KR19980043083A - 창문형 전극 플라즈마 표시 평면장치 - Google Patents

Abstract

플라즈마 표시 평면장치에서 플라즈마 방전을 유지하는 평면 유지전극에 창문을 내어서 형광체로부터 발생되는 가시광선의 투과도를 높임으로서 기존의 플라즈마표시 평면장치에서의 발광효율을 높이는데 본 발명의 목적이다. 기존의 플라즈마 표시 평면장치에서는 형광체로부터 발생되는 가시광선의 투과도를 높이기 위하여 투명전극을 사용하고 동시에 유시전극간의 거리를 넓게 하였다. 그러나 이러한 경우는 투명전극의 투명도가 낮다는 것과 투명전극의 저항이 높다는 단점이 있다. 또한 전극 간격이 넓어서 방전전압을 높여야 한다는 단점이 있다. 본 발명은 방전전압을 낮게 하기 위하여 유지전극간의 거리를 좁게 하면서 동시에 평면전극에 창을 내어서 가시광선의 투과면을 최대한 넓게 하여 발광효율을 높게 한다. 또한 본 발명에서는 전극의 가장자리 부분만을 투명전극으로 하거나, 아니면 투명전극을 사용하지 않고 전극 전체를 금속을 사용함으로서 저항을 최소화하여 플라즈마 표시 평면장치의 회로에 발생하는 발열량을 줄이는 효과를 갖는다. 이때 투명전극을 도포 하는 공정을 생략하는 경우는 제작공정이 줄어드는 효과도 있다. 그리고 기존의 한쌍의 전극 이외에 단위 셀의 양쪽 경계에 창을 갖는 금속막을 설치하는 경우는 방전공간을 넓혀주는 효과뿐만이 아니라, 기존의 장치에서 방전공간의 경계를 구분하고 방전공간과의 대비도를 선명하게 하기 위하여 설치하는 검은 색의 줄무늬를 대신함으로서 공정을 단순화하고 방전공간과의 대비도를 증대하며 동시에 단위셀에서 발광면을 최대한 넓혀준다. 따라서 이러한 전극의 구조는 대형 고화질 텔레비전등의 표시장치에 활용한다.

Description

창문형 전극 플라즈마 표시 평면장치

본 발명은 90년대 중반부터 대형 텔레비전 화면용으로 시제품이 선 보여지고 있는 플라즈마 표시 평면장치와 관련된 것이다. 기존의 플라즈마 표시 평면장치에서 방전유지 전극을 창문형으로 하여 표시장치에서의 발광효율을 높이고, 방전유지 전압을 낮게 하며 동시에 회로의 저항을 최소화하여 회로에서 발생하는 열을 줄이고자 하는 장치이다.

도 1은 플라즈마 표시 평면장치의 단위화소의 구성도이다. 단위화소란 적색, 녹색, 청색을 발광하는 방전공간을 하나의 단위로 한다. 단위 화소는 화면의 크기에 따라서 여러 가지의 크기를 갖는다. 배면(1)판에는 방전관(3) 방향으로 배면전극(2)을 배면 유리판에 설치한다. 그 위에는 방전시 절연을 위한 유전체를 도포 하여 유전체층을 만든다. 그리고 그 위에 격벽(4)을 설치한다. 격벽사이에는 적색, 녹색, 청색의 발광을 위한 형광체를 도포 한다. 전면판은 전면유리(8)에 방전유지 전극(본 발명에서는 창문형 전극)(7)을 설치하고 유전체를 도포 한 후 유전체층을 보호하기 위하여 보호막을 입힌다. 그리하여 전면판과 배면판을 결합하여 내부 방전공간에 방전용 가스를 주입하고 봉한다.

본 발명이 기존의 플라즈마 표시 평면장치와 차이점은 방전유지 전극(7)을 창문형으로 개조한다는 것이다. 기존의 장치에서의 방전유지 전극은 방전공간에서 플라즈마로부터 자외선이 발생되어 이 자외선이 형광체를 여기하면 형광체로부터 가시광선이 발생한다. 이 가시광선은 투명 보호막(5), 투명 유전체층(6), 방전유지 전극(7), 그리고 전면유리(8)를 투과하게 된다. 이때 방전유지 전극에서의 빛의 투과도를 높이기 위하여는 투명 재료를 도포 하여 전극으로 사용하고 있다. 이러한 투명재료는 인듐 산화물을 사용하고 있다. 그러나 이러한 투명전극에서의 빛의 투과도는 낮고 비저항이 은, 구리, 알루미늄과 같은 금속재료보다 100배 이상 크다. 따라서 낮은 투과도는 발광효율을 낮게 하며 투명전극의 높은 비저항은 회로에서 발열의 문제를 동반한다. 가시광선의 투과도를 높이기 위하여는 방전유지 전극 사이의 거리를 크게 하는 것이 좋다. 그러나 전극간의 거리를 크게 하면 양전극에 인가하는 전압을 높여야 하기 때문에 투과도는 개선되지만 방전전압의 증가로 방전효율이 낮아지는 결과를 초래한다. 따라서 그 동안 수년동안 방전효율의 증대와 함께 방전유지 전압을 낮추기 위한 기술적인 문제해결에 국내외의 많은 연구진이 노력해 왔다.

본 발명은 전극간의 간격을 최대한 좁게 하면서 가시광선의 투과도를 높게 하기 위하여 전극면에서 빛이 차단되는 부문을 제거하여 창문형의 전극 구조를 설치하는 것이다. 이러한 창문형의 구조는 어러 가지로 설치될 수 있다. 도 2와 같은 간단한 형태의 두 개로 구성된 창문형 전극구조와 도 4과 같은 단위화소 전체를 전극으로 도포 된 형태와 같은 4개로 구성된 창문형 전극 구조이다. 도2의 두 개의 창문형 전극구조는 기존의 플라즈마 표시 평면장치의 전극구조에서 전극에 의한 빛의 차단부분을 제거한 형태이다. 어느 경우이던 간에 가로방향의 창틀의 폭(a)은 격벽의 폭과같거나 약간 좁게 제작하고 세로방향의 양 전극사이의 가장자리 면의 창틀(b)의 폭은 빛의 차단을 최소화하기 위하여 선폭을 되도록 작게 한다. 따라서 b는 제작기술상 가능한 한 작은 선폭을 갖도록 한다. 필요에 따라서 세로방향의 양전극 안쪽의 가장자리 창틀(b)는 기존의 투명재료를 사용할 수도 있다. 그러나 제작공정을 단순화하기 위하여 (b)의 선폭을 최소화함을 전제로 하여 전체 전극을 은, 구리, 알루미늄 등의 금속재료를 사용하여 단일공정으로 설치할 수도 있다. 가로방향의 창문의 폭(c)은 양전극간의 거리(d)의 크기로 하되 d의 크기에 따라서 다소 크거나 작게 한다. 전극의 외측의 양쪽 가장자리에서 단위 화소의 경계까지의 거리 e는 방전 영역과 근접한 이웃화소의 방전을 감안하여 적절한 거리를 갖도록 한다. 전체 단위 화소의 크기는 f이다. 방전유지를 위한 구동 방식은 기존의 장치와 동일하다. 즉, 양전극에 교류형의 전압을 인가하여 구동한다.

도 3은 가로축 방향의 격벽 위에 위치하게 되는 창틀의 수를 줄인 전극의 구조도이다. 이 그림은 도 2에서 가로 방향의 내부의 두 개의 창틀을 제거한 경우이다. 이는 전면과 배면을 조립할 때 가로 방향의 창틀이 격벽과 일치하지 않아서 빛이 차단되지 않도록 해야 할 것이나 조립시에 정렬이 흩트려질 경우를 대비하여 이를 제거 한다.

도 4는 방전공간에서 빛이 투과되는 면을 제외한 전체의 면을 금속재료로 도포하여 가로 방향의 단위화소에서 4개의 창문을 갖는 전극구조이다. 유효방전공간 이외의 면을 차단함으로서 방전공간에서 빛의 발생부분과 발생되지 않는 부분의 대비도를 증대하는 효과를 갖는다. 또한 기존의 구조와는 달리 단위화소의 가장자리를 포함하는 전체영역을 방전공간으로 활용하는 장점이 있다. 즉, 도 4에서 가운데 한 쌍의 전극은 기존의 구조에서와 같은 전극의 역할을 한다. 따라서 가운데 두 전극에는 전압을 인가한다. 그리고 양쪽 단위화소의 경계에 놓여 있는 이웃화소와 공유하고 있는 두 개의 전극에는 접지 하거나 전원을 가하지 않는다. 이는 구동방식에 따라서 선택된다. 주요 방전공간은 가운데의 양전극 사이가 될 것이다. 그러나 가운데 전극과 양쪽 경계면의 전극 사이의 거리를 조절함으로서 방전공간을 최대화 할 수 있다. 이는 단위 화소의 크기를 최소화하는 고화질 화면에 응용될 수 있다.

도 4에서 가로방향의 창틀의 폭 a는 도 2와 마찬가지로 격벽의 폭과 동일하거나 보다 좁게 설치하여 조립한 이후에 빛이 차단되지 않도록 한다. 세로축 방향의 창틀의 폭 b는 빛의 차단을 최소화하기 위하여 최대한 좁게 하며, 경우에 따라서 투명재료를 별도로 사용하여 빛의 투과를 증대할 수도 있다. 그러나 단일공정으로 전극 구조를 설치할 목적이라면 동일한 금속 재료를 사용하여 설치해도 될 것이다. 가로측의 창의 폭 c는 방전공간을 감안하여 가운데 양전극간의 거리 d와 비슷한 크기로 한다. 가운데 전극간의 거리 d는 방전효율과 방전개시 전압을 감안하여 적당한 크기를 선택한다. 양쪽 화소 경계의 전극과 가운데 전극간의 간격 e는 양극의 전압차이를 감안하여 d보다 작은 적당한 값을 갖도록 한다. 즉, 가운데 전극에 교류형의 전압을 인가하고 양쪽의 화소 경계 전극을 항상 접지 할 경우, e는 d와 거의 같은 크기로 설계한다. 경계의 전극에 전원을 가하지 않은 자유 전극인 경우는 양단의 전압차를 감안하여 e를 d보다 적게 하여 방전공간을 넓힐 수 있다. 도 4에서 f는 단위화소의 크기이다. 대화면 고화질 텔레비전의 경우는 f를 작게 하고 도3과 같이 많은 창을 설치하여 방전 공간을 최대한 넓게 활용한다. 또한 창의 수를 도 2나 도 4와 유사한 방식으로 3개 내지 5개 등의 다수의 창을 설치하고 이에 적합한 구동방식을 택하는 경우도 유사한 효과를 가질 것이다. 이와 같은 창문형 전극구조에서 단일공정으로 전극을 설치하는 경우는 공정의 단순화로 제작비용이 절감된다. 또한 비저항이 기존의 투명전극 보다 약 100배 적은 금속전극을 사용함으로서 회로의 저항을 줄이고 이로 인하여 회로에서 발생하는 열을 줄임으로써 플라즈마 표시 평판장치의 고장이나 수명의 문제를 해결하는 관건이 된다. 특히 전극 외곽의 가장자리의 창틀의 폭을 크게 하여 저항 최소화의 이중적인 방안이 된다.

도 5는 도 3과 같은 방식으로 가로축 방향의 내부 창틀을 제거한 전극의 구조도이다. 이는 전면판과 배면판의 조립시에 전극의 가로축의 창틀부분의 격벽과 일치하지 않는 경우 빛의 차단을 우려하여 이를 제거한다.

본 발명은 기존의 플라즈마 표시 평면장치에서의 방전유지 전극의 구조를 개조함으로써 플라즈마 표시 평면장치의 근원적인 문제인 낮은 발광효율, 높은 구동전압, 그리고 발열 등의 문제를 해결하는데 그 목적이 있다. 기존의 두 개의 방전유지 전극에 창문을 내어서 형광체에서 발광하는 빛을 그 창문을 통해 직접 투과되도록 한다. 기존의 방전유지 전극의 구조에서는 빛의 투과도를 높이기 위하여 전극의 간격을 되도록 넓히고자 하지만, 이러한 경우전극의 간격이 넓어지면 구동전압을 높여야하는 어려움이 있었다. 그러한 유지전극에 창문을 설치하면 전극 간격을 좁혀도 투과도에 문제가 없으며, 따라서 구동 전압을 최대한으로 낮출 수 있다. 구동 전압이 낮으면 부수적으로 방전효율이 높아지며 투과도가 높으면 방전효율이 높아진다. 또한 기존의 장치에서 사용하는 투명전극은 저항이 커서 회로에서 발생하는 발열 문제가 심각하게 대두되고 있으나, 투명전극을 사용하지 않고 금속전극을 사용함으로서 저항을 줄여서 발열문제도 해결한다는 목적이다. 또한 창문형 전극의 구조는 투명전극의 공정과 단위화소의 경계의 구분과 화면의 발광영역과의 대비를 위하여 설치하는 검은 색의 줄무늬의 공정을 제거함으로서 공정을 단순화하는 효과를 얻는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명은 고화질 텔레비전이나 대화면 텔레비전에 사용되는 평판표시장치와 관련된 기술이다. 이 장치와 관련된 플라즈마 표시평판장치는 이미 일본의 몇몇 전자회사에서 개발되어 '96년도에 일부 상품화되었다. 국내에서도 '96년도에 시제품이 선보였다. 그러나 현 단계에서 플라즈마표시 평판장치가 본격적인 상품화에 의한 대중화에는 다소간 기술적인 문제가 있으며, 이 문제를 해결하지 않으면 대중화가 어려운 형편이다. 즉, 저효율과 높은 구동전압, 그리고 발열의 문제이다. 일반적으로 효율을 높이기 위해서는 방전 유지 전극의 간격을 넓히는 것이 좋다. 그러나 이 때는 구동전압은 더욱 높아진다. 또한 발광을 극대화하기 위해서도 구동전압을 높여야 한다. 이러한 경우 회로의 전류가 증가하여 회로저항등에 의한 발열의 문제가 더욱 심각해지며 동시에 발열의 문제는 회로에 손상을 가져오고 상품화에 치명적인 수명의 문제에 봉착된다. 플라즈마 평판표시장치의 상업화가 지연되고 있는 이유가 바로 이러한 근원적인 문제에 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 일거에 해결하고자 한다.

본 발명에서의 창문형 방전 유지전극 구조에서 금속막의 설치공정등의 제조상의 기술은 국내외에 확보되어 있다. 다만 방전전극 사이의 가장자리의 창문틀의 선폭을 되도록 작게 하여 빛의 투과를 높여주는 것이 좋다. 고화질 텔레비젼의 경우 선폭을 10미크론 이하의 크기로 설치하는 것이 좋으며, 이러한 선폭의 제작기술도 현재의 국내외의 기술상 문제는 없다. 다만 전면판과 배면판의 조립시에 전면의 가로 방향의 창틀이 배면의 격벽과 일치하도록 하는 전면과 배면의 정렬 문제가 중요하다. 따라서 가로 방향의 창틀의 배면을 격벽의 폭보다 작게 하거나 가로 방향의 창틀의 수를 줄여서 조립시의 정렬 문제를 피할 수 있다.

도 1은 창문형 전극 플라즈마 표시 평면장치의 단위화소의 구성도이다. 배면에는 배면판 위에 금속으로 배면전극을 방전관으로 도포하고 그 위에 유전층을 도포 한다. 그리고 격벽을 설치한 후 격벽의 사이공간에 적색, 녹색, 청색의 발광을 위한 형광체를 도포 한다. 전면에는 전면 유리판에 방전 유지용 전극을 도포 한다. 이때의 방전 유지 전극은 기존의 장치에서는 투명재료를 사용하여 도포하고 양쪽 외곽의 가장자리에는 저항을 낮추기 위하여 금속 재료로 투명전극의 폭보다 작은 폭으로 도포 한다. 본 발명에서는 이 방전유지 전극을 도면과 같이 창문형으로 교체한다. 전극설치 후 유전체층을 도포하고 방전시의 유전체층의 손상을 막기 위하여 보호막을 도포 한다. 그리하여 전면과 배면을 결합하고 가스를 주입한 후 봉입한다. 본 발명은 이 방전유지 전극을 도면과 같이 창문형으로 한다는 것이 차이점이며, 방전 유지전극의 구조이외의 기타 사항은 기존의 플라즈마 표시 평면장치와 동일하다.

도 2는 두 개의 창문형 전극 구조에 대한 개략도이다. a는 격벽의 두께와 동일하거나 보다 작은 폭으로 설치한다. 양전극의 안쪽 가장자리의 창틀의 두께인 b의 크기는 가능한 좁게 설치하고 바깥쪽의 두께 e는 b보다 크게 한다. c는 창의 폭이다. 양전극의 간격 d는 구동전압을 되도록 낮게 하기 위하여 되도록 좁은 적당한 간격을 갖는다. f는 단위화소의 전체길이이다.

도 3은 두 개의 창문형 전극 구조에서 가로축 방향의 격벽 상단의 창틀 수를 줄인 그림이다. 즉, 도 2에서 창틀이 격벽과 일치 않는 경우 가시광선의 차단을 방지하기 위하여 가로측의 창틀을 제거한 그림이다.

도 4는 4개의 창문형 전극 구조에 대한 개략도이다. a는 격벽의 두께와 동일한 크기로 설치한다. 내측의 두 개의 전극과 외측의 두 개의 가장자리의 세로방향의 창틀 두께 b들은 가능한한 작은 두께로 설치하여 가시광선의 차단을 최소화한다. c는 창의 폭이다. 내측 두 개의 전극의 간격은 d이며, 외측 두 전극과 내측 전극의 간격은 e이다. 외측 두 전극은 단위화소의 경계선과 세로축의 중심선이 일치하도록 설치한다. 단위화소 전체의 길이는 f이다.

도 5는 창틀의 수가 적은 4개의 창문형 전극 구조도이다. 도 4에서 가로축 방향의 창틀을 제거하여 격벽선과 정렬이 되지 않은 경우 가시광선의 차단을 방지하기 위함이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호 설명]

1 ; 배면, 2 ; 배면전극, 3 ; 방전관, 4 ; 격벽, 5 ; 보호막, 6 ; 유전체층, 7 ; 창문전극, 8 ; 전면유리

상기의 식별자가 없습니다.

플라즈마 방전을 이용한 고화질 텔레비전이나 각종 대화면 평판표시장치의 상업화와 대중화를 가능하게 한다. 최근 '90년도 중반기부터 선을 보이고 있는 플라즈마 표시평판장치의 근원적인 문제를 해결하고, 제작공정 상에서 저비용의 효과와 장치의 효율 증대의 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 플라즈마 표시 평판장치의 방전유지 전극에서 빛의 투과도를 증대할 목적과 방전 유지 전압을 낮게하기 위하여 전극간의 간격을 최소화하기 위한 목적으로 평판전극에서 빛이 차단되는 부분을 제거하여 창문형의 전극구조를 갖는 장치.
2. 플라즈마 표시 평판장치의 p창문형 방전유지 전극에서 방전 공간을 넓히기 위하여 단위화소의 경계면을 포함하여 창문형의 금속전극 면을 여러 개 설치한 다중 창문형 전극구조를 갖는 장치.
3. 플라즈마 표시 평판장치에서 전극에 의하여 빛이 차단되는 부분을 제거하는 창문형 전극 구조에서 전면과 배면의 조립시 정렬상의 문제를 피하기 위하여 가로방향의 창틀의 폭을 격벽의 폭보다 작게 하거나 창틀의 수를 줄이는 창틀형 전극의 장치.