KR100298405B1 - 두께가차등에칭된유전체막을갖는칼라플라즈마디스플레이패널 - Google Patents

Abstract

칼라 플라즈마 디스플레이 패널(color plasma display panel)에 있어서, 최소 방전개시전압으로 면방전이 이루어지는 차등 형성된 유전체막을 갖는 PDP가 제안된다. 이러한 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 제1 절연기판과 동일면상에 다수개의 표시전극쌍을 형성하고 상기 표시전극쌍의 전면에 방전 전류를 제한하기 위한 유전체막을 전계집중부에서 얇게 전계가용부에서 두껍게 차등적으로 형성시킨 상부패널과; 상기 상부패널의 표시전극과 대향하도록 제2 절연기판상에 일정한 간격으로 형성되고 인접한 셀간의 크로스토크를 방지하는 복수개의 격벽과; 각 격벽 사이의 소정영역에 어드레스 전극을 형성하고 상기 어드레스 전극을 포함한 격벽 측면에 형광체를 형성시킨 하부패널을 플릿글라스로 결합시킨후 상기 셀의 방전영역내에 혼합가스를 충전하고 봉지한 점에 그 특징이 있다.

Description

두께가 차등에칭된 유전체막을 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널{color plasma display panel with a difference thickness in dielectric layer}

본 발명은 칼라 플라즈마 디스플레이 패널(color plasma display panel ; 이하, PDP라 칭함)에 관한 것으로써, 특히 상판 유전체막의 두께가 다르게 형성되는 PDP에 관한 것이다.

일반적으로 PDP는 임의의 데이터의 표시 속도가 빠르고 대형 크기의 패널로써 제작 가능하기 때문에 평판 표시 소자에 가장 적합하다. 상기 PDP는 2개의 전극을 갖는 AC형 PDP 또는 DC형 PDP로 제안된바 있으며, 그 중 면방전형 AC PDP가 칼라 표시에 가장 적절한 것으로 공지된 바 있다.

도 1은 종래기술에 따른 면방전형의 피디피 셀로써, 이해를 돕기위하여 제1 절연기판(11)상에 형성된 한쌍의 투명전극(13)의 방향을 90°회전시켜 나타낸 횡단면도이다. 여기서 상기 표시전극(21)은 투명전극(13)과 금속전극(10)의 쌍으로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 종래의 PDP는 먼저 제1 절연기판(11)과 동일면상에 배열된 투명전극(13)쌍을 형성하고 상기 투명전극(13)쌍의 전면에 방전 전류를 제한하기 위한 제1 및 제2 유전체막(14)(15)을 형성하며 그 전면에 MgO 보호막(16)을 형성하여 상부패널을 만든다.

다음 제2 절연기판(12)의 소정정역에 상기 상부패널의 투명전극(13)쌍과 교차하는 어드레스 전극(17)을 형성하고 상기 어드레스 전극(17) 간에 인접한 셀과의 컬러를 구분하기 위하여 격벽(19)을 형성하며 상기 격벽(19)과 어드레스 전극(17)주위에 형광체막(18)을 형성하여 하부 패널을 만든다.

그리고 상기 상부 패널의 제1 절연기판(11)과 하부 패널의 제2 절연기판(12)을 플릿글라스(도시생략됨)를 이용하여 결합시킨후 방전영역(20)에 혼합가스를 충전하고 상기 방전영역(20)을 완전히 밀봉하여 봉지한다.

이와 같이 구성된 종래기술에 따른 PDP는 표시전극(21)중 하나의 전극에 방전개시전압이 공급됨과 동시에 어드레스 전극(17)에 어드레스 신호가 공급되어 셀 내부에 라이팅(writing) 방전이 일어나게 된다. 즉 셀 내부에서 전계가 발생되어 방전가스중의 미량전자들이 가속되고, 가속된 전자와 가스중의 중성입자가 충돌하여 전자와 이온으로 전리되며, 상기 전리된 전자와 중성입자와의 또 다른 충돌등으로 중성입자가 점차 빠른 속도록 전자와 이온으로 전리되어 방전가스가 플라즈마 상태로 되는 동시에 제1 및 제2 유전체막(14)(15)과 보호막(16)의 표면의 방전영역(20)에서 면방전(20a)이 일어나면서 진공자외선이 발생된다.

이 진공자외선에 의해 형광체막(18)을 여기시켜 가시광선을 발생시키고,이 가시광선은 제1 절연기판(11)을 통해 전면으로 출사됨으로써 각각 R, G, B에 해당하는 칼라 표시가 이루어진다.

즉 방전영역(20) 내부에 존재하는 공간전하들이 인가된 유지전압에 의해 가속되면서, 상기 방전영역(20)의 400∼500Torr의 내부압력으로 채워진 불활성 가스에 충돌하고, 이 충돌과정에서 진공자외선을 발생시킨다. 여기서 상기 불활성 혼합가스는 헬륨(He)을 주성분으로 하여 크세논(Xe), 네온(Ne) 가스 등을 첨가한 혼합가스를 사용한다.

따라서 상기 진공자외선이 어드레스 전극(17)과 격벽(19)의 주위를 둘러싸고 있는 형광체막(18)과 충돌하여 가시광선 영역에서 발광이 이루어진다. 다시말하면칼라표시는 R, G, B의 3원색의 조합에 의해 이루어지며, 이것은 적어도 3개의 발광영역에 의해 정의된다.

한편 상술한 바와 같은 PDP에서 발광효율을 향상시키기 위해서는 방전전류를 감소시킬 필요가 있다. 이 방전전류는 상기 표시전극(21)상의 제1 및 제2 유전체막(14)(15)의 두께에 의해 상당한 영향을 받으며, 일반적으로 상기 제1 및 제2 유전체막(14)(15)이 얇으면 방전개시전압이 낮고 방전전류가 증가하며 두꺼울수록 방전개시전압이 높아지고 방전전류가 감소한다. 따라서 단순히 유전체막의 두께를 두껍게 하면 방전전류는 감소하나 방전개시전압이 상승하여 실제 PDP를 구동하는데 어려움이 뒤따른다.

이에 대한 유전체막의 전류제한 작용을 좀더 상세히 살펴보면 상기 제1 및 제2 유전체막(14)(15)에는 방전이 개시되고 난 후 공간에 생성된 전하들이 외부에서 인가되는 전압을 차폐하는 쪽 ①에서 ②로 이동하여 유전체막의 표면에 부착되어 셀 공간 내부의 전위를 떨어뜨리는 작용을 한다. 이에 따라 도 2에 도시한 바와 같이, 방전이 한번 일어난 후 멈추는 형태로 방전전류의 파형이 이루어진다.

이때 이 방전전류의 꼬리부분은 발광에 크게 기여하지 못하면서 소비전력만 높이는 역할을 하므로 발광효율을 높이기 위해서는 상기 방전전류의 꼬리부분을 짧게할 필요가 있다. 상기 발광효율은 다음 수학식 1에 의해 정의된다.

면방전형 AC PDP 구조에 있어서 초기에 유지전극의 간격부분에서 방전이 시작되어 점차 전극의 폭 방향으로 방전이 전개되어 갈 때, 방전전류의 꼬리부분은 유지전극의 폭방향의 끝부분에 해당된다. 이때 유지전극의 폭 방향으로 유전체막의 두께를 점차 두껍게함으로써 방전전압을 상승시키지 않고도 상기 방전전류를 감소시키는 것이 가능하다.

종래기술에 따른 면방전형 AC PDP는 각각의 셀내에서 면방전이 일어나도록 방전개시전압을 낮추기 위해 무조건 유전체막의 두께를 얇게하면 캐패시턴스가 증가하여 소모전력이 증가하고 쉽게 절연파괴를 일으키는 문제점이 있다.

또한 종래의 PDP는 발광효율이 대부분 1lm/W이하로 방전을 일으키기 위해 소모되는 전력 대비 빛의 전환비율이 극히 저조하였다.

따라서 본 발명은 방전개시전압을 낮추기 위하여 방전시작점에서 유전체막의 두께가 얇고 나머지 영역에서 전체 유전체막의 두께가 두꺼워져서 캐패시턴스가 낮고 소모전력이 적어지는 점에서 착안된 것이다.

즉, 방전이 시작되는 부위는 유전체막의 두께를 얇게하고, 나머지 영역에서는 점차로 두껍게 하여 전력의 소모는 그다지 키우지 않으면서 방전전압을 낮추고 방전효율을 향상시키는 점에 착안된 것이다. 또한 방전부를 명확하게 함으로써 전극간 크로스토크에 의한 오방전을 줄이고, 외부 입사광의 경로를 차별화함으로써 콘트라스트를 향상시킨다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명의 목적은 유전막을 차등형성하여 방전공간을 증대시키고 명암대비(contrast)를 향상시킬수 있도록 한 차등형성된 유전체막을 갖는 PDP를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술에 따른 피디피 셀을 나타낸 횡단면도

도 2는 유지전극쌍에 인가되는 전압파형 및 방전전류의 파형도

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피디피 셀을 나타낸 횡단면도

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피디피 셀을 나타낸 횡단면도

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 피디피 셀을 나타낸 횡단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 100 : 금속전극 11 101 : 제1 절연기판

12,102 : 제2 절연기판 13, 103 : 투명전극

14, 15, 104 : 유전체막 16, 304 : 보호막

17, 107 : 어드레스 전극 18,108 : 형광체막

19, 109 : 격벽 20, 120 : 방전영역

21, 110 : 표시전극(유지전극) 120 : 방전셀

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 제1 절연기판과 동일면상에 다수개의 표시전극쌍을 형성하고 상기 표시전극쌍의 전면에 형성된 유전체막의 두께를 차등적으로 형성시킨 상부패널을 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에 있다.

본 발명의 다른 특징은 절연기판상에 방전을 위한 유지전극쌍이 형성되고, 상기 유지전극쌍에 차례로 유전체막과 보호막이 형성된 AC 면방전형 PDP에 있어서; 상기 유전체막은 플라즈마 방전영역을 중심으로 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 테이퍼 형태로 형성하고, 상기 유전체막상에 유전체막을 보호하기 위한 보호막을 이와 동일하게 형성함에 있다.

상기한 특징을 갖는 본 발명은 상기 제1 절연기판상에 형성된 표시전극쌍을 덮는 유전체막을 라운드형, 테이퍼형, 계단형 등으로 차등형성하여 상기 표시전극쌍과 대향하도록 제2 절연기판에 격벽을 형성하고 상기 격벽내에 어드레스 전극과 형광체막을 순차적으로 적층 형성함으로써 본 발명의 목적 달성이 가능하다.

이하 본 발명에 따른 차등형성된 유전체막을 갖는 PDP의 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 면방전형의 피디피 셀로써, 이해를 돕기위하여 제1 절연기판(101)상에 형성된 투명전극(103)쌍의 방향을 90°회전시켜 나타낸 횡단면도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 제1 절연기판(101)과 동일면상에 군단위로 배열된 한쌍의 투명전극(103)을 형성하며 상기 투명전극(103)쌍의 전면에 방전 전류를 제한하기 위한 유전체막(104)을 형성하여 상부패널이 얻어진다. 이때 유지전극(110)은 40∼150μm의 갭을 갖는 한 쌍의 투명전극(103) 즉, ITO전극 그리고 ITO 전극과 접촉된 금속전극(100)의 쌍으로 이루어진다.

상기 제1 절연기판(101)상에 박막형성방법, 디핑방법(dipping method), 스크린 인쇄법등으로 산화인듐(InO₂)이나 산화주석(SnO₂)을 증착시키면 투명전극쌍(103)이 형성된다. 또한 상기 금속전극(100)은 원하는 치수에 맞게 포토리스그래피법에 의해 도전성 박막으로 형성하거나 흑색안료를 첨가한 금속 페이스트를 2회이상 인쇄하여 형성한다.

또한 상기 유전체막(104)은 유전체 페이스트를 인쇄 또는 증착하여 형성한 후, 상기 유전체막(104)을 형성하는데 있어서 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 형성한다.

이때 상기 유전체막(104)의 두께(T)는 5∼200μm로 형성하고, 주방전부의 폭(MW)은 30∼500μm 로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 도 4를 참조하면, 본 발명의 PDP에서 제1 유전막(104)은 종래와 동일하게 형성하고, 제2 유전체막(105)은 플라즈마 방전영역(120)을 중심으로 유지전극(110)쌍의 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 테이퍼 형태로 형성하고, 상기 유전체막(104)상에 유전체막을 보호하기 위한 보호막(304)을 이와 동일하게 형성한 구조로 되어 있다.

이때 상기 유지전극(110)쌍의 폭은 화소 피치의 80%까지 넓게 형성한다.

또한 도 5를 참조하면, 본 발명의 PDP에서 제1 유전막(104)은 종래와 동일하게 형성하고, 제2 유전체막(105-1)(105-2)(105-3)은 플라즈마 방전영역(120)을 중심으로 유지전극(110)쌍의 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 계단 형태로 형성하고, 상기 유전체막(104)(105-1)(105-2)(105-3)상에 유전체막을 보호하기 위한 보호막(304)을 이와 동일하게 형성한 구조로 되어 있다.

이때 유지전극(110)쌍은 인접한 유지전극쌍과의 폭을 화소 피치의 80%까지 이격시켜 형성한다.

나머지의 제반조건은 도 3에서 설명한 것과 동일하며 다만 도 5에서의 제2 유전체막(105-1)(105-2)(105-3)은 스크린 프린팅법에 의해 유전체를 여러번 인쇄하여 형성함으로써 단계적으로 두껍게 형성된 것이다.

상술한 바와 같이 유전체막(104)(105)들을 차등적으로 형성하는 목적은 방전공간을 확대하고 방전 퍼짐을 제한함으로써 방전전압을 낮추고 방전효율을 향상시키기 위한 것이다.

다음 상기 제1 절연기판(101)상에 차등 에칭되어 형성된 유전체막(104)(105)과 대향하도록 제2 절연기판(102)의 소정정역에 격벽(109)을 형성하며 상기 제2 절연기판(102)의 노출된 표면과 상기 격벽(109)의 내측 표면을 감싸도록 금속물질을박막 증착하여 어드레스 전극(107)을 형성한다. 여기서 상기 어드레스 전극(107)은 격벽(109)에 메탈온글르부(metal on groove) 형태로 형성할 수 도 있다.

또한 상기 어드레스 전극(107)의 전면에 전기 영동법으로 형광체막(108)을 소정두께로 형성시키면 하부패널이 얻어진다.

상기 형광체막(108)의 또 다른 형성방법은 셀룰로오스(cellulose)+ 아크릴 도료(acrylic resin)+유기 용제(알콜 또는 에스테르)로 구성되는 형광체 페이스트를 어드레스 전극(107)의 표면에 인쇄하고 400∼600℃의 온도에서 소성시키면 10∼50μm 두께의 형광체막(108)이 형성된다.

이와 같이 형성된 상부패널과 하부패널을 플릿 글라스(도시생략됨)를 이용하여 결합시킨후 방전영역(120)내에 잔존하는 공기를 배기하고, 네온(Ne), 헬륨(He) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 불할성 혼합가스를 충전한후 상기 방전영역(120)을 봉지한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 PDP는 한쌍의 표시전극(110) 상호간에 최소의 방전개시전압을 인가하면 유전체막(104)(105)의 표면의 방전영역(120)에서 양쪽으로 면방전(120a)(120b)이 일어나고 면방전(120a)(120b) 영역에서 각각 진공자외선이 발생된다.

이어서 상기 진공자외선에 의해 형광체막(108)이 여기되고, 상기 발광된 형광체막(108)에 의해 각각 R, G, B에 해당하는 칼라 표시가 이루어진다.

따라서 본 발명에 의하면 넓은 면방전(120a)(120b) 영역에서 발생된 진공자외선에 의해 형광체막(108)을 여기시킴으로 명암대비와 휘도 특성이 종래구조 보다적어도 50% 이상으로 향상됨을 알 수 있었다.

또한 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 PDP에서 제2 유전체막(105)(105-1)(105-2)(105-3)은 플라즈마 방전영역을 중심으로 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 테이퍼 또는 계단 형태로 형성함으로써 유지전극쌍에 방전개시전압 인가후 방전전류를 도 2의 ③과 같이 완전히 제한함으로써 PDP 구동에 필요한 소비전력을 감소시키고 종래보다 발광효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위하여 유지전극(110)쌍의 폭은 화소 피치의 80%까지 넓게 형성함으로써 더욱더 안정된 발광효율을 얻을 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 두께가 다른 유전체막을 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 각종 디스플레이 소자에 적용되는 CRT의 수명, 명암대비 및 휘도 특성을 모두 만족하는 가스방전 패널 등에 적용된다.

또한 본 발명의 면방전형 피디피는 제1 절연기판상에 형성된 표시전극쌍을 덮는 유전체막을 차등 형성하고 상기 표시전극쌍과 대향하도록 제2 절연기판상에 격벽을 형성한후 상기 격벽내에 어드레스 전극과 형광체막을 순차적으로 적층 형성함으로써 휘도를 높이고 방전 개시전압을 최대한 낮추는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 가스방전 패널의 변경등으로 본 기술분야에서 숙련된 자에 의해 여러가지로 수정변경 가능하기 때문에 상술한 구성과 동작에만 본 발명이 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위내에 속하는 모든 수정 및 등가들을 포함한다.

Claims (7)

1. 절연기판과 동일면상에 다수개의 표시전극쌍을 형성하고 상기 표시전극쌍의 전면에 형성된 유전체막의 두께를 차등적으로 형성시킨 상부패널을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유전체막은 전계집중부에서 얇게 전계가용부에서는 두껍게 형성시킨 유전체막을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유전체막의 두께가 5μm∼200μm인 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 주방전부의 폭은 30μm∼500μm 인 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 절연기판상에 방전을 위한 유지전극쌍이 형성되고, 상기 유지전극쌍에 차례로 유전체막과 보호막이 형성된 AC 면방전형 PDP에 있어서; 상기 유전체막은 플라즈마 방전영역을 중심으로 유지전극쌍의 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 테이퍼 형태로 형성하고, 상기 유전체막상에 유전체막을 보호하기 위한 보호막을 이와 동일하게 형성함을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유전체막은 플라즈마 방전영역을 중심으로 유지전극쌍의 전계집중부에서 두께가 얇고 전계가용부에서 두께가 두껍게 차등적으로 계단 형태로 형성하고, 상기 유전체막상에 유전체막을 보호하기 위한 보호막을 이와 동일하게 형성함을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍의 폭은 화소 피치의 80%까지 넓게 형성한 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.