KR100937862B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 방전 경로가 단축되어 저 전압의 어드레스 구동이 가능하며, 어드레스 방전에 따른 잡음 휘도가 제거되어 고화질이 제공됨으로써, 고효율 및 고품질의 디스플레이가 구현되는 플라즈마 디스플레이 패널이 제공된다. 상기 플라즈마 디스플레이 패널은, 서로 쌍을 이루어 마주보도록 배치되는 전면기판 및 배면기판, 기판들 사이에 개재되는 것으로, 다수의 단위 셀들을 구획하는 격벽, 단위 셀 내에서 상호 방전을 야기하도록 서로 교번되게 배치되어 있는 주사전극 및 유지전극의 쌍들, 단위 셀 내의 주사전극에 대응되는 위치에서 주사전극을 향하여 돌출되되, 격벽과는 공극을 개재하여 이격되어 있는 돌출 벽체, 주사전극과 교차하는 방향으로 연장되며, 주사전극과 함께 어드레스 방전을 일으키는 어드레스 전극들 및 단위 셀 내의 적어도 일부 영역에 걸쳐서 형성되어 있는 형광체층을 포함한다.
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 방전 경로가 단축되어 저 전압의 어드레스 구동이 가능하며, 어드레스 방전에 따른 잡음 휘도가 제거되어 고화질이 제공됨으로써, 고효율 및 고품질의 디스플레이가 구현되는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널의 일 형태에서는 상호 방전을 일으키는 스캔전극 및 서스테인 전극들과, 다수의 어드레스 전극들이 배치되어 있는 상하 양 기판들 사이에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 방전셀들을 개재하여 서로 마주보게 합착시키고, 양 기판들 사이에 적정의 방전가스를 주입한 후, 방전전극들 사이에 소정의 방전 펄스를 인가함에 따라, 방전셀 내에 도포되어 있는 형광체를 여기시키고, 발생된 가시광을 이용하여 소정의 영상을 구현하게 된다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널에서는 화상의 계조를 구현하기 위하여, 한 프레임을 발광 횟수가 서로 다른 여러 개의 서브필드들로 나누어 시분할 구동하고 있으며, 각 서브필드는 방전을 균일하게 일으키기 위한 리셋 구간, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스 구간 및 방전 횟수에 따라 계조를 구현하는 서스테인 구간으로 나뉘어진다. 상기 어드레스 구간 동안에는 어드레스 전극과 스캔 전극 사이에 일종의 보조 방전을 일으킴에 따라 선택된 방전셀 내에서 벽전압을 형성하여 서스테인 방전에 유리한 환경을 조성하게 된다.
통상, 어드레스 구간 동안에는 서스테인 방전보다 높은 고 전압이 요구되는데, 원활한 어드레싱을 위한 입력전압(어드레스 전압)을 낮추고 전압 마진을 확보하는 것은 전체적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구동효율을 개선하고 방전 안정성을 향상시키기 위해 필수적이다. 더욱이, full-HD 급으로 진전되는 추세에 따라 기하급수적으로 방전셀 개수가 증가하게 되며, 각 방전셀에 할당되는 어드레스 전극의 개수에 비례하여 회로부가 감당해야 하는 소비전력도 증가하게 되는바, 저전력 구동을 위한 구동효율의 개선은 더욱 절실해진다. 또한, 패널 내부에 주입되는 방전가스 중, 제논(Xe)의 분압을 높인 이른바 고 제논(Xe)의 디스플레이에서는 발광 효율이 높다는 장점이 있는 반면에, 방전개시를 위해 상대적으로 높은 어드레스 전압을 요구하게 되므로, 고효율의 디스플레이를 구현하기 위해서는 충분한 어드레스 전압 마진을 확보하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 방전경로가 단축되어 저 전압의 어드레스 구동이 가능하며 구동효율이 향상되는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 어드레스 방전에 부수되는 방전광이나 배경광 같은 표시발광 이외의 잡음 휘도를 제거함으로써, 높은 명암대비를 갖는 고 품질의 디스플레이를 구현하는 것이다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은,
서로 쌍을 이루어 마주보도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;
상기 기판들 사이에 개재되는 것으로, 다수의 단위 셀들을 구획하는 격벽;
상기 단위 셀 내에서 상호 방전을 야기하도록 서로 교번되게 배치되어 있는 주사전극 및 유지전극의 쌍들;
상기 단위 셀 내의 주사전극에 대응되는 위치에서 주사전극을 향하여 돌출되되, 상기 격벽과는 공극을 개재하여 이격되어 있는 돌출 벽체;
상기 주사전극과 교차하는 방향으로 연장되며, 상기 주사전극과 함께 어드레스 방전을 일으키는 어드레스 전극들; 및
상기 단위 셀 내의 적어도 일부 영역에 걸쳐서 형성되어 있는 형광체층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 돌출 벽체는 상기 격벽보다 낮은 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널에서는 상기 어드레스 전극들을 덮어 매립하는 후방 유전체층이 더 구비될 수 있고, 상기 돌출 벽체는 상기 후방 유전체층 상으로부터 상기 주사전극을 향하여 돌출 형성될 수 있다.
한편, 상기 주사전극과 마주하는 돌출 벽체의 상면 위에는 전자방출 물질층이 형성될 수 있다. 이때, 상기 전자방출 물질층은 상기 단위 셀 내의 적어도 일부 영역에 걸쳐서 확장 형성될 수도 있으며, 더욱이, 상기 격벽과 돌출 벽체의 외표면을 따라 연속적으로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 형광체는 상기 돌출 벽체를 기준으로 상기 유지전극이 배치된 셀 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 단위 셀 내의 적어도 일부에 걸쳐서는 전자방출 물질층과 형광체층이 함께 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 전자방출 물질층의 바탕 위에 형광체층이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은,
서로 쌍을 이루어 마주보도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;
상기 기판들 사이에 개재되는 것으로, 다수의 단위 셀들을 구획하는 격벽;
상기 단위 셀 내에서 상호 방전을 야기하는 주사전극 및 유지전극의 쌍들;
상기 주사전극 및 유지전극의 쌍들을 매립하며, 적어도 상기 주사전극에 대응되는 위치에 그루브가 형성되어 있는 전방 유전체층;
상기 단위 셀 내의 주사전극에 대응되는 위치에서 주사전극을 향하여 돌출되 되, 상기 격벽과는 공극을 개재하여 이격되어 있는 돌출 벽체;
상기 주사전극과 교차하는 방향으로 연장되며, 상기 주사전극과 함께 어드레스 방전을 일으키는 어드레스 전극들; 및
상기 단위 셀 내의 적어도 일부에 걸쳐서 형성되어 있는 형광체층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 돌출 벽체는 상기 격벽과 동등한 높이로 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널에서는 상기 어드레스 전극들을 덮어 매립하는 후방 유전체층이 더 구비될 수 있으며, 상기 돌출 벽체는 상기 후방 유전체층 상으로부터 상기 주사전극을 향하여 돌출 형성될 수 있다.
한편, 상기 주사전극과 마주하는 상기 돌출 벽체의 상면 위에는 전자방출 물질층이 형성될 수 있다. 이때, 상기 전자방출 물질층은 상기 단위 셀 내의 적어도 일부에 걸쳐서 확장 형성될 수 있으며, 더욱이 격벽과 돌출 벽체의 외표면을 따라 연속적으로 형성될 수도 있다. 상기 단위 셀 내의 적어도 일부에 걸쳐서는 전자방출 물질층과 형광체층이 함께 형성될 수 있으며, 이때, 상기 전자방출 물질층의 바탕 위에 형광체층이 형성될 수 있다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에서는 어드레스 전계가 집중되는 방전 갭을 개재하여 주사전극과 마주하도록 돌출 벽체를 구성함으로써, 어드레스 전압을 낮춤과 동시에, 종래 어드레스 방전 경로 상에 배치되던 형광체에 의한 방전 간섭을 배제시킴으로써 어드레스 전압 마진을 확대시킬 수 있다. 이에 따라, 고 제 논(Xe)의 방전가스를 활용하여 고 효율의 디스플레이를 구현할 수 있으며, full-HD 급에 상당하는 고 해상도 디스플레이에서 소비전력의 부담을 줄어야 한다는 요구가 충족될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 표시발광 주위에 흐릿하게 표현되어 화질의 선명도를 떨어뜨리는 잡음 휘도로서 어드레스 방전시 방전광이나 배경광을 제거함으로써, 높은 명암대비를 갖는 고화질이 제공될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
(제1 실시 형태)
도 1에는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 수직 단면도가 도시되어 있다. 도시된 플라즈마 디스플레이 패널은 서로 이격되어 마주하고 있는 전면기판(110) 및 배면기판(120)을 포함하고, 그 사이의 공간을 다수 개의 단위 셀(S)들로 구획하는 격벽(124)을 포함한다. 이때, 단위 셀(S)이란 상호 표시방전을 일으키도록 쌍을 이루어 배치된 유지전극쌍(X,Y)과, 이 유지전극쌍(X,Y)과 교차하는 방향으로 연장되는 어드레스 전극(122)을 갖추고, 격벽(124)에 의해 획정되어 소정의 디스플레이를 구현하는 최소 발광단위로서 이웃한 단위 셀(S)들로부터 독립적인 발광영역을 구성하게 된다. 한편, 상기 단위 셀(S)은 돌출 벽체(130)를 기준으로 하여 부피의 대소관계를 갖는 주 방전공간(S1)과 보조 방전공간(S2)으로 구분 될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 유지전극쌍(X,Y)은 서로 쌍을 이루어 표시방전을 행하는 유지전극(X)과 주사전극(Y)을 말하며, 각 유지전극(X,Y)은 전원의 공급라인을 구성하는 버스전극(112X,112Y)과 상기 버스전극(112X,112Y)과 전기적인 접촉을 이루며 셀(S) 내측으로 연장되고 광 투명한 도전소재로 이루어진 투명전극(113X,113Y)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 유지전극쌍(X,Y)은 방전환경에 직접 노출되지 않도록 전방 유전체층(114)으로 덮여 매립됨으로써 방전에 참여하는 하전입자의 직접적인 충돌로부터 보호될 수 있다. 상기 전방 유전체층(114)은, 예를 들어, MgO 박막으로 이루어진 보호층(115)으로 덮여 보호되는 것이 바람직하며, 상기 보호층(115)은 전방 유전체층(114) 보호 역할에 더하여 2차 전자의 방출을 유도함으로써 방전을 활성화시키는데 기여할 수 있다.
상기 배면기판(120) 상에는 어드레스 전극(122)이 배치되어 있다. 상기 어드레스 전극(122)은 주사전극(Y)과 함께 어드레스 방전을 수행하는 것으로, 각 단위 셀(S)에서 어드레스 전극(122)과 주사전극(Y)은 상호 교차하도록 배치된다. 여기서, 어드레스 방전은 표시방전에 선행하여 각 단위 셀(S) 내에 프라이밍 입자들을 축적시킴으로써 표시방전을 도와주는 일종의 보조적인 방전을 의미한다. 주사전극(Y)과 어드레스 전극(122) 사이에 인가된 방전전압은 주사전극(Y)을 덮는 전방 유전체층(114, 또는 보호층(115))과 어드레스 전극(122) 상의 돌출 벽체(130)를 통하여 방전 갭(g) 주위에 집중되며, 최단의 방전 경로를 제공하는 방전 갭(g)을 통하여 개시 방전이 일어날 가능성이 크다. 이것은 단위 셀(S) 내에 채워진 방전가스 보다는 돌출 벽체(130)의 유전율이 더 높기 때문이다. 한편, 상기 어드레스 전극(122)은 배면기판(120) 상에 형성되어 있는 후방 유전체층(121)에 덮여 매립되며, 후방 유전체층(121)이 제공하는 평탄면 위에 격벽(124)이 형성된다.
상기 후방 유전체층(121) 상에는 격벽(124)과 함께 전면기판(110) 방향으로 돌출된 돌출 벽체(130)가 마련되어 있다. 상기 돌출 벽체(130)는 격벽(124)의 제1 높이(h1)보다 낮은 소정의 제2 높이(h2)로 형성되어 있다. 바람직하게, 상기 돌출 벽체(130)는 주사전극(Y)에 대응되는 위치에 형성되어 방전 갭(g)을 사이에 두고 주사전극(Y)과 마주보도록 배치된다. 상기 돌출 벽체(130)는 격벽(124)을 구성하는 유리재질의 격벽 페이스트로부터 일괄적인 공정을 통하여 격벽(124)과 동시에 형성될 수 있으며, 이 경우 돌출 벽체(130)를 형성하기 위한 별도의 추가적인 공정이 요구되지 않는다. 대안으로, 상기 돌출 벽체(130)는 후방 유전체층(121)을 형성하는, 예를 들어, PbO, B2O3, SiO2 TiO2 등의 유전물질로 형성될 수도 있다. 다만, 어드레스 전극(122)이 돌출 벽체(130)를 통하여 주사전극(122)과 상호 방전을 야기하도록 적정의 유전율을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 종래 구조에서는 셀 높이에 해당되는 원거리의 방전경로를 통하여 주사전극과 어드레스 전극 간의 보조방전이 수행되었으나, 주사전극(Y)과 마주하도록 소정 높이로 돌출된 돌출 벽체(130)가 마련되는 제안된 구조에 따르면, 주사전극(Y)과 어드레스 전극(122) 간의 방전경로가 미소한 방전 갭(g) 사이즈로 단축됨으로써 종래와 비교할 때, 더 낮은 어드레스 전압으로 동등한 양의 프라이밍 입자를 생성할 수 있어 구동소비전력 이 절감될 수 있으며, 동등한 어드레스 전압으로 더 많은 프라이밍 입자를 생성할 수 있으므로 발광효율의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 종래 구조에서는 주사전극과 어드레스 전극 간의 방전 경로상에 형광체층이 개입됨으로써, 어드레스 방전에 참여하는 하전 입자들이 직접 형광체층을 충격함에 따라 형광체층이 열화되어 발광 휘도가 점차 감소하게 되고, 영구 잔상이 남게 되어 영상 품질이 저하되는 문제가 발생되었다. 그러나, 본 발명에서는 어드레스 방전경로에서 형광체층을 배제함으로써, 형광체층의 열화 및 그에 동반되는 경시 영상품질의 저하 문제를 구조적으로 해소할 수 있다.
한편, 상기 방전 갭(g)은 주사전극(Y)을 덮는 전방 유전체층(114, 또는 보호층(115))과 어드레스 전극(122)의 전계가 미치는 돌출 벽체(130) 사이의 간극으로, 어드레스 단계에서 방전 전계가 집중되며 최단의 방전 경로를 형성하여, 대게 어드레스 초기방전이 이루어지는 경로가 된다. 그리고, 상기 돌출 벽체(130)가 주사전극(Y)에 대응되는 위치에 형성된다는 것은, 돌출 벽체(130)와 주사전극(Y)이 상호 동일한 선폭을 갖고 서로에 대해 완전히 중첩되도록 수직 정렬되는 것만을 의미하는 것은 아니며, 적어도 일부 폭(WO)에 걸쳐서 중첩된 영역을 형성하도록 상호 관련성 있게 배치되는 것을 포함하는 것이다. 한편, 상기 돌출 벽체(130)를 기준으로 각 단위 셀(S)은 서로 이웃하여 부피의 대소관계를 갖는 주 방전공간(S1)과 보조 방전공간(S2)으로 구분된다. 상기 주 방전공간(S1)과 보조 방전공간(S2)은 돌출 벽체(130)의 형성에 따라 부수되는 개념으로, 이해의 편의를 위해 정의된 것이며, 기능적으로 서로 구분되는 개념은 아니다. 즉, 유지전극쌍(X,Y)들 사이에 행해지는 표시방전과 이에 따른 발광작용은 주 방전공간(S1)과 보조 방전공간(S2) 모두에서 이루어질 수 있으며, 다만 주 방전공간(S1)이 부피의 대소관계에 따라 발광의 중심이 될 것이다.
한편, 상기 단위 셀 내의 적어도 일부에 걸쳐서는 형광체층(125)이 형성된다. 즉, 상기 형광체층(125)은 단위 셀(S) 내의 일부에 걸쳐서 형성되거나, 또는 단위 셀 내에 전체적으로 형성될 수 있다. 다만, 적어도 유지전극(X)과 주사전극(Y) 간의 표시방전이 집중되는 주 방전공간(S1)의 내벽에 걸쳐서는 형광체층(125)이 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 형광체층(125)은 주 방전공간(S1)과 접하는 격벽(124)과 돌출 벽체(130)의 측면으로부터 그 사이의 후방 유전체층(121)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 상기 형광체(125)는 표시방전의 결과로 생성된 자외선과 상호 작용하여 서로 다른 색상의 가시광을 생성한다. 예를 들어, 그 발현 색에 따라 서로 다른 R,G,B 형광체를 주 방전공간(S1) 내에 도포함으로써, 각 주 방전공간(S1, 또는 단위 셀(S))을 R,G,B 부화소로 구분 짓게 된다. 한편, 돌출 벽체(130)의 상면에는 형광체층이 형성되지 않는 것이 바람직한데, 이는 어드레스 단계에서, 돌출 벽체(130) 상면은 주사전극(Y)과 마주하는 대향 방전면을 형성하게 될 것이므로, 형광체의 전기적인 특성에 따른 방전 간섭을 배제하기 위한 목적이다. 일반적으로 서로 다른 물질을 포함하는 이종 간의 형광체는 방전환경에 민감하게 영향을 줄 수 있는 전기적 특성이 서로 상이하다. 예를 들어, Zn2SiO4:Mn 등의 징크 실리케이트(zinc silicate) 계열의 G 형광체는 그 표면 전위가 (-)로 대전되는 경향을 갖는데 반하여, Y(V,P)O4:Eu 이나 BAM:Eu 등의 R,B 형광체는 (+) 대전 경향을 갖는다. 따라서, 형광체의 방전간섭을 배제하여 균일한 방전 환경을 제공하기 위해서는 어드레스 방전 경로로부터 형광체를 격리시키는 것이 바람직하므로, 돌출 벽체(130) 상에는 형광체가 도포되지 않도록 하는 것이다. 종래 플라즈마 디스플레이 패널에서는 형광체가 직접 어드레스 방전환경으로 노출됨으로써, 동일한 어드레스 전압을 인가하더라도 실제 방전공간 내부에서 느끼는 전압은 형광체의 전기적인 특성에 따라 서로 상이하게 변화된다. 즉, (-) 대전 경향의 G 형광체는 어드레스 전압을 저하시키는 작용을 하게 되고, (+) 대전 경향의 R,B 형광체는 어드레스 전압을 상승시키는 작용을 하게 되므로, 공통의 인가 전압에 대해 실제 방전공간 내부에서 느끼는 전압은 서로 다르게 변화되며, 그 결과 어드레스 전압 마진이 감소하게 된다. 어드레스 방전이 집중되는 돌출 벽체(130)로부터 형광체를 배제하는 제안된 구조에 따르면, 외부에서 인가된 어드레스 전압이 형광체의 전기적인 물성에 따라 왜곡되지 않고, 이에 따라 어드레스 전압 마진이 개선될 수 있다.
한편, 돌출 벽체(130) 부근에서 집중되는 어드레스 방전은 표시 방전에 참여할 프라이밍 입자를 공급하는데 그 목적이 있으며, 그 자체로 표시발광을 제공하기 위한 것이 아니다. 어드레스 방전시 불가피하게 발생되는 방전 광이 표시발광과 함께 외부로 누출될 경우, 발광 화소 주위에 흐릿한 잡음 휘도를 형성하여 표시의 선명도를 떨어뜨리게 된다. 일반적으로, 주사전극(Y)의 일부를 구성하는 버스전극(112Y)은 양호한 전도성을 갖는 금속 도전재로 이루어지므로, 돌출 벽체(130) 부근에서 생성되는 방전 광은 상방에 위치된 불투명한 버스전극(112Y)에 의해 차단될 수 있다. 또는, 방전 광의 투광 경로를 고려하여 버스전극(112Y)과 나란하게 광 차 단을 위한 블랙 스트라이프(미도시)를 형성할 수도 있다. 이렇게 본 발명에서는 주사전극(112Y)의 직하에 돌출 벽체(130)를 형성하여 어드레스 방전을 특정영역에 집중시킴으로써, 방전 광을 차단할 수 있는 기술적 수단이 용이하게 강구될 수 있으며, 불투명한 버스전극(112Y)을 이용하는 것이 그 중 한 예이다. 그러나, 종래기술에서는 표시 방전과 어드레스 방전이 동일한 위치에서 발생하기 때문에 방전 광의 차단은 사실상 불가능한 것이며, 표시 품질이 그만큼 떨어지는 것이 불가피하고, 특히 어드레스 방전에 의해 활성화된 형광체가 생성하는 가시광은 배경광(background light)을 형성하여 명암대비 특성을 떨어뜨리게 된다. 본 발명에서는 어드레스 방전이 집중되는 돌출 벽체(130) 상으로부터 형광체층을 배제시킴으로써, 배경광(background light)을 원천적으로 제거할 수 있고, 높은 명암대비를 갖는 고화질의 디스플레이를 구현할 수 있다.
도 3에는 돌출 벽체(130)의 배치관계를 보여주는 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 격벽(124)으로 획정된 단위 셀(S) 내에서 주사전극(Y)에 대응되는 위치에 돌출 벽체(130)가 형성되어 있으며, 이때, 상기 돌출 벽체(130)는 격벽(124)과의 물리적인 접촉을 형성하지 않고 이웃한 격벽으로부터 분리되어 이른바, 섬(island) 구조를 형성한다. 보다 구체적으로, 상기 돌출 벽체(130)는 그 길이방향으로 양편에 공극(L1,L2)을 개재하여 격벽(124)으로부터 이격되어 있다. 본 발명의 다른 실시 형태와 관련하여, 상기 돌출 벽체(130)와 격벽(124) 사이의 공극(L1,L2)은 형광체(125)의 도포과정에서 형광체 페이스트의 유동을 허용함으로써 주 방전공간(S1)과 보조 방전공간(S2)에 공히 형광체가 도포되도록 할 수 있다.
상기 돌출 벽체(130)와 격벽(124)은, 후방 유전체층(121) 상에 전면적으로 도포된 격벽 페이스트에 대해 소정의 패턴닝을 적용하고, 소성 경화시킴으로써 동시에 형성될 수 있다. 이때, 상기 소성 공정에서는 페이스트 내의 휘발성분이 제거되면서 어느 정도의 체적 수축을 경험하게 된다. 만일, 도 4에 도시된 바와 같이, 돌출 벽체(130`)와 격벽(124`)이 일체적으로 서로 결합된 구조라면, 어느 일 방의 수축은 타 방에 대한 응력을 유발하고 변형을 야기하는데, 예컨대, 돌출 벽체(130`)가 수축되면서 그 양단에 결합된 격벽(124`)을 안쪽으로 끌어당기며 격벽(124`)을 왜곡시키거나, 힘의 불균형에 의한 뒤틀림 변형을 야기할 가능성이 있다. 또한, 격벽(124`)과 돌출 벽체(130`)의 교차 부분에서는 응력집중에 반응하는 페이스트의 유동에 따라 해당부분의 체적이 감소하면서 높이 단차가 유발될 가능성이 있다. 그러나, 돌출 벽체(130)와 격벽(124)이 구조적으로 상호 분리됨으로써 역학적 간섭을 배제시킨 본 발명의 제안된 구조에서는 소성 수축에 따른 변형 가능성을 최소화시킬 수 있다.
한편, 상기 단위 셀(S) 내부에는 자외선 발생원으로서의 방전가스가 주입된다. 상기 방전가스로는 방전 여기를 통하여 적정의 자외선을 방사할 수 있는 제논(Xe), 크립톤(Kr), 헬륨(He), 네온(Ne) 등이 정해진 체적비율로 포함된 다원계 가스가 사용될 수 있다. 한편, 종래로부터 제논(Xe)의 혼합비율을 높인 고 제논의 방전가스를 사용하는 것은 발광효율이 높은 장점이 알려져 있기는 하지만, 높은 방전개시전압이 요구됨에 따라 구동소비 전력의 증가, 정격 전력을 높이기 위한 회로의 재설계 등 제반 사정을 고려할 때, 현실적인 적용 및 그 확대 적용에 있어서 한 계가 있었다. 그러나, 저 전압의 어드레스 구동이 가능하며, 전압 마진이 확대되는 본 발명의 원리에 따르면, 방전 점화를 위한 충분한 프라이밍 입자를 확보할 수 있으므로, 고 제논의 플라즈마 디스플레이를 구현하여 발광효율을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.
(제2 실시 형태)
도 5에는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 전면기판(110) 및 배면기판(120) 사이에는 격벽(124)과 함께 돌출 벽체(130)가 개재되며, 상기 돌출 벽체(130)는 단위 셀(S)을 한정하는 양편의 격벽(124)들 사이에서 유지전극(X) 보다는 주사전극(Y) 쪽으로 치우친 편이된 위치에 형성된다. 본 실시 형태에서는, 주사전극(Y)과 방전 갭(g)을 사이에 두고 마주하고 있는 돌출 벽체(130)의 상면에는 전자방출 물질층(135)이 형성되어 있다. 상기 전자방출 물질층(135)은 어드레스 단계에서 방전 갭(g) 주위에 집중된 고 전계에 반응하여 2차적인 전자를 방출하는 물질을 포함하여 이루어지는데, 예를 들어, MgO nano powder, Sr-CaO 박막, Carbon powder, Metal powder, MgO paste, ZnO, BN, MIS nano powder, OPS nano powder, ACE, CEL 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 전자방출 물질층(135)은 어드레스 방전에 따른 이온화 과정을 통해 형성되는 전자들 이외에 전계 방출에 따른 전자들을 생성함으로써 어드레스의 방전 점화를 촉진하고 방전을 더욱 활성화시키게 된다.
(제3 실시 형태)
도 6에는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 서로 마주하고 있는 전면기판(110) 및 배면기판(120) 사이에는 격벽(124)과 함께 돌출 벽체(130)가 형성되며, 전면기판(110)에는 주사전극(Y)과 유지전극(X)의 쌍이 배치되어 있고, 배면기판(120)에는 어드레스 전극(122)이 배치되어 있다. 그리고, 상기 돌출 벽체(130)는 방전 갭(g)을 사이에 두고 주사전극(Y)과 마주하도록 돌출됨으로써 어드레스 방전면을 제공하게 된다. 본 실시 형태에서는 전자방출 물질층(235)이 보조 방전공간(S2) 내에 형성되어 있다. 예를 들어, 보조 방전공간(S2)과 접하는 돌출 벽체(130)와 격벽(124) 사이의 후방 유전체층(121) 상에 전자방출 물질층(235)이 형성될 수 있다. 상기 전자방출 물질층(235)은 주로 어드레스 단계에서, 방전 전계에 반응하여 보조 방전공간(S2) 내에 이온화에 따른 전자들 이외에 전계 방출에 의한 2차적인 전자들을 공급함으로써 어드레스 방전을 더욱 활성화시키게 된다.
(제4 실시 형태)
도 7에는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도가 도시되어 있다. 본 실시 형태에서는 전자방출 물질층(335)이 돌출 벽체(130)와 격벽(124)의 표면, 그리고 이들로부터 노출된 후방 유전체층(121)을 따라 전체적으로 형성되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 페이스트화된 전자방출 물질을 도포하는 분사노즐(N)을 패널의 일단에서 타단 방향으로 진행시킴으로써 표면을 따라 연속적으로 이어진 형태의 전자방출 물질층(335)을 형성할 수 있다. 각 단위 셀(S) 내의 특정 위치, 예를 들어, 돌출 벽체(130) 상에만 단속적으로 전자방 출 물질을 도포하기 위해서는 일정한 이송속도를 갖는 분사노즐(N)의 도포 시작점과 도포 종료점을 정확하게 제어하기 위한 복잡한 회로구성이 요구되며, 제어 상의 오류로 인하여 목적하는 돌출 벽체(130) 상에 충분한 물질층이 형성되지 않을 수 있다. 본 발명에서 제안된 바와 같이, 연속 도포공정을 통하여 물질층(335)을 형성하게 되면, 복잡한 공정 제어가 요구되지 않고 공정시간이 단축되어 생산수율이 증가될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 단위 셀(S) 내의 적어도 일부에 걸쳐서 전자방출 물질층(335)과 더불어 형광체층(125)이 함께 형성될 수 있다. 본 실시 형태에서는 예를 들어, 주 방전공간(S1) 내에 전자방출 물질층(335)과 형광체층(125)이 함께 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 형광체층(125)은 주 방전공간(S1)과 접하는 격벽(124)과 돌출 벽체(130)의 측면으로부터 이들 사이의 후방 유전체층(121)에 걸쳐서 형성될 수 있으며, 같은 영역에 걸쳐서 선행하여 형성된 전자방출 물질층(135) 위에 중복적으로 적용될 수 있다. 이때, 상기 전자방출 물질층(135)은 형광입자들 사이의 공극을 통하여 방전공간으로 2차 전자(e1)들을 공급할 수 있으며, 주로 표시방전의 개시와 활성화에 기여할 수 있다. 한편, 상기 보조 방전공간(S2) 내에 형성되어 있는 전자방출 물질층(335)은 형광체층(125)에 덮이지 않고 방전환경에 직접적으로 노출될 수 있으며, 보조 방전공간(S2) 내로 2차 전자(e2)들을 공급함으로써 주로 어드레스 방전을 활성화시키게 된다.
(제5 실시 형태)
도 9에는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도가 도시되어 있다. 본 실시 형태에서도 격벽(124)과 돌출 벽체(130)의 표면, 그리고, 이들 사이의 후방 유전체층(121)을 따라 전체적으로 전자방출 물질층(335)이 형성된다. 본 실시 형태에서는 형광체의 도포 면적을 증대하여 발광 휘도를 향상시키기 위한 목적으로, 형광체층(125,126)이 단위 셀(S) 내의 전반에 걸쳐서 전체적으로 형성되어 있다는 점에서 상술한 실시 형태와 차이가 있다. 즉, 상기 형광체층(125,126)은 주 방전공간(S1)을 구획하는 격벽(124)과 돌출 벽체(130) 사이 영역과, 보조 방전공간(S2)을 구획하는 돌출 벽체(130)와 격벽(124) 사이 영역에 형성되어 있다. 이렇게 형광체층(125,126)의 도포면적을 단위 셀(S) 내의 전반으로 확대시킴으로써 동일한 자외선 생성에 대해 자외선-가시광선의 변환효율을 향상시킬 수 있음은 물론이다. 본 발명의 돌출 벽체(130)는 이웃한 격벽(124)으로부터 이격되어 격벽(124)과의 사이에 공극(L1,L2)을 개재하고 있으며(도 3 참조), 상기 공극(L1,L2)을 통한 형광체 페이스트의 유동을 허용한다. 이에, 돌출 벽체(130)를 기준으로 어느 일 편에 대해 주입된 형광체 페이스트는 타 편으로 자연스럽게 유입될 수 있을 것이다. 한편, 상기 형광체층(125,126)은 주사전극(Y)과 마주하여 대향 방전면을 구성하게 되는 돌출 벽체(130)의 상면에서는 배제되는 것이 바람직할 것인데, 이것은 형광체층(125,126)이 그 고유한 전기적 특성에 따라 방전현상을 간섭하지 못하도록 함으로써, 어드레스 전압 마진을 향상시키기 위한 목적이다.
(제6 실시 형태)
도 10에는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 분 해 사시도가 도시되어 있고, 도 11에는 도 10의 XI-XI 선을 따라 취한 수직 단면도가 도시되어 있다. 도시된 구조에서는 서로 쌍을 이루어 마주보도록 배치되는 전면기판(210) 및 배면기판(220) 사이에 격벽(224)과 함께 돌출 벽체(230)가 개재된다. 상기 전면기판(210) 측에는 단위 셀(S) 내에서 표시방전을 야기하는 주사전극(Y) 및 유지전극(X)의 쌍들이 배치되어 있고, 상기 배면기판(220) 측에는 주사전극(Y)과 교차하는 방향으로 어드레스 전극(222)들이 배치되어 있다. 상기 주사전극(X) 및 유지전극(Y) 각각은 버스전극(212X,212Y)과 투명전극(213X,213Y)의 조합으로 구성될 수 있으며, 이들은 전면기판(210)을 덮는 전방 유전체층(214)에 의해 매립되어 있다. 상기 전방 유전체층(214)은 보호층(215)에 의해 덮여 있는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 배면기판(220)에는 어드레스 전극(222)들을 매립하는 후방 유전체층(221)이 형성될 수 있다. 한편, 상기 돌출 벽체(230)는 방전 갭(g)을 개재하여 주사전극(Y)과 마주하는 대향 방전면을 형성할 수 있다. 또한, 상기 돌출 벽체(230)는 이웃한 격벽(224)으로부터 이격되어 격벽(124)과의 사이에 공극(L1,L2)을 개재하고 있다.
본 실시 형태에서는 격벽(224)과 돌출 벽체(230)가 서로 동등한 높이(h)로 형성된다는 점에서, 전술한 실시 형태와 구별된다. 즉, 격벽(224)과 돌출 벽체(230)가 동등한 높이(h)를 갖되, 전방 유전체층(214)에 소정 깊이(d)로 그루브(r)가 형성됨으로써, 돌출 벽체(230)와의 사이에 방전 갭(g)이 확보될 수 있다. 상기 그루브(r)는 적어도 주사전극(Y)에 대응되는 위치에 형성되며, 유지전극(X) 측으로 확장될 수 있다.
한편, 보조 방전공간(S2) 내에는 전자방출 물질층(435)이 형성되어 있는데, 예를 들어, 돌출 벽체(230)와 격벽(224) 사이의 후방 유전체층(221) 상에 전자방출 물질층(435)이 형성되어 있다. 상기 전자방출 물질층(435)은 앞서 설명한 제2 실시 형태(도 5 참조)와 같이, 주사전극(Y)과 대향하고 있는 돌출 벽체(130) 상에 형성될 수 있으며, 또는 제4 실시 형태(도 7 참조)와 같이, 페이스트화된 전자방출 물질의 연속 도포 공정을 통하여 격벽(224)과 돌출 벽체(230)의 표면, 그리고 이들 사이의 후방 유전체층(221) 상에 걸쳐서 전체적으로 형성되는 것도 가능하다. 그리고, 형광체층(225)의 도포 영역에 대해서도 본 실시 형태에서와 같이 단위 셀(S) 내의 일부에 걸쳐서 형성되거나, 또는 제5 실시 형태(도 9)와 같이 단위 셀(S) 내의 전반에 걸쳐서 형성되는 것도 가능하며, 이 경우 형광체층(225)의 도포 영역을 증대함으로써 발광 효율의 향상을 기대할 수 있다.
(시뮬레이션 결과)
도 12에는 어드레스 방전 현상을 수치적으로 해석한 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 어드레스 단계에서 방전공간 내부의 전기장 분포를 등 전위선으로 보여주고 있으며, 돌출 벽체(130``) 상에 강한 전계가 집중된다는 점을 확인할 수 있다. 이러한 강 전계를 바탕으로 돌출 벽체(130``) 상의 방전 갭을 통하여 어드레스 방전이 점화되고, 방전 갭 주위에서 집중적인 방전이 발생하게 될 것이다.
도 13 및 도 14는 표시방전에서 쌍을 이루는 주사전극과 유지전극에 대해 정극성(+)과 부극성(-)의 방전펄스를 교대로 인가하였을 때, 방전공간 내에 생성되는 전자밀도의 공간적인 분포를 보여주는 도면이다. 도 13은 종래 구조에서의 전자밀도 분포를 보여주는 도면이고, 도 14는 돌출 벽체를 적용한 본 발명에서의 전자밀도 분포를 보여주는 도면이다. 그리고, 각 도면에서 (a)와 (b)는 표시방전에서 연속으로 이어지는 구동 단계들로서 방전펄스의 극성이 서로 반전된 상태를 보여준다. 일반적으로 방전공간의 중앙에서는 높은 전자밀도가 관찰되는데, 도 13(a) 및 도 14(a)의 중앙부분을 비교해보면, 도 14(a)에 도시된 본 발명의 경우가 전자밀도가 상대적으로 높고, 그만큼 방전 강도가 세다는 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 13(b) 및 도 14(b)에서 전자들이 분포되어 있는 전체 확장거리를 비교하면, 상대적으로 도 14(b)에 도시된 본 발명의 경우에 롱갭(long gap) 방전이 이루어진다는 것을 확인할 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 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 수직 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 일부 구성들 간의 배치관계를 보인 사시도이다.
도 4는 격벽-돌출 벽체 간에 연결된 구성에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 전자방출 물질층을 형성하는 연속 도포 공정을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수직 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 분해 사시도이다.
도 11은 도 10의 XI-XI 선을 따라 취한 수직 단면도이다.
도 12는 어드레스 단계에서 등 전위선으로 나타나는 단위 셀 내부의 전기장 분포를 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
도 13 (a) 및 (b)는 종래기술에 있어서, 표시방전에서 쌍을 이루는 주사전극과 유지전극에 대해 정극성(+)과 부극성(-)의 방전펄스를 교대로 인가하였을 때, 방전공간 내에 생성되는 전자밀도의 공간적인 분포를 보여주는 도면이다.
도 14 (a) 및 (b)는 본 발명에 있어서, 표시방전에서 쌍을 이루는 주사전극과 유지전극에 대해 정극성(+)과 부극성(-)의 방전펄스를 교대로 인가하였을 때, 방전공간 내에 생성되는 전자밀도의 공간적인 분포를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
X : 유지전극 Y : 주사전극
110,210 : 전면기판 112X,212X : 유지전극의 버스전극
112Y,212Y : 주사전극의 버스전극 113X,213X :유지전극의 투명전극
113Y,213Y : 유지전극의 투명전극 114,214 : 유전체층
115,215 : 보호층 120,220 : 배면기판
121,221 : 유전체층 122,222 : 어드레스 전극
124,224 : 격벽 125,126,225 : 형광체층
130,230 : 돌출 벽체 135,235,335,435 : 전자방출 물질층
S : 단위 셀 S1 : 주 방전공간
S2 : 보조 방전공간 r : 그루브
Claims (15)
- 서로 쌍을 이루어 마주보도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;상기 전면기판 및 배면기판 사이에 개재되는 것으로, 다수의 단위 셀들을 구획하는 격벽;상기 전면기판 측에 배치된 주사전극 및 유지전극의 쌍들;상기 단위 셀들 내의 주사전극에 대응되는 위치에서 주사전극을 향하여 돌출된 돌출 벽체;상기 배면기판 측에 배치되는 것으로, 상기 주사전극과 교차하는 방향으로 연장되는 어드레스 전극들; 및상기 단위 셀들 내에 형성된 형광체층;을 포함하고,상기 돌출 벽체는 상기 단위 셀들을 둘러싸는 격벽으로부터 이격되도록 불연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제1항에 있어서,상기 돌출 벽체는 상기 격벽보다 낮은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제1항에 있어서,상기 어드레스 전극들을 덮어 매립하는 후방 유전체층이 더 구비되고,상기 돌출 벽체는 상기 후방 유전체층 상으로부터 상기 주사전극을 향하여 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제1항에 있어서,상기 주사전극과 마주하는 돌출 벽체의 상면 위에는 전자방출 물질층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제4항에 있어서,상기 전자방출 물질층은 상기 돌출 벽체의 상면으로부터 상기 단위 셀들 내로 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제5항에 있어서,상기 전자방출 물질층은 상기 격벽과 돌출 벽체의 외표면을 따라 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제1항에 있어서,상기 형광체층은 상기 돌출 벽체를 기준으로 상기 유지전극이 배치된 셀 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제7항에 있어서,상기 셀 영역에는 상기 형광체층과 함께 전자방출 물질층이 형성되되, 상기 전자방출 물질층의 바탕 위에 형광체층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 서로 쌍을 이루어 마주보도록 배치되는 전면기판 및 배면기판;상기 전면기판 및 배면기판 사이에 개재되는 것으로, 다수의 단위 셀들을 구획하는 격벽;상기 전면기판 측에 배치된 주사전극 및 유지전극의 쌍들;상기 단위 셀들 내의 주사전극에 대응되는 위치에서 주사전극을 향하여 돌출된 돌출 벽체;상기 주사전극 및 유지전극의 쌍들을 매립하며, 상기 주사전극과 돌출 벽체 사이에 그루브를 형성하는 전방 유전체층;상기 배면기판 측에 배치되는 것으로, 상기 주사전극과 교차하는 방향으로 연장되는 어드레스 전극들; 및상기 단위 셀들 내에 형성된 형광체층;을 포함하고,상기 돌출 벽체는 상기 단위 셀들을 둘러싸는 격벽으로부터 이격되도록 불연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제9항에 있어서,상기 돌출 벽체는 상기 격벽과 동등한 높이로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제9항에 있어서,상기 어드레스 전극들을 덮어 매립하는 후방 유전체층이 더 구비되고,상기 돌출 벽체는 상기 후방 유전체층 상으로부터 상기 주사전극을 향하여 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제9항에 있어서,상기 주사전극과 마주하는 상기 돌출 벽체의 상면 위에는 전자방출 물질층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제12항에 있어서,상기 전자방출 물질층은 상기 돌출 벽체의 상면으로부터 상기 단위 셀들 내로 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제13항에 있어서,상기 전자방출 물질층은 격벽과 돌출 벽체의 외표면을 따라 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제9항에 있어서,상기 돌출 벽체를 기준으로 상기 유지전극이 배치된 셀 영역에는 상기 형광체층과 함께 전자방출 물질층이 형성되되, 상기 전자방출 물질층의 바탕 위에 형광체층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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