KR20030052407A - 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수명을 연장시키고 방전전압을 낮추도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체는 진공자외선과 다른 파장의 에너지에 의해 여기되는 자외선 형광체 물질이 혼합되는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 형광체{FLUORESCENT MATERIAL OF PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 관한 것으로, 특히 수명을 연장시키고 방전전압을 낮추도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다)은 He+Xe, Ne+Xe, He+Xe+Ne 등의 불활성 혼합가스가 방전할 때 발생하는 147nm의 진공자외선이 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 화질이 향상되고 있다.
도 1을 참조하면, 3전극 교류 면방전형 PDP의 방전셀은 상부기판(16) 상에 형성되어진 서스테인전극쌍(4)과, 하부기판(14) 상에 형성되어진 어드레스전극(2)을 구비한다.
서스테인전극쌍(4) 각각은 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO) 등의 투명전극과, 투명전극의 선폭보다 작은 선폭을 가지며 투명전극의 일측 가장자리에 형성되는 금속버스전극을 포함한다. 서스테인전극쌍(4)이 형성된 상부기판(16)에는 상부 유전체층(12)과 보호막(10)이 적층된다. 상부 유전체층(12)에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 축적된다. 보호막(10)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링으로 인한 상부 유전체층(12)과 서스테인전극쌍(4)의 손상을 방지함과 아울러 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 보호막(10)으로는 통상 산화마그네슘(MgO)이 이용된다.
어드레스전극(2)이 형성된 하부기판(14) 상에는 하부 유전체층(18), 격벽(8)이 형성되며, 하부 유전체층(18)과 격벽(8)의 표면에는 형광체(6)가 형성된다. 어드레스전극(2)은 서스테인전극쌍(4)과 직교된다. 격벽(8)은 어드레스전극(2)과 나란하게 형성되어 방전에 의해 생성된 자외선 및 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다. 형광체(6)는 플라즈마 방전시 발생된 진공 자외선(VUV)에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 가시광선을 발생하게 된다.
상/하부기판(16,14)과 격벽(8) 사이에 마련된 방전셀의 방전공간에는 방전을 위한 He+Xe, Ne+Xe, He+Xe+Ne 등의 불활성 혼합가스가 주입된다.
형광체(6)는 진공자외선(VUV)에 의해 여기 발광되는 자외선 여기형 형광물질로 이루어지며, 발광되는 빛의 파장에 따라 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체로 나뉘어진다.
도 2를 참조하면, PDP에서 일반적으로 사용되는 적색 형광체의 조성은 (YGd)BO3: Eu3+이며, 녹색 형광체의 조성은 Zn2SiO4: Mn2+이다. 그리고 청색 형광체의 조성은 BaMgAl10O17: Eu2+이다. 그런데 녹색 형광체는 그 대전특성이 + 대전특성을 가지는 적색 및 청색 형광체와 달리, - 대전특성을 가진다. 또한, 녹색 형광체는 적색 및 청색 형광체에 비하여 유전율이 작다. 이러한 대전특성과 유전율의차이에 의해 녹색 형광체는 음이온에 비하여 질량이 큰 양이온의 충돌에 의해 결정파괴가 쉽게 일어나며, 그로 인하여 적색 및 청색 형광체에 비하여 수명이 더 짧다. 또한, 종래의 PDP에서 사용되는 적, 녹 및 청색의 형광체는 Xe의 공명선인 147nm의 진공자외선(VUV) 여기원에 대한 광흡수율이 200∼400nm의 자외선(UV) 여기원에 대한 광흡수율보다 작기 때문에 진공자외선(VUV)으로만 여기되는 경우에 발광효율이 떨어지며, 대부분의 여기 에너지가 열에너지로 소모되어 수명이 낮다. 또한, 셀을 선택하기 위한 어드레스방전시에 서스테인전극쌍(4) 중에 음극성의 스캔전압이 인가되는 전극으로부터 발생되는 전자가 양극성의 데이터전압이 인가되는 어드레스전극(2) 쪽으로 이동이 되어야 하지만 녹색 형광체의 '-'대전특성에 의해 발생되는 정전기적 반발로 인하여 전자가 어드레스전극(2) 쪽으로 자유롭게 이동되는 것이 저해된다. 그 결과, 어드레스 방전시 상당한 크기의 전압강하가 일어나게 되고 방전이 지연됨은 물론 방전에 필요한 전압이 그만큼 상승되므로 소비전력이 커지게 되며, 이로 인하여 패널의 해상도 증가, 서브필드 추가에 따른 고속 구동시에 어드레스 미스(Address miss)가 발생되기도 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 수명을 연장시키고 방전전압을 낮추도록 한 PDP의 형광체를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 3전극 교류 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널을 부분 절개하여 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 적용되는 형광체의 발광 메카니즘을 도식적으로 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,32 : 어드레스전극 4,34 : 서스테인전극쌍
6,36R,36G,36B : 형광체 8,38 : 격벽
10,40 : 보호막 12,18,42,48 : 유전층
14,44 : 하부기판 16,46 : 상부기판
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 PDP의 형광체는 진공자외선과 다른 파장의 에너지에 의해 여기되는 자외선 형광체 물질이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 PDP의 형광체는 상기 자외선 형광체 물질이 혼합되고 진공자외선에 의해 여기되는 진공 자외선 형광체를 더 구비한다.
상기 자외선 형광체 물질은 대전특성이 정극성인 것을 특징으로 한다.
상기 자외선 형광체 물질은 200∼400nm 파장의 에너지에 의해 여기되는 것을 특징으로 한다.
상기 자외선 형광체 물질은 (Ba,Mg,Zn)3SiO7: Pb2+, (Ca,Zn)3(PO4)2: Tl+, MgO : Gd3+, Y2O3: Gd3+중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 자외선 형광체 물질의 발광센터는 Gd3+, Ce3+및 Eu2+중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 자외선 형광체 물질은 진공 자외선 형광체 대비 1∼99 중량%로 진공 자외선 형광체에 혼합되는 것을 특징으로 한다.
상기 진공 자외선 형광체는 (YGd)BO3: Eu3+, Zn2SiO4: Mn2+및 BaMgAl10O17: Eu2+중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PDP는 자외선 발광 형광체물질이 혼합되며 대전특성이 + 대전특성으로 모두 동일한 형광체(36R,36G,36B)를 구비한다.
이 PDP의 상판은 상부기판(46) 상에 형성되어진 서스테인전극쌍(34), 서스테인전극쌍(34)이 형성된 상부기판(46) 상에 적층되는 상부 유전체층(42) 및 보호막(40)을 포함한다. 서스테인전극쌍(34) 각각은 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO) 등의 투명전극과, 투명전극의 선폭보다 작은 선폭을 가지며 투명전극의 일측 가장자리에 형성되는 금속버스전극을 포함한다. 이 서스테인전극쌍(34) 중 어느 하나는 셀을 선택하기 위한 어드레스 기간에 부극성의 스캔펄스가 공급되어 주사라인을 선택하는 스캔전극 역할을 겸하게 된다. 또한, 서스테인전극쌍(34)은 서스테인기간에 교번적으로 서스테인펄스가 공급되어 어드레스방전에 의해 선택된 셀에 대하여 유지방전을 일으키게 된다. 상부 유전체층(42)에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 축적된다. 보호막(40)은 MgO 등의 재료로 형성되어 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링으로 인한 상부 유전체층(42)과 서스테인전극쌍(34)의 손상을 방지함과 아울러 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다.
이 PDP의 하판은 하부기판(44) 상에 형성되어진 어드레스전극(32)과, 어드레스전극(32)을 덮도록 하부기판(44) 상에 전면 증착되는 하부 유전체층(48), 하부 유전체층(48)으로부터 수직으로 형성되는 격벽(38) 및, 하부 유전체층(48)과 격벽(38)의 표면에 형성된 형광체(36R,36G,36B)를 포함한다. 어드레스전극(32)은서스테인전극쌍(34)과 직교되어 서스테인전극쌍(34) 중 어느 하나에 공급되는 스캔펄스에 동기되는 정극성의 데이터펄스가 공급된다. 이 어드레스전극(32)과 서스테인전극쌍(34) 중 어느 하나 사이에 대향방전 형태로 일어나는 어드레스방전에 의해 셀이 선택된다. 격벽(38)은 어드레스전극(32)과 나란하게 형성되어 방전에 의해 생성된 자외선 및 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다.
형광체(36R,36G,36B)는 진공 자외선 형광체 예를 들면, R : (YGd)BO3: Eu3+, G : Zn2SiO4: Mn2+, B : BaMgAl10O17: Eu2+에 자외선 발광 형광체물질이 혼합되어 이루어진다. 여기서, 자외선 발광 형광체 물질은 진공자외선영역(VUV)에서 강한 흡수단을 가지며, 표면의 대전특성이 '+'이고 200∼400nm 파장대역에서 발광피크를 가지는 형광물질이다. 다시 말하여, 종래의 형광체는 여기대역의 파장이 147nm나 173nm인 진공자외선에 여기되는 진공 자외선 형광체물질로만 이루어지는데 비하여, 본 발명의 종래의 진공자외선 형광체에 여기대역의 파장이 200∼400nm이고 대전특성이 '+'인 자외선 형광체가 혼합된다. 이러한 자외선 형광체로는 (Ba,Mg,Zn)3SiO7: Pb2+, (Ca,Zn)3(PO4)2: Tl+, MgO : Gd3+, Y2O3: Gd3+등이 있다.
자외선 형광체는 위에서 예로 든 것에 한정되지 않고 발광센터가 Gd3+, Ce3+또는 Eu2+인 형광체나 이와 다른 발광센터를 가지며 여기대역의 파장이 200∼400nm에서 발광피크를 가지는 형광체는 어떠한 것이든 가능하다.
형광체(36R,36G,36B)의 혼합비율은 진공 자외선 형광체 대비 1∼99 중량%로 자외선 형광체가 혼합된다. 한편, 진공 자외선 형광체는 R : (YGd)BO3: Eu3+, G : Zn2SiO4: Mn2+, B : BaMgAl10O17: Eu2+에 한정되는 것이 아니라 여기대역의 파장이 147nm나 173nm인 진공자외선에 의해 여기되는 어떠한 형광체도 가능하다. 예를 들면, 상기한 화합물 이외의 진공 자외선 형광체로는 Y3Al5O9: Tb3+, Y2SiO5: Tb3+, SrAl2O4: Eu2+, (Ba,Sr,Mg)OaAl2O3: Mn, GdBO3: Tb3+(단, OaAl2O3에 있어서, a는 자연수의 계수), YBO3: Tb3+, BaAl12O19: Mn2+, Y2O3: Eu3+, Y2SiO5: Ce3+, Gd2O3: Eu2+, Y3(Al,Ga)5O12: Tb3+, MgAl2O4: Eu2+, MgAl2O4: Mn2+, Mg2SnO4: Mn2+, Y4Al2O9: Tb3+, YPO4: Tb3+, YAlO3: Tb3+, (YGd)BO3: Tb3+, CaAl2O4: Eu2+, CaMgSi2O6: Eu2+등이 있다.
도 3에서 알 수 있는 바, 본 발명에 따른 PDP는 적, 녹 및 청색의 형광체(36R,36G,36B) 모두의 대전특성이 정극성 즉, '+'로 되어 전자가 어드레스전극(2) 쪽으로 이동되는 것이 자유롭기 때문에 전자에 대한 정전기적 반발이 최소화되어 방전시 전압강하가 거의 없다. 따라서, 본 발명에 따른 PDP는 대전특성이 적, 녹 및 청색의 형광체(36R,36G,36B) 모두에서 대전특성이 '+'로 균일하기 때문에 방전 지연이 거의 없고 방전에 필요한 전압이 최소화된다.
도 4는 본 발명에 따른 형광체(36R,36G,36B)의 발광 메카니즘을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP는 두 전극간의 전압차에 의해 방전이 발생되면, 그 방전시에 발생된 진공자외선(VUV)의 여기 에너지가 Xe의 공명선인 147nm, 173nm 이다. 이 진공자외선(VUV)은 형광체(36R,36G,36B) 내에 포함된 진공 자외선 형광체와 자외선 형광체를 여기, 발광시키게 된다. 이 때, 자외선 형광체물질은 200∼400nm 대역의 발광 에너지를 방출하고, 그 주위에 인접하는 진공 자외선 형광체물질은 자외선 형광체물질로부터 발생되는 200∼400nm 대역의 발광 에너지를 흡수하여 다시 여기 발광하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 형광체는 147nm, 173nm의 진공자외선으로 여기, 발광되는 진공자외선 형광체에 대전특성이 '+'이고 200∼400nm 대역의 에너지에 의해 여기, 발광되는 자외선 형광체물질을 혼합하게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 PDP의 형광체는 전자에 대한 정전기적 반발을 최소화하며 진공자외선 형광체를 147nm, 173nm의 진공자외선으로 여기, 발광시킴과 아울러 자외선 형광체물질로부터 발생되는 200∼400nm 대역의 에너지로 다시 발광시킴으로써 PDP의 방전시 전압강하와 방전지연을 최소화하고 어드레스 미스를 방지할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 PDP는 대부분의 여기 에너지로 형광체를 발광시키게 되므로 발광효율이 향상됨은 물론, 대전특성이 '+'로 되어 양이온의 충돌을 차단하여 수명이 연장된다.
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 (8)

  1. 진공자외선과 다른 파장의 에너지에 의해 여기되는 자외선 형광체 물질이 혼합된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 형광체 물질이 혼합되고 상기 진공자외선에 의해 여기되는 진공 자외선 형광체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자외선 형광체 물질은 대전특성이 정극성인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 형광체 물질은 200∼400nm 파장의 에너지에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 형광체 물질은 (Ba,Mg,Zn)3SiO7: Pb2+, (Ca,Zn)3(PO4)2: Tl+, MgO : Gd3+, Y2O3: Gd3+중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 형광체 물질의 발광센터는 Gd3+, Ce3+및 Eu2+중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 자외선 형광체 물질은 상기 진공 자외선 형광체 대비 1∼99 중량%로 상기 진공 자외선 형광체에 혼합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공 자외선 형광체는 (YGd)BO3: Eu3+, Zn2SiO4: Mn2+및 BaMgAl10O17: Eu2+, Y3Al5O9: Tb3+, Y2SiO5: Tb3+, SrAl2O4: Eu2+, (Ba,Sr,Mg)OaAl2O3: Mn, GdBO3:Tb3+(단, OaAl2O3에 있어서, a는 자연수의 계수), YBO3: Tb3+, BaAl12O19: Mn2+, Y2O3: Eu3+, Y2SiO5: Ce3+, Gd2O3: Eu2+, Y3(Al,Ga)5O12: Tb3+, MgAl2O4: Eu2+, MgAl2O4: Mn2+, Mg2SnO4: Mn2+, Y4Al2O9: Tb3+, YPO4: Tb3+, YAlO3: Tb3+, (YGd)BO3: Tb3+, CaAl2O4: Eu2+, CaMgSi2O6: Eu2+중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체.
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