KR20000053430A - 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

디스플레이 장치에 있어서, 미리 정해진 갭을 두고 서로 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 한 쌍의 기판; 공간 내에 충전된 이온화 가능한 기체; 및 기판 중 적어도 하나에 제공되며, 기체를 이온화시켜 공간 내에서 방전을 발생시킬 수 있는 전극을 포함하고, 기체는 주로 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 비활성 원소로 구성되며, 전극은 붕화물로 이루어진 보호막으로 코팅되어, 기체 내에 수은 증기를 첨가할 필요가 없게 하는 디스플레이 장치가 제공된다. 보호막은 전기 증착된 붕화 란탄으로 형성되는 것이 바람직하다. 몇몇 경우에서, 붕화 이트륨, 붕화 지르코늄, 붕화 크롬 및 붕화 티타늄 중에서 선택된 방전 전극 코팅용 재료와 크세논으로 이루어진 방전 기체를 조합하여 사용할 수 있다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 방전을 이용하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 디스플레이 장치를 구성하는 플라즈마 셀 내에 충전된 이온화 가능한 기체의 조성 및 방전 전극을 보호하기 위한 구조물에 관한 것이다.

플라즈마 방전을 이용하는 디스플레이 장치는, 미리 정해진 간격만큼 이격된 위치에서 서로 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 한 쌍의 기판; 이와 같이 형성된 공간 내에 충전되는 이온화 가능한 기체; 및 적어도 하나의 기판에 제공되어, 기체를 이온화시켜 방전을 발생시키도록 구성된 전극을 포함한다.

방전을 발생시키기 위한 전극은 이온화된 기체에 의한 충격으로 인해 열화되거나 마모된다. 특히, 캐소드 K에 인접한 전극은 DC 방전동안 양(+)으로 대전되어 있는 이온들에 의해 스퍼터링된다. 따라서, 위와 같은 전극은 급속하게 열화된다. 열화를 방지하기 위해, 이온화될 수 있는 기체에 수은 증기를 첨가하는 방법이 실행되어 왔다. 마찬가지로 형광관에 수은 증기가 첨가되면, 수명이 연장될 수 있다.

DC 방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 장치의 방전 전극의 스퍼터링을 방지하는 데 수은이 이용되는 경우, 실용적인 관점에서 극복해야 할 다양한 문제들이 발생한다. 수은은 독성 원소이기 때문에, 조심스럽게 다루어야 한다. 또한, 수은 증기의 여기(excitation)는 자외선을 발생시키고, 이 자외선은 장치에 악영향을 미치게 된다. 플라즈마 셀과 액정 셀을 조합한 구성을 가지는 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치는, 수은으로부터 발생한 자외선으로 인해 액정층과 배향막이 열화되게 된다. 수은의 증기압은 온도에 따라 상당히 달라지기 때문에, 디스플레이 장치의 수명도 사용 환경에 따라 상당히 달라진다. 예를 들어 수은의 증기압은 20℃ 내지 50℃ 사이에서 1씩 변한다. 온도가 낮아질수록 수명은 단축된다.

상기와 같은 문제를 극복하기 위해, 본 발명은 수은 증기를 첨가할 필요가 없고 수명을 연장시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제를 극복하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따르면, 디스플레이 장치에 있어서, 미리 정해진 갭을 두고 서로 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 한 쌍의 기판; 상기 공간 내에 충전된 이온화 가능한 기체; 및 상기 기판 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 기체를 이온화시켜 상기 공간 내에서 방전을 발생시킬 수 있는 전극을 포함하고, 상기 기체는, 주로 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 비활성 원소로 구성되며, 상기 전극은 붕화물로 이루어진 보호막으로 코팅되어, 상기 기체 내에 수은 증기를 첨가할 필요가 없게 하는 디스플레이 장치가 제공된다.

보호막은 전기 증착된 LaB₆로 이루어지는 것이 바람직하다.

비활성 기체의 분압은 400 Pa 내지 40000 Pa인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 셀; 및 상기 디스플레이 셀과 중첩되어 플랫 패널 구조물을 형성하는 플라즈마 셀을 포함하고, 상기 디스플레이 셀은, 미리 정해진 갭을 두고 상기 중간 기판에 결합된 상부 기판, 상기 갭 내에 보유되는 전기 광학 물질, 및 상기 상부 기판에 제공되어 컬럼 구조를 형성하고, 화상 신호가 공급되는 신호 전극을 포함하며, 상기 플라즈마 셀은, 미리 정해진 갭을 두고 상기 중간 기판에 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 하부 기판, 상기 공간 내에 충전된 이온화 가능한 기체, 및 상기 하부 기판에 제공되어 로우 구조를 형성하고, 기체를 이온화시켜 상기 공간 내에 방전을 발생시킴으로써, 상기 신호 전극에 공급되는 상기 화상 신호를 상기 전기 광학 물질 상에 기입하도록 순차적으로 스캐닝되는 스캐닝 전극을 포함하고, 상기 기체는, 주로 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 비활성 원소로 구성되며, 상기 스캐닝 전극은 붕화 란탄(LaB₆)과 같은 붕화물로 이루어진 보호막으로 코팅되어, 상기 기체 내에 수은 증기를 첨가할 필요가 없게 하는 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 구조는 수은 증기를 첨가하지 않고서도 투과율의 열화를 방지하고, 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 시간에 따른 방전 전압 및 방전 전류의 변화도 방지되어, 용이한 제어를 허용한다. 또한, 방전 전류 및 전력 소모도 절감될 수 있고, 패널이 동작할 수 있는 온도의 하한도 저하될 수 있다.

또한, 상기의 구조를 가지는 디스플레이 장치에 있어서, 상기 스캐닝 전극은 붕화 이트륨, 붕화 지르코늄, 붕화 크롬 및 붕화 티타늄으로부터 선택된 재료로 이루어진 보호막으로 코팅되는 것이 바람직하다. 기체의 압력은 2500 Pa 내지 15000 Pa인 것이 바람직하다. 상기 보호막은 전기 증착되는 것이 바람직하다.

붕화 이트륨, 붕화 지르코늄, 붕화 크롬 및 붕화 티타늄으로부터 선택된 전극 재료와 크세논으로 이루어진 기체가 조합되는 본 발명에 따르면, 실용적인 관점에서 볼 때 만족스러울 정도로 긴 수명을 가지는 플라즈마 방전 디스플레이 장치가 제조될 수 있다. 또한, 환경적으로 문제를 일으키는 수은을 이용할 필요가 없어진다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은, 첨부된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명을 숙지함으로써 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 에이징 테스트 결과를 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 에이징 테스트의 결과를 나타내는 그래프.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 공정을 순서대로 나타내는 도면.

도 5는 수명 테스트에서 이용되는 플라즈마 셀의 특정한 예를 나타내는 단면도.

도 6은 플라즈마 셀에 제공되는 방전 전극에 보호막을 도포하기 위한 전기- 증착 탱크를 나타내는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 디스플레이 셀

2 : 플라즈마 셀

3 : 중간 기판

4 : 상부 기판

5 : 신호 전극

6 : 밀봉 재료

7 : 전기 광학 물질

8 : 하부 기판

9 : 방전 전극

10 : 격벽

이제, 도면들을 참조하여, 본 발명의 한 실시예가 설명될 것이다. 본 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 장치는 DC 방전을 이용하는 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치이다. 본 발명은 이러한 장치로만 제한되지는 않는다. 본 발명은 DC 방전 또는 AC 방전을 이용하는 통상적인 플라즈마 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치는, 디스플레이 셀(1), 플라즈마 셀(2) 및 디스플레이 셀(1)과 플라즈마 셀(2) 사이에 삽입된 중간 기판(3)을 적층함으로써 형성된 플랫 패널 구조를 가진다. 디스플레이 셀(1)은 유리 등으로 이루어진 상부 기판(4)으로 구성된다. 디스플레이 셀(1)의 내부 주표면에는, 투명 도전막으로 이루어지고 컬럼 방향으로 서로 평행하게 배치되어 있는 복수의 신호 전극(5)이 제공된다. 상부 기판(4)은 유리판 등에 의해 구성되며, 밀봉 재료(6)를 이용하여 미리 정해진 갭이 제공되도록 중간 기판(3)에 접착된다. 갭은 전기 광학 물질(7)로 채워진다.

플라즈마 셀(2)은 유리판 등에 의해 구성되는 하부 기판(8)을 포함한다. 하부 기판(8)의 내부 주표면 상에는, 신호 전극(5)에 수직하도록 로우 방향으로 연장된 방전 전극(스캐닝 전극)(9)이 형성된다. 방전 전극(9)들은 각각 쌍을 이루어 애노드 A 및 캐소드 K의 역할을 하여, 플라즈마 방전을 발생시킨다.

복수의 방전 전극(9)을 각각의 애노드 A 및 캐소드 K의 쌍으로 분리하기 위해, 격벽(10)이 형성된다. 격벽(10)의 상단은 중간 기판(3)과 접촉하여 스페이서의 역할을 한다. 하부 기판(8)은 글래스 프릿(11)을 이용하여 중간 기판(3)에 연결된다. 하부 기판(8)과 중간 기판(3) 사이에 용접 밀폐된 공간이 형성된다. 밀폐된 공간은 격벽(10)에 의해 분리되어, 각각 로우 형태로 방전 채널(12)을 구성한다. 이온화가 가능하고 방전을 유발하는 기체가 밀폐된 공간 내에 충전된다.

특히, 내부 영역 내의 기체는 하부 기판(8)에 개방되어 있는 기체 방전관(25), 및 기체 방전관(25)과 통하게 되어 있는 글래스 채널관(26)을 통해 방전된다. 그 다음, 이온화 가능한 기체가 충전된 후, 글래스 채널관(26)는 폐쇄되고 절단된다. 각각의 글래스 채널관(26) 내에는 게터가 배치되어 가열됨으로써, 이온화 가능한 기체를 제외한 불필요한 배출 기체가 흡수되게 한다.

이제까지는, 글래스 채널관(26) 내에 수은이 첨가되고, 게터가 배치되어 가열됨으로써, 각각의 방전 채널(12)에 수은 증기가 유입되도록 하는 방법이 이용되어 왔다. 이하에 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수은 증기의 유입은 불필요해진다. 도면으로부터도 이해할 수 있듯이, 하나의 방전 채널(12)은 한 쌍의 애노드 A 및 캐소드 K를 포함한다. 반대 극성의 방전 전압이 인가되면, 기체가 이온화되어 방전 채널(12)의 내부가 플라즈마로 채워진다.

플라즈마 어드레스 디스플레이 장치에는, 컬럼을 형성하도록 배치된 신호 전극(5) 및 로우를 형성하도록 배치된 방전 채널(12)이 탑재되어, 픽셀을 정의한다. 플라즈마 방전을 수행하고 로우를 형성하도록 배치된 방전 채널(12)은 라인-순차 방식으로 스위칭되고 스캐닝된다. 상기의 스캐닝 동작과 동기하여, 디스플레이 셀(1)의 신호 전극(5)에 화상 신호가 공급되어, 디스플레이 동작이 수행된다.

방전 채널(12) 내에 플라즈마가 발생한 후, 방전 채널(12) 내에서의 애노드 전위는 실질적으로 균일해져서, 각각의 로우에 대한 픽셀의 선택이 수행되게 한다. 즉, 방전 채널(12)은 샘플링 스위치의 역할을 한다. 플라즈마 샘플링 스위치가 온인 상태에서 각각의 픽셀에 화상 신호가 공급되면, 샘플링이 수행된다. 따라서, 픽셀의 턴 온 및 턴 오프가 제어될 수 있다. 또한, 플라즈마 샘플링 스위치가 오프된 이후에도, 화상 신호는 픽셀 내에 보유된다.

본 발명은, 플라즈마 셀(2) 내에 충전된 이온화 가능한 기체가 주로 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 비활성 원소로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 방전 전극(9) 중 적어도 캐소드 K는 붕화물로 이루어진 보호막(15)으로 코팅된다. 따라서, 이온화가 가능한 기체에 수은 증기를 첨가할 필요가 없어진다. 보호막(15)은 전기 증착법으로 형성된 LaB₆로 이루어지는 것이 바람직하다. 몇몇 경우에서는, LaB₆대신에 NbB₆, GdB₆또는 YB₆등의 붕화물이 사용될 수 있다. 크립톤 또는 크세논 중에서 선택된 비활성 원소의 분압은 400 Pa 내지 40000 Pa로 된다.

LaB₆로 대표되는 스퍼터링 내성이 우수한 붕화물은, 니켈 등으로 이루어진 방전 전극(9)을 플라즈마 내에 함유되어 있는 이온의 충격으로부터 보호한다. 따라서, 플라즈마 셀의 수명을 연장시키기 위해 수은을 첨가할 필요가 없다. LaB₆로 대표되는 붕화물은 비교적 만족스러운 2차 전자 방전 특성을 가진다. 방전 전극(9)이 상술한 바와 같이 코팅되면, 플라즈마 방전의 발생 및 유지에 대해서는 악영향을 미치지 않는다. 전술한 바와 같이, 스퍼터링 내성과 만족스러운 2차 전자 방전 특성(로우 워크 기능)을 가지는 재료로 보호막(15)이 제조되기 때문에, 수은의 첨가가 불필요해진다.

본 발명에서, 비활성 원소는 크립톤 및 크세논 중 선택된 적어도 하나의 재료이다. 일반적으로, 비활성 원소는 고전압이 인가되면 기저 상태에서 여기 상태로 변환된다. 고전압의 인가가 중단되면, 여기 상태의 비활성 원소는 기저 상태로 복귀된다. 일반적으로, 여기 상태는 매우 불안정한 상태이다. 따라서, 본래의 기저 상태는 10^-8초 이하의 단기간에 복귀된다.

여기 상태 중 매우 안정한 일부는 10^-4내지 10^-2초의 수명을 가진다. 이러한 상태를 "준안정 상태"라고 한다. 준안정 상태에서 기저 상태로 바로 복귀할 수 없는 이온화된 원소는 다른 분자, 원자 또는 컨테이너의 벽과 충돌할 수 밖에 없다. 준안정 상태의 존재는 플라즈마 방전의 디케이의 지연을 유발한다. 따라서, 고속 스캐닝이 방해를 받는다. 준안정 상태의 입자는 작은 에너지로도 방전될 수 있으므로, 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치에 의해 화상 신호를 기입하기 위한 동작이 수행될 때 데이터의 소거가 발생할 수 있다.

상기와 같은 관점에서 볼 때, 플라즈마 방전용 기체로는, 준안정 레벨에서 머무는 시간이 가장 짧은 기체가 선택되는 것이 바람직하다. 헬륨, 네온 및 아르곤과 비교해 볼 때, 크립톤 및 크세논 각각은 준안정 상태로 유지되는 시간에 더 짧다. 본 발명에서, 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 적어도 하나의 비활성 원소가 플라즈마 방전용 기체로서 이용된다.

크립톤 또는 크세논이 단독으로 이용될 수 있고, 혼합되어 이용될 수도 있다. 일반적으로, 크립톤과 크세논의 혼합 비율이 상승하면, 보다 높은 속도에서의 동작이 수행될 수 있다. 크립톤 또는 크세논이 방전 기체로서 채용되는 경우, 헬륨이 채용되는 구조와 비교해 볼 때, 방전 동작은 상당히 신속하게 수행될 수 있다. 또한, 시간에 따른 방전 전압의 변화도 만족스러울만큼 방지된다는 사실도 밝혀졌다.

또한, 헬륨과 비교해 볼 때, 크립톤 및 크세논은 시간에 따른 디스플레이 장치의 투과율의 변화도 상당히 방지할 수 있다는 사실도 밝혀졌다. 헬륨 등과 비교해 볼 때, 크립톤 및 크세논은 방전 전극의 스퍼터링을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 글래스 기판이 방전 전극의 재료로 코팅되는 것이 방지된다. 따라서, 시간에 따른 투과율의 변화도 상당히 방지될 수 있다. 크립톤 및 크세논 중에서 선택된 비활성 원소의 분압이 40000Pa 보다 높은 경우, 방전 채널(12) 내에서의 방전의 분포는 만족스럽게 수행될 수 없다는 사실이 확인되었다. 상기의 경우에서, 방전의 상태는 불안정해진다. 비활성 원소의 분압은 40000Pa 이하이어야 한다.

분압이 400Pa 미만인 경우, 방전 채널 내에서 적절한 플라즈마 방전을 발생시키기 위해서는 약 500V 이상의 방전 전압 레벨이 요구된다. 따라서, 구동 IC가 내압성을 가져야만 한다. 그러므로, 분압은 400Pa 이상이어야만 한다.

본 발명의 효과를 확인하기 위해, 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치의 견본들을 제조하여 에이징 테스트를 실시했다. 도 2를 참조하여 그 결과가 설명될 것이다.

도 2는 에이징 테스트의 결과를 나타내는 도면이다. 상기 테스트에서 사용될 각각의 샘플은 5인치 길이의 대각선을 가지며, 크세논으로 100% 구성된 기체가 4000Pa(30Torr)의 압력을 나타내도록 충전되어 있는 플라즈마 셀을 포함한다. 방전 전극은 알루미늄 박막으로 구성된다. 캐소드 K를 포함하는 부분은 LaB₆로 제조된 약 4㎛ 두께의 보호막으로 코팅된다.

에이징 테스트의 결과를 나타내는 그래프의 횡축은 유효 경과 시간을 나타낸다. 그래프의 좌측 부분에 위치하는 축은 전압 레벨을 나타내고, 그래프의 우측 부분에 위치하는 축은 전류를 나타낸다. 그래프에서, 기호 Vd는 캐소드 K에 인가되는 방전 전압의 절대값으로, 본 실시예에서 방전 전압의 절대값은 350V이다. 한편, 기호 Id는 약 10㎃의 방전 전류이다.

또한, 기호 Vi는 방전이 시작되는 전압이고, Vu는 디스플레이 장치의 표면 전체가 방전 상태로 되는 방전 전압이며, Iu는 Vu에 대응하는 방전 전류이고, V10은 방전 전류가 10㎃로 상승되는 전압 레벨이다. 그래프로부터 알 수 있듯이, 방전 시작 전압 Vi 및 방전 전류 Id는 시간에 따라 크게 변하지 않는다. 따라서, 방전 특성이 안정하다는 사실이 확인된다.

도 3은 에이징 테스트의 결과를 나타내는 그래프로, 그래프의 횡축은 유효 경과 시간을 나타내고, 종축은 디스플레이 장치의 투과율을 나타낸다. 방전 전극이 스퍼터링됨에 따라, 투과율은 감소한다. 10000 시간 경과 후, 방전으로 인한 투과율의 열화는 10% 내지 20%였다. 실용적인 관점에서 볼 때 상기의 결과는 만족스러운 결과이다. 일반적으로 투과율로 인한 수명 종료는 70% 내지 75%이다. 본 발명에 따른 샘플은 10000 시간 경과 후에도 약 90%의 투과율을 유지할 수 있다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하여, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법이 간단하게 설명될 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 세척된 하부 기판(8) 상에 방전 전극(9)이 형성된다. 본 방법을 이용하여, 알루미늄을 스퍼터링한 후 스트라이프 형태로 패터닝하여, 방전 전극(9)을 형성한다. 이러한 방식 대신에, 니켈 등을 함유하는 도전성 페이스트를 프린팅한 후, 그 구조물을 베이킹할 수도 있다. 방전 전극(9)을 형성한 후, 두 개의 방전 전극(9)이 하나의 섹션을 형성하도록 격벽(10)을 형성한다. 두 개의 방전 전극(9)으로 구성되는 각각의 쌍들에서, 방전 전극들(9) 중 하나는 애노드 A의 역할을 하고, 다른 하나는 캐소드 K의 역할을 한다. 격벽(10)은 예를 들어 글래스 페이스트를 프린팅한 후 베이킹함으로써 형성될 수 있다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 방전 전극들(9) 중 적어도 캐소드 K를 위한 보호막(15)이 전기 증착법에 의해 형성된다. 일반적으로, 전기 증착 동작에서 사용되는 용액은 물 또는 이소프로필 알코올이 용매인 콜로이드 용액이다. 또한, 코팅막을 형성할 재료인 파우더, 저용융점 글래스 및 파우더에 전하를 분배하는 이온들이 혼합된다.

본 실시예에서, 용매가 1% 물인 이소프로필 알코올이 이용되었다. 코팅 재료를 형성하기 위한 재료로는, 붕화물 중 LaB₆가 선택되었다. 바인더로서는, 저용융점 리드 글래스가 이용되었다. 전하를 분배하기 위한 이온으로서는 Mg 이온이 이용되었다. 하부 기판(8)을 상기 용액으로 채워진 전기 증착 탱크 내에 침수시킨 후, 모든 캐소드 K를 음(-) 전극에 접속시킨다. 한편, DC 전압이 스테인레스 스틸 등으로 이루어진 대향 전극으로부터 스페이스에 인가된다. 전기 증착 용액에 도입되었으며 애노드 이온이 첨가되어 있던 코팅 재료를 형성하기 위한 파우더가 캐소드 K에 떨어져 쌓이기 때문에, 보호막(15)이 형성된다. 보호막(15)의 두께는 인가되는 전압과 전기 증착 동작의 시간을 조절함으로써 제어된다. 전기 증착에 의해 형성된 보호막(15)을 건조시킨 후, 약 400℃의 비활성 대기 내에서 베이킹하여 기판(8)을 형성한다.

그 다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 박판 유리로 이루어진 중간 기판(3)이 글래스 프릿(11) 등에 의해 하부 기판(8)에 결합되어, 방전 채널(12)이 형성된다. 주로 크립톤 또는 크세논으로 이루어진 비활성 원소가 각각의 방전 채널(12) 내에 충전되어, 플라즈마 셀(2)이 형성된다.

그 다음, 도 4d에 도시된 바와 같이 플라즈마 셀(2) 상에 디스플레이 셀(1)을 형성하여, 액티브 매트릭스 디스플레이 장치를 제조한다. 도 4d에 도시한 바와 같이, 디스플레이 셀(1)은 상부 기판(4)을 이용하여 조립된다. 신호 전극(5)을 디스플레이 셀(1)의 내부 표면 상에 형성한다. 밀봉 재료를 통해 상부 기판(4)을 중간 기판(3)에 연결한다. 전기 광학 물질(7)의 역할을 하는 액정 등을, 상부 기판(4)과 중간 기판(3) 사이에 개재시킨다.

종래의 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치는, 일반적으로 플라즈마 셀에 제공되는 방전 전극의 캐소드를 형성하기 위한 전극 재료로서 니켈 Ni를 이용한다. 방전 동안, 플라즈마 형태로 된 기체 이온들이 캐소드와 충돌하여, 전극의 표면이 스퍼터링된다. 스퍼터링에 의해 분산되어 캐소드의 재료의 역할을 하는 Ni가 디스플레이 패널의 픽셀을 위한 개구에 부착되면, 패널의 투과율은 열화된다.

수은 증기가 유입되면, 방전 동작동안 기체 이온이 수은 분자들과 충돌한다. 따라서, 이온들이 캐소드의 표면 상에 미치는 영향이 약화될 수 있다. 결과적으로, 스퍼터링이 상당히 방지될 수 있다. 그러므로, 종래의 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치는, 이온화 가능한 방전 기체 내에 수은 증기를 첨가하도록 구성되어 왔다. 따라서, 시간에 따른 패널의 투과율 열화를 방지할 수 있다. 따라서, 실용적인 관점에서 볼 때 요구되는 수명이 유지될 수 있다.

그러나, 수은의 이용은 환경적인 측면에서 바람직하지 않다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 목적은, 수은이 사용되지 않는 경우, 패널의 투과율의 열화를 실용적인 관점에서 만족스러운 수준까지 억제하는 것이다. 본 발명의 상기 실시예에서, 스퍼터링 내성이 우수한 캐소드 재료로서 LaB₆가 이용된다.

본 발명의 발명자들은 다른 붕화물들에 대해서도 검토해 보았으며, 특정한 종류의 방전 기체와 함께 쓰이면, 붕화 란탄보다 양호한 특성을 얻을 수 있다는 사실을 확인했다. 즉, 캐소드의 재료가 붕화 이트륨, 붕화 지르코늄, 붕화 티타늄 또는 붕화 크롬이고, 방전 기체로서 크세논이 이용되는 경우, 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치의 수명이 상당히 연장된다는 사실이 확인되었다.

캐소드의 재료와 방전 기체의 상기와 같은 조합이 패널의 투과율 저하를 방지하는 이유는 다음과 같이 추정된다. 즉, 방전 기체에 대해, 크세논(Xe)은 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤보다 무거운 원소이다. 따라서, 크세논 이온은 캐소드에 더 큰 영향을 미쳐서, 스퍼터링 성능이 개선되게 한다.

한편, 상기 붕화물을 구성하는 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 및 티타늄(Ti) 각각은 크세논(Xe)보다 가볍다. 따라서, 상기 재료들 각각의 이온이, 패널의 픽셀의 개구와 스퍼터링 충돌하여 캐소드의 표면으로부터 방전될 가능성이 증가한다. 따라서, 이온은 캐소드의 표면으로 되돌아간다. 그러므로, 이온들이 패널의 픽셀 개구로 분산되어, 픽셀 개구에 부착되지 못한다. 결과적으로, 패널의 투과율 열화가 방지될 수 있다. Xe의 원자량은 131이고, Y의 원자량은 89이며, Ti의 원자량은 48이고, Cr의 원자량은 52이다.

방전 기체로 사용될 크세논의 압력은 2500Pa 내지 15000Pa인 것이 바람직하다. 크세논의 압력이 15000Pa 보다 높으면, 방전이 불안정해진다. 크세논의 압력이 2500Pa보다 낮으면, 방전을 발생시키는 데 필요한 전압이 실용적인 관점에서 허용 가능한 범위보다 지나치게 상승된다. 또한, 크세논의 압력은 3500Pa 내지 8000Pa인 것이 바람직하다.

붕화 이트륨, 붕화 지르코늄, 붕화 크롬 및 붕화 티타늄로부터 선택된 캐소드 재료와, 수명을 추정하기 위해 크세논으로 이루어지는 방전 기체의 조합을 이용하여 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치를 제조하고, 수명을 평가했다. 도 5는 수명을 추정하는 데 사용되는 플라즈마 셀의 견본을 개략적으로 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스트라이프 형태의 격벽(10)이 프린팅에 의해 하부 기판(8) 상에 형성된다. 한 쌍의 방전 전극(9)이 격벽(10)들 사이에 형성된다. 방전 전극(9) 중 하나가 캐소드 K의 역할을 하고, 방전 전극(9) 중 다른 하나가 애노드 A의 역할을 한다.

본 실시예에서, 알루미늄막은 증착 또는 스퍼터링 등의 박막 형성 공정에 의해 형성된다. 그 다음, 알루미늄 막에 스트라이프 구조를 형성하기 위한 패터닝을 수행하여, 방전 전극(9)을 형성한다. 한 쌍의 방전 전극(9)들 간의 간격은 0.3㎜이고, 각각의 방전 전극(9)의 폭은 0.1㎜이다. 스트라이프 형태로 형성된 격벽(10) 사이의 거리는 1.1㎜이고, 각각의 격벽(10)의 높이는 0.2㎜이다. 각각의 격벽(10)의 폭은 0.1㎜이다. 상기 치수들은 단지 본 실시예를 위한 것으로, 본 발명은 이러한 치수들로 제한되지 않는다. 실제에 있어서, 박판 유리로 이루어진 중간 기판은 격벽(10)의 상단에 결합된다. 그 다음, 이온화 가능한 기체가 갭 내에 충전되어, 플라즈마 셀이 형성된다.

한 쌍의 방전 전극(9) 중 캐소드 K의 역할을 하는 전극은 특정 붕화물로 코팅된다. 본 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이 붕화물을 도포하는 데 전기 증착법이 이용된다. 도 6은 전기 증착에 의해 막을 형성하기 위해 사용되는 전기 증착 탱크를 나타내는 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전기 증착 탱크(100)는 전기 증착 용액(101)으로 채워지고, 가공될 전극 기판(8) 및 대향 전극(102)이 그 안에 침적된다. 두 개의 소자 간에 전원(103)이 접속된다. 전극 기판(8)이 음 전극의 역할을 하고, 대향 전극(102)이 양 전극의 역할을 한다. 캐소드 K의 역할을 하는 방전 전극은 전극 기판(8)을 포함하는 부분에 공통으로 접속되어, 전원(103)의 음 전극에 전기적으로 연결된다.

전원(103)은 예를 들어 30V 정도의 전압을 출력할 수 있다. 전극 기판(8)과 대향 전극(102) 사이의 간격은 예를 들어 약 10㎜로 유지된다. 대향 전극(102)은 예를 들어 스테인레스 스틸로 제조된다. 상기와 같은 구조를 가지는 전기 증착 탱크(100) 내에서 예를 들어 1분 내지 10분 동안 전기 증착이 수행되며, 방전 전극 상에 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 두께의 막이 형성될 수 있다. 전기 증착법이 이용되기 때문에, 특정 붕화물로 이루어진 막이 비교적 저온에서 형성될 수 있다. 따라서, 성막 공정 중에 발생하는 산화도 어느 정도 방지될 수 있다.

예 1에서는, 붕화 이트륨(YB₄)으로 코팅된 방전 전극을 탑재하는 플라즈마 셀이 제조되었다. 특히, 전해질인 질산 마그네슘이 용해되어 있고 이소프로필 알코올 90%와 순수한 물 1%를 함유하는 용매 내에, 붕화 이트륨 파우더(Shin Nippon Kinzoku 제조)와 리드 글래스 파우더(Ferro 제조의 CF8463)가 분산되었다. 붕화 이트륨 파우더와 리드 글래스 파우더의 비는 무게비 3:1이었다.

그 다음, 박막 형성 공정에 의해 방전 전극(알루미늄 회로)이 형성되어 있는 기판이 스테인레스 스틸로 이루어진 대향 전극에 대향하도록 배치되어, 스팀이 분산되어 있는 매체 내에 침적되었다. 알루미늄 회로가 음 전극의 역할을 하도록, 스테인레스 스틸로 제조된 대향 전극으로부터 스페이스에 전압이 인가되었다. 그 결과, 붕화 이트륨 파우더와 리드 글래스 파우더가 알루미늄 회로 상에 전기 증착되었다. 전기 증착 시간은, 그 전기 증착에 의해 형성되는 막의 두께가 5㎛ 내지 8㎛가 되도록 조절되었다.

붕화 이트륨이 전기 증착되어 있는 기판은 420℃로 가열되어 리드 글래스 파우더를 부드럽게 한 후 냉각되었다. 그 결과, 붕화 이트륨 파우더가 알루미늄 회로의 상부 표면에 고정되었다. 종래의 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치를 제조하는 게 이용되던 것과 유사한 공정에 의해, 붕화 이트륨으로 코팅되어 있는 방전 전극을 포함하는 기판이 패널로 형성되었다. 방전 기체로는, 크세논(Xe)이 충전되었다. 크세논 방전 기체의 압력은 30Torr(4000Pa)였다.

예 1에 따른 패널의 수명 테스트가 수행되었다. 펄스폭이 5㎲이고 주기가 32㎲인 350V 레벨의 펄스 전압이 캐소드에 인가되어, 방전을 발생시킨다. 그리고, 패널의 투과율 열화를 추정하기 위한 턴-온 테스트가 수행되었다. 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은 20000 시간 이상이었으며, 이것은 실용적인 관점에서 볼 때 만족스러운 결과이다. 본 예에서, 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은, 실용적인 관점에서 볼 때 약 15000시간 이상이어야 한다.

예 2에서는, 예 1의 붕화 이트륨에 대한 대체물로서 붕화 지르코늄(ZrB₂) (Shin Nippon Kinzoku 제조)을 이용하여 패널이 제조되었다. 그 다음, 유사한 수명 테스트가 수행되었다. 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은 20000 시간 이상이었다.

예 3에서는, 예 1의 붕화 이트륨에 대한 대체물로서 붕화 티타늄(TiB₂)(Shin Nippon Kinzoku)을 이용하여 패널이 제조되었다. 그 다음, 유사한 수명 테스트가 수행되었다. 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은 15000 시간 이상이었다.

예 4에서는, 예 1의 붕화 이트륨에 대한 대체물로서, 붕화 크롬(CrB)(Shin Nippon Kinzoku)을 이용하여 패널이 제조되었다. 그 다음, 유사한 수명 테스트가 수행되었다. 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은 15000 시간 이상이었다.

비교예 1에서는, 예 1에 따른 방전 기체를 형성하기 위한 크세논(Xe)의 대체물로서 아르곤(Ar)을 이용하여 패널이 제조되었다. 그 다음, 유사한 수명 테스트가 수행되었다. 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은 15000 시간 보다 짧은 10000 시간 정도였다. 원인은 밝히지 못했지만, 견본 패널 중 50%에서는 아크 형태의 비정상적인 방전 발생에 의해 전극이 파손되었다.

비교예 2에서는, 예 1에 따른 방전 기체를 형성하기 위한 크세논(Xe)의 대체물로서 네온(Ne)을 이용하여 패널이 제조되었다. 그 다음, 유사한 수명 테스트가 수행되었다. 패널이 턴온되고 투과율이 70%로 저하되는데 필요한 시간은 15000 시간 보다 짧은 5000 시간 내지 10000 시간이었다.

비교예 3에서는, 예 1에 따른 방전 기체를 형성하기 위한 크세논(Xe)의 대체물로서 헬륨(He)을 이용하여 패널이 제조되었다. 그 다음, 유사한 수명 테스트가 수행되었다. 그 결과, 방전을 발생시키는 데 필요한 전압이 시간에 따라 상승하였다. 모든 패널이 5000 시간 이하로 턴온된 후, 연속적으로 턴온시킬 수 없었다. 통상적으로, 방전을 발생시키는 데 필요한 전압은 300V였다. 헬륨이 방전 기체로서 이용되는 경우, 전압은 시간에 따라 400V로 상승하였다. 350V의 펄스 전압이 인가된 턴온 테스트의 결과, 시간이 경과함에 따라 방전을 발생시킬 수 없는 견본의 수가 증가했다.

일본 특허 공개 공보 제9-55168호에는, 방전 전극의 재료로서 붕화 이트륨을 이용하는 기체 방전 디스플레이 패널이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 공보 제6-176700호에는, 방전 전극의 재료로서 붕화 지르코늄 또는 붕화 티타늄을 이용하는 기체 방전 디스플레이 패널이 개시되어 있다.

상기 각각의 명세서에서, 방전 기체는 일반적으로 희유 기체로서 개시되어 있다. 기체의 유형의 이점에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다. 또한, 상기 명세서들에 개시되어 있는 기체 방전 디스플레이 패널은 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치와는 상이하다.

본 발명에 따르면, 희유 기체들 중 크세논만을 이용하여, 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치에 대해 필요한 특성을 얻을 수 있다. 즉, 특정 붕화물과 크세논을 조합하면, 실용적인 관점에서 볼 때 만족스러울 정도로 긴 수명의 플라즈마 어드레스 디스플레이 장치를 실현할 수 있다.

본 발명이 일부 특정한 예의 바람직한 형태 및 구조에 대해 설명되었지만, 바람직한 실시예에 관한 본 명세서에서의 구성의 세부 사항과 부품들의 조합 및 배치가, 청구 범위에 청구되어 있는 것과 같은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 디스플레이 장치에 있어서,

   미리 정해진 갭을 두고 서로 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 한 쌍의 기판;

   상기 공간 내에 충전된 이온화 가능한 기체; 및

   상기 기판 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 기체를 이온화시켜 상기 공간 내에서 방전을 발생시킬 수 있는 전극

   을 포함하고,

   상기 기체는, 주로 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 비활성 원소로 구성되며,

   상기 전극은 붕화물로 이루어진 보호막으로 코팅되어, 상기 기체 내에 수은 증기를 첨가할 필요가 없게 하는 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보호막은 전기 증착된 LaB₆로 이루어지는 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 비활성 기체의 분압은 400 Pa 내지 40000 Pa인 디스플레이 장치.
4. 디스플레이 장치에 있어서,

   디스플레이 셀; 및

   상기 디스플레이 셀과 중첩되어 플랫 패널 구조물을 형성하는 플라즈마 셀

   을 포함하고,

   상기 디스플레이 셀은,

   미리 정해진 갭을 두고 중간 기판에 결합된 상부 기판,

   상기 갭 내에 보유되는 전기 광학 물질, 및

   상기 상부 기판에 제공되어 컬럼 구조를 형성하고, 화상 신호가 공급되는 신호 전극

   을 포함하며,

   상기 플라즈마 셀은,

   미리 정해진 갭을 두고 상기 중간 기판에 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 하부 기판,

   상기 공간 내에 충전된 이온화 가능한 기체, 및

   상기 하부 기판에 제공되어 로우 구조를 형성하고, 상기 기체를 이온화시켜 상기 공간 내에 방전을 발생시킴으로써, 상기 신호 전극에 공급되는 상기 화상 신호를 상기 전기 광학 물질 상에 기입하도록 순차적으로 스캐닝되는 스캐닝 전극

   을 포함하고,

   상기 기체는, 주로 크립톤 및 크세논으로부터 선택된 비활성 원소로 구성되며,

   상기 스캐닝 전극은 붕화 란탄(LaB₆)과 같은 붕화물로 이루어진 보호막으로 코팅되어, 상기 기체 내에 수은 증기를 첨가할 필요가 없게 하는 디스플레이 장치.
5. 디스플레이 장치에 있어서,

   디스플레이 셀; 및

   상기 디스플레이 셀과 중첩되어 플랫 패널 구조물을 형성하는 플라즈마 셀

   을 포함하고,

   상기 디스플레이 셀은,

   미리 정해진 갭을 두고 중간 기판에 결합된 상부 기판,

   상기 갭 내에 보유되는 전기 광학 물질, 및

   상기 상부 기판에 제공되어 컬럼 구조를 형성하고, 화상 신호가 공급되는 신호 전극

   을 포함하며,

   상기 플라즈마 셀은,

   미리 정해진 갭을 두고 상기 중간 기판에 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 하부 기판,

   상기 공간 내에 충전된 이온화 가능한 기체, 및

   상기 하부 기판에 제공되어 로우 구조를 형성하고, 상기 기체를 이온화시켜 상기 공간 내에 방전을 발생시킴으로써, 상기 신호 전극에 공급되는 상기 화상 신호를 상기 전기 광학 물질 상에 기입하도록 순차적으로 스캐닝되는 스캐닝 전극

   을 포함하고,

   상기 기체는 주로 크립톤으로 이루어지며,

   상기 스캐닝 전극은 붕화 이트륨, 붕화 지르코늄, 붕화 크롬 및 붕화 티타늄으로부터 선택된 재료로 이루어진 보호막으로 코팅된 디스플레이 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 기체의 압력은 2500 Pa 내지 15000 Pa인 디스플레이 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 보호막은 전기 증착되는 디스플레이 장치.