KR100724057B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

동작 전압이 낮고 고휘도 표시가 가능하여 안정된 구동을 실현할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널로서, 대향 배치된 전면판(1)과 배면판(2)과의 사이에 방전 가스가 충전되어 이루어지는 방전 공간(14)을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널로서, 방전 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중에서 선택되는 적어도 하나와, 크세논(Xe) 및 수소(H₂)를 포함하고, 크세논(Xe)의 농도는 5%이상으로 하고 있다.

PDP, 방전 공간, 방전 가스

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은 표시 디바이스 등에 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 함)은 기본적으로는 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은 유리 기판과, 그 일방의 주면상에 형성된 줄무늬 형상의 투명 전극 및 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 이 표시 전극을 덮고 커패시터로서의 작용을 하는 유전체층과, 이 유전체층 상에 형성된 MgO로 이루어지는 보호층으로 구성되어 있다.

유리 기판으로서는 대면적화가 용이하고 평탄성이 우수한 플로트법에 의해 제조된 유리 기판을 이용하고 있다. 표시 전극은 박막 공정에 의해 형성한 투명 전극상에 전도성을 확보하기 위하여 Ag 재료를 포함하는 페이스트를 소정의 패턴으로 형성하고, 그 후 소성함으로써 버스 전극을 형성하고 있다. 그리고 투명 전극과 버스 전극으로 구성된 표시 전극을 덮도록 유전체 페이스트를 도포하고 소성함으로써 유전체 층을 형성하고 있다. 마지막으로 유전체층 상에 MgO로 이루어지는 보호층을 박막 공정을 이용하여 형성하고 있다.

한편 배면판은, 유리 기판과, 그 한쪽의 주면상에 형성된 줄무늬 형상의 어 드레스 전극과, 어드레스 전극을 덮는 유전체층과, 유전체층 상에 형성된 융벽과, 각 융벽간에 형성된 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층으로 구성되어 있다.

전면판과 배면판은 그 전극 형성면측을 대향시켜서 기밀봉착되고, 융벽에 의해 분리된 방전 공간에 Ne-Xe 등의 방전 가스가 400Torr~600Torr의 압력으로 봉입되어 있다.

PDP는 표시 전극에 영상 신호 전압을 선택적으로 인가함으로써 방전시키고, 그 방전에 의해 발생한 자외선이 각색 형광체층을 여기(勵起)하여 적색, 녹색, 청색의 발광을 시켜서 컬러 화상 표시를 실현하고 있는 예가 '플라즈마 디스플레이의 모든 것'(H.Uchiike, S.Mikoshiba 공저, (주)공업 조사회, 1997년 5월 1일, p79-p80)에 개시되어 있다.

그러나 최근에는 하이비전을 비롯한 고해상도, 고계조, 저소비전력인 TV에 대한 기대가 높아지고 있다. 최근 기대되고 있는 풀 스펙의 42인치 클래스의 하이비전 TV에서는, 화소 수가 1920×1125이고, 셀 피치는 0.15mm×0.48mm으로 작아지고 있다. 이러한 고해상도의 PDP에 있어서는, 휘도와 효율의 저하가 현저해진다는 문제가 발생한다.

그래서 PDP 내의 방전 가스 중의 Xe 가스 농도를 높이거나, 융벽 형상으로서 '井'자 형상 융벽을 이용함으로써 휘도와 효율의 향상을 도모하는 방법이 취해진다. 그러나 PDP 내의 방전 가스 중의 Xe 농도를 높이거나, '井'자 융벽을 이용하거나 한 경우에는 동작 전압이 대폭 상승함과 함께, 어드레스 방전이 불안정하게 되 어 고품질의 화상을 얻을 수 없다는 문제가 발생한다.

본 발명은 고휘도 표시가 가능하고, 동작 전압이 낮은 안정된 구동을 실현하는 PDP를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 PDP는, 간격을 두고 대향 배치된 2매의 기판 사이에 방전 가스가 충전된 방전 공간을 갖는 PDP로서, 방전 가스는, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중에서 선택되는 적어도 하나와, 크세논(Xe)과 수소(H₂)를 포함하고, 크세논(Xe)의 농도가 5% 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

이 구성에 의해 방전 가스에 농도가 5% 이상인 크세논(Xe)과, 수소(H₂)를 포함함으로써 고휘도 표시가 가능하고, 동작 전압이 낮은 안정된 구동을 실현하는 PDP를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에서의 PDP의 주요 구성을 나타내는 단면 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PDP의 방전 가스의 수소 농도와 방전 전압 특성과의 관계를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 PDP의 방전 가스의 크세논 농도와 방전 전압 최대 저하량과의 관계를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 PDP의 방전 가스의 수소 농도에 대한 휘도의 변화를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 PDP의 방전 가스의 크세논 농도와 휘도 최대 상승률과의 관계를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 PDP의 방전 가스의 크세논 농도와 발광 효율의 최대 상승률과의 관계를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 PDP에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PDP의 주요 구성을 나타내는 단면 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PDP는 방전 공간이 형성되도록 서로 대향 배치한 전면판(1)과 배면판(2)에 의해 구성된다.

먼저, 전면판(1)에 대하여 설명한다. 전면 유리 기판(3)의 배면판(2) 측의 면 상에, 줄무늬 형상의 주사 전극(4)과 유지 전극(5)을 면 방전 갭을 사이에 두고 배열하여 표시 전극(6)을 형성하고 있다. 즉 표시 전극(6)은 평행 배치된 주사 전극(4)과 유지 전극(5)이 쌍을 이루어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은 ITO나 SnO₂ 등의 투명 전도성 재료에 의해 형성된 투명 전극(4a, 5a)과, 그 위에 형성된 투명 전극(4a, 4b)보다도 폭이 좁고, 전도성이 우수한 버스 전극(4b, 5b)으로 구성되어 있다. 버스 전극(4b, 5b)은 예를 들면 은(Ag) 후막(두께: 2㎛~10㎛), 알루미늄(Al) 박막(두께: 0.1㎛~1㎛) 또는 크롬/구리/크롬(Cr/Cu/Cr) 적층 박막(두께: 0.1㎛~1㎛)으로 구성된다.

표시 전극(6)을 형성한 전면 유리 기판(3) 상에 표시 전극(6)을 덮도록, 예를 들면 PbO-SiO₂-B₂O₃-ZnO-BaO계의 유리 조성을 갖는 유전체 유리 재료로 이루어지는 유전체층(7)을 형성하고, 또한 유전체층(7) 상의 전역에 걸쳐 보호층(8)이 적층 형성되어 있다. 보호층(8)은 MgO를 주성분으로 하는 박막에 의해 형성된다.

다음으로, 배면판(2)에 대하여 설명한다. 배면 유리 기판(9)의 전면판(1) 측의 면 상에, 다수의 어드레스 전극(10)이 줄무늬 형상으로 형성되어 있다. 또한, 어드레스 전극(10)을 덮도록 유전체층(11)이 형성되어 있다. 유전체층(11) 상에는 예를 들면 줄무늬 형상의 융벽(12)이 어드레스 전극(10)의 사이에 위치하도록 배치되어 있다. 융벽(12)과 유전체층(11)으로 형성되는 줄무늬 형상의 오목부에는 형광체층(13)으로서 적색으로 발광하는 적색 형광체층(13R), 녹색으로 발광하는 녹색 형광체층(13G), 및 청색으로 발광하는 청색 형광체층(13B)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 전면판(1)과 배면판(2)을 도 1에 도시한 바와 같이, 어드레스 전극(10)과 표시 전극(6)이 직교하도록 대향시켜 배치하고, 융벽(12) 및 각색 형광체층(13R, 13G, 13B)으로 구성된 줄무늬 형상 오목부와, 보호층(8)으로 둘러싸인 방전 공간(14)을 형성한다. 전면판(1) 및 배면판(2)의 바깥 둘레부를 봉착 유리로 밀봉함과 함께, 방전 공간(14)에 방전 가스를 충전하여 PDP를 완성하고 있다. 따라서 표시 전극(6)과 어드레스 전극(10)이 교차하는 영역이 화상 표시에 관계하는 방전 셀을 형성하고 있다. 또한, 방전 공간(14)에는 방전 가스가 400Torr~600Torr 정도의 압력으로 충전되어 있다.

PDP는 각 방전 셀에 있어서 발생하는 방전에 의해 단파장의 자외선(파장 약 147nm)이 발생하고, 이 자외선에 의해 각색 형광체층(13R, 13G, 13B)이 여기 발광함으로써 화상 표시를 행할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서는 방전 공간(14)에 충전되는 가스로서, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중에서 선택되는 적어도 하나와, 크세논(Xe)과 수소(H₂)를 포함하고, 크세논(Xe)의 농도를 5% 이상으로 하고 있다. 방전 공간(14)에 충전한 방전 가스의 크세논(Xe)의 농도를 높게 함으로써 고휘도화를 실현할 수 있다. 그러나 크세논(Xe)의 농도를 높일수록 방전 전압이 상승하여 회로 부품이나 PDP의 구조에 대해 고내전압 대책이 필요해지므로, 소비 전력의 상승, 부품 비용의 상승 등의 원인이 된다.

그러나 본 발명의 실시예에 따른 PDP에서는, 방전 가스로서 크세논(Xe)의 농도를 높이고, 또한 수소(H₂)를 포함시킴으로써 고휘도화를 실현하면서 방전 전압의 상승을 억제하여 안정 동작을 가능하게 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 PDP의 성능을 평가하기 위해 PDP 샘플을 제작하고 그 평가를 행했다. PDP 샘플로서는, 크세논(Xe)의 농도면으로서, 5%, 15%, 30% 포함하고, 그리고 각각의 크세논(Xe) 농도에 있어서, 수소(H₂)의 농도를 변화시켰다. 또한, 잔여의 방전 가스로는 네온(Ne)을 이용하고, 66.7kPa(500Torr)의 압력으로 방전 셀(14) 내에 충전한 PDP를 제작했다. 그리고 각각에 대하여 방전 전압을 측정했다.

도 3에는 방전 가스의 수소 농도와 방전 전압 특성과의 관계를 나타낸다. 도 3으로부터, 모든 크세논(Xe) 농도에 있어서도 수소(H₂)를 미량 추가함으로써 방전 전압의 저하를 확인할 수 있다. 한편, 수소(H₂) 농도가 수 % 정도에 도달하게 되면, 역으로 방전 전압이 상승함을 확인할 수 있다. 즉, 수소(H₂)의 농도가 0.1% 이하인 영역, 바람직하게는 500ppm 이하인 영역에 있어서는, 수소(H₂)를 첨가하지 않은 경우와 비교하여 방전 전압을 저하시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 수소(H₂) 농도가 50ppm으로부터 500ppm인 영역에서는, 방전 전압 저하의 효과, 즉 방전 전압이 대략 일정해지고 있는 것이 확인된다. 이에 따라 방전 가스로의 수소(H₂) 첨가의 량을 이 농도 범위가 되도록 하면, 첨가하는 수소(H₂)의 농도에 다소 편차가 있다고 해도, 방전 전압 저하의 효과를 안정적으로 얻을 수 있어 실제로 PDP를 생산함에 있어 바람직함을 알 수 있다.

또한, 도 4는 방전 가스의 크세논 농도와 방전 전압 최대 저하량과의 관계를 나타내는 도면으로서, 각각의 크세논(Xe)의 농도에 있어서 수소(H₂)를 첨가하지 않은 경우의 방전 전압과, 수소(H₂)를 첨가함으로써 최저가 된 방전 전압과의 차를 나타내고 있다. 도 4로부터 모든 크세논(Xe) 농도에 있어서도, 수소(H₂)를 첨가함으로써 방전 전압의 저전압화가 가능하고, 방전 전압 최대 저하량은 약 15V로부터 약 18V의 범위가 됨을 알 수 있다. 또한, 크세논 농도가 높아짐에 따라 저전압화의 효 과는 커짐을 알 수 있다.

다음으로, 도 5는 방전 가스의 수소(H₂) 농도에 대한 휘도의 변화를 나타내는 도면으로서, 각각의 크세논(Xe) 농도에 있어서 수소(H₂)를 첨가하지 않는 경우의 휘도를 1로 하여 동일한 동작 전압에 대한 휘도의 상대치를 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이, 모든 크세논(Xe) 농도에 있어서도 수소(H₂) 농도가 약 100ppm 이하인 영역에 있어서 휘도의 최대치를 가짐을 알 수 있다.

또한, 도 6은 방전 가스의 크세논(Xe) 농도와 휘도 최대 상승률과의 관계를 나타내는 도면으로서, 수소(H₂)의 첨가에 의해 최대치가 된 휘도를, 수소(H₂)를 첨가하지 않는 경우의 휘도를 1로 하여 그 상승률로 나타내고 있다. 도 6으로부터 크세논(Xe) 농도가 높을수록 수소(H₂) 첨가에 따른 휘도의 상승률이 높아지는 것을 알 수 있다.

이들 결과로부터, 100ppm 이하의 수소(H₂)를 첨가함으로써 방전 전압을 저하시킴과 함께 고휘도화를 실현하는 것이 가능해짐을 알 수 있다.

또한, 도 7은 방전 가스의 크세논(Xe) 농도와 발광 효율의 최대 상승률과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 크세논(Xe) 농도가 5%에서는 그다지 발광 효율의 향상은 없으나, 5% 이상의 크세논(Xe) 농도가 되면 큰 효율 향상을 볼 수 있고, 더욱 크세논(Xe) 농도가 커짐에 따라 효율이 증대된다는 효과를 얻고 있다. 즉 수소(H₂) 첨가에 의한 고효율화에는 크세논(Xe) 농도가 5% 이상인 경 우에 효과를 크게 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 상기에서의 발광 효율은 이하의 식으로 정의하고 있다.

발광효율η(1m/W) = π × 휘도(cd/m²) × 점등 면적(m²) / (점등시 전력(W) - 비점등시 전력(W))

이상으로부터 고효율화를 목적으로 하여 크세논(Xe) 농도를 5% 이상으로 하는 경우에 있어서는, 수소(H₂)를 0.1% 이하, 바람직하게는 500ppm 이하, 더욱 바람직하게는 100ppm 이하가 되도록 첨가함으로써, 수소(H₂)를 첨가하지 않은 경우와 비교하여 약 20V의 저전압화, 20% 정도의 한층 더한 고효율화를 동시에 실현할 수 있다.

이와 같은 저전압화에 의해 PDP의 방전 전압을 낮추는 것이 가능해지고, 회로 부품이나 PDP의 구조에 대한 내전압 대책의 요구 레벨이 낮아져서, 결과적으로 비용 삭감에 대하여 유리해진다.

또한, 저전압화에 의해 동작 전압을 낮게 하여 점등하는 것이 가능해지므로, 동작 전압을 최적화함으로써 발광 효율을 더욱 상승시킬 수 있게 된다.

또한, 이상 설명한 효과는, 보호층(8)이 산화 마그네슘(MgO)을 주성분으로 하는 PDP에서 행한 결과이다. 상술한 수소(H₂) 농도는 가스끼리의 충돌 확률로부터 생각하여 매우 낮은 농도에서, 충돌 이론에 의하면 무시할 수 있는 정도의 ppm 정도로부터 현저한 효과를 나타내고 있다. 또한, 수소(H2)는 일반적으로 전자 온도를 저하시키기 때문에 방전 전압을 상승시키는 요인이다. 따라서 이러한 점으로부터 본 발명의 효과는 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 수소(H₂)가 방전 공간(14)의 내표면의 일부로서 존재하는 보호층(8)의 산화 마그네슘(MgO)에 작용하여, 음극이 되는 산화 마그네슘(MgO)의 전자 방출 성능을 향상시키고 있는 것이라고 생각할 수 있다. 따라서 수소(H₂)를 방전 가스 중에 포함하는 경우에는 보호층(8)의 재료로서는 산화 마그네슘(MgO)을 주성분으로 하는 것이 바람직하다고 생각된다.

또한, 이상의 설명에서는 평면 반사형 구조의 PDP를 이용하고 있는데, 대향형 구조의 PDP나 튜브 어레이(tube-array) 형의 PDP에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있고, 특히 60인치를 넘는 대형 PDP 등에 있어서 발광 효율의 향상은 저전력화를 위해서 한층 유효한 수단이 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은, 방전 가스에 농도 5% 이상의 크세논과 수소를 포함시킴으로써 동작 전력을 낮게 하며 고휘도 표시를 가능하게 하므로, 벽걸이 TV나 대형 모니터 등에 이용되는 플라즈마 디스플레이 장치 등에 유용하다.

Claims (4)

1. 대향 배치된 2매의 기판 사이에 방전 가스가 충전된 방전 공간을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널로서,

   상기 방전 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중에서 선택되는 적어도 하나와, 크세논(Xe) 및 수소(H₂)를 포함하고,

   상기 크세논(Xe)의 농도는 5% 이상이고, 상기 수소(H₂)의 농도는 50ppm 이상 500ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 방전 공간의 내표면의 적어도 일부에는 산화 마그네슘이 존재하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.

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