KR20010035878A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도가 향상되도록 한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 방전셀마다 상부기판 상에 나란하게 형성되는 상판전극과, 상부기판 상에 형성되는 상부보호막과, 상판전극과 직교하는 방향으로 하부기판 상에 형성되는 하판전극과, 하부기판 상에 수직으로 형성되는 격벽과, 하판전극과 나란한 방향으로 격벽 상에 형성되는 어드레스전극과, 어드레스전극이 형성된 격벽과 하부기판 상에 형성되는 하부보호막을 구비한다.
이에 따라, 방전시 보호막으로부터 방출되는 2차 전자의 양이 증가하여 구동전압이 감소되고, 효율 및 휘도가 향상되게 된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma Display Panel}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 휘도가 향상되도록 한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 ″PDP″라 함)은 가스방전에 의해 발생되는 자외선이 형광체를 여기시켜 형광체로부터 가시광선이 발생되는 것을 이용한 표시장치이다. PDP는 지금까지 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)에 비해 두께가 얇고 가벼우며 고선명 대형화면의 구현이 가능하다는 점과 넓은 시야각을 갖는다는 점등의 장점이 있다. PDP는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 방전셀들로 구성되며, 하나의 방전셀은 화면의 한 화소를 이루게 된다. PDP에서는 각각의 방전셀 내에서 유지방전의 횟수를 조절함에 의해 화상표시에 필요한 단계적인 밝기, 즉 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현한다.
도 1은 종래의 교류 면방전 PDP의 구조를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상판(20)과 하판(22)이 일정한 거리를 두고 평행하게 설치되어 있다. 상판(20)을 구성하는 상부기판(24)의 배면에는 교류 구동 신호가 공급되어 면방전을 이루는 서스테인전극(26)쌍이 각각의 방전셀 별로 나란하게 형성된다. 서스테인전극(26)쌍은 ITO(Indium Tin Oxide)로 투명하게 형성된 투명전극이다. 서스테인전극(26) 상에는 버스전극(28)쌍이 나란하게 형성된다. ITO가 높은 저항값을 갖기 때문에 서스테인전극(26) 대신 버스전극(28)에 교류신호를 공급함으로써 각각의 방전셀에 균일한 전압이 인가되도록 하고 있다. 서스테인전극(26)이 형성된 상부기판의 배면에는 상부유전층(30)이 전면에 형성되어, 방전시 전하를 축적하는 기능을 갖는다. 상부유전층(30) 상에 전면 도포되는 보호막(32)은 방전시 하전입자의 스퍼터링 충격으로부터 서스테인 및 버스전극(26,28)쌍과 상부유전층(30)을 보호하여 방전셀의 수명을 연장시킨다. 하판(22)을 구성하는 하부기판(34) 상에는 어드레스 방전을 위한 어드레스전극(36)이 상부기판(24) 상의 서스테인전극(26)쌍과 상호 직각으로 교차되도록 형성된다. 하부기판(34)과 어드레스전극(36) 상에는 방전시 벽전하 형성을 위한 하부유전층(38)이 전면 도포된다. 또한 상판(20)과 하판(22) 사이에는 격벽(40)이 수직으로 형성된다. 격벽(40)은 상판(20) 및 하판(22)과 함께 셀의 방전영역(42)을 형성하고, 방전셀들을 서로 구분하여 이웃한 셀 간의 전기적, 광학적 상호간섭을 차단한다. 방전영역(42) 내에는 방전시 자외선을 발생하는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 충진된다. 격벽(40)과 하부유전층(38) 상에는 방전시 발생된 자외선에 의해 여기되어 가시광선을 발생하는 형광체(44)가 도포된다.
빛이 방출되는 과정을 간략히 설명하면, 먼저 상판(20)의 서스테인전극(26)과 하판(22)의 어드레스전극(36) 간에 전압을 인가하면 어드레스 방전이 일어나 상/하부 유전층(30,38)에 벽전하가 형성된다. 형성된 벽전하는 유지 방전에 필요한 방전전압을 낮추는 역할을 한다. 어드레스 방전에 의해 선택된 셀들에서는 버스전극(28)쌍에 공급되는 교류 신호에 의해 서스테인전극(26) 간에 유지 방전이 일어난다. 교류 신호로는 듀티(Duty)비가 1인 구형파 형태의 펄스가 주로 사용된다. 교류 신호의 주파수는 보통 200 ~ 300㎑ 정도이고, 이 때 방전펄스 폭은 10 ~ 20㎲ 정도가 된다. 유지 방전시 방전영역(42)에서는 하전입자가 생성된다. 이 하전입자에 의해 방전가스가 여기된 후 천이되는 과정에서 자외선이 발생한다. 발생된 자외선은 형광체(44)를 여기시켜 가시광선을 발생시킨다. 발생된 가시광선이 투명한 서스테인 전극(26)과 상부기판(24)을 통해 출력됨으로써 PDP의 화상이 구현되어진다.
이와 같은 교류 면방전 PDP에서는 아직까지 개선되어야 할 몇가지 문제점들을 가지고 있다. 그 중 가장 큰 문제점은 효율 문제이다. 현재 교류 면방전 PDP의 발광효율은 약 1 lm/W 정도로서, 향후 3 lm/W까지 개선되어야 할 것으로 전망하고 있다. 효율이 낮아지는 원인들을 살펴보면, 먼저 교류 면방전 PDP에서 유지 방전은 하나의 구형펄스에 대해서 극히 짧은 순간에 한 번씩만 발생하고 대부분의 방전 시간이 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비 단계로 소비되어 방전효율이 낮아지는 데에서 기인한다. 또한 네가티브 글로우(Negative glow)를 이용함에 따라 방전영역에 인가된 전기에너지가 대부분 가스의 여기 및 이온화에 소모되기 때문에 발광효율이 낮아지게 된다.
효율이 낮아지게 되는 또 다른 원인은 자외선 방출효율이 낮다는 점이다. 현재 PDP에서 사용되고 있는 방전가스는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스이다. Xe 가스는 방전시 자외선을 방출하는 요소이고, Ne 또는 He 가스는 연속적인 이온화가 이루어지도록 패닝효과를 유발하는 요소이다. 현재 사용되고 있는 혼합가스에서 Xe 가스의 혼합비는 약 4 ~ 5% 정도이다. Xe 가스의 혼합비가 높아질수록 자외선 방출량이 많아지게 된다. 하지만 Xe 가스의 혼합비가 높아지게 되면 유지 방전시의 구동전압이 높아져야 하는 문제가 있기 때문에, 이러한 문제를 고려하여 최적의 효율을 갖는 혼합비를 사용하고 있다.
그 밖에 구조적인 면에서도 발광효율이 낮아지는 원인을 찾아볼 수 있다. 종래의 구조에서는 각각의 방전셀에서 방출되는 가시광이 인접한 셀로 확산되는 것을 방지하기 위해 각각의 방전셀을 구분하도록 블랙매트릭스를 형성시키고 있다. 블랙매트릭스는 방전셀에서 방출된 가시광이 인접한 셀로 확산되지 못하도록 가시광을 흡수하는 특성을 갖는다. 하지만 이러한 블랙매트릭스는 각각의 방전셀에서 가시광이 빠져나올 수 있는 개구 면적을 감소시키는 단점이 있다. 이와는 별도로, 상부기판 상에 형성된 버스전극(28) 또한 방전셀의 개구율을 감소시키는 요인으로 작용하고 있다. 이와 같은 개구율의 감소는 결국 종래의 PDP에서 발광효율 및 휘도를 저하시키는 요인이 되고 있다.
이와 같은 효율저하 문제를 개선하기 위한 방안의 하나로서, 방전시 보호막으로부터 방출되는 2차 전자를 이용하는 방법이 있다. 상부유전층(30) 상에 형성되는 보호막(32)은 방전시 스퍼터링으로부터 서스테인 및 버스전극(26,28)과 상부유전층(30)을 보호하여 방전셀의 수명을 연장시키는 역할을 함과 동시에 어드레스 및 유지 방전시 2차 전자를 방출시켜 방전효율을 높이고 유지방전시의 방전개시전압 및 구동전압을 낮추는 역할을 하고 있다. 효율면에 있어서 구동전압의 감소는 시급한 개선 사항 중의 하나이다. 현재 보호막(32)의 재료로는 2차 전자의 방출효율이 가장 높은 것으로 알려진 MgO 박막을 사용하고 있다. 보호막의 면적이 넓어질수록 방전시 방출되는 2차 전자의 양이 증가되고, 이에 따라 유지방전시의 구동전압을 낮출 수 있다. 하지만 종래의 구조에서는 유지방전을 이루는 서스테인전극(26)이 상부기판(24) 상에만 형성되기 때문에 방전은 상판(20) 주위에서만 집중적으로 발생한다. 이와 더불어 방전시 2차 전자를 방출시키는 역할을 하는 보호막(32)이 상부유전층(30) 상에만 형성되기 때문에 2차 전자의 방출량을 증가시켜 효율을 향상시키는 데에는 어느 정도 한계가 있게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 휘도가 향상되도록 한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 구동전압을 낮출 수 있도록 한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 교류 면방전 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한 사시도.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
20,100 : 상판 22,102 : 하판
24,106 : 상부기판 26 : 서스테인전극
28,110 : 버스전극 30,112 : 상부유전층
32 : 보호막 34,116 : 하부기판
36,122 : 어드레스전극 38,120 : 하부유전층
40,104 : 격벽 42,128 : 방전영역
44,124 : 형광체 108 : 상판전극
114 : 상부보호막 118 : 하판전극
126 : 하부보호막
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전셀마다 상부기판 상에 나란하게 형성되는 상판전극과, 상부기판 상에 형성되는 상부보호막과, 상판전극과 직교하는 방향으로 하부기판 상에 형성되는 하판전극과, 하부기판 상에 수직으로 형성되는 격벽과, 하판전극과 나란한 방향으로 격벽 상에 형성되는 어드레스전극과, 어드레스전극이 형성된 격벽과 하부기판 상에 형성되는 하부보호막을 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 일정 공간을 사이에 두고 상판(100)과 하판(102)이 서로 평행하게 배치되어 있고, 하판(102) 상에는 격벽(104)이 수직으로 형성되어 있다. 본 발명에 따른 교류 구동 PDP의 상판(100)은 각각의 방전셀마다 상부기판(106)의 배면에 나란하게 형성되는 상판전극(108)과, 상판전극(108)의 가장자리 부분에 나란한 방향으로 형성되는 버스전극(110)과, 상판전극(108) 및 버스전극(110)이 형성된 상부기판(106) 배면에 전면 도포되는 상부유전층(112)과, 상부유전층(112) 상에 형성되는 상부보호막(114)을 구비한다. PDP의 하판(102)은 각각의 방전셀마다 상판(100) 상의 상판전극(108)과 상호 직교하는 방향으로 하부기판(116) 상에 형성되는 하판전극(118)과, 하판전극(118)이 형성된 하부기판(116) 상에 전면 도포되는 하부유전층(120)과, 하부유전층(120) 상에 수직으로 형성되는 격벽(104)과, 하판전극(118)과 나란한 방향으로 격벽(104) 상에 형성되는 어드레스전극(122)과, 어드레스전극(122)이 형성된 격벽(104)의 표면과 하부유전층(120) 상에 형성된 형광체(124)와, 형광체(124) 상에 형성되는 하부보호막(126)을 구비한다.
이와 같은 구조를 형성하기 위한 제조 공정은 종래의 공정과 거의 유사하다. 격벽(104) 상에 어드레스전극(122)을 형성시키는 방법은, 격벽(104)을 형성한 다음 패널을 비스듬히 하여 격벽의 한 쪽 표면에 전극 물질을 일렉트론-빔(Electron-beam) 증착법을 이용해 증착시키면 된다. 하판전극(118)을 형성하기 위하여 하부기판(116) 상에 마스크 패턴을 형성한 다음 스크린프린트법 등의 인쇄법으로 전극 물질을 인쇄하는 방법을 사용한다. 상판전극(108)과 버스전극(110)을 형성하는 방법에 있어서도, 상부기판(106) 상에 마스크패턴을 형성한 다음 전극 물질을 인쇄하는 방법으로 형성하게 되는데, 종래의 경우에 비해 형성 마스크의 패턴만을 바꾸어 줌으로써 용이하게 형성시킬 수 있다.
이와 같은 구조에서, 어드레스 방전은 상판(100) 상의 상판전극(108)과 격벽(104) 상의 어드레스전극(122) 사이에서 발생한다. 또한 유지 방전은 상판(100) 상의 상판전극(108)과 하판(102) 상의 하판전극(118) 사이에서 발생하여, 종래의 면방전 구조와는 다른 대향방전 구조를 갖게 된다.
버스전극(110)을 통하여 각 방전셀의 상판전극(108)에 부극성 펄스가 인가됨과 동시에 어드레스전극(122)에 정극성 펄스가 인가되면, 두 전극(108,122) 사이에서 어드레스 방전이 일어난다. 본 발명의 구조에서는 방전시 전계가 최대화되는 격벽(104) 상의 지점에 어드레스전극(122)이 위치한다. 또한 어드레스전극(122)과 상판전극(108) 사이의 거리가 종래의 구조에 비해 매우 가깝기 때문에 어드레싱에 필요한 구동전압을 최대로 낮출 수 있게 된다. 어드레싱 전압이 낮아짐에 따라 고속 구동으로 어드레싱 기간을 단축시킬 수 있고, 그만큼 유지방전 시간을 증가시킬 수 있게 되어 높은 휘도의 화면 구현이 가능해진다.
어드레스 방전에 의해 방전셀이 선택되면, 선택된 방전셀에서는 상판전극(108)과 하판전극(118)에 공급되는 교류 구동 신호에 의해 유지 방전이 일어난다. 상판전극(108)은 ITO로 투명하게 형성되어 높은 저항값을 갖기 때문에, 종래의 구조와 마찬가지로 교류 구동 신호가 비교적 저항이 작은 버스전극(110)을 통해 각 방전셀의 상판전극(108)에 인가되게 된다. 본 발명의 구조에서는 유지방전이 상판(100)과 하판(102) 사이에 발생하는 대향방전 구조이므로, 종래의 면방전 구조에 비해 방전이 방전영역(128) 내에서 넓고 균일하게 발생한다. 이에 따라 방전효율이 향상되게 된다. 또한 본 발명의 구조에서는 보호막이 상판(100)과 하판(102) 및 격벽(104)의 측면에 모두 형성되어 있다. 이에 따라 어드레스 및 유지 방전시 상부 및 하부보호막(114,126)으로부터 2차 전자가 발생하게 되어 종래의 구조에 비해 2차 전자의 발생량이 크게 증가한다. 2차 전자의 발생량이 두 배이상 크게 증가함으로써 유지방전시의 방전개시전압과 유지구동전압을 현저히 낮출 수 있게 된다. 상부보호막(114)의 재료로는 종래의 경우와 마찬가지로 2차 전자의 발생효율이 가장 높은 MgO 박막을 사용한다. 하판(102)에서는 하부보호막(126)이 형광체(124) 상에 형성되기 때문에 방전시 발생한 자외선이 하부보호막(126)을 투과하여 형광체(124)에 도달될 수 있도록 하여야 한다. 이에 따라 본 발명에서는 하부보호막(126)의 재료로서, 자외선의 투과율이 MgO에 비해 월등히 높은 MgF2를 사용한다.
한편, 상판전극(108)에 교류 신호를 공급하는 역할을 하는 버스전극(110)은 상판전극(108)의 가장자리에 나란하게 형성되어 블랙매트릭스의 역할도 동시에 하게 된다. 즉, 본 발명에서는 이웃한 셀 간의 광학적 간섭을 줄이기 위해 별도의 블랙매트릭스를 형성하지 않고, 종래에 블랙매트릭스가 형성되었던 지점에 대향하는 상판전극(108) 상의 지점에 버스전극(110)을 배치한다. 이에 따라 각 방전셀 별로 가시광이 빠져나오는 개구 면적이 넓어져 개구율이 증가되고, PDP의 휘도가 향상되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에서는 유지방전이 상판과 하판 사이에서 대향방전으로 발생함과 아울러 보호막이 상판과 하판에 모두 형성되어 있어 어드레스 및 유지 방전시 2차 전자의 발생량이 종래의 구조에 비해 크게 증가한다. 이에 따라 유지방전에 필요한 방전개시전압 및 구동전압을 낮출 수 있게 되어 발광효율이 크게 향상된다. 또한 어드레스 방전을 이루는 상판전극과 어드레스전극을 상호 인접하게 배치함으로써 어드레스 방전시의 구동전압을 낮출 수 있게 된다. 이에 따라 고속 구동으로 유지방전 시간을 증가시킬 수 있게 되어 디스플레이 패널의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다. 아울러 버스전극을 블랙매트릭스로 함께 사용함으로써 개구율이 증가되고, 이에 따라 디스플레이 패널의 효율과 휘도가 향상되게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 화소 단위를 이루는 방전셀들이 매트릭스 형태로 배열된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    각각의 방전셀마다 상부기판 상에 나란하게 형성되는 상판전극과,
    상기 상부기판 상에 형성되는 상부보호막과,
    상기 상판전극과 직교하는 방향으로 하부기판 상에 형성되는 하판전극과,
    상기 하부기판 상에 수직으로 형성되는 격벽과,
    상기 하판전극과 나란한 방향으로 상기 격벽 상에 형성되는 어드레스전극과,
    상기 어드레스전극이 형성된 상기 격벽과 상기 하부기판 상에 형성되는 하부보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판전극에 교류 신호를 공급함과 아울러 상기 각 방전셀 간의 광학적 간섭을 차단하도록 상기 상판전극 상의 일측 가장자리에 형성되는 버스전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판전극과 상기 상부보호막 사이에 형성된 상부유전층과,
    상기 하판전극과 상기 하부보호막 사이에 형성된 하부유전층과,
    상기 격벽과 상기 하부보호막의 사이와 상기 하부유전층과 상기 하부보호막의 사이에 형성된 형광체를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부보호막은 가시광의 투과율과 전자 방출 효율이 높은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부보호막은 자외선의 투과율과 전자 방출 효율이 높은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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