KR100438583B1

KR100438583B1 - 플라즈마 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR100438583B1
Application number: KR10-2001-0086116A
Authority: KR
Inventors: 권태인
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2004-07-02
Also published as: JP2003203575A; KR20030055981A; US6781310B2; US20030122487A1

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 종래 플라즈마 디스플레이 패널은 방전가스에서 발생되는 오렌지색 가시광을 차단하여 색순도를 향상시키기 위해 상판의 상부에 컬러필터를 위치시킴으로써, 그 컬러필터의 제조에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 가격이 증가하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 상판유리와, 상기 상판유리의 저면 일부에 위치하는 유지전극과, 상기 유지전극의 저면 일부에 위치하는 버스전극과, 상기 버스전극, 유지전극 및 상판유리의 저면 전면에 위치하는 유전층과, 상기 유전층의 저면에 위치하는 보호층으로 구성되는 상판을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 상판의 구성요소의 사이에 삽입되며, 하판측에서 입사되는 광을 그 광의 파장에 따라 다른 각도로 회절시키는 격자형 필터층과; 상기 격자형 필터층의 상부측에 상기 상판의 구성요소의 사이에 위치하여 상기 격자형 필터층에서 회절된 광중 특정한 파장의 광만을 선택적으로 투과시키는 블랙매트릭스층을 더 포함하여 구성하여, 저가격의 공정을 사용하여 반응가스에서 발생되는 오렌지색 가시광과 근적외선의 투과를 차단함으로써, 플라즈마 디스플레이 패널의 광효율의 저하를 방지하며, 저가격으로 플라즈마 디스플레이 패널의 색순도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 격자형 필터를 사용하여 원하는 색상의 가시광만을 선택적으로 필터링하여 출력함으로써, 색순도와 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

도1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 하부기판(10)의 상부에 위치하는 절연막인 하지막(11)과; 그 하지막(11)의 상부일부에 위치하는 전압이 인가되는 어드레스전극(12)과; 상기 어드레스전극(12) 및 하지막(11)의 상부전면에 위치하는 유전막(13)과; 상기 어드레스전극(12)으로 부터 소정거리씩 각각 이격되는 유전막(13)의 상부에 접하며, 상부측과 하부측의 면적이 동일하며, 상하측으로 긴 형태를 나타내며, 픽셀영역을 구분하는 격벽(14)과; 상기 격벽(14)의 상부측에 위치하는 블랙매트릭스(BM)와; 상기 격벽(14)으로 분할 되는 픽셀영역의 격벽(14)측면과 유전막(13)의 상부측에 소정의 두께로 위치하며, 자외선의 인가에 의해 R, G, B각각의 가시광을 발산하는 형광체층(15)과; 상부기판(20)과; 상기 상부기판(20)의 하측에 접하며, 상기 격벽(14)이 한정하는 픽셀영역 내에서 상기 어드레스전극(12)과 수직으로 교차하도록 위치하는 유지전극(21)과; 상기 유지전극(21)의 하부일부에 위치하는 버스전극(22)과; 상기 버스전극(22), 유지전극(21), 상부기판(20)의 하부전면에 위치하는 유전막(23)과; 상기 유전막(23)을 보호하며, 상기 격벽(14)에 접하도록 상기 유전막(23)의 하부에 위치하는 보호막(24)으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스전극(12)과 버스전극(22)의 전위차에 의해 상기 격벽(14)으로 한정되는 픽셀영역의 방전가스가 플라즈마 상태가 되고, 그 플라즈마의 자외선에 의해 형광체층(15)이 여기되어 가시광이 발생되며, 그 가시광선을 이용하여 화상을 외부로 전달하게 된다.

이와 같이 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 격벽(14)으로 구분되어지는 방전공간 내에 He, Xe, Ne 등으로 구성되는 방전가스가 주입되어 있으며, Xe에서 상기 설명한 자외선이 발생한다.

상기 Ne 가스는 가속된 가스 이온이 충돌하여 유전체나 형광체층(15)을 열화시키는 것을 방지하기 위해 주입하며, 이와 같이 Ne가스의 주입에 의해 이온의 충돌을 줄이고 있다.

그러나, Ne 가스는 방전에 의해 오렌지색의 가시광을 발산시켜 플라즈마 디스플레이 패널의 색순도를 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

도2는 도1에 도시한 플라즈마 디스플레이 패널의 상판측에 컬러필터를 적용한 모식도로서, 이에 도시한 바와 같이 적색, 녹색, 청색을 표시하는 형광체층(15)의 상부에 컬러필터의 적색, 녹색, 청색을 나타내는 색상층(R, G, B)이 각각 대응하도록 배치함으로써, 반응가스의 발광색을 차단하여 형광체의 색순도를 향상시키는 효과와, 외광의 반사율을 줄임으로써 콘트라스트를 향상시키는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 Ne가스로 부터 발생되는 오렌지색의 가시광을 적색, 녹색, 청색의색상층을 사용하여 필터링하여 색순도를 향상시키게 된다.

또한, 방전가스로 부터 발생되는 근적외선을 차단하여, 근적외선의 발생시 발생할 수 있는 리모트 콘트롤러의 오동작을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기 컬러필터는 복수회의 정밀한 코팅공정을 수행해야 하는 등, 그 제조공정이 복잡하며, 색상층 자체의 광투과율에 의해 플라즈마 디스플레이 패널의 광효율이 저하된다.

상기한 바와 같이 종래 플라즈마 디스플레이 패널은 방전가스에서 발생되는오렌지색 가시광 또는 근 적외선을 차단하여 색순도를 향상시키고, 리모트 콘트롤러의 오동작을 방지하기 위해, 상판의 상부에 픽셀 각각에 대해 적색, 녹색, 청색의 색상층을 가지는 컬러필터를 위치시킴으로써, 그 컬러필터의 제조에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 가격이 증가하는 문제점과 아울러 컬러필터 자체의 광투과율에 의해 플라즈마 디스플레이 패널의 광효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 저가의 필터구조를 사용하며, 광효율의 저하없이 색순도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도.

도2는 컬러필터를 포함하는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도.

도3은 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도.

도4는 도3에 있어서, 격자형 필터의 평면도.

도5는 격자형 필터를 이용한 전면필터의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30:격자형 필터층 40:블랙 매트릭스층

상기와 같은 목적은 상판유리와, 상기 상판유리의 저면 일부에 위치하는 유지전극과, 상기 유지전극의 저면 일부에 위치하는 버스전극과, 상기 버스전극, 유지전극 및 상판유리의 저면 전면에 위치하는 유전층과, 상기 유전층의 저면에 위치하는 보호층으로 구성되는 상판을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 상판의 구성요소의 사이에 삽입되며, 하판측에서 입사되는 광을 그 광의 파장에 따라 다른 각도로 회절시키는 격자형 필터와; 상기 격자형 필터의 상부측에 상기 상판의 구성요소의 사이에 위치하여 상기 격자형 필터에서 회절된 광중 특정한 파장의 광만을 선택적으로 투과시키는 블랙매트릭스층을 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널의 모식도로서, 이에 도시한 바와 같이 하부기판(10)의 상부에 위치하는 절연막인 하지막(11)과; 그 하지막(11)의 상부일부에 위치하는 전압이 인가되는 어드레스전극(12)과; 상기 어드레스전극(12) 및 하지막(11)의 상부전면에 위치하는 유전막(13)과; 상기 어드레스전극(12)으로 부터 소정거리씩 각각 이격되는 유전막(13)의 상부에 접하며, 상부측과 하부측의 면적이 동일하며, 상하측으로 긴 형태를 나타내며, 픽셀영역을 구분하는 격벽(14)과; 상기 격벽(14)의 상부측에 위치하는 블랙매트릭스(BM)와; 상기 격벽(14)으로 분할 되는 픽셀영역의 격벽(14)측면과 유전막(13)의 상부측에 소정의 두께로 위치하며, 자외선의 인가에 의해 R, G, B각각의 가시광을 발산하는 형광체층(15)과; 상부기판(20)과; 상기 상부기판(20)의 하측에 접하며, 상기 격벽(14)이 한정하는 픽셀영역 내에서 상기 어드레스전극(12)과 수직으로 교차하도록 위치하는 유지전극(21)과; 상기 유지전극(21)의 하부일부에 위치하는 버스전극(22)과; 상기 버스전극(22), 유지전극(21), 상부기판(20)의 하부전면에 위치하는 유전막(23)과; 상기 유전막(23)을 보호하며, 상기 격벽(14)에 접하도록 상기 유전막(23)의 하부에 위치하는 보호막(24)으로 구성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 상부 유전막(23)에 평행한 방향으로 삽입되며, 상기 격벽(14)이 정의 하는 픽셀영역에 대응하는 위치 내에서 격자형구조를 나타내는 금속의 격자형 필터층(30)과; 상기 유전막(23)의 상부측에 매립되며, 상기 격벽(14)이 정의 하는 픽셀영역과 소정간격 어긋나게 위치하는 복수의 블랙매트릭스층(40)으로 구성된다.

도4는 도3에 있어서, 금속 의 격자형 필터층(30)의 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 격벽(14)과 블랙매트릭스(BM)의 상부측에 위치하는 영역에서는 광을 차단하는 금속막이 위치하며, 픽셀에 해당하는 영역에는 그 금속막이 격자형 구조를 나타낸다.

이와 같은 격자형 구조는 투과되는 광의 주파수에 따라 그 굴절율이 다르게 되며, 이에 따라 광의 스펙트럼을 얻을 수 있다.

상기 스펙트럼에서 원하는 색상의 가시광만을 추출하기 위해 블랙매트릭스층(40)을 사용하여 최종적으로 필터링한다.

이하, 상기와 같은 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 좀더 상세히 설명한다.

먼저, 유지전극(21), 버스전극(22) 및 어드레스전극(11)에 전압이 인가되면, 격벽(14)에 의해 정의되는 픽셀영역 내에 위치하는 방전가스가 플라즈마 상태가 되며, 그 플라즈마에서 발생되는 자외선에 의해 형광체층(15)에서는 적색, 녹색 또는 청색의 가시광이 발생한다.

상기 형광체층(15)에서 발생된 가시광은 보호층(24)을 투과하여, 상기 격자형 필터층(30)을 통해 굴절한다.

상기 반응가스에 포함된 Ne에서는 오렌지색 가시광이 발생되며, 그 플라즈마에서는 근적외선도 발생된다.

이와 같이 원하지 않는 가시광과 근적외선은 상기 격자형 필터층(30)과 블랙매트릭스층(40)에 의해 차단된다.

상기 격자형 필터층(30)과 블랙매트릭스층(40)에 의해 오렌지색 가시광 및 근적외선이 차단되는 과정을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 상기 격자형 필터층(30)의 격자간격은 각 픽셀이 나타내는 색상에 따라 그 간격을 달리한다.

그 격자간격을 산출할 수 있는 식을 아래의 수학식1에 나타내었다.

상기의 수학식1에서 d는 격자의 간격이며, λ는 픽셀에서 발생되는 가시광의 파장을 나타낸다. 그리고, θ는 상기 격자형 필터층(30)을 투과한 광의 회절각이고, m은 정수이다.

상기의 수학식1에서 알 수 있듯이, 격자의 간격에 따라 원하는 가시광 파장을 일정한 각도로 회절시킬 수 있게 된다.

즉, 상기 정수 m의 변화에 따라 상기 격자형 필터층(30)과 소정 간격(t) 이격된 블랙 매트릭스층(40)에서는 보강 간섭무늬가 나타나며, 그 블랙매트릭스층(40)의 개구부를 통해 원하는 파장의 가시광만을 필터링할 수 있게 된다.

예를 들어 투과시킬 가시광의 파장이 λ1~λ2의 범위를 갖는 것이고, 격자형 필터층(30)의 격자간격이 d, 격자형 필터층(30)과 블랙매트릭스층(40)의 사이 거리가 t, m이 1인 간섭무늬를 사용한다고 가정하고, 블랙매트릭스층(40)의 개구부의 위치를 산출하면 다음과 같다.

먼저, λ1의 파장의 경우에는 상기 수학식1에 따라 그 회절각인 θ1은 sin^-1(λ1/d)로 표시할 수 있으며, λ2의 파장의 경우에 회절각 θ2는 sin^-1(λ2/d)로 표시할 수 있다.

즉, 투과시키기를 원하는 파장은 그 회절각이 θ1과 θ2의 범위 내에 있게 된다.

즉, 상기 블랙매트릭스층(40)의 개구부 길이는 상기 블랙매트릭스층(40)과 격자형 필터층(30)의 거리에 따라 결정되며, 상기 파장이 상기 λ1과 λ2의 사이에 있지 않은 다른 가시광들은 그 블랙매트릭스층(40)의 금속패턴에 흡수되어 투과되지 않게 된다.

상기 격자형 필터층(30)의 위치는 상기 상부 유전막(23)의 내에 삽입된 것을 도2에서 예로 하였지만, 상기 상부 유전막(23)과 보호막(24)의 경계영역 또는 보호막(24)의 저면에 위치할 수도 있다.

이는 상기 격자형 필터층(30)이 블랙매트릭스층(40) 보다 하부측에 위치하면되는 것이며, 그 간격이 멀면 멀수록 상기 격자형 필터층(30)에 의해 생성되는 보강간섭회절무늬는 보다 선명하게 되므로, 그 간격을 멀리할 수록 용이한 필터링이 이루어진다.

또한, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 전면필터의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 유리기판(50)의 저면에 위치하는 격자형 필터층(30)과; 상기 유리기판(50)의 상부에 위치하며, 소정의 위치에서 개구부를 가지는 블랙매트릭스층(40)으로 구성된다.

상기 도3에 도시한 실시예는 기존의 플라즈마 디스플레이 패널의 제조공정을 변경하여, 유전막의 형성을 다단계로 하고, 그 유전막 형성단계의 사이에 격자형 필터층(30)을 형성하는 공정을 삽입하게 되나, 상기 도5의 실시예에서와 같이 별도의 전면필터를 형성하여, 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 상판 표면에 부착함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

상기 격자형 필터층(30)은 PET층 등의 고분자 필름에 격자를 형성하여, 원하는 위치에 삽입하거나, 그 고분자 필름을 광학적 코팅에 의해 원하는 면에 부착시킴으로써 형성할 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스층(40)은 원하는 박막의 상부에 금속을 증착하고, 그 금속을 사진식각공정 등 선택적 식각이 가능한 방법을 사용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 형광체층에서 발생되는 가시광을 미세격자 필터에 투과시켜 회절시키고, 블랙매트릭스를 사용하여 그 회절된 가시광중 원하는 파장영역의 가시광 만을 선택적으로 투과시킴으로써, 간단한 구조의 변화 또는 저가격의 공정을 사용하여 반응가스에서 발생되는 오렌지색 가시광과 근적외선의 투과를 차단함으로써, 플라즈마 디스플레이 패널의 광효율의 저하를 방지하며, 저가격으로 플라즈마 디스플레이 패널의 색순도를 향상시킴과 아울러 적외선 리모트 콘트롤러의 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상판유리와, 상기 상판유리의 저면 일부에 위치하는 유지전극과, 상기 유지전극의 저면 일부에 위치하는 버스전극과, 상기 버스전극, 유지전극 및 상판유리의 저면 전면에 위치하는 유전층과, 상기 유전층의 저면에 위치하는 보호층으로 구성되는 상판을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 상판의 구성요소의 사이에 삽입되며, 하판측에서 입사되는 광을 그 광의 파장에 따라 다른 각도로 회절시키게 격자의 간격이 다른 격자형 필터층과; 상기 격자형 필터층의 상부측인 상기 상판의 유전체층의 내부에 위치하여 상기 격자형 필터층에서 회절된 광중 특정한 파장의 광만을 선택적으로 투과시키는 블랙매트릭스층을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제 1항에 있어서, 상기 격자형 필터층은 상기 유전층 내에 삽입되거나, 유전층과 보호층의 사이에 위치하거나, 보호층의 저면에 위치하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제 1항에 있어서, 상기 격자형 필터층은 하판의 픽셀영역의 상부에 대응하는 위치에 격자형의 투과영역을 가지며, 각 픽셀이 나타내는 색상에 따라 그 격자의 간격이 다르게 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제 1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스층은 상기 격자형 필터층을 투과하여 회절된 광이 투과되는 영역에서 개구부를 가지며, 그 이외의 영역에서는 금속층을 두어 광을 흡수하게 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제 1항에 있어서, 상기 격자형 필터층과 블랙매트릭스층은 상판내에 삽입되지 않고, 투명 기판의 양측에 각각 위치하여 전면필터를 이루며, 그 전면필터가 상기 상판유리의 상부측에 접하는 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.