KR100670339B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은, 가시광선의 투과율이 개선되고, ITO가 아닌 재료를 전극 형성의 재료로 사용할 수 있으며, 방전이 방전셀 전체에서 입체적으로 형성되고, 전극쌍을 이루는 전극들 사이의 이격된 거리를 충분히 증가시키면서도 구동전압이 상승하는 것을 막아 낮은 전압에서도 많은 방전을 일으킬 수 있으며, 형광체의 이온 스퍼터링을 방지하여 형광체의 수명을 증대시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 전면 기판; 상기 전면 기판과 대향하도록 배치되는 배면 기판; 상기 전면 기판 및 배면 기판 사이에 배치되고 방전이 일어나는 공간인 방전셀들을 한정하는 유전체층; 상기 유전체층 내에 서로 이격되도록 배치되는 X전극, Y전극 및 어드레스 전극을 구비하는 전극쌍; 상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층; 및 상기 방전셀 내에 존재하는 방전가스를 구비하고, 상기 세 개의 전극들 중 두 개의 전극이 어드레스 방전을 일으키고, 어드레스 방전을 일으키는 두 개의 전극 중 하나 이상을 둘러싸는 유전체는 다른 전극을 둘러싸는 유전체에 비하여 그 유전율이 더 큰 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}
도 1은 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 절개 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 보여주는 부분 절개 분리 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 전극들의 배치를 보여주는 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 5는 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널이 결합된 상태에서 V-V 선을 따라 취한 단면도로서, 방전셀과 그 주위의 방전 전극들의 구성을 보여주는 도면.
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 실시예와 유전체층의 구성을 달리하는 다른 실시예를 보여주는 도면.
도 8 및 도 9는 도 5에 도시된 실시예와 형광체층의 위치를 달리하는 다른 실시예를 보여주는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 121: 배면 기판 20, 122: 어드레스 전극
30: 후면 유전층 40: 격벽
50r, 50g, 50b, 125: 형광체층 60, 111: 전면 기판
80: 전면 유전층 82: X전극
83: Y전극 84: 유지 방전 전극쌍
90: 보호막 112: Y전극
113: X전극 115: 유전체층
116: 보호막층 126: 방전셀
200: 플라즈마 디스플레이 패널
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입체적 방전을 유도하여 방전량을 증대시키면서도 저전압 구동을 가능케 하고, 가시광선의 투과율을 증대시켜 휘도를 획기적으로 개선한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
도 1에는 일본 특허공개공보 1998-172442호에 개시된 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 전방패널(1)과 후방패널(2)이 결합되고, 전방패널(1)과 후방패널(2)에 의해 한정되는 공간에 방전가스가 채워져 만들어진다. 상기 전방패널(1)은 전면 기판(60), 상기 전면 기판(60)의 하면(60a)에 형성된 Y전극(83) 및 X전극(82)을 구비한 유지 방전 전극쌍(84), 및 상기 유지 방전 전극쌍(84)을 덮고 있는 전면 유전층(80)을 구비한다. 상기 전면 유전층(80)은 통상 MgO로 형성되는 보호층(90)에 의하여 덮이는 것이 바람직하다. 한편, 상기 Y전극(83)은 ITO 등으로 형성되는 제1 투명 전극(83b) 및 상기 제1 투명 전극(83b)의 전압강하를 방지하는 제1 버스 전극(83a)을 구비하고, 상기 X전극(82)도 Y전극(83)과 유사하게 제2 투명 전극(82b) 및 제2 버스 전극(82a)을 구비한다.
상기 후방패널(2)은 배면 기판(10), 상기 배면 기판(10)의 상면에 상기 유지 방전 전극쌍(84)들과 교차하도록 형성된 어드레스 전극(20)들, 상기 어드레스 전극(20)들을 덮고 있는 후면 유전층(30), 상기 후면 유전층(30) 상에 형성되어 상기 유지 방전 전극쌍(84)과 함께 방전셀을 한정하는 격벽(barrier rib)(40), 상기 방전셀의 내면에 도포된 형광체층(50r, 50g, 50b)을 구비한다.
이러한 구조를 갖는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 경우, 상기 어드레스 전극(20)과 Y전극(83) 간의 어드레스방전에 의하여 발광될 방전셀이 선택되고, 상기 선택된 방전셀의 X전극(82)과 Y전극(83)간에 일어나는 유지방전에 의하여 그 방전셀이 발광하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 유지방전에 의하여 방전셀 내에 있는 방전가스가 자외선을 방출하고, 이 자외선은 형광체층(50r, 50g, 50b)으로 하여금 가시광선을 방출하게 한다. 상기 형광체층(50r, 50g, 50b)으로부터 방출된 빛이 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현한다.
플라즈마 디스플레이 패널의 발광효율을 높이기 위한 조건에는 여러 가지가 있다. 그 조건들 중에 중요한 것으로는, 상기 방전 가스를 여기시키기 위한 유지 방전이 일어나는 공간의 체적이 커야 한다는 것과, 형광체층으로부터 방출되는 가시광선이 플라즈마 디스플레이 패널의 전방으로 진행하는 것을 방해하는 구성요소가 적어야 한다는 것 등이 있다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 경우에는, 유지방전이 보호막(90)에 인접한 X전극(82)과 Y전극(83) 사이의 공간에서만 일어나므로 유지방전이 일어나는 공간의 체적이 작고, 형광체층(50r, 50g, 50b)으로부터 방출되는 가시광선의 일부가 보호막(90), 상측 유전체층(80), 투명 전극(82b, 83b), 및 버스 전극(82a, 83a) 등에 의하여 흡수 및/또는 반사되는 단점이 있다. 즉, 상기 전면 기판(60)을 통과하는 가시광선의 양이 상기 형광체층(50r, 50g, 50b)에서 방출된 가시광선의 양의 60% 정도 밖에 되지 않는다.
또한, 이러한 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널은 방전을 일으키는 전극쌍이 전면 기판의 배면에 배치되어 있기 때문에, 가시광선을 통과시키기 위해 전극쌍의 대부분이 저항이 높고, 가격이 비싸며, 다루기가 어려운 ITO전극으로 형성되어야 한다. 그로 인해, ITO 전극에서 전압강하가 발생하여 대화면화된 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 불균일하게 할 수 있으며, 제조원가가 상승하는 문제점을 갖고 있다.
또한, 이러한 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널에서는 방전이 전극쌍이 배치된 전면 기판의 배면에만 집중되고, 그로 인해, 방전셀의 공간을 효 율적으로 활용하지 못하여 방전의 비효율성이 증대되었다.
또한, 플라즈마 디스플레이 패널의 제조원가 중 상당부분을 차지하는 집적회로칩의 가격제한으로 인하여 전극쌍 사이의 이격된 거리를 일정거리로 제한하여 방전량을 증대시키는데 한계가 있었으며, 그에 따라 휘도 개선의 제한이 따랐다.
또한, 이러한 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널을 장시간 사용하는 경우에는, 방전가스의 하전입자가 전기장에 의해 전면 기판의 배면에서 후방으로 확산되어 가속되므로 형광체에 이온 스퍼터링(ion sputtering)을 일으킬 확률이 높아지고 그로 인해 화면에 영구잔상을 야기 시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여, 다음과 같은 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
첫째, 가시광선이 진행하는 광 경로 상에 배치되는 구성요소를 최소화하여 가시광선의 투과율을 획기적으로 개선시키는 것을 목적으로 한다.
둘째, ITO가 아닌 재료를 전극 형성의 재료로 사용할 수 있도록 하여 전극의 제조비용을 저감시키고, 플라즈마 디스플레이 패널의 대면적화를 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.
셋째, 방전이 방전셀 전체에서 입체적으로 형성되도록 하고, 전극쌍 사이의 이격된 거리를 충분히 증가시키면서도 구동전압이 상승하는 것을 막아 낮은 전압에서도 많은 방전을 일으킬 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
넷째, 형광체의 이온 스퍼터링을 방지하여 형광체의 수명을 증대시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 전면 기판; 상기 전면 기판과 대향하도록 배치되는 배면 기판; 상기 전면 기판 및 배면 기판 사이에 배치되고 방전이 일어나는 공간인 방전셀들을 한정하는 유전체층; 상기 유전체층 내에 서로 이격되도록 배치되는 X전극, Y전극 및 어드레스 전극을 구비하는 전극쌍; 상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층; 및 상기 방전셀 내에 존재하는 방전가스를 구비하고, 상기 세 개의 전극들 중 두 개의 전극이 어드레스 방전을 일으키고, 어드레스 방전을 일으키는 두 개의 전극 중 하나 이상을 둘러싸는 유전체는 다른 전극을 둘러싸는 유전체에 비하여 그 유전율이 더 큰 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 전극들은 전방으로부터 X전극, 어드레스 전극 및 Y전극의 차례로 배치된 것이 바람직하고, 이때 유전율이 더 높은 유전체는 상기 Y전극을 둘러싸는 유전체이거나, 상기 어드레스 전극을 둘러싸는 유전체이거나, 또는 상기 Y전극과 어드레스 전극을 둘러싸는 유전체일 수 있다.
여기서, 상기 유전체층은 상기 방전셀의 횡단면이 닫힌 면이 되도록 상기 방전셀들을 한정하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 X전극, Y전극 및 어드레스 전극은 상기 방전셀을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 X전극, Y전극 및 어드레스 전극은 각각 사다리 형상으로 연장되고, 상기 X전극과 Y전극은 동일한 방향으로 연장되며, 상기 어드레스 전극은 상기 X전극 및 Y전극과 직교하는 방향으로 연장된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유전체층의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 보호막을 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 형광체층은 상기 전면 기판에 형성된 홈에 배치되거나, 상기 배면 기판에 형성된 홈에 배치되거나, 또는 상기 전면 기판 및 배면 기판에 형성된 홈 양측 모두에 배치될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 관하여 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 부분 절개 분리 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 방전전극들의 배치를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(200)은 전면 기판(120), 유전체층(115) 및 배면 기판(121)을 구비한다.
상기 전면 기판(120)은 투명한 소재로 만들어지는 것이 바람직하고, 상기 배면 기판(121)과 서로 평행하게 배치된다. 상기 전면 기판(120)에는 소정의 홈이 형성되고 상기 홈에는 형광체층(125)이 형성되어 있다. 추후에 상술하겠지만, 형광체층(125)의 위치는 상기 전면 기판(120)으로 한정되지는 않는다.
상기 배면 기판(121)은 상기 전면 기판(120)과 실질적으로 동일한 소재로 만들어진다.
상기 유전체층(115)은 상기 전면 기판(120) 및 배면 기판(121) 사이에 배치 되어 이들과 함께 방전셀(126)을 한정한다. 상기 방전셀(126)은 방전이 일어나는 공간을 말한다. 상기 유전체층(115)은 x축 및 y축 방향으로 배치되어 격자형의 방전셀(126)을 한정하고 있다.
또한, 상기 유전체층(115)은 미앤더형(meander type)이나, 델타형(delta type)이나, 육각형이나, 벌집형(honeycomb)등 다양한 형태의 실시예가 가능하다. 또한, 유전체층(115)에 의하여 한정된 방전셀(126)은 사각형 이외에도 다른 다각형이나, 원형 등 방전셀(126)을 한정할 수 있는 구조라면 어느 것이라도 가능하다.
상기 유전체층(115)의 내부에는 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)이 매립되어 있다. 상기 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)은 방전셀(126)의 둘레를 따라서 배치되어 있다. 또한, 상기 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)은 서로 전기적으로 절연되어 있으므로, 서로 다른 전압의 인가가 가능하다.
한편, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 유전체층(115)은 Y전극(112)을 둘러싸는 후방 유전체층(115b)과, 어드레스 전극(122) 및 X전극(113)을 둘러싸는 전방 유전체층(115a)을 구비하고, 전방 유전체층(115a)과 후방 유전체층(115b)은 각각 그 유전율이 상이하게 형성되어 있다. 유전율이 다른 유전체가 복합적으로 사용됨에 따른 효과는 추후에 상세히 설명하기로 하고 여기서는 그 설명을 생략한다.
상기 유전체층(115)의 표면에는 방전셀(126)의 네 측면을 따라서 전면 기판(120) 내부에서 생성된 이온이 표면과의 상호 작용에 의하여 2차 전자를 방출할 수 있도록 마그네슘 옥사이드(MgO)와 같은 소재로 된 보호막층(116)이 형성되어 있다. 상기 보호막층(116)은 각 방전셀별로 도포되어 있을 수도 있고, 도시된 것과 같이 유전체층(115)의 후방까지 덮을 수도 있다.
한편, 상기 전면 기판(120)및 배면 기판(121)과, 유전체층(115)으로 한정된 방전셀(126)내에는 네온(Ne)-크세논(Xe)이나, 헬륨(He)-크세논(Xe)과 같은 방전 가스가 주입되어 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 X전극(113)과, Y전극(112)은 방전셀(126)에서 대향 방전을 일으키도록 배치되고, 상기 Y전극(112)과 어드레스 전극(122)은 상하로 배치되어 있다.
상기 X전극(113) 및 Y전극(112)은 사다리 형상으로 만들어져서 방전셀(126)을 둘러싸면서 일방향으로 배치된다. 상기 X전극(113) 및 Y전극(112)은 서로 평행하게 배치된다. 상기 어드레스 전극(122)은 상기 X전극(113) 및 Y전극(112)과는 서로 직교하는 방향으로 배치된다. 이러한 어드레스 전극(122)의 배치로 인하여, 상기 X전극(113) 및 Y전극(112) 중 일 전극과 상기 어드레스 전극(122)이 교차하는 지점에 방전셀(126)이 존재하게 되고, 따라서, 상기 X전극(113) 및 Y전극(112) 중 하나의 전극과 상기 어드레스 전극(122)을 적절히 선택함으로써 방전이 일어날 방전셀(126)을 선택하는 것이 가능해진다. 한편, 상기 Y전극(112)과 어드레스 전극(122)간에 유지방전이 일어날 방전셀(126)을 선택하는 어드레스 방전이 일어나는 경우, 상기 Y전극(112)은 스캔전극이 되고, 상기 X전극(113)은 유지전극이 된다.
한편, 도면에서는 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)의 형상이 모두 사다리 형상인 것을 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에서는 전극들의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 방전셀을 둘러싸는 방식으로 배치될 수 있는 전극 형태라면 여러 개의 환형 고리가 연달아 연결된 것과 같은 구조의 전극 형상도 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
이하에서는, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 각각의 구성요소와 그 작용에 대해 보다 상세히 설명한다.
상기 전면 기판(120)은 투명하고, 소정의 강도를 갖는 소재, 예를 들면 소다유리나, 투명한 플라스틱 등으로 형성 가능하다.
상기 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)은 상기 유전체층(115) 내에 배치되므로, 가시광선이 진행하는 경로인 광 경로 상에 위치하지 않는다. 따라서, 가시광선의 투과를 고려할 필요가 없다. 그러므로, 상기 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)은 투명한 ITO 전극으로 형성될 필요는 없으며, 전기 전도도가 좋은 Ag, Cu, Cr 등으로 형성 가능하다. 따라서, ITO 전극으로 인한 화면 불균일과 제조비용 상승을 예방할 수 있다.
또한, 상기 X전극(113), Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)은 종래의 교류형 플라즈마 디스플레이 패널과 달리 유전체층(115) 내에 배치되므로, 가시광선의 진행경로인 광 경로 상에 존재하지 않기 때문에 전극의 존재로 인해 가시광선이 차단되는 일이 없으며, 그로 인해 휘도가 증대된다.
상기 유전체층(115)은 Pb, B, Si, Al, 및 O 등과 같은 원소를 포함하는 유리 성분 등으로 형성될 수 있으며, 여기에 필요에 따라, ZrO2, TiO2, 및 Al2O3 와 같은 필러(filler)와 Cr, Cu, Co, Fe, TiO2 등과 같은 안료가 포함되는 유전체로 형성될 수 있다.
상기 유전체층(115)은 그 내부에 배치된 전극들에 펄스전압이 인가되는 경우, 하전입자를 유도하여 방전에 참여하는 벽전하를 유도함으로써 메모리 효과를 통한 구동을 가능하게 하고, 전극들이 방전시 가속되는 하전입자의 충돌로 인하여 손상되는 것을 보호하는 역할을 한다.
한편, 상기 유전체층(115)에 의해 한정되는 방전셀(126)의 형상은 그 단면이 부드러운 곡면으로 이루어진 직사각형인 것으로 도시되어 있으나, 그 방전셀(126)의 형상에는 제한이 없으며, 다각형, 원, 벌집형태 등 다양한 형태의 형상 변형이 가능하다.
또한, 방전셀(126)의 횡단면이 닫힌 형상으로 되어 있지 않고 스트라이프 형상으로 한정될 수 도 있다. 그러나, 방전셀(126)의 횡단면이 닫힌 형상으로 되어 있는 경우에는 전극들이 유전체층(115)에 배치되어 방전셀(126)을 둘러싸도록 배치될 수 있으므로 입체방전을 일으켜 방전량을 증대시킬 수 있는 장점이 있어 더욱 바람직하다.
상기 보호막(116)은 MgO 등을 이용하여 증착 등의 방법에 의해 배치될 수 있으며, 가시광선이 진행하는 광 경로 상에 배치되지 않으므로 2차 전자 방출 특성이 좋고 내구성이 강한 탄소나노튜브(CNT) 등의 재료로 상기 보호막(116)을 형성될 수 도 있다.
상기 배면 기판(121)은 상기 전면 기판(120)과 같이 소다유리 등으로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 배면 기판(121)은 방전셀(126) 내에서 발생하는 가시광선이 진행하는 광 경로 상에 위치하는 구성요소가 아니므로, 반드시 투명한 유리로 형성될 필요는 없으며, 무효전력의 감소나 무게의 저감 등을 위해 플라스틱이나 금속 등의 다른 재료로도 형성 가능하다.
상기 형광체층(125)들은 플라즈마 디스플레이 패널이 칼라 화상을 구현할 수 있도록 하기 위해 적색발광, 녹색발광, 및 청색발광 형광체층들로 구분될 수 있으며, 상기 적색발광, 녹색발광, 및 청색발광 형광체층들이 방전셀(126)들 내부에 배치되어 조합됨으로써 칼라화상을 구현하는 단위화소를 형성할 수 있다.
상기 형광체층(125)들은 상기 전면 기판(120)에 형성된 홈에 적색발광 형광체, 녹색발광 형광체, 청색발광 형광체중 어느 하나의 형광체, 솔벤트 및 바인더가 혼합된 형광체 페이스트를 배치하고 이후 상기 페이스트를 건조 및 소성함으로써 배치될 수 있다.
상기 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, 상기 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광 형광체층(125)들이 배치된 방 전셀들(126)은 서로 일 방향으로 인접하여 조합됨으로써 화상을 구현하는 기본단위인 단위 화소를 구성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 방전셀(126)들의 배치가 칼라화상을 구현하기 위해서 상술한 바와 같이 일방향으로 배치되는 것으로 제한되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 형광체의 효율에 따라 방전셀(126)의 폭이나 길이가 서로 다를 수 있고, 그 배치가 격자형, 델타형 등으로 다양해 질 수도 있다.
상기 방전셀(126) 내에 존재하는 방전 가스는 제논(Xe)가스를 포함한 네온(Ne), 헬륨(He),또는 아르곤(Ar)중의 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합가스로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 방전 가스는 일반적으로 대기압보다 낮은 압력으로 충전되므로, 상기 전면 기판(120)과 상기 배면 기판(121)이 진공압으로 압착되는 힘을 받으나, 상기 유전체층(115)이 상기 전면 기판(120)과 배면 기판(121)을 지지한다.
도 4에는 도 2 에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널을 채용한 플라즈마 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.
도 4 에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치는, 플라즈마 디스플레이 패널(200), 영상 처리부(310), 논리 제어부(330), 어드레스 구동부(322), Y전극 구동부(312) 및 X전극 구동부(313)를 포함한다. 이러한 구성을 가지는 플라즈마 디스플레이 장치에서는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극들 각각에 다음의 예와 같이 전기적 신호가 인가되어 디스플레이가 이루어질 수 있다.
상기 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.
상기 논리 제어부(330)는 영상 처리부(310)로부터의 내부 영상 신호에 따라 구동-제어 신호들(SA, SY, SX)을 발생시킨다. 어드레스 전극 구동부(322)는, 논리 제어부(330)로부터의 어드레스 신호들(SA)을 처리하여 전위의 형태인 전기적 신호들을 발생시키고, 전기적 신호들을 어드레스 전극(122)들에 인가한다.
상기 X전극 구동부(313)는 논리 제어부(330)로부터 X 구동-제어 신호(SX)에 따라 동작하여 X전극(113)들을 구동한다. 그리고, 상기 Y전극 구동부(312)는 논리 제어부(330)로부터의 Y 구동-제어 신호(SY)에 따라 동작하여 Y전극(112)들을 구동한다.
상기 X전극(112) 각각의 끝단이 서로 전기적으로 공통되어, 외부에서 인가되는 영상신호에 대응하여 상기 X전극들 각각에 인가되는 전기적 신호, 보다 상세하게는 상기 X전극 구동부(313)로부터 전위의 형태로 인가되는 전기적 신호가 서로 공통되는 것이 바람직하다.
상기 X전극(113)들 각각의 끝단이 공통되는 경우에는, 상기 Y전극(112)들 각각의 끝단은 서로 전기적으로 분리되어, 외부에서 인가되는 영상신호에 대응하여 상기 Y전극들 각각에 인가되는 전기적 신호, 보다 상세하게는 상기 Y전극 구동부(312)로부터 전위의 형태로 인가되는 전기적 신호가 서로 분리되는 것이 바람직하다. 다만, 동일한 방전셀의 주위에 인접하여 배치되는 두 개의 Y전극들은 서로 동일한 신호가 인가되므로, 서로 단부가 연결되어 있을 수 있다.
도 5에는 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널이 결합된 상태에서 V-V 선을 따라 취한 방전셀의 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 5를 참조하여 각각의 전극의 기능에 관하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(200)을 구동하는 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 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(200)의 구동의 일례를 설명하기로 한다.
일반적으로 화상을 구현하기 위한 화상표시 등을 위하여 플라즈마 디스플레이 패널이 구비하는 각각의 방전셀(126)들 내에서는 방전이 발생하게 된다. 그로 인해 방전셀(126)들 간에 벽전하의 상태나 하전입자의 양이 서로 달라지고, 그로 인해, 상기 방전셀(126)들 내에 일어나는 방전을 균일한 방식으로 제어하고자 하는 경우 방전셀(126)들 간에 소망하는 제어가 이루어지기 어려운 경우가 발생한다.
이러한 방전 제어의 어려움을 방지하기 위하여, 방전셀(126)들 전체에 일정수준 이상의 고 전압을 인가하여 방전셀(126)들 전체에서 동시에 방전이 발생하도록 함으로써 방전셀(126) 내에 기 존재하던 벽전하를 제거하여 균일화시키고, 방전셀(126) 내의 하전입자의 상태가 동일해 지도록 유도하게 되는데 이를 리셋방전이라 한다.
이러한 리셋방전은 일반적으로 모든 Y전극(112)들에 고 전위의 램프전위를 인가하고, 모든 어드레스 전극(122)들에 그라운드 전위를 인가하며, X전극(113)들에는 소정의 시간동안 바이어스 전위를 인가하여 방전셀(126)들 전체를 방전시킴으로서 수행된다.
그리고, 상술한 리셋방전이 발생한 이후에, 어드레스방전이 발생하게 된다. 이때, 어드레스방전이라 함은 외부 영상신호에 대응하여 화상이 구현될 방전셀(126)들을 X전극 및 Y전극 중 하나의 전극, 통상 Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)이 교차되는 점에 존재하는 방전셀(126)로 선택하고, 이 방전셀(126)에 방전을 일으키기 위해 상기 Y전극(112) 및 어드레스 전극(122)에 극성이 반대되는 소정의 펄스전압을 인가하여 방전이 일어나도록 하면서 그 방전에 의해 방전셀(126) 내의 유전체층(115)의 측면에 하전입자가 달라붙어 벽전하가 축적되도록 하는 방전을 말한다.
상기 어드레스방전이 선택된 방전셀(126)에 일어나도록 하기 위해서는 상술한 바와 같이 어드레스 전극(122)과 Y전극(112)에 소정의 전위를 인가하여야 한다. 이때, 상기 Y전극(112)은 상기 어드레스 전극(122)에 가까이 배치되는 것이 바람직하다. 이는 상기 Y전극(112)과 어드레스 전극(112)이 가까이 배치되면, Y전극과 어드레스 전극에 인가된 전위에 의해 방전셀(126)에 형성되는 전기장의 크기가 증대되어 어드레스방전이 용이하게 발생되기 때문이다.
따라서, 요구수준의 어드레스방전이 일어나도록 하는데 있어서 어드레스방전을 일으키는 구동전압을 낮출 수 있으므로 어드레스 전극(122)들을 제어하는 집적 회로칩의 가격을 낮출 수 있게 된다.
한편, 상기 어드레스방전이 발생한 이후, 상기 Y전극(112)에 고 전위의 펄스전위가 인가되고, X전극(113)에 상대적으로 낮은 전위의 펄스전위가 인가되면, 상기 X전극(113)과 Y전극(112) 사이에 발생하는 전위차에 의해 어드레스방전시 방전셀(126)의 내 측면에 축적된 벽전하가 이동하게 된다. 이때, 벽전하의 이동에 의해 상기 방전셀(126) 내의 방전가스 원자와 상기 벽전하가 충돌하면서 방전을 일으켜 플라즈마를 생성시키게 된다. 이러한 방전은 상대적으로 강한 전기장이 형성되는 X전극(113)과 Y전극(112)의 서로 가까운 부분으로부터 발생할 가능성이 높게 된다.
이러한 유지방전에 있어서 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널(200)의 경우에는, 종래의 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널과 달리 전극들이 유전체층(115) 내에 배치되어 방전셀(126)을 둘러싸고 있다. 이로 인해, 상기 X전극(113) 및 Y전극(112)이 배치된 부근의 방전셀(126)의 측면에 방전이 발생할 확률이 증가하게 되므로, 종래의 교류형 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널과 달리 방전셀(126)을 둘러싸는 네 측면에서 방전이 발생 할 수 있게 되어 방전의 가능성 및 방전양이 대폭 증가하게 된다.
또한, 상기 방전셀(126)의 내 측면을 따라 방전이 성공적으로 발생하게 되고, 상기 X전극(113) 및 Y전극(112) 사이의 전위차가 소정시간 유지되면, 상기 방전셀(126)의 측면에 형성된 전기장이 중앙으로 강하게 집중되어, 방전의 영역이 종래 기술에 비해 대폭 확대되고, 그로 인해, 방전에 의한 자외선의 발생양이 증대 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 발생할 가능성이 감소하여 형광체층의 수명을 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 방전에 의해 발생한 자외선은 방전셀(126) 내에 배치되는 형광체층(125)들을 여기시키게 되고, 여기된 상기 형광체층이 저준위 에너지레벨로 이동하면서 가시광을 발생시켜 플라즈마 디스플레이 패널의 화상이 구현된다.
한편, 상기 방전이 발생한 후 상기 X전극(113) 및 Y전극(112) 사이의 전위차가 방전전압보다 낮아지면, 방전은 더 이상 발생되지 않고, 공간 전하 및 벽전하가 방전셀(126)에 형성된다. 이때 상기 X전극(113) 및 Y전극(112) 사이의 펄스 전압의 극성이 바뀌어 상기 인가된 전위차보다 낮은 전위차가 형성되면, 벽전하의 도움으로 방전개시전압(firing voltage)에 도달하게 되어 또다시 방전이 발생하게 된다. 그리고, 반복적으로 상기 X전극(113) 및 Y전극(112) 사이에 교대로 펄스전위를 바꾸어 인가하면, 상기 방전이 계속 유지된다. 이러한 유지방전에 의해 플라즈마 디스플레이 패널(200)의 계조가 결정되며 그로 인해 화상이 구현된다.
한편, 도 2 및 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 유전체층(115)은 Y전극을 둘러싸는 후방 유전체층(115b)과 어드레스 전극 및 X전극을 둘러싸는 전방 유전체층(115a)이 각각 유전율이 상이하게 형성되어 있다. 본 발명에서는 상기 전방 유전체층(115a)의 유전율이 상기 후방 유전체층(115b)의 유전율보다 낮게 만들 어진다. 이는 방전 개시 전압(firing voltage: Vf)을 낮추기 위한 것이다.
특히, 플라즈마 디스플레이 패널의 효율을 높이기 위해서 방전가스 중의 Xe 함량을 높게 하는 경우, 플라즈마 디스플레이 패널의 어드레싱 전압 및 유지 전압이 높아진다. 이로 인해 이를 구동하기 위한 회로의 부담은 점점 커지게 되고 제조 단가가 상승되는 문제점이 생기게 된다. 따라서, 패널에서는 초기 방전 개시 전압을 낮추는 것이 고 Xe 함량의 방전 가스를 사용하는 경우에는 반드시 병행되어야 한다.
즉, 초기 어드레스 방전을 일으키는 Y전극과 어드레스 전극사이의 유전체의 유전율을, 다른 유전체층의 부분보다 유전율이 높은 유전체로 형성함으로써, 초기의 방전 개시 전압을 낮추는 것이 가능하여 보다 낮은 전압에서도 방전을 원활하게 일으킬 수 있고, 아울러 보다 넓은 어드레스 전압 마진의 확보를 도모할 수 있게 된다.
도 6 및 도 7에는 도 5에 도시된 본 발명의 실시예와 비교되는 다른 실시예가 도시되어 있다. 즉, 도 6에는 유전율이 높은 유전체로 만들어진 후방 유전체층(115b)이 Y전극(112)과 어드레스 전극(122)을 둘러싸고 있는 실시예가 도시되어 있고, 도 7에는 유전율이 높은 유전체로 만들어진 유전체층의 부분(115b)이 어드레스 전극(122)을 둘러싸고 있는 실시예가 도시되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예와 같이 구성하는 경우에도, 앞서 설명한 것과 같은 초기의 방전 개시 전압을 낮출 수 있는 효과가 있어 전체적인 구동 전압을 낮추고 패널의 방전 효율을 크게 할 수 있다.
도 8 및 도 9에는 도 5에 도시된 본 발명의 실시예와 비교되는 다른 실시예가 도시되어 있다. 즉, 도 8에는 형광체층(125)이 배면 기판(121)에 형성되어 있는 실시예가 도시되어 있고, 도 9에는 형광체층(125, 125')이 전면 기판(120)과 배면 기판(121) 모두에 형성되어 있는 실시예가 도시되어 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서는 형광체층(125, 125')이 배면 기판(121)에 형성되어 있기 때문에 배면 기판(121)이 가시광선을 전방으로 반사할 수 있어야 한다. 이러한 실시예는 형광체층의 위치가 도 2 및 도 5에 도시된 것과 같이 전면 기판(120)에 형성되는 것으로 한정되지 않을 수 있음을 보여주는 것이다. 또한, 형광체층이 형성된 영역이 넓은 도 9에 도시된 실시예는 동일한 전압으로 동일한 전극 구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널에서 더 많은 가시광선을 발생하도록 할 수 있어, 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 더욱 향상시키고 방전 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 가시광선이 진행하는 광 경로 상에 배치되는 종래의 구성요소인 전극들이 유전체층 내에 배치됨으로 인해 전면 기판에 배치되는 구성요소들이 최소화되고, 그에 따라 가시광선의 투과율이 획기적으로 개선되어 휘도를 향상시킨다.
둘째, ITO가 아닌 재료를 전극 형성의 재료로 사용할 수 있게 하여 전극의 제조비용을 저감시키고, 플라즈마 디스플레이 패널의 대면적화를 용이하게 한다. 뿐만 아니라, 가격이 높은 ITO를 사용하지 않아도 되므로 플라즈마 디스플레이 패 널의 제조원가를 절감한다.
셋째, 방전이 방전셀 전체에서 입체적으로 형성되도록 하고, 상기 X전극 및 Y전극 사이의 이격된 거리를 충분히 증가시키면서도 구동전압이 상승하는 것을 막아 낮은 전압에서도 많은 방전을 일으킬 수 있도록 한다. 이를 통해 저전압에서 구동되는 집적회로칩을 사용할 수 있게 되어 플라즈마 디스플레이 패널의 제조원가를 절감한다.
넷째, 형광체에서 발생하는 이온스퍼터링을 저감할 수 있다.
또한, 방전 개시 전압을 낮출 수 있어 방전 효율을 더욱 증가시킬 수 있고, 구동 회로를 더 저렴한 제조 단가로 구성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 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 (12)

  1. 전면 기판;
    상기 전면 기판과 대향하도록 배치되는 배면 기판;
    상기 전면 기판 및 배면 기판 사이에 배치되고 방전이 일어나는 공간인 방전셀들을 한정하는 유전체층;
    상기 유전체층 내에 서로 이격되도록 배치되는 X전극, Y전극 및 어드레스 전극을 구비하는 전극쌍;
    상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층; 및
    상기 방전셀 내에 존재하는 방전가스를 구비하고, 상기 세 개의 전극들 중 두 개의 전극이 어드레스 방전을 일으키고, 어드레스 방전을 일으키는 두 개의 전극 중 하나 이상을 둘러싸는 유전체는 다른 전극을 둘러싸는 유전체에 비하여 그 유전율이 더 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극들은 전방으로부터 X전극, 어드레스 전극 및 Y전극의 차례로 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 Y전극을 둘러싸는 유전체는 다른 전극들을 둘러싸는 유전체에 비해 유전율이 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 어드레스 전극을 둘러싸는 유전체는 다른 전극들을 둘러싸는 유전체에 비해 유전율이 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 Y전극과 어드레스 전극을 둘러싸는 유전체는 X전극을 둘러싸는 유전체에 비해 유전율이 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체층은 상기 방전셀의 횡단면이 닫힌 면이 되도록 상기 방전셀들을 한정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 X전극, Y전극 및 어드레스 전극은 상기 방전셀을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 X전극, Y전극 및 어드레스 전극은 각각 사다리 형상으로 연장되고,
    상기 X전극과 Y전극은 동일한 방향으로 연장되며,
    상기 어드레스 전극은 상기 X전극 및 Y전극과 직교하는 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체층의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 보호막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 전면 기판에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 배면 기판에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 전면 기판 및 배면 기판에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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