KR100589340B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제2 기판에 형성되는 어드레스전극들; 상기 제1 기판과 제2 기판의 사이공간에 배치되어 다수의 방전셀들을 구획하는 격벽; 상기 각 방전셀 내에 형성되는 형광층; 상기 제1 기판에 상기 어드레스전극과 교차하는 방향을 따라 길게 이어지면서 각 방전셀에 대응되는 제1 전극과 제2 전극들; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에서 상기 각 방전셀에 대응되도록 배치되어 상기 어드레스전극과 교차하는 방향을 따라 길게 이어져 형성되는 제3 전극; 상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 덮는 유전층;을 포함하며, 상기 유전층은 제1 전극 및 제2 전극을 덮는 제1 유전 영역;과, 상기 제3 전극을 덮는 제2 유전 영역;으로 구분되고, 상기 제2 유전 영역의 유전율이 상기 제1 유전 영역의 유전율보다 높게 구성된다.

플라즈마, 디스플레이, 벽전하, 유전율, 유전층

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도이다.

도 3은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 사시도이다.

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어드레스 방전이 낮은 전압에서도 안정적으로 이루어질 수 있도록 개선한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: plasma display panel)은 방전 셀 내에서 일어나는 기체 방전에 의한 자외선으로 형광체를 여기시켜 화상을 구현 하는 박막 표시장치이다.

이 플라즈마 표시장치는 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 방전 셀이 매트릭스(matrix)형태로 배열되어 있으며, 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구분된다.

직류형 플라즈마 표시장치는 전극이 방전 공간에 그대로 노출되어 있어서 전압이 인가되는 동안 전류가 방전공간에 그대로 흐르게 되며, 이를 위해 전류제한을 위한 저항을 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면, 교류형 플라즈마 표시장치에서는 전극을 유전체가 덮고 있어 자연스러운 캐패시턴스 성분의 형성으로 전류가 제한되며 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비해 수명이 길다는 장점이 있다.

도 3은 종래 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 제1 기판(11) 위에 유전체(14) 및 보호막(15)으로 덮인 X 전극(3) 및 Y 전극(4)이 유지 전극(C)을 이루어 평행하게 설치된다.

제2 기판(12) 위에는 복수의 어드레스 전극(5)이 설치되며, 이 어드레스 전극(5)은 유전체(14')로 덮혀 있다. 이 어드레스 전극(5)들 사이에 있는 유전체(14') 위에는 어드레스 전극(5)과 평행하게 격벽(17)이 형성되어 있다. 또한, 유전체(14')와 격벽(17)의 양측면에 형광체(18)가 발라져 있다. 제1 기판(11)과 제2 기판(12)은 유지 전극(S)과 어드레스 전극(5)이 직교하도록 방전 셀을 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 어드레스전극(5)과, 쌍을 이루는 유지 전극(S)과의 교차부분에 있는 방전공간이 방전 셀(19)을 형성한다. 그리고, 이 플라즈마 표 시장치의 전극은 매트릭스 구성을 가지는데, 열 방향으로 어드레스 전극이 배열되고, 행 방향으로 Y 전극 및 X 전극이 교번하면서 배열된다.

한편, 플라즈마 표시장치의 구동방법에 따르면 각 서브필드는 리셋구간, 어드레스 구간, 유지구간으로 이루어져 있다.

리셋구간은 이전의 유지 방전의 벽전하 상태를 소거하고, 다음의 어드레스 방전을 안정적으로 수행하기 위해 벽전하를 셋업(setup) 하는 역할을 한다.

어드레스 구간은 패널에서 켜지는 방전셀과 켜지지 않는 방전셀을 선택하여 켜지는 방전셀(어드레싱된 셀)에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다.

유지 구간은 X 전극 및 Y 전극에 유지방전 전압을 교대로 인가하여, 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이다.

플라즈마 표시장치는 리셋 구간에서 이전의 유지 방전에서 쌓인 벽전하를 소거하고, 어드레스 구간에서 어드레스 전극(5)과 Y 전극(4)에 바이어스를 걸어주면 미약한 방전이 일어나 벽전하가 방전셀에 쌓이게 된다. 이때, 각 방전셀에 충전된 방전 가스가 유전층에서 면방전을 일으켜 플라즈마를 생성하고, 이때 발생하는 자외선에 의해 형광체가 발광하여 화상을 표시한다.

때문에, 플라즈마 디스플레이 장치에서 휘도를 좋게 하기 위한 하나의 시도로 형광체를 발광시키는 Xe 기체의 함량을 높이고 있다. 교류형 플라즈마 디스플레이 장치에서 방전 가스의 조성은 Ne, He 또는 이들의 혼합 기체로 이루어진 바탕 기체에 소량의 Xe 기체를 섞은 페닝 혼합 기체를 사용하는 것이 일반적이다. 형광체를 들뜨게 하는 진공 자외선의 발생은 소량의 Xe 기체로 기인하는데, Xe 기체는 바탕 기체인 Ne, 또는 He의 준안정 상태 에너지보다 더 낮은 이온화 에너지를 갖기 때문에 방전 셀은 대부분 Xe⁺ 이온 및 들뜬 Xe^* 기체로 채워져 형광체의 발광에 관여하게 된다.

그런데, 방전 셀에서 방전 가스에 의해 유도된 플라즈마의 경우 전자 온도는 Xe과 같은 무거운 중성기체 원자와의 충돌에 의해 급속히 작아지게 되는데, 전자의 평균에너지(Te)가 조금만 작아져도 들뜸 및 이온화에 참여할 수 있는 전자의 수가 exp(-ε/kTe)로 급격히 떨어지게 되므로, 방전 기체에서 Xe 기체의 조성비를 높이게 되면 방전 전압 역시 높아지는 문제가 있다. 따라서, 휘도를 좋게 하기 위해 단순히 Xe 기체의 함량비를 높이는 것은 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 효율을 떨어뜨리게 되므로, Xe 기체의 높은 함량비에서도 낮은 전압으로 안정적인 방전이 일어나도록 하는 기술이 제안될 필요가 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 전압에서도 어드레스 방전이 안정적으로 일어날 수 있도록 개선한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 X 전극 및 Y 전극 사이에 중간 전극을 배치하고, 이들을 덮고 있는 유전체의 유전율을 다르게 하는 것으로 방전 개시 전압의 문턱치를 낮쳐, 낮은 전압으로도 안정적인 방전이 일어날 수 있도록 개선한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은,

서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;

상기 제2 기판에 형성되는 어드레스전극들;

상기 제1 기판과 제2 기판의 사이공간에 배치되어 다수의 방전셀들을 구획하는 격벽;

상기 각 방전셀 내에 형성되는 형광층;

상기 제1 기판에 상기 어드레스전극과 교차하는 방향을 따라 길게 이어지면서 각 방전셀에 대응되는 제1 전극과 제2 전극들;

상기 제1 전극과 제2 전극 사이에서 상기 각 방전셀에 대응되도록 배치되어 상기 어드레스전극과 교차하는 방향을 따라 길게 이어져 형성되는 제3 전극; 및,

상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 덮는 유전층;을 포함하며,

상기 유전층은 제1 전극 및 제2 전극을 덮는 제1 유전 영역;과, 상기 제3 전극을 덮는 제2 유전 영역;으로 구분되고,

상기 제2 유전 영역의 유전율이 상기 제1 유전 영역의 유전율보다 높게 구성된다.

이때, 상기 제2 유전 영역은 상기 중간 전극의 폭과 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하며,

상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 투명전극과 버스전극의 조합으로 이루어 질 수 있으며, 상기 제2 유전 영역의 폭이 상기 투명 전극의 폭과 같거나 작게 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 유전 영역은 유전율이 15 이상이 되도록 형성되고, 상기 제1 유전영역은 유전율이 12∼15의 범위에서 형성된다.

특히, 상기 제1 및 제2 유전 영역은 PbO, SiO₂를 포함하는 유전체로 이루어져, 상기 제1 및 제2 유전 영역은 PbO, SiO₂에 대한 함량비로써 유전율을 조절한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 이의 부분 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 플라즈마 디스플레이 패널은 제1 기판(102)과 제2 기판(104)이 소정의 간격을 두고 서로 대향 배치되고, 양 기판 사이의 공간에는 격벽(106)에 의해 구획되는 방전 공간들(8R, 8G, 8B)이 마련된다.

제2 기판(104)의 내면에는 일 방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극(100)들이 형성되고, 어드레스 전극(100)들을 덮으면서 제2 기판(104)의 내면 전체에 유전층(120)이 위치한다. 한편, 어드레스 전극(100)은 이웃한 어드레스 전극(100)과 소정의 간격을 두고 나란하게 배열된다.

그리고, 유전층(120) 위로는 격벽(106)이 형성되는데, 상기 어드레스 전극(100)과 평행한 스트라이프 패턴일 수 있다. 격벽(106)의 양 측면과 유전층(120)의 상면에 걸쳐 적색, 녹색 및 청색의 형광층(14R, 14G, 14B)이 순서대로 마련된다. 이때, 상기 격벽(106)의 형상은 스트라이프 패턴으로 한정되지 않으며, 격자형과 같은 폐쇄형 구조, 또는 그 이외의 패턴으로 다양하게 이루어질 수 있다.

그리고, 제2 기판(104)에 대향하는 제1 기판(102)의 내면에는 어드레스 전극(100)과 교차하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 제2 전극(이하, Y 전극)(160)과 제 1 전극(이하, X 전극)(180)을 포함하는 면방전 전극(200)이 길게 연장된다. 면방전 전극(200)은 방전 셀(8R, 8G, 8B)에 한 쌍씩 대응되어 유지 구간의 방전에 관여하게 된다. 한편, 상기 X 전극과 Y 전극이 주로 유지 구간의 방전에 필요한 전압을 인가하기 위한 전극 역할을 하나, 전극에 인가되는 방전 전압에 따라 그 역할을 달리할 수 있으므로 이에 한정될 필요는 없다.

그리고, 제1 기판(102)에는 상기 면방전 전극(200)들을 덮으면서 제1 기판(102)의 내면 전체에 유전층(220)과 보호막(240)이 순차로 위치한다.

본 실시예에서, X 전극(180)과 Y 전극(160)은 어드레스 전극과 교차하는 방향을 따라 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 면방전 전극(200)을 이루는 X 전극(180) 및 Y 전극(160) 각각은 다시 투명 전극(180a, 160a)과 버스 전극(180b, 160b)으로 이루어진다. 상기 투명 전극(180a, 160a)은 방전 셀 내부에서 면방전을 일으키는 역할을 하며, 상기 버스 전극(180b, 160b)은 상기 투명 전극의 높은 저항을 보상하여 통전성을 확보하기 위한 금속 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 투명 전극(180a, 160a)은 개구율 확보를 위해 투명한 소재가 사용되는 바, 인듐 틴 옥사이드(ITO; indium tin oxide)로 제작될 수 있다.

그리고, 상기 투명 전극(180a, 160a)은 각 방전 셀(8R, 8G, 8B)에 대응되게 쌍을 이루어 서로 나란하게 형성된 버스 전극(180b, 160b)으로부터 방전 셀(8R, 8G, 8B) 중심을 향해 연장 형성된다. 이러한 투명 전극(180a, 160a)은 상기 버스 전극(180b, 160b)과 나란한 스트라이프형으로 형성될 수 있으며, 다른 예로는 방전 셀(8R, 8G, 8B)마다 각각 돌출되는 돌출형으로 이루어질 수도 있다.

한편, 제3 전극(이하, M 전극)(170)은 상술한 X 전극(180) 및 Y 전극(160)들처럼 투명 전극(170a)과 버스 전극(170b)으로 이루어져, 상기 투명 전극(170a)은 면방전의 개구율을 확보하며, 버스 전극(170b)은 투명 전극의 도전성을 보상한다. 한편, 면방전 전극(200)에서 X 전극(180) 및 Y 전극(160) 사이에 위치하는 M 전극(170)은 종래의 3전극 전극 구조에 비해 방전 경로를 증가시켜 방전 셀(8R, 8G, 8B) 내부에서 이전 보다 넓은 영역으로 가스 방전이 일어날 수 있도록 한다. 때문에, M 전극은 주로 리셋 및 어드레스 전압을 인가 받으나, 바이어스되는 전압에 따라 그 역할이 바뀔 수 있으므로 이에 한정될 필요는 없다.

그리고, 상기 제1 기판(102)과 제2 기판(104)의 조합에 의해 어드레스 전극(100)과 X 전극, Y전극 그리고 M 전극(170)이 교차하여 방전셀(8R, 8G, 8B)을 구성하며, 방전 셀(8R, 8G, 8B) 내부는 방전 가스(Xe을 포함하는 혼합 가스)로 채워진다.

본 실시예에서, 제1 기판(102)에 형성되는 유전층(220)은 그 유전율에 따라 제1 유전 영역(220a) 및 제2 유전 영역(220b)으로 이루어져 각각 X 전극(180) 및 Y 전극(160)과, 중간전극(170)을 덮고 있다. 이때, 상기 제2 유전영역(220b)은 중간 전극의 폭과 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 중간 전극(170) 중 투명 전극(170a)의 폭과 같거나 작은 것이 바람직하다. 이때, 상기 제2 유전영역(22b)의 폭은 버스 전극(170b)의 폭보다는 커야 한다. 한편, 도 2에서는 제2 유전 영역(220b)을 1개의 층으로만 도시하였으나, 상기 제1 유전 영역(220a)의 유전율이 상기 제2 유전 영역(220b)의 유전율보다 낮게만 형성하면 되므로, 다층 구조로도 이루어질 수 있음은 물론이다. 따라서, 제2 유전 영역(170b)은 유전율이 서로 다른 이종의 물질이 포개어져 형성될 수도 있다. 또한,

한편, 영역별 유전율은 제2 유전 영역(220b)이 15 이상인 것이 바람직하며, 상기 제1 유전 영역(220a)은 이보다 작은 12∼15 사이에서 선택되는 것이 바람직하다. 유전층(220)은 PbO, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, TiO ₂와 같은 물질을 주재료로 사용해서 제작된다. 이중 PbO와 SiO₂가 유전층의 유전율을 결정하므로, 이에 대한 영역별 함량비를 적절히 조정함으로써 유전 영역별 유전율을 조절할 수 있다. 즉, PbO는 유전율을 높이는 물질인 반면에, SiO₂는 유전율을 낮추는 물질이므로, 제1 유전 영역 은 제2 유전 영역에 대해서 PbO에 대한 함량비를 적게 가져가거나, 상기 SiO₂에 대한 함량비를 높게 함으로써 바람직한 유전 영역별 유전율의 상대적 차이를 구할 수 있다.

이러한 유전 영역별 유전율의 차이는 방전 시에 플라즈마 디스플레이 패널에 인가되는 전압을 낮출 수 있도록 도와준다. 즉, 아래의 수학식 1처럼 전하량은 유전상수에 비례하며, 이때 유전 상수는 수학식 2와 같으므로, 유전율을 높이게 되면 그에 비례해서 유전 상수 값이 커져 전하량 역시 커지게 된다. 때문에, 제1 유전 영역(220a)보다 전하량이 높은 제2 유전 영역(220b) 쪽으로 종래보다 많은 벽전하가 쌓이게 되므로, 방전 개시 전압에 대한 벽전압을 높여 유지 전압을 낮추게 된다. 따라서, Xe의 함량이 높아도 낮은 전압으로 안정적인 방전이 일어날 수 있도록 한다.

Q(전하량) = C(유전 상수) × V(전압)

C = ε(유전율) × A(면적)/d(거리)

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범 위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 상술한 문제점을 해결해서 플라즈마 디스플레이 패널의 4전극 구조를 개선하여 어드레스 구간에서 고전압을 사용하지 않을 수 있다. 따라서, 소비 전력을 낮춰 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 나아가, 전극에 고전압이 걸리지 않으므로, 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, Xe의 함량이 높은 방전 가스를 사용하면서도 낮은 전압에서 안정적으로 방전이 일어나므로 발광 휘도를 종전보다 좋게 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;

   상기 제2 기판에 형성되는 어드레스전극들;

   상기 제1 기판과 제2 기판의 사이공간에 배치되어 다수의 방전셀들을 구획하는 격벽;

   상기 각 방전셀 내에 형성되는 형광층;

   상기 제1 기판에 상기 어드레스전극과 교차하는 방향을 따라 길게 이어지면서 각 방전셀에 대응되는 제1 전극과 제2 전극들;

   상기 제1 전극과 제2 전극 사이에서 상기 각 방전셀에 대응되도록 배치되어 상기 어드레스전극과 교차하는 방향을 따라 길게 이어져 형성되는 제3 전극; 및,

   상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 덮는 유전층;을 포함하며,

   상기 유전층은 제1 전극 및 제2 전극을 덮는 제1 유전 영역;과, 상기 제3 전극을 덮는 제2 유전 영역;으로 구분되고,

   상기 제2 유전 영역의 유전율이 상기 제1 유전 영역의 유전율보다 높은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 유전 영역은 상기 중간 전극의 폭과 같거나 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 투명전극과 버스전극의 조합으로 이루어지고,

   상기 제2 유전 영역의 폭이 상기 투명 전극의 폭과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 유전 영역은 유전율이 15 이상이 되도록 형성되고, 상기 제1 유전영역은 유전율이 12∼15 미만의 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 유전 영역은 PbO, SiO₂를 포함하는 유전체로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 유전 영역은 PbO, SiO₂에 대한 함량비가 서로 다른 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.

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