 갖는다. 그러나, 상기 실시예에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이는 색필터를 갖는 하측 기판(4)이 광원과 인접하게 배치되고, 플라즈마셀(2)을 형성하는 유리 기판(8)이 디스플레이 표면에 인접한 곳에 배치된 구조를 갖는다. 따라서, 저 콘트라스트 부분의 악영향은 방지될 수 있으며, 그 결과 콘트라스트를 향상시키게 된다.

상술한 문제가 실현된 상태가 도 5에 도시되어 있다. 사용자는 도 5의 오른쪽 위치로부터 영상을 본다.

이때, 도 5에서 도시된 사선들에 의해 나타낸 것처럼, 액정층(7)은 애노드 전극들(9A)과 캐소드 전극들(9K)에 인접하며, 장벽 립들(10) 아래에 저 콘트라스트 부분들(7a)을 갖는다.

그러나, 저 콘트라스트 부분들(7a)을 통하여 흐를 수 있었던 광원들인 백라이트(14)로부터 방출된 광선들(ｈν)중에서 광선들(H)은 애노드 전극들(9A) 또는 캐소드 전극들(9K)에 의해 차단(shield)된다. 그 결과, 광선(H)은 사용자의 눈에 도달할 수 없다. 약간의 흰색 영역들(또는, 검정색 영역들)이 존재 하더라도, 그 수준은 눈에 띄지 않는 수준으로 제한될 수 있다.

패널의 방향이 반전되어 영상이 상측 기판(4)를 통한 부분으로부터 관찰된다면, 저 콘트라스트 부분들(7a)을 통과하도록 된 광선(H)는 어떠한 방해도 없기때문에 사용자의 눈에 도달할 것이다. 그러므로, 흰색 영역들(검정색 영역들)의 가장 큰 부분은 시야에 포함된다. 그 결과, 콘트라스트의 감소가 발생한다.

방전 전극들의 피치가 약 200㎛에서 300㎛이며, 각 방벽 립의 높이가 수 백 ㎛이고, 액정층(7)의 두께가 수㎛인 구조를 가진 플라즈마 구동식 광전 디스플레이를 사용하여 많은 실험들이 수행되었다. 영상이 도 5에서 도시된 방향으로부터 관찰될 때 인식된 콘트라스트와 영상이 도 6에 도시된 방향으로부터 관찰될 때 인식된 콘트라스트가 되었다.

상술한 것 처럼 본 발명에 따른 플라즈마 구동식 광전 디스플레이(도 5에 도시된)는 종래 구조에 따라 인식되는 콘트라스트보다 1.5배 내지 1.8배 높은 콘트라스트를 보였다.

본 발명이 특정 수준의 양호한 실시예 형태로 설명되어 있지만, 양호한 형태의 본 발명은 첨부된 청구항의 발명이 사상과 범위에 벗어나지 않는 범위에서 다양한 배열과 결합, 그리고 변경이 가능하다.

Claims (6)

1. 상부에 다수의 방전 전극들을 갖는 제1 기판;

   상기 제1 기판으로부터 선정된 거리만큼 떨어진 거리에 위치하는 유전체층;

   밀봉부로 상기 유전체층과 상기 제1 기판의 주변부를 밀봉함으로써 형성되는 플라즈마셀; 및

   상기 유전체층의 반대쪽에 배치되고, 표면상에서 상기 방전 전극들과 교차하는 데이터 전극들을 갖는 제2 기판

   을 포함하되,

   상기 플라즈마셀과 상기 제2 기판은 상기 플라즈마 구동식 광전 디스플레이가 형성되도록 광전 물질층이 상기 플라즈마셀과 상기 제2 기판 사이에 놓이는 것과 같은 방식으로 적층되고,

   광원은 상기 제2 기판에 인접하게 배치되는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이.
2. 제1항에 있어서, 색필터들은 상기 제2 기판 위에 형성되고, 검정색 줄무늬들이 상기 색필터들 사이에 형성되는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이.
3. 제2항에 있어서, 상기 색필터들은 검정색 줄무늬 형태로 형성되어지고, 상기 색필터들과 상기 검정색 줄무늬들이 상기 방전 전극들과 직각으로 교차하는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 유리 기판들이고, 상기 광전 물질이 액정층인 플라즈마 구동식 광전 디스플레이.
5. 제1항에 있어서, 상기 방전 전극들은 빛 차단 물질로 제조되며, 상기 데이터 전극들은 투명한 물질로 제조되는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이.
6. 제1항에 있어서, 전압은 상기 데이터 전극들 각각에 인가되고, 데이터 전압은 상기 데이터 전극들과 상기 방전 전극들의 교차점에 있는 화소들과 대응하는 상기 광전층에 인가되는 플라즈마 구동식 광전 디스플레이.