KR100669431B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

휘도 및 발광효율을 향상시키는 것이 가능하도록, 서로 대향하여 배치되는 제1기판 및 제2기판과, 제1기판과 제2기판의 사이에 설치되고 각 방전셀을 구획하는 격벽과, 각 방전셀 내에 형광체를 도포하여 형성되는 형광층과, 제1기판에 형성되고 각 방전셀 내에 위치하는 부분의 일부 폭을 넓게 형성하는 광폭부를 구비하는 어드레스전극과, 제2기판에 형성되며 어드레스전극과 직교하는 방향으로 형성되고 어드레스전극과의 간격보다 하나의 방전셀 내에 위치하는 서로의 간격이 더 크게 유지되는 제1전극과 제2전극을 구비하는 표시전극을 포함하고, 표시전극은 격벽과 제1전극 및 제2전극 사이의 간격을 각 방전셀에 있어서 격벽쪽에 도포되는 형광층의 두께보다 크게 설정하여 형성하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

플라즈마 디스플레이 패널, 롱 방전 갭, 표시전극, 유지전극, 격벽, 형광층, 두께, 간격, 발광효율, 휘도

Description

플라즈마 디스플레이 패널 {Plasma Display Panel}

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예에 있어서 각 전극에 인가되는 전압의 세기를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예에 있어서 각 전극 사이의 전압 차이를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예에 있어서 방전이 형성되는 과정을 개략적으로 설명하는 요부 단면도이다.

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양광주 영역의 방전 특성을 이용하여 구동하며 형광체의 도포형상에 따라 표시전극의 위치를 설정하므로 휘도 및 발광효율을 최대화시킨 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(PDP;Plasma Display Panel)은 표시용량, 휘도, 콘트라스트, 잔상, 시야각 등의 각종 표시능력이 우수하여 음극선관(CRT)을 대체할 수 있는 표시장치로 각광을 받고 있다. 이 플라즈마 디스플레이 패널은 기체 방전에 의해 형성된 플라즈마로부터 방사되는 진공자외선(VUV;vacuum ultraviolet)이 형광체를 여기시키는 것에 의하여 발생되는 가시광을 이용하여 영상을 구현하는 표시소자이며, 고해상도의 대화면 구성이 가능하여 차세대 박형 표시장치로 각광받고 있다.

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 구조는 3전극 면방전형 구조이며, 두개의 전극으로 이루어지는 표시전극이 형성되는 전면기판과 상기 전면기판으로부터 소정의 간격을 두고 설치되며 어드레스전극이 형성되는 배면기판을 포함하여 이루어진다.

상기 전면기판과 배면기판의 사이 공간은 격벽에 의해 다수의 방전셀로 구획되고, 방전셀 내에는 형광체층이 형성되고 방전가스가 주입된다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널에서 사용하는 글로우 방전의 구조를 살펴보면, 음극(cathode)과 양극(anode) 사이에 명암부가 교차되어 나타나며, 이를 애스톤(Aston) 암부 및 음극 글로우(glow) 영역, 음극 암부 영역, 부글로우(negative glow) 영역, 패러데이(Faraday) 암부 영역, 양광주(positive column) 영역, 양극 암부 및 양극 글로우(glow) 영역 등으로 나누어 나타낼 수 있다. 이들 영역에서 방전에 의해 외부로 빛을 방출하는 영역은 양전하를 띤 이온의 밀도는 높은 반면 음전하를 띤 전자의 밀도는 낮은 이온 과잉의 플라즈마 상태인 부글로우 영역(negative glow region)과 이온과 전자가 균형을 이루고 있는 플라즈마 상태인 양광주 영역(positive column region)의 두영역이라 할 수 있다.

그리고 전자와 이온의 밀도가 비슷한 양광주 영역에 있어서는, 전자의 이동도(mobility)가 이온에 비하여 수백배 정도 더 커 전류를 수백배 더 잘 전달할 수 있기 때문에, 전류의 대부분이 전자를 통하여 이동하게 되고, 소모되는 에너지의 대부분이 전자의 운동에너지로 변하며, 외부 전장(external electric field)이 약하다면 이 운동에너지의 대부분이 기체분자를 여기시키는 데 사용되어 자외선광입자를 생성시켜 형광체를 여기 발광시키되고, 발광효율이 높다.

반면에, 이온의 밀도가 높은 부글로우 영역에서는 전류의 대부분이 이온을 통해 전달되므로, 소모되는 에너지의 대부분은 이온의 운동에너지로 변하며, 이 운동에너지는 기체분자에 운동에너지를 전달하여 열을 발생할 뿐 기체분자를 여기시키지 못한다. 그런데 부글로우 영역 바로 옆의 음극강하 영역(cathode fall region)에 걸리는 외부 전장이 매우 강하기 때문에, 부글로우 영역의 전자들은 양광주 영역에 비하여 매우 큰 운동에너지를 얻게 되고, 이 운동에너지가 기체분자를 여기시킴과 동시에 이온화하는 데 일부 사용되어 발광효율의 손실이 초래된다. 따라서 부글로우 영역에서는 강한 외부 전장으로 인해 발생되는 빛의 세기는 양광주 영역보다 강한 반면에, 발광효율은 양광주 영역에 비하여 낮다.

통상의 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 하나의 방전셀 내에 위치하는 표시전극을 이루는 2개의 전극(주사전극과 유지전극) 사이의 간격(갭)을 대략 60∼120㎛ 정도의 좁은 방전갭(이하 "쇼트 방전갭"이라 한다)으로 형성한다.

상기와 같은 쇼트 방전갭에 있어서는 발광효율이 높은 양광주 영역의 방전은 이용할 수 없으며, 발광효율이 낮은 부글로우 영역의 방전만 이용하게 된다. 이는 방전공간에 있어서 전극간의 간격을 줄여가면 양극에서 가까운 양광주 영역은 같이 줄어드나 부글로우 영역은 그대로 유지되는 데, 쇼트 방전갭에서는 전극간의 간격이 매우 좁아 양광주 영역은 없어지고 부글로우 영역만 남게 되기 때문이다.

최근에는 표시전극을 이루는 2개의 전극 사이의 간격을 대략 400㎛ 이상의 넓은 방전갭(이하 "롱 방전갭"이라 한다)으로 형성하여, 발광효율이 우수한 양광주 영역의 방전을 이용하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널에 대한 연구와 개발이 다양하게 진행되고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 양광주 영역의 방전 특성을 이용하기 위하여 롱 방전갭으로 형성되는 표시전극과 격벽 사이의 간격을 형광체의 도포 두께에 대응하여 설정하는 것에 의하여 휘도 및 발광효율을 향상시키는 것이 가능한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 플라즈마 디스플레이 패널은 서로 대향하여 배치되는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판과 제2기판의 사이에 설치되고 각 방전셀을 구획하는 격벽과, 상기 각 방전셀 내에 형광체를 도포하여 형성되는 형광층과, 상기 제1기판에 형성되는 어드레스전극과, 상기 제2기판에 형성되며 상기 어드레스전극과 직교하는 방향으로 형성되고 상기 어드레스전극과의 간격보다 하나의 방전셀 내 에 위치하는 서로의 간격이 더 크게 유지되는 제1전극과 제2전극을 구비하는 표시전극을 포함하여 이루어진다.

상기 표시전극은 상기 격벽과 상기 제1전극 및/또는 제2전극 사이의 간격을 각 방전셀에 있어서 상기 격벽쪽에 도포되는 형광층의 두께보다 크게 설정하여 형성한다.

다음으로 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 서로 대향하여 배치되는 제1기판(2) 및 제2기판(4)과, 상기 제1기판(2)과 제2기판(4)의 사이에 설치되고 각 방전셀(35)을 구획하는 격벽(30)과, 상기 각 방전셀(35) 내에 형광체를 도포하여 형성되는 형광층(40)과, 상기 제1기판(2)에 형성되는 어드레스전극(10)과, 상기 제2기판(4)에 형성되며 상기 어드레스전극(10)과 직교하는 방향으로 형성되고 상기 어드레스전극(10)과의 간격보다 하나의 방전셀(35) 내에 위치하는 서로의 간격이 더 크게 유지되는 제1전극(22)과 제2전극(26)을 구비하는 표시전극(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1기판(2) 및 제2기판(4)은 프리트에 의하여 모서리가 둘레를 따라 용착되어 일체화된다.

상기 제1기판(2)에 형성되는 어드레스전극(10)은 방전셀(35)의 열을 따라 각각 대응 배치되어 스트라이프형상으로 길게 형성된다.

상기 제1기판(2)에는 전체 면적에 걸쳐서 상기 어드레스전극(10)을 덮도록 유전층(70)이 형성된다.

상기 격벽(30)은 각 방전셀(35)을 구획하도록 스트라이프형상 또는 격자형상 등의 다양한 형상으로 형성한다.

상기 격벽(30)으로 구획되어지는 각 방전셀(35)에는 진공자외선을 흡수하여 가시광을 발생시키는 적색, 청색, 녹색의 형광체가 순차적으로 교대로 형성되어 형광층(40)을 형성한다.

또 상기 각 방전셀(35) 내에는 방전가스(예를 들면 제논(Xe)과 네온(Ne)의 혼합가스)가 주입된다.

상기 표시전극(20)은 상기 어드레스전극(10)과 교차하는 방향(도 1에서 X 방향)으로 상기 제2기판(4)의 내면에 교대로 형성되는 제1전극(22)과 제2전극(26)으로 이루어진다.

상기 제1전극(22)과 제2전극(26)은 상기 격벽(30)에 의하여 구획되는 각 방전셀(35)마다 한쌍으로 대응하도록 배치된다.

상기 제1전극(22)과 제2전극(26)은 통전성(전기전도성)이 우수한 금속을 이용하여 형성한다. 예를 들면 상기 제1전극(22)과 제2전극(26)은 은(Ag) 전극층, 크롬(Cr)/구리(Cu)/크롬(Cr)이 차례로 적층된 전극층 등으로 형성한다.

상기 제1전극(22)과 제2전극(26)은 불투명으로 형성되므로 빛의 투과율 저하를 방지하기 위하여 가능하면 방전셀(35)의 가장자리 부근에 배치하여 좁은 폭으로 형성한다.

상기 제1전극(22)과 제2전극(26)은 각 방전셀(35)의 중심부분에 소정의 간격 (G)을 두고 형성하며, 방전셀(35) 내에서 서로 대향하는 상태로 형성하는 것도 가능하다.

상기에서 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이의 간격(G)은 방전효율이 우수한 양광주 영역의 방전을 이용할 수 있도록 어드레스전극(10)과 표시전극(20) 사이의 간격보다 큰 간격인 롱 방전갭으로 설정하여 형성한다. 예를 들면 상기 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이의 간격(G)은 대략 200㎛ 이상으로 설정한다.

상기 표시전극(20)은 상기 격벽(30)과 상기 제1전극(22) 및/또는 제2전극(26) 사이의 간격(b)을 각 방전셀(35)에 있어서 상기 격벽(30)쪽에 도포되는 형광층(40)의 두께(a)보다 크게 설정(a<b를 만족하도록 설정)하여 형성한다.

상기에서 격벽(30)은 두께가 가장 얇게 형성되는 부분인 제2기판(4)쪽 모서리를 기준점으로 설정하여 기준선을 연장하고, 형광층(40)은 격벽(30) 높이의 중간지점을 기준점으로 설정하여 측정선을 연장한다.

따라서 상기 격벽(30)과 제1전극(22) 또는 제2전극(26)사이의 간격(b)은 상기 격벽(30)의 제2기판(4)쪽 끝부분 모서리와의 수직거리를 의미하고, 상기 격벽(30)쪽에 도포되는 형광층(40)의 두께(a)는 격벽(30)높이의 중간지점에서의 두께를 의미한다.

상기한 표시전극(20)의 다른 구성은 일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널에 실시하는 다양한 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하며, 본 발명은 표시전극(20)의 구성에 제한되는 것이 아니므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 제2기판(4)에는 상기 표시전극(20)을 덮으며 내면 전체에 유전층(50)이 형성된다.

상기 유전층(50)은 발광되는 빛의 투과율(개구율)을 확보하기 위하여 투명한 재질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

상기 유전층(50)에 있어서, 하나의 방전셀(35) 내에 위치하는 상기 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이는 부분적으로 오목하게 제거하여 방전유도홈(52)을 형성한다.

상기 방전유도홈(52)은 유전층(50)을 제2기판(4)의 표면까지 완전히 제거하여 형성하는 것도 가능하고, 다른 부분보다 유전층(50)의 두께가 얇도록 부분적으로 제거하여 형성하는 것도 가능하다.

상기 방전유도홈(52)은 각각 대응하는 방전셀(35)의 형상에 대응하는 형상(예를 들면 방전셀(35)의 형상이 소정의 비율로 축소된 형상)으로 형성한다.

상기 방전유도홈(52)은 가능하면 상기 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이의 간격 범위 내에서 최대한 크게 형성하는 것이 투과율(투과도)를 극대화하여 휘도 효율을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다. 즉 상기 방전유도홈(52)은 상기 제1전극(22)과 제2전극(26)에 근접한 위치까지 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 방전유도홈(52)은 상기 제2기판(4)의 표면을 일부 제거하는 상태로 유전층(50)보다 깊게 형성하는 것도 가능하다.

상기 유전층(50) 및 방전유도홈(52)에는 플라즈마 방전시 전리된 이온의 충돌로부터 유전층(50)을 보호하기 위하여 보호막(80)이 형성된다. 상기 보호막(19)은 방전 효율이 향상을 위하여 높은 이차전자 방출계수를 갖는 산화마그네슘(MgO) 등을 이용하여 형성하며, 발광되는 빛의 투과율(개구율)을 확보하기 위하여 투명하게 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 유전층(50)에 방전유도홈(52)을 형성한 상태에서, 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이에 발생하는 유지방전은 상기 유전층(50)의 방전유도홈(52) 부근에서 실질적으로 대향 방전(D)에 의해 유도되어 방전개시 작용을 하고, 상기 방전유도홈(52)의 외곽으로부터 방전셀(35)의 가장자리까지 유전층(50)부분에서는 면방전(S)에 의해 방전이 유도되면서 확산된다(도 2 참조).

따라서 상기와 같이 방전유도홈(52)을 형성하는 것에 의하여 실질적으로 대향 방전(D)으로 유지방전을 유도하여 방전개시 전압을 낮추는 것이 가능하고, 방전유도홈(52) 부근으로 짧은 방전 경로를 형성하여 해당 부분에 강한 전계가 인가될 수 있으며, 강한 방전에 의한 방전 효율의 향상이 얻어진다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서 방전이 진행되는 과정을 설명한다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 어드레스전극(10)과 표시전극(20) 사이의 거리보다 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이의 간격(롱 방전갭)이 더 크기 때문에, 음의 전압이 인가된 제1전극(22)과 제2전극(26) 중의 하나의 전극(주사전극)과 상기 어드레스전극(10) 사이에 초기 방전(i:트리거 방전)이 개시되고, 이 방전이 어드레스전극(10)을 따라 확산(ii:방전 확산)되고, 최종적으로 롱 방전갭으로 형성된 제1전극(22)과 제2전극(26) 사이에 양광주 영역에 의한 방전(iii:주 방전)이 길게 이루어진다.

도 3에는 각 전극에 인가하는 방전 전압의 크기를 그래프로 나타내고, 도 4에는 각 전극 사이의 방전 전압의 차이를 그래프로 나타낸다.

도 3에 있어서, Vx는 유지전극(예를 들면 제2전극(26))에 인가되는 전압을 나타내고, Vy는 주사전극(예를 들면 제1전극(22))에 인가되는 전압을 나타내고, Vz는 어드레스전극(10)에 인가되는 전압을 나타낸다.

도 4에 있어서, Vxy는 유지전극과 주사전극에 인가된 전압 사이의 차이를 나타내고, Vyz는 주사전극과 어드레스전극(10)에 인가된 전압 사이의 차이를 나타내고, Vzx는 어드레스전극(10)과 유지전극에 인가된 전압 사이의 차이를 나타낸다.

도 3 및 도 4에 있어서, 부호 T는 어드레스전극(10)에 인가되는 전압 펄스의 폭을 나타내고, 부호 A는 어드레스전극(10)에 인가되는 전압 펄스의 진폭을 나타낸다.

상기에서 어드레스전극(10)에 인가되는 전압 펄스의 진폭(A)를 Vz라 할 때, 방전개시전압(Vf)이 Vf<2Vz의 식을 만족하는 상태로 전압을 인가하면, 도 5에 나타낸 바와 같은 과정으로 방전이 형성된다.

즉 도 5에 나타낸 바와 같이, 유지전극(제2전극(26))과 주사전극(제1전극(22))에 인가되 전압의 차이(Vxy)와 주사전극(제1전극(22))과 어드레스전극(10)에 인가된 전압의 차이(Vyz)에 의해 유도되는 전계에 의해 주사전극인 제1전극(22)과 어드레스전극(10) 사이에서 방전(i:트리거 방전)이 시작되고, 유전층(70)과 형광층(40)에 차징된 전자에 의해 어드레스전극(10)을 따라 방전이 확산(ii:방전 확산)되고, 이 방전이 유지전극인 제2전극(26)과 연결되어 주 방전(iii)이 진행된다.

도 5에 있어서, 흑색 화살표는 방전의 진행방향을 나타내고, 백색 화살표는 전압의 차이에 의한 전계의 형성방향을 나타낸다.

그리고 도 5에 나타낸 전압은 방전 개시에 사용되는 전압의 일예이며, 실제 유지방전시 유지 전압은 대략 160V 정도, 어드레스 보조 펄스 전압은 대략 80V 정도를 인가하는 것도 가능하다.

상기와 같이 롱 방전갭에서의 방전이 발생하는 경우, 하나의 방전셀(35)에서의 가시광 방사분포를 관찰하면, 격벽(30)의 주위, 어드레스전극(10)의 상부, 상기 제1전극(22)과 제2전극(26)의 측면에서 많이 방사되는 것이 확인된다.

그리고 상기 제1전극(22)과 제2전극(26)의 외부가 밝은 것을 확인할 수 있는 데, 이는 상기 제1전극(22)과 제2전극(26) 외부의 격벽(30)과 바닥쪽에 도포된 형광층(40)에 의한 것으로 분석된다.

따라서 롱 방전갭의 방전에 있어서는 방전갭이 넓어질 수로 양광주 영역에 의한 발광효율의 향상 외에도 상기 표시전극(20)이 상하 격벽(30)쪽에 근접하게 되는 것에 의해서 그 부분의 형광층(40)을 여기시킴에 따른 추가적인 휘도 확보에 의한 발광효율의 향상을 얻는 것이 가능하다.

그러나 방전갭을 더 넓게 형성하여 상기 표시전극(20)이 상하 격벽(30)에 도포된 형광층(40)의 상부로 위치하게 되는 경우에는, 그 부분에서 발생하는 가시광을 차단할 뿐만 아니라 상기 표시전극(20) 하부의 방전공간 부족으로 인하여 방전이 불안정해진다는 문제가 발생한다.

본 발명에 의하면, 상기 표시전극(20)의 격벽(30)쪽 위치를 형광층(40)의 두 께(a)에 근거하여 설정하므로, 표시전극(20)이 격벽(30)쪽에 근접하게 됨에 따른 격벽(30)쪽에 도포된 형광층(40)의 여기가 활발하게 이루어지고, 양광주 영역의 방전효율 향상에 추가하여 휘도의 향상과 방전효율의 최대화가 이루어진다.

상기에서는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 의하면, 롱 방전갭으로 형성되는 표시전극의 제1전극 및 제2전극과 격벽 사이의 간격을 격벽쪽에 형성되는 형광층의 두께보다 크게 설정하므로, 격벽쪽에 도포된 형광층에서 발광되는 빛을 차단하지 않으면서 양광주 영역의 방전효율 향상에 더하여 표시전극이 격벽쪽에 근접하게 됨에 따른 추가적인 휘도의 향상과 방전효율의 최대화가 가능하다.

Claims (5)

1. 서로 대향하여 배치되는 제1기판 및 제2기판;

   상기 제1기판과 제2기판의 사이에 설치되고 각 방전셀을 구획하는 격벽;

   상기 각 방전셀 내에 형광체를 도포하여 형성되는 형광층;

   상기 제1기판에 형성되는 어드레스전극; 및

   상기 제2기판에 형성되며 상기 어드레스전극과 직교하는 방향으로 형성되고 상기 어드레스전극과의 간격보다 하나의 방전셀 내에 위치하는 서로의 간격이 더 크게 유지되는 제1전극과 제2전극을 구비하는 표시전극;을 포함하고,

   상기 표시전극은 상기 격벽과 상기 제1전극 사이의 간격(b) 또는 상기 격벽과 상기 제2전극 사이의 간격(b)을 각 방전셀에 있어서 상기 격벽쪽에 도포되는 형광층의 두께(a)보다 더 크게 설정하여 형성하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 격벽과 제1전극 사이의 간격(b) 또는 상기 격벽과 상기 제2전극 사이의 간격(b)은 상기 격벽의 제2기판쪽 끝부분 모서리와의 수직거리를 의미하고,

   상기 격벽쪽에 도포되는 형광층의 두께(a)는 격벽 높이의 중간지점에서의 두께를 의미하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 표시전극은 a<b의 식을 만족하도록 위치를 설정하여 형성하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1전극과 제2전극 사이의 간격은 200㎛ 이상으로 설정하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제2기판에는 상기 표시전극을 덮으며 내면 전체에 유전층이 형성되고,

   상기 유전층에는 하나의 방전셀 내에 위치하는 상기 제1전극과 제2전극 사이를 부분적으로 오목하게 제거하여 방전유도홈을 형성하는 플라즈마 디스플레이 패널.

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