KR100684844B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 서로 대향 배치되는 전면 기판 및 배면 기판, 상기 전면 기판 및 배면 기판의 사이 공간에 형성되어 다수의 방전셀을 구획하는 격벽, 상기 방전셀을 가로지르게 일 방향으로 길게 형성되는 어드레스전극, 상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 형성되는 제1 유지전극과 제2 유지전극, 상기 제1 및 제2 유지전극의 사이로 형성되는 주사전극, 상기 제1 및 제2 유지전극과 상기 주사전극을 매립하는 유전체층 및 제논(Xe) 기체의 함량비가 10(%) 내지 15(%)이고, 상기 방전셀을 채우는 방전 가스를 포함해서 이루어진다.

방전 가스, 제논, 플라즈마, 함량비

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적인 구성을 보여주는 부분 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 디스플레이 패널 중 격벽과 전극들의 위치 관계를 설명하는 전극 배치도이다.

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세히는 방전 가스의 함량비를 개선한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 'PDP')은 방전 셀 내에서 일어나는 기체 방전에 의한 자외선으로 형광체를 여기시켜 화상을 구현하는 박막 표시장치이다.

이 PDP는 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 방전 셀이 매트릭스(matrix)형태로 배열되어 있으며, 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구분된다.

직류형 PDP는 전극이 방전 공간에 그대로 노출되어 있어서 전압이 인가되는 동안 전류가 방전공간에 그대로 흐르게 되며, 이를 위해 전류제한을 위한 저항을 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면, 교류형 PDP에서는 전극을 유전체가 덮고 있어 자연스러운 캐패시턴스 성분의 형성으로 전류가 제한되며 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비해 수명이 길다는 장점이 있다.

이러한 장점을 갖는 교류형 PDP는 서로 대향하는 한 쌍의 기판 사이로 방전셀을 형성하고 있으며, 이 방전셀에 대응하게 한 쌍으로 이루어진 방전 전극이 전면기판으로 형성이 되고, 이를 유전체가 덮고 있으며, 배면기판으로는 어드레스전극이 상기 방전 전극과 교차하게 형성되는 구조를 이루고 있다.

이 같이 구성되는 PDP의 잘 알려진 구동방법은 서브필드를 어드레스 구간과 유지구간으로 분리해서 구동시키는 ADS 구동 방법이 있다.

이 ADS 구동에서, 어드레스 구간은 PDP에서 켜지는 방전셀과 켜지지 않는 방전셀을 선택하여 켜지는 방전셀(어드레싱된 셀)에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이고, 유지 구간은 한 쌍의 전극에 유지방전 전압을 교대로 인가하여, 어드레싱된 방전셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이다.

따라서, PDP는 어드레스 구간에서 미약한 방전이 일어나 벽전하가 방전셀에 쌓이게 되고, 벽전하에 의한 벽전압과 방전개시전압의 차에 해당하는 전압을 유지방전 전압으로 인가하게 되면, 어드레스 구간에서 선택된 방전셀에 대해서만 방전이 일어나게 된다. 이때, 각 방전셀에 충전된 방전 가스가 유전체층에서 면방전을 일으켜 플라즈마를 생성하고, 이때 발생하는 자외선에 의해 형광체가 발광하여 화상을 표시한다.

이 같은 구성 및 구동을 갖는 종래의 3전극 면방전 구조의 PDP는 어드레스 전극과 방전 전극 중 어느 하나를 이용해서 어드레싱을 하기 때문에, 벽전하를 방전셀에 균일하게 축적하지 못하고, 어드레싱에 작용하는 전극으로 편중되는 문제가 있다.

한편, 주지하는 바처럼 PDP에서의 화상 표시는 방전 가스가 형광체를 발광시켜 이루어진다. 때문에, 이전부터 PDP의 발광 휘도를 개선하는 하나의 방법으로 방전 가스의 조성 중 Xe의 함량비를 높이는 시도가 이루어지고 있다. PDP에서 방전 가스의 조성은 Ne, He 또는 이들의 혼합 기체로 이루어진 바탕 기체에 소량의 Xe 기체를 섞은 페닝 혼합 기체를 사용하는 것이 일반적이다. 형광체를 들뜨게 하는 진공 자외선의 발생은 소량의 Xe 기체로 기인하는데, Xe 기체는 바탕 기체인 Ne, 또는 He의 준안정 상태 에너지보다 더 낮은 이온화 에너지를 갖기 때문에 방전셀은 대부분 Xe⁺ 이온 및 들뜬 Xe^* 기체로 채워져 형광체의 발광에 관여하게 된다.

그런데, 방전셀에서 방전 가스에 의해 유도된 플라즈마의 경우 전자 온도는 Xe과 같은 무거운 중성기체 원자와의 충돌에 의해 급속히 작아지게 되는데, 전자의 평균에너지(Te)가 조금만 작아져도 들뜸 및 이온화에 참여할 수 있는 전자의 수가 exp(-ε/kTe)로 급격히 떨어지게 되므로, 방전 기체에서 Xe의 함량비를 높이게 되면 방전 전압 역시 높아지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전극 구조 를 개선하고, 이 전극 구조에 알맞은 방전 가스의 함량비를 갖는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 있다.

이 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서 제공하는 플라즈마 디스플레이 패널은,

서로 대향 배치되는 전면 기판 및 배면 기판, 상기 전면 기판 및 배면 기판의 사이 공간에 형성되어 다수의 방전셀을 구획하는 격벽, 상기 방전셀을 가로지르게 일 방향으로 길게 형성되는 어드레스전극, 상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 형성되는 제1 유지전극과 제2 유지전극, 상기 제1 및 제2 유지전극의 사이로 형성되는 주사전극, 상기 제1 및 제2 유지전극과 상기 주사전극을 매립하는 유전체층 및 제논(Xe) 기체의 함량비가 10(%) 내지 15(%)이고, 상기 방전셀을 채우는 방전 가스를 포함해서 이루어진다.

이때, 상기 패널 내부에 가해지는 압력이 400(torr) 내지 500(torr)의 범위를 가지며, 상기 숏갭은 60(㎛) - 100(㎛) 사이의 간격으로 형성되고, 상기 롱갭은 220(㎛) - 300(㎛) 사이의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 각각의 제1 유지전극 및 제2 유지전극과, 상기 주사전극 사이로 숏갭이 이루어지고, 상기 제1 유지전극과 제2 유지전극 사이로 상기 숏갭보다 상대적으로 큰 롱갭이 형성된다.

본 발명에서, 상기 제1 및 제2 유지전극은 각각 상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 연장 형성되는 버스전극과, 이 버스전극에서 상기 주사전극을 향 해 돌출 형성되는 투명전극의 조합으로 형성된다.

이때, 상기 격벽은 상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 형성되는 가로격벽과 이 가로격벽과 교차하게 형성되는 세로격벽을 포함하고, 상기 버스전극은 상기 가로격벽 위로 형성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 보여주는 부분 분해 사시도이이다. 이를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되는 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP)을 설명하면 다음과 같다.

도시된 바처럼, 본 실시예의 PDP는 배면기판(10)과 전면기판(20)이 소정의 간격을 두고 서로 대향 배치되고, 양 기판(10, 20)의 사이공간에는 격벽(16)에 의해서 형성되는 색상별 방전셀들(18; 18R, 18G, 18B)이 구비되는 구조로 되어있다. 그리고, 방전셀(18) 내에는 자외선으로 여기되어 가시광을 방출하는 형광체층(19)이 격벽의 벽면과 그 바닥면을 따라 형성되며, 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 방전 가스가 채워진다.

전면기판(20)은 화상이 표시되도록 가시광선이 투과될 수 있는 유리와 같은 투명한 재료로 형성된다. 이 전면기판(20)의 하면으로는 일 방향(도면의 x축 방향)을 따라 한 쌍의 유지전극(21a, 21b)과 주사전극(23)이 각 방전셀(18)에 대응하도록 형성된다. 이 중 주사전극(23)은 어드레스전극(12)과 작용해서 켜지는 방전셀을 선택하고, 한 쌍의 유지전극(21a, 21b)은 선택된 방전셀에 대해 유지방전을 일으킨다. 이 유지전극(21a, 21b)과 주사전극(23)에 대한 자세한 설명은 후술한다.

이 유지전극과 주사전극은 PbO, B₂O₃, SiO₂ 등과 같은 유전체로 형성된 유전체층(28)에 의해 덮여져 매립되어 있는데, 이 유전체층(28)은 방전시 하전 입자들이 표시전극(25)들에 직접 충돌하여 이 표시전극(25)들을 손상시키는 것을 방지하며, 하전 입자들을 유도하는 역할을 한다.

그리고, 이 유전체층(28)은 MgO 등으로 형성된 보호막(29)에 의해 덮여질 수 있는데, 상기 보호막(29)은 방전시 하전 입자들이 유전체층(28)에 직접 충돌하여 유전체층(28)을 손상시키는 것을 방지하며, 하전 입자들이 충돌하게 되면 2차 전자를 방출시켜 방전 효율을 높이는 역할을 할 수 있다.

그리고, 전면기판(20)과 대향되는 배면기판(10)으로는 어드레스전극(12)이 주사전극(23)과 교차하는 방향으로 각각 연장되며(도면의 y축 방향), 상호 이격되어진 상태에서 각 방전셀에 대응하는 형태로 배열되어 있다. 이 어드레스전극(12)들은 유전체층(14)에 의해 덮여져 매립되어 있으며, 이 유전체층(14) 위로는 격벽(16)이 소정 패턴으로 형성되어 있다.

격벽(16)은 방전이 실행되는 방전 공간인 방전셀(18)들을 구획해서 인접한 방전셀(18)들 사이의 크로스 토크(cross talk)를 방지하게 된다. 이 격벽(16)은 도시된 바에 따르면, 상호간에 이격되어 연장된 세로격벽(16a)과, 상기 세로격벽(16a)과 동일 평면상에 상기 세로격벽(16a)과 교차하는 방향으로 상호간에 이격되 게 연장된 가로격벽(16b)을 구비해서 폐쇄형 구조의 방전셀(18)들을 한정하고 있다.

본 실시예에서 이 같은 격벽 구조는 바람직한 한 형태로써 설명하는 것이며, 방전셀의 구조는 설치되는 전극들과의 관계에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.

그리고, 방전셀(18)들 내부는 방전시 발생된 자외선에 의해 여기됨으로써 가시광선을 발산하는 형광체층(19)이 형성되어 있다. 이 형광체층(19)은 도시된 바와 같이 격벽(16)의 벽면과 격벽(16)에 의해 한정된 유전체층(14)에 걸쳐 형성된다. 이 형광체층(19)은 색표현을 위해서 적색, 녹색, 청색 형광체들 중에서 어느 하나의 형광체로서 선택되어 형성될 수 있는데, 이에 따라 적, 녹, 청색 형광체층(18R, 18G, 18B)들로 구분될 수 있다.

이 같이 형광체층(19)이 배치된 방전셀(18)들 내부에는 네온(Ne), 제논(Xe) 등이 혼합된 방전 가스가 채워지게 된다.

한편, 아래의 그래프 1은 방전 가스 중 Xe의 함량비를 다르게 하면서 효율을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 이 실험에서는 상술한 바처럼 구성되는 42인치 SD급 PDP를 대상으로 하였다. 그리고, PDP의 내부 압력은 각각 450 토르(torr) 및 500 토르(torr)인 경우에 대해서 실험하였다.

[그래프 1]

그 결과, 내부압력이 450 토르인 경우에 대해서는 제논 가스의 함량비가 10%, 12% 인 경우에서 가장 이상적인 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 유지전압이 약 220(V) - 240(V)으로 안정적인 전압 마진을 얻을 수 있으면서도 너무 높지 않은 전압값을 나타내고 있으며, 이 전압 크기에서 효율(소비전력당 발광 비율)도 3(lm/W) 정도로 높게 나타남을 알 수가 있었다.

또한, 내부압력이 500 토르인 경우에서도 제논 가스의 함량비가 10%, 12% 인 경우에 대해서 전압 및 효율 면에서 가장 이상적인 결과를 얻을 수가 있었다. 한편, 7% 함량비를 갖는 경우에 전압면에서는 매우 바람직하나, 이 경우에는 그 효율 이 좋지 않아 바람직하지 못하다.

따라서, 이러한 실험 결과를 고려할 때, 상술한 바처럼 구성되는 본 실시예의 PDP는 그 내부압력이 400(torr) - 500(torr) 사이에서 제논의 함량비가 10 - 15% 인 방전 가스를 사용하는 것이 가장 이상적임을 알 수가 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조로 본 실시예에 따른 PDP의 방전셀 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 격벽과, 유지전극 및 주사전극의 배치관계를 보여주는 개략적인 평면도이다.

본 실시예에서, 격벽(16)은 일 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 연장되는 가로격벽(16b)과 이와 교차하는 방향으로 형성되는 세로격벽(16a)을 포함한다. 이에 따라서, 방전셀(18)은 격자 모양으로 구획된다.

그리고, 방전셀(18)을 따라서는 어드레스전극(12)과 교차하는 방향(도면의 x축 방향)으로 한 쌍의 유지전극(21)과 주사전극(23)이 형성된다. 이때, 주사전극(23)은 한 쌍의 유지전극(21a, 21b) 사이로 위치하고 있다.

보다 상세히, 본 실시예에서 유지전극(21)은 제1 및 제2 유지전극(21a, 21b)의 한 쌍으로 이루어지고, 각각은 상기 가로격벽(16b)에 인접해서 이 가로격벽(16b)의 연장 방향을 따라 길게 연장 형성된다. 때문에, 한 쌍의 유지전극(21a, 21b)이 1행의 방전셀을 위, 아래에서 구획하고 있는 형상으로 설치된다.

이 한 쌍의 유지전극(21a, 21b)은 버스전극(211)과 투명전극(213)의 조합으로 형성되는 것이 바람직하다.

버스전극(211)은 금속(예, 크롬, 구리등)의 비 투과성 물질로 제작되며, 가 로격벽(16b) 위로 위치해서 이 가로격벽(16b)의 연장방향(도면의 y축 방향)으로 길게 형성이 된다.

그리고, 투명전극(213)은 ITO와 같은 투과성 도전 물질로 제작되며, 상기 버스전극(211)에 그 끝의 일부가 접촉된 상태로 방전셀(18) 내부를 향해 각각 돌출 형성된다.

이처럼 버스전극(211)이 가로격벽(16b) 위로 형성이 되기 때문에, 방전셀의 상면을 가리지 않아, 방전셀의 개구율을 증대할 수가 있고, 또한 투명전극(213)이 방전셀의 상면으로 위치하고 있기 때문에 충분한 벽전하를 모을 수가 있다.

한편, 도면에서는 가로격벽(16b)을 사이에 두고 위, 아래로(도면의 y축 방향에서) 위치하는 각각의 투명전극(213)이 버스전극(211)을 공유하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 버스전극(211)으로만 구성될 수 있음은 당연하다.

한편, 이처럼 방전셀(18)의 위, 아래에서 방전셀 중심으로 돌출되게 형성되는 한 쌍의 유지전극(21a, 21b) 사이로는 주사전극(23)이 형성되어 있다.

이 주사전극(23)은 방전셀(18)의 중심을 가로지르면서 일 방향(도면의 x축 방향), 즉 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 연장된다. 이에 따라서, 이웃하는 한 쌍의 유지전극(21a, 21b)과는 일정한 거리를 유지하면서 떨어져 있다. 이 주사전극(23)도 상술한 유지전극(21)의 예와 동일하게 버스전극(231)과 투명전극(233)의 조합으로 형성될 수 있고, 선택적으로는 버스전극(231) 단독으로 형성될 수도 있다.

이처럼, 주사전극(23)이 방전셀의 가운데에서 어드레스전극(12)과 교차하게 형성됨에 따라, 어드레싱 구동이 방전셀의 가운데에서 일어나 방전셀의 중심을 기준으로 벽전하가 균일하게 분포하게 된다. 따라서, 방전셀에서 방전이 일어나지 않는 비방전 영역을 줄일 수가 있다.

한편, 주사전극(23)이 중심에 있고, 이 주사전극(23)의 양편으로 한 쌍의 유지전극(21a, 21b)이 위치함으로, 본 실시예에서는 롱갭(G2)과 숏갭(G1)의 이중 방전갭 구조를 갖게 된다.

즉, 각각의 유지전극(21a, 21b)과 주사전극(23) 사이로는 숏갭(G1)이 형성되고, 한 쌍의 유지전극(21a, 21b) 사이로는 롱갭(G2)이 형성된다. 이처럼 방전을 이루는 방전갭이 이중 구조로 형성됨으로, 방전 초기에는 숏갭(G1)을 중심으로 해서 방전이 쉽게 일어나게 되고, 이후 롱갭으로 방전이 확산되면서 플라즈마를 강하게 형성시켜 발광 휘도를 상승시키게 된다. 이때, 숏갭(G1)은 60(㎛) - 100(㎛) 사이의 간격으로 형성되고, 롱갭(G2)은 220(㎛) - 300(㎛) 사이의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 상술한 문제점을 해결해서 방전셀의 전극 위치에 따른 비방전 영역을 없앨 수 있고, 이로 인해서 방전셀의 발광 휘도를 종전보다 개선할 수 가 있다. 더욱이, 방전 가스 중 제논 가스의 함량비를 전극 구조에 알맞게 선택할 수 있기 때문에 안정적인 방전 및 발광 휘도를 얻을 수가 있고, 또한 이때의 전압 마진도 확보할 수가 있다.

Claims (7)

1. 서로 대향 배치되는 전면 기판 및 배면 기판;

   상기 전면 기판 및 배면 기판의 사이 공간에 형성되어 다수의 방전셀을 구획하는 격벽;

   상기 방전셀을 가로지르게 일 방향으로 길게 형성되는 어드레스전극;

   상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 형성되는 제1 유지전극과 제2 유지전극;

   상기 제1 및 제2 유지전극의 사이로 형성되는 주사전극;

   상기 제1 및 제2 유지전극과 상기 주사전극을 매립하는 유전체층; 및,

   제논(Xe) 기체의 함량비가 10(%) 내지 15(%)이고, 상기 방전셀을 채우는 방전 가스;

   를 포함하고,

   방전 초기에는 상기 주사전극과 상기 제1 유지전극, 상기 주사전극과 상기 제2 유지전극 사이의 각각 숏갭에서 방전이 시작되고,

   이후로, 상기 제1 유지전극과 상기 제2 유지전극 사이에서 상기 숏갭보다 긴 롱갭으로 방전이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 패널 내부에 가해지는 압력이 400(torr) 내지 500(torr)의 범위를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 숏갭은 60(㎛) - 100(㎛) 사이의 간격으로 형성되고, 상기 롱갭은 220(㎛) - 300(㎛) 사이의 간격으로 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 유지전극이 각각 상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 연장 형성되는 버스전극과, 이 버스전극에서 상기 주사전극을 향해 돌출 형성되는 투명전극의 조합으로 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제5항에 있어서,

   상기 격벽이 상기 어드레스전극과 교차하는 방향으로 길게 형성되는 가로격벽과 이 가로격벽과 교차하게 형성되는 세로격벽을 포함하고,

   상기 버스전극이 상기 가로격벽 위로 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 삭제

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