KR100592299B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도가 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배면기판과, 상기 배면기판에 이격되어 배치된 투명한 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 상기 배면기판과 상기 전면기판과 함께 복수 개의 방전셀들을 한정하는 격벽과, 상기 방전셀 내에서 대향되도록 배치된 유지전극쌍들과, 상기 방전셀에서 상기 유지전극쌍과 교차하도록 배치된 어드레스전극들과, 상기 방전셀들 내에 배치된 형광체층들과, 상기 방전셀들 내에 있는 방전가스를 구비하고, 상기 4개의 방전셀들마다 단위 픽셀을 이루며, 상기 단위 픽셀을 이루는 4개의 방전셀들에는 각각 적색, 녹색, 청색, 백색 발광 형광체층이 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}
도 1 은 종래의 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 2에 도시된 방전셀들 및 전극들의 배치도이고,
도 4는 도 2에 도시된 방전셀들로 이루어진 단위 픽셀들의 배치도이고,
도 5는 백색 방전셀에서 백색광이 생성되는 메커니즘을 개략적으로 나타내고,
도 6은 백색 방전셀에서 생성된 가시광의 스펙트럼을 측정한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 플라즈마 디스플레이 패널
110 : 전면기판 112 : 유지전극쌍
113 : X전극 114 : Y전극
118 : 전방격벽 119 : 보호층
120 : 배면기판 122 : 어드레스전극
125 : 유전체층 126 : 형광체층
126R, 126G, 126B, 126W : 적색, 녹색, 청색, 백색 발광 형광체
130 : 방전셀
130R, 130G, 130B, 130W : 적색, 녹색, 청색, 백색 방전셀
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더 상세하게는 휘도가 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.
도 1은 종래의 일반적인 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(5)을 부분적으로 절개하여 도시한 분리 사시도이다. 본원에서 "전면"이란 화상이 표시되는 방향을 의미한다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널(5)은 상호 대향하는 배면기판(10)과 전면기판(20)을 구비한다. 배면기판(10)의 배면에는 다수의 어드레스전극(11)들이 배열되어 있으며, 이 어드레스전극(11)들은 제1유전체층(12)에 의해 매립되어 있다. 그리고, 제1유전체층(12)의 전면에는 격벽(13)이 매트릭스 형상의 방 전셀(14)들을 구획하고 있다. 이 격벽(13)에 의해 구획된 방전셀(14) 내에는 형광체층(15)이 소정 두께로 도포된다. 전면기판(20)은 가시광이 투과될 수 있는 투명기판으로서 주로 유리로 만들어지며, 격벽(13)이 마련된 배면기판(10)에 결합된다. 전면기판(20)의 배면에는 어드레스전극(11)들과 교차하는 유지전극쌍(30)들이 형성되어 있다. 이 유지전극쌍(30) 중 일 유지전극은 X전극(21)이고, 다른 유지전극은 Y전극(22)이다. 이러한 유지전극쌍(30)들은 투명한 제2유전체층(23)에 의해 매립되어 있으며, 제2유전체층(23)의 배면에는 보호층(24)이 형성되어 있다.
최근 들어, 상기의 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 향상시키려는 연구가 다수 진행되고 있다. 그 연구들 중의 하나가 기존의 3전극 면방전 구조 대신에, 3전극 대향 방전 구조를 채택하고, 방전가스 중의 Xe의 비율을 20%까지 올리려는 것이다. 하지만, 3전극 대향 방전 구조에서도 Xe의 비율이 증가됨에 따라, 구동전압이 증가되고, 방전 응답 속도가 느려지는 문제점이 있다. 또한, 높은 구동전압에서는 방전전류가 증가되어 패널의 수명이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로 휘도가 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배면기판과, 상기 배면기판에 이격되어 배치된 투명한 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 상기 배면기판과 상기 전면기판과 함께 복수 개의 방전셀들을 한정하는 격벽과, 상기 방전셀 내에서 대향되도록 배치된 유지전극쌍들과, 상기 방전셀에서 상기 유지전극쌍과 교차하도록 배치된 어드레스전극들과, 상기 방전셀들 내에 배치된 형광체층들과, 상기 방전셀들 내에 있는 방전가스를 구비하고, 상기 4개의 방전셀들마다 단위 픽셀을 이루며, 상기 단위 픽셀을 이루는 4개의 방전셀들에는 각각 적색, 녹색, 청색, 백색 발광 형광체층이 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 백색 발광 형광체층은 청색 발광 형광체 및 황색 발광 형광체를 구비하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 청색 발광 형광체는 BAM계 형광체 또는 CMS계 형광체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 황색 발광 형광체는 YAG계 형광체 또는 (Sr, Ba)SiO4계 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)을 부분 절개 도시한 분리 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 방전셀들 및 전극들의 배치도이며, 도 4는 도 2에 도시된 방전셀들로 이루어진 단위 픽셀들의 배치도를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 크게 상판(150) 및 하판(160)을 구비하며, 상판(150)은 전면기판(110), 전방격벽(118), 유지전극쌍(112)들 및 보호층(119)을 구비하고, 하판(160) 은 배면기판(120), 어드레스전극(122)들, 유전체층(125), 후방격벽(128), 형광체층(126)을 구비한다.
배면기판(120)과 전면기판(110)은 소정 간격으로 이격되어 그들 사이에 전방격벽(118) 및 후방격벽(128)에 의하여 구획되는 다수개의 방전셀(130)들을 한정한다. 투명한 전면기판(110)은 유리와 같이 광투과성이 좋은 재료로 제조되며, 배면기판(120)도 유리를 이용하여 제조되는 것이 일반적이다.
도 2를 참조하면, 전방격벽(118)은 방전공간의 횡단면이 사각형을 가지는 매트릭스 형태를 가진다. 하지만, 전방격벽의 형태는 이에 한정되는 것이 아니라, 복수의 방전공간을 형성할 수 있는 한, 다양한 패턴의 격벽들, 예컨대 와플, 델타 등과 같은 형상으로 될 수 있다. 또한, 방전공간의 횡단면이, 사각형이외에도, 삼각형, 오각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수 있다.
방전셀(130)을 사이에 두고 대향하는 전방격벽(118) 내에는, 유지전극쌍(112)들이 대향하도록 배치되어 있다. 유지전극쌍(112)들은 각각 X전극(113) 및 Y전극(114)을 구비한다. 보다 상세히 설명하면, 일 전방격벽 내에는 X전극(113)이 배치되고, 상기 정방격벽에 대향하는 다른 전방격벽 내에는 X전극(113)과 쌍을 이루는 Y전극(114)이 배치된다. 이러한 X전극(113)들 및 Y전극(114)들은 소정의 간격으로 평행하게 배열되는데, 본 실시예에서 X전극(113)들 및 Y전극(114)들은 방전셀(130)들을 가로질러 x방향으로 연장되며, 스트라이프 형태로 형성된다.
전방격벽(118)은 인접한 유지전극들(113, 114) 간에 직접 통전되는 것과 하전입자, 전자 등이 유지전극들에 직접 충돌하여 유지전극들을 손상시키는 것을 방 지하면서도, 전하를 유도하여 벽전하를 축적할 수 있는 유전체로 형성되는 것이 바람직하다.
전방격벽(118)의 측면에는 보호층(119)이 형성되는 것이 바람직하다. 보호층(119)은 플라즈마 입자의 스퍼터링에 의해 유전체로 형성된 격벽(128)과 유지전극쌍(112)들이 손상되는 것을 방지하고, 2차 전자를 방출하여 방전전압을 낮추어 주는 역할을 한다. 보호층(119)은 전방격벽(118)의 측면에 산화마그네슘(MgO)을 소정의 두께로 도포함으로써 형성될 수 있다. MgO층(119)은 주로 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착(E-beam epaporation)법으로 박막(thin film)으로 형성된다.
배면기판(120)은 전면기판과 소정의 거리를 두고 평행하게 배치된다. 배면기판은 유리와 같은 재료를 이용하여 형성하는 것이 일반적이다.
배면기판(120)의 전면에는 유지전극쌍(112)들과 교차하는 방향(y방향)으로 연장되는 어드레스전극(122)들이 배치되어 있다. 어드레스전극들은 방전셀들을 가로질러 연장되며, 스트라이프 형태를 가진다. 어드레스전극(122)들은 X전극(113)과 Y전극(114) 간의 유지 방전을 보다 용이하게 하기 위한 어드레스방전을 일으키기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 유지 방전이 일어나기 위한 전압을 낮추는 역할을 한다. 어드레스방전은 Y전극(114)과 어드레스전극(122) 간에 일어나는 방전이다.
어드레스전극(122)들은 유전체층(125)에 의하여 매립되는 것이 바람직하다. 이러한 유전체층(125)은 방전시 하전입자 등이 어드레스전극(122)들에 충돌하여 어 드레스전극(122)들을 손상시키는 것을 방지하면서도 전하를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
후방격벽(128)은 전방격벽(118)과 유전체층(125) 사이에 배치되어, 전방격벽(128)과 유전체층(125) 사이의 공간을 구획하고 있다. 도 2에는 후방격벽(128)이 매트릭스 형태로 구획하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 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 격벽은, 방전공간의 횡단면이, 본 실시예에서와 같은 사각형이외에도, 삼각형, 오각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수 있다. 또한 본 실시예에서, 전방격벽(118)과 후방격벽(128)은 동일한 형상을 갖도록 형성되어 있으나, 서로 다른 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
전방격벽(118)과 후방격벽(128)은 일체로 될 수 있는데, 여기에서 일체라 함은 동일 공정에서 형성된다는 것을 의미하지 않고, 전방격벽과 후방격벽이 파손되지 않고 분리되기 어렵다는 의미이다. 본 실시예에서는, 전방격벽(118)은 상판(150)에 형성되고, 후방격벽(128)은 하판(160)에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 상기 구조에 한정되지 않는다. 즉, 상판 또는 하판이 일체인 전방격벽과 후방격벽을 구비할 수 있다.
방전셀들에는 형광체층(126)들, 보다 상세하게 설명하면 적색, 녹색, 청색, 백색 발광 형광체층들(126R, 126G, 126B, 126W)이 소정 두께로 도포된다. 형광체 (126)들은 후방격벽(128)의 측면과 방전셀(130)들을 대향하는 유전체층(125) 상에 도포되지만, 형광체층(126)들이 배치되는 위치는 이에 한정되지 않고, 방전셀(130) 내에 다양한 위치에 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 인접하는 4개의 방전셀들(130R, 130G, 130B, 130W)이 단위 픽셀(170)을 이루며, 단위 픽셀(170)은 장방형의 형상을 가진다. 단위 픽셀을 이루는 4개의 방전셀들은 각각 적색 방전셀(130R), 녹색 방전셀(130G), 청색 방전셀(130B), 및 백색 방전셀(130W)이며, 적색 방전셀(130R)에는 적색 발광 형광체층(126R)이 배치되며, 녹색 방전셀(130G)에는 녹색 발광 형광체층(126G)이 배치되며, 청색 방전셀(130B)에는 청색 발광 형광체층(126B)이 배치되며, 백색 방전셀(130W)에는 적색 발광 형광체층(126W)이 배치된다. 여기서는 단위 픽셀의 중심을 기준으로 적색, 청색, 백색, 녹색 방전셀들이 원주 방향을 따라 순차적으로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 배치 순서는 이에 한정되지 않는다.
적색 발광 형광체층(126W)은 Y(V,P)O4:Eu 등과 같은 형광체를 포함하고, 녹색 발광 형광체층(126G)은 Zn2SiO4:Mn 등과 같은 형광체를 포함하며, 청색 발광 형광체층(126B)은 BAM 형광체, CMS 형광체 등과 같은 형광체를 포함한다. 여기에서, BAM은 BaMgAl14O23:Eu 등과 같이, Ba, Mg, Al을 포함하는 형광체를 의미하며, CMS 형광체는 CaMgSi2O8:Eu2+등과 같이 Ca, Ma, 실리카를 포함하는 형광체를 의미한다.
플라즈마 방전에 의하여 적색 발광 형광체층(126W)에 자외선이 입사될 경우, 적색광이 생성되며, 녹색 발광 형광체층(126G)에 자외선이 입사될 경우, 녹색광이 생성되며, 청색 발광 형광체층(126B)에 자외선이 입사될 경우, 청색광이 생성된다.
백색 발광 형광체층(128W)은 청색 발광 형광체(128WB) 및 황색 발광 형광체(128WY)를 구비한다. 청색 발광 형광체(128WB)와 황색 발광 형광체(128WY)는 서로 배치위치를 달리하여 백색 방전셀에 배치될 수 있으나, 청색 발광 형광체와 황색 발광 형광체가 서로 섞인 상태로 배치될 수도 있다. 다만, 청색 발광 형광체과 황색 발광 형광체의 배치 방법은 전술한 바에 한정되지 않는다.
청색 발광 형광체(128WB)는 자외선이 입사될 경우 청색광을 생성한다. 이러한 형광체는 BAM계 형광체 또는 CMS계 형광체를 포함한다. 황색 발광 형광체(128WY)는 황색광을 생성하기 위한 형광체로서, YAG계 형광체 또는 (Sr, Ba)SiO4계 형광체를 포함하는 것이 바람직하다. YAG계 형광체는 이트륨, 알루미늄 외에 가돌리늄을 포함하며, (Sr, Ba)SiO4계 형광체는 Sr, Ba, SiO4를 포함한다.
YAG계 형광체 또는 (Sr, Ba)SiO4계 형광체(에를 들면, SrBaSiO4:Eu)는 약 450㎚의 파장을 가지는 빛이 입사할 경우, 황색광을 생성한다.
이로부터, 도 5를 참조하여, 백색 방전셀(130W)에서 백색광이 생성되는 메커니즘을 살펴보면 다음과 같다. 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 청색 발광 형광체(126WB)로서 BAM계 형광체가 표시되며, 황색 발광 형광체(126WY)로서 YAG계 형광체가 표시되어 있으나, 이는 한정되지 않는다. 먼저, 플라즈마 방전에 의하여 진공자외선이 발생되어, 청색 발광 형광체에 입사되면 청색 발광 형광체(128WB)를 여 기시키는데, 이 여기된 청색 발광 형광체(128WB)의 에너지준위가 낮아지면서 약 450㎚의 파장을 가지는 청색광이 생성된다. 이렇게 생성된 청색광의 일부는 황색 발광 형광체로 입사되는데, 상기 450㎚의 파장을 가지는 빛은 황색 발광 형광체(128WY)를 여기시킨다. 여기된 황색 발광 형광체(128WY)의 에너지 준위가 낮아지면서 약 560㎚의 파장을 가지는 황색광을 생성한다. 상기와 같이 생성된 청색광과 황색광은 서로 보색관계를 가지므로, 백색 방전셀(130W) 내에서 혼합되어 외부로 출사될 때 백색광을 가지게 된다.
도 6은 백색 방전셀(130W)에서 발생되는 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸다. 여기서는 황색 발광 형광체를 달리하여 측정된 결과를 나타낸다. 여기에서 황색 발광 형광체는 YAG계 형광체, (Sr, Ba)SiO4계 형광체 중에서 Sr1.06Ba0.9SiO4:Eu0.04, Sr1.46Ba0.5 SiO4:Eu0.04, Sr1.64Ba0.32SiO4 :Eu0.04에 대하여 측정되었다. 도시된 바와 같이, 약 450㎚의 파장을 가지는 청색광과, 약 560㎚의 파장을 가지는 황색광의 상대 광발광강도가 가장 큰 것을 볼 수 있으며, 이렇게 상대 광발광강도가 큰 청색광과 황색광이 혼합되어 백색광을 띄게 된다.
방전셀(130)들 내에는 Ne, Xe 또는 이들이 혼합된 방전가스가 주입된다. 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 경우, 상판(150)과 하판(160)을 별도로 제작한 후, 상판(150)과 하판(160)을 봉착 얼라인하고 프릿트 글라스(frit glass)와 같은 밀봉 부재에 의해 서로 봉합되어 결합한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 패널 (100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
어드레스전극(122)과 Y전극(114) 간에 어드레스전압이 인가됨으로써 어드레스방전이 일어나고, 이 어드레스방전의 결과로 유지 방전이 일어날 방전셀(130)이 선택된다. 그 후 상기 선택된 방전셀(130)의 X전극(113)과 Y전극(114) 사이에 방전유지전압이 인가되면, X전극(113)과 Y전극(114)에 쌓여 있던 벽전하들의 이동으로 유지 방전을 일으키고, 이 유지 방전 시에 여기된 방전가스의 에너지 준위가 낮아지면서 진공자외선이 방출된다. 그리고 이 진공자외선이 방전셀(130)들 내에 도포된 형광체(126)들을 여기시키는데, 이 여기된 형광체(126)들의 에너지준위가 낮아지면서 가시광이 방출되며, 이 가시광이 전면기판(110)을 투과하여 출사되면서 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.
특히, 본 발명에서는 X전극(113)과 Y전극(114)이 대향되어 배치되어 있기 때문에, 유지방전 시 대향방전을 수행한다. 따라서, 기존의 면방전 구조에 비하여 방전공간의 활용도가 증가된다. 따라서, 플라즈마의 양이 증가되어, 휘도 및 발광 효율이 향상된다. 또한, 방전셀에서 방전이 균일하게 발생되므로, 방전이 안정적이다. 또한, 단위 픽셀(170)을 이루는 방전셀들 중의 하나가 백색광을 생성하기 때문에, 각 픽셀에서의 휘도가 증가하고, 발광 효율이 향상된다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 단위 픽셀이 백색광을 생성하는 방전셀을 별도로 구비하기 때문에, 휘도 및 발광 효율이 증가된다.
둘째, 유지전극쌍이 대향방전을 이루기 때문에, 방전 공간이 확대되고, 방전이 균일하여, 휘도 및 발광효율이 향상된다.
셋째, 전면기판 상에 불투명한 버스전극을 구비하는 유지전극들이 배치되지 않기 때문에, 전면기판으로의 가시광 투과율이 향상되어 휘도가 증가된다.
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 (7)

  1. 배면기판;
    상기 배면기판에 이격되어 배치된 투명한 전면기판;
    상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 상기 배면기판과 상기 전면기판과 함께 복수 개의 방전셀들을 한정하는 격벽;
    상기 방전셀 내에서 대향되도록 배치된 유지전극쌍들;
    상기 방전셀에서 상기 유지전극쌍과 교차하도록 배치된 어드레스전극들;
    상기 방전셀들 내에 배치된 형광체층들; 및
    상기 방전셀들 내에 있는 방전가스;를 구비하고,
    상기 4개의 방전셀들마다 단위 픽셀을 이루며, 상기 단위 픽셀을 이루는 4개 의 방전셀들에는 각각 적색, 녹색, 청색, 백색 발광 형광체층이 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백색 발광 형광체층은 청색 발광 형광체 및 황색 발광 형광체를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 청색 발광 형광체는 BAM계 형광체 또는 CMS계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 황색 발광 형광체는 YAG계 형광체 또는 (Sr, Ba)SiO4계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유지전극쌍들은 상기 격벽 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 유전체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 사각형의 횡단면을 가지는 복수 개의 방전셀들을 구획하는 매트릭스 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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