KR100739623B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 유리 재질의 전면 코발트(Co), 니켈(Ni), 셀레늄(Se), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 스칸듐(Sc)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 전이금속 산화물과, 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마리움(Sm), 디프로시움(Dy) 및 홀뮴(Ho)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 희토류 원소를 포함하는 희토류 원소 산화물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널의 전면기판은 외광반사휘도를 감소시켜 명실 콘트라스트를 증가시키고, 방전가스로부터 발생하는 오렌지색 가시광을 차폐하여 화상의 색 순도를 향상시켜 고품위의 화면을 구현한다.
PDP, 전이금속, 희토류 원소, 명실 콘트라스트, 네온 발광, 색 순도

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 부분 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 유리기판 사진.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 유리기판 사진.
[기술분야]
본 발명은 유리 기판의 조성에 발색을 유도하는 전이금속 산화물과, 네온광을 차폐하는 희토류 원소 산화물을 첨가하여 명실 콘트라스트와 색 순도가 향상되어 고품위의 화면을 구현하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
[종래기술]
최근 플라즈마 디스플레이 장치의 화질을 개선하고 색순도 및 콘트라스트를 향상시키기 위한 연구가 다각적으로 수행되고 있다. 이러한 연구는 플라즈마 디스플레이 장치의 재료 또는 구조를 변화시키는 방법으로 진행되고 있다.
구체적으로, 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 기판, 유전체, 격벽 및 형광체 등의 재료 자체의 조성을 변화시키거나, 새로운 조성을 첨가함으로써 명실 콘트라스트 특성은 어느 정도 긍정적인 개선 효과를 얻고 있다. 그러나, 재료의 변경에 따른 또다른 문제가 수반된다.
일본특허 공개공보 평11-1342호는 유리 기판 조성물에 니켈 산화물 및 코발트 산화물을 미량 첨가하고, 이러한 조성을 포함하는 유리 기판을 전면기판으로 사용하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제시하고 있다. 이러한 유리 기판은 니켈 산화물 및 코발트 산화물이 외광을 흡수하고, 가시광의 투과율을 저하시킴으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 콘트라스트의 증가효과를 얻고 있다. 그러나, 상기 니켈 산화물 및 코발트 산화물에 의한 착색이 가시광 파장 영역 전체에 걸쳐 거의 일률적으로 투과율을 저하시켜 형광체로부터 발광하는 빛 또한 흡수함으로써 결과적으로 화상의 휘도가 저하되는 문제점이 발생하였다.
한편, 플라즈마 디스플레이 장치는 패널 내부에 방전가스가 주입되며, 이러한 방전가스는 제논(Xe)과 네온(Ne)을 혼합 사용하고 있다. 상기 네온 가스는 방전에 의해 585 nm 파장 부근에서 오렌지색의 가시광을 발생시켜 플라즈마 디스플레이 패널에서 구현되는 적색, 녹색 및 청색 형광체의 발광색에 오렌지색이 혼재되어 있어 정확한 색의 재현에 문제가 있다.
대한민국특허 공개공보 제1999-0073478호는 유전체층에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)를 소량 첨가하여 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지 광(光)을 차단시켜 색순도와 콘트라스트가 크게 개선되는 효과 가 있다고 개시하고 있다.
이에 본 발명자는 상기 방법에서 언급한 바와 같이 상기 조성을 출발원료로 하고, 각종 유기물을 포함시켜 페이스트화 한 후 인쇄/소성공정을 거쳐 층을 제작하는 공정을 유전체 공정에 적용시켰다. 그 결과, 유전체의 조성이 변경되고 입도 분포가 매우 넓어질 뿐만 아니라 첨가된 이온의 확산이 일어나 유전체층의 물성이 저하되어 결과적으로 파손 등의 문제점이 발생하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 플라즈마 디스플레이 패널 자체의 전기적 및 광학적 특성에는 영향을 주지 않고 외광반사휘도를 저감시켜 명실 콘트라스트를 향상시키고, 네온 발광을 차폐하여 색순도를 개선할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유리 재질의 부재가 사용되는 전면기판 및 전면 유전층 중 어느 하나 이상의 부재가 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
상기 전이금속 산화물은 코발트(Co), 니켈(Ni), 셀레늄(Se), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 스칸듐(Sc)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 산화물이 사용 가능하고, 상기 희토류 원소 산화물은 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마리움(Sm), 디프로시움(Dy) 및 홀뮴(Ho)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 희토류 원소를 포함하는 산화물이 사용 가능하다.
이때 상기 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물은 1:0.5 내지 1:2.0 의 중량비로, 모유리 조성에 대하여 전이금속 산화물 0.1 내지 2.0 중량%, 및 희토류 원소 산화물 0.05 내지 4.0 중량%로 함유된다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 모식적으로 나타낸 부분 분해 사시도이며, 본 발명의 내용이 상기 도 1의 구조에만 한정되는 것은 아니다. 도면을 참고하면, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 배면기판(1) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 배면기판(1)의 전면에 제1 유전층(5)이 형성된다. 이 유전층(5) 위로 격벽(7)이 형성되며, 각각의 격벽(7) 사이의 방전셀에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광층(9)이 위치하고, 상기 격벽(7)의 상단면에는 반사휘도 감소층(19)이 존재한다.
상기 배면기판(1)에 대향하는 전면기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 한쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 표시 전극들(13)이 형성되고, 상기 표시 전극들(13)을 덮으면서 전면기판(11) 전체에 전면에 형성된 제 2유전층(15)과 보호막(17)이 위치한다. 이러한 구조로 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13)의 교차 지점이 방전 셀을 구성한다.
상기 구성에 의해, 어드레스 전극(3)과 어느 하나의 표시 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고, 다시 한쌍의 표시 전극(13) 사이에 유지 전압(Vs)을 인가하면, 유지 방전시 발생하는 진공 자외선이 해당 형광층(9)을 여기시켜 전면기판(11)을 통해 가시광을 방출하게 된다.
플라즈마 디스플레이 패널의 명실 콘트라스트는 하기 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 입사되는 광의 반사정도를 알 수 있는 외광반사휘도(Y)와 관련된다.
Figure 112006019229744-pat00001
(상기 수학식 1에서 Lpeak는 피크휘도이고,
Lb.g는 백그라운드 휘도이고,
Y는 외광반사휘도이다.)
즉, 외광반사휘도가 낮을수록 플라즈마 디스플레이 패널의 명실 콘트라스트가 증가하여 밝은 실내에서 플라즈마 디스플레이 장치의 화면이 전체적으로 희게 보이는 현상을 방지한다.
본 발명은 상기한 구조의 플라즈마 디스플레이 장치 중 전면기판(11) 및 제2 유전층(15)은 투명한 유리 재질로 이루어지며, 이러한 부재 중 어느 하나 이상의 부재에 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물을 포함한다.
상기 전이금속 산화물은 명실 콘트라스트를 증가시키는 효과를 얻을 수 있으며, 사용가능한 전이금속 산화물은 코발트(Co), 니켈(Ni), 셀레늄(Se), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 스칸듐(Sc)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함한다.
이때, 전이금속은 산화물은 전면기판(11) 및/또는 전면 제2 유전층(15)에 존재하며, 전이금속의 종류에 따라 유리 기판에 착색되는 색상이 달라진다. 일예로 코발트 산화물 또는 니켈 산화물을 첨가하면 회색 계열로 착색된 유리기판이 제조된다.
바람직하기로 상기 전이금속 산화물은 충분한 정도의 명실 콘트라스트를 확보하기 위해 전체 유리 조성물에 대하여 0.1 내지 2.0 중량%로 함유된다. 만약, 그 함량이 상기 0.1 중량% 미만이면 유리기판의 착색효과가 미미하여 외광반사휘도를 충분히 저감시킬 수 없고, 상기 2.0 중량%를 초과하게 되면 과도한 착색에 의해 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도가 저하되는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내로 적절히 조절한다.
한편, 방전셀 내 장입되는 방전 가스인 네온 가스에 의해 550 내지 600 nm 파장 부근에서 오렌지색의 가시광을 발생시켜 플라즈마 디스플레이 패널의 색 순도가 심각하게 저하되고, 콘트라스트를 낮추는 문제가 발생한다.
본 발명에서는 유리 기판에 희토류 원소 산화물을 함유시킴으로써 상기 오렌지색의 가시광을 차폐시킨다.
사용가능한 희토류 원소 산화물은 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마리움(Sm), 디프로시움(Dy) 및 홀뮴(Ho)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 희토류 원소를 포함하는 산화물이다.
상기 희토류 원소는 특정 파장의 빛에 대해서 높은 흡수성을 지닌 선택적인 투과 흡수능을 가짐에 따라, 형광체층에서 발광하는 적색, 녹색 및 청색의 가시광은 투과시키고 오렌지광만을 선택적으로 흡수하게 된다.
이러한 희토류 원소는 충분한 정도의 오렌지광을 차폐하기 위해 모유리 조성에 대하여 0.05 내지 4.0 중량%가 되도록 함유시킨다. 만약, 그 함량이 상기 0.05 중량% 미만이면 오렌지광을 충분히 차폐하지 못하고, 상기 4.0 중량%를 초과하게 되면 형광막층에서 발광하는 적색, 녹색 또는 청색의 가시광 또한 흡수하여 색순도가 더욱 저하되는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내로 적절히 조절한다.
특히 본 발명과 같이 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물을 동시에 사용함으로써 종래 각각의 산화물을 단독으로 사용하는 경우 플라즈마 디스플레이 패널 부재의 물성 저하를 방지할 뿐만 아니라 명실 콘트라스트 및 색 순도가 향상되는 효과를 얻는다.
한편 상기 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물이 도입되는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면기판과 전면 유전층은 유리 재질로 제조되며, 상기 유리 재질은 디스플레이용 기판으로 통상적으로 사용되는 소다 라임 유리(Soda lime glass), 중성 보로실리케이트 유리(neutral borosilicate glass), 및 무 알칼리 유리(non-alkali glass) 등이 가능하다.
상기 유리 재질의 조성은 본 발명에서 한정하지 않으며, 일예로 모유리 조성물은 ZnO 20 내지 70 중량%, BaO 10 내지 50 중량%, B2O3 10 내지 40 중량%, P2O5 0 내지 20 중량%, SiO2 0 내지 20 중량%, Bi2O3 0 내지 20 중량%, V2O5 0 내지 30 중량 %, Na2O, Li2O 및 K2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 산화물 0 내지 10 중량%, CaO 0 내지 10 중량%, MgO 0 내지 10 중량%, SrO 0 내지 30 중량%, MoO3 0 내지 20 중량%, Al2O3 0 내지 10 중량%, Sb2O3, CuO, Cr2O3, As2O3, CoO 및 NiO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 산화물 0 내지 10 중량% 및 TiO2 0 내지 10 중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물이 함유된 유리 기판의 제조는 a) 유리 조성을 구성하는 금속산화 분말에, 전이금속 화합물과 희토류 원소 화합물을 혼합하는 단계; b) 상기 혼합된 원료를 용융시키는 단계, 및 c) 상기 용융된 혼합원료를 급냉하여 성형하는 단계를 거쳐 제조된다.
단계 a)의 전이금속 화합물은 전이금속 산화물을 형성할 수 있는 것으로, 전이금속을 포함하는 산화물, 염화물, 질화물 및 황화물 등으로 혼합된다. 희토류 원소 화합물 또한 희토류 원소 산화물을 형성할 수 있는 것으로, 희토류 원소를 포함하는 산화물, 염화물, 질화물 및 황화물 등으로 혼합된다
단계 b)의 용융은 1000 내지 1500℃에서 10분 내지 1 시간 동안 수행하여 각 성분을 균일하게 혼합한다. 상기 범위에서 용융 공정을 실시하여야 바람직한 물성을 얻을 수 잇다.
단계 c)의 급냉은 건식 또는 습식으로 진행하며, 습식 급냉에서는 물을 사용하는 것이 바람직하며, 급냉 후 슬롯 다운드로법, 오버플로 다운드로법, 플로트법 및 롤 아웃법 등의 방법으로 판형으로 성형하고 절단하는 공정을 거쳐 제조된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 상기 전이금속 산화물과 희토류 원소 산화물을 동시 사용함으로써 각각의 산화물에 의해 얻어지는 효과를 최소한으로 확보할 수 있을뿐만 아니라 각각의 광품위적/전자차폐 효과를 상쇄시키지 않고, 네온컷을 위한 필터층이 필요하지 않으면서도 투과율을 증대시킬 수 있다. 그 결과 플라즈마 디스플레이 패널의 명실 콘트라스트 및 색 순도가 향상되는 효과를 얻는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1-2 및 비교예 1
하기 표 1에 나타낸 바의 조성을 같도록 금속 산화물을 준비한 다음, 지르코니아 볼이 구비된 폴리에틸렌 용기에 에틸 알코올을 주입하여 20 시간 동안 볼밀링을 수행하여 균일하게 혼합하였다. 이때 비교예 1은 기존 전면기판으로 가장 널리 사용되는 AGC 사의 PD-200을 사용하였다.
상기 혼합된 분말을 백금 도가니에 넣고 1250 ℃에서 2 시간 동안 용융시킨 후 건식 급냉시킨 후, 디스크밀로 조분쇄하고 다시 건식분쇄기로 미분쇄하였다. 상기 건조된 혼합물을 해쇄하고, 주석조에 주입하여 판형으로 성형하여 플라즈마 디스플레이 패널용 유리 기판을 제조하였다.
조성 실시예 1 실시예 2
모유리 조성 (중량%) 실리카(SiO2) 57.3 57.0
산화나트륨(Na2O) 10.4 10.4
붕산(H3BO3) (B2O3) 0.2 0.2
알루미나(Al2O3) 7.1 7.1
산화마그네슘(MgO) 10.0 10.0
탄산칼슘(CaCO3) 11.6 11.6
산화아연(ZrO2) 3.1 3.1
전이금속 산화물 (중량%) 산화코발트(CoO) 0.1 0.2
산화니켈(NiO) 0.1 0.2
희토류 원소 산화물 (중량%) 산화프라세오디뮴(Pr2O3) 0.05 0.1
산화네오디뮴(Nd2O3) 0.05 0.1
실험예 1
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1의 유리기판을 분광광도계를 이용하여 광 투과율(550 nm)을 측정하였고, 외광 반사휘도와, 상기 수학식 1에 의거하여 명실 콘트라스트를 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 2, 도 2 및 도 3에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
색상 Yellowish Gray Bluish gray 투명
투과율 69.62 70 90
외광반사휘도(cd/m2) 7.60 7.67 12.39
명실 콘트라스트 87.9:1 87.1:1 70:1
상기 표 2에 따르면, 기존의 전면 유리로 사용되고 있는 비교예 1의 기판은 투과율이 거의 투명에 가까운 90%를 나타내고, 외광반사휘도가 12.39 cd/m2을 나타내었다.
이에 비해 도 2를 참조하면 실시예 1의 기판은 옅은 노란회색을 나타내고, 도 3을 참조하면 실시예 2의 기판 또한 푸른 회색을 나타내었다. 특히 실시예 1의 유리기판의 투과율이 69.62%로 비교예 1에 비해 22.6%가 감소하였고, 외광반사휘도에 있어서도 비교예 1의 기판 대비 38.6%가 감소하였으며, 실시예 2의 경우 비교예 1의 기판 대비 22.2%의 투과율 감소와 38.1%의 외광반사휘도가 감소됨을 확인하였다.
일반적으로 투과율과 외광반사휘도는 비례적으로 감소하는 것에 비해 본 발명에 따른 기판은 휘도를 좌우하는 투과율 보다 외광반사휘도의 저감분이 훨씬 커 수학식 1에 의거 명실 콘트라스트가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
실시예 3: 플라즈마 디스플레이 장치 제작
상기 실시예 1에서 얻어진 유리기판을 전면기판으로 사용하여 플라즈마 디스플레이 장치를 제작하였다.
상기 제조된 유리기판 상에 ITO를 증착하여 ITO 투명전극층을 형성한 후, 상기 ITO 투명전극층 상에 버스전극, 방전유지전극, 유전체층 및 보호층을 형성하여 전면기판을 제작하고, 어드레스 전극, 유전층, 격벽 및 형광체층이 형성된 배면기판을 준비한 후, 상기 배면기판 및 전면기판을 이용하여 패널을 조립, 봉착, 배기, 방전 기체 주입 및 에이징하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
한편, 투명유리기판에 전자차폐층이 형성된 전면필터를 프런트 캐비닛에 장착한 후, 상기 프런트 캐비닛과 백 커버 사이에 상기 제작된 플라즈마 디스플레이 패널 및 샤시 베이스를 장착시켜 플라즈마 디스플레이 장치를 제작하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의해 유리재질의 전면기판에 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물을 함유시킴으로써, 명실 콘트라스트 및 색순도를 향상시켜 고품위의 화면을 구현한다.

Claims (8)

  1. 서로 평행하게 배치되는 전면 및 배면기판;
    상기 배면기판 위에 형성되는 복수의 어드레스 전극들;
    상기 어드레스 전극들을 덮으면서 상기 배면기판 전면에 형성되는 제1 유전층;
    상기 제1 유전층과 소정의 높이로 제공되며, 방전 공간을 형성하는 복수의 격벽들;
    상기 방전 공간 내에 형성되는 형광층;
    상기 배면기판에 대향하는 전면기판의 일면에 상기 어드레스 전극들과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 표시 전극들;
    상기 표시 전극들을 덮으면서 상기 전면기판 전면에 형성되는 제2 유전층을 포함하고,
    상기 전면기판 및 제2 유전층 중 어느 하나 이상의 부재가
    코발트(Co), 니켈(Ni), 셀레늄(Se), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 스칸듐(Sc)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 전이금속 산화물과,
    프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마리움(Sm), 디프로시움(Dy) 및 홀뮴(Ho)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 희토류 원소를 포함하는 희토류 원소 산화물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전면기판 및 제2 유전층 중 어느 하나 이상의 부재는 유리로 이루어지는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유리는 소다 라임 유리(Soda lime glass), 중성 보로실리케이트 유리(neutral borosilicate glass), 및 무 알칼리 유리(non-alkali glass)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 유리인 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전이금속 산화물은 전체 모유리 조성물에 대해 0.1 내지 2.0 중량%로 함유되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전이금속 산화물은 전이금속을 포함하는 산화물, 염화물, 질화물 및 황화물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 화합물로 모유리 조성에 첨가하여 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 희토류 원소 산화물은 전체 모유리 조성물에 대해 0.05 내지 4.0 중량%로 함유되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 희토류 원소 산화물은 희토류 원소를 포함하는 산화물, 염화물, 질화물 및 황화물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 화합물로 모유리 조성에 첨가하여 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전이금속 산화물 및 희토류 원소 산화물은 1:0.5 내지 1:2.0의 중량비로 존재하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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