KR100615336B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR100615336B1
KR100615336B1 KR1020050044456A KR20050044456A KR100615336B1 KR 100615336 B1 KR100615336 B1 KR 100615336B1 KR 1020050044456 A KR1020050044456 A KR 1020050044456A KR 20050044456 A KR20050044456 A KR 20050044456A KR 100615336 B1 KR100615336 B1 KR 100615336B1
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권태정
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Abstract

본 발명은 방전효율, 발광효율 및 방전 안정성을 향상시키고 영구 잔상을 방지하기 위하여, 제1기판, 상기 제1기판과 이격되어 대향되도록 배치되는 제2기판, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되고 방전이 일어나는 공간인 방전셀들을 한정하는 격벽, 상기 격벽 내에서 방전셀을 둘러싸도록 배치되고 상호 이격되어 있으며 상호작용에 의하여 방전셀 내에서 가스방전을 야기하는 두 개의 X전극 및 두 개의 Y전극을 포함하는 복수쌍의 방전전극들, 상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층, 및 상기 방전셀 내에 충전되는 방전가스를 구비하고, 상기 격벽은 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}
도 1은 종래의 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 절개 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 절개 분리사시도이다.
도 3은 도 2 의 전극들의 배치를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 2의 V-V 선을 따라 취한 단면도로서, 방전셀과 그 주위의 방전 전극들의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 121: 제2기판 20, 122: 어드레스전극
30, 123: 제2유전체층 40, 130: 격벽
50r, 50g, 50b, 125: 형광체층 60, 111: 제1기판
80: 제1유전체층 82, 112: Y전극
83, 113: X전극 84, 114: 방전전극쌍
90, 116: 보호층 100: 플라즈마 디스플레이 패널
110: 제1패널 120: 제2패널
115: 제1격벽 115a: 고유전율층
115b: 저유전율층 124: 제2격벽
126: 방전셀
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방전효율, 발광효율 및 방전 안정성을 향상시키고 영구 잔상을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
도 1에는 일본 특허공개공보 1997-172442호에 개시된 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 제1패널(1)과 제2패널(2), 및 제1패널(1)과 제2패널(2)에 의해 한정되는 공간에 채워지는 방전가스를 구비한다. 이러한 제1패널(1)은 제1기판(60), 이러한 제1기판(60)의 하면(60a)에 형성된 Y전극(82) 및 X전극(83)을 구비한 방전전극쌍(84), 및 이러한 방전전극쌍(84)을 덮도록 배치되는 제1유전체층(80)을 구비한다. 또한, 이러한 제1유전체층(80)은 통상 MgO로 형성되는 보호층(90)에 의하여 덮이게 된다. 한편, Y전극(82)은 ITO(indium tin oxide) 등으로 형성되는 제1투명전극(82b) 및 이러한 제1 투명전극(82b)의 전압강하를 방지하는 제1버스전극(82a)을 구비하고, X전극(83)도 Y전극(82)과 유사하게 제2투명전극(83b) 및 제2버스전극(83a)을 구비한다.
또한, 제2패널(2)은 제2기판(10), 이러한 제2기판(10)의 상면에 방전전극쌍(84)들과 교차하도록 형성된 어드레스전극(20)들, 이러한 어드레스전극(20)들을 덮도록 배치되는 제2유전체층(30), 이러한 제2유전체층(30) 상에 형성되어 방전전극쌍(84)과 함께 방전셀(미도시)을 한정하는 격벽(barrier rib)(40), 이러한 방전셀의 내면에 도포되는 형광체층(50r, 50g, 50b)을 구비한다.
이러한 구조를 갖는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 경우, 어드레스전극(20)과 Y전극(82) 간의 어드레스방전에 의하여 발광될 방전셀이 선택되고, 이와 같이 선택된 방전셀의 X전극(83)과 Y전극(82) 간에 일어나는 유지방전에 의하여 선택된 방전셀이 발광하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상술한 유지방전에 의하여 방전셀 내에 있는 방전가스가 자외선을 방출하고, 이 자외선은 형광체층(50r, 50g, 50b)으로 하여금 가시광을 방출시키고, 이와 같이 방출된 가시광이 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하게 된다.
한편, 플라즈마 디스플레이 패널의 발광효율을 높이기 위해서는 여러 가지 조건이 충족되어야 한다. 이와 같은 조건들 중에서 중요한 것으로는, 방전 가스를 여기시켜 유지방전을 야기하는 공간이 넓어야 한다는 것과, 형광체층으로부터 방출되는 가시광이 가능한 한 다른 구성요소에 의하여 차폐되지 않아야 한다는 것 등이 있다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 경우에는, 유 지방전이 보호층(90)에 인접한 X전극(83)과 Y전극(82) 사이의 공간에서만 일어나므로 유지방전이 일어나는 공간의 체적이 작고, 형광체층(50r, 50g, 50b)으로부터 방출되는 가시광의 일부가 보호층(90), 제1유전체층(80), 투명전극(82b, 83b), 및 버스전극(82a, 83a) 등에 의하여 흡수 및/또는 반사되는 단점이 있다. 즉, 제1기판(60)을 통과하는 가시광의 양이 형광체층(50r, 50g, 50b)에서 방출된 가시광의 양의 60% 정도로 줄어들게 된다.
또한, 이러한 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널은 방전을 일으키는 방전전극쌍(84)이 제1기판(60)의 하면(60a)에 배치되어 있기 때문에, 가시광을 통과시키기 위해서는 방전전극쌍(84)의 대부분이 저항이 높고, 가격이 비싸며, 다루기가 어려운 ITO전극으로 형성되어야 한다. 그리고, 이와 같이 ITO 전극을 사용할 경우에는 높은 저항 값으로 인하여 전압강하가 발생함으로써 대형화된 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 불균일하게 할 수 있으며, 아울러 제조비용을 상승시키는 문제점을 갖고 있다.
또한, 이러한 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널에서는 방전이 방전전극쌍(84)이 배치된 제1기판(60)의 하면(60a)에만 집중되게 되고, 이로 인해, 방전셀의 공간을 효율적으로 활용하지 못함으로써 방전의 비효율성을 가중시키게 된다.
또한, 이러한 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널을 장시간 사용하는 경우에는, 방전가스의 하전입자가 전기장에 의해 제1기판(60)의 하면(60a)에서 후방으로 확산되어 가속되므로 형광체에 이온 스퍼터링(ion sputtering)을 일으 킬 확률이 높아지고 이로 인해 화면에 영구잔상을 야기시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방전셀 전체에서 입체적으로 방전이 일어나도록 하고, 방전전극쌍 사이의 이격된 거리를 충분히 증가시키며, 방전전극쌍이 배치된 격벽을 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층으로 형성함으로써, 저전압구동이 가능하면서도 소비전력을 크게 증가시키지 않는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 전극의 배치구조 및 유전율이 상이한 다중 격벽의 형성을 통해, 저전압 구동용 집적회로칩을 사용할 수 있게 됨으로써 제조비용이 절감된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가시광의 투과율이 향상됨으로써 휘도가 개선되고, 이와 더불어 영구적인 잔상이 발생되지 않는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1기판, 상기 제1기판과 이격되어 대향되도록 배치되는 제2기판, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되고 방전이 일어나는 공간인 방전셀들을 한정하는 격벽, 상기 격벽 내에서 방전셀을 둘러싸도록 배치되고 상호 이격되어 있으며 상호작용에 의하여 방전셀 내에서 가스방전을 야기하는 두 개의 X전극 및 두 개의 Y전극을 포함하는 복수쌍의 방전전극들, 상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층, 및 상기 방전셀 내 에 충전되는 방전가스를 구비하고, 상기 격벽은 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
여기서, 상기 제1기판은 투명한 것이 바람직하다.
나아가, 상기 방전전극쌍을 구성하는 X전극들 사이의 간격 또는 Y전극들 사이의 간격은 서로 다른 전극들 사이의 간격보다 가깝도록 배치되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 상기 X전극은 일 방향으로 연장되고, 상기 Y전극은 상기 X전극과 교차하도록 연장되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 상기 X전극들 및 Y전극들은 일 방향으로 연장된 사다리 형상을 가지는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 X전극 및 Y전극과 교차하도록 연장된 어드레스전극들을 더욱 구비하는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 상기 형광체층과 상기 제2기판 사이에는 유전체층이 배치되고, 상기 어드레스전극은 상기 유전체층 내에 배치되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 상기 격벽의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 보호층을 더욱 구비하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 격벽은 상기 제1기판쪽에 위치하는 제1격벽과 상기 제2기판쪽에 위치하는 제2격벽을 구비하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 제1격벽은 유전체인 것이 바람작하다.
나아가, 상기 제1격벽 내에 상기 X전극이 배치되고, 상기 제2격벽 내에 상기 Y전극이 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1격벽 내에 상기 X전극과 Y전극이 배치되고, 상기 제2격벽과 제2기판이 한정하는 공간에 상기 형광체층이 배치될 수도 있다.
이 경우, 상기 제1격벽에 배치되는 두 개의 X전극 및 두 개의 Y전극은 상기 제1격벽 내에서 일렬로 배치되고, 두 개의 X전극 중 Y전극에 가까이 배치되는 X전극과, 두 개의 Y전극 중 X전극에 가까이 배치되는 Y전극이 배치된 부분의 유전체층의 유전율이 다른 전극들이 배치된 부분의 유전체층의 유전율보다 더 높은 것이 바람직하다.
이어서, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 절개 분리사시도이고, 도 3은 도 2의 전극들의 배치를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 제1패널(110)과 제2패널(120)을 구비한다.
여기서, 제1패널(110)은 제1기판(111)과, 이러한 제1기판(110)의 하측에 배치되는 제1격벽(115)과, 이러한 제1격벽(115)의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 보호층(116)을 구비한다.
여기서, 제1격벽(115)은 후술하는 제2격벽(124)과 함께 방전셀(126)을 한정하며, 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층(115a, 115b)으로 이루어진다.
또한 여기서, 방전셀(126)은 방전이 일어나는 공간을 말하며, 제1격벽(115) 및 제2격벽(124)은 방전셀(126)을 제1기판(111)과 평행한 면을 기준으로 하여 절단한 횡단면이 닫힌 면이 되도록 방전셀(126)들을 한정하는 것이 바람직하다.
또한, 제1패널(110)은 제1격벽(115) 내에 서로 이격되어 배치되는 두 개의 X전극(113a, 113b)과 두 개의 Y전극(112a, 112b)을 포함하는 방전전극쌍(114)들을 구비한다.
이 경우, X전극(113) 및 Y전극(112)은 방전셀(126)을 둘러싸도록 배치되고, 같은 전극끼리 인접하도록 하측에 두 개의 Y전극(112a, 112b)이 배치되고 상측에 두 개의 X전극(113a, 113b)이 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, X전극(113) 및 Y전극(112)으로 이루어진 방전전극쌍(114)은 일 방향으로 서로 평행하도록 연장된다.
한편, 제2패널(120)은 제1기판(111)과 이격되어 대향되도록 배치되는 제2기판(121), 이러한 제2기판(121) 상에 배치되고 방전셀(126) 내에서 방전전극쌍(114)과 교차하도록 연장되는 어드레스전극(122)들, 이러한 어드레스전극(122)들을 덮도록 제2기판(121) 상에 배치되는 제2유전체층(123)을 구비한다.
또한, 제2패널(120)은 제2격벽(124)과 형광체층(125)을 구비한다.
여기서, 제2격벽(124)은 제2기판(121) 상에 배치되고, 제1격벽(115)과 함께 격벽(130)을 구성하며 방전셀(126)들을 한정한다.
한편, 형광체층(125)은 제2격벽(124) 및 제2기판(121)이 한정하는 공간에 배치된다.
한편, 제1패널(110) 및 제2패널(120)은 제1격벽(115)과 제2격벽(124)으로 이루어지는 격벽(130)에 의해 지지되고, 용융 유리로 이루어진 프릿트(frit)와 같은 접착수단에 의해 가장자리가 봉착되어 서로 결합된다.
한편, 방전셀(126) 내에는 방전가스가 충전된다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구성 및 작용에 관하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 제1기판(111)은 투명하고, 소정의 강도를 갖는 소재, 예를 들면 소다유리나, 투명한 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.
또한, 방전전극쌍(114)은 제1격벽(115) 내에 배치되므로, 방전셀(126)에서 방출되는 가시광의 투과를 방해하지 않는다. 따라서, 이러한 방전전극쌍(114)은 투명한 ITO 전극으로 형성될 필요가 없으며, 가격이 저렴하고 전기 전도도가 좋은 Ag, Cu, Cr 등으로 형성될 수 있다. 이와 같이 함으로써, ITO 전극으로 인한 화면 불균일과 제조비용 상승을 방지할 수 있다.
또한, 이러한 방전전극쌍(114)은 종래의 교류형 플라즈마 디스플레이 패널과는 달리 제1격벽(115) 내에 배치되므로, 가시광을 차단하여 그 투과율을 낮추는 일이 없게 되어, 고휘도를 얻을 수 있게 된다.
또한, 제1격벽(115) 및 제2격벽(124)은 Pb, B, Si, Al, 및 O 등과 같은 원소 를 포함하는 유리성분 등으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라, ZrO2, TiO2, 및 Al2O3 등과 같은 필러(filler)와 Cr, Cu, Co, Fe, TiO2 등과 같은 안료가 추가로 포함되는 유전체로 형성될 수도 있다.
여기서, 격벽(130)의 구성물질로서 유전체를 사용하게 되면, 격벽(130) 내에 배치된 방전전극쌍(114)에 펄스전압이 인가되는 경우, 하전입자를 유도하여 방전에 참여하는 벽전하를 축적함으로써 메모리 효과를 통한 구동을 가능하게 하며, 이러한 방전전극쌍(114)이 방전시 가속되는 하전입자의 충돌로 인하여 손상되는 것을 방지하는 역할을 담당한다.
한편, 첨부 도면에는 격벽(130)에 의해 한정되는 방전셀(126)의 형상은 그 단면이 부드러운 곡면으로 이루어진 직사각형인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이밖에 다각형, 원, 벌집형태 등 다양한 형태로 변형되어 형성될 수 있다.
또한, 이러한 방전셀(126)은 그 횡단면이 닫힌 형상으로 되지 않고 스트라이프 형상으로 형성될 수도 있다. 그러나, 방전셀(126)의 횡단면이 닫힌 형상으로 되어 있는 경우에는 방전전극쌍(114)이 격벽(130) 내에 배치되어 방전셀(126)을 둘러싸도록 배치될 수 있으므로 입체방전을 일으켜 방전양을 증가시키게 되는 장점이 있다.
또한, 보호층(116)은 MgO 등을 이용하여 증착 등의 방법에 의해 배치될 수 있으며, 가시광의 진행경로 상에 배치되지 않으므로 2차전자 방출 특성이 좋다. 또 한, 이러한 보호층(116)은 내구성이 강한 탄소나노튜브(CNT) 등의 재료로 형성될 수도 있다.
또한, 제2기판(121)은 제1기판(111)과 같이 소다유리 등으로 형성될 수 있다.
그러나, 이러한 제2기판(121)은 방전셀(126) 내에서 발생하는 가시광의 진행경로 상에 위치하는 것은 아니므로, 반드시 투명한 유리로 형성될 필요는 없으며, 무효전력의 감소나 무게의 저감 등을 위해 플라스틱이나 금속 등의 다른 재료로도 형성될 수 있다.
또한, 제2기판(121)에 배치되는 어드레스전극(122)은 상술한 방전전극쌍(114)과 마찬가지로 가시광의 진행경로 상에 위치하고 있지 않으므로, 투명한 ITO 전극으로 형성될 필요는 없으며, 가격이 저렴하고 전기전도도가 우수한 Ag, Cu, Cr 등으로 형성될 수 있다.
한편, 어드레스전극(122)을 덮는 제2유전체층(123)은 필수적인 구성요소는 아닌데, 왜냐하면 형광체층(125)들이 어드레스전극(122)들을 덮도록 배치되면, 이러한 형광체층(125)들이 유전체층(123)과 같은 역할을 할 수 있기 때문이다. 그러나, 격벽(130)을 형성하는 공정 중, 특히 샌드블라스팅공법을 사용하는 경우에는 어드레스전극(122)이 손상되는 것을 방지하고 어드레스방전이 보다 용이하게 발생할 수 있도록 하기 위해서 어드레스전극(122)을 덮도록 유전체층(123)이 배치되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2격벽(124) 및 제2기판(121), 더욱 상세하게는 제2격벽(124) 및 유 전체층(123)이 한정하는 공간에 배치되는 형광체층(125)들은 플라즈마 디스플레이 패널(100)이 칼라 화상을 구현할 수 있도록 하기 위해 적색발광, 녹색발광, 및 청색발광 형광체층들로 구분될 수 있으며, 이러한 적색발광, 녹색발광, 및 청색발광 형광체층들이 방전셀(126)들 내부에 배치되어 조합됨으로써 칼라화상을 구현하는 단위화소를 형성하게 된다.
여기서, 이러한 형광체층(125)들은 제2격벽(124) 및 제2기판(121)이 한정하는 공간에 적색발광 형광체, 녹색발광 형광체, 청색발광 형광체중 어느 하나의 형광체, 솔벤트, 및 바인더가 혼합된 형광체 페이스트를 배치한 다음 이러한 페이스트를 건조 및 소성함으로써 형성될 수 있다.
이러한 적색발광 형광체로서는 예를 들면 (Y,Gd)BO3:Eu3+ 등이 있을 수 있고, 녹색발광 형광체로서는 예를 들면 Zn2Si04:Mn2+등이 있을 수 있으며, 청색발광 형광체로서는 BaMgAl10O17:Eu2+ 등이 있을 수 있다.
한편, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광 형광체층(125)들이 배치된 방전셀들(126)은 서로 일 방향으로 인접하여 조합됨으로써 화상을 구현하는 기본단위인 단위 화소를 구성하게 된다. 그러나, 본 발명의 방전셀(126)들의 배치가 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 형광체의 효율에 따라 방전셀의 폭이나 길이가 서로 다를 수 있고, 그 배치가 격자형, 델타형 등으로 다양해 질 수도 있다.
한편, 이러한 형광체층(125)들은, 도 2에 도시된 바와 같이, 반드시 제2기판 (121)과 제2격벽(124)이 한정하는 공간에 배치되어야만 하는 것은 아니며, 제1격벽(115) 및 제1기판(111)이 한정하는 공간, 또는 여타 다른 공간에 배치될 수도 있다.
또한, 방전셀(126) 내에 충전되는 방전가스는 제논(Xe)가스를 포함한 네온(Ne), 헬륨(He), 또는 아르곤(Ar) 중의 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상의 혼합가스로 이루어질 수 있다. 이때, 이러한 방전가스는 일반적으로 대기압보다 낮은 압력으로 충전되므로, 제1패널(110)과 제2패널(120)이 진공압으로 압착되는 힘을 받으나, 격벽(130)에 의해 지지됨으로써 변형되지 않게 된다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 방전전극쌍(114)들의 배치에 관하여 상세히 설명한다. 도 3에는 두 개의 X전극(113a, 113b)과 두 개의 Y전극(112a, 112b)을 구비하는 방전전극쌍(114)들, 어드레스전극(122) 및 방전셀(126)들의 배치가 도시되어 있다.
여기서, X전극(113) 및 Y전극(112)들을 구비하는 방전전극쌍(114)들은 사다리 형상을 가지며 일 방향(도 3의 x 축의 방향)을 따라서 서로 평행하게 연장되어 있다.
또한, 어드레스전극(122)은 방전셀(126) 내에서 X전극(113) 및 Y전극(112)과 교차하도록(도 3의 y축의 방향) 연장되어 있다. 이러한 어드레스전극(122)의 배치로 인하여, 방전전극쌍(114)중 일전극과 어드레스전극(122)을 적절히 선택함으로써 방전이 일어날 방전셀(126)을 선택하는 것이 가능해진다.
한편, Y전극(112)과 어드레스전극(122)간의 거리가 X전극(113)과 어드레스 전극(122) 간의 거리 보다 짧으므로 유지방전이 일어날 방전셀(126)을 선택하는 어드레스 방전이 Y전극(112)과 어드레스전극(122) 상호간에 일어나는 것이 바람직하며, 이때에는 Y전극(112)은 주사전극이, X전극(113)은 공통전극이 되는 것이 바람직하다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 전극들 각각에 전기적 신호가 인가되는 과정에 관하여 예를 들어 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 플라즈마 디스플레이 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(100), 영상 처리부(310), 논리 제어부(330), 어드레스전극 구동부(322), Y전극 구동부(312) 및 X전극 구동부(313)를 포함한다.
여기서, 영상 처리부(310)는 외부 영상 신호를 처리하여 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 디지털 영상 데이터, 클럭 신호, 수직 및 수평 동기 신호들을 포함하는 내부 영상 신호를 발생시킨다.
또한, 논리 제어부(330)는 영상 처리부(310)로부터의 내부 영상 신호에 따라 구동-제어 신호들(SA, SY, SX)을 발생시킨다. 어드레스전극 구동부(322)는, 논리 제어부(330)로부터의 어드레스 신호들(SA)을 처리하여 전위의 형태인 전기적 신호들을 발생시키고, 이러한 전기적 신호들을 어드레스전극(122)들에 인가한다.
또한, X전극 구동부(313)는 논리 제어부(330)로부터 X 구동-제어 신호(SX)에 따라 동작하여 X전극(113)들을 구동한다. 그리고, Y전극 구동부(312)는 논리 제어 부(330)로부터의 Y 구동-제어 신호(SY)에 따라 동작하여 Y전극(112)들을 구동한다.
또한, X전극(113) 각각의 단부가 서로 전기적으로 연결되어, 외부에서 인가되는 영상신호에 대응하여 X전극들(113) 각각에 인가되는 전기적 신호, 보다 상세하게는 X전극 구동부(313)로부터 전위의 형태로 인가되는 전기적 신호가 서로 공통되는 것이 바람직하다.
상기와 같이, X전극(113)들 각각의 단부가 서로 연결되는 경우에는, Y전극(112)들 각각의 단부는 서로 전기적으로 분리되어, 외부에서 인가되는 영상신호에 대응하여 Y전극들(112) 각각에 인가되는 전기적 신호, 보다 상세하게는 Y전극 구동부(312)로부터 전위의 형태로 인가되는 전기적 신호가 서로 분리되는 것이 바람직하다. 다만, 인접하여 배치되어 동일한 방전셀(126)의 주위에 배치되는 두 개의 Y전극들(112a, 112b)은 서로 동일한 신호가 인가되므로, 서로 단부가 연결되어 있을 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 구동의 일 예와 두 개씩 배치되는 X전극(113) 및 Y전극(112)의 기능에 관하여 상세히 설명한다.
도 5는 도 2의 V-V 선을 따라 취한 단면도로서, 방전셀과 그 주위의 방전 전극들의 구성을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)을 구동하 는 구동방식은 ADS 구동, ALIS 구동, AWD 구동 등 다양한 구동방법이 있을 수 있고, 각기 구동방식에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화질, 응답속도 등 여러 인자들이 달라질 수 있으나 이러한 구동방식이 본 발명의 본질적인 특징을 변경시키는 것은 아니므로, 이하 ADS 구동방식을 중심으로 본 발명에 따른 제1 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 구동의 일 예를 설명하기로 한다.
일반적으로 화상을 구현하기 위한 화상표시 등을 위하여 플라즈마 디스플레이 패널이 구비하는 각각의 방전셀들 내에서는 방전이 발생하게 된다. 이 경우, 방전셀들 간에 벽전하의 상태나 하전입자의 양이 서로 달라지게 되고, 이로 인해, 방전셀들 내에 일어나는 방전을 균일한 방식으로 제어하기 어려운 경우가 발생한다.
이러한 방전 제어의 어려움을 극복하고자, 방전셀(126)들 전체에 일정수준 이상의 고전압을 인가하여 방전셀(126)들 전체에서 동시에 방전이 발생하도록 함으로써 방전셀(126) 내에 이미 존재하고 있던 벽전하를 제거하여 균일화시키고, 방전셀(126) 내의 하전입자의 상태가 동일해 지도록 유도하게 되는데 이를 리셋방전이라 한다.
이러한 리셋방전은 일반적으로 모든 Y전극(112)들에 고전위의 램프전위를 인가하고, 모든 어드레스전극(122)들에 그라운드 전위를 인가하며, X전극(113)들에는 소정의 시간동안 바이어스 전위를 인가하여 방전셀(126)들 전체를 방전시킴으로서 수행된다.
그리고, 상술한 리셋방전 후에, 어드레스방전이 일어나게 된다. 이때, 어드레스방전이라 함은 외부 영상신호에 대응하여 화상이 구현될 방전셀(126)로서 방 전전극쌍(114) 중 일 전극, 즉 Y전극(112) 및 어드레스전극(122)이 교차되는 점에 존재하는 방전셀(126)을 선택하고, 이 방전셀(126)에 대응하는 Y전극(112) 및 어드레스전극(122)에 극성이 반대되는 소정의 펄스전압을 인가하여 방전이 일어나도록 하고 이러한 방전에 의해 방전셀(126) 내의 격벽(130)의 측면에 하전입자가 달라붙도록 함으로써 벽전하가 축적되도록 하는 방전을 말한다.
또한, 어드레스방전이 선택된 방전셀(126) 내에서 일어나도록 하기 위해서는 상술한 바와 같이 어드레스전극(122)과 Y전극(112)에 소정의 전위를 인가하여야 한다. 이때, Y전극(112b)은 다른 전극들 보다 어드레스전극(122)에 더 가까이 배치되어 있고, Y전극(112b) 및 어드레스전극(112)에 인가된 전위에 의해 방전셀(126)에 형성되는 전기장의 크기가 증가되어 어드레스방전이 용이하게 발생하게 된다.
이와 같이 함으로써, 어드레스방전을 일으키는 구동전압을 낮출 수 있으므로 이러한 어드레스전극(122)들을 제어하는 집적회로칩(미도시)의 가격도 낮출 수 있게 된다. 이때, 이러한 집적회로칩이 플라즈마 디스플레이 패널(100)을 제조하는데 차지하는 원가비중을 고려할 때 상당수준의 제조비 절감을 가져올 수 있다.
한편, 어드레스방전이 발생한 이후, Y전극(112)에 고전위의 펄스전위가 인가되고, X전극(113)에 상대적으로 낮은 전위의 펄스전위가 인가되면, X전극(113)과 Y전극(112) 사이에 발생하는 전위차에 의해 어드레스방전시 방전셀(126)의 내 측면에 축적된 벽전하가 이동하게 된다. 이때, 벽전하의 이동에 의해 방전셀(126) 내의 방전가스 원자와 벽전하가 충돌하면서 방전을 일으켜 플라즈마를 생성시키게 된다.
또한, 이러한 방전은 상대적으로 강한 전기장이 형성되는 X전극(113)과 Y전 극(112)의 서로 가까운 부분으로부터 발생하게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)은, 종래의 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널과 달리 방전전극쌍(114)들이 격벽(130) 내에 배치되어 방전셀들(126)을 둘러싸고 있다. 이로 인해, X전극(113) 및 Y전극(112)이 배치된 부근의 방전셀(126)의 측면에서 방전이 발생할 가능성이 높아지게 되므로, 종래의 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널과는 달리 방전셀(126)을 둘러싸는 측면의 안쪽에서 방전이 발생 할 수 있게 되어 방전의 가능성 및 방전양이 대폭 증가하게 된다.
또한, 방전셀(126)의 내 측면을 따라 방전이 성공적으로 발생하게 되고, 방전전극쌍(114)들 사이의 전위차가 소정시간 유지되면, 방전셀(126)의 측면에 형성된 전기장이 중앙으로 강하게 집중되어, 방전의 영역이 종래 기술에 비해 대폭 확대되고, 이로 인해, 방전에 의한 자외선의 발생양이 증가하게 된다.
또한, 방전시 전기장이 중앙으로 강하게 집중되므로, 형광체층(125)으로 진행하는 가속된 하전입자의 양이 교류형 3전극 면방전형에 비해 낮아지게 되어 형광체층에 이온이 충돌하는 현상인 이온 스퍼터링 현상이 줄어들게 되어 형광체층의 수명을 연장시킬 수 있다.
한편, 방전에 의해 발생한 자외선은 방전셀 내에 배치되는 형광체층(125)들을 여기시키게 되고, 이와 같이 여기된 형광체층이 저준위 에너지레벨로 이동하면서 가시광을 발생시켜 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 화상이 구현되게 된다.
한편, 상기와 같은 방전이 발생한 다음 방전전극쌍(114)들 사이의 전위차가 방전유지전압보다 낮아지면, 방전은 더 이상 발생되지 않고, 공간 전하 및 벽전하가 방전셀(126)에 형성되게 된다. 이때, 방전전극쌍(114)들 사이의 펄스 전압의 극성이 바뀌면 벽전하의 도움으로 방전개시전압(firing voltage)에 도달하게 되어 또다시 방전이 발생하게 된다. 그리고, 반복적으로 방전전극쌍(114)들 사이에 교대로 펄스전위를 바꾸어 인가하면, 상기와 같은 방전이 지속적으로 유지된다. 결국, 이러한 유지방전에 의해 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 계조가 결정되며 이로 인해 화상이 구현된다.
한편, 유지방전이 수행되는 과정에 있어서, X전극(113) 및 Y전극(112) 사이의 이격된 거리가 증가할수록 방전셀(126) 내부의 하전입자에 영향을 끼치는 전기장의 형성범위가 증가되게 된다. 그러나, X전극(113) 및 Y전극(112) 사이의 이격된 거리가 증가하는 경우에는 X전극(113) 및 Y전극(112)에 인가되는 전위가 일정하다고 가정할 때 방전셀(126) 내부에 형성되는 전기장의 크기가 작아지게 된다. 즉, 방전셀(126) 내에 형성된 이러한 전기장 크기의 감소는 방전셀(126) 내의 하전입자를 충분한 크기의 운동에너지를 갖도록 가속시킬 수 없음을 뜻하고, 이와 같은 이유로 결국 방전이 일어나지 않게 된다.
따라서, 방전을 일으키기 위해서는 전기장의 크기를 증가시켜야만 하며, 결국, 방전전극쌍(114) 사이에 인가되는 전위차의 크기를 증가시켜야 한다. 이는, X전극(113) 및 Y전극(112)에 인가되는 전기적 신호를 제어하는 집적회로칩의 가격 상승을 동반하게 되고, 결국, 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 제조원가를 상승시켜 가격 경쟁력을 저하시키게 된다.
그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 두 개의 X전극(113a, 113b) 및 두 개의 Y전극(112a, 112b)을 배치함으로 인해 서로 가깝게 배치되는 Y전극(112a)과 X전극(113a) 사이에서 유지방전이 먼저 일어나게 되고, 차차 다른 전극들(112b, 113b)로 방전이 확산된다. 이에 따라, 유지 방전을 일으키는 방전 개시 전압이 낮아지고, 동시에 다른 전극들(112b, 113b)이 배치된 위치까지 확장된 이격된 거리에서 방전이 일어나 방전양이 증가하게 된다.
이와 같이 함으로써, X전극(113) 및 Y전극(112) 사이의 이격된 거리를 증가시켜 방전양을 증가시키면서도 방전전극쌍(114)을 구동하는 구동전압이 증가하는 문제를 해결할 수 있게 된다.
즉, X전극(113b) 및 Y전극(112b) 사이의 이격된 거리가 증가된다고 하더라도, 이러한 전극들(112b, 113b) 사이에 배치된 X전극(113a) 및 Y전극(112a) 사이에서 방전이 개시되므로 구동전압을 낮출 수 있게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이 집적회로칩의 가격이 상승하는 문제 없이도 방전양을 증가시킬 수 있게 된다. 그리고, 이러한 방전양의 증가는 결과적으로 가시광 발생양의 증가와 직접적으로 연관되어 결국 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 휘도를 향상시키게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)에 있어서 제1격벽(115)은 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층(115a, 115b)으로 이루어진다.
또한, 이러한 제1격벽(115)은 유전체인 것이 바람직하다.
도면을 참조하면, 제1격벽(115)에 배치되는 두 개의 X전극(113a, 113b) 및 두 개의 Y전극(112a, 112b)은 제1격벽(115) 내에서 일렬로 배치되고, 두 개의 X전극(113a, 113b) 중 Y전극(112)에 가까이 배치되는 X전극(113a)과, 두 개의 Y전극(112a, 112b) 중 X전극(113)에 가까이 배치되는 Y전극(112a)이 배치된 부분의 유전체층(이하, 고유전율층, 115a)의 유전율이 다른 전극들(112b, 113b)이 배치된 부분의 유전체층(이하, 저유전율층, 115b)의 유전율보다 높은 것이 바람직하다.
즉, 제1격벽(115)은 유전율이 높은 고유전율층(115a)과 유전율이 낮은 저유전율층(115b)을 포함하는 적어도 두 개의 층으로 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 상기와 같이 제1격벽(115)의 안쪽으로 배치되는 방전전극들(112a, 113a)을 덮는 고유전율층(115a)의 전기용량(capacitance)이 커지게 되고, 이로 인해, 이러한 방전전극들(112a, 113a)에 인가되는 방전개시전압을 낮출 수 있게 된다. 그러나, 유전체의 유전율이 커져서 전기용량이 증가하게 되면 방전개시전압은 낮출 수 있으나, 이러한 방전전극들(112a, 113a)로부터 흘러 나와 이러한 방전전극들(112a, 113a)이 배치된 고유전율층(115a)으로 흘러 소산되는 변위전류(displacement current)는 이와는 반대로 증가되어 소비전력이 커지게 되는 문제점을 야기시킨다.
따라서, 상기한 제1격벽(115) 전부를 유전율이 높은 고유전율층으로 형성하는 것은 소비전력 측면에서 볼 때 바람직하지 않고 본 실시예에서와 같이 방전이 개시되는 부분만을 상술한 고유전율층(115a)으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 이와 같이 함으로써, 방전개시전압도 낮출 수 있고, 소비전력이 증가하는 것도 방지할 수 있게 된다.
한편, 고유전율층(115a)은 저유전율층(115b)과 그 조성이 비슷하지만, 저유전율층(115b)에 비해 PbO의 함량이 높고 SiO2 함량은 낮은 것이 일반적이다. 또한, 고유전율층(115a)은 저유전율층(115b)에 알칼리금속을 첨가하거나, 또는 다른 소정의 첨가제를 첨가함으로써 형성될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 두 개의 X전극(113a, 113b) 및 두 개의 Y전극(112a, 112b)이 제1격벽(115) 내에 일렬로 배치되는 것으로 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이밖에 제1격벽(115) 내에 두 개의 X전극(113a, 113b)이 배치되고, 제2격벽(124) 내에 두 개의 Y전극(112a, 112b)이 배치되는 등 다른 다양한 형태의 배치구조를 가질 수 있다.
또한, 고유전율층(115a)이 배치되는 위치는 본 실시예에서와 같이 제1격벽(115)으로 한정되는 것은 아니며, 이와 동일한 목적을 달성할 수 있는 한, 이밖에 제2격벽(124) 등 다른 다양한 위치에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 방전셀 전체에서 입체적으로 방전이 일어나도록 하고, 방전전극쌍 사이의 이격된 거리를 충분히 증가시키며, 방전전극쌍이 배치된 격벽을 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층으로 형성함으로써, 저전압구동이 가능하면서도 소비전력을 크게 증가시키지 않는 플라즈마 디스플레이 패널이 제공될 수 있다. 이를 통해, 저전압 구동용 집적회로칩을 사용할 수 있게 되어 플라즈마 디스플레이 패널의 제조비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 가시광의 진행경로 상에 배치되는 구성요소들의 개수를 최소화함으로써 가시광의 투과율이 개선되고 휘도가 대폭 향상된 플라즈마 디스플레이 패널이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, ITO가 아닌 재료를 전극 형성의 재료로 사용할 수 있도록 구조를 개선함으로써 제조비용이 대폭 절감된 플라즈마 디스플레이 패널이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 형광체에서 발생하는 이온스퍼터링을 저감시켜 영구잔상이 발생되지 않는 플라즈마 디스플레이 패널이 제공될 수 있다.
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 (13)

  1. 제1기판;
    상기 제1기판과 이격되어 대향되도록 배치되는 제2기판;
    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되고 방전이 일어나는 공간인 방전셀들을 한정하는 격벽;
    상기 격벽 내에서 방전셀을 둘러싸도록 배치되고 상호 이격되어 있으며 상호작용에 의하여 방전셀 내에서 가스방전을 야기하는 두 개의 X전극 및 두 개의 Y전극을 포함하는 복수쌍의 방전전극들;
    상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층; 및
    상기 방전셀 내에 충전되는 방전가스를 구비하고,
    상기 격벽은 유전율이 상이한 적어도 두 개의 층으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판은 투명한 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방전전극쌍을 구성하는 X전극들 사이의 간격 또는 Y전극들 사이의 간격은 서로 다른 전극들 사이의 간격보다 가깝도록 배치되는 플라즈마 디스플레이 패 널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 X전극은 일 방향으로 연장되고, 상기 Y전극은 상기 X전극과 교차하도록 연장되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 X전극들 및 Y전극들은 일 방향으로 연장된 사다리 형상을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 X전극 및 Y전극과 교차하도록 연장된 어드레스전극들을 더욱 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 제2기판 사이에는 유전체층이 배치되고, 상기 어드레스전극은 상기 유전체층 내에 배치되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 격벽의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 보호층을 더욱 구비하는 플라즈 마 디스플레이 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제1기판쪽에 위치하는 제1격벽과 상기 제2기판쪽에 위치하는 제2격벽을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1격벽은 유전체인 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1격벽 내에 상기 X전극이 배치되고, 상기 제2격벽 내에 상기 Y전극이 배치되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1격벽 내에 상기 X전극과 Y전극이 배치되고, 상기 제2격벽과 제2기판이 한정하는 공간에 상기 형광체층이 배치되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1격벽에 배치되는 두 개의 X전극 및 두 개의 Y전극은 상기 제1격벽 내에서 일렬로 배치되고,
    두 개의 X전극 중 Y전극에 가까이 배치되는 X전극과, 두 개의 Y전극 중 X전극에 가까이 배치되는 Y전극이 배치된 부분의 유전체층의 유전율이 다른 전극들이 배치된 부분의 유전체층의 유전율 보다 높은 플라즈마 디스플레이 패널.
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