KR100249263B1 - 플라즈마디스플레이판넬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 판넬에 관한 것으로서, 특히 유전층 및 하지층을 첨가 도포하여 종래의 음극선관의 성능 이상의 수명과, 콘트라스트 및 휘도특성을 향상시키도록 한 플라즈마 디스플레이 판넬에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 상부전극의 전면에 형성되는 상부유전층은 고내압을 갖음과 동시에 그 유전층이 편편하고, 균일한 막두께를 갖게 하도록 복수개의 층으로 형성되고, 하부전극의 전면에는 하부전극의 형광체 직접접촉을 방지하고, 하부전극을 보호하도록 하부유전층이 형성된 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display Panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 판넬에 관한 것으로서, 특히 종래의 음극선관의 성능 이상의 수명과, 콘트라스트 및 휘도특성을 향상시키도록 한 플라즈마 디스플레이 판넬에 관한 것이다.

종래 플라즈마 디스플레이 판넬은 도 1 에 도시된 바와 같이, 상부구조와 하부구조로 구성되어 있다.

상기 상부구조는 상부기판(1)과, 상기 상부기판(1)에 나란하게 배열된 한 쌍의 상부전극(2)과, 상기 상부전극(2) 방전시 발생하는 표면전하를 유지하기 위해 상부전극(2)의 전면에 형성된 유전층(3)과, 방전시 발생하는 스퍼트링으로부터 상기 유전층(3)을 보호하기 위해 유전층(3)의 전면에 형성된 보호층(4)으로 구성하였다.

상기 하부구조는 하부기판(5)과, 상기 하부기판(5)의 상부에 상부전극(2)과 수직으로 형성된 하부전극(6)과, 상기 하부전극(6)에 인접한 방전셀(Cell)들 간에 크로스 토크(Cross Talk)현상을 방지하기 위한 격벽(7)과, 상기 격벽(7)의 대향면과 하부전극(6) 상부에 도포되어 전압의 인가에 따라 발생된 자외선에 의해 발광하는 일정두께의 형광체(8)로 구성하였다.

그리고, 상기 상부기판(1)과 하부기판(5)은 프리트글라스(9)에 의해 실링되어 있으며, 그 내부에는 불활성가스를 봉입하여 방전영역(10)을 갖도록 형성하였다.

여기서, 전극에 대해 설명하면 다음과 같다.

투명전극으로 패턴을 형성한 후 그 투명전극의 측단부에 투명전극 보다 저항이 낮은 금속물질을 덧 입혀서 전극 끝단간의 선 저항을 떨어뜨려 구동전압 강하에 의한 표시품질의 저하를 방지하는 구조가 현재 대표적이며, 또 다른 방법은 투명전극을 사용하지 않고 불투명의 금속전극만으로 전극을 형성하는 방법도 있다.

이와 같이 구성된 종래의 플라즈마 디스플레이 판넬은 상부전극(2) 및 하부전극(6)에 전압을 인가하면 유전층(3)과 보호층(4) 표면의 방전영역(10)에서 방전이 일어나 자외선이 발생하게 된다.

즉, 방전셀 내부에 존재하는 전자들이 인가된 구동전압에 의해 음극(-)으로 가속하면서 상기 방전셀 안에 채워진 불활성 혼합가스와 충돌하여 상기 불활성가스가 여기되면서 자외선이 발생하게 되는 것이다.

상기 자외선이 하부전극(6)과 격벽(7) 주위를 둘러싸고 있는 일정한 두께의 형광체(8)와 충돌하여 가시광선 영역에 발광하게 되고, 이에 따라 발광된 형광체(8)에 의해 색상표시가 이루어 지게 된다.

그러나 이러한 종래의 플라즈마 디스플레이 판넬은 수명이 약 5,000시간에 불과하여 30,000시간 이상의 수명을 얻기 위해서는 보다 강한 구조의 플라즈마 디스플레이 판넬이 요구되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 상부기판 상면에 제 1 하지층을 형성하고, 상기 제 1 하지층의 상면에 형성된 상부전극의 전면에 2층으로 된 유전층을 도포하고, 하부기판의 상면에 제 2 하지층을 형성하고, 상기 제 2 하지층의 상면에 형성된 하부전극의 전면에 유전층을 도포함으로써 기존의 음극선관의 성능이상의 수명과 콘트라스트 및 휘도 특성을 발휘하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 플라즈마 디스플레이 판넬의 구성도.

도 2 는 본 발명 플라즈마 디스플레이 판넬의 구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 상부기판 102 : 제 1 하지층

103 : 상부전극 104 : 상부유전층

105 : 보호층 106 : 하부기판

107 : 제 2 하지층 108 : 하부전극

109 : 하부유전층 110 : 격벽

111 : 형광체 112 : 프리트글라스

113 : 방전영역

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 판넬의 구성도를 나타낸 것으로서, 상부구조와 하부구조로 구성된다.

상기 상부구조는 상부기판(101)과, 상기 상부기판(101)의 바로 위에 형성되는 제 1 하지층(102)과, 상기 제 1 하지층(102)의 상면에 형성되는 상부전극(103)과, 상기 상부전극(103) 방전시 발생하는 표면전하를 유지하기 위해 상부전극(103)의 전면에 형성되는 2층의 상부유전층(104)과, 방전시 발생하는 스퍼트링으로부터 상기 상부유전층(104)을 보호하기 위해 상부유전층(104)의 전면에 형성되는 보호층(105)으로 구성된다.

여기서, 상기 상부전극(103)은 투명전극(103a)과, 그 투명전극(103a)과 접촉되어 있는 보다 좁은 금속전극(103b)이 쌍으로 형성된다.

상기 하부구조는 하부기판(106)과, 상기 하부기판(106)의 바로 위에 형성되는 제 2 하지층(107)과, 상기 제 2 하지층(107)의 상면에 상부전극(103)과 수직으로 형성되는 하부전극(108)과, 상기 하부전극(108)의 전면에 도포되어 향후 도포될 형광체(111)와 하부전극(108)의 직접접촉을 방지하고, 하부전극(108)을 보호하는 하부유전층(109)과, 상기 하부전극(108)에 인접한 방전셀(Cell)들 간에 크로스 토크(Cross Talk)현상을 방지하기 위한 격벽(110)과, 상기 격벽(110)의 대향면과 하부유전층(109) 상부에 도포되어 전압의 인가에 따라 발생된 자외선에 의해 발광하는 일정두께의 형광체(111)로 구성된다.

그리고, 상기 상부기판(101)과 하부기판(106)은 프리트글라스(112)에 의해 실링되고, 그 내부에는 불활성가스를 봉입하여 방전영역(113)을 갖도록 형성한다.

이와같이 구성되는 플라즈마 디스플레이 판넬의 형성방법은 다음과 같다.

먼저, 상부구조와 하부구조를 각각 형성하게 되는데, 먼저 상부구조는 상부기판(101)의 상면에 산화규소를 증착에 의해 20∼90nm 두께로 투명한 제 1 하지층(102)을 형성하게 되고, 이때 공정의 단순화를 꾀하기 위해 침액법(dipping)이나 스핀코팅법에 의해 형성할 수도 있다.

상기 제 1 하지층(102)의 형성 후 그 위에 투명전극(103a)을 형성하기 위하여 산화인듐이나 산화주석을 이용하여 투명도전막을 형성하고, 상기 투명도전막을 원하는 치수에 맞추어 사진석판법(photolithography)에 의해 패턴을 형성하게 되는데, 공정의 단순화를 위해 투명도전막 패이스트를 인쇄하여 패턴을 형성한 후 소성에 의해서 투명전극(103a)을 형성할 수도 있다.

여기서, 상기 투명전극(103a)은 전기전도도가 금속전극(103b)보다 낮아 고정세, 대형의 피디피(PDP)를 제작했을 때 전압이 인가되는 첫 부분과 마지막 부분 사이에 걸리는 전압강하에 의해 원하는 신호의 표시를 하지 못하는 현상이 발생하게 되므로 이러한 현상을 보완하기 위해 전기전도도가 뛰어난 금속막을 덧 입히는 구조를 채택하게 되는데, 일반적으로 이러한 용도로 쓰이는 금속전극(103b)은 불투명하므로 방전영역(113)에서 표시되는 빛을 차단하여 전체의 휘도를 감소시키기 때문에 최소한의 폭으로 금속전극(103b)층을 형성한다.

그리고 금속전극(103b)층이 완성되면 그 상면에 벽전하를 발생시켜 구동전압을 떨어뜨리기 위해 상부유전층(104)을 형성하게 되고, 이러한 상부유전층(104)은 고내압을 갖도록 하는 제 1 유전층(104a)과, 상기 제 1 유전층(104a)이 편평하고 균일한 막두께를 갖도록 하는 제 2 유전층(104b)으로 구성하는데, 상기 제 1 유전층(104a) 및 제 2 유전층(104b)은 산화규소 및 산화납을 포함하며, 상기 제 1 유전층(104a)이 제 2 유전층(104b)보다 유전율이 높게 구성한다.

일반적으로, PDP의 유전층에서 유전율적인 측면에서 보면, 유전율이 높은 유전체는 벽전하 유지능력이 높으므로 하전발생량을 높여주어 구동전압 마진을 향상시키는 특성이 있으나, 조성특성상 레벨링성이 떨어져 막 표면의 편평도를 떨어뜨리게 된다.

반면, 유전율이 낮은 유전체는 대체적으로 레벨링성이 우수하므로 유전율이 낮은 유전체를 사용하면 편평하고 고르게 유전층을 형성할 수 있게 된다.

실제로, 상부기판의 유전층 표면이 고르지 못하고 울퉁불퉁하게 되면 이로인해 발생되는 크로스토크와 균일한 방전개시전압의 구현이 어렵다.

따라서, 제 1 유전층(104a)에 벽전하 유지능력이 우수한 유전율이 높은 유전층을 사용함으로써 벽전하 발생량을 많이 하여 구동전압을 낮출 수 있도록 하였으며, 제 2 유전층(104b)에 유전율이 낮은 유전체를 사용함으로써 균일하고 편평한 막을 확보하여 균일한 방전개시전압확보와 크로스토크방지의 2가지 효과를 동시에 얻을 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 제 1 유전층(104a)의 형성방법은 인쇄법에 의해 2회 인쇄하여 형성하게 되는데, 이는 20∼40㎛ 높이의 유전층을 형성하기 위해서는 증착법 보다는 인쇄법이 유리하기 때문이다. 이후, 제 2 유전층(104b)도 1∼2회 인쇄를 실시한다.

상기 상부유전층(104)을 형성한 후에는 실링을 위해 프리트글라스(112)를 실링위치에 형성하게 되고, 그 형성방법으로는 인쇄에 의한 방법과, 디스펜싱에 의한 방법 그리고 프리트글라스(112) 막대를 이용한 방법등이 있다. 이후, 프리트글라스(112)를 상부기판(101)에 밀착시키기 위한 열처리 공정을 실시하게 되고, 이때의 온도는 약 400℃이다.

상기 프리트글라스(112)의 형성 이후 상부유전층(104)의 방전에 의한 손상을 방지하도록 보호층(105)을 형성하게 되고, 이때의 형성방법은 주로 전자빔 증착법에 의해 약 500nm정도의 균일한 산화마그네슘막을 형성한다.

한편, 하부구조는 먼저 하부기판(106)위에 전극패이스트를 이용하여 전극을 형성하게 되며, 그 전극으로 특히 은(Ag)을 사용할 경우 입자가 하부기판(106) 내부로 파고 들어 전극간의 단락이 발생할 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해 전극의 형성전에 하부기판(106)의 상면에 제 2 하지층(107)을 형성하며, 이러한 제 2 하지층(107)의 형성방법은 상부구조의 제 1 하지층(102)의 형성방법중에서 하나를 선택사용한다.

또한, 상기 제 2 하지층(107)은 방전영역(113)에서 발생하는 가시광을 상부로 반사시켜 전체의 휘도를 높이기 위해 특히 밝은 색을 갖는 저융점 글라스로 형성하며, 그 융점은 격벽(110)과 하부전극(108) 보다는 높게 형성하고, 옥사이드(Oxide)등을 추가하여 밝은 반사층을 제공한다.

상기 제 2 하지층(107)이 형성되면 그 위에 하부전극(108)을 형성하게 되며, 상기 하부전극(108)은 은패이스트 인쇄를 거쳐 알맞은 소성조건을 통해 휘도를 향상시키도록 흰색을 띄게 되고, 그 형성방법은 주로 인쇄에 의하여 형성하나 금속물질의 증착에 의해 형성할 수도 있다.

상기 하부전극(108)의 폭은 넓을수록 전극파손의 가능성이 줄어들고, 발광의 유효면적은 크게 되므로 인접 전극간의 단락이 발생하지 않을 정도의 치수로 제품의 설계기준에 따라 제작해야만 한다.

상기 하부전극(108)을 인쇄한 후에는 그 전극(108)과 향후 형성된 형광체(111)와의 직접접촉을 방지하고 하부전극(108)을 보호하기 위해 하부유전층(109)이 하부전극(108)의 전면에 형성된다.

상기 하부유전층(109)의 형성후 격벽(110)을 형성하게 되며, 상기 격벽(110)의 상부는 어두운 색을 띄는 저융점 글라스로 구성하고, 그 외는 밝은 색을 띄는 저융점 글라스로 구성하게 되는데, 상기 격벽(110) 상부를 어둡게 하는 것은 방전셀간의 구분을 명확하게 하여 제품의 콘트라스트를 향상시키기 위한 것이고, 그외를 밝게 하는 것은 방전에 의해 발생한 가시광을 반사시켜 휘도를 향상시키기 위한 것이다. 상기 밝은 색의 격벽은 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화마그네슘(MgO)등의 물질을 포함하는 저융점 글라스를 이용한다.

또 다른 방법으로는 격벽(110)을 먼저 형성한 후에 하부전극(108)을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다.

상기 격벽(110)의 형성 후 형광체(111)를 격벽(110)의 측면과 하부기판(106)의 표면에 걸쳐 형성하게 되고, 그 형성방법은 주로 인쇄법이 이용되며, 형성순서는 cellulose + acrylic resin thickner + 유기 solvent(알콜 또는 에스테르)로 구성되는 형광체(111) 패이스트를 만들고 균일한 두께로 인쇄하게 되는데, 만약 균일하게 인쇄되지 않으면 밝기 및 색의 불균일, 방전특성의 불안정 같은 표시품질을 떨어뜨리게 되므로 형광체(111)를 격벽(110) 공간에 채운 후 소성에 의해서 모양을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 형광체(111)의 소성온도는 400∼600℃이고, 패이스트의 형광체량에 의해 좌우되는 형광체(111)의 두께는 10∼50㎛정도가 적당하며, 형광체(111)가 너무 두꺼워지면 선택방전 초기전압이 높아지고, 50㎛이상이면 구동전압 영역에서 선택방전이 어려워지게 된다.

또한, 상기 형광체(111)에는 전하의 축적을 방지하기 위해 도전성을 갖도록 인듐(Indium)산화물을 포함할 수도 있다.

이와 같이 형성된 하부기판(106)을 상부기판(101)과 함께 프리트글라스(112)를 이용해서 결합하고, 공기를 배기하고 방전가스를 주입한 후 완전히 밀봉하게 되고, 이때의 방전가스는 주로 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe)등 불활성가스의 혼합가스가 사용된다.

이와 같이 구성된 본 발명 PDP의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상부전극(103) 및 하부전극(108)에 전압을 인가하면 상부유전층(104)과 보호층(105) 표면의 방전영역(113)에서 방전이 일어나 자외선이 발생하게 되고, 상기 자외선이 하부전극(108)과 격벽(110) 주위를 둘러싸고 있는 일정한 두께의 형광체(111)와 충돌하여 가시광선 영역에 발광하게 되고, 이에 따라 발광된 형광체(111)에 의해 색상표시가 이루어지게 된다.

이때, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 판넬은 이와 같은 동작적 특성은 그대로 유지하면서 콘트라스트 및 휘도특성을 향상시키게 되는데, 특히 수명에 있어서, 기존의 피디피가 5000시간인 데 비해 30000시간 이상의 수명을 보장할 수 있게 되어 사용자에게 성능이 향상된 PDP를 제공할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상부기판상의 유전층이 고내압 및 막의 균일성을 확보할 수 있도록 유전율이 각각 상이한 복수의 층으로 형성하고 하부기판상에 하지층을 형성하여 화상재현시의 콘트라스트 및 휘도특성을 향상시키고, 형광막에서의 전하축적을 방지하여 PDP의 수명연장 등 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게된다.

Claims (6)

1. 마주보는 상부기판 및 하부기판과, 상기 상부기판에 나란하게 배열되는 한 쌍의 상부전극과, 상기 상부전극 전면에 형성되는 상부유전층과, 방전시 상부유전층을 보호하기 위해 상부유전층의 전면에 형성되는 보호층과, 상기 하부기판의 상부에 상부전극과 교차하며 형성되는 하부전극과, 상기 하부전극에 인접한 방전셀(Cell)들 간의 방전공간을 구분하기 위한 격벽으로 구성된 플라즈마 디스플레이 판넬에 있어서,

   상기 상부전극의 전면에 형성되는 상부유전층은 제 1 유전층과 제 2 유전층으로 형성하고,

   그중 상기 제 1 유전층의 유전율이 상기 제 2 유전층의 유전율보다 높도록 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 판넬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부전극의 전면에는 전극보호를 위한 하부유전층이 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 판넬.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광체는 도�/P>

   물질인 인듐산화물이 포함됨을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 판넬.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 하지픙의 두께는 20~90nm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 판넬.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 하부기판에 형성되는 하지층은 밝은 색을 갖는 저융점글라스로 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 판넬.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광체는 도전성 물질인 인듐산화물이 포함됨을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 판넬.

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