KR100787420B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 플라즈마 방전 평판 램프 - Google Patents

Abstract

플라즈마 디스플레이 패널 및 플라즈마 방전 평판 램프에 관해 개시된다. 개시된 플라즈마 디스플레이 패널은: 그 사이에 방전 가스가 충전되는 방전 공간이 마련되는 전면판과 배면판; 상기 전면판과 배면판 사이에 마련되어 상기 방전 공간을 구획하는 격벽; 상기 방전 공간내에 상기 방전가스에 의한 방전을 유도하는 다수의 전극을 포함하는 전극 수단; 및 상기 전극들 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 전계집중수단;을 구비한다. 플라즈마 디스플레이 패널에서 방전 공간에서의 전계가 강화되어 구동 전압이 강하되며, 따라서 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 회로의 안정화도 가능하게 되고 또한 가격 부담의 감소도 가능하게 한다.

플라즈마, 전계, 집중, 마이크로, 팁, CNT

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 플라즈마 방전 평판 램프{Plasma display panel and plasma dischage flat lamp}

도 1 은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 일례를 보이는 개략적 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제 1 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제 2 실시예에서의 전극 및 이에 형성되는 전계집중 수단의 평면적 구조를 발췌 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제 3 실시예에서의 전극 및 이에 형성되는 전계집중 수단의 평면적 구조를 발췌 도시한다.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제 4 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제 5 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제 6 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 방전 평판 램프의 한 실시예를 보이는 개략 적 단면도이다.

본 발명은 예리한 팁이 전극에 마련된 플라즈마 방전 평판 램프 및 이를 응용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

현재의 주된 디스플레이 장치(display device)는 크게 음극선관과 평면 디스플레이소자(FLAT PANEL DISPLAY)로 나눌 수 있다. 음극선관에 비해 평면 디스플레이 소자는 두께가 얇고 휴대성, 저 소모 전력화로 기존의 음극선관의 단점을 보완하면서 그 사용범위가 크게 확대되고 있다. 이러한 평면 디스플레이 소자에는 LCD(Liquid Crystall Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display)등이 주류를 이루고 있다. PDP는 대화면에 유리하여 LCD 의 단점을 최대한 보완할수 있다. PDP 는 플라즈마 방전 시 포지티브 칼럼(positive column)으로 부터 방출되는 자외선에 의해 형광체를 여기토록 되어 있다. 플라즈마 방전 중, 가시광선을 발하는 네가티브 글로우(negative glow)와 다량의 자외선을 방출하는 포지티브 칼럼이 방전 공간 내에 생성된다. 이러한 플라즈마 방전을 위한 공간은 양 기판 사이의 격벽에 의해 라인 단위 또는 픽셀 단위로 구획되어 있다. 상기 격벽은 보통 인쇄법에 의해 소정 패턴으로 형성되며 라인 또는 픽셀 간의 크로스 토오크를 방지한다.

도 1은 종래의 AC 방전형의 PDP 의 한 예로서 평면 방전 방식의 PDP 의 개략적 부분 발췌 단면도이다.

도 1을 참조하면, 전면판(1)과 배면판(2)이 격벽(3)에 의해 소정거리 이격되어 있다. 전면판(1)의 내면에는 방전 전극(6)이 형성되어 있고, 그 위에 상부 유전체층(7)이 형성되어 있고, 상부 유전체층(7)의 위에는 MgO 등으로 된 보호층(8)이 형성되어 있다. 그리고 배면판(2)의 내면에는 어드레스 전극(10)이 형성되어 있고, 그 위에 하부 유전체층(9)이 형성되어 있다. 상기 격벽(3)의 내면과 격벽(3)들 사이의 하부 유전체층(9)의 상면에 형광체층(4)이 형성된다. 상기 보호층은 방전 가스로 채워진 방전공간(5) 내에서 2차 전자(secondary electron)을 방출하여 방전시 방전 유지 전압을 낮추어 주며, 유전체층(7)과 전극(6)을 이온 충격으로 부터 보호한다.

이러한 종래 PDP 에 사용되는 물질, 예를 들어 캐패시터로서 작용하는 유전체층 등은 방전 유지 전압을 높게 하고 발광휘도의 저하의 원인이 된다. PDP 개발에 있어서, 방전 개시 전압, 방전 유지 전압 등을 낮추고 그리고 형광체층의 효과적인 여기(자극)에 의한 발광 휘도의 증가는 개선되어야 과제로서 여전히 남아 있다.

본 발명은 방전 개시 전압, 유지 전압을 효과적으로 낮출수 있는 평판형 방전 램프 및 이를 응용한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 휘도가 향상되고, 제작단가가 낮추어 짐은 물론 수율이 증대되는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 그 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,

그 사이에 방전 가스가 충전되는 방전 공간이 마련되는 전면판과 배면판;

상기 전면판과 배면판 사이에 마련되어 상기 방전 공간을 구획하는 격벽;

상기 방전 공간내에 상기 방전가스에 의한 방전을 유도하는 다수의 전극을 포함하는 전극 수단;

상기 전극들 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 전계집중수단;을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널이 제공된다.

상기 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 한 실시예에 따르면, 상기 전극은 전면판과 배면판에 형성되어 있고, 각 전극은 유전체층에 의해 보호되어 있다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 다른 실시예에 따르면, 상기 전극 수단의 전극들은 전면판과 배면판의 내면에 분산 배치되어 있다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전계집중수단은 마이크로 팁 또는 CNT(Carbon Nano Tube)이며, 상기 전극 수단의 모든 전극에 형성된다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 전극수단은 상기 전면판의 내면에서 상기 격벽의 사이에 위치하는 2개의 방전 유지 전극과 상기 배면판의 내면에서 상기 격벽 사이에 위치하는 어드레스 전극을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,

그 사이에 방전 가스가 충전되는 방전 공간이 마련되는 전면판과 배면판;

상기 방전 공간내에 상기 방전가스에 의한 방전을 유도하는 적어도 두개의 전극을 포함하는 전극 수단;

상기 전극들 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 전계집중수단;을 구비하는 플라즈마 방전형 평판 램프가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 및 플라즈마 방전 방식의 평판 램프의 실시예들을 설명한다. 이하의 실시예들의 설명에 있어서는 플라즈마 디스플레이 패널 및 평판 램프의 전반적인 구조에 대해서는 설명되지 않고, 전극 수단, 즉 전면판과 배면판 사이의 방전공간에서 방전가스를 매개로한 플라즈마 방전을 유도하는 전극의 구조, 특히 전극에 형성되는 전계집중수단에 대해서만 언급된다. 이는 플라즈마 방전을 유도하는 전극 수단에 전극에 의한 전계를 국부적으로 집중 시키기 위한 마이크로 팁 또는 CNT 등에 의해 전계 집중수단이 마련되는 어떠한 구조의 플라즈마 디스플레이 패널도 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 한 실시예에 속한다는 것을 의미한다.

도 2를 참조하면, 전면판(10)과 배면판(20)이 격벽(30)에 의해 소정거리 이격되어 있다. 전면판(10)의 내면에는 다수의 방전 전극(60)이 형성되어 있고, 그 위에 상부 유전체층(70)이 형성되어 있고, 상부 유전체층(70)의 위에는 MgO 등으로 된 보호층(80)이 형성되어 있다. 상기 방전 전극(60)들은 AC 방전시 방전을 유지시켜주는 방전 유지 전극(discharge sustain electrode)들이다. 이러한 방전 전극(60)들은 도 2에 도시된 바와 같이 격벽(30)들 사이마다 두개씩 배치되어 격벽(30)들 사이에서 발생된 플라즈마 방전이 지속될 수 있는 AC 전압 인가 구조를 마련한다.

한편, 배면판(20)의 내면에는 상기 격벽(30)들 사이의 두 방전 전극(60)에 대응하는 어드레스 전극(100)이 위치한다. 상기 어드레스 전극(100)은 상기 전면판(10)에 형성되는 방전 전극(60)에 의한 셀 단위 또는 라인 단위의 방전을 어드레싱하기 위한 것이다.

상기와 같은 방전 전극(60)과 어드레스 전극(100)은 유전체층(70, 90)에 의해 각각 보호되어 있고 따라서 방전 공간(50)으로 부터 격리되어 있다. 상기 격벽(30)들의 내면 및 이들 사이의 배면판(20)측 유전체층(90)의 상면에 소정 두께의 형광체층(40)이 형성된다.

상기 형광체층(40)은 상기 전면판(10) 내면의 방전 전극(60)에 의한 플라즈마 방전 시, 이로 부터 발생된 큰 에너지의 자외선에 의해 자극되고 이에 의해 주어진 파장 대역의 가시광을 발생한다.

한편, 상기 전면판(10) 측의 유전체층(70)의 표면에 형성된 MgO 등의 물질로 된 보호층(80)은 높은 내이온 충격성을 가지며, 그리고 이온 충격시 2차전자를 방출한다. 상기 보호층(80)은 2차 전자 방출에 의해 방전에 요구되는 전압을 낮추어 주며 그리고 전면판(10) 측의 방전 전극(60)들에 의한 방전 유지시 가해지는 이온충격으로 부터 유전체층(80)을 보호한다.

상기와 같은 구조의 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 방전 전극(60) 들 사이의 방전 유지 및 그 이전의 어드레스 방전은 수백 볼트의 고전압을 요구하며, 특히 어드레스 방전은 유지 방전에 비해 높은 전압을 요구한다. 이는 초기 방전을 위한 방전 가스의 절연 파괴를 위한 것이다. 이러한 높은 구동 전압은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동에 장치의 가격 상승의 한 요인으로 작용하며 따라서 이를 낮출 필요가 있다. 이러한 높은 구동 전압은 본 발명을 특징지우는 전계집중수단에 의해 크게 개선된다.

도 2에서 방전 전극(60) 및 어드레스 전극(100)의 표면에 형성된 도전성 마이크로 팁(60a, 100a) 또는 CNT 가 상기와 같이 방전 개시 또는 유지 전압을 낮추기 위한 전계집중수단 그자체이다.

상기와 같은 마이크로 팁 또는 CNT 는 방전 전극들의 사이 또는 방전 전극과 어드레스 전극 사이에 소정 준위의 전압이 인가되었을데, 피뢰침 효과와 같이 전계를 집중 및 증대시켜 방전 공간에서의 방전을 용이하게 발생 및 유지시킨다. 이러한 전계 집중은 방전 가스의 이온화률의 증대와 관계되며 따라서 휘도의 증대를 가능케 한다.

아래의 수학식 1은 방전을 위한 절연파괴전압, 즉 브레이크 다운 전압(Vb)의 관계식을 보이며, 수학식 2는 브레이크 다운 전압에 관계된 이온화률(α)의 관계식이다.

Vb= g p d/ln[ahpd/ln(1+α/Γ)]

α= h p exp(-gp/E)

위의 식 1, 2에서 p 는 방전 가스의 압력(gas pressure)이며, E 는 전기장(electric field)의 세기, d 는 전기장을 형성하는 전극 간의 거리 그리고 Γ는 2차 전자 효율(secondary electron coeffient)이며, g 와 h 는 상수이다.

위의 수학식 1에서 브레이크 다운 전압 Vb는 이온화율 α의 함수로는 이온화율 α가 커질 수로 방전 전압이 강하됨을 알수 있다. 또한 수학식 2를 통해 이온화율 α는 전계 E 에 영향을 받음을 알 수 있다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 전극들에 형성되는 전계집중 수단은 상기와 같이 이온화율에 영향을 주는 전계 강화를 강화한다.

이와 같이 방전가수의 이온화율이 높아지면 이온의 가속 에너지가 강화되고 따라서 이온이 상기 MgO 의 표면에 보다 큰 에너지로 충돌되고 따라서 MgO 에서는 이온충돌에 의한 2차 전자가 발생된다. 이러한 2차 전자는 방전 가스의 이온화에 기여하고 따라서 방전 개시 전압 및 방전 유지 전압이 낮추어 지게 된다.

따라서 본 발명의 특징적 요소인 전계 강화 수단은 AC 형 플라즈마 디스플레이 패널의 경우 유전체를 보호하며 2차 전자를 발생할 수 있는 레이어, 즉 MgO 보호층의 하부에 마련되는 것이 바람직하다. 그러나, DC 형의 플라즈마 디스플레이 패널 또는 평판 램프의 경우에 있어서는 전극의 표면에 상기와 같은 전계 강화 수단이 마련되는 것 만으로도 방전 개시 / 유지 전압의 강하가 가능하게 된다.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 전계 집중 수단을 이루는 마이크로 팁이 CNT(60b)로 대체된 구조를 보인다. 도 3에서, 전계 집중을 위한 CNT(60b)는 유전체층(70)에 의해 보호되어 있는 상태로서, 일반적인 성장법 또는 인쇄법 등에 의해 형성될 수 있다. 상기 유전체층(70)은 CNT가 형성된 후 적층된다. 물론 CNT 와 같이 전계 집중 수단을 이루는 마이크로 팁(60a)도 알려진 어떠한 방법에 의해서도 형성될 수 있다.

상기와 같이 마이크로 팁(60a) 또는 CNT(60b)가 형성되는 전극은 다양한 형태로 적용될 수 있다. 플라즈마 디스플레이 패널의 경우 전면판을 통해 가시광이 통과해야 하는 구조를 가져야 하기 때문에 전극 자체가 광투과성이거나, 아니면 광투과성이 없는 대신에 일부에 광투과가 가능한 윈도우를 가지는 구조를 가질 수 있다. 전술한 도 2와 도 3에 도시된 형태의 전극은 광투과성, 예를 들어 ITO 물질에 의해 형성된 것으로 볼 수 있다.

광투과가 가능한 윈도우를 가지는 전극의 경우는 도전성이 양호한 금속 및 광투과성이 양호한 ITO 등이 하나의 적층 구조를 이루는 형태를 가질 수 있다. 도4를 참조하면 전극(62)의 중앙부분에 윈도우(61, 전극의 몸체 중간 중간에 형성되는 사각형 또는 원형의 관통공)가 형성되어 있고, 전극(62)의 몸체 그 자체는 여러 물질이 다중으로 적층된 구조를 가진다. 이와 같이 윈도우를 가지는 경우 전극(62) 그 자체는 광투과성을 가질 필요가 없기 때문에 전기적 저항을 낮추기 위한 다중의 적층구조를 가질 수 있다. 이러한 다중 적층의 전극(62)은 예를 들어 Cr/Cu/Metal = Ni, Fe, Pt, Al or Cr 의 적층 구조를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 다른 실시예를 보인다.

도 5에 도시된 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 전면판(10) 측에 형성되는 방전 전극(60)에 국부적으로 전계 집중 수단, 예를 들어 CNT(60b)가 형성되어 있는 구조를 가진다. 상기 CNT(60b)는 양 격벽(30)사이에 위치하는 두 방전 전극(60)의 상호 인접한 부분에 형성된다. 여기에서 상기 방전 전극(60)의 구조는 전술한 예들에서 언급된 형태들 중의 어느 하나 일 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 또 다른 실시예를 보인다.

도 6에 도시된 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 전면판(10) 측에 형성되는 도 4에 도시된 바와 같은 형태의 윈도우(61)를 가지는 방전 전극(62)과는 별도로 방전 전극(62)에 인접하는 보조 전극(63)이 마련되어 국부적으로 전계 집중 수단, 예를 들어 CNT(63b)가 형성되어 있는 구조를 가진다. 상기 CNT(63b)는 양 격벽(30) 사이의 방전 전극(62)들의 사이에 위치하는 두 보조 전극(63) 상에 위치한다. 상기 보조 전극(63)은 방전 전극(62)에 비해 유전체층(70)에 의한 보호 두께가 얇다. 상기 보조전극(63)은 그 각각이 인접한 방전 전극(62)에 전기적으로 연결된다.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 또 다른 실시예를 보인것으로 대향된 두 전극(110, 120)이 방전공간(50)에 노출된 구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널을 개략적으로 도시한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전면판(10)과 배면판(20)의 각 내면에 양 격벽(30)의 사이에 위치하는 방전 전극(110, 120)을 구비한다. 그리고 격벽(30)의 내벽에는 형광체층(40)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 방전 전극(110, 120)의 각 상면에는 전술한 전계 집중 수단, 예를 들어 CNT(110a, 120a)이 형성되어 있다. 도 7에 도시된 구조에서 상기 CNT(110a, 120a)와 전극(110, 120)에 유전체층이 형성되면 직류가 아닌 교류형이된다.

도 8은 상기와 같은 기술이 응용된 본 발명에 따른 플라즈마 방전형 평판 램프의 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 8을 참조하면, 전면판(10)과 배면판(20) 사이의 가장자리가 스페이서(130)에 의해 밀봉되어 있고 이들 전면판(10)과 배면판(20) 사이의 방전 공간에는 방전 가스가 채워진다. 상기 전면판(10)의 내면에는 예를 들어 백색광을 내는 형광체층(41)이 형성되어 있고, 배면판(20)의 내면에는 양 전극(150, 151)이 형성되어 있고 이들 전체의 위에는 보호층(140)이 형성되어 있다. 한편, 상기 전극(150, 151)의 상면에는 본 발명을 특징지우는 전계 집중 수단, 예를 들어 CNT(150a, 151a)가 형성되어 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본발명의 기술적 특징은 방전을 유도하는 전극에 전계를 집중 시키는 수단이 마련된다는 점에 있고, 이러한 기술적특징으로 가지는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널 및 평판 램프는 전극의 형태, 이의 배치 구조등의 변경에 의해 다양한 실시예로 나타날 수 있다.

본 발명에 따르면, 플라즈마 디스플레이 패널에서 방전 공간에서의 전계가 강화되어 구동 전압이 강하되며, 따라서 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 회로의 안정화도 가능하게 되고 또한 가격 부담의 감소도 가능하게 한다.

한편, 플라즈마 방전에 의한 평판 램프의 경우 주어진 구동 전압 하에서 종래에 비해 높은 휘도의 빛을 발휘할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 그 사이에 방전 가스가 충전되는 방전 공간이 마련되는 전면판과 배면판;

   상기 전면판과 배면판 사이에 마련되어 상기 방전 공간을 구획하는 격벽;

   상기 방전 공간내에 상기 방전가스에 의한 방전을 유도하는 다수의 전극을 포함하는 전극 수단;

   상기 전극들 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 CNT(Carbon Nano Tube)를 포함하는 전계집중수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극 수단의 전극은 전면판과 배면판에 분산 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전극 수단의 각 전극 및 전계 집중 수단은 전면판 또는 배면판에 형성되는 유전체층에 의해 보호되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전극수단은 상기 전면판의 내면에서 상기 격벽의 사이에 위치하는 2개의 방전 유지 전극과 상기 배면판의 내면에서 상기 격벽 사이에 위치하는 어드레스 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 전극수단은 상기 전면판의 내면에서 상기 격벽의 사이에 위치하는 2개의 방전 유지 전극과 상기 배면판의 내면에서 상기 격벽 사이에 위치하는 어드레스 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
8. 그 사이에 방전 가스가 충전되는 방전 공간이 마련되는 전면판과 배면판;

   상기 방전 공간내에 상기 방전가스에 의한 방전을 유도하는 적어도 두개의 전극을 포함하는 전극 수단;

   상기 전극들 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 CNT(Carbon Nano Tube)를 포함하는 전계집중수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전형 평판 램프.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 전극 및 이의 상면에 형성되는 전계집중수단은 유전체층에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전형 평판 램프.

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