KR100592292B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR100592292B1
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Abstract

본 발명은 방전 공간이 확대되어 발광 효율이 증가할 뿐만 아니라, 방전 개시 전압이 감소된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배면기판과, 상기 배면기판에 이격되어 평행하게 배치된 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 방전셀들을 구획하는 격벽과, 상기 방전셀들을 가로질러 연장되고, X전극 및 Y전극을 각각 구비하는 유지전극쌍들과, 상기 쌍을 이루는 X전극 및 Y전극 사이에 배치되며, 상기 X전극 및 Y전극들과 평행하게 연장되는 중간전극들과, 상기 유지전극쌍들 및 상기 중간전극들을 덮도록 형성되며, 상기 쌍을 이루는 X전극 및 Y전극 사이에 그루브(groove)가 형성되어 있는 제1유전체층과, 상기 방전셀에서 상기 유지전극쌍 및 상기 중간전극과 교차하도록 상기 방전셀들을 가로질러 연장된 어드레스전극들과, 상기 어드레스전극들을 덮도록 형성된 제2유전체층과, 상기 방전셀들 내에 배치된 형광체층과, 상기 방전셀 내에 있는 방전가스를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 {Plasma display panel}
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 절개 분리 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 절개 분리 사시도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따라 취한 단면도로서, 상판이 90도 회전한 상태를 나타내고,
도 4는 도 2에 도시된 상판의 다른 실시예를 나타내는 부분 사시도이고,
도 5는 도 2의 플라즈마 디스플레이 패널을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치를 도시한 블록도이고,
도 6은 단위 서브-필드에서 도 2의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 방전셀에 배치된 전극들에 인가되는 신호들의 파형도이고,
도 7은 도 6의 유지-방전 시간(S)에서, 방전셀 내의 위치에 따른 휘도의 분포의 일례를 나타낸 도면이고,
도 8은 제1유전체층의 깊이(D)에 대한 그루브의 깊이(H)의 상대비(H/D)에 따른 휘도 편차를 측정한 그래프이고,
도 9는 제1유전체층의 깊이(D)에 대한 그루브의 깊이(H)의 상대비(H/D)에 따른 유지 방전 전압을 측정한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 플라즈마 디스플레이 패널 111 : 전면기판
112 : 유지전극쌍 113 : 중간전극
115 : 제1유전체층 116 : 보호막
121 : 배면기판 122 : 어드레스전극
126 : 형광체 130 : 격벽
131 : X전극 132 : Y전극
145 : 그루브
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더 상세하게는 발광 효율이 증가할 뿐만 아니라, 방전 개시 전압이 감소된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다. 또한 본 발명은 방전셀 내에서 휘도의 균일성이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
근래에 들어 종래의 음극선관 디스플레이 장치를 대체하는 것으로 주목받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)은, 복수개의 전극이 형성된 두 기판 사이에 방전가스가 봉입된 후 방전 전압이 가해지고, 이로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체가 여기되어 원하는 화상을 얻는 장치이다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 방전 형식에 따라 직류형과 교류형으로 분류될 수 있다. 직류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 전극들이 방전 공간에 노출되어 하전입자의 이동이 대응 전극들 사이에서 직접적으로 이루어지고, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 적어도 한 전극이 유전체층으로 덮여져서, 상호 대응하는 전극들의 직접적인 전하의 이동 대신 벽전하(Wall Charge)의 전계에 의하여 방전이 수행된다.
일반적인 교류형 플라즈마 디스플레이 패널(10)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 사용자에게 화상을 보여주는 상판(50)과 이와 평행하게 결합되는 하판(60)을 구비한다. 상판(50)의 전면기판(11)에는 X전극(31)과 Y전극(32)이 쌍을 이루는 유지전극쌍(12)이 배치되어 있고, 전면기판(11)의 유지전극쌍(12)이 배치된 면에 대향하는 하판(60)의 배면기판(21)에는 어드레스전극(22)이 전면기판(11)의 전극들(31)(32)과 교차하도록 배치되어 있다. 유지전극쌍들(12)이 구비된 전면기판(11)과, 어드레스전극들(22)이 구비된 배면기판(21)의 각 면에는 각 전극들을 매립하도록 각각 제1유전체층(15) 및 제2 유전체층(25)이 형성되어 있다. 제1유전체층(15) 배면에는 통상 MgO로 된 보호막(16)이 형성되며, 제2유전체층(25)의 전면에는 방전거리를 유지하고 방전셀 사이의 전기적 광학적 크로스토크(cross-talk)를 방지하는 격벽(30)이 형성되어 있다. 이 격벽(30)의 양 측면과 격벽(30)이 형성되지 않은 제2유전체층(25)의 전면에는 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 형광체(26)가 도포되어 있다. X전극(31)과 Y전극(32) 각각은 투명전극(31a, 32a) 및 버스전극(31b, 32b)을 구비한다. 이렇게 배치된 한 쌍의 X전극(31) 및 Y전극(32) 과, 이와 교차하는 어드레스전극(22)에 의하여 이루어지는 공간이 단위 방전셀(cell)(70)로서 하나의 방전부를 형성하게 된다.
이러한 형상을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널(10)에서는, 방전 영역을 증가시키기 위해서는 X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리를 멀게 배치해야 한다. X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리가 멀 경우, 방전 공간이 증가되어, 방전이 활발하게 발생하기 때문이다. 하지만, X전극(31)과 Y전극(32)의 거리가 멀어질 경우, 방전 개시 전압이 증가하기 때문에, 전력 소비가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 방전 공간이 확대되어 발광 효율이 증가할 뿐만 아니라, 방전 개시 전압이 감소된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 방전셀 내에서 휘도의 균일성이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배면기판과, 상기 배면기판에 이격되어 평행하게 배치된 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 방전셀들을 구획하는 격벽과, 상기 방전셀들을 가로질러 연장되고, X전극 및 Y전극을 각각 구비하는 유지전극쌍들과, 상기 쌍을 이루는 X전극 및 Y전극 사이에 배치되며, 상기 X전극 및 Y전극들과 평행하게 연장되는 중간전극들과, 상기 유지전극쌍들 및 상기 중간전극들을 덮도록 형성되며, 상기 쌍을 이루 는 X전극 및 Y전극 사이에 그루브(groove)가 형성되어 있는 제1유전체층과, 상기 방전셀에서 상기 유지전극쌍 및 상기 중간전극과 교차하도록 상기 방전셀들을 가로질러 연장된 어드레스전극들과, 상기 어드레스전극들을 덮도록 형성된 제2유전체층과, 상기 방전셀들 내에 배치된 형광체층과, 상기 방전셀 내에 있는 방전가스를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1유전체층의 두께에 대한 상기 그루브의 깊이의 상대비는 0.15 내지 0.45인 것이 바람직하다.
이어서, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류형 플라즈마 디스플레이 패널(100)이 도시되어 있다. 다만 도 3은 설명의 편의를 위하여 상판(150)이 90도 회전한 상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 크게 상판(150)과 이와 평행하게 결합되는 하판(160)을 구비하는데, 상판(150)에 구비된 전면기판(111)과 하판(160)에 구비된 배면기판(121) 사이에는 격벽(130)에 의하여 복수개의 방전셀(170)들이 구획되어 있다. 격벽은 방전셀(170) 사이의 광학적 크로스토크를 방지하는 기능을 수행하며, 본 실시예에서 격벽(130)은 사각형의 횡단면들 가지는 방전셀(170)들을 구획한다. 하지만, 격벽(130)은 복수의 방전공간을 형성할 수 있는 한, 다양한 패턴의 격벽들, 예컨대 스트라이프 등과 같은 개방형 격벽은 물론, 와플, 매트릭스, 델타 등과 같은 폐쇄형 격벽으로 될 수 있다. 또한, 폐쇄형 격벽 은, 방전공간의 횡단면이, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수 있다.
전면기판(111)에는 다수개의 유지전극쌍(112)들이 배치되어 있다. 이 때 전면기판(111)은 유리를 주재료로 한 투명한 재료로 형성되는 것이 일반적이다.
유지전극쌍(112)은 유지 방전을 일으키기 위하여 전면기판(111)의 배면에 형성된 한 쌍의 유지전극들(131, 132)을 의미하고, 전면기판(111)에는 이러한 유지전극쌍(112)들이 소정의 간격으로 평행하게 배열되어 있다. 이 유지전극쌍(112)들 중 일 유지전극은 X전극(131)이고, 다른 유지전극은 Y전극(132)이다. 본 실시예에서는, 유지전극쌍(112)들이 전면기판(111)의 배면에 배치되지만, 유지전극쌍의 배치 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 유지전극쌍들은 전면기판의 배면으로부터 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 다만, 유지전극쌍들은 전면기판으로부터 동일한 레벨(level)에 배치되는 것이 바람직하다.
X전극(131) 및 Y전극(132)의 각각은 투명전극(131a, 132a) 및 버스전극(131b, 132b)을 구비하고 있다. 투명전극(131a, 132a)은 방전을 일으킬 수 있는 도전체이면서 형광체(126)로부터 방출되는 빛이 전면기판(111)으로 나아가는 것을 방해하지 않는 투명한 재료로 형성되는데, 이와 같은 재료로서는 ITO(indium tin oxide) 등이 있다. 그러나 상기 ITO와 같은 투명한 도전체는 일반적으로 그 저항이 크고, 따라서 투명전극으로만 유지전극을 형성하면 그 길이방향으로의 전압강하가 커서 구동전력이 많이 소비되고 응답속도가 늦어지는바, 이를 개선하기 위하여 상기 투명전극 상에는 금속재질로 이루어지고 좁은 폭으로 형성되는 버스전극 (131b, 132b)이 배치된다. 버스전극은 Ag, Al 또는 Cu와 같은 금속을 이용하여 단층 구조로 형성될 수 있지만, Cr/Al/Cr 등의 다층 구조를 가지도록 형성될 수도 있다. 이러한 투명전극 및 버스전극들은 포토에칭법, 포토리소그라피법 등을 이용하여 형성한다.
쌍을 이루는 X전극(131)과 Y전극(132) 사이에는 중간전극(113)이 배치되어 있다. 중간전극(113)은 제1유전체층(114)의 배면 상에 형성되며, X전극(131) 및 Y전극(132)과 평행하도록 방전셀(170)들을 가로질러 일 방향으로 연장된다. 또한, 중간전극(113)은 쌍을 이루는 X전극(131)과 Y전극(132)으로부터 실질적으로 동일한 거리로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
중간전극(113)도 투명전극(113a) 및 버스전극(113b)을 구비한다. 이러한 중간전극(131)은 X전극(131) 및 Y전극(132)과 레벨을 달리하여 배치될 수 있으나, 전극 형성 공정을 동일 공정에 수행하기 위하여 X전극(131) 및 Y전극(132)과 전면기판(111)으로부터 동일 레벨에 배치되는 것이 바람직하다.
전면기판(111)에는 유지전극쌍(112)들 및 중간전극(113)들을 매립하도록 제1유전체층(115)이 형성되어 있다. 제1유전체층(115)은, 방전 시 인접한 유지전극들(131, 132) 및 중간전극(113) 간에 직접 통전되는 것과 양이온 또는 전자가 유지전극들(131, 132) 및 중간전극(113)들에 직접 충돌하여 전극들(131, 132, 113)을 손상시키는 것을 방지하면서도, 전하를 유도하여 벽전하를 축적할 수 있는 유전체로 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
쌍을 이루는 X전극(131)과 Y전극(132) 사이의 제1유전체층(115)에는, 그루브(145)가 형성되어 있다. 그루브(145)가 제1유전체층(115)의 소정의 깊이까지 형성되어 있다. 그루브(145)에 의하여 제거된 제1유전체층(115)으로 인하여, 전방으로의 가시광 투과율이 향상된다.
또한, 본 실시예에서 그루브(145)는 사다리꼴형의 횡단면을 가지도록 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 제1유전체층의 그루브(145)는 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1유전체층을 도포한 후에, 샌드블라스팅을 수행하여 그루브를 형성할 수 있다. 또는, 제1유전체층을 감광성 유전체를 이용하여 도포한 후에, 포토 마스크를 이용하여 감광 및 현상 공정을 수행하여 그루브를 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 그루브(145)가 X전극(131)과 Y전극(132) 사이에 방전셀(180)들을 가로질러 연장되도록 형성되어 있다. 이 경우, 그루브(145)는 배기공정 시 방전공간에 충진되어 있는 불순가스의 배기로를 제공하고, 봉입공정 시 방전가스의 유입로를 제공할 수 있다. 하지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1유전체층(115')에 형성된 그루브(145')는 방전셀(170)을 단위로 하여 불연속적으로 형성될 수 있다. 다만, 그루브의 형상은 전술한 바에 한정되지 않는다.
그루브(145)에 의하여 X전극(131)과 Y전극(132) 사이의 방전경로가 감소되고, 이 부분에 전기장이 강하게 발생되기 때문에, 전자와 이온 밀도가 높아진다. 따라서, 그루브(145) 내에서 강한 플라즈마 방전이 발생한다. 특히, 그루브의 깊이(H)가 증가함에 따라, X전극과 Y전극 사이의 방전이 대향 방전의 구조에 가깝게 되어, 대향 방전의 장점을 가지게 될 수 있다.
본 발명에서, 제1유전체층(115)의 두께(D)에 대한 그루브(145)의 깊이(H)의 상대비(H/D)는 0.15 내지 0.45가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 때 그루브(145)의 깊이는 6㎛ 내지 18㎛인 것이 바람직하다. 또한, 방전셀(170) 내에서 균일한 방전이 발생되도록, 그루브(145)는 방전셀(170)에 대하여 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다. 그루브(145)의 깊이(H)와 제1유전체층(115)의 두께(D) 사이의 관계는 후술하도록 한다.
제1유전체층(115)을 덮도록 보호층(116)이 형성되어 있다. 보호층(116)은, 방전시 양이온과 전자가 제1유전체층(115)에 충돌하여 제1유전체층(115)이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 보호층(116)은 방전시 2차전자를 다량으로 방출하여, 플라즈마 방전을 원활하게 한다. 이러한 기능을 수행하는 보호층(116)은 2차전자 방출 계수가 높고, 가시광 투과율이 높은 물질을 이용하여 형성된다.
보호층(116)으로는 제1유전체층 상에 MgO를 포함하는 물질을 박막으로 형성한다. 이러한 보호층(116)은 상판(150)의 다른 공정이 완료된 후에, 주로 스퍼터링, 전자빔 증착법으로 형성된다.
배면기판(121)의 전면에는, 단위 방전셀(170)에서 X전극(131), Y전극(132) 및 중간전극(113)과 교차하는 어드레스전극(122)들이 배치되어 있다. 어드레스전극(122)들은 X전극(131)과 Y전극(132) 간의 유지-방전을 보다 용이하게 하기 위한 어드레스방전을 일으키기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 유지-방전이 일어나기 위한 전압을 낮추는 역할을 한다. 상기에서, 어드레스방전은 중간전극(132)과 어 드레스전극(122) 간에 일어나는 방전이다.
이렇게 배치된 한 쌍의 X전극(131), Y전극(132) 및 중간전극(113)과, 이와 교차하는 어드레스전극(122)에 의하여 이루어지는 공간이 단위 방전셀(170)로서 하나의 방전부를 형성하게 된다.
배면기판(121) 상에는 어드레스전극(122)을 매립하도록 제2유전체층(125)이 형성되어 있다. 제2유전체층(125)은 방전시 양이온 또는 전자가 어드레스전극(122)에 충돌하여 어드레스전극(122)을 손상시키는 것을 방지하면서도 전하를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
방전셀(170)을 구획하는 격벽(130) 사이의 제2유전체층(125) 전면에는 적색발광, 녹색발광, 청색발광 형광체층(126)이 형성되어 있다. 또한, 격벽(130)의 측면에도 각 방전셀에 해당하는 적색발광, 녹색발광, 청색발광 형광체층(126)이 형성되어 있다.
이러한 형광체층(126)은 자외선을 받아 가시광선을 발생하는 성분을 가지는데, 적색 방전셀에 형성된 적색발광 형광체층은 Y(V,P)O4:Eu 등과 같은 형광체를 포함하고, 녹색 방전셀에 형성된 적색발광 형광체층은 Zn2SiO4:Mn 등과 같은 형광체를 포함하며, 청색 방전셀에 형성된 청색발광 형광체층은 BAM:Eu 등과 같은 형광체를 포함한다.
또한, 상기 방전셀(180)들에는 네온(Ne), 크세논(Xe) 등이 혼합된 방전 가스가 채워지며, 상기와 같이 방전 가스가 채워진 상태에서, 전면기판 및 배면기판 (111, 121)의 가장 가장자리에 형성된 프릿트 글라스(frit glass)와 같은 밀봉 부재에 의해 전면기판 및 배면기판(111, 121)이 서로 봉합되어 결합되어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 플라즈마 디스플레이 패널(100), 영상 처리부(256), 논리 제어부(262), 어드레스 구동부(223), X 구동부(224), Y 구동부(225) 및 M 구동부(226)를 포함한다. 도 6에서는 다수개의 라인들을 형성하는 X전극(131)들, Y전극(132)들 및 중간전극(113)들이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, Y전극(132)들은 전면기판(111)의 일 측으로 서로 이격되어 연장되다가, 가장 자리 부분에서 서로 연결된다. 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 구동 시, Y전극(132)들에는 동일한 전기적 신호가 인가되기 때문에, Y전극(132)들은 전기적으로 공통으로 연결된다. X전극들(131)들도 Y전극(132)들과 유사하게, 공통된 신호들이 인가되기 때문에 전기적으로 공통으로 연결된다. 그러나, 중간전극들(113)들에는 각각 독립적인 신호들이 인가되기 때문에, 중간전극들(113)은 서로 이격되어 연장되다가, 중간전극 구동부(226)에 연결된다.
여기에서의 단위 방전셀(170)에서 각 전극들(113, 122, 131, 132)의 실질적인 배치 위치 및 형상은 전술한 도 2 및 도 3의 중간전극(113), 어드레스전극(122), X전극(131) 및 Y전극(132)과 동일하다.
영상 처리부(256)는 외부 아날로그 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 내부 영상 신호 예를 들어, 각각 8 비트의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 영상 데이 터, 클럭 신호, 수직 및 수평 동기 신호들을 발생시킨다. 논리 제어부(262)는 영상 처리부(256)로부터의 내부 영상 신호에 따라 구동 제어 신호들(SA, SX, SY, SM)을 발생시킨다.
도 5 및 도 6에서 참조부호 SA는 어드레스전극(122)에 인가되는 구동 신호를, SX은 X전극(131)에 인가되는 구동 신호를, SY는 X전극(132)에 인가되는 구동 신호를, SM은 중간전극(113)에 인가되는 구동 신호를 가리킨다.
어드레스 구동부(223)는, 논리 제어부(262)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SX, SY, SM) 중에서 어드레스 구동 신호(S A)를 처리하여 디스플레이 데이터 신호들을 발생시키고, 발생된 디스플레이 데이터 신호들을 어드레스전극(122)들에 인가한다. X 구동부(224)는 논리 제어부(262)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SX, SY, SM) 중에서 X 구동 제어 신호(SX)를 처리하여 X전극(131)들에 인가한다. 또한, Y 구동부(225)는 논리 제어부(262)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SX, SY , SM) 중에서 Y 구동 제어 신호(SY)를 처리하여 Y전극(132)들에 인가하고, M 구동부(226)는 논리 제어부(262)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SX, SY, S M) 중에서 M 구동 제어 신호(SM)를 처리하여 중간전극(113)들에 인가한다.
도 6은 단위 서브-필드(SF)에서 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 일 방전셀(170)들에 배치된 전극들(113, 122, 131, 132)에 인가되는 신호들의 파형도를 보여 준다. 모든 단위 프레임들 각각은 시분할 계조 디스플레이를 실현하기 위하여 8개의 서브필드들로 분할된다. 또한, 각 서브필드(SF)는 리셋팅 시간(R), 어드레싱 시간(A), 및 유지-방전 시간(S)으로 분할된다.
도 6을 참조하면, 단위 서브필드(SF)의 리셋팅 시간(R)에는 중간전극(113)에 상승램프가 인가되면서 방전이 발생하고, 이후 하강램프가 인가되면서 소거방전이 발생하여, 플라즈마 디스플레이 패널(100) 전체에 리셋방전이 일어나, 방전셀(170)들 전체의 벽전하 상태가 균일화된다. 이를 상세하게 살펴보면, 어드레스전극(122) 및 Y전극(132)에는 제1전압(VG)인 접지 전압이 인가된다. 중간전극(113)에 인가되는 전압은, 먼저 제2전압(VSET+VS)으로 상승한 후에, 제1전압(VG )까지 감소된다. 이 때 X전극(131)에는 처음에 제1전압(VG)이 인가되다가, 중간전극(113)이 제2전압(VSET+VS)에서 제1전압(VG)으로 감소되는 동안에는 제3전압(V S)인 유지 전압이 인가된다.
각 어드레싱 시간(A)에서는, 어드레스전극(122)에 어드레스 전압(VA)의 디스플레이 데이터 펄스들이 인가됨과 동시에, 제3전압(VS)보다 낮은 주사 전압(VSCAN)으로 바이어싱된 중간전극(113)에 제1전압(VG)의 주사 펄스가 인가된다. 이에 따라 주사 펄스가 인가되는 동안에 높은 레벨의 디스플레이 데이터 펄스들이 인가되면 어드레스 방전에 의하여 벽전하들이 형성된다. 따라서, 어드레스 방전 결과, X전극(131), 중간전극(113) 및 Y전극(132)에는 벽전하가 쌓이게 된다. 다만, 어드레 스 방전이 불필요한 방전셀들에서는 디스플레이 데이터 펄스가 인가되지 않기 때문에, 방전셀에서 벽전하들이 형성되지 않는다.
각 유지-방전 시간(S)에서는, 모든 X전극(131) 및 Y전극(132)에 유지-방전 펄스가 교호하게 인가되어, 상응하는 어드레싱 시간(A)에서 벽전하들이 형성된 경우에 유지 방전을 일으킨다. 이 때, 중간전극(131)과 어드레스전극(122)은 각각 제3전압(VS) 및 제1전압(VG)으로 바이어싱된다.
그런데, 상기의 유지-방전이 시작될 때, 음극성의 벽전하가 쌓인 X전극(131)에 제1전압(VG)이 인가되고, 정극성의 벽전하가 쌓인 중간전극(113)에 제3전압(VS)이 인가되기 때문에, 상대적으로 거리가 가까운 X전극(131)과 중간전극(113) 사이에서 방전이 시작된다. 따라서, 가까운 거리에 배치된 전극들(113, 131) 사이에서 방전이 시작되기 때문에, 방전 개시 전압이 감소된다. X전극(131)과 중간전극(113) 사이에서 방전이 발생한 후에는, 방전 영역이 Y전극(132)까지 확대되어, X전극(131)과 Y전극(132) 사이에 유지-방전이 활발하게 발생한다. 이 때 Y 전극(132) 및 X 전극(131)에 제1전압(VG) 및 제3전압(Vs)이 교대로 인가되면서 유지기간동안 소정의 계조를 표시하는 유지방전이 연속적으로 일어나 화상을 구현하게 된다. 특히, X전극(131)과 중간전극(113) 사이에서 낮은 압력으로 개시되기 때문에, X전극(131)과 Y전극(132) 사이의 거리를 멀게 배치할 수 있다. 이 경우 방전 공간이 증가되는 효과를 가지기 때문에, 방전이 활발하게 발생하여, 궁극적으로 발광 효율이 증가된다. 결국, X전극(131), 중간전극(113) 및 Y전극(132) 사이의 유지-방전으로 인하여, 방전 개시 전압이 감소하고, 발광 효율이 증가되는 효과를 가진다. 유지 방전 시에 여기된 방전가스의 에너지 준위가 낮아지면서 자외선이 방출된다. 그리고 이 자외선이 방전셀(170) 내에 도포된 형광체층(126)을 여기시키는데, 이 여기된 형광체층(126)의 에너지준위가 낮아지면서 가시광이 방출되며, 이 가시광이 제1유전체층(115)과 전면기판(111)을 투과하여 출사되면서 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.
플라즈마 디스플레이 패널(100)의 휘도는 단위 프레임(SF)에서 차지하는 유지-방전 시간(S)의 길이에 비례한다. 단위 프레임에서 차지하는 유지-방전 시간(S)의 길이는 255T(T는 단위 시간)이다. 이 때 모든 단위 드레임들 각각은 시분할 계조 표시를 실현하기 위하여, 8개의 서브-필드들(SF1, SF2, SF3, SF 4, SF5, SF6, SF7, SF8)로 분할된다. 여기서, 제1 서브필드(SF1)의 유지-방전 시간에는 20에 상응하는 시간(1T)이, 제2 서브필드(SF2)의 유지-방전 시간에는 21에 상응하는 시간(2T)이, 제3 서브필드(SF3)의 유지-방전 시간에는 22에 상응하는 시간(4T)이, 제4 서브필드(SF4)의 유지-방전 시간에는 23에 상응하는 시간(8T)이, 제5 서브필드(SF 5)의 유지-방전 시간에는 24에 상응하는 시간(16T)이, 제6 서브필드(SF6)의 유지-방전 시간에는 25에 상응하는 시간(32T)이, 제7 서브필드(SF7)의 유지-방전 시간에는 2 6에 상응하는 시간(64T)이, 그리고 제8 서브필드(SF8)의 유지-방전 시간에는 27에 상응하는 시간(128T)이 각각 설정된다. 이에 따라, 8 개의 서브필드들중에서 디스플레이될 서브필드를 적절히 선택하면, 어느 서브필드에서도 디스플레이되지 않는 0(영) 계조를 포함하여 모두 256 계조의 디스플레이가 수행될 수 있다.
상기의 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 유지-방전 시간(S)에서, 방전셀(170) 내의 위치에 따른 휘도의 분포의 일례가 도 7에 도시되어 있다. 도 7은 유지전극쌍(112)이 연장되는 방향에 대한 수직 단면에서, x방향에 따라 측정된 휘도이다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 방전이 X전극(131)과 Y전극(132) 사이 부분에 가장 활발하게 발생하기 때문에, 상기 부분에 휘도가 높다. 또한, 전극들(113, 131, 132)의 형상 및 배치가 대칭 구조를 가지기 때문에, 휘도의 경우에도 x방향에 대하여 대칭적으로 나타나는 것을 볼 수 있다. 그런데, X전극(131)과 Y전극(132) 사이에 중간전극(113)이 배치되어 있기 때문에, 중간전극(113)이 배치된 부분에서 중간전극(113)에 의한 투과율 감소로 휘도가 감소되는 문제점이 있다. 비록 중간전극의 투명전극(113a)이 투과율이 우수한 ITO로 형성되지만, 투명전극(113a) 역시 가시광 투과율면에서 좋지 않고, 버스전극(113b)의 경우 가시광 투과율이 매우 낮기 때문이다. 이러한 방전셀(170) 내에서의 휘도 불균형은 화상의 질을 저하시키는 원인이 된다.
그런데, 본 발명에서는 중간전극(113)을 덮는 제1유전체층(115)에 그루브(145)가 형성되어 있기 때문에, 중간전극(113)으로 인한 투과율 감소가 보정되는 효과를 가진다. 이러한 투과율 감소의 보정은 주로 2가지 원리로 발생된다. 첫째는, 중간전극(113)을 덮는 제1유전체층(115)에 형성된 그루브(145)에 의하여, 제1유전체층(115)의 두께가 감소되기 때문에, 이 부분의 투과율이 향상되는 효과를 가진다. 둘째는, 그루브(145)가 형성된 부분에 전기장의 세기가 강하게 발생되고, 공간 전하 등의 프라이밍(priming) 입자들의 밀도가 높기 때문에, 플라즈마 방전이 활발하게 발생하여 이 부분에 휘도가 증가되는 효과를 가진다. 특히, 그루브(145)의 깊이(H)가 증가함에 따라, X전극(131)과 Y전극(132) 사이에서 대향 방전 효과도 생기기 때문에, 플라즈마 방전이 더욱 활발해 진다. 다만, 그루브(145)의 깊이(H)가 지나치게 증가할 경우, 제1유전체층(115)의 두께(D)가 얇아져서, 방전 시 제1유전체층(115)이 파손되는 문제점이 발생한다. 따라서, 제1유전체층(115)의 두께(D)와 그루브의 깊이(H)의 상관 관계가 방전셀(170)의 균일한 휘도 및 제1유전체층(115) 손상 방지를 위하여 주요 파라미터가 된다.
본 발명에서는, 상기 파라미터들의 무차원수인, 제1유전체층의 깊이(D)에 대한 그루브의 깊이(H)의 상대비(H/D)를 파라미터로 하여 방전셀의 휘도 편차를 측정하였다. 이 때 중간전극(113), X전극(131) 및 Y전극(132)의 투명전극들(113a, 131a, 132a)의 폭(A)은 약 120㎛이며, 제1유전체층의 두께(D)는 40 ㎛이다. 또한, 그루브(145)의 최대폭(L)은 130㎛이다. 본 실험은 제1유전체층의 두께(D)를 일정하게 유지하면서, 그루브(145)의 깊이(H)를 0 내지 20 ㎛로 변화시키면서 측정한 결과이다. 또한, 본 실험에서 휘도 편차(G1-G2)는, 중간전극(113)과 X전극(131)(또 는 Y전극(132))사이에서 실질적으로 일정하게 유지되는 휘도(이하에서는 제1휘도(G1)이라 함)와 중간전극(113)이 배치되는 방전셀(170)의 가운데 부분에서의 휘도(이하에서는 제2휘도(G2)이라 함)와의 차(G1-G2)로 정의된다. 만일, 휘도 편차(G1-G2)가 양의 값을 가지면, 제1휘도(G1)가 제2휘도(G2)보다 큰 것을 의미하며, 휘도 편차가 음의 값을 가지면, 제1휘도(G1)가 제2휘도(G2)보다 작은 것을 의미한다. 따라서, 균일한 휘도를 갖는 방전셀의 경우, 휘도 편차(G1-G2)의 절대값(/G1 -G2/)이 소정의 범위 내에 위치하여야 하는데, 휘도 편차의 절대값(/G1-G2/)이 6㏅ 이하인 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 상대비(H/D)가 0.15 내지 0.45에서 휘도 편차의 절대값(/G1-G2/)이 6㏅ 이하인 것을 볼 수 있다. 여기에서, 상대비(H/D)가 0인 경우는 그루브가 형성되지 않은 경우를 의미하는데, 휘도 편차의 절대값(/G1-G2/)이 10㏅로 매우 큰 것을 알 수 있다. 또한, 실험 결과, 상대비(H/D)가 0.45를 초과할 경우, 제1유전체층(115)이 손상되는 현상이 발견되었다. 따라서, 방전셀(170)의 휘도를 균일하게 하고, 제1유전체층(115)의 손상을 줄이기 위해서는, 상대비(H/D)가 0.15 내지 0.45인 것이 바람직하다.
도 9는 상대비(H/D)에 따른 유지 방전 전압(VS)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상대비(H/D)가 증가함에 따라, 유지 방전 전압(VS)이 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 특히, 상대비(H/D)가 0.15 이상일 때, 유지 방전 전압(VS)이 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, X전극과 Y전극 사이에 배치된 중간전극과, X전극 사이에서 방전이 개시되기 때문에 방전 개시 전압이 감소된다. 또한, X전극과 Y전극 사이의 거리를 멀게 배치할 수 있으므로, 방전 공간이 증가하여 방전이 원활하게 발생한다. 따라서, 발광 효율이 향상된다.
둘째, X전극과 Y전극 사이의 제1유전체층에 형성된 그루브에 의하여, 방전셀 내의 휘도가 균일해지고, 방전 전압이 감소된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 배면기판;
    상기 배면기판에 이격되어 평행하게 배치된 전면기판;
    상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 방전셀들을 구획하는 격벽;
    상기 방전셀들을 가로질러 연장되고, X전극 및 Y전극을 각각 구비하는 유지전극쌍들;
    상기 쌍을 이루는 X전극 및 Y전극 사이에 배치되며, 상기 X전극 및 Y전극들과 평행하게 연장되는 중간전극들;
    상기 유지전극쌍들 및 상기 중간전극들을 덮도록 형성되며, 상기 쌍을 이루는 X전극 및 Y전극 사이에 그루브(groove)가 형성되어 있는 제1유전체층;
    상기 방전셀에서 상기 유지전극쌍 및 상기 중간전극과 교차하도록 상기 방전셀들을 가로질러 연장된 어드레스전극들;
    상기 어드레스전극들을 덮도록 형성된 제2유전체층;
    상기 방전셀들 내에 배치된 형광체층; 및
    상기 방전셀 내에 있는 방전가스;를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1유전체층의 두께(D)에 대한 상기 그루브의 깊이(H)의 상대비(H/D)는 0.15 내지 0.45인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이(H)는 6㎛ 내지 18㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 방전셀에 대하여 대칭적으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유지전극쌍들과 상기 중간전극들은 상기 전면기판으로부터 동일한 레벨로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유지전극쌍들과 상기 중간전극들은 상기 전면기판의 배면에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1유전체층을 덮는 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 방전셀마다 불연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 방전셀들을 가로질러 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중간전극은 상기 쌍을 이루는 X전극과 Y전극으로부터 실질적으로 동일한 거리로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 중간전극을 덮는 상기 제1유전체층 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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