KR20020086273A - 픽셀 매트릭스 어레이를 구비한 플라즈마 칼라 디스플레이스크린 - Google Patents

픽셀 매트릭스 어레이를 구비한 플라즈마 칼라 디스플레이스크린 Download PDF

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Abstract

캐리어 플레이트(carrier plate) 및 투명한 정면 플레이트 및 캐리어 플레이트와 정면 플레이트 사이의 공간을 가스로 채워진 방전 셀(discharge cell)로 나누는 리브 구조물(ribbed structure)이 갖추어져 있고, 상기 방전 셀에서 코로나 방전을 발생시키기 위하여 상기 캐리어 플레이트와 상기 정면 플레이트에 하나 이상의 전극 어레이(array)가 갖추어져 있으며, 분할된 형광체 층이 갖추어져 있는 플라즈마 칼라 스크린으로서, 이 플라즈마 칼라 스크린은 적색, 녹색 및 청색에 대한 방전 셀이 그룹지어져서 픽셀을 형성하는 픽셀 매트릭스 어레이를 포함하며, 여기서 각 픽셀은 두 개의 이웃하는 픽셀에 대해 공통인 청색에 대한 방전 셀을 포함한다.

Description

픽셀 매트릭스 어레이를 구비한 플라즈마 칼라 디스플레이 스크린{PLASMA COLOR DISPLAY SCREEN WITH PIXEL MATRIX ARRAY}
본 발명은 캐리어 플레이트(carrier plate), 투명한 정면 플레이트 및 캐리어 플레이트와 정면 플레이트 사이의 공간을 가스로 채워진 방전 셀(discharge cell)로 나누는 리브 구조물(ribbed structure)이 갖추어져 있고, 상기 방전 셀에서 코로나 방전을 발생시키기 위하여 상기 캐리어 플레이트와 상기 정면 플레이트에 하나 이상의 전극 어레이가 갖추어져 있는 플라즈마 스크린에 관한 것으로, 상기 플라즈마 스크린은 픽셀 매트릭스 어레이를 포함하는데, 픽셀 매트릭스 어레이에서 세 가지 색 즉, 적색, 녹색 및 청색에 대한 방전 셀은 그룹지어져서 픽셀을 형성한다.
캐리어 플레이트와 투명한 정면 플레이트 사이의 교차된 전극 어레이는 매트릭스를 형성한다는 것과 상기 매트릭스의 교차하는 각 전극 사이에서의 전압은 교차점에서 가스 방전이 일어나도록 조절될 수 있다는 것이 플라즈마 스크린의 기본 원리이다. 결과로서 발생하는 발광성 가스 플라즈마는 발광점으로서의 투명한 정면 플레이트에 의해 특징된다.
플라즈마 스크린의 칼라 버전(version)에 있어서, 스크린은 적색, 녹색 및 청색의 칼라를 발생시키기 위하여 세그먼트가 있는 구조화된 형광층을 포함한다. 픽셀 즉, 화소는 형광층의 세그먼트에서 세 가지의 기본 칼라 각각에 대하여 세 가지의 서브 픽셀(sub pixel)을 포함한다. 보통, 플라즈마 칼라 스크린에서, 형광체 층의 세그먼트는 세 가지 서브 픽셀에 대하여 매번, 기다란 형광체 스트립(strip)의 형태로 서로 이웃하게 배치되며, 모든 세그먼트는 동일한 기하학적 형태를 갖는다.
플라즈마 내에서 생성된 UV 방사가 세 개가 한 조를 이룬(triplet) 서브 픽셀의 형광체에 입사하여 이 형광체가 그 칼라로 다소간 밝게 발광하면 이미지가 생성된다. 세 개가 한 조를 이룬 서브 픽셀은 서로 아주 가깝게 놓여져 있기 때문에, 육안으로는 하나의 화소로 인식된다.
그러나, 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀에 대한 형광체는 그 장기간의 거동에 관해서 뿐 아니라, 색의 채도 및 인지(perceptibility)에 대해서 서로 다른 특성을 가진다.
적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀의 서로 다른 거동은 서브 픽셀의 배치 및 서로 다른 기하학적 형태로 보상된다는 것이 이미 제안된 바 있다.
WO 97/11477은 픽셀 매트릭스 어레이를 포함하는 플라즈마 칼라 스크린을 개시하고 있는데, 여기서, 세 가지 칼라 즉, 적색, 녹색 및 청색에 대한 방전 셀은 그룹지어져서 픽셀을 형성하는데, 픽셀은 픽셀의 총 길이보다 작은 길이와 픽셀의 너비에 해당하는 너비를 갖는 청색 방전 셀 및, 총 픽셀의 길이와 청색 픽셀의 길이 사이의 차이에 해당하는 길이와 총 픽셀 너비의 반 이하의 너비를 가지며 서로 측면으로 이웃하게 배치된 적색 방전 셀 및 녹색 방전 셀을 포함한다. 이는 세 가지 타입의 방전 셀 사이의 휘도(luminance) 차가 보상될 수 있도록 하여 더 나은 백색 밸런스 및 최적의 휘도가 달성될 수 있도록 한다.
이러한 플라즈마 칼라 스크린에서, 청색 방전 셀의 영역이 적색 및 녹색 방전 셀의 영역보다 1.5배 내지 2배 더 크기 때문에, 각 픽셀은 종래의 플라즈마 칼라 스크린에서의 픽셀보다 더 크다.
그러나, 픽셀의 크기가 충분히 줄여지지 않는 다는 것은 - 심지어 종래의 플라즈마 칼라 스크린에 있어서도 - 단점이 된다.
본 발명의 목적은 개선된 해상도 또는 개선된 휘도를 갖는 플라즈마 칼라 스크린을 만드는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 표면 방전 타입의 플라즈마 칼라 스크린에 대한 실시예의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 칼라 스크린에 대한 픽셀 매트릭스 어레이의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 칼라 스크린에 대한 픽셀 매트릭스 어레이의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 종래 기술에 의한 플라즈마 칼라 스크린에 대한 픽셀 매트릭스 어레이의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 정면 기판 2 : 캐리어 기판
3 : 방전 공간 4R, 4G, 4B : 형광체 층
Y : 어드레스(address) 전극 X1, X2 : 방전 전극 어레이(array)
본 발명에 의해, 이 목적은 캐리어 플레이트, 투명한 정면 플레이트 및 캐리어 플레이트와 정면 플레이트 사이의 공간을 가스로 채워진 방전 셀(discharge cell)로 나누는 리브 구조물(ribbed structure)이 갖추어져 있고, 상기 방전 셀에서 코로나 방전을 발생시키기 위하여 상기 캐리어 플레이트와 상기 정면 플레이트에 하나 이상의 전극 어레이가 갖추어져 있으며, 분할된 형광체 층이 갖추어져 있는 플라즈마 스크린에 의해 달성되는데, 상기 플라즈마 스크린은 적색, 녹색 및 청색에 대한 방전 셀이 그룹지어져서 픽셀을 형성하는 픽셀 매트릭스 어레이를 포함하며, 여기서 각 픽셀은 두 개의 이웃하는 픽셀에 대해 공통인 청색에 대한 방전 셀을 포함한다.
본 발명은 인간의 눈은 명백히 다른 광도 또는 휘도를 갖는 다른 칼라에 대한 방사 밀도를 감지한다는 발상을 기본으로 한다. 반대로, 칼라 플라즈마 스크린에서와 같이 추가의 칼라를 혼합하는 경우에 있어서, 감지된 칼라는 실질적으로 각 기본 칼라의 방사 밀도에 의해 결정된다. 인간의 눈은 녹색에 대해 최대로 민감하고 그 다음은 적색 및 청색이다. 결과적으로 감지된 공간 해상도는 무엇보다 녹색및 적색 방전 셀의 녹색 및 적색 방출 칼라 표면의 공간 해상도에 의해 결정된다. 청색 방전 셀로부터의 청색광은 칼라 효과에 주로 기여하고 청색 구조의 재현에는 덜 기여한다. 그러므로, 플라즈마 칼라 스크린에서 이러한 픽셀 매트릭스 어레이를 이용하면 청색 서브 픽셀 또는 청색에 대한 방전 셀의 개수를 줄일 수 있다.
방전 셀이 기다란 평행 채널 형태로 배치된다면, 본 발명은 종래 기술에 대하여 특히 이로운 효과를 제공한다. 방전 셀이 평행 채널 형태로 배치된다면, 동일한 크기의 플라즈마 칼라 스크린으로 픽셀의 수는 동일한 상태에서, 채널 너비를 종래의 플라즈마 칼라 스크린에 대하여 1/6배 증가시키는 것이 가능하다. 채널의 너비가 증가하게 되면, 형광체의 전자-광학적인 효율이 증가하게 되는데, 이는 플라즈마에서의 UV 방사가 보다 넓은 영역에 걸쳐 퍼지게 되어 휘도가 올라가기 때문이다. 게다가, 어드레스 전극 및 해당 컬럼 드라이버(column driver)의 수는 1/6만큼 줄어드는데, 이로 인해 제조 비용이 줄어들게 된다.
청색 방전 셀의 형광체 층의 세그먼트는 유러퓸(II)이 도핑된 바륨 마그네슘 알루민산염(BAM)을 함유한다는 것이 특히 추측된다. 청색 방출 형광체로서 유러퓸(II)이 도핑된 바륨 마그네슘 알루민산염은 UV 여기(excitation)에 대한 경우에서 높은 휘도까지도 아무런 포화 현상을 나타내지 않는다. 반대로, 플라즈마 칼라 스크린에 대한 알려진 녹색 및 적색 형광체는 포화되는데, 즉, 이 형광체들의 전자-광학적 효율은 여기 밀도가 증가함에 따라 감소한다. 청색 방출 형광체로서 유러퓸이 도핑된 바륨 마그네슘 알루민산염을 이용하면, 2개의 이웃한 픽셀의 청색 휘도 부분의 합이 플라즈마 칼라 스크린의 백색 휘도를 감소시킴없이 청색 서브 픽셀 상에 나타내어 질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 각 픽셀은 2개의 이웃한 픽셀에 각각 공유되는 청색 및 적색 방전 셀을 포함할 수 있다. 결과적으로 미리 결정된 이미지 스크린 영역에서의 픽셀의 수는 더욱 증가될 수 있다. 그러나, 픽셀의 수는 또한 일정한 상태로 유지될 수 있다. 그리하여 채널의 너비는 종래 기술에 대하여 1/3만큼 증가되며 어드레스 전극과 해당 컬럼 드라이버의 수는 1/3만큼 감소된다.
본 발명은 3개의 도면과 종래 기술에 관한 1개의 도면을 참조로 하여 아래에서 설명된다.
<실시예>
도 1은 겹쳐지도록 그리고 부분적으로 병치되도록 적용된 각 층의 층 시스템을 포함하는 표면 방전 타입의 플라즈마 칼라 스크린을 도시하고 있다.
표면 방전 타입의 플라즈마 칼라 스크린에 있어서, 세 개의 전극 시스템에서의 가스 방전에 의해 플라즈마 내에서 광이 발생된다. 세 개의 전극 시스템은 픽셀 소자 당 하나의 어드레스 전극(address electrode)과 두 개의 방전 전극으로 구성되는데, 작동 시에는 두 개의 방전 전극 사이에 교류 전압이 인가된다.
플라즈마 칼라 스크린은 서로 일정한 간격으로 유지되며 외주(periphery)에서 밀봉된 투명한 정면 플레이트와 캐리어 플레이트로 구성된다. 두 개의 플레이트 사이의 공간은 방전 공간(3)을 형성한다.
정면 플레이트는 정면 기판(1), 캐리어 기판의 내부 표면 위의 방전 전극 어레이(X1,X2) 및 방전 전극을 덮는 투명 유전체 층(dielectric layer)을 포함한다.
유전체 층은 가스 방전에 대한 시동 전압(ignition voltage)을 감소시키고 가스 방전 시에 유전체 층이 스퍼터링되는 것을 방지하는 산화 마그네슘으로 만들어진 보호 층으로 덮힌다.
방전 전극을 도시하는 실시예에서, 방전 전극은 이웃하는 방전 전극 쌍에 대해 더 넓은 간격으로 떨어진 채로 방전 채널의 어느 한 측면에서 쌍으로 배열된다. 각 방전 전극은 투명한 스트립 전극과 금속 버스 전극(metal bus electrode)으로 만들어진 합성 전극으로 설계된다. 버스 전극은 투명 스트립 전극보다 폭이 좁고 스트립 전극은 부분적으로 버스 전극에 의해 덮혀진다.
캐리어 플레이트는 캐리어 기판(2), 어드레스 전극(Y) 및 형광체 층(4R,4G,4B)을 포함한다. 어드레스 전극은 방전이 각 교차점에서 점화될 수 있도록 도면에 대해 직각으로 그리고 방전 전극 방향에 대해 횡단 방향으로 뻗는다. 방전 전극은 예를 들어 알루미늄과 은과 같이 가시 스펙트럼 영역(visible spectral region)에서 고 반사성인 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다.
각각의 조절 가능한 방사 셀은 분리된 리브(rib)가 있는 리브 구조물로 형성된다. 일직선으로 평행한 분리 리브가 있는 리브 구조물은 방전 공간을 연속된 수직 스트립으로 나눈다.
비틀리거나 굽혀진 분리 리브가 있는 리브 구조물은 방전 공간을 비드 스트링(bead-string) 같이 서로 이웃하여 수직하게 배열되고, 예를 들어 6각형 또는 타원형 단면을 갖는 방전 셀로 나눈다.
분리 리브 사이에서 정면 플레이트는 형광체 세그먼트의 형광체 층으로 코팅된다. 화소 즉, 픽셀은 적색, 녹색 및 청색 칼라로 적어도 세 개의 서브 픽셀의 조합으로 한정된다. 서브 픽셀은 적색, 녹색 및 청색 칼라의 세 개의 발광 형광체 세그먼트(4G,4R,4B)로 만들어진다. 적색, 녹색 및 청색 형광체 세그먼트 각각이 있는 세 개의 방전 셀은 서브 픽셀을 형성하고, 세 개가 한 조를 이루어 화소를 형성한다.
형광체 세그먼트의 패턴은 분리 리브의 진로에 의해 결정되고 그 역도 또한 같다. 도 1에 도시된 실시예에서 형광체 세그먼트는 형광체 세그먼트가 연속된 기다란 스트립을 형성하는 일렬의 스트립 패턴을 형성한다. 형광체의 칼라는 스트립을 따라서 변하지 않은 채로 유지된다.
본 발명의 다른 실시예에 의해서 각 형광체 스트립은 지그재그 패턴 또는 도브테일(dovetail) 패턴으로 배열된 세 개의 기본 칼라에 대한 직사각형 형광체 세그먼트{몬드리안 픽셀(Mondrian pixels)}로 나누어질 수 있다.
기본 칼라인 적색, 녹색 및 청색 각각에 대한 형광체 세그먼트는 적색, 녹색 및 청색 방출 형광체를 함유한다. 특히, 적절한 형광체는 가스 플라즈마로부터의 방사의 UV 부분에 의해 여기될(excited) 수 있는 것들이다.
UV 방사에 의해 여기될 수 있는 적절한 적색 방출 형광체는 특히 협대역 방출(narrow band emission)을 하는 형광체로, 유러퓸(III)-활성 형광체, 특히, 산화물, 붕화물 및 바나듐산염, 예를 들어, Y2O3:Eu, GdBO3:Eu, YBO3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, YVO4:Eu, Y(V,B,P)O4:Eu과 같은 것들이다.
UV 방사에 의해 여기될 수 있는 적절한 청색 방출 형광체는 Eu(II), Tm(III) 또는 Ce(III)로 활성화되는 형광체로, 유러퓸-활성 바륨 마그네슘 알루민산염, 툴륨-활성 란타늄 붕산염 및 세륨-활성 이트륨 규산염과 같은 것들이다.
UV 방사에 의해 여기될 수 있는 적절한 녹색 방출 형광체는 망간(II) 및 테르븀(III)으로 활성화되는 형광체로, 망간(II)-활성 아연 규산염, 테르븀-활성 이트륨 가돌리늄 붕산염 및 망간(II)-활성 마그네슘 갈산염과 같은 것들이다.
본 발명에 특히 적절한 것은 청색 방출 형광체로 유러퓸-활성 바륨 마그네슘 알루민산염(BaMgAl10O17:Eu)이고, 적색 방출 형광체로 유러퓸-활성 이트륨 산화물(Y2O3:Eu) 또는 유러퓸-활성 이트륨 가돌리늄 붕산염{(Y,Gd)BO3:Eu}이며, 녹색 방출 형광체로 망간-활성 아연 규산염(Zn2SiO4:Mn) 또는 망간 활성 바륨 알루민산염(BaAl12O19:Mn)이다.
본 발명의 실시예에서, 플라즈마 칼라 스크린은 두 개의 픽셀마다 하나의 청색 서브 픽셀을 공유하는 픽셀 매트릭스 어레이를 포함한다. 서브 픽셀 배치에 대한 완성된 배열은 5개의 서브 픽셀 즉, 2개의 적색 서브 픽셀, 2개의 녹색 서브 픽셀 및 1개의 청색 서브 픽셀을 포함한다.
2개의 가능한 서브 픽셀의 배치가 도 2 및 도 3에 도시되고 있다. 도 2는 RGBRG/RGBRG/RGBRG/....의 배열로 서브 픽셀의 배치를 도시하고 있고, 도 3은 RGBGR/RGBGR/RGBGR/...의 배열로 서브 픽셀의 배치를 도시하고 있다. 5개 서브 픽셀의 가능한 다른 배치는 GRBRG/GRBRG/GRBRG/...의 배열이다.
도 4는 종래 기술에 의한 2개의 픽셀에 대한 적색, 녹색 및 청색의 6개의 서브 픽셀에 대한 배치를 도시하고 있다. 도 3 및 도 4의 서브 픽셀 배치를 비교해보면 본 발명에 의한 서브 픽셀의 배치는 픽셀 크기를 약 20%정도 줄여준다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하여, 플라즈마 칼라 스크린은 두 개의 픽셀마다 하나의 청색 및 하나의 적색 서브 픽셀을 공유하여 갖는 픽셀 매트릭스 어레이를 포함한다. 2개의 픽셀에 대한 완성된 배열은 4개의 서브 픽셀 즉, 1개의 적색 서브 픽셀, 1개의 청색 서브 픽셀 및 2개의 녹색 서브 픽셀을 RGBG/RGBG/RGBG...의 배열로 포함한다. 이러한 배치의 서브 픽셀 배치를 종래의 플라스마 칼라 스크린의 서브 픽셀 배치와 비교해보면 픽셀 크기가 약 30% 정도로 줄어들 수 있다는 것을 알 수 있다.
방전 공간은 적절한 방전 가스, 예를 들어, 크세논, 크세논 함유 가스, 네온 또는 네온 함유 가스로 채워진다. 가스 방전은 캐리어 플레이트 위의 방전 전극(X1, X2) 사이에서 점화된다. 방전 영역에서, 가스가 이온화되고, UV 방사를 방출하는 가스 플라즈마가 만들어진다. 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀이 있는 구조화된 형광체 층은 가시 영역에서 광을 방출하는 방출된 UV 방사에 의한 화소에 의해 여기되어 이미지 인상(image impression)을 형성한다. 그 수가 줄어든 청색 서브 픽셀 및 적절하다면, 적색 서브 픽셀로 인하여, 서브 픽셀의 휘도 레벨은 서로 근접하게 되고 이미지 인상은 개선된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 개선된 해상도 또는 개선된 휘도를 갖는 플라즈마 칼라 스크린을 만드는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 플라즈마 칼라 스크린으로서,
    캐리어 플레이트(carrier plate) 및 투명한 정면 플레이트 및 캐리어 플레이트와 정면 플레이트 사이의 공간을 가스로 채워진 방전 셀(discharge cell)로 나누는 리브 구조물(ribbed structure)이 갖추어져 있고, 상기 방전 셀에서 코로나 방전을 발생시키기 위하여 상기 캐리어 플레이트와 상기 정면 플레이트에 하나 이상의 전극 어레이(array)가 갖추어져 있으며, 분할된 형광체 층이 갖추어져 있고, 적색, 녹색 및 청색에 대한 방전 셀이 그룹지어져서 픽셀을 형성하는 픽셀 매트릭스 어레이를 포함하며, 여기서 각 픽셀은 두 개의 이웃하는 픽셀에 대해 공통인 청색에 대한 방전 셀을
    포함하는, 플라즈마 칼라 스크린.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방전 셀은 기다란 평행 채널 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 칼라 스크린.
  3. 제 1항에 있어서, 청색에 대한 상기 방전 셀의 상기 형광체 층의 세그먼트는 유러퓸(II)이 도핑된 바륨 마그네슘 알루민산염을 함유하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 칼라 스크린.
  4. 제 1항에 있어서, 각각의 픽셀(pixel)은 2개의 이웃하는 픽셀에 공통으로 속하는 청색 및 적색 방전 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 칼라 스크린.
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