KR100987631B1 - 대향전극 방전 셀로 구성된 투명 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 플라즈마 디스플레이 패널로서 방전공간을 증가시키고 방전효율을 높이기 위하여 PDP 방전 셀의 구조를 재배치하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 기존의 전면 디스플레이 패널의 개념에서 탈피하여 투명 디스플레이 패널을 구현하며 기존의 면 방전에서 필연적으로 일어나는 부분적 방전현상을 개선하고 전 방전공간에 균일한 방전을 유도하는 대향방전을 위한 한 쌍의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 후면 유리 기판에 장착된 능동적인 편광층에 의하여 플라즈마 방전으로 형성된 영상을 전면과 후면에서 보며, 필요에 따라 편광층으로 후면의 빛 투과를 차단하며, 균일한 방전과 큰 방전공간으로 더욱 증가한 방전 플라즈마의 발생이 가능하게 되어 진공 자외선의 양이 증대됨에 따라 휘도 및 방전효율을 증가시킬 수 있게 된다.

투명 PDP, 방전 셀, 대향전극, 능동적 편광층

Description

대향전극 방전 셀로 구성된 투명 플라즈마 디스플레이 패널{Transparent Plasma Display Panel having Discharge Cells with Electrodes in Face to Face}

본 발명은 투명 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 모든 부품을 투명재질로 하며 방전 셀들을 대향전극 구조로 만들어 대향전극 사이에서 방전이 유도되도록 함으로써 더욱 균일한 방전이 발생하도록 하고 방전공간을 증가시키는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP)은 기체 방전을 이용한 디스플레이로서, 기체 방전시 플라즈마로부터 발생하는 진공 자외선이 형광체를 여기시켜 발생하는 가시광선을 이용하여 문자나 그림을 표시하는 것이다.

기존의 PDP 방전 셀에서 전극구조는 면 방전 방식으로 한 쌍의 서스테인 (Sustain) 전극이 화상의 표시 면에 나란하게 배치되어 있다. 면 방전 구조에서는 두 서스테인 전극 사이의 전위차로 인하여 유도된 전장이 균일하지 못하고 한 곳에 전기력선이 집중되는 현상이 생긴다. 이에 따라 방전이 전 방전공간에 균일하게 발생하지 못하고 한 곳에 집중되며, 플라즈마 역시 한 곳에 집중되어 불균일하게 발 생하게 된다. 이러한 면 방전 구조는 플라즈마를 효율적으로 발생하는 데에 한계가 있으므로, 전 방전공간에 균일하게 플라즈마를 발생하는 전극구조가 필요한 실정이다.

통상 PDP 방전에 이용되는 면 방전 구조에서 두 서스테인 전극 사이의 거리는 보통 150㎛ 이하로 설정되는데, 바로 이 전극간의 거리가 방전공간의 확보에 한계가 된다. 그래서 더 많은 방전 플라즈마를 발생하기 위하여 더 큰 방전공간의 확보가 필요하다.

본 발명의 목적 중 하나는 패널의 크기에 관계없이 큰 방전공간을 확보하고 전체 방전공간에서 방전이 균일하게 일어나게 하여 플라즈마 발생을 증가시키고 진공 자외선의 양을 증대하여 휘도 및 방전효율을 증가시키기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 형광체를 포함한 모든 부품을 투명한 재질로 형성하여 투명 플라즈마 디스플레이 패널을 구현하기 위한 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 투명 플라즈마 디스플레이 패널은, 서로 평행하게 배치되어 방전공간을 형성하는 전면기판과 후면기판, 상기 후면기판의 내측면에 부착되는 제1 편광막, 상기 후면기판의 내측면과 상기 제1 편광막 사이에 도포되는 액정, 상기 액정을 제어하기 위하여 상기 후면기판의 내측면과 상기 액정 사이에 형성되는 액정제어 전극을 포함하며, 상기 액정제어 전극을 통해 상기 액정의 결정체를 전기적으로 제어하여 상기 액정의 편광방향을 제어함으로써 능동적인 편광능력을 확보하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 후면기판의 내측면과 상기 액정제어 전극 사이에 형성되는 제2 편광막을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 편광막과 상기 제2 편광막은 편광방향이 서로 같은 것이 바람직하다.

본 발명의 투명 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 전면기판과 상기 후면기판 사이에 형성되는 유전체층과 격벽을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 유전체층과 상기 격벽은 상기 전면기판과 상기 후면기판에 수직하도록 배치되는 한편 서로 교차하는 방향으로 배치되고, 한 쌍의 상기 유전체층과 한 쌍의 상기 격벽이 상기 방전공간을 구획하여 방전 셀을 형성함으로써 다수 개의 상기 방전 셀들이 구비된다.

본 발명의 투명 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 유전체층의 내부에 상기 유전체층에 의해 감싸지도록 형성되는 서스테인 전극을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 방전 셀을 형성하는 한 쌍의 상기 유전체층에 형성된 상기 서스테인 전극은 평행판 전극을 이루면서 대향전극의 구조를 형성한다.

본 발명의 투명 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 유전체층의 표면에 형성되는 보호막을 더 포함할 수 있고, 상기 서스테인 전극과 교차하도록 상기 후면기판에 배치되는 어드레스 전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 전면기판의 내벽, 상기 후면기판의 내벽, 상기 격벽에 도포되고 상기 방전 셀에서 가스 방전시 발생되는 진공 자외선에 의해 적색, 녹색, 청색의 가시광선을 발생시키기 위한 형광체층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 투명 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 전면기판, 상기 후면기판, 상기 편광막, 상기 액정, 상기 액정제어 전극, 상기 유전체층, 상기 격벽, 상기 서스테인 전극, 상기 보호막, 상기 어드레스 전극, 상기 형광체층은 모두 투명 재질로 형성되어 투명한 패널에서 영상을 구현하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 투명재질을 이용하여 플라즈마 디스플레이 패널을 구현함으로써 투명한 상태에서 영상을 구현할 수 있으며, 필요에 따라 후면기판을 불투명하게 하여 정상적인 PDP 영상을 또한 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 PDP 방전 셀에서 서스테인 전극으로 대향 전극을 이용하여 두 전극 사이에 균일한 전기장을 유도하며 전 방전공간에 균일한 플라즈마의 발생으로 많은 양의 진공 자외선이 방출되어 투명 PDP 휘도를 현저히 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 크기에 관계없이 전면기판과 후면기판 사이의 거리를 임의로 선택하여 가장 효율적인 방전공간을 선택하고 서스테인 전극의 폭을 결정하여 PDP 방전 셀의 방전효율을 개선할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 플라즈마 디스플레이 패널의 기본 원리를 설명하기 위한 개략 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 전면기판(10)과 후면기판(12)이 평행하게 배치되어 방전공간을 형성하고, 후면기판(12)에 두 장의 편광막인 제1 편광막(16)과 제2 편광막(15)이 부착되며, 두 편광막(15, 16) 사이에 액정(17)이 도포되고 액정(17)을 제어하는 투명전극(18)이 장착되는 구조이다. 도 1은 편광막(15, 16)이 두 개 사용된 예를 보여주고 있으나, 경우에 따라 편광막은 제1 편광막(16) 한 개만 사용될 수도 있다.

제1 편광막(16)과 제2 편광막(15)은 편광방향이 같도록 설정한다. 액정(17)의 결정이 무질서한 상태에서는 빛이 후면기판(12), 두 장의 편광막(15, 16), 액정(17)을 모두 통과한다. 이러한 관점에서 투명 플라즈마 디스플레이 패널이 구현된다.

그러나 액정제어 전극인 투명전극(18)을 통해 액정(17)의 결정체를 전기적으로 제어하여 액정(17)의 편광방향이 편광막(15, 16)의 편광방향과 90도가 되도록 하면, 빛은 더 이상 투과되지 못한다. 이러한 원리로 후면기판(12)에 대한 빛의 투과도를 자유롭게 제어할 수 있다. 즉, 후면기판(12) 밖에서 패널 내부로 입사되는 광선은 전기제어에 의하여 후면기판(12)의 제1 편광막(16), 제2 편광막(15) 그리고 액정(17)을 통과하기도 하고 차단되기도 한다. 이때, 방전공간에서 플라즈마 방전에 의해 생긴 진공 자외선이 형광물질과 부딪히면서 발생하는 가시광선은 전면기판(10)을 통하여 패널 밖으로 방출된다.

이하, 본 발명에 따른 투명 플라즈마 디스플레이 패널의 구조에 대하여 좀 더 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 투명 플라즈마 디스플레이 패널의 사시도이고, 도 3과 도 4는 각각 도 2의 A-A 선과 B-B 선을 따라 절단한 단면도이다. 즉, 도 3은 도 2의 전후면 기판에 수직으로 격벽과 어드레스 전극 사이를 절단한 단면도이고, 도 4는 전후면 기판에 수평으로 서스테인 전극을 따라 절단한 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, PDP 방전 셀들은 전술한 바와 같이 서로 평행하게 배치된 전면기판(10)과 후면기판(12)을 구비한다. 전면기판(10)은 화상의 표시 면이고, 후면기판(12)에는 제1 편광막(16), 제2 편광막(15), 액정(17), 투명전극(18)이 형성된다. 두 기판(10, 12) 사이에는 유전체층(30)이 형성되는데, 이 유전체층(30)은 셀 간의 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간을 마련함과 아울러 전면기판(10)과 후면기판(12)을 지지하는 역할을 한다.

유전체층(30) 내부에는 서스테인 전극(20A, 20B)이 형성된다. 서스테인 전극(20A, 20B)은 하나의 방전 셀을 기준으로 서로 대향하도록 배치된다. 유전체층(30)은 서스테인 전극(20A, 20B)을 감싸면서 평탄하게 형성되고, 전하를 축적하 여 더 많은 전기적 에너지가 방전공간을 채우도록 한다.

유전체층(30) 표면에는 보호막(50)이 형성된다. 이 보호막(50)은 플라즈마 입자들의 스퍼터링 현상으로부터 유전체층(30)을 보호하여 셀 수명을 연장시켜줄 뿐만 아니라 2차 전자의 방출효율을 높여주고 셀의 방전특성의 변화를 줄여주는 역할을 한다. 또한, 효율 증대를 하기 위하여 전면기판(10) 내측면에 투명 형광체층(40)이 도포된다(도 2에는 도시되지 않음).

도 2와 도 4를 참조하면, 어드레스(address) 전극(25)은 후면기판(12)에 배치되며, 서스테인 전극(20)과 교차하도록 형성된다. 전면기판(10)과 어드레스 전극(25)이 배치된 후면기판(12)의 내부 벽에는 고유색의 가시광선(R, G, B)을 발생시키기 위한 형광체층(40)이 도포된다. 두 서스테인 전극(20A, 20B)을 감사고 있는 유전체층(30) 사이에 삽입된 격벽(60)은 셀 간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간을 마련함과 동시에 전면기판(10)과 후면기판(12)을 지지하는 역할도 한다.

전면기판(10), 후면기판(12), 격벽(60)에 도포된 형광체층(40)은 가스방전 시 발생되는 짧은 파장의 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet; VUV)에 의해 여기되어 적색(70), 녹색(80), 청색(90)의 가시광을 각각 발생시킨다. 방전 셀 내부에 마련되는 방전공간은 헬륨(He), 네온(Ne), 제논(Xe) 등과 같은 방전가스로 충진된다. 어드레스 전극(25)과 서스테인 전극들(20A, 20B) 간에 어드레스 방전을 일으킨 후 두 서스테인 전극(20A, 20B) 간에 연속적인 서스테인 방전이 이어지고 이 서스테인 방전시 발생하는 진공 자외선이 형광체층(40)을 여기시켜 가시광선이 방출되게 하 여 원하는 화상을 표시하게 된다.

기존의 면 방전 구조에서는 두 서스테인 전극 사이의 거리가 약 150㎛ 이하였으나, 본 발명에서는 두 서스테인 전극(20A, 20B) 사이의 거리가 500㎛ 이상이 되어 큰 방전공간이 확보된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 두 서스테인 전극(20A, 20B)은 평행판 전극구조를 형성하여 방전공간 내부에 균일한 전장을 형성하고 전 방전공간에 균일한 방전이 발생하도록 한다. 또한, 도 3에서 알 수 있듯이, 전면기판(10)과 후면기판(12) 사이의 거리는 플라즈마 디스플레이 패널의 크기에 관계없이 임의로 정할 수 있어 방전공간의 필요에 따라 조절할 수 있다. 서스테인 전극(20A, 20B)의 폭도 필요에 따라 임의로 조절할 수 있다.

<실시예>

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

102인치 대형 플라즈마 디스플레이 패널을 실시예로 한다. 후면기판(12)에 두 개의 편광막(15, 16)을 장착하고 편광막(15, 16) 사이에 액정(15)과 이를 제어하기 위한 전극(18)을 넣어 능동적인(active) 편광을 하도록 한다. 형광체층(40)을 포함하여 PDP에 사용되는 모든 부품은 투명한 재질을 이용한다. 유전체층(30)의 두께를 50㎛로 하고 보호막(50)은 두께가 7000Å인 산화마그네슘으로 형성한다. 서스테인 전극(20A, 20B) 사이의 거리는 1200㎛가 되도록 하고, 전면기판(10)과 후면기판(12) 사이의 거리는 1000㎛로 한다. 서스테인 전극(20A, 20B)의 폭은 500㎛로 하고, 격벽(60)의 두께는 100㎛로 한다. 이웃하는 격벽(60) 사이의 방전공간의 폭은 650㎛ 이상이 되게 한다. 도 4에서 적, 녹, 청색의 방전 셀들의 후면기판(12) 쪽에 배치된 어드레스 전극(25)의 폭은 100㎛로 한다.

이 실시 예에서 방전공간의 부피는 1100㎛×500㎛×650㎛ 이상을 확보하여 충분한 방전 플라즈마를 발생할 수 있다. 두 서스테인 전극(20A, 20B)의 한 전극은 음극이고 다른 전극은 양극을 형성하며 교류의 특성에 따라 이 전극들의 극이 바뀐다. 두 전극 사이의 방전에서 PDP에 중요한 휘도 특성으로는 음극 근방에서 발생하는 부글로우(Negative Glow)와 양극 쪽에 길게 형성되는 양광주(Positive Column)가 있는데, 인가전압에 대한 방전효율은 양광주에서 65% 정도이며 이 양광주는 두 전극간의 거리가 약 1000㎛이나 그 이상이 되어야 전자가 긴 거리를 이동하면서 발생한다. 기존의 면 방전에서는 두 서스테인 전극 사이의 거리가 150㎛ 이하로 방전효율이 6% 이하인 부글로우만을 이용하였으나, 이 실시 예에서는 두 전극 사이의 거리가 1000㎛ 이상이 되어 효율이 높은 양광주를 사용하게 되어 PDP 휘도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 플라즈마 디스플레이 패널의 기본 원리를 설명하기 위한 개략 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 투명 플라즈마 디스플레이 패널의 사시도.

도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 절단한 단면도.

도 4는 도 2의 B-B 선을 따라 절단한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 전면기판 12: 후면기판

16: 제1 편광막 15: 제2 편광막

17: 액정 18: 액정제어 전극

20A, 20B: 서스테인 전극 25: 어드레스 전극

30: 유전체층 40: 형광체층

50: 보호막 60: 격벽

70: 적색 가시광 80: 녹색 가시광

90: 청색 가시광

Claims (9)

1. 서로 평행하게 배치되어 방전공간을 형성하는 전면기판과 후면기판;

   상기 후면기판의 내측면 위에 형성되는 액정제어 전극;

   상기 액정제어 전극 위에 도포되어, 상기 액정제어 전극에 의하여 제어되는 액정; 및

   상기 액정 위에 배치되어 상기 액정과 상기 방전공간 사이에 위치하는 제1 편광막을 포함하며, 상기 액정제어 전극을 통해 상기 액정의 결정체를 전기적으로 제어하여 상기 액정의 편광방향을 제어함으로써 능동적인 편광능력을 확보하는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 후면기판의 내측면과 상기 액정제어 전극 사이에 형성되는 제2 편광막;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 편광막과 상기 제2 편광막은 편광방향이 서로 같은 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 전면기판과 상기 제1 편광막 사이에 형성되는 유전체층과 격벽;

   을 더 포함하며, 상기 유전체층과 상기 격벽은 상기 전면기판과 상기 후면기판에 수직하도록 배치되는 한편 서로 교차하는 방향으로 배치되고, 한 쌍의 상기 유전체층과 한 쌍의 상기 격벽이 상기 방전공간을 구획하여 방전 셀을 형성함으로써 다수 개의 상기 방전 셀들이 구비되는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제4항에 있어서,

   상기 유전체층의 내부에 상기 유전체층에 의해 감싸지도록 형성되는 서스테인 전극;

   을 더 포함하며, 상기 방전 셀을 형성하는 한 쌍의 상기 유전체층에 형성된 상기 서스테인 전극은 평행판 전극을 이루면서 대향전극의 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제5항에 있어서,

   상기 유전체층의 표면에 형성되는 보호막;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 제6항에 있어서,

   상기 서스테인 전극과 교차하도록 상기 제1 편광막에 배치되는 어드레스 전극;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
8. 제7항에 있어서,

   상기 전면기판의 내벽, 상기 후면기판의 내벽, 상기 격벽에 도포되고 상기 방전 셀에서 가스 방전시 발생되는 진공 자외선에 의해 적색, 녹색, 청색의 가시광선을 발생시키기 위한 형광체층;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 플라즈마 디스플레이 패널.
9. 삭제

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