KR20040071448A - 평판형 칼라 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 스크린에 타격되어 발생하는 2차 전자를 저감시킬 수 있도록 한 평판형 칼라 디스플레이 장치에 관한 것이다.

본 발명의 칼라 디스플레이 장치는, 전자빔의 출력, 인출, 신호변조, 집속, 편향을 이루기 위한 일체의 전극들이 소정의 간격을 두고 배열 및 정위치된 전극들이 지지구조를 기반으로 하여 상판과 하판 사이에 진공상태로 수용되고, 외부로부터 상기 각 전극에 전원을 공급하는 금속 터미널이 상,하판 접합부 사이에 존재하면서 서로 결합되도록 구성되어 있고, 상기 상판 내면에 형성된 스크린에 최근접한 전극에 2차 전자 흡수물질을 코팅하고 스크린 전압에 버금가는 전압을 인가하여 상기 스크린에서 발생되는 2차 전자들이 상기 코팅전극에 흡수될 수 있도록 하였다.

Description

평판형 칼라 디스플레이 장치{COLOR FLAT PANEL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 평판형 칼라 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 평판형 칼라 디스플레이 장치의 스크린에 인접한 전극에 2차 전자 흡수 물질 층을 코팅하고 스크린 전압과 버금가는 전압을 인가하여 2차 전자 방출을 억제하며 2차 전자의 스크린 타격에 의한 색순도(purity) 저하, 콘트라스트(contrast) 저하를 방지할 수 있도록 한 평판형 칼라 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도1은 전자빔의 형광 스크린 주사를 기반으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치(USF: Ultara Slim Falt Panel Display Device)의 구성을 보여준다. USF는 배면 벽체(하판이라고도 한다)(1), 배면 전극(2), 캐소드 필라멘트(선음극)(3), 전자 빔 인출전극(4), 신호전극(5), 집속전극(6), 수평 편향 전극(7), 수직 편향 전극(8), 상판(9)이 차례로 배열되고 상판과 하판 사이에 상기 각 전극들이 진공 상태로 수용된 구조를 이루고 있다.

상기 배면전극(2)은 평판상의 도전재료로 구성되거나 리브(rib)가 형성된 도전판으로 구성되어 있으며 선음극(3)에 대하여 평행으로 설치된다. 상기 선음극(3)은 수평 방향으로 일정하게 분포하는 전자빔을 발생하도록 복수개의 본(도1에서는 4본만 표현되어 있다)이 배치되어 있고, 선음극(3)은 예를 들면 텅스텐 선의 표면에 산화물 음극 재료가 도포되어 구성된다. 인출전극(4)은 전자빔의 인출을 위한 전극으로서 선음극 위쪽 스크린 방향에 위치하며 상기 배면전극(2)과 대향하고, 수평 방향으로 적당한 간격으로 설치된 관통공의 열을 상기 각각의 선음극에 대향하는 수평선 상에 갖는 도전판으로 구성된다.

신호전극(5)은 상기 인출전극(4)의 관통공의 각각에 서로 대향하는 위치에 소정의 간격이 있고 복수개가 배치된 수직 방향으로 가늘고 긴 도전판의 열로 구성되어 있다. 신호전극(5)의 각 도전판에서는 인출전극(4)의 상기 관통공에 서로 대향하는 위치에 동일한 모양의 관통공을 가지고 있다.

집속전극(6)은 신호전극(5)의 관통공과 각각 대향하는 위치에 관통공을 가지는 도전판으로 구성되며, 수평 편향 전극(7)은 단부에서 서로 빗 형태로 맞물리는 도전판 2매를 동일 평면에서 적당한 간격을 두고 서로 맞물린 형태로 되어 있다. 수직 편향 전극(8)도 단부에서 서로 빗 형태로 맞물리는 도전판 2매를 동일 평면에서 적당한 간격을 두고 서로 맞물리는 형태로 되어 있다.

스크린은 상기 선음극으로부터 차례로 전극들을 통과하면서 인출, 신호변조, 집속, 편향된 전자빔의 조사에 의해 발광하는 형광체를 상판(9) 내면에 도포하고 그 위에 메탈 백(metal back)층이 부가되어 구성되며, 상기한 바와 같이 매트릭스상의 구분으로 유닛 셀(10)들의 집합으로 이루어진다.

상기 인출전극(4), 신호전극(5), 집속전극(6), 수평 편향전극(7), 수직 편향 전극(8)은 각각 절연성 접착제의 일종인 프리트 글래스(frit glass) 봉으로 접합되며, 각 전극체(2,3,4,5,6,7,8)를 절연성 접착제와 각 전극들의 간격을 유지하기 위하여 삽입한 절연성 스페이서(spacer)로 간격을 유지시켜 전극 어셈블리(전극체)를 구성한다.

그리고 상기 전극은 조립되어 배면 유리(하판)에 부착되고 각 전극은 외부 전원과 연결되는 금속 터미널과 연결되어 있고, 이 금속 터미널은 배면 유리 위에 프리트 유리 접합재에 의해서 접합되어 있다. 이와 같이 전극과 금속 터미널이 부착된 배면 유리는 전면 유리(상판)와 프리트 유리재를 매개로 하여 접합되어 있다.

도1에 표현된 평판형 칼라 디스플레이 장치의 동작을 살펴본다. 선음극(3)은 전자를 방출한다. 선음극(3)은 전자 방출을 용이하게 하기 위하여 히터 전류를 흘려서 가열한다. 가열 상태에서 배면전극(2), 선음극(3), 인출전극(4)에 각각 적절한 전압을 인가함으로써 선음극(3)의 표면으로부터 쉬트(sheet) 상의 전자 빔을 방출시킨다. 쉬트 상의 전자빔은 인출전극(4)의 관통공(4a)에 의해서 복수개로 분할되어 다수의 전자빔류(11)가 된다. 도1에서는 1개의 전자빔류만 표현하였다.

인출전극(4)에서 방출된 쉬트 상의 복수 전자빔류는 신호전극(5)에 인가되는 영상신호에 대응하여 그 통과량이 각각의 전자빔류 마다 개별적으로 조절된다. 이와 같이 하여 신호전극(5)을 통과한 전자빔은 집속전극(6)의 관통공(15)의 정전렌즈 효과에 의해서 집속 및 정형된다.

수평 편향 전극(7) 및 수직 편향 전극(8)은 상기 집속 및 정형된 전자빔을 각각의 도전판에 가해지는 편향전압에 따라 편향시키고, 편향 제어된 전자빔은 해당 유닛 셀 내의 형광 스크린에 주사되어 화상을 표시하게 된다.

즉, 집속전극(6)을 통과한 전자빔은 편향전극(7,8) 각각의 서로 인접하며 대향하고 맞물린 도전판에 가해지는 전위차에 의해서 수평 및 수직으로 편향되고, 스크린의 메탈 백 층에는 예를 들어 10kV의 고전압이 인가되고 있으므로, 전자빔은 고 에너지로 가속되어 메탈 백에 충돌하고 형광체를 발광시킨다. 이 때 전기한 바와 같이 화면을 매트릭스 상으로 분할하여 소 구분(유닛 셀)(10)의 집합체로 했을 때, 각각의 유닛 셀들에 상기 분리된 전자빔을 각 1본씩 대응시켜 전자빔을 해당 유닛 셀 내에만 편향 및 주사하는 것에 의해 전체 화면(full screen)을 표시하는 것이 가능해 진다. 또한 각 화상에 대응한 RGB 영상신호를 상기 신호전극(5)으로 제어하는 것에 의해서 동화상을 재현하는 것이 가능해 진다.

정리하면, 상기한 바와 같이 USF는 가로로 배열한 선음극과 세로로 배열한 변조 전극이 매트릭스를 형성하여 PDP나 LCD, FED 등과 같은 패시브 매트릭스(Passive Matrix) 구조를 만들며, 스크린에 이미지를 형성하는 이미지 라인과 칼라, 휘도를 조절하게 되고 후단의 편향전극과 동기화하여 가로 방향 및 세로 방향으로 전자빔을 편향시켜 인덱싱(Indexing)하게 된다. 상판 내면에는 스크린이 형성되는데 R/G/B 형광체 및 Al 막이 형성되어 있고, 이러한 구동을 MDS(Matrix Deflection System)이라 부르며 LCD 등 FPD(Flat Panel Display) 소자의 패시브 매트릭스 방식과 CRT의 편향요크(DY)에 의한 편향 방식의 혼합 방식을 채택하고 있다.

한편, 도2와 같이 냉음극(Cold Cathode)을 사용한 평판형 디스플레이 소자의 경우는 상판(21) 내면에 형광체 스크린(22)이 도포되어 있고 블랙 매트릭스(23)와 투명전극(24)이 구비되며, 하판(25)에는 도전층을 형성하고 그 위에 음극을 위치시키며 그 위로는 게이트 전극 및 포커싱용 집속전극이 위치하며 상기 스크린과 대기압에 대응하기 위한 스페이서가 위치하게 된다. 즉, 하판(25)에 에미터(26) 및 에미터 전극(27), 인출전극(28)이 형성되고 절연층(29)을 토대로 하여 스페이서(30)가 상판(21)과의 간격을 유지시켜 주고 있다. 이와 같은 냉음극을 이용한 평판형 디스플레이 소자에서는 스크린(22)이 가속전극 역할을 하여 냉음극에서 방출된 전자의 운동 에너지를 증가시켜 스크린의 형광체 발광을 증가시키게 된다. 즉, 게이트 전극 및 음극에 인가되는 전압에 따라 에미터(26)에서 인출되는 전자의 양을 제어하며, 인가되는 게이트 전극 및 포커스 전극에 최고 수백 볼트 정도가 인가되고 스크린(22)에는 낮게는 수백 볼트에서 높게는 수천 볼트가 인가되어 상기 방출된 전자가 형광체 스크린(22)을 타격하여 영상을 디스플레이 하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 전자를 스크린 발광원으로 사용하는 평판형 디스플레이 소자는 모두 스크린에 인가되는 전압이 가속 전압으로 사용되어 진다. 즉, 스크린이 전자의 가속 전극 역할을 하는 것이다. 도3은 상기한 평판형 칼라 디스플레이 장치의 스크린 구조를 보여주고 있다. 도3에 나타낸 바와 같이 상판(31)의 내면에 R/G/B 형광체(32)가 도포되어 있고 형광체 사이에 블랙 매트릭스(33)가 형성되어 있으며, 그 후방으로 Al 막(34)이 형성되어 있다. 전자 방출원에서 방출된 전자는 앞서 기술한 바와 같이 집속, 변조 등의 제어와 가속이 이루어진 상태에서 형광체(32)를 타격함으로써 발광하여 영상을 디스플레이하게 되며 메탈 백 층인 Al 막(34)은 형광체에 의해서 발광된 빛이 후방으로 새어나가면서 효율이 떨어지지 않도록 반사시켜 준다.

상기한 칼라 화상 디스플레이의 동화상 재현에서 중요하게 고려되는 사항으로는 예를 들면 화상 밝기의 균일성, 색순도, 콘트라스트 등이 있다.

도1에 나타낸 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 각각의 전극들을 서로의 관통공(15)이 정확하게 대향하게 하고 또 적층 배열하여 접합할 때 각각의 전극들간의 간격(gap) 유지가 밝기의 균일성 유지 여부에 큰 영향을 미치게 된다. 전극들간의 간격 변화는 스크린 상의 소구분(유닛 셀)에 형성하는 전자빔류(11)의 상의 크기의 변화를 가져오기 때문에 전극들간의 간격이 정확하게 맞춰지지 않는다면 화상의 밝기의 균일성은 보장할 수 없게 되고, 이는 곧 전체적인 화상 품질의 저하로 이어진다.

따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 각각의 전극(4,5,6,7,8) 사이에 비정질 글래스 봉을 스페이서(spacer)로 삽입하여 전극간 간격을 일정하게 유지하고 있다. 또한 비정질 글래스 봉의 이탈을 방지하고 전극들을 일정한 간격으로 고정하기 위하여 절연성 물질인 프리트 글래스(frit glass)을 사용하여 융착시켜서 전극 어셈블리를 이루도록 하였다.

한편, 색순도와 콘트라스트에는 여러 가지 요인이 작용하지만 그 중에서도 특히 2차 전자에 의한 색순도 저하 및 콘트라스트 저하의 문제가 있다. 가속된 전자가 형광체 스크린을 타격하여 형광체를 발광시킨 후 그 운동 에너지로 인하여 2차 전자가 발생하고, 이 2차 전자가 스크린 전압에 의해서 형광체를 다시 타격하게 됨으로써 색순도의 저하 및 콘트라스트 저하를 야기시키는 것이다.

도4는 2차 전자의 에너지 분포를 보여준다. 도4에 나타낸 바와 같이 운동 에너지를 가진 전자가 금속과 충돌할 때 2차 전자가 발생하게 되는데 그 발생량은 입사되는 전자의 약 30% 정도에 해당하며 발생한 2차 전자의 에너지 분포가 매우 낮고, 입사 전자의 에너지를 그대로 가지는 산란 전자도 발생하기는 하지만 그 양은 매우 작다. 이러한 현상이 앞서 기술한 바와 같이 도1 및 도2의 평판형 디스플레이 소자에서도 그대로 나타나게 된다.

도5는 이와 같은 종래 평판형 디스플레이 소자에서 2차 전자의 발생과 이로 인한 색순도 저하 및 콘트라스트 저하의 문제점을 보여준다.

즉, 상대적으로 높은 전압(~10kV)의 스크린과 낮은 전압의 전극(~100V) 사이에는 전기장(E)이 존재하며 이 전기장(E)에 의해서 전자는 스크린 쪽으로 가속된다. 스크린으로 가속된 전자는 형광체 및 블랙 매트릭스와 충돌하여 2차 전자를 발생시키고 이 2차 전자는 전기장(E)에 의해서 다시 스크린 쪽으로 가속되어 원하지 않는 다른 부위로 가서 형광체를 타격하여 발광시키게 된다. 이로 인하여 휘도 패턴을 살펴보면 주 전자에 의해 발광하는 영역 주변으로 상기 2차 전자에 의해서 추가로 발광되는 영역이 나타나게 된다. 이렇게 되면 스크린의 색순도가 저하되는 것은 물론 콘트라스트 또한 저하되는 현상이 발생하게 되는 것이다.

이와 같이 2차 전자에 의한 색순도 저하 및 콘트라스트 저하를 방지하기 위하여 Al 막 위에 카본(Carbon)을 코팅하기도 하고 Al 막을 두껍게 하여 2차 전자를 흡수하는 방법을 사용하기도 하지만 원하는 수준까지 2차 전자를 막아서 색순도 및 콘트라스트 향상을 보장하기 어렵다.

본 발명의 목적은 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 형광체 스크린에 전자 빔이 타격될 때 발생하는 2차 전자에 의한 색순도 및 콘트라스트 저하를 방지할 수 있도록 한 평판형 칼라 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 형광체 스크린에 전자 빔이 타격될 때 발생하는 2차 전자에 의한 색순도 및 콘트라스트 저하를 방지하기 위하여, 형광체 스크린과 최근접한 전극에 2차 전자 방출 계수가 낮은 물질 층을 구성하고 이 전극에 스크린 전압에 버금가는 전압을 인가함으로써 상기 2차 전자를 흡수하도록 하고 이에 따라 2차 전자에 의한 색순도 저하 및 콘트라스트 저하를 방지할 수 있도록 한 평판형 칼라 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.

도1은 선음극을 이용한 평판형 칼라 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 분리 사시도

도2는 냉음극을 이용한 평판형 칼라 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 단면도

도3은 종래의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 스크린 구성을 나타낸 단면도

도4는 2차 전자의 에너지 분포를 나타낸 그래프

도5는 2차 전자 발생 및 그에 따른 색순도 저하를 설명하기 위한 도면

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 구조를 나타낸 도면

도7은 본 발명의 제1 실시예 전극 구조에 따른 Dv전극과 스크린 전극간 구조를 나타낸 도면

도8은 본 발명에서 고려되는 물질의 입사 에너지에 대한 2차 전자 방출 계수를 나타낸 그래프

도9는 2차 전자 방출 궤적을 나타낸 그래프

도10은 필드(Field)에 따른 전자의 비산 거리를 나타낸 그래프

도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 구조를 나타낸 도면

도12는 본 발명의 제2 실시예 전극 구조에 따른 G3전극과 스크린 전극간 구조를 나타낸 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

61: 상판 62: 스크린

63: 전극 어셈블리 64: 하판

65: 2차 전자 흡수층 Dv: 수직 편향전극

G3: 집속전극

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치는, 전자빔의 출력, 인출, 집속 및 가속하는 전극 및 상기 전자 빔이 충돌하여 화상을 디스플레이 하기 위한 스크린을 포함하는 평판형 칼라 디스플레이 장치에 있어서,

상기 스크린에 근접한 전극에 2차 전자 발생이 낮은 물질로 이루어지는 2차 전자 흡수층을 형성하고 상기 2차 전자 흡수층이 형성된 전극에 스크린 전압에 버금가는 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치이다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극은 편향전극인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극은 집속전극인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극은 수직 편향 전극인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극은 수평 편향 전극인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 스크린과 대향하는 면상에 코팅되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 C,Be,Al,Si 에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 C,Be,Al,Si 중에서 선택된 물질을 포함하는 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 2차 전자 방출 계수가 20% 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치에서 상기 2차 전자 흡수층이 형성된 전극에 인가되는 전압은 10kV ±175V의 범위에서 선택되는 정전압인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 평판형 칼라 디스플레이 장치의 실시예를 설명한다.

도6 및 도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 구조를 보여주고 있다. 도6 및 도7에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에서는 스크린에 근접한 전극이 편향전극, 그 중에서도 수직 편향전극으로 선택된 경우를 보여준다.

도6 및 도7에 나타낸 바와 같이 상판(61)의 내면에는 형광체 스크린(62)이 도포되어 있고 상기 상판(61)에 대하여 하판(63)이 대향하고 있으며, 상기 상판과 하판 사이에는 상기 형광체 스크린과 대향하여 수직 편향전극(Dv), 수평 편향전극(Dh), G3전극(집속전극), G2전극, G1전극, 음극으로 이루어지는 전극 어셈블리(64)가 설치된다.

상기 수직 편향전극(Dv)에는 2차 전자 흡수층(65)이 형성된다. 상기 2차 전자 흡수층(65)은 수직 편향전극(Dv) 표면에 코팅되어 형성된다. 상기 2차 전자 흡수층(65)이 코팅된 면은 상기 스크린(62)과 대향하는 면이다. 2차 전자 흡수층(65)은 2차 전자 방출 계수가 비교적 낮은 물질에서 선택되며, 이는 원자 번호가 낮은 물질에 해당한다. 예를 들면 2차 전자 흡수층(65)은 C,Be,Al,Si 중에서 선택되거나 이를 포함하는 화합물에서 선택된다.

도8은 몇 가지 물질에 대한 2차 전자 방출 계수를 보여준다. 전기장이 0 ~30keV의 범위일 때 Si,Al,C,Be가 2차 전자 방출 계수가 20% 이하의 특성을 갖추고 있음을 보여준다. 따라서, 본 발명에서는 2차 전자 방출 계수가 20% 이하인 물질에서 2차 전자 흡수층(65)이 선택되는 것이 바람직하다.

도6 및 도7에 나타낸 바와 같이 음극에서 방출된 전자 빔은 전극 어셈블리(64)를 경유하여 인출, 집속, 가속되어 형광체 스크린(62)을 타격한다. 이 때 스크린과 각각의 전극 사이에는 상호 전위차가 존재하므로 전기장(E) 환경에서 상기 전자 빔이 진행하여 스크린(62)의 형광체를 타격하여 발광시키게 된다. 앞서 기술한 바와 같이 형광체 스크린(62)을 타격한 전자에 의해서 2차 전자가 방출된다. 그런데 상기 스크린(62)에 근접한 수직 편향전극(Dv)에는 스크린 전압과 버금가는 전압이 인가되고 있으므로 스크린(62)과 수직 편향전극(Dv) 사이에는 전기장(E)이 거의 '0'에 가까운 값이 된다.

따라서, 2차 전자 및 산란 전자들은 아무런 힘을 받지 않게 되어 모두 상기 수직 편향전극(Dv) 쪽으로 움직이며 그 표면에 충돌하게 된다. 그런데 상기 수직 편향전극(Dv)에는 2차 전자 방출 계수가 낮은 2차 전자 흡수층(65)이 형성되어 있으므로 많은 수의 2차 전자들이 상기 2차 전자 흡수층(65)에 흡수된다.

즉, 스크린(62)에 최근접한 전극인 수직 편향전극(Dv)에 스크린과 거의 동일한 전압이 인가되어 있어서 양자간의 전위치가 거의 없게 되고, 또한 이와 함께 수직 편향전극(Dv)에는 스크린(62)과 대향하는 면상에 2차 전자 방출 계수가 낮은 물질로 2차 전자 흡수층(65)이 형성되어 있으므로, 전자 빔이 형광체 스크린을 타격할 때 발생하는 2차 전자들이 종전과 같이 스크린(62) 쪽으로 이동하여 2차 타격을일으키지 않고 1차 전자 흡수층(65) 쪽으로 이동하여 2차 전자 흡수층(65)에 흡수되는 것이다.

이와 같이 2차 전자들이 스크린의 형광체를 재차 타격하지 않고 2차 전자 흡수층(65)에서 흡수되므로, 도5에서 나타낸 바와 같이 주전자에 의한 발광 영역만 형성되고 2차 전자에 의한 발광 영역은 형성되지 않게 된다. 그러므로 2차 전자의 불필요한 형광체 재타격이 방지되고, 이에 따라 색순도 및 콘트라스트의 향상이 이루어지게 되는 것이다.

도9는 형광체 스크린에 주전자 빔이 타격될 때 발생하는 2차 전자가 전기장 안에서 어떻게 이동하는가를 도식적으로 보여주는 2차 전자 방출 궤적을 표현하고 있으며, 도10은 필드(전기장)에 따른 2차 전자의 비산 각도를 보여주고 있다. 도9 및 도10에 나타낸 바와 같이 전기장의 세기에 비례하여 2차 전자의 이동 궤적이 넓은 범위에 분포하고 있다.

즉, 스크린 전압이 1keV일 경우는 발생되는 2차 전자가 매우 작은 범위의 궤적을 그리고 있지만, 10keV일 경우는 2차 전자가 매우 큰 범위의 궤적을 그리고 있음을 알 수 있다. 여기서 2차 전자의 비산 각도는 45도 정도임을 알 수 있고, 스크린 전압의 세기, 즉 스크린과 인접한 전극과 스크린 사이의 전기장의 세기에 따라 2차 전자의 궤적 범위 또한 증대되어 원래 타격하고자 하였던 형광체 주변의 넓은 범위에 걸쳐서 형광체의 불필요한 재타격이 이루어짐을 보여주고 있다.

따라서, 상기 도6 및 도7에 나타낸 바와 같이 스크린(62)과 이 스크린(62)에 인접한 전극인 수직 편향전극(Dv) 사이의 전기장(E)이 거의 '0'에 가깝게 되면 방출된 2차 전자는 수직 편향전극(Dv) 쪽으로 이동하고, 이렇게 이동된 2차 전자들은 수직 편향전극(Dv)에 형성된 2차 전자 흡수층(65)에서 흡수되어 불필요한 형광체 재타격이 방지되고, 이로 인한 색순도 저하 및 콘트라스트 저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

도11 및 도12 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 구조를 보여주고 있다. 도11 및 도12에 나타낸 본 발명의 제2 실시예에서는 스크린에 근접한 전극이 집속전극(G3)으로 선택된 경우를 보여준다.

상판(71)의 내면에는 형광체 스크린(72)이 도포되어 있고 상기 상판(71)에 대하여 하판(73)이 대향하고 있으며, 상기 상판과 하판 사이에는 상기 형광체 스크린과 대향하여 집속전극(G3), 수직 편향전극(Dv), 수평 편향전극(Dh), G2전극, G1전극, 음극으로 이루어지는 전극 어셈블리(74)가 설치되며, 상기 집속전극(G3)에는 2차 전자 흡수층(75)이 형성된다.

이와 같이 스크린(72)과 최근접하는 전극을 집속전극(G3)으로 선택함으로써 다음과 같은 이점을 가질 수 있다.

앞서 기술한 본 발명 제1 실시예와 같이 스크린에 최근접하는 전극을 편향전극으로 하는 경우에는 편향전극에 인가되는 전압이 매우 높기 때문에 전자의 속도 또한 상당히 증가하여 편향 감도가 떨어지게 된다. 편향 감도가 떨어지는 것을 보상하기 위하여 편향 전압을 증가시킨다면 다시 스크린과 편향 전극 사이에 전기장이 발생하게 되므로 2차 전자 흡수 능력이 떨어지게 된다. 편향 감도를 높이기 위해서 편향 영역을 증가시키고자 전극의 두께를 증가시킬 수도 있지만 이렇게 하면전극의 두께가 증가하게 되어 슬림화에 장애가 되고 제조 공정상의 어려움이 따르게 된다.

따라서, 도11 및 도12에 나타낸 바와 같이 집속전극(G3)을 스크린(72)에 근접시켜 구성하게 되면 편향 감도의 문제는 자연스럽게 해결될 수 있고, 또한 집속 전극(G3)과 편향 전극(Dv,Dh) 사이에 전압 차이가 크기 때문에 이 영역에서의 전기장이 세게 인가될 것이므로 편향을 위한 전압의 변경에 집속 렌즈가 심하게 변화하지 않게 되어 안정된 집속 능력을 보유할 수 있게 된다.

상기 집속전극(G3)에는 2차 전자 흡수층(75)이 형성된다. 상기 2차 전자 흡수층(75)은 집속전극(G3) 표면에 코팅되어 형성된다. 상기 2차 전자 흡수층(75)이 코팅된 면은 상기 스크린(72)과 대향하는 면이다. 2차 전자 흡수층(75)은 2차 전자 방출 계수가 비교적 낮은 물질에서 선택되며, 이는 원자 번호가 낮은 물질에 해당한다. 예를 들면 2차 전자 흡수층(75)은 C,Be,Al,Si 중에서 선택되거나 이를 포함하는 화합물에서 선택된다. 본 발명에서는 2차 전자 방출 계수가 20% 이하인 물질에서 2차 전자 흡수층(75)이 선택되는 것이 바람직하다.

2차 전자 방출 계수가 20% 이상인 물질을 형성시켰을 경우에는 스크린의 색순도 및 콘트라스트가 저하되어 전자 흡수층을 형성하는 것이 무의미해 지게 된다.

도11 및 도12에 나타낸 바와 같이 음극에서 방출된 전자 빔은 전극 어셈블리(74)를 경유하여 인출, 집속, 편향, 가속되어 형광체 스크린(72)을 타격한다. 이 때 스크린과 각각의 전극 사이에는 상호 전위차가 존재하므로 전기장(E) 환경에서 상기 전자 빔이 진행하여 스크린(72)의 형광체를 타격하여 발광시키게 된다. 앞서 기술한 바와 같이 형광체 스크린(72)을 타격한 전자에 의해서 2차 전자가 방출된다. 그런데 상기 집속전극(G3)에는 2차 전자 방출 계수가 낮은 2차 전자 흡수층(75)이 형성되어 있으므로 많은 수의 2차 전자들이 상기 2차 전자 흡수층(75)에 흡수된다.

이와 같이 2차 전자들이 스크린의 형광체를 재차 타격하지 않고 2차 전자 흡수층(75)에서 흡수되므로, 도5에서 나타낸 바와 같이 주전자에 의한 발광 영역만 형성되고 2차 전자에 의한 발광 영역은 형성되지 않게 된다. 그러므로 2차 전자의 불필요한 형광체 재타격이 방지되고, 이에 따라 색순도 및 콘트라스트의 향상이 이루어지게 되는 것이다.

본 발명은 스크린 및 이와 인접한 전극 사이의 큰 전기장 발생에 따른 2차 전자 및 산란 전자의 원하지 않는 형광체 타격을 방지할 수 있다. 그러므로 2차 전자에 의한 불필요한 형광체 스크린 타격에 따른 색순도 저하 및 콘트라스트 저하를 방지하여 화질을 높일 수 있게 된다.

특히 본 발명에서는 스크린과 인접하는 전극에 스크린 전압에 버금가는 전압을 인가하고 또 스크린에 인접한 전극의 스크린과 대향하는 면에 2차 전자 방출 계수가 낮은 물질을 코팅함으로써, 2차 전자 및 산란 전자들을 상기 흡수층에서 흡수하여 주기 때문에 2차 전자 및 산란 전자에 의한 스크린의 불필요한 부분의 발광을 줄이고, 이에 따라 순도가 높은 색재현 및 콘트라스트 향상이 가능하게 된다.

Claims (10)

1. 전자빔의 인출, 신호, 집속을 위한 전극 및 상기 전자 빔이 충돌하여 화상을 디스플레이 하기 위한 스크린을 포함하는 평판형 칼라 디스플레이 장치에 있어서,

   상기 스크린에 근접한 전극에 2차 전자 발생이 낮은 물질로 이루어지는 2차 전자 흡수층을 형성하고 상기 2차 전자 흡수층이 형성된 전극에 스크린 전압 ±2%의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극은 편향전극인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극은 집속전극인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극은 수직 편향 전극인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극은 수평 편향 전극인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 스크린과 대향하는 면상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 C,Be,Al,Si 에서 선택되는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 C,Be,Al,Si 중에서 선택된 물질을 포함하는 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린에 근접한 전극에 형성되는 2차 전자 흡수층은 2차 전자 방출 계수가 20% 이하의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 전자 흡수층이 형성된 전극에 인가되는 전압은 10kV ±175V의 범위에서 선택되는 정전압인 것을 특징으로 하는 평판형 칼라 디스플레이 장치.