KR100339352B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

플라즈마 디스플레이 패널의 방전전극에 관한 것으로, 양광주 영역의 자외선을 발생시키면서도 방전전류량을 낮추어 소비전력을 줄이는 데에 그 목적이 있으며, 종래의 패널은 전극폭을 넓히면 방전거리는 길어지나 소비전력이 증가하는 문제점이 있었으나, 본 발명은 기판 위에 소정의 간격으로 연속하여 형성된 복수개의 격벽들과, 격벽에 직교하도록 소정의 간격으로 연속하여 형성된 복수개의 제 1 외측전극들과, 기판의 외곽에서 제 1 외측전극에 하나씩 짝지워져 연결되고 제 1 외측전극 사이마다 제 1 외측전극에 평행하도록 형성된 복수개의 제 1 내측전극들과, 격벽에 직교하도록 소정의 간격으로 연속하여 형성되고 제 1 외측전극 사이마다 제 1 외측전극에 평행하도록 형성된 복수개의 제 2 외측전극들, 그리고 기판의 외곽에서 제 2 외측전극에 하나씩 짝지워져 연결되고 제 2 외측전극 사이마다 제 2 외측전극에 평행하도록 형성된 복수개의 제 2 내측전극들을 포함하여 구성된 것이 특징으로서, 소비전력이 감소하고 방전효율이 높아지는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 방전전극의 구조에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널은 음극선관(CRT : Cathode Ray Tube)의 선명한 화질과 다양한 화면크기 및, 경박(輕薄)한 액정표시장치의 장점을 모두 가지고 있어 차세대 표시장치로서 각광을 받고 있다. 플라즈마 디스플레이 패널은 일반적으로 동일한 화면크기를 가진 음극선관에 비하여 ⅓ 정도의 중량을 가져 가볍고, 40 내지 60 인치의 대형 패널이라 할지라도 10 ㎝ 이하의 두께로 얇은 특징이 있다.

뿐만 아니라, 음극선관이나 액정표시장치는 디지털 데이터 영상과 전체 동영상(full motion)을 동시에 표현할 때에, 크기 제한이 따르는 문제가 있으나, 플라즈마 디스플레이 패널은 이러한 문제가 발생하지 않는다. 또한, 음극선관이 자기력에 영향을 받는 문제가 있는 반면, 플라즈마 디스플레이 패널은 자기력에 영향을 받지 않아 안정적인 영상을 시청자에게 제공할 수 있다. 게다가 각 화소가 디지털적으로 조절되므로, 화면 구석의 영상이 일그러지지 않는 특성이 있어 음극선관보다 뛰어난 화질을 제공할 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은 전극이 입혀진 두 개의 유리기판으로 이루어져 있고, 각 유리기판에 형성된 전극은 서로 수직방향으로 대향하여 위치하며, 전극의 교차부마다 화소의 역할을 수행한다. 플라즈마 디스플레이 패널의 동작은 가정용 형광등의 동작원리와 거의 동일하다.

일반적인 3전극 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널은 도 1a에 도시된 것과 같이 서로 대향하여 설치된 상부기판(10)과 하부기판(20)이 서로 합착되어 구성된다. 도 1b는 도 1a에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 단면구조를 도시한 것으로서, 설명의 편의를 위하여 하부기판(20) 면이 90°회전되어 있다.

상부기판(10)은 서로 평행하게 형성된 스캔전극(16, 16')과 서스테인 전극(17, 17'), 그리고 스캔전극(16, 16')과 서스테인 전극(17, 17')을 도포하는 유전층(11), 및 보호막(12)으로 구성되어 있으며, 하부기판(20)은 어드레스전극(22)과, 어드레스전극(22)을 포함한 기판 전면에 형성된 유전체막(21), 어드레스전극(22) 사이의 유전체막(21) 위에 형성된 격벽(23), 그리고 각 방전셀 내의 격벽(23) 및 유전체막(21) 표면에 형성된 형광체(24)로 구성되어 있다. 그리고, 상부기판과 하부기판은 프릿글래스(frit glass)에 의해 접합되어 있고, 서로 접합된 상부기판(10)과 하부기판(20) 사이의 공간은 헬륨(He), 크세논(Xe) 등의 불활성 가스가 혼합되어 400 내지 500 Torr 정도의 압력으로 채워져 방전영역을 이루고 있다.

일반적으로 직류형 플라즈마 디스플레이 패널의 방전공간에 채워지는 불활성 가스는 헬륨-크세논(He-Xe)의 혼합기체가 사용되고, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 방전공간에 채워지는 불활성 가스는 네온-크세논(Ne-Xe)의 혼합기체가 사용된다.

스캔전극(16, 16')과 서스테인 전극(17, 17')은 각 방전셀의 광투과율을 높이기 위하여 도 2a와 도 2b에 도시된 것과 같이 투명전극(16, 17) 및, 금속으로 된 버스전극(16', 17')으로 구성되어 있다. 도 2a는 서스테인 전극(17, 17')과 스캔전극(16, 16')의 평면도이며, 도 2b는 서스테인 전극(17, 17')과 스캔전극(16, 16')의 단면도이다. 버스전극(16', 17')은 외부에 설치된 구동 IC로부터 방전전압을 인가받고, 투명전극(16, 17)은 버스전극(16', 17')에 인가된 방전전압을 전달받아 인접한 투명전극(16, 17) 사이에 방전을 일으키는 것이다. 투명전극(16, 17)의 전체 폭은 대략 300 마이크로 미터(㎛) 정도로 산화인듐 또는, 산화주석으로 이루어지고, 버스전극(16', 17')은 크롬(Cr)-구리(Cu)-크롬(Cr)으로 구성된 3층의 박막으로 이루어진다. 이 때, 버스전극(16', 17') 라인의 폭은 대략 투명전극(16, 17) 라인의 1/3 정도의 폭으로 설정된다.

도 3는 상부기판에 배열된 스캔전극(Sm-1, Sm, Sm+1, ..., Sn-1, Sn, Sn+1)과 서스테인 전극(Cm-1, Cm, Cm+1, ..., Cn-1, Cn, Cn+1)의 배선도를 나타낸 것으로서, 각각의 스캔전극은 상호절연되어 있으나, 서스테인 전극은 모두 병렬 연결되어 있다. 특히, 도 3에서 점선으로 도시된 구획은 화상이 표시되는 유효면을 나타낸 것이고, 그 외의 구획은 화상이 표시되지 않는 무효면을 나타낸 것이다. 무효면에 배열된 스캔전극들은 통상적으로 더미전극(dummy electrode)(26)이라고 일컫는데, 이러한 더미전극(26)의 개수는 특별히 제한되는 것이 아니다.

상술한 바와 같이 구성된 3전극 면방전 방식의 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 동작은 도 4a 내지 도 4d에 도시된 것과 같다.

먼저, 어드레스 전극과 스캔 전극 사이에 구동전압이 인가되면, 도 4a와 같이 어드레스 전극과 스캔 전극 사이에 대향방전이 일어난다. 이 대향방전에 의해 방전셀 내에 주입된 불활성가스가 순간적으로 여기되었다가 다시 기저상태로 천이하면서 이온(ion)들이 발생되고, 이 때 발생된 이온들, 혹은 준여기상태의 원자들 중 일부가 도 4b에 도시된 것과 같이 보호층 표면에 충돌한다. 이러한 전자의 충돌로 인하여 보호층 표면에서 2차적으로 전자가 방출된다. 그리고, 2차적으로 방출된 전자들은 플라즈마 상태의 가스에 충돌하여 방전을 확산시킨다. 어드레스 전극과 스캔전극 사이의 대향방전이 끝나면, 도 4c에 도시된 것과 같이 각 어드레스 전극과 스캔전극 위의 보호층 표면에는 각각 반대극성의 벽전하가 생성된다.

그리고, 스캔 전극과 서스테인 전극에 서로 극성이 반대인 방전전압이 지속적으로 인가되면서, 동시에 어드레스 전극에 인가되던 구동전압이 차단되면, 도 4d에 도시된 것과 같이 스캔 전극과 서스테인 전극 상호간의 전위차로 인하여 유전층과 보호층 표면의 방전영역에서 면방전이 일어난다. 이러한 대향방전과 면방전으로 인하여 방전셀(cell) 내부에 존재하는 전자들이 방전셀 내부의 불활성 가스에 충돌하게 된다. 그 결과, 방전셀의 불활성 가스가 여기되면서 방전셀 내에 147nm의 파장을 갖는 자외선이 발생한다. 이러한 자외선이 어드레스 전극과 격벽 주위를 둘러싸고 있는 형광체와 충돌하여 형광체가 여기된다. 여기된 형광체는 가시광선을 발생시키게 되고, 이러한 가시광선으로 인하여 화면에 화상이 구현된다.

그런데, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 일반 방전관 표시장치에 비해 방전영역의 전극 사이의 거리가 짧아 발광효율이 좋은 양광주(positive column) 영역의 자외선을 활용하지 못하는 문제점이 있다.

그 이유는 도 5에 도시된 것과 같이 전계집중영역(①)의 투명전극(16, 17)에서 발생되는 방전전류에 비해 전계집중영역에서 먼 위치(②)의 투명전극(16, 17)에서 발생되는 방전전류가 현저하게 낮기 때문이다. 따라서, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전이 전계집중영역에서 시작되어 투명전극의 폭방향으로 확대되면서 투명전극의 끝단에서 방전이 끝난다.

그 결과, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전거리가 투명전극(16, 17)의 폭 이상으로 확대되기 어렵다. 왜냐하면, 긴 방전거리를 확보하기 위하여 방전셀에 형성된 투명전극(16, 17)의 폭을 넓게하면, 방전전류가 투명전극(16, 17)의 폭에 비례하여 증대되므로, 발광효율이 떨어지고 소비전력이 커지는 문제점이 발생하기 때문이다.

결국, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전거리와 방전시간이 짧아 네거티브 글로우(negative glow) 영역의 자외선만 발생하고, 양광주(positive column) 영역의 자외선은 발생하지 않으므로, 발광효율이 좋지 못하게 되어 화면이 일반 방전관에 비해 밝지 못하여 화질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방전거리를 넓혀 양광주 영역의 자외선을 발생시키면서도 방전전류량을 낮추어 소비전력을 줄이는 데에 그 목적이 있다.

도 1a와 도 1b는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한 도면

도 2a와 도 2b는 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔전극과 서스테인 전극의 구조를 도시한 도면

도 3은 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔전극과 서스테인 전극의 배선을 도시한 도면

도 4a 내지 도 4d는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전원리를 도시한 도면

도 5는 한 쌍의 방전전극 사이에서 발생되는 전기장과 방전이 확산되는 것을 도시한 도면

도 6은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 전극의 일부분을 도시한 평면도.

도 7은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 전극의 일부분을 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 패널의 내측전극에 벽전하가 형성된 것을 도시한 단면도.

도 9는 본 발명과 종래 기술의 방전전류량의 변화를 비교한 그래프.

도 10과 도 11은 내측전극과 외측전극의 연결된 형태를 도시한 평면도

도면의 주요부분에 대한 기호설명

100 : 제 1 외측전극의 투명전극 100' : 제 1 외측전극의 금속전극

110 : 제 1 내측전극의 투명전극 110' : 제 1 내측전극의 금속전극

200 : 제 2 외측전극의 투명전극 200' : 제 2 외측전극의 금속전극

210 : 제 2 내측전극의 투명전극 210' : 제 2 내측전극의 금속전극

300 : 유전체층

본 발명은 방전전극의 폭을 종래의 것보다 더 넓히고, 동시에 하나의 방전전압을 인가받는 방전전극을 두 갈래로 갈라지도록 형성하여 방전전류량을 줄이는 것이 특징이다.

본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널은 기판 위에 연속하여 형성된 복수개의 격벽들과, 격벽에 직교하도록 연속하여 형성된 복수개의 제 1 외측전극 및, 제 2 외측전극과, 기판의 외곽에서 제 1 외측전극에 연결되고 제 1 외측전극에 평행하도록 형성된 제 1 내측전극, 그리고 기판의 외곽에서 제 2 외측전극에 연결되고 제 2 외측전극에 평행하도록 형성된 제 2 내측전극을 포함하여 구성되어 있다. 도 6과 도 7, 도 10과 도 11은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일부를 도시한 도면이다.

격벽들은 기판 위에 소정의 간격으로 연속하여 형성되어 있고, 이러한 격벽으로 인하여 도랑형의 방전셀이 이루어진다. 이 때, 격벽 사이에 격벽에 직교하도록 연속하여 형성된 부격벽이 부가적으로 설치될 수 있다. 이러한 부격벽으로 말미암아 방전셀은 격자형을 이루도록 형성된다.

제 1 외측전극(100, 100')은 격벽에 직교하도록 형성되어 있고, 소정의 간격으로 복수개가 형성되어 있다. 그리고, 제 2 외측전극(200, 200')은 각 제 1 외측전극(100, 100') 사이마다 제 1 외측전극(100, 100')에 평행하도록 형성되어 있다. 제 1 외측전극(100, 100')과 제 2 외측전극(200, 200')은 각각 소정의 제 1 폭으로 이루어진 투명전극(100, 200)과, 투명전극(100, 200) 위에 제 1 폭보다 작은 폭으로 이루어진 금속전극(100', 200')으로 구성되는 것이 바람직하다. 금속전극(100', 200')은 저항이 낮으므로, 외부의 구동회로로부터 구동전압을 인가받고, 투명전극(100, 200)은 금속전극(100', 200')을 통해 구동전압을 인가받아 인접한 다른 투명전극과 방전을 일으킨다.

제 1 내측전극(110, 110')은 제 1 외측전극(100, 100')에 하나씩 짝지워져 연결되어 있고, 제 1 외측전극(100, 100') 사이마다 소정의 간격으로 형성되어 있다. 이 때, 제 1 내측전극(110, 110')은 기판의 외곽 특히, 표시영역의 무효면에서 제 1 외측전극(100, 100')에 연결되도록 형성되는 것이 바람직하다.

제 2 내측전극(210, 210')은 제 2 외측전극(200, 200')에 하나씩 짝지워져 연결되어 있고, 제 2 외측전극(200, 200') 사이마다 소정의 간격으로 형성되어 있다. 이 때, 제 2 내측전극(210, 210')은 기판의 외곽 특히, 표시영역의 무효면에서 제 2 외측전극(200, 200')에 연결되도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 각 내측전극은 소정의 제 2 폭으로 이루어진 투명전극(110, 210)과, 투명전극(110, 210) 위에 투명전극(110, 210)과 동일한 폭으로 이루어진 금속전극(110', 210')으로 구성되는 것이 바람직하다. 이 때, 제 2 폭의 투명전극(110, 210)은 제 1 폭보다 좁은 폭으로 형성된다. 그 결과, 제 1 내측전극(110, 110')의 폭은 제 1 외측전극(100, 100')의 폭보다 좁게 형성되며,제 2 내측전극(210, 210')의 폭도 제 2 외측전극(200, 200')의 폭보다 좁게 형성되는 것이다.

또한, 제 1 내측전극(110, 110')과 제 1 외측전극(100, 100')은 각 전극의 끝단이 서로 연결되어 동일한 방전전압을 인가받도록 구성되고, 제 2 내측전극(210, 210')과 제 2 외측전극(200, 200')은 각 전극의 끝단이 서로 연결되어 동일한 방전전압을 인가받도록 구성된다. 이 때, 각 내측전극과 각 외측전극은 도 10에 도시된 것과 같이 끝단의 일측(C, D)이 서로 연결되도록 구성될 수도 있고, 도 11에 도시된 것과 같이 끝단의 양측(C, C', D, D')이 서로 연결되도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 제 1 외측전극(100, 100')과 제 1 내측전극(110, 110'), 그리고 제 2 외측전극(200, 200')과 제 2 내측전극(210, 210')을 도포하도록 기판 위에 적어도 25 마이크로미터(㎛) 이상의 두께로 형성된 유전체층(300)을 더 포함하여 형성된다.

본 발명의 동작원리는 다음과 같다.

외부의 구동회로에서 구동전압이 각 외측전극과 내측전극에 인가되면, 제 1 외측전극(100, 100')과 제 2 외측전극(200, 200')의 전압차와 제 1 내측전극(110, 110')과 제 2 내측전극(210, 210')의 전압차에 의해 방전이 시작된다. 이 때, 본 발명의 방전셀에서 발생된 플라즈마 방전은 제 1 외측전극(100, 100')과 제 2 외측전극(200, 200') 사이에 걸쳐 방전셀 전체에서 이루어진다. 그리고, 이 때, 도 8 에 도시된 것과 같이 제 1 내측전극(110, 110')과 제 2 내측전극(210, 210') 사이에 벽전하가 집중적으로 형성되어 방전셀 중앙부분의 휘도가 향상된다.

따라서, 제 1 내측전극(110, 110')과 제 1 외측전극(100, 100') 간의 거리, 그리고 제 2 내측전극(210, 210')과 제 2 외측전극(200, 200') 간의 거리가 넓어질수록 방전거리가 길어지게 된다. 즉, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 외측전극과 내측전극의 거리를 조절함으로써, 양광주 영역의 자외선을 발생시킬 수 있다. 그리고, 도 9에 도시된 그래프와 같이 종래기술에 비해 방전전류의 양이 작아져 소비전력이 줄어든다.

종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 폭은 방전거리에서 각 방전전극 간의 거리를 감한 값에 준하였지만, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 전극폭은 외측전극과 내측전극 간의 거리를 더 감한 값을 가지므로, 종래보다 더 전극폭이 좁하지는 효과를 갖는다. 따라서, 본 발명은 종래의 패널과 비교해 볼 때에 방전거리는 줄지 않은 상태에서 전극폭만 줄어들게 되므로, 소비전력이 감소하고 방전효율이 높아지는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 기판 위에 소정의 간격으로 연속하여 형성된 복수개의 제 1 외측전극들,

   상기 제 1 외측전극에 하나씩 짝지워져 상기 기판의 외곽에서 연결되고 상기 각 제 1 외측전극 사이마다 상기 제 1 외측전극에 평행하도록 형성된 복수개의 제 1 내측전극들,

   상기 제 1 외측전극 사이마다 상기 제 1 외측전극에 평행하도록 형성된 복수개의 제 2 외측전극들, 그리고

   상기 기판의 외곽에서 상기 제 2 외측전극에 하나씩 짝지워져 연결되고 상기 제 2 외측전극 사이마다 상기 제 2 외측전극에 평행하도록 형성된 복수개의 제 2 내측전극들을 포함하여 구성된 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내측전극과 제 2 내측전극과 제 1 외측전극과 제 2 외측전극의 일부분을 하나씩 포함하는 격자형의 방전셀을 이루도록 형성된 격벽을 부가적으로 더 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내측전극은 제 1 외측전극보다 폭이 더 좁은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 내측전극은 제 2 외측전극보다 폭이 더 좁은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 2 외측전극과 제 1, 2 내측전극을 도포하도록 상기 기판에 25 마이크로미터(㎛) 이상의 두께로 형성된 유전체층을 부가적으로 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외측전극과 제 1 내측전극은 각각의 끝단의 일측이 서로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외측전극과 제 1 내측전극은 각각의 끝단의 양측이 서로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 외측전극과 제 2 내측전극은 각각의 끝단의 일측이 서로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 외측전극과 제 2 내측전극은 각각의 끝단의 양측이 서로 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외측전극과 제 2 외측전극은

    소정의 제 1 폭으로 이루어진 투명전극,

    상기 투명전극 위에 제 1 폭보다 작은 폭으로 이루어진 금속전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내측전극과 제 2 내측전극은

    소정의 제 2 폭으로 이루어진 투명전극,

    상기 투명전극 위에 상기 투명전극과 동일한 폭으로 이루어진 금속전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.