KR100392957B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광효율을 향상시키기 위한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 유지방전을 일으키기 위한 유지전극쌍을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 유지방전 공간이 유지전극쌍 사이에 유지방전이 개시되는 개시영역과 개시영역에서 발생된 하전입자를 이용하여 유지방전이 발생되는 유지방전영역으로 분리되도록 각각의 유지전극을 패터닝하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 발광효율을 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 { Plasma Display Panel }

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 방전효율을 향상시키기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 전극구조에 관한 것이다.

최근 들어 대형 평판 표시장치의 필요에 따라 대면적의 평판 디스플레이로서 패널 제작이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하 "PDP"라 한다)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PDP는 통상 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 발광시킴으로써 발생하는 가시광을 이용하여 화상을 표시하게 된다.

도 1을 참조하면, 종래의 3전극 교류방식의 PDP는 투명전극쌍(3)이 형성된 상부기판(1)과, 어드레스전극(8)이 형성된 하부기판(2)과, 하부기판(2) 상에는 어드레스전극(8)을 사이에 두고 수직으로 격벽(10)이 형성되고, 상부기판(1), 하부기판(2) 및 격벽(10) 사이에 마련된 방전공간에는 방전가스가 주입된다. 상부기판 (1)에 있어서, 투명전극쌍(3)은 가시광을 투과할 수 있는 투명전도성물질 예를 들어, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : 이하 "ITO"라 함)로 패터닝된다. 이 투명전극(3)에는 버스전극(4)과 접촉된다. 버스전극(4)은 저항률이 높은 투명전도성물질의 전압 강하를 줄이는 역할을 한다. 이러한 투명전극(3)과 버스전극(4)이 덮여지도록 상부기판(1)의 배면에 상부유전체(5)가 전면 형성된다. 상부유전체(5)는 방전시 벽전하를 축적하여 방전에 필요한 전압을 낮추는 역할을 한다. 상부유전체(5) 상에 산화마그네슘(MgO)으로 전면 증착된 보호막(6)이 형성된다. 보호막(6)은 방전으로부터 투명전극쌍(3)과 상부유전체(5)를 보호함과 아울러 2차 전자 방출 효율을 높이는 역할을 한다. 하부기판(2)에 있어서, 어드레스전극(8)을 덮게끔 하부유전체(7)가 하부기판(2) 상에 전면 형성되며 그 위에 격벽(10)이 형성된다. 어드레스전극(8), 격벽 (10)은 투명전극쌍(3)과 직교되는 방향의 스트라입(stripe) 형태로 형성된다. 격벽(10)과 하부유전체(7)에는 형광체(9)가 도포된다.

이와 같은 3전극 교류방식의 PDP는 어드레스기간과 방전유지기간이 시분할되는 방법에 의해 화상을 표시한다. 즉, 어드레스기간에 데이터전압이 인가되는 어드레스전극(8)과 스캔전압이 인가되는 투명전극쌍(3) 사이의 전압차에 의해 어드레스 방전이 일어나게 된다. 이 어드레스 방전에 의해 표시하고자 하는 화소셀 또는 적색, 녹색, 청색 각각을 표시하기 위한 서브 화소셀이 선택된다. 방전 유지 기간에는 교류 방전 유지 전압이 인가되는 투명전극쌍(3) 간의 면방전에 의해 선택된 화소셀 또는 서브 화소셀에 유지 방전이 일어나게 된다. 이러한 플라즈마 방전에 의해 자외선이 발생하며, 자외선은 형광체(9)를 여기시켜 형광체(9)로 하여금 가시광을 발생시키게 된다.

도 2는 도 1의 교류 PDP에 대한 평면도를 나타내는 것이며, 도 3은 도 2에서 선 "A-A'"을 따라 절취한 플라즈마 디스플레이 패널을 설명하는 단면도로서, 전형적인 3전극 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조를 나타내고 있다.도 2 및 도 3은 플라즈마 디스플레이 패널의 상판을 도시한 것으로서 상부기판(11) 상에 하부기판(도시하지 않음) 상에 형성된 격벽(30)과 교차되도록 투명전극쌍(13)을 패터닝하고, 투명전극쌍(13) 상에 접촉되도록 버스전극(14)을 투명전극쌍(13)의 양 끝단에 형성한다. 이러한 투명전극쌍(13)과 버스전극(14)이 덮여지도록 상부기판의 배면에 상부유전체(15)가 전면 형성되고, 상부유전체(15) 상에 산화마그네슘(MgO)으로 전면 증착된 보호막(16)이 형성된다.

이러한 PDP의 구동방법으로는 어드레스기간과 방전유지기간을 분리한 서브필드(Sub-field) 구동방법이 대표적이다. 이 서브필드 구동방법에서는 도 3에 도시된 바와 같이 한 프레임을 n 비트 영상 데이터의 각 비트에 해당하는 n개의 서브필드(SF1 내지 SFn)로 분할하고, 각 서브필드(SF1 내지 SFn)를 다시 리셋기간 (RP), 어드레스기간(AP)과 방전유지기간(SP)으로 분할하게 된다. 리셋기간(RP)은 방전셀을 초기화하는 기간이고, 어드레스기간(AP)은 비디오데이터의 논리값에 따라 선택적인 어드레스방전이 발생하게 하는 기간이며, 방전유지기간(SP)은 상기 어드레스방전이 발생된 방전셀에서 방전이 유지되게 하는 기간이다. 리셋 기간 (RP)과 어드레스 기간(AP)은 각 서브 필드 기간에 동일하게 할당된다.방전유지기간(SP)에는비율의 가중치를 부여하여 그 방전유지기간(SP)들의 조합에 의해 계조를 표현하게 된다.

이러한 PDP는 효율 1 lm/W 정도, 휘도 400cd/㎡, 그리고 300W 정도의 소비전력을 갖고 있다. 그러나 가정용 텔레비젼으로서 보급되기 위해서는 현재의 음극선관(Cathode Ray Tube ; CRT) 텔레비젼에 버금가는 휘도와 소비전력이 요구된다. PDP에서 휘도 향상과 소비전력의 감소를 얻기 위해서는 패널의 발광 효율을 향상시켜야한다.

교류방식의 PDP에서 발광효율(η)은 다음 수학식으로 주어진다.

여기서 B는 휘도, S는 발광면적, P는 소비전력을 나타낸다.

발광효율(η)은 발광면적(S)과 휘도(B)에 비례하고, 소비전력(P)에 반비례하므로, 발광 효율(η)을 향상시키기 위해서는 발광면적(S)을 늘려야 하는 어려운 점이 있으므로 패널의 휘도를 높이고 소비전력을 감소시켜야 한다.

PDP는 패널에서 발생하는 가시광은 플라즈마 방전에서 발생하는 진공 초자외선(Vacuum Ultra Violet : 이하 "VUV"라 함)이 형광체를 여기시켜 얻어지므로 이를 증가시키려면 VUV 강도를 증가시키고, 형광체가 VUV를 가시광으로 바꾸어 주는 변환효율을 증가시켜야 한다. 따라서 교류PDP에서 발광효율을 향상시키기 위해서는방전시 발생하는 자외선의 양과 강도(intensity)를 증가시켜야 하는데 현재의 교류PDP는 부글로우(Negative Glow)방전을 이용하고 있으르로 한계가 있다. 반면 발광 효율이 높은 형광등의 경우에는 방전효율이 높은 양광주모드(Positive Column) 모드를 이용하고 있는데 이 경우 방전 전극간의 거리를 길게 해야 한다. 방전전극간의 거리가 증가하게 되면 방전 개시 전압이 증가하게 되고 이로 인해 내전압이 높은 고가의 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용해야 하는 등의 문제점이 있다.

종래의 3전극 교류방식 PDP는 휘도를 높이기 위해 방전 전극간의 거리를 멀게 하여 발광 효율을 향상시키지만, 방전 면적이 넓어짐에 따라 전력의 소비가 증가하게 된다. 이에 따라, PDP의 고휘도와 저전력화가 가능한 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 PDP 전면판의 전극 구조를 개선함으로써 발광효율을 향상시키기 위한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 교류방식 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 교류방식 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 평면도.

도 3은 도 2에서 선 "A-A'"을 따라 절취한 플라즈마 디스플레이 패널을 설명하는 단면도

도 4는 도 1에 도시된 방전셀의 서브필드 구동방법을 설명하기 위한 프레임 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 교류방식 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 평면도.

도 6a 내지 도 6d는 도 5에서 선 "B-B'"을 따라 절취한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 설명하는 단면도.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전영역을 나타낸 단면도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류방식 플라즈마 디스플레이 패널을 설명하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,11,31 : 상부기판 2 : 하부기판

3,13,23,43 : 투명전극 4,14,37,44 : 버스전극

5,7,15,38 : 유전체 6,16,39 : 보호막

8 : 어드레스 전극 9 : 형광체

10,20,30,40 : 격벽 35 : 제1 투명전극쌍

36 : 제2 투명전극쌍

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 유지방전을 일으키기 위한 유지전극쌍을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 유지방전 공간이 유지전극쌍 사이에 유지방전이 개시되는 개시영역과 개시영역에서 발생된 하전입자를 이용하여 유지방전이 발생되는 유지방전영역으로 분할되도록 상기 유지전극쌍이 분리되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 교류 면방전 PDP의 평면도인데, 이의 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 PDP는 상부기판 상에 내부에 방전공간이 두 부분으로 나뉘어지도록 하는 투명전극(23)을 구비한다. 이를 위해 투명전극(23)은 내부에 다양한 형태, 예를 들어 사각형태의 홀(34)을 갖도록 형성된다. 이 투명전극(23)은 상대적으로 좁은 간격을 유지하는 제1 투명전극(35)과, 상대적으로 넓은 간격을 유지하며 제1 투명전극(35)과 전기적으로 연결된 제2 투명전극(36)으로 나뉘어진다. 이 중 제2 투명전극(36)의 양끝단에 버스전극(37)이 형성된다. 이 제1 및 제2 투명전극(23)과 버스전극(37)으로 유지방전을 일으키는 유지전극쌍이 형성된다. 즉, 제1 투명전극(23)과 버스전극(37)으로 스캔전극이 형성되며, 제2 투명전극(36)과 버스전극(37)으로 서스테인전극이 형성된다. 이러한 유지전극쌍 위에 상부유전체 및 보호막(MgO)과 실(seal)층(도시하지 않음)이 형성된다.

하판을 구성하는 하부기판 상에는 어드레스 방전을 위한 어드레스전극이 유지전극쌍(23)과 상호 직각으로 교차되도록 형성된다. 하부기판과 어드레스전극 상에는 방전시 벽전하 형성을 위한 하부유전체가 전면 도포된다. 또한 상판과 하판 사이에는 도면에 도시되지 않은 격벽(30)이 수직으로 형성된다. 격벽(30)은 상판 및 하판과 함께 방전셀의 방전영역을 형성하고, 방전셀들을 서로 구분하여 이웃한 방전셀 간의 상호 간섭을 차단한다. 하판의 하부유전체와 격벽(30) 상에는 형광체가 도포된다. 방전영역 내에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 주입된다. 이후 배기공정을 제거하는 팁-오프 (tip-off)공정을 진행함으로써 패널을 완성한다.

도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시된 패널의 제조과정을 단계적으로 설명한 도면이고, 특히 도 6d는 도 5에서 선 "B-B'"을 따라 절취한 플라즈마 디스플레이 패널을 설명하는 단면도를 나타낸 것이다.

도 6a와 같이 상부기판(31) 상에 투명전도성물질이 스퍼터링이나 진공증착 등의 방법을 증착된 후 패터닝됨으로써 제1 및 제2 투명전극쌍(35,36)이 스트라입 형태로 형성된다. 제 1 투명전극쌍(35)은 방전 개시 전압을 낮추는 역할을 하고, 제 2 투명전극쌍(36)은 방전유지시 방전을 길게 유지시켜 주는 역할을 한다. 이 후 제2 투명전극쌍(36)의 양쪽끝에 도 6b에 도시된 바와 같이 버스전극(37)이 형성된다.

도 6c에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 투명전극쌍(35,36)과 버스전극(37)을 덮도록 상부유전체(38)이 형성된다. 이 때 상부유전체(38)는 방전시 벽전하를 축적하여 방전에 필요한 전압을 낮추는 역할을 한다. 유전체(38) 상에 산화마그네슘(MgO)으로 전면 증착됨으로써 도 6d에 도시된 바와 같이 보호막(39)이 형성된다. 보호막(39)은 방전으로부터 유지전극쌍과 상부유전체(38)를 보호함과 아울러 2차 전자 방출 효율을 높이는 역할을 한다.

한편, 도 5 및 도 6d에 도시된 바와 같이 투명전극이 홀을 사이에 두고 방전공간이 적어도 두 개로 나뉘도록 분리됨으로써 본 발명에 따른 PDP는 TS구조와 비슷한 구조이다.

발광효율을 향상시키기 위해 방전전극간 거리를 증가 시키는 한편, 방전개시전압을 낮추는 방안이 고려되어야 한다. 그러나 TS구조의 방식에서는 유지전극과 인접전극간 방전으로 인해 방전을 개시하게 되는데, TS구조에서는 방전개시전압을 줄이는 데는 한계가 있게 된다. 따라서 도 5 및 도 6d에 도시된 바와 같이 투명전극을 분리하고 숏갭의 간격을 줄임으로써 방전개시전압을 줄이고자 하는 것이다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

투명전극(23)은 방전공간 내에서 적어도 2부분으로 나누어져 있고, 이 두 부분은 상대적으로 좁은 투명전도성물질로 이루어진 방전통로(33)로 연결되어 있다. 이 방전통로(33)는 방전 공간을 효과적으로 구분하기 위하여 하부기판 상에 형성된 격벽(30)과 중첩되게 형성된다.

이 때 두 전극 영역은 각각 ① 영역을 방전개시영역, ② 영역을 방전유지영역이라 하면, 다음의 구동은 다음과 같다.

방전 전압이 인가되면 ① 전극사이에서 방전 개시가 일어난다. ① 영역에서 생선된 방전은 ② 영역으로 퍼져 나가 방전 유지시의 방전통로는 방전 전극 ② 사이의 거리가 된다. 따라서 방전 전극간 거리가 늘어나 양광주 모드의 방전이 발생하여 발광 효율이 증가한다.

이때 버스전극에 인가된 전압은 방전통로(33)를 통해 전극 ①에 전달되는데 투명 전극의 경우 버스전극에 비해 작은 전기 전도도를 가지므로 투명 전극 ①과 ② 사이를 연결하는 방전통로(33)의 폭을 좁게 하면 전극 ①과 ② 사이에 전압 강하가 생겨 방전이 전극 ① 사이에만 형성되는 것을 방지한다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 교류방식의 PDP의 방전 영역은 방전개시영역과 방전유지영역으로 구성된다. 방전 전압이 방전 유지용 제 2 투명전극쌍(36)에 인가되면 전압 강하가 일어나 방전 개시용 제 1 투명전극쌍(35)에는 제 2 투명전극쌍(36)보다 낮은 전압이 인가된다. 그러나, 제 1 투명전극쌍(35) 사이에서 방전이 일어나는데 필요한 전압이 제1 투명전극쌍(35)과 제 2 투명전극쌍(36) 사이나 제 2 투명전극쌍(36)들 사이에 필요한 전압보다 상당히 작으므로 방전은 제1 투명전극쌍(35) 사이에서 일어난다. 방전이 일어나면 제 2 투명전극쌍(36) 영역까지 퍼져나가게 되어 방전은 도 7b에 도시된 바와 같이 방전셀 전체에 형성된다. 또한 제 1 투명전극쌍(35)과 제 2 투명전극쌍(36)사이에 전압강하가 있으므로 두 전극 부분에 가해지는 전기장은 동일 수준이거나 제 2 투명전극쌍(36) 사이에 강한 전기장이 가해져 주된 방전이 제2 투명전극쌍(36) 사이에서 형성된다. 따라서, 방전 전극간 거리가 늘어나 양광주 모드의 방전이 발생하여 발광효율이 증가한다.

도 8은 본 발명에 따른 PDP의 방전통로의 위치를 변경시킨 실시예를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 제1 및 제2 투명전극쌍(35,36)에 의해 마련된 두 방전 영역을 연결하는 방전통로(42)를 한쪽은 방전셀 내(예를 들어, 방전셀의 중앙)에 형성하며, 한쪽은 격벽(40)과 대응되게 형성한다. 방전영역을 본 발명과 같이 나눌 경우 어드레싱 할 때 스캔 전극의 폭이 종래의 구조에 비해 좁게 되어 이 전극에 형성되는 벽전하가 부족하여 방전 유지 전압이 상승할 가능성이 있기 때문에 스캔 전극만 방전 전극을 구분하는 두 전극을 연결하는 방전통로(42)를 방전 셀의 한 가운데로 형성하도록 한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 교류방식의 PDP는 플라즈마 방전 영역을금속전극의 방전 개시 영역과 방전 유지 영역을 구분되게 형성하고, 방전개시영역에서 방전전극간의 거리를 가깝게 하고, 방전 전압 증가없이 방전영역 간의 거리를 증가시킴으로써 방전효율을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

1. 유지방전을 일으키기 위한 유지전극쌍을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

   상기 유지방전 공간이 상기 유지전극쌍 사이에 상기 유지방전이 개시되는 개시영역과 상기 개시영역에서 발생된 하전입자를 이용하여 상기 유지방전이 발생되는 유지방전영역으로 분할되도록 상기 각각의 유지전극을 패터닝한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지전극은 내부에 사각형태의 홀을 갖도록 패터닝된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 유지전극은 자신과 대향된 유지전극과 좁은 간격으로 대향하는 제1 전극과,

   자신과 대향된 유지전극과 넓은 간격으로 대향하는 제2 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍 각각은 홀이 주기적으로 배열되는 사다리 형태로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유지전극쌍 각각의 홀은 자신과 대향하는 유지전극의 홀과 어긋난 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.