KR100290838B1 - A display apparatus using gas discharge - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 특정 혼합가스의 방전성질을 이용하여 계조표시를 함으로써 화상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)를 대표로 하는 가스 방전 표시장치에 관한 것이다. 특히, 특정한 종류의 혼합가스 와 특정한 혼합비로 구성된 방전가스를 사용한 가스 방전 표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
가스 방전 표시장치인 PDP는 그 전극의 구조에 따라 직류형 (DC type), 교류형(AC type)과 직류형과 교류형이 결합된 혼합형(Hybrid type)으로 분류된다. 직류형과 교류형의 차이점은 전극이 방전 플라즈마에 직접 노출 되느냐 또는 유전체층에 의해 간접적으로 노출되느냐에 의해 구분되어 진다. 직류형 PDP의 경우 전극이 방전 플라즈마에 직접 노출되며, 교류형 PDP의 경우에는 전극이 유전체를 통해 간접적으로 플라즈마와 결합되게 된다. 이러한 차이는 방전 현상에 차이를 나타내게 되며, 교류형의 경우 방전에 의해 형성된 하전입자가 유전체층에 쌓이게 된다. 즉 전자는 양(+)전위가 걸린 전극위의 유전체층에 쌓이게 되며, 이온은 음(-)전위가 걸린 전극위의 유전체층에 쌓이게 된다.PDPs, which are gas discharge displays, are classified into a DC type, an AC type, and a hybrid type in which a DC type and an AC type are combined according to the structure of the electrode. The difference between the direct current type and the alternating current type is distinguished by whether the electrode is directly exposed to the discharge plasma or indirectly by the dielectric layer. In the case of a direct current type PDP, an electrode is directly exposed to a discharge plasma. In the case of an alternating current type PDP, an electrode is indirectly coupled with the plasma through a dielectric. This difference shows a difference in the discharge phenomenon, in the case of the AC type, the charged particles formed by the discharge are accumulated in the dielectric layer. In other words, electrons are accumulated in the dielectric layer on the positively charged electrode, and ions are accumulated in the dielectric layer on the negatively charged electrode.
이러한 현상을 통해 형성되는 전위를 벽전위라 하며, 벽전위는 외부에서 인가되는 전위와 극성이 반대로 형성되기 때문에 벽전위가 형성이 되기 시작하면 셀내의 가스에 인가되는 전위가 감소하게 된다. 따라서 충분히 큰 벽전위가 형성되면 가스에 인가되는 전위가 방전 유지가 가능한 전위 이하로 감소하게 되기 때문에 방전이 소거되게 된다.The potential formed through such a phenomenon is called a wall potential, and since the wall potential is formed to be opposite to the potential applied from the outside, the potential applied to the gas in the cell decreases when the wall potential starts to form. Therefore, when a sufficiently large wall potential is formed, the discharge is erased because the potential applied to the gas decreases below the potential at which discharge can be maintained.
그러나 만약 벽전위가 형성된후 외부 전극에 인가되는 전위의 극성을 바꿔서 인가하면 벽전위에 의한 전위와 외부 인가 전위가 더해져서 낮은 외부인가 전위가 가해져도 방전이 가능하는 기억기능(Memory function)에 의한 구동을 한다.However, if the potential of the potential applied to the external electrode is applied after the wall potential is formed, the potential due to the wall potential and the externally applied potential are added to the memory function to discharge even when a low external potential is applied. Drive.
교류형 PDP의 경우는 유전체에 쌓이게 되는 벽전위에 의한 기억기능 효과를 갖는다. 즉, 이전에 방전이 형성된 셀내의 유전체는 하전 입자들이 유전체에 벽전위를 형성하여 벽전위를 갖지 않는 셀의 경우보다 낮은 전압에서 방전을 일으킬 수있다. 이러한 기억 기능의 특성은 행구동 방식을 채택하는 가스 방전 표시장치인 PDP가 대형의 패널을 구동시키는데 있어서 매우 유용한 특성이다.The AC PDP has a memory function effect due to the wall potential accumulated in the dielectric. In other words, the dielectric in the cell in which the discharge was previously formed may cause the discharge to be discharged at a lower voltage than in a cell in which the charged particles form a wall potential in the dielectric and have no wall potential. This memory function is very useful for driving a large panel of a PDP, which is a gas discharge display device employing a row driving method.
직류형 PDP의 경우는 교류형 PDP와는 달리 유전체에 의한 벽전위 형성의 기능을 갖지 못하므로 고유의 기억 기능을 갖지 못한다. 즉 전극의 방전 영역에 직접 노출되어 있기 때문에 방전에 의해 형성된 하전입자는 각각의 반대 극성을 갖는 전극을 통해 외부 회로로 흐르게 되어 전극면에 쌓이지 못한다. 그러나 직류형의 경우는 하전입자 공급효과를 이용한 펄스 기억기능을 이용한다.In the case of the DC-type PDP, unlike the AC-type PDP, the DC-type PDP does not have a function of forming a wall potential by a dielectric and thus does not have a unique memory function. That is, since it is directly exposed to the discharge region of the electrode, the charged particles formed by the discharge flow to the external circuit through the electrode having each opposite polarity and cannot be accumulated on the electrode surface. However, the direct current type uses the pulse memory function using the charged particle supply effect.
펄스 기억기능이란 방전에서 형성된 하전입자 및 준중성 입자들이 감쇄하기 전에 다시 방전 펄스를 인가하면 이러한 하전 입자들이 없는 경우에 비하여 낮은 전압하에서 방전이 형성되는 원리를 말한다. 이러한 기억기능은 행구동 방식으로 대형의 패널을 구동하는 경우 휘도의 저하없이 구동을 가능하게 하는 필수적인 특징으로 전극 구조의 관점에서도 이와 같은 특성이 필요하다.The pulse memory function refers to the principle that when the discharge pulse is applied again before the charged particles and the semi-neutral particles formed in the discharge are attenuated, the discharge is formed under a lower voltage than when the charged particles are not present. Such a memory function is an essential feature that enables driving without deterioration of luminance when driving a large panel by a row driving method, and such a characteristic is also necessary in terms of electrode structure.
첨부도면 도 1과 도 2는 직류형 가스 방전 표시소자(DC형 PDP)와 교류형 가스 방전 표시소자(AC형 PDP)의 기본적인 전극 구조를 도시한 것이다. 도1의 DC형 PDP의 기본적인 전극 구조는 전면기판(1)과 배면기판(2)상에 형성되는 양극/음극의전극(3,4), 격벽(5) 및 형광체층(6)으로 구성되어 있다.1 and 2 show the basic electrode structures of a direct current gas discharge display device (DC type PDP) and an alternating current gas discharge display device (AC type PDP). The basic electrode structure of the DC-type PDP shown in FIG. 1 is composed of the anode /
양극(Anode)(3)과 음극(Cathode)(4)은 방전 형성을 위한 전류 패스를 형성한다. 격벽(barrier rib)(5)은 방전 형성을 위한 전극간 거리를 결정하며, 인접 셀에서 발생하는 방전에 의한 상호 혼신(crosstalk)을 방지하는 역할을 한다. DC형 PDP에서 주로 사용 되는 전극 물질은 낮은 방전 전압 특성을 갖을 수 있도록 2차 전자 방출 계수가 높으며, 이온에 의한 스퍼터링에 잘 견딜 수 있는 내 스퍼터 특성이 우수한 니켈이 주로 이용된다.The
교류형 PDP의 경우는 용량 결합형 방전을 형성하기 위한 유전체층(10)이 전극을 덮는다. 일반적으로 사용되는 유전체는 바로실리게이트(borosilicate)계열을 사용하며, 2차 전자 방출 계수가 낮고 프라즈마 형성시 발생하는 이온에 의한 스프터링에 의한 수명이 짧기 때문에 유전체를 플라즈마로부터 보호하기 위하여 산화마그네슘(MgO)와 같은 산화물계열의 박막을 보호막(11)으로 유전체층(10) 위에 입혀서 사용한다.In the case of an AC PDP, a
산화마그네슘(MgO)는 내 스퍼터 특성이 좋을 뿐 아니라 2차 전자 방출계수 역시 높기 때문에 저전압 방전 특성을 나타낸다. 그러나 MgO층의 두께가 얇아야 하며, 표면 특성이 뛰어나야 하기 때문에 후막 인쇄를 통해 형성하기 어려우며 보통 진공증착법에 의한 박막 공정을 통해 제작된다.Magnesium oxide (MgO) exhibits low voltage discharge characteristics because of its good sputter resistance and high secondary electron emission coefficient. However, since the thickness of the MgO layer must be thin and the surface characteristics must be excellent, it is difficult to form through thick film printing and is usually manufactured by a thin film process by vacuum deposition.
상기 격벽(5)의 경우 방전 거리 및 체적을 형성하기 위하여 필요한100∼200um정도의 높이가 필요하다. 후막 인쇄 방식에 의한 두께가 수십 um이므로 격벽 형성을 위해서는 다층 인쇄를 통해 형성하고 있다.In the case of the
방전을 형성하기 위한 필요 조건은 2개의 전극이나 일반적으로 3개의 전극을 갖는 전극 구조가 주로 사용되고 있다. 직류형의 경우는 보조 방전을 형성하기 위한 보조 양극이 첨가되고, 교류형의 경우는 유지전극(Sustain Electrode)(7,8)와 선택 방전과 유지 방전을 분리하여 어드레스 속도를 향상시키기 위하여 어드레스 전극(Address Electrode)(9)이 도입된다. 따라서 전극 구조를 전극의 수에 따라 2전극 구조와 3전극 구조로 분류할 수 있다. 또한 방전을 형성하는 전극의 배치에 따라 대향형 전극과 면방전형 전극구조의 배치에 따라 대향형 전극과 면방전형 전극 구조로 분류 될 수 있다. 대향형 전극 구조의 경우는 방전을 형성하는 2개의 유지 전극이 각각 전면 기판과 배면 기판상에 위치하여 방전이 패널의 수직축으로 형성되는 구조이며, 면 방전형 전극 구조의 경우는 방전을 형성하는 2개의 유지 전극이 동일한 기판상에 위치하여 방전이 패널의 한 평면상에서 형성되는 전극 구조를 말한다. 상기의 도 2의 AC형 PDP는 상기의 면방전형 전극구조를 도시한 것이다.As a necessary condition for forming a discharge, an electrode structure having two electrodes or generally three electrodes is mainly used. In the case of the direct current type, an auxiliary anode for forming an auxiliary discharge is added. In the case of the alternating current type, an address electrode is used to improve the address speed by separating the sustain electrodes (7, 8) from the selective discharge and the sustain discharge. Address Electrode 9 is introduced. Therefore, the electrode structure may be classified into a two-electrode structure and a three-electrode structure according to the number of electrodes. In addition, according to the arrangement of the electrode to form a discharge can be classified into a counter electrode and a surface discharge electrode structure according to the arrangement of the counter electrode and the surface discharge electrode structure. In the case of the counter electrode structure, two sustain electrodes forming a discharge are positioned on the front substrate and the back substrate, respectively, and the discharge is formed on the vertical axis of the panel. Refers to an electrode structure in which two sustain electrodes are located on the same substrate so that a discharge is formed on one plane of the panel. The AC type PDP of FIG. 2 illustrates the surface discharge electrode structure.
PDP의 칼라화는 CRT와 같이 형광체를 여기시키는 방식을 채용하고 있다. CRT의 경우 수십 KeV로 가속된 전자에 의해 여기되는 전계에 의한 발광(Electroluminescence)을 이용하지만, PDP의 경우는 가스 방전에 의해 형성된 자외선에 의해 형광체가 여기되는 포토루미네슨스(Photoluminescence)에 의한 발광을 채용하고 있다. 특히, 제논(Xe)가스의 147nm의 진공 자와선을 주로 이용한다. 따라서 PDP의 전극 구조에는 칼라화를 위하여 형광체가 도포되게 된다.The colorization of PDP employs a method of exciting phosphors like CRT. In the case of CRT, electroluminescence is performed by an electric field excited by electrons accelerated to several tens of keV, whereas in the case of PDP, light emission by photoluminescence in which phosphors are excited by ultraviolet rays formed by gas discharge. It is adopted. In particular, a vacuum 147 nm vacuum line of xenon (Xe) gas is mainly used. Therefore, a phosphor is applied to the electrode structure of the PDP for colorization.
PDP의 전극 구조는 형광체의 도포 위치에 의해 투과형과 반사형의 구조로 분류하게 된다. 투과형의 전극 구조는 제작하기 쉬운 장점을 갖고 있으나 형광체의 인쇄표면 상태에 의해 펀차가 큰 단점을 갖으며, 반사형의 구조의 경우는 형광체의 도포 면적을 확대하여 휘도를 증가시킬 수 있는 장점을 갖고 있으나, 형광체 도포 기술의 어려움이 있다. 또한 반사형의 전극 구조가 투과형의 전극 구조에 비해 휘도 특성이 높으며, 형광체 도포 기술도 후막 인쇄 기술의 발전과 샌드블래스팅(sand-blasting) 같은 신공정 기술개발 등으로 해결되어 현재는 반사형 전극 구조가 널리 쓰이고 있다.The electrode structure of the PDP is classified into a transmissive type and a reflective type by the application position of the phosphor. The transmissive electrode structure has the advantage of being easy to manufacture, but the puncture has a big disadvantage due to the printing surface state of the phosphor, and the reflective structure has the advantage of increasing the luminance by enlarging the coating area of the phosphor. However, there is a difficulty in phosphor coating technology. In addition, the reflective electrode structure has higher luminance characteristics than the transmissive electrode structure, and the phosphor coating technology is also solved by the development of thick film printing technology and the development of new process technology such as sand-blasting. Is widely used.
이상에서 설명한 바와 같은 PDP 표사장치의 구조와 같은 가스 방전 표시장치는 화상표시를 위한 핵심적인 기술로 방전가스의 페닝효과(Penning Effect)를 이용하고 있다. 페닝효과는 준안정 상태의 종의 생성을 통해 이온화 반응을 촉진시키는 반응으로써, 타운젠트의 α-process를 증대시키는 것이다.The gas discharge display device such as the structure of the PDP display device as described above uses the penning effect of the discharge gas as a core technology for image display. The phenning effect is to promote the ionization reaction through the generation of metastable species, which enhances the Townsend α-process.
즉, 페닝 반응을 통해 충돌 단면적으로 증가시켜 이온화를 쉽게하는 반응이다.That is, it is a reaction to increase ionization cross-sectional area through a penning reaction to facilitate ionization.
예를들면, He + Xe과 Ne + Xe의 페닝 반응은 다음과 같다.For example, the penning reaction of He + Xe and Ne + Xe is as follows.
He*+ Xe →Xe++ e + HeHe * + Xe → Xe + + e + He
Ne*+ Xe →Xe++ e + NeNe * + Xe → Xe + + e + Ne
여기서, He과 Ne은 주성분 가스이며, Xe은 첨가가스이다. 그리고 He*과 Ne*은 각각의 준안정 상태의 입자이거나 여기상태의 입자들이다.Here, He and Ne are main component gases, and Xe is additive gas. And He * and Ne * are each metastable or excited particles.
플라즈마와 접하고 있는 물질의 표면으로부터 2차 전자 방출은 PDP의 방전 특성을 결정하는데 매우 중요한 역할을 한다. 특히 AC PDP와 같이 유전체로 덮인 전극에서 플라즈마에 의해 2차전자가 방출되게 하는 것은 직접적인 이온충격과 여기종(metastables)의 표면 반응, 그리고 빛에 의한 반응등이 있을 수 있다. 이중에서 가장 주가되는 것이 이온충격에 의한 반응이다. 이온화 에너지가 21.6eV인 네온이온이 입사하여 가전자대(valence band)에 있는 1개의 전자와 결합하여 중화되고, 여분의 에너지는 다른 1개의 가전자대에 있는 전자를 표면으로 방출하게 된다.Secondary electron emission from the surface of the material in contact with the plasma plays a very important role in determining the discharge characteristics of the PDP. In particular, the emission of secondary electrons by plasma from a dielectric-covered electrode, such as AC PDP, may include direct ion bombardment, surface reaction of excited species, and light reaction. The most common of these is the reaction by ion bombardment. Neon ions with an ionization energy of 21.6 eV enter and neutralize by combining with one electron in the valence band, and the surplus energy releases electrons in the other valence band to the surface.
이때, 전자가 가지는 운동에너지는 입사한 이온의 에너지에서 MgO의 밴드갭 에너지와 표면 일 함수 에너지(surface work-function energy)를 빼면 구해진다. 이 전자는 다시 전계에 의해서 가속되면서 충돌을 통해서 다시 플라즈마상태에서 이온과 전자를 생성하게 된다.The kinetic energy of the electron is obtained by subtracting the band gap energy of MgO and the surface work-function energy from the energy of the incident ions. The electrons are accelerated by the electric field again and generate ions and electrons in the plasma state again through collision.
가스 방전 표시소자에서 VUV에 대하여 설명하기로 한다. VUV라 함은 UV중에서도 200mm 이하의 짧은 파정을 갖는 UV를 말한다. VUV는 모가스의 압력이 높다던지, 산소가 포함되어 있으면 이러한 기체를 통과하지를 못하고 기체에서 강한 흡수가 일어난다. PDP에서의 VUV의 자장과 세기는 패널에서 방출되는 빛의 휘도를 결정짓는 중요한 요소이다.The VUV in the gas discharge display device will be described. VUV refers to UV having a short peak of 200 mm or less even in UV. VUV does not pass through these gases if the pressure of the mother gas is high or contains oxygen, and strong absorption occurs in the gases. The field and intensity of the VUV in the PDP is an important factor in determining the brightness of the light emitted from the panel.
제논(Xe)에서 방출되는 자외선은 140mm∼180mm영역의 파장을 갖으며, R,G,B용의 형광물질이 가장 좋은 효율을 내는 파장영역과 겹친다. 불활성가스 중에서도 헬륨(He)과 네온(Ne)의 경우에는 방출되는 빛의 파장이 100nm 이하의 짧은 파장을 갖기 때문에 형광체를 자극하여 가시광선을 내는 UV용으로 쓰기에는 부적합하다.발광되는 UV의 세기와 파장을 감안할 때 제논(Xe) 가스가 적당한 것으로 보여지지만, PDP용 가스로 사용하기 위해서는 구동전압이나 전극의 수명을 동시에 고려해야 되기 때문에, 일반적으로 2원계의 혼합가스를 이용한다. 대표적인 경우가 헬륨(He)이나 네온(Ne)에 제논(Xe)가스를 첨가하는 것으로써 구동전압을 낮추고 UV효율을 좋게 하고 있다.Ultraviolet rays emitted from xenon (Xe) have a wavelength in the range of 140 mm to 180 mm, and the fluorescent material for R, G, and B overlaps with the wavelength range for the best efficiency. Among the inert gases, helium (He) and neon (Ne) have a short wavelength of 100 nm or less, and thus are not suitable for use in UV light that stimulates phosphors and emits visible light. Xenon (Xe) gas seems to be suitable in view of the wavelength and wavelength. However, in order to use it as a PDP gas, the driving voltage and the lifetime of the electrode must be considered at the same time. Therefore, a binary mixed gas is generally used. A typical case is the addition of xenon (Xe) gas to helium (He) and neon (Ne) to lower the driving voltage and improve the UV efficiency.
헬륨이나 네온을 주된 가스로 이용하는 것은 순수한 제논가스에 비해서 이들 가스내에서 전자의 온도가 높아 제논의 여기가 효율적인 점과 제논과의 패닝효과를 이용하기 위한 것이다. 또한 혼합가스일 경우라도 혼합비나 기타방전 조건에 따라서 최대의 UV효율을 내는 조건이 달라 질 수 있다. 도 3는 압력이 달라지면서 DC셀에서 나오는 Be+Xe가스의 UV세기의 변화를 설명하기 위한 것이다. 압력이 높아지면서 양광주(positive column)를 주요 발광 영역으로 이용하는 구조에서는 UV의 세기가 감소하며 부글로우(negative glow)를 이용하는 구조에서는 압력이 높아지면서 UV의 세기가 증가한다. 도시한 바와 같이 방전셀의 구조에 따라서 제논(Xe)의 부분압에 따른 경향성이 전혀 다를 수 있음을 알 수 있다.The use of helium or neon as the main gas is to take advantage of the high efficiency of the excitation of xenon and the panning effect with xenon in these gases, compared to pure xenon gases. In addition, even in the case of mixed gas, the conditions for maximum UV efficiency may vary depending on the mixing ratio or other discharge conditions. 3 is for explaining the change in the UV intensity of the Be + Xe gas coming out of the DC cell as the pressure is changed. As the pressure increases, the intensity of UV decreases in the structure using the positive column as the main light emitting area, and in the structure using negative glow, the intensity of the UV increases as the pressure increases. As shown, it can be seen that the tendency according to the partial pressure of xenon Xe may be completely different depending on the structure of the discharge cell.
도 4는 He+Xe(7%)에서 압력에 따라 제논에서 방출되는 파장의 상대적인 크기를 나타내고 있다. 압력이 높아지면서 147nm에서 방출되는 UV가 줄어드는 대신 Xe2 * Figure 4 shows the relative magnitude of the wavelength emitted from xenon with pressure at He + Xe (7%). As pressure increases, Xe 2 * instead of reducing UV radiation at 147 nm
에서 방출되는 173nm의 빛이 증가함을 보여주는데, 이는 압력이 높아지면서 디머생성이 쉬워지기 때문이다. 전극의 이격거리에 따른 특성을 살펴보면 음극면에 가까운 부글로우 영역에서 휘도가 가장 높게 나타난다. 전극의 간격이 멀어짐에 따라서양광주(positive column)영역에서도 많은 빛이 방출된다. 부글로우와 양광주의 휘도를 비교하면 부글로우에서의 휘도가 더 높지만 단위 시간당 방출되는 빛의 전체양을 고려하면 양광주 영역이 차지하는 비중 또한 아주 크다고 할 수 있다. 특히 부글로우 영역은 한정돼 있는 반면에 양광주 영역은 전극의 간격이 멀어질수록 증가함으로 전극구조에 따라서는 부글로우보다 지배적인 영향을 미칠 수 있다.The increase in light emitted by 173 nm increases, as the pressure increases and the dimmer production becomes easier. Looking at the characteristics according to the separation distance of the electrode is the highest luminance in the sub-low-low region near the cathode surface. As the distance between the electrodes increases, a lot of light is emitted even in the positive column region. Comparing the brightness of the buglow and the Yanggwangju, the brightness of the Buglow is higher, but considering the total amount of light emitted per unit time, the area of the Yanggwangju is also very large. In particular, the buglow region is limited, while the positive light region increases as the distance between the electrodes increases, which may have a dominant influence over the buglow depending on the electrode structure.
플라즈마 내에서 Xe*(3P1)의 형성은 전자에 의한 여기와 제논(Xe) 분자이온의 재결함에 의한 형성, 준안정상태에 있는 입자가 충돌에 의해 리조넌스 상태로 천이하는등의 경로를 통해 이루어진다. 또한 Xe2 *(173nm)의 형성은 Xe*가 중성입자와 3체 충돌을 하여 형성된다. 이와같이 가스의 조성, 압력이 달라짐에 따라 방출되는 빛의 파장, 효율 등의 달라지며, 간접적으로 셀 구조나 구동회로가 이에 영향을 미치므로 최적 방전 가스의 결정은 셀 구조 및 구동회로와 복합적으로 이루어진다.The formation of Xe * ( 3 P 1 ) in the plasma can be attributed to the formation of electrons by excitation and re-determination of xenon (Xe) molecular ions and the transition of metastable particles to resonance by collisions. Is done through. In addition, Xe 2 * (173 nm) is formed by forming three collisions of Xe * with neutral particles. As the composition and pressure of the gas are changed, the wavelength of light emitted and the efficiency are changed. Indirectly, the cell structure or the driving circuit affects this, and thus the optimum discharge gas is determined in combination with the cell structure and the driving circuit. .
이상에서 설명한 바와 같은 종래의 가스방전 표시장치는 단일 방전가스를 사용하면 방전 개시전압이 높으므로 Ne+Xe 또는 He+Xe과 같은 2원계 혼합가스를 이용하여 방전개시전압을 낮추고 있으나 그로인한 휘도 특성의 저하를 가져오는 문제점이 있었고, 근복적으로 2원계 혼합가스를 이용한 표시소자는 그휘도의 특성에 있어서 CRT를 이용한 표시장치에 미치지 못하는 문제점이 있었다.As described above, since the discharge start voltage is high when a single discharge gas is used, the discharge start voltage is decreased by using a binary mixed gas such as Ne + Xe or He + Xe. There was a problem that the degradation of the display device, the display device using a binary mixed gas in recent years has a problem that the display device using the CRT is less than the display device in the brightness characteristics.
본 발명은 이상에서 설명한 바와 같은 종래의 가스 방전 표시장치의 문제점에 착안하여 방전 개시전압과 휘도 특성을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 상기한 방전 혼합가스를 종래의 2원계 혼합가스에 특정한 가스를 더 추가함으로써 가스방전 표시소자의 방전가스로써 특성가스의 3원계 혼합가스를 사용하여 방전효율의 극대화를 이루도록 구동하는 가스 방전 표시소자를 제공하는데 있다.The present invention was devised to improve the discharge start voltage and luminance characteristics in view of the problems of the conventional gas discharge display device as described above. The above-described discharge mixed gas may further include a gas specific to the conventional binary mixed gas. The present invention provides a gas discharge display device which is driven to maximize discharge efficiency by using a ternary mixed gas of characteristic gas as the discharge gas of the gas discharge display device.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 3원계 혼합가스의 각 가스의 혼합비율을 특정함으로써 휘도특성을 최적상태로 개선하고, 진공자외선의 발생량을 극대화시키고, 방전 전압을 최소화하여 최대의 발광 효율을 얻을 수 있는 가스방전 표시장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to specify the mixing ratio of each gas of the three-way mixed gas to improve the brightness characteristics to the optimum state, to maximize the amount of generation of vacuum ultraviolet rays, to minimize the discharge voltage to obtain the maximum luminous efficiency To provide a gas discharge display device that can be.
상기의 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예로서 상기의 3원계 가스는 종래의 Ne+Xe 2원계 혼합가스에 아르곤가스(Ar)를 더 추가하는 것과 종래의 He+Xe 2원계 혼합가스에 아르곤가스(Ar) 혼합하는 것을 페닝가스로 사용한 가스 방전 표시장치를 제시하고 있다.As an embodiment for achieving the above object of the present invention, the ternary gas may further include argon gas (Ar) added to the conventional Ne + Xe binary mixed gas and argon to the conventional He + Xe binary mixed gas. A gas discharge display device using mixing gas (Ar) as a penning gas is proposed.
도 1은 DC형 가스방전 표시소자의 방전셀 구조도1 is a structural diagram of a discharge cell of a DC type gas discharge display device;
도 2는 AC형 가스방전 표시소자의 방전셀 구조도2 is a structural diagram of a discharge cell of an AC type gas discharge display device;
도 3은 2원계 페닝가스에서 제논(Xe)의 함유량에 따른 UV 강도 특성도Figure 3 is a UV intensity characteristic according to the content of xenon (Xe) in the binary phening gas
도 4는 2원계 페닝가스에서 제논(Xe)의 파장 대 강도 특성도4 is a wavelength versus intensity characteristic diagram of xenon (Xe) in binary phening gas.
도 5는 방전가스(Ne,Xe)의 파장 대 강도 특성도5 is a wavelength versus intensity characteristic diagram of discharge gases Ne and Xe.
도 6은 2원계 페닝가스(Ne+Xe)의 파장 대 강도 특성도6 is a wavelength-to-intensity characteristic diagram of binary system fanning gas (Ne + Xe);
도 7은 2원계 페닝가스(He+Xe, Ne+Xe)에서 Xe가스의 혼합비에 따른 특성도7 is a characteristic diagram according to the mixing ratio of the Xe gas in the binary-based fanning gas (He + Xe, Ne + Xe)
도 8은 방전가스(Ar)의 파장 대 강도 특성도8 is a wavelength versus intensity characteristic diagram of the discharge gas Ar;
도 9는 본 발명의 3원계 혼합가스의 Ar가스 혼합비 대 방전전압 특성도9 is an Ar gas mixing ratio versus discharge voltage characteristics of the ternary mixed gas of the present invention.
도 10은 본 발명의 3원계 혼합가스의 Ar가스 혼합비 대 진공자외선 특성도10 is an Ar gas mixing ratio vs. vacuum ultraviolet ray characteristics of the ternary mixed gas of the present invention.
〈도면의 주요부분의 부호설명〉<Description of Signs of Major Parts of Drawing>
1 - 전면기판 2 - 배면기판1-Front board 2-Back board
3 - 전극(Anode) 4 - 전극(Cathode)3-Electrode 4-Electrode
5 - 격벽 6 - 형광체층5-bulkhead 6-phosphor layer
7,8 - 유지전극(Sustain) 9 - 어드레스 전극7,8-sustain electrode 9-address electrode
10 - 유전체층 11 - 보호막10-dielectric layer 11-protective film
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
우선 본 발명의 이해를 돕기 위해서 가스 방전 표시장치에 사용되는 방전가스 각 단일가스의 특성에 대하여 개략적으로 설명하고, 이들 가스의 혼합에 의한 방전 특성에 대하여 설명하기로 한다.First, the characteristics of each single gas of the discharge gas used in the gas discharge display device will be briefly described for the purpose of understanding the present invention, and the discharge characteristics by mixing these gases will be described.
형광체를 이용한 가스방전 표시소자는 일반적으로 제논(Xe)의 여기 상태에서 방출되는 진공 자외선을 주로 사용하고 있다. 그러나 제논(Xe) 가스만으로는 충분한 방전 특성을 구현할 수 없기 때문에 네온(Ne)과 제논(Xe) 혹은 헬륨(He)과제논(Xe)의 혼합가스를 사용하고 있다. 대부분의 경우 네온가스에 제논을 첨가하거나 헬륨에 제논을 첨가하면 제논의 함량에 따라 진공 자외선의 방출량이 초기에는 증가 하다가 적정 혼합비를 넘게 되면 감소하는 경향을 보이게 된다. 상기 2원계 혼합가스의 경우 적정 제논(Xe)의 혼합비가 존재하게 되며 최대의 효율을 나타내는 곳에서 최대의 발광이 나타나므로 최적 혼합비를 밝히는 것이 중요하다.Gas discharge display devices using phosphors generally use vacuum ultraviolet rays emitted in an excited state of xenon (Xe). However, since xenon (Xe) gas alone cannot realize sufficient discharge characteristics, a mixed gas of neon (Ne) and xenon (Xe) or helium (He) and xenon (Xe) is used. In most cases, when xenon is added to neon gas or xenon is added to helium, the amount of vacuum ultraviolet radiation is initially increased depending on the content of xenon and then decreases when the ratio exceeds the proper mixing ratio. In the case of the binary mixed gas, an appropriate mixing ratio of xenon (Xe) is present and maximum emission occurs in a place where the maximum efficiency is shown.
도 5는 가스방전 표시장치에 단일가스 네온(Ne), 제논(Xe)을 각각 봉입한 경우의 발광 스펙트럼에 대한 데이터를 나타내기 위한 것이다. Ne의 5800∼7000Å의 발광은 모두 3p(18-19eV)에서 3s로의 천이에 의한 발광이다. Xe은 적외부와 자외부에 강한 발광을 보이며 가시부의 발광은 약이다. 약 11eV의 여기 레벨에서의 이온선도 관측된다. 이 것은 Xe의 이온화 전압이 2.12eV로 낮고 방전전압이 높기(약 250V)때문이다.FIG. 5 is a graph illustrating emission data when a single gas neon (Ne) and xenon (Xe) are respectively enclosed in a gas discharge display device. All of 5800 to 7000 발광 of Ne are emitted by transition from 3p (18-19eV) to 3s. Xe shows strong light emission at the infrared and ultraviolet, and light emission at the visible part is weak. Ion rays at excitation levels of about 11 eV are also observed. This is because the ionization voltage of Xe is 2.12 eV as low and the discharge voltage is high (about 250 V).
도 6는 네온(Ne)가스를 베이스로 하고 여기에 제논(Xe)가스(1%)을 첨가한 2원계 혼합가스의 발광 스펙트럼을 설명하기 위한 것이다. Ne+Xe은 페닝가스이며, 방전전압은 네온(Ne)의 경우보다 낮아진 것을 알 수 있다. 도 7은 2원계 페닝가스(He+Xe, Ne+Xe)에서 제논가스의 혼합비 대 효율을 설명하기 위한 특성도이다.FIG. 6 is for explaining the emission spectrum of binary mixed gas based on neon (Ne) gas and to which xenon (Xe) gas (1%) is added. Ne + Xe is the penning gas, it can be seen that the discharge voltage is lower than the neon (Ne). 7 is a characteristic diagram illustrating the mixing ratio efficiency of the xenon gas in the binary system fanning gas (He + Xe, Ne + Xe).
본 발명은 상기의 2원계 혼합가스에 제3의 가스 아르곤(Ar)을 첨가하여 휘도 특성과 방전전압 특성을 동시에 개선할 수 있는 3원계 혼합가스를 가스방전 표시장치의 페닝가스로 사용하는데 그 특징이 있다. 도 8은 아르곤(Ar)가스의 발광 스펙트럼 데이터에 관한 것이다. 여깃에서 Ar의 7000Å 부근의 약한발광은 5p(약 14eV)에서 3s로의 천이에 의한 것이다.The present invention uses a ternary mixed gas capable of improving luminance and discharge voltage characteristics simultaneously by adding a third gas argon (Ar) to the binary mixed gas as a penning gas of the gas discharge display device. There is this. 8 relates to emission spectrum data of argon (Ar) gas. The weak emission around 7000 Å of Ar at the margin is due to the transition from 5p (about 14eV) to 3s.
기존의 방전셀에 아르곤(Ar) 가스를 첨가하면 효율적인 이온화 과정과 여기 과정을 형성하여 높은 하전 입자밀도를 형성할 뿐만 아니라 진공 자외선을 방출하는 여기 상태도 증가하게 된다. 그 결과 방사되는 진공 자외선이 증가하게 되고 증가된 진공자외선이 형광체의 여기를 유도하여 개선된 휘도 특성을 구현하게 된다. 또한 이와 더불어 방전을 일으키기 위한 구동 전압은 감소시켜 효율을 개선시킬 수 있다.The addition of argon (Ar) gas to the existing discharge cell forms an efficient ionization process and excitation process to form a high charged particle density, as well as an excited state that emits vacuum ultraviolet rays. As a result, the emitted vacuum ultraviolet rays are increased, and the increased vacuum ultraviolet rays induce excitation of the phosphor, thereby realizing improved luminance characteristics. In addition, the driving voltage for causing discharge can be reduced to improve efficiency.
도 9와 도 10은 종래의 2원계 혼합가스에 아르곤(Ar) 가스를 첨가하여 실험을 한 본 발명의 실험 결과에 관한 것이다. 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 실험결과에 의하면 아르곤(Ar)가스 첨가량이 0.001% ∼1.0%일 때 2원계 혼합가스를 사용했을 때보다 방전개시 전압이 낮아지고 진공자외선의 발생량이 증가되는 것을 확인할 수 있다.9 and 10 are related to the experimental results of the present invention experimented by adding argon (Ar) gas to the conventional binary mixed gas. As shown, according to the experimental results according to the present invention, when the amount of argon (Ar) gas added was 0.001% to 1.0%, the discharge start voltage was lowered and the generation amount of vacuum ultraviolet ray was increased than when the binary mixed gas was used. Can be.
상기의 도 9는 Ne+Xe 2원계 혼합가스에 제3의 가스인 아르곤(Ar)을 혼합하면서 본 발명의 3원계 혼합가스의 Ar가스의 혼합비에 따른 방전개시 전압을 측정한 것이다. 결과에서 볼 수 있듯이 아르곤 가스를 혼합할 때 약 0.001% ∼1.0%의 혼합비까지는 방전개시 전압이 낮아지는 것을 나타내고 있고, 특히 0.3% ∼ 0.7%의 혼합비대에서는 더욱 양호한 효율로 측정되었으며 0.5%의 혼합비에서 최대의 효율을 나타내는 것으로 측정되었다. 이러한 방전 개시 전압의 하강은 곧 구동전압의 하강으로 연결될 수 있고 기체방전 표시소자의 생산단가의 많은 부분을 차지하고 있는 구동회로의 단순화를 실형할 수 있으므로 전체 생산비용을 절감할 수 있다.9 is a discharge start voltage measured according to the mixing ratio of Ar gas of the ternary mixed gas of the present invention while mixing Ar +, which is a third gas, with the Ne + Xe binary mixed gas. As can be seen from the results, when the argon gas is mixed, the discharge initiation voltage is lowered up to the mixing ratio of about 0.001% to 1.0%, and especially at the mixing ratio of 0.3% to 0.7%, it is measured with better efficiency and the mixing ratio of 0.5% It was measured to represent the maximum efficiency at. Such a drop in the discharge start voltage can be directly connected to a drop in the driving voltage and can simplify the driving circuit, which occupies a large part of the production cost of the gas discharge display device, thereby reducing the overall production cost.
상기의 도 10은 2원계 혼합가스에 아르곤(Ar)가스을 첨가하면서 본 발명의 3원계 혼합가스의 Ar가스의 혼합비에 따른 진공자외선량을 측정한 결과이다. 도시한 바와 같이 Ne+Xe 2원계 혼합가스를 사용했을 때 보다 아르곤(Ar)가스를 혼합할 때 0.001 ∼1.0%의 혼합비에서 진공자외선의 양이 2원계 혼합가스를 사용했을 때보다 많게 나타나고 있고, 상기의 도 9에서 도시한 바와 같이 아르곤(Ar)의 혼합비가 0.3 ∼0.7% 대에서 더욱 많은 량의 진공자외선이 검출되었고, 0.5%의 혼합비에서 최대의 진공자외선량이 검출되었다.10 is a result of measuring vacuum ultraviolet dose according to the mixing ratio of Ar gas of the ternary mixed gas of the present invention while adding argon (Ar) gas to the binary mixed gas. As shown, the amount of vacuum ultraviolet rays is higher in the mixing ratio of 0.001 to 1.0% than in the case of using the Ne + Xe binary mixture gas, compared to the case in which the binary mixture gas is used. As shown in FIG. 9, a greater amount of vacuum ultraviolet rays was detected in a mixing ratio of argon (Ar) of 0.3 to 0.7%, and a maximum amount of vacuum ultraviolet rays was detected at a mixing ratio of 0.5%.
본 발명은 가스방전 표시장치의 페닝가스롤 2원계 혼합가스를 사용하던 것에 제3의 가스인 아르곤(Ar) 가스의 특정량을 첨가함으로써 진공자외선 발생량이 증대되고, 이로인해 가스 방전 표시소자의 휘도특성을 개선하는 효과가 있고, 또한 가스 방전 표시장치의 방전개시 전압이 낮아지므로 시스템의 구동전압의 하강으로 연결될 수 있고 기체방전 표시소자의 생산단가의 많은 부분을 차지하고 있는 구동회로의 단순화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the amount of vacuum ultraviolet rays is increased by adding a specific amount of argon (Ar) gas, which is a third gas, to the penning gas roll binary mixed gas of the gas discharge display device, thereby increasing the luminance of the gas discharge display device. It has the effect of improving the characteristics, and also the discharge start voltage of the gas discharge display device is lowered, which can lead to the lowering of the drive voltage of the system, which can simplify the driving circuit which occupies a large part of the production cost of the gas discharge display device. It works.
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