KR19990004791A - 플라즈마 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신규한 구성의 PDP를 개시한다.

종래의 면방전형 PDP는 복수전극이 전면기판에 형성되어 개구율이 저하되며, 용량 결합형이어서 플라즈마 밀도도 낮고 구동도 어렵고 복잡한 문제가 있었다.

본 발명에서는 고리형의 루우프전극에 의해 전자기장을 유도하여 플라즈마 영역을 형성하도록 하였으므로 그 구조와 구동이 매우 간단하고 개구율 저하가 없으며, 플라즈마 밀도가 높아 높은 방전강도와 낮은 구동전압을 구현하게 된다.

Description

플라즈마 표시소자

본 발명은 플라즈마 표시소자(PDP; Plasma Display Panel)에 관한 것으로, 특히 면방전(面放電)형 PDP에 관한 것이다.

기체방전현상을 이용한 PDP는 서로 교차 대향하는 두 전극 군(群)에 의해 화소를 선택하는 직류(DC)형 PDP가 그 기본적 구성이지만, DC형 PDP는 방전개시가 지연되고 선택시에만 방전을 유지하므로 고해상도 동화상의 표시에는 휘도가 낮아 적용이 불가능하다.

이에 따라 속동성(速動性; 신속한 방전개시)과 메모리(memory)효과(비선택시의 방전의 유지)의 달성이 가능한 여러 가지 PDP가 개발된 바, 이는 주로 교번하는 교류(AC)전압을 이용하는 AC형 PDP 또는 하이브리드(hybrid)형 PDP이다.

이러한 AC를 이용하는 PDP중에서 면방전형 PDP는 대향전극과의 사이에 방전을 개시한 뒤 동일 기판내의 다른 전극과의 사이에 방전을 유지함으로써, 전극의 교점간에 주로 방전이 일어나는 종래의 PDP에 비해 고휘도를 구현할 수 있다.

면방전형 PDP의 일반적 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 두 기판(P1, P2)에 전극(E1, E2)이 상호 교차 대향 배열되고, 일측 전극(E1)이 유전층(I) 및 그 보호층(O)에 매립(埋立)되며, 타측 전극(E2)상에 형광층(F)이 형성된다. 부호 R은 화소간을 구획하는 격벽이다.

유전층(I)에 매립된 측의 전극(E1)은 도시된 바와 같이 둘 이상의 유지전극(E1a, E1b)으로 구성되는데, 유지전극(E1a, E1b)이 둘인 경우 3전극 PDP, 셋인 경우를 4전극 PDP로 호칭하고 있다.

이러한 면방전형 PDP는 유지전극(E1a, E1b)중의 어느 하나가 대향측 전극(E2)간에 화소를 선택하는 개시방전을 일으킨 뒤, 유지전극(E1a, E1b)간에 유지방전을 일으켜 방전을 유지함으로써, 높은 발광강도의 방전을 장기간 유지하도록 하여 고휘도를 구현하고 있다.

그런데 종래의 면방전형 PDP에 있어서는 다음과 같이 몇가지 큰 문제점이 내포되어 있다.

즉 형광층(F)을 전면기판(P1)측에 형성하기 위해서는 이를 매우 얇은 필터(filter)형태로 구성해야 하므로 제조가 어려울 뿐아니라, 복수의 유지전극(E1; E1a, E1b)을 격벽(R)등이 구비된 배면기판(P2)측에 형성하면 배면기판(P2)의 구조가 과도하게 복잡해지므로, 부득이 유지전극(E1; E1a, E1b) 및 유전층(I)을 전면기판(P1)측에 형성하고 형광층(F)을 배면기판(P2)측에 형성한 반사형 PDP가 일반적으로 채택되고 있다.

이에 따라 사용자의 시야측에 위치하는 전면기판(P1)이 유전층(I)뿐아니라 복수의 유지전극(E1; E1a, E1b)으로 차폐될 수밖에 없어 그 개구율(開口率)이 크게 낮아짐으로써, 모처럼 증대된 발광강도에도 불구하고 휘도증진효과는 그리 높지 못하게 된다. 특히 유지전극(E1; E1a, E1b)이 3개인 4전극 PDP의 경우 구조의 복잡화와 이에 따른 제조 원가의 큰 증대에도 불구하고, 휘도 개선효과는 3전극 PDP에 비해 그다지 높지 못한 실정이다.

그런데 종래의 면방전형 PDP에 있어서, 유지전극(E1a, E1b)간의 유지방전은 기본적으로 유전층(I)을 통한 교류방전이다. 즉 두 유지전극(E1a, E1b)간에 직접적인 방전이 일어나는 것이 아니라 유전층(I)의 표면에 벽전하(wallcharge)를 형성하고 일종의 전자사태(electron avalanche)를 발생시키는 과정을 두 유지전극(E1a, E1b)간에 반복함으로써 방전공간에 전하를 공급하여 플라즈마 방전을 일으키게 되는 것이다.

따라서 종래의 면방전형 PDP는 그 구성원리가 도 2에 도시된 바와 같이 유전층(I)을 사이에 둔 두 유지전극(E1a, E1b)이 캐패시터(capacitor)를 형성하여 일종의 AC 방전을 일으키게 되므로, 용량결합형의 PDP라고 할 수 있을 것이다.

주지하다시피 RC 방전은 방전강도가 그다지 높지 못한 바, 종래의 면방전형 PDP가 달성가능한 플라즈마의 밀도가 10¹⁰/㎤ 정도로서 AC형 PDP의 이온화율의 수배 정도에 불과하다. 용량결합형 PDP의 더욱 큰 문제점을 그 자체가 큰 용량의 캐패시터를 구성하므로 기생용량이 매우 커져 적절하고 신속한 구동에 큰 장애가 되고 있다.

이와 같은 종래의 면방전형 PDP의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 그 구조가 매우 간단하여 개구율이 저하가 없으며, 구동도 간단하고, 이온화율이 높아 달성가능한 플라즈마 밀도가 높을 뿐아니라, 기생용량의 형성등 부정적인 효과의 유발이 없는 PDP를 제공하는 것이다.

도 1은 면방전형 PDP의 한 구성을 보이는 단면사시도,

도 2는 종래 면방전형 PDP의 문제점을 설명하는 개념도,

도 3은 본 발명 PDP의 구성원리를 설명하는 전극의 평면도,

도 4는 본 발명 PDP의 전극배열을 보이는 평면투영도,

도 5 및 도 6은 각각 본 발명 PDP의 다른 실시예들을 보이는 단면도들,

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 전극배열과 이에 의한 실시예를 보이는 평면투영도 및 단면도들이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P1, P2: 기판B: 격벽

1; 1A, 1B: 루우프(loop)전극2: 2A, 2B: 루우프부

O: 보호층(overcoat layer)F: 형광층(phosphor layer)

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 PDP는 양 기판의 대향전극중 적어도 어느 한 전극이 각 화소 위치에 루우프(loop)부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와같은 루우프전극에 교류가 인가되면 루우프부의 주위에는 자기장(magnetic field)이 형성되고 이 자기장의 자속(磁束)이 방전공간을 통과하며 전기장(electric field)을 형성, 즉 방전기체입자에 전하를 공급하게 된다.

즉 본 발명 PDP는 종래와 같은 용량 결합이 아닌 유도(誘導)결합에 의해 방전기체를 이온화, 즉 플라즈마를 형성하게 되므로, 그 구조와 구동이 매우 간단하게 되고, 플라즈마 밀도를 대폭 증가시켜 방전강도의 향상이 가능하며, 개구율도 크게 개선하게 된다.

[실시예]

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 3에서, 본 발명 PDP는 각 화소위치에 고리(ring)형태의 루우프부(2)가 형성된 전극(1)을 구비한다. 루우프부(2)는 한 전극(1)의 연장에 의해 이루어지므로 완전한 고리형태가 아니라 대략 Ω 형으로 구성된다.

이와 같은 루우프부(2)를 가지는 전극(1) (이하 루우프전극으로 통칭함)에 교류(I)가 인가되면 루우프부(2)의 둘레에는 그 원주방향으로 자속이 이뤄지는 자기장 T9 이 형성된다.

루우프전극(1)이 어느 한 기판(P1 또는 P2)상에 형성되므로 자기장 T1 의 자속은 그 적어도 1/2이 방전공간내를 통과하게 되는 바, 방전공간내의 방전기체는 이 자속에 의해 전하(電荷)를 가지게 되어, 즉 이온화되어 플라즈마를 형성하게 된다. 다시말해 루우프전극(1)을 통과하는 교류(I)에 의해 형성된 자기장 T2 이 방전공간내에 전기장 T3 을 형성하여 방전기체에 전하를 공급함으로써 이온화하는 것이다. 이온화된 기체가 바로 플라즈마이므로 방전공간내에 형성된 전기장 T4 이 플라즈마 영역을 형성한다고 볼 수 있다.

이러한 루우프전극(1)을 사용하는 본 발명 PDP는 종래의 용량결합형 PDP와 비교할 때 유도결합형 PDP라고 할 수 있는 바, 교류(I)로 공급된 에너지가 와류(渦流)손실등 일부를 제외하고는 그대로 방전기체의 이온화에너지로 전달될 수 있으므로 고효율의 방전이 가능하다.

본 발명자는 이에 대한 기초적인 물성실험을 수행한 바, 종래의 면방전형 PDP에 사용하던 200~400V 정도의 인가전위에서 플라즈마 밀도를 10¹¹~10¹²/㎤로 크게 증가시킬 수 있음을 파악하였다. 이는 종래 면방전형 PDP의 달성 가능한 플라즈마 밀도인 10¹⁰/㎤로의 수십 내지 수백배의 높은 이온화율을 의미하는 것으로, 이에 따라 구동전압을 크게 낮춰도 높은 방전강도를 달성할 수 있다는 예비적 결론을 얻게 되었다.

이와 같은 본 발명 루우프전극(1)을 사용하여 PDP를 구성하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 도 4는 먼저 일반적인 스트라이프(stripe)전극(3)과 루우프전극(1)을 단순 교차 대향 배열한 예를 도시하고 있다.

이 경우 스트라이프전극(3)과 루우프전극(1)간에는 화소선택을 위한 개시방전이 이루어지고, 유지방전, 즉 방전기체에 대한 전하의 공급은 루우프전극(1)만에 의해 이루어지게 된다.

도 5 및 도 6에는 이러한 도 4의 전극배열에 따른 PDP의 실시예들을 도시하고 있는 바, 먼저 도 5의 구성을 살펴보기로 한다.

도 5에서, 그 사이에 방전기체가 충전되고 격벽(B)에 의해 각 화소가 구획된 두 기판(P1, P2)에는 두 군(群)의 전극(1, 3)이 서로 교차 대향 배열되는 바, 어느 한 기판(P1)의 전극이 본 발명 특징에 따른 루우프전극(1)으로 구성되고 다른 기판(P1)의 전극이 일반적인 스트라이프전극(3)으로 구성된다.

도시된 실시예에서, 형광층(F) 형성의 편의상 이를 배면기판(P2)에 배열하였는데, 루우프전극(1)은 어느측 기판(P1, P2)에 설치되어도 무방하다. 그런데 스트라이프전극(3)은 화소중앙을 가로지르게 되는데 비해 루우프전극(1)은 중앙에 공간이 있으므로 루우프전극(1)을 전면기판(P1)에 배치하는 것이 바람직하다.

루우프전극(1)을 전면기판(P1)에 배치하는 경우 이는 ITO(Indium Tin Oxide)등의 투명전극으로 구성될 수도 있으나, 전술한 바와 같이 루우프전극(1)은 중앙부가 가시광선의 통과를 저해하지 않는 공간을 형성하므로 금속전극으로 형성해도 무방하다. 루우프전극(1)은 금속전극으로 형성하는 경우에는 자기장 T5 의 강도, 즉 자속밀도의 향상을 위해 페라이트(Ferrite)등 투자성(透磁性)재질을 포함하는 것이 바람직하다.

한편 루우프전극(1)을 일반적인 인쇄방법으로 형성하는 경우 플라즈마의 이온 봄바드먼트(ion bombardment)등에 의한 손상을 방지하기 위해 그 표면에 보호층(O)을 형성해주는 것이 바람직하다. 보호층(O)은 종래와 같이 MgO등의 박막(薄膜) 증착(蒸着)에 의해 형성될 수 있다.

이와 같은 도 5의 실시예는 전술한 바와 같이, 스트라이프전극(3)과의 사이에 개시방전을 일으킨후 루우프전극(1)이 유지방전을 담당하게 된다.

한편 도 6의 실시예에서는 루우프전극(1)상에 유전층(I)과 그 보호층(O)이 구비된 구성을 가지고 있다. 이러한 실시예는 본 발명 유도결합형 PDP의 원리를 이용하여 방전공간에 전기장 T6 을 형성하는 동시에 유전층(I)의 표면에 벽전하를 형성하여 플라즈마 밀도를 더욱 높이고자 하는 것으로, 유도결합형과 용량결합형의 하이브러리방식 PDP라 할 수 있다.

이러한 도 6의 실시예의 구체적 구성 및 구동방식에 대하여는 후속되는 실용화 실험으로 구체화될 것이다.

한편 루우프전극(1)은 도 7에 도시된 바와 같이 양 기판(P1, P2)에 모두 채용되어 서로 대향 배열되도록 구성될 수 있는데, 루우프부(2; 2A, 2B)가 서로 대향하는 외에는 양 루우프전극(1; 1A, 1B)은 서로 교차하므로 매트릭스(matrix)방식으로 간단히 구동할 수 있게 된다. 여기서 배면측의 루우프전극(1B)이 더 굵게 도시되어 있는데, 이는 서로 겹친 두 루우프전극(1; 1A, 1B)의 구분의 편의상 그러한 것이며, 기술적으로 양자의 폭에 차이가 날 이유는 특별히 없다.

도 8에는 이러한 도 7의 구성원리에 따른 PDP가 도시되어 있는 바, 양 기판(P1, P2)에는 각각 루우프부(2; 2A, 2B)가 대향하는 루우프전극(1; 1A, 1B)이 서로 교차 대향하도록 배열되고, 어느 한 루우프전극(1B)상에 형광층(F)이, 나머지한 루우프전극(1A)상에 필요에 따라 보호층(O)이 형성된다. 형광층(F)은 바람직하기로 발광면적을 최대화하기 위해 U형의 단면을 가지도록 형성된다.

이러한 도 8의 실시예는 양 루우프전극(1; 1A, 1B)중의 어느 하나에 교류를 인가하면 방전공간내에 자기장을 형성하여 전기장 T7 을 유도하게 된다. 따라서 양 루우프전극(1; 1A, 1B)에 공급되는 전위나 그 타이밍(timing)등에 따라 전기장 T8 의 강도와 이에 따른 플라즈마 밀도가 변화될 수 있게 되므로, 도 8의 실시예는 화소의 계조(階調; gray scale) 표시가 가능하게 된다.

이와 같은 도 8의 PDP의 구체적 구성과 구동조건에 대해서는 후속되는 실용화 실험에 의해 구체화될 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명 PDP는 화소위치에 루우프부가 형성된 단일한 루우프전극만으로 유지방전이 가능하게 되어 PDP의 구조와 구동이 극히 단순하게 된다. 더구나 루우프부의 중앙이 공간이므로 전면기판에 설치하는 경우에도 개구율의 저하나 이에 따른 휘도의 저하가 없게 된다.

그러나 본 발명의 가장 큰 이점은 유도방전에 의해 매우 높은 플라즈마 밀도의 달성이 가능하므로 방전강도의 큰 향상과 구동전압 및 이에 따른 소비전압을 절감할 수 있다는 점이다. 또한 기생용량의 형성등 부대적인 문제를 야기하지 않아 고해상도의 동화상 구현에도 부드럽고 신속한 화상의 표시가 가능하게 된다.

Claims (14)

1. 그 사이에 방전공간이 형성되는 두 기판에 서로 교차 대항하여 화소를 형성하는 전극들을 구비하는 플라즈마 표시소자에 있어서,

   적어도 어느 한 기판의 전극이 각 화소위치에 고리형태의 루우프부를 구비하여 교류가 인가되는 루우프전극으로 구성되는

   것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 루우프전극의 대향측 전극이 스트라이프전극으로 구성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 루우프전극의 대향측 전극이 루우프전극으로 구성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 루우프전극이 유전층에 매립되는

   것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
5. 제1항 또는 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 루우프전극 또는 유전층의 표면에 보호층이 형성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
6. 제4항에 있어서,

   상기 루우프전극의 대향측 기판에 형광층이 형성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
7. 제1항에 있어서,

   상기 루우프전극상에 형광층이 형성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
8. 제1항에 있어서,

   상기 루우프전극이 전면기판에 형성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
9. 제1항에 있어서,

   상기 루우프전극이 배면기판에 형성되는 것을

   특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
10. 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 형광층이 U형 단면을 가지도록 형성되는 것을

    특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
11. 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 형광층이 칼라필터 형태로 형성되는 것을

    특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
12. 제1항에 있어서,

    상기 루우프전극이 투명전극으로 구성되는 것을

    특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
13. 제1항에 있어서,

    상기 루우프전극이 금속전극으로 구성되는 것을

    특징으로 하는 플라즈마 표시소자.
14. 제13항에 있어서,

    상기 루우프전극이 투자성재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 소자.