KR100421220B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

Kr 액시머에 의한 플라즈마 디스플레이 패널에 관해 개시된다. 방전가스로서는 순수 Kr 또는 적정량의 버퍼가스와 혼합된 Kr 혼합가스가 적용된다. Kr 액시머를 자외선 공급원하며, 이용되며, 높은 휘도와 효율을 가지게 된다. 버퍼가스보다 상대적으로 질량이 큰 Kr을 고질량이 큰 고농도로 적용하기 때문에 이온 충격에 의한 MgO 보호막 및 형광체의 손상을 억제시켜 결과적으로 패널의 수명을 연장하게 된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 상세히는 방전효율 및 휘도가 향상된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

최근의 플라즈마 디스플레이 패널의 개발은 AC 방전형에 주로 관련되며, 그 과제로서는 발광효율의 증대, 휘도의 향상, 내구성 향상, 구동전압 강하 등이 있다. 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 방전 가스로서는 Ne-Ar, He-Xe, Ne-Xe, He-Ne-Xe 등의 페닝 혼합가스(penning mixture)가 사용된다.

Ar-Ne 방전 가스의 경우는 매우 소량의 Ar(예를 들어 0.1%)을 함유하며(0.1% Ar/Ne), 최근 많이 사용되고 있는 Xe-Ne 방전 가스는 약 4% Xe를 함유한다(4% Xe/Ne). 이러한 종래 방전가스의 UV(ultra violet) 발생효율이 1 내지 2%로 매우 낮다. 이와 같은 낮은 효율은 플라즈마 방전 시 기저 상태(ground state)에 있는 Xe 에 의한 자기 흡수(self absorbtion)에 기인한다.

플라즈마 디스플레이 패널은 음극선관에 비교되는 많은 장점을 가지고 있지만, 발광효율, 휘도 및 수명 면에서 음극선관에 비해 뒤 떨어지고, 또한 백색온도(white color temperature)도 음극선관의 그것에 비해 낮은 결점을 가진다.

발광효율 및 휘도는 방전가스의 UV 발생량에 관련되고, 수명 문제는 플라즈마 방전시 이온 충격에 의한 형광체 및 MgO 보호막의 손상에 기인한다.

본 발명은 높은 발광효율을 가지고 특히 다량의 자외선 방출에 의해 높은 휘도를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 플라즈마 방전시 MgO 보호막 손상의 감소에 의해 그 수명이 연장될 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 그 다른 목적이 있다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, Kr 액시머 발생을 위한 3자 반응(Three-body Collision)을 설명하는 도면이다.

도 3은 종래와 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전특성을 비교해 보인 그래프이다.

도 4a는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성을 보인 파장별 강도의 변화를 보인 그래프이다.

도 4b는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성을 보인 파장별 강도의 변화를 보인 그래프이다.

도 5는 60% Kr/Ne 농도의 방전가스를 이용하는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전체가스압력별 구동전압변화에 따른 발광효율의 변화를 보인 그래프이다.

도 6은 450torr의 전체가스압력하에서 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 Kr 농도별 방전 특성을 보인 구동전압변화에 따른 발광효율의 변화를 보인 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 방전가스로서 순수 Kr 또는 소정량의 버퍼가스를 포함하는 Kr 혼합가스를 적용하며, 상기 Kr의 분압비가 50 내지 60% 이다.

상기 버퍼가스는 He, Ne 및 Ar 중 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하며, 나아가서는 상기 Kr 이 상기 버퍼가스에 대해 30% 이상 부분압을 가지며, 플라즈마 방전시 Kr 액시머에 의한 다량의 UV를 얻도록 한다.

본 발명 플라즈마 디스플레이 패널에서, 내부 전체 가스 압력은 150 내지 700 torr이며, 바람직하기로는 400내지 550torr, 더 바람직하기로는 450 내지 500 torr이고, 특히 상기 버퍼가스는 Ne 이며 Kr : Ne = 50 : 50(%) 또는 Kr : Ne = 60 : 40(%)의 분압비를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따르면 Kr 은 버퍼가스에 대해 50 내지 60%의 분압비를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널에서 한 픽셀의 단면을 보인다. 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, UV 소스로서의 방전 가스를 제외한 물리적인 구조는 중요하지 않다. 이러한 물리적인 구조는 방전가스에 의한 방전의 방식 등을결정하는 것으로서 다양한 형태의 변화가 가능하다.

도 1은 참조하면, 소다 라임 글래스(soda lime glass)등으로 된 전면판(1)과 배면판(10)의 사이에 방전 공간(7)을 구획하는 소정 높이의 격벽(5)이 소정 간격으로 형성되어 있다. 전면판(1)과 배면판(10)의 각 내면에는 전극(2, 9)이 각각 형성되어 있고, 각 전극(2, 9)은 유전체층(3, 8)에 의해 보호되어 있다. 상기 전면판(1)의 유전체층(2)에는 MgO 등의 보호막(4)이 형성되어 있다. 상기 격벽(5)의 측면과 격벽(5)사이의 배면판(10)측의 유전체층(8) 상에 형광체층(6)이 형성된다.

상기와 같은 구조의 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 구조에서 알수 있듯이 AC 방전형이다. 상기 전면판(1)과 배면판(10)에 형성되는 전극(2, 9)은 방전공간(7)에서의 방전을 유도하는 것으로서 다양한 형태로의 배치구조를 가진다. 이러한 전극의 배치구조는 이미 잘 알려져 있고 알려진 구조 중 어떠한 것이라도 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 적용될 수 있기 때문에 더 이상 설명되지 않는다.

본 발명의 특징은 상기 방전공간(7)내에 충진되는 방전가스가 순수 Kr 또는 적정량의 버퍼가스가 포함된 Kr 혼합가스인 점이다. 본 발명에 따르면 Kr 은 적어도 30% 이상이며, 버퍼가스는 He, Ne 및 Ar 중 적어도 어느 하나로 이루어 진 가스이며 Kr 가스에 대해 0 내지 70% 분압을 가진다. 즉, 본 발명은 방전 가스로서 매우 높은 농도의 Kr 가스가 적용된다. 이와 같이 매우 높은 농도의 Kr 혼합가스는 방전 시, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3의 물질(M)과 충돌한 3자 반응(Three-bodyreaction or collision)에 의해 높은 농도의 다이머(dimer), 즉 여기된 Kr 액시머(Kr₂*)를 발생시킨다. 이러한 Kr 액시머는 안정한 기저상태를 가지지 않으므로 기존의 Xe 과는 달리 기저 상태에서의 자기 흡수(self absorption)에 의한 손실을 일으키지 않는다. Kr 액시머의 방출은 146nm 근방에서 일어나며, 이는 종래의 방전 가스로 사용되었던 Xe 의 공명 라인(resonance line)인 147nm와 거의 일치한다. 이러한 일치성은 Xe 를 방전가스를 사용하던 플라즈마 디스플레이 패널에서 기존 형광체를 그대로 이용하여 방전 가스를 Kr 로 대체하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

따라서 본 발명은 Kr 액시머에 의한 UV 소스를 가지는 플라즈마 디스플레이에 관계되는데, 아래의 표 1은 종래의 Xe/Ne 방전가스와 본발명의 바람직한 실시예에 따른 50% Kr/Ne 방전가스에 의해 플라즈마 방전 특성을 비교해 보이며, 도 3은 아래의 표에서 4%-Xe/Ne PDP와 50%-Kr/Ne PDP의 방전 특성을 비교해 보인 그래프이다.

구분	4%-Xe/Ne	50%-Kr/Ne(본 발명)	30%-Xe/Ne	50%-Xe/Ne
발광효율(Efficacy) [lm/W]	1.3	1.72	1.56	1.58
정규화된 발광효율(normalized efficacy)	1	1.32	1.20	1.22
밝기(brightness) [cd/m2]	545	909	1391	1799
정규화된 밝기(normalized brightness)	1	1.67	2.55	3.26
구동전압(operation Voltage)	(reference)	동일(+0V)	(+50V)	(+100V)
정규화된 파워(normalized power)	1	1.26	2.12	2.68
최대 방전 유지 전압(Max. Sustain Voltage)	(reference)	약간높음(+40V)	높음(+90V)	매우높음(+170V)

위의 표 1과 도 3에서 알 수 있듯이, 종래의 일반적으로 사용되던 4%-Xe/Ne 방전가스를 이용한 PDP에 비해 본 발명의 한실시예에 따른 50%-Kr/Ne 방전가스를 이용한 PDP가 발광효율 및 밝기면에서 매우 탁월하다.

본 발명의 50%-Kr/Ne PDP가 비록 4%-Xe/Ne PDP에 비해 약 26%의 파워를 소모하고 방전 유지 전압이 약 40V 가 높기는 하지만, 밝기 및 방전 효율이 무려 약 67% 및 32% 으로 매우 높다. 또한 본 발명의 50%-Kr/Ne PDP가 320V 에서 동작했을 때 0.86lm/W의 효율을 보임으로써 290V 에서 동작하는 4%-Xe/Ne PDP 의 0.65 lm/W 에 비해 32% 높은 효율을 보인다.

상기 표 1에서 30%-Xe/Ne PDP 와 50%-Xe/Ne PDP는 상기 본 발명의 50%-Kr/Ne PDP와 비교하기 위하여 설정된 PDP 이다. 30%-Xe/Ne PDP 와 50%-Xe/Ne PDP는 비록본 발명의 50% Kr/Ne PDP 에 비해 높은 밝기를 가지는 반면에 소비 전력이 종래의 4% Xe/Ne PDP 및 본발명의 50%-Kr/Ne PDP에 비해 너무 큰 파워를 요구하고 특히 높은 유지 전압(Sustain Voltage)를 요구한다.

반면에 본발명의 50%-Kr/Ne PDP는 종래의 4%-Xe/Ne PDP 에 비해 26% 높은 파워와 40볼트 높은 방전 유지 전압을 유지하지만, 이에 따른 방전효율이 32%, 밝기가 67% 증가하는 매우 획기적인 결과를 보인다.

도 3은 상기 표 1에서 본발명의 50%-Kr/Ne PDP는 종래의 4%-Xe/Ne PDP의 구동전압 변화에 따른 방전 특성을 비교해 보인 그래프이다.

도 3에서 마름모 마크는 전류변화, 원형마크는 효율변화, 삼각형은 밝기 그리고 사각형은 파워변화를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본발명에 따른 50%-Kr/Ne PDP 가 종래의 4%-Xe/Ne PDP에 비해 약간 높은 구동 전압하에서 증가된 밝기 및 효율을 가진다. 특히 290V 에서 본 발명에 따른 50%-Kr/Ne PDP의 밝기 및 효율이 67% 및 22% 로서 종래의 4%-Xe/Ne PDP에 비해 매우 높다. 또한 320V 에서 0.86lm/W 의 효율을 보이는 본 발명에 따른 50%-Kr/Ne PDP는 290V에서 0.65lm/W인 4%-Xe/Ne PDP 에 비해 32% 높은 효율을 보인다.

도 4a, b에 50%-Kr/Ne 개스를 이용한 본 발명의 PDP와 4%-Xe/Ne 개스를 이용한 종래 PDP의 특성을 비교하였다. 도 4a는 종래 4%-Xe/Ne PDP의 특성치이며, 도 4b는 본 발명에 따른 50%-Kr/Ne PDP의 특성치이다.

도 4a, b에서 알 수 있듯이 본 발명의 50%-Kr/Ne PDP에서는 종래 4%-Xe/NePDP에서 보이던 Ne 피크(약 540 내지 808nm)들이 매우 약해 색순도 측면에서 매우 유리하며, 특히 600내지 700nm 사이에서 종래 4%-Xe/Ne PDP의 적색라인이 매우 두드러진 큰 강도를 가지는 반면에(적색계로 치우쳐 짐) 본 발명의 50%-Kr/Ne PDP는 괄목할 정도로 약화된 적색라인의 강도(청색계로 치우쳐 짐)를 가진다. 이러한 50%-Kr/Ne PDP의 적색라인에서의 강도약화는 백색온도가 종래의 4%-Xe/Ne PDP에 비해 상대적으로 증가함을 나타낸다.

본 발명자는 다양한 레벨의 가스 압력하에서 서로 다른 농도의 Kr을 함유하는 방전가스에 있어서의 구동전압 변화에 따른 발광효율을 실험하였다. 실험조건들로서는 전체가스압력을 400, 450, 500 및 550torr 로 조절하여보았고, Kr 의 농도는 10, 30, 40, 50 그리고 60%로 조절하였고, 이러한 조건하에서 구동전압변화에 따른 발광효율의 변화를 아래와 같이 실험하였다.

도 5는 본 발명에 따른 서로 다른 4가지의 전체가스압력 하에서, 60%-Kr/Ne PDP가 나타내보이는 구동전압(V)변화에 따른 발광효율(lm/W)변화를 보인 그래프이다. 저 구동전압하에서 높은 발광효율을 위하여 400 내지 550torr의 범위 내로 가스압력이 설정되는 것이 바람직하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 270 내지 290V 범위의 구동전압에서 매우 높은 발광효율이 달성된다. 특히 500torr 가스압력에서 280볼트를 약간 상회하는 전압에서 최대의 발광효율이 달성된다. 이때에 구동전압은 450 및 550torr 일때와 같거나 작다. 상대적으로 낮은 전압이 선호되는 경우는 조금 낮은 발광효율이 허용되는 한 400torr의 가스압력이 최적이다.

도 6은 본 발명에 따라 450torr의 가스압력하에서 Kr 의 농도를 달리하는 방전가스의 구동전압변화에 따른 발광효율의 변화를 보인다. 여기에서 적용된 방전가스는 10% Kr/Ne, 30% Kr/Ne, 40% Kr/Ne, 50% Kr/Ne 및 60% Kr/Ne 이다. Kr 농도가 50 에서 60% 사이에서 최대 효율의 증가는 포화가 되며, 이때에 농도 증가에 대응하여 구동전압도 증가한다. 따라서, Kr 농도는 50 - 60%로 설정하는 것 바람직하다.

본 발명에 따르면 이온충격에 의한 MgO 보호막 및 형광체의 손상의 억제를 기대할 수 있다. 이는 종래의 비록 Xe에 비해 분자량이 작은 Kr을 방전개스로 적용하지만 종래에는 큰 질량의 Xe의 부분압력이 4% 인데 비해 본 발명의 경우는 큰 질량의 Kr의 부분압이 30% 이상, 바람직하게는 50% 내지 60%에 달하기 때문이다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 매우 높은 농도의 Kr 을 방전 가스로 적용한다. 경우에 따라서는 버퍼 가스가스가 없이 100%의 Kr 가스를 사용할 수 있다. 이와 같은 높은 농도의 Kr 은 다량의 액시머를 발생시키기 위해서 필요하다. 높은 농도의 Kr 에 의해 생성된 Kr 엑시머(Kr₂*)의 방출은 146nm 근방에서 이루어지기 때문에 공명라인(resonance line)이 147nm 인 Xe 에 대한 대체물이 될 수 있다. 이러한 Kr 의 부분압력은 30% 이상이며 버퍼가스는 He, Ne 및 Ar 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전체 압력은 150 내지 700torr 이며, 바람직하게는 400 내지 550torr이고, 그리고 Kr의 부분압력은 50% 내지 60% 이며 구동전압의 주파수는 5 내지 500kHz 이다.

상기와 같은 본 발명은 Kr 액시머에 의한 자외선을 형광체 여기원으로 이용한다. Kr 엑시머의 발생을 위해서 높은 농도의 (나아가서 순수한) Kr 가스를 방전가스로 적용한다. 이와 같은 특징에 의해 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 높은 휘도와 효율을 가지게 된다. 즉, 본 발명에 따르면 음극선관에 대비한 플라즈마 디스플레이 패널의 약점으로 나타나고 있고 휘도 및 효율을 상당히 개선한다. 또한, 질량이 큰 고농도의 Kr 방전 가스가 적용되기 때문에 이온 충격에 의한 MgO 보호막 및 형광체의 손상등을 억제하여 결과적으로 수명을 연장시킨게 된다.

Claims (12)

1. Kr 액시머를 형성하기 위한 순수 Kr 또는 소정량의 버퍼가스를 포함하는 Kr 혼합가스를 방전가스로 적용하며,

   방전가스 전체에 대한 Kr의 분압비가 50 내지 60% 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 버퍼가스는 He, Ne 및 Ar 중 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   방전가스의 전체 압력이 150 내지 700 torr인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 버퍼 가스는 Ne 이며, 상기 방전가스의 전체 압력은 400 내지 550 torr 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,

   전체 압력이 450 torr에서 Kr : Ne = 50 : 50(%) 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
10. 삭제
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 전체 압력이 500 torr에서 Kr : Ne = 60 : 40(%) 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
12. 삭제