KR100922751B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR100922751B1
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Abstract

본 발명은 우수한 휘도 및 색순도를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하기 위해서, 서로 이격되어 대향하도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;과 상기 전면기판 및 배면기판 사이의 공간을 복수개의 방전셀들로 구획하는 격벽들;과 상기 각 방전셀들의 주위에 배치되어 방전을 일으키는 복수개의 전극들;과 상기 방전셀들의 내부에, 하기 화학식 1을 갖는 형광체로 도포된 하나 이상의 청색 형광체층; 및 청색 안료로 착색된 광 투과층; 을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
<화학식 1>
Ba1-x-ySryMgpAlqOr:Eux,
상기 화학식 1 중,
0.001≤x≤0.1이고, 0.021≤y≤0.3이고; p=1, q=10, r=17이거나, p=1, q=14, r=23이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 플라즈마 디스플레이 패널 111: 전면기판
112: 유지전극쌍 113: 공통유지전극(X전극)
114: 주사유지전극(Y전극) 115: 제1유전체층
116: 보호층 121: 배면기판
122: 어드레스전극 125: 제2유전체층
126: 형광체 130: 격벽
140: 방전셀
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 우수한 휘도 및 색순도를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 가스 방전 현상을 이용하여 화상을 표시하는 평 판 디스플레이 패널로서, 휘도, 콘트라스트, 잔상 및 시야각 등의 각종 표시능력이 우수하며, 박형이고 대화면 표시가 가능하여 차세대 평판 디스플레이 패널로서 각광을 받고 있다.
플라즈마 디스플레이 패널의 가스 방전 시 방출되는 진공 자외선(VUV)은 형광체를 여기시키고, 이 여기된 형광체의 에너지 준위가 낮아지면서 가시광이 방출되면서 화상이 구현된다. 그런데, 청색 형광체의 경우 휘도와 색순도는 서로 상반되는 경향이 있어 휘도를 높일 경우 상대적으로 색순도는 낮아지는 문제를 가지고 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 우수한 휘도 특성을 갖는 형광체를 포함한 형광체층을 구비하고, 그 보상된 휘도 만큼 청색발광의 색순도를 높일 수 있는 청색 안료가 착색된 광 투과층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 서로 이격되어 대향하도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;과 상기 전면기판 및 배면기판 사이의 공간을 복수개의 방전셀들로 구획하는 격벽들;과 상기 각 방전셀들의 주위에 배치되어 방전을 일으키는 복수개의 전극들;과 상기 방전셀들의 내부에, 하기 화학식 1을 갖는 형광체로 도포된 하나 이상의 청색 형광체층; 및 청색 안료로 착색된 광 투과층; 을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
<화학식 1>
Ba1-x-ySryMgpAlqOr:Eux ,
상기 화학식 1 중,
0.001≤x≤0.1이고, 0.021≤y≤0.3이고; p=1, q=10, r=17이거나, p=1, q=14, r=23이다.
또한, 본 발명의 상기 화확식1을 갖는 형광체는 화확식 Ba0.65Sr0.25MgAl10O17:Eu0.1, Ba0.69Sr0.21MgAl10O17:Eu0.1, Ba0.6Sr0.3MgAl10O17:Eu0.1을 갖는 청색 형광체를 제공한다.
또한, 본 발명의 상기 청색 안료는 CuO, CoO, NiO, Cr2O3, Pr2O3 및 Fe2O3 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전면기판 또는 상기 배면기판이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전극들 가운데 일부를 매립하면서, 상기 전면기판의 내면 또는 상기 배면기판의 내면에 위치하는 유전체층을 더 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체층이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전면기판 및 상기 전면기판의 내면에 위치하는 유전체층이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레 이 패널을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 배면기판 및 상기 배면기판의 내면에 위치하는 유전체층이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 분리 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 전면기판(111)및 배면기판(121),유지전극쌍(112)들, 전면유전체층(115), 보호층(116),어드레스전극(122)들, 배면유전체층(125), 격벽(130)들, 형광체층(126) 및 방전가스(미도시) 등을 구비할 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널(100)은 서로 이격되고, 대향되어 배치되는 전면기판(111) 및 배면기판(121)을 포함한다. 전면기판(111) 및 배면기판(121)은 일반적으로 유리를 주성분으로 하는 광 투과성이 우수한 소재로 제조되나, 반사 휘도를 감소시켜 명실 콘트라스트를 향상시키기 위하여 착색될 수 있다.
본 실시예에서는 전면기판(111)이 투명하므로, 방전에 의해 발생되는 가시광선이 전면기판(111)을 투과하여 나가지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 전면기판이 불투명하면서 배면기판이 투명하게 구성될 수 있고, 전면기판 및 배면기판이 동시에 투명하게 구성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 전면기판 및 배면기판은 반투명의 재질로 구성될 수 있으며, 그 표면 또는 내부에 색상 필터, 전자파 차폐 필터 등을 내장하여 구성될 수 있다.
상기 전면기판(111) 상에는 X전극(113) 및 Y전극(114)을 유지전극쌍(112)들이 방전셀(140)에서 서로 대응하며 방전갭을 형성하며 플라즈마 방전을 일으킨다. 이 X전극(113)과 Y전극(114) 각각은 전면기판(111)에 일 방향을 따라 뻗어 형성되는 통전성이 우수한 금속재료로 이루어진 버스전극(113a)(114a)과, 이 버스전극(113a)(114a)을 덮는 구조로 형성되는 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명전극(113b)(114b)을 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서는 일반적인 3전극의 면 방전형을 개시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 유지전극쌍들이 서로 이격되어 대향하면서 각각이 유전체로 둘러싸여 있는 대향방전 구조 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 전면기판(111) 상에는 X전극(113)과 Y전극(114)을 덮으면서 전면기판(111)의 전체 면에 전면유전체층(115)이 형성될 수 있다. 전면유전체층(115)은, 방전 시 인접한 X전극(113)들 및 Y전극(114)들에 직접 충돌하여 인접한 X전극(113)과 Y전극(114)을 손상시키는 것을 방지하면서도, 전하를 유도하여 벽전하을 축적할 수 있는 유전체로 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
본 실시예에서, 상기 전면유전체층(115)은 청색 안료로 착색되어 제조되어 청색 형광체의 색순도를 보상하는 기능을 하는 바, 이에 대해서는 후술한다.
상기 전면유전체층(115) 상에는 보호층(116)이 형성될 수 있다. 이러한 보호층은 방전 시 양이온과 전자가 전면유전체층(115)에 충돌하여 전면유전체층(115)이 손상되는 것을 방지하며, 방전 시 2차전자를 많이 방출하여 방전전압을 낮추어 주 는 역할을 한다. 보호층(116)은 전면유전체층이 형성된 후에, 가시광 투과율이 높은 산화마그네슘(MgO) 등을 주로 스퍼터링, 전자빔 증착법으로 박막으로 형성될 수 있다.
전면기판(111)에 대향하는 배면기판(121) 상에는 어드레스전극(122)들이 상기 X전극(113)들과 Y전극(114)들과 교차하도록 방전셀(140)들을 가로 질러 연장되어 형성되어 있다.
어드레스전극(122)들은 X전극(113)과 Y전극(114) 간의 유지방전을 보다 용이하게 하기 위한 어드레스방전을 일으키기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 유지방전이 일어나기 위한 전압을 낮추는 역할을 한다. 어드레스방전은 Y전극(114)과 어드레스전극(122) 간에 일어나는 방전으로서, 어드레스방전이 종료되면 Y전극(114) 측과 X전극(113) 측에 벽전하가 축적되며, 이로써 X전극(113)과 Y전극(114) 간의 유지방전이 용이하게 된다.
이렇게 배치된 한 쌍의 X전극(113) 및 Y전극(114)과, 이와 교차하는 어드레스 전극(122)에 의하여 이루어지는 공간이 단위 방전셀(140)을 형성한다.
배면기판(121) 상에는 어드레스전극(122)을 매립하도록 배면유전체층(125)이 형성되어 있다. 배면유전체층(125)은, 방전 시 하전입자 또는 전자가 어드레스전극(122)들에 충돌하여 어드레스전극(122)들을 손상시키는 것을 방지하면서도, 전하를 유도하여 벽전하를 축적할 수 있는 유전체로 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
상기 전면기판(111)과 배면기판(121) 사이에는 복수개의 방전셀(140)들을 구획하고, 형광체층이 배치되는 공간을 한정하는 격벽(130)이 배치되어 있다. 본 실시예에서는 폐쇄형의 와플구조를 가지나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 방전셀들(140)의 바닥면과, 격벽(130)의 측면에는 적색, 녹색, 청색의 형광체층(126)이 각각 형성된다. 이러한 형광체층(126)들은 자외선을 받아 가시광선을 발생하는 성분을 가지는데, 적색 형광체층은 Y(V, P)O4:Eu 등과 같은 형광체를 포함하고, 녹색 형광체층들은 Zn2SiO4:Mn 등과 같은 형광체를 포함한다. 본 발명의 청색 형광체층은 상기 화학식 1을 갖는 청색 형광체로 구성되는 데, 이에 대해서는 후술한다.
또한 상기 방전셀(140)들에는 크세논(Xe), 네온(Ne) 등이 혼합된 방전가스가 충전되어 있다. 상기와 같은 방전 가스가 채워진 상태에서, 기판의 가장자리에 형성된 프릿트 글라스와 같은 밀봉부재에 의해 기판들이 서로 봉합되어 결합된다.
전술한 상기 화학식 1(Ba1-x-ySryMgpAlqOr:Eux)을 갖는 본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 청색 형광체에 대해 상세히 설명한다.
상기 화학식 1 중, 부활제인 Eu의 몰비를 나타내는 x는 0.001≤x≤0.1이다.
상기 x가 0.001 미만인 경우에는 형광체 휘도가 저하되어 효율이 낮아지는 문제점이 있을 수 있고, 상기 x가 0.1을 초과할 경우에는 패널 형성 시 열화되는 문제점이 있을 수 있기 때문이다.
상기 화확식 1 중, Sr의 몰비를 나타내는 y는 0.021≤y≤0.3이다. 상기 y가 0.21 미만인 경우에는 Sr이 Ba 자리에 제대로 치환되기 힘들기 때문에 발광 휘도가 낮을 수 있고, 상기 y가 0.3을 초과할 경우에는 발광 휘도는 높으나 색순도가 너무 낮아서 디스플레이용 형광체로 사용하기 곤란할 수 있기 때문이다.
한편, 상기 화학식 1 중, p=1, q=10, r=17일 수 있다. 또는 p=1, q=14, r=23일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
통상적으로 형광체를 포함하는 형광체층 형성 단계는 형광체 형성용 조성물을 형광체층이 형성될 기판 상부에 도포한 다음, 이를 약 500℃ 전후의 온도에서 열처리하는 공정을 포함한다. 또한, 이와 같이 형광체층을 형성한 후에는 전면 기판과 배면 기판을 접착시키는 데, 이 때 약 400℃ 전후의 온도에서 열처리하는 공정이 수반된다. 특히, 부활제로서 Eu2+를 이용하는 형광체 중 종래 사용되던 BAM(Ba1-xMgAl10O17:Eux, 0.03≤x≤0.25) 형광체는, 전술한 바와 같은 열처리 공정을 거치는 동안 부활제의 산화로 인하여 열화가 심화된다. 뿐만 아니라, 상기 형광층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널의 작동 중 방전 시 발생하는 특정 파장(예컨대, 147nm, 172nm)을 갖는 자외선에 의하여도 상기 형광체는 열화될 수 있으며, 연속 발광에 의하여 발광 강도가 저하될 수 있다.
그러나, 화학식 1을 갖는 형광체는, Sr이 Ba-O 사이트(site)의 일부를 치환함으로써, 형광체 모체에서의 에너지 전달을 용이하게 하여, 에너지 효율을 증가시킨다. 또한, Ba-O 사이트의 결정에 의하여 초래될 수 있는 형광체 열화 현상이 Sr의 치환으로 인하여 방지될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 형광체 열화 및 발 광 강도 저하 현상이 방지될 수 있다.
하기의 표 1은, 화학식 1을 갖는 형광체를 포함하는 형광체층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널에서, 화학식 1을 갖는 형광체의 Sr함량의 변화에 따른 y색좌표, 상대 휘도 및 효율을 평가하여 나타낸 것이다. Ba1-x-ySryMgAl10O17:Eux (x=0.1) 형광체를 사용하였고, 색순도 및 상대휘도는 CA-100+ 휘도계를 이용하여 측정하였다. 그리고 효율은 상대 휘도 값 대비 색순도의 y값으로부터 계산하였다.
Sr몰비(y) 상대휘도(cd/m2) CIEy 효율(L/CIEy)
0 100 0.060 1667
0.15 109 0.065 1677
0.21 113 0.068 1662
0.25 120 0.073 1690
0.3 124 0.074 1676
0.35 125 0.076 1645
상기 표 1에 나타나 있듯이, Sr이 약 20%∼30% 치환된 상기 화학식 1을 갖는 형광체를 포함하는 청색 형광체층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널은 종래의 BAM 형광체를 포함하는 청색 형광체층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널보다 발광 휘도가 약 20% 증가하였다. 그러나, 청색 형광체의 특성상 휘도와 색순도는 트레이드-오프 관계에 있는 바, 휘도가 증가된 만큼 색순도가 보상된 플라즈마 디스플레이 패널이 요구된다.
본 실시예에서는, 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 색순도를 보상하기 위해서 상기 전면유전체층(115)을 청색 안료로 착색하였다.
이 과정을 구체적으로 살피면, 우선 모유리에 CuO, CoO, NiO, Cr2O3, Pr2O3, Fe2O3 중 하나 이상의 청색 안료를 혼합하여 유리를 제조하고, 그 유리를 소정 크기1∼5㎛로 분쇄한다. 다음으로, 상기 유리분말을 바인더와 그 바인더를 용해하는 용매에 혼합하여 페이스트(paste)를 형성한 후, 유지전극쌍을 매립하도록 전면기판(111)의 내면 상에 스크린 프린팅법이나 후막 코팅법 등으로 코팅한다. 그 후 코팅된 페이스트를 소정 온도(550∼600℃)에서, 소정시간(10∼30분) 동안 소성하여 청색 투명 유전체로 이루어진 전면유전체층(115)을 형성한다.
상기와 같이 형성된 청색 안료로 착색된 전면유전체층(115)을 가진 플라즈마 디스플레이 패널에 Ba0.65Sr0.25MgAl10O17:Eu0.1 형광체를 도포하고 이로부터 방출되는 가시광의 색순도를 관측한 결과, (0.148, 0.068)이 측정되었다.
이는 청색 안료가 착색 되지 않은 전면유전체층을 가진 플라즈마 디스플레이 패널에 Ba0.65Sr0.25MgAl10O17:Eu0.1 형광체를 도포하고 이로부터 방출되는 가시광의 색순도인 (0.144, 0.073)에 비하여 y색좌표의 값이 약 0.005 변이되어 색순도가 개선된 것을 보여준다.
본 실시예에서는 전면유전체층(115)만이 청색 안료로 착색 되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 배면유전체층(125)에도 청색 안료로 착색될 수 있다.
또한, 전면기판(111) 또는 배면기판(121)에도 동일 과정으로 착색될 수 있으며, 상기 전면기판(111) 및 전면유전체층(115), 또는 상기 배면기판(121) 및 배면유전체층(125) 모두에 청색으로 착색하여 y색좌표의 변이를 조정할 수 있다.
또한, 상기 각각의 경우에 착색하는 청색 안료의 중량비를 적절히 달리하면서 y색좌표의 변이를 적절히 조절할 수 있음은 물론이다.
종래에는 y색좌표의 변이를 조정하기 위해 컬러 필터를 추가적으로 채용하여 전면기판 상이나 전면기판과 유전체층 사이에 배치하였으나, 본 발명의 실시예에 의한 상기 각각의 경우에는 기판이나 유전체층을 형성하는 단계에서 직접 착색하는 것이므로, 별도의 제조 공정이 추가되지 않으므로 제조 공정이 단순화되는 장점이 있다.
상술한 구조를 가진 본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 어드레스전극(122)들과 Y전극(114)들 간에 어드레스전압이 인가됨으로써 어드레스방전이 일어나고, 이 어드레스 방전의 결과로 유지방전이 일어날 방전셀이 선택된다.
그 후 상기 선택된 방전셀들의 X전극(113)들과 Y전극(114)들 사이에 유지전압이 인가되면, Y전극(114)들 측에 쌓여 있던 양이온들과 X전극(113)들 측에 쌓여 있던 전자들이 유지방전을 일으키며, 그 후에 X전극(113)들과 Y전극(114)들에 인가되는 전압 펄스가 교번되면서 계속적인 방전이 발생된다.
이 유지방전에 의하여 여기된 Xe와 Ne의 혼합가스의 에너지 준위가 낮아지면서 147nm 내지 200nm의 진공자외선(VUV)이 방출되어 형광체를 여기시킨다. 이 때 여기된 형광체층에서 가시광이 방출되는데, 이 방출된 가시광이 화상을 구성하게 된다.
상기 가시광들 중, 본 발명에 따른 상기 화학식 1을 갖는 청색 형광체를 포함하는 청색 형광체층에서 방출되는 청색 가시광은 종래의 일반적인 BAM형광체에 의한 청색광보다 발광 휘도가 향상된다. 뿐만 아니라, 방출되는 청색광이 청색 안료로 착색된 유전체층이나 기판을 통과하면서 y색좌표의 변이를 일으켜 높아진 발광 휘도를 보상하는 색순도를 가지게 됨으로써, 발광휘도 및 색순도가 모두 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하게 된다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 Ba1-x-ySryMgAl10O17:Eux 형광체를 청색 형광체로 포함하는 청색 형광체층과 청색 안료를 착색한 전면유전체층 등의 광 투과층을 구비함으로써, 우수한 발광 휘도 및 색순도를 가짐을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 서로 이격되어 대향하도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;
    상기 전면기판 및 배면기판 사이의 공간을 복수개의 방전셀들로 구획하는 격벽들;
    상기 각 방전셀들의 주위에 배치되어 방전을 일으키는 복수개의 전극들;
    상기 방전셀들의 내부에, 하기 화학식 1에서 선택된 형광체로 도포된 하나 이상의 청색 형광체층; 및
    청색 안료로 착색된 광 투과층; 을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널.
    <화학식 1>
    Ba0.65Sr0.25MgAl10O17:Eu0.1, Ba0.69Sr0.21MgAl10O17:Eu0.1, Ba0.6Sr0.3MgAl10O17:Eu0.1
  3. 제2항에 있어서,
    상기 청색 안료는 CuO, CoO, NiO, Cr2O3, Pr2O3 및 Fe2O3 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전면기판 또는 상기 배면기판이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전극들 가운데 일부를 매립하면서, 상기 전면기판의 내면 또는 상기 배면기판의 내면에 위치하는 유전체층을 더 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유전체층이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전면기판 및 상기 전면기판의 내면에 위치하는 유전체층이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 배면기판 및 상기 배면기판의 내면에 위치하는 유전체층이 상기 청색 안료로 착색된 광 투과층인 플라즈마 디스플레이 패널.
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