KR20030065187A

KR20030065187A - 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스

Info

Publication number: KR20030065187A
Application number: KR1020020005687A
Authority: KR
Inventors: 이인숙; 윤성주; 최성천
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-06
Also published as: KR100459138B1

Abstract

본 발명은 방전가스의 혼합비를 조절하여 긴수명, 저동작전압, 발광휘도 및 색순도 특성을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스는 상호 평행한 제 1 및 제 2 기판의 주변을 밀봉하여 방전 가스 내장공간을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 기판중 적어도 하나의 기판의 내면에 방전가스 방전용 전극을 구비하며 상기 방전가스의 방전에 의해 발생하는 자외선광에 의해 여기되는 형광층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 방전 가스 내장공간에 충전된 방전가스가 20~99%의 제논(Xe)을 포함하는 혼합가스인 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스{Plasma display panel discharge gas}

본 발명은 방전가스의 혼합비를 조절하여 긴수명, 저동작전압, 발광휘도 및색순도 특성을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스에 관한 것이다.

최근 플라즈마 표시장치(PDP)는 40" 이상의 대형 평판 표시 장치로 차세대 고선명 벽걸이 TV와, TV와 PC의 기능이 복합된 멀티미디어용 대형 표시장치로서 유력시되고 있어 이에 대한 연구 개발이 활발하다.

그러나 아직 차세대 PDP 개발을 위해서는 해결해야 할 기술적 과제들이 많이 남아 있는데, 대형 패널 제조기술, 고정세 패널 제조 기술, 휘도 개선, 컨트래스트(contrast)비 개선, 효율 향상을 통한 소비 전력 감소, 저가격화, 동화상 화질 개선 등이 그것이다.

이중 특히 효율 향상, 즉 저전력으로도 고휘도를 낼 수 있는 PDP의 개발은 매우 중요한 문제로, 이는 방전현상의 올바른 이해를 통한 셀 구조, 방전 가스의 종류 및 혼합비, 구동 펄스의 최적화 및 음극재료나 형광체와 같은 재료의 물성 개선을 통해 얻어질 수 있다

또한 PDP 수명을 제한하는 중요한 요소 중의 하나인 보호막의 식각율도 방전 가스의 종류 및 혼합비에 크게 의존하므로 고효율, 장수명 PDP를 구현하기 위해서는 방전가스의 최적화가 필수적이다. .

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 후지쯔(Fujitsu) 타입의 3전극 면방전 AC-PDP 방전 셀 구조를 설명한다.

도 1은 종래의 후지쯔(Fujitsu) 타입의 3전극 면방전 AC-PDP 방전 셀 구조를 나타낸 구조도이고 도 2는 3전극 면방전 AC-PDP 방전 셀에서 가시광을 얻는 과정을설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, PDP는 크게 상판(10)과 하판(20)으로 나눌 수 있는데, 상판(10)은 상판기판(front glass)(11) 표면에 두 개의 나란한 유지 전극(sustain electrode)(12, 13)이 있는데 이것은 투명 전극(transparent electrode)(12-1, 13-1)과 그 위에 버스 전극(bus electrode)(12-2, 13-2)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 유지전극(12, 13) 위에 유전층(dielectric layer)(14)이 형성되어 있고 그 위에 보호막(protecting layer)(15)이 형성되어 있다. 이 보호막의 주재료가 MgO 이기 때문에 MgO 막이라고 부르기도 한다.

한편, 하판(20)은 하판기판(rear glass)(21) 위에 유지 전극과 직각인 방향으로 신호 전극(address electrode)(22)이 형성되어 있고, 그 위에 유전층(23)이 있으며, 그 위에 신호 전극(22)과 나란한 방향으로 격벽(25)이 형성되어 있고, 그 위에 형광체(24)가 있다.

상기와 같이 구성된 PDP의 동작은 특정 셀에 불을 켜고자 할 때, 그 셀의 유지 전극 중 하나를 스캔 전극으로 선택하여 신호 전극과 상호 작용하는 신호 방전을 일으킨다.

이때, 신호 방전에 의하여 생긴 전하들이 보호막(15) 표면에 축적되어 벽전하를 형성하게 된다. 이후에 두 유지 전극(12, 13) 사이에 유지 방전을 시켜 주며, 벽전하가 형성된 셀에는 불이 켜지고, 그렇지 않은 셀에는 불이 켜지지 않는다.

도 2를 참고하여 다시 설명하면, 상판(10), 하판(20)을 봉합하고 그 사이에 화학적으로 안정한 불활성 기체(보통 소량의 Xe 포함)를 주입한다.

그리고, 전극 사이에 충분한 전압이 가해지면 전자와 기체와의 충돌에 의하여 기체가 이온화되는데, 이 기체 이온들이 음극에 도달하면 보호막(15)으로부터 이차전자가 방출된다.

이 이차전자들이 양극쪽으로 이동하면서 셀 내에 존재하는 기체와의 충돌에 의하여 많은 양의 자유 전자가 생성되면서 방전이 시작된다. 이때 발생된 자유 전자들이 Xe 원자를 여기시키는데 이들의 여기종으로부터 VUV(vacuum ultraviolet)가 방출되고, 다시 이들이 형광체를 여기시켜서 가시광을 얻게 되며, 유지 방전을 시켜 줄 때 두 유지 전극(12, 13)에 전기적 극성을 계속 바꾸어 주게 된다.

이와 같이 PDP의 패널에서 가스 이온에 의한 보호막 식각이나 형광체의 열화에 의하여 패널의 수명이 결정되는데, 이것은 보호막이나 형광체의 내스퍼터링성 등에 따라 크게 좌우되지만, 사용하는 방전가스의 종류에도 크게 의존하므로 혼합가스의 종류, 조성비, 압력 등의 조건에 따라 PDP 수명의 개선 여지가 크다.

또한, PDP에서 가시광을 얻는 과정은 대단히 복잡하기 때문에 가시광 방출 과정이 간단한 CRT에 그 효율이 미치지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 고효율과 장수명을 얻을 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 후지쯔(Fujitsu) 타입의 3전극 면방전 AC-PDP 방전 셀 구조를 나타낸 구조도

도 2는 3전극 면방전 AC-PDP 방전 셀에서 가시광을 얻는 과정을 설명하기 위한 도면

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스 조성비에 따른 네온/제논의 혼합가스에서 제논의 함량에 따른 효율 및 브레이크다운 전압 변화를 나타낸 그래프

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스의 가스 압력에 따른 효율 및 브레이크 다운 전압 변화를 나타내는 그래프

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스의 구동전압이 비슷한 혼합가스들의 효율을 비교한 그래프

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 상호 평행한 제 1 및 제 2 기판의 주변을 밀봉하여 방전 가스 내장공간을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 기판중 적어도 하나의 기판의 내면에 방전가스 방전용 전극을 구비하며 상기 방전가스의 방전에 의해 발생하는 자외선광에 의해 여기되는 형광층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 방전 가스 내장공간에 충전된 방전가스가 20~99%의 제논(Xe)을 포함하는 불활성 기체의 혼합가스인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저 본 발명은 고효율과 장수명을 위하여 칼라 ACPDP에서 혼합 방전가스로 제논(Xe)을 포함한 불활성 기체를 사용한다. 여기서 혼합되는 기체로는 He, Ne, Ar, Kr이나 또는 그들의 혼합가스를 사용한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스로 제논과 네온의 혼합가스에서 제논의 함량에 따른 효율 및 브레이크다운 전압 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 네온/제논(Ne/Xe)의 혼합가스에서 제논의 함량(%)이 증가할수록 효율이 증가하는데, 제논의 함량이 많아지면 기체간 충돌이 심해져서 전자가 기체 원자를 이온화시키기에 충분히 높은 에너지를 갖기 어렵기 때문에 브레이크다운 전압도 함께 증가하는 문제가 있다.

구동회로 가격이나 소비전력을 줄이기 위해서, 보통 PDP의 구동전압을 가능한 낮추어야 할 필요가 있다.

따라서, 제논 이온에 대한 이차전자 방출계수가 높은 보호막을 찾아, 구동전업을 가능한 낮추고, 주어진 낮은 구동전압에서 최대한 많은 양의 제논을 섞어 혼합 방전가스를 사용하면 고효율의 방전을 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스의 가스 압력에 따른 효율 및 브레이크 다운 전압 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 가스압력이 증가할수록 효율이 증가하며 고압력하에서는 기체간 충돌이 심해지므로 브레이크 다운 전압도 함께 증가한다.

따라서, 구동전압을 낮추고, 낮은 구동전압하에서 가스압력을 최대한 높인 혼합 방전가스를 사용하면 고효율 방전을 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 방전가스의 구동전압이 비슷한 혼합가스들의 효율을 비교한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 제논의 함량을 2% 낮추고, 가스압력은 50 Torr 높이는 것 보다 가스압력을 50 Torr 낮추더라도 제논의 함량을 2% 높이는 것이 효율을 높이는데 효과적임을 알 수 있다.

즉, 가스압력이 높을수록, 제논의 함량이 많을수록 효율이 상승하는 반면, 구동전압이 상승하게 되는데, 이때 구동전압 상승분이 같을 경우 제논의 함량을 늘리는 것, 즉 제논의 부분압을 높이는 것이 가스 압력을 높이는 것보다 효율을 높이는데 더 효과적이라는 것이다.

상기에서 설명한 도3 내지 도 5의 구동 조건에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 수명변화를 나타내면 다음과 같다.

[표 1]

	Xe 4 % _ 400 Torr:2.4 * 10⁴hour	Xe 4 % _ 600 Torr:5.2 * 10⁴hour
	Xe 10 % _ 400 Torr:4.5 * 10⁴hour	Xe 10 % _ 600 Torr:1.3 * 10⁵hour
Xe 30 % _ 200 Torr:5.4 * 10⁴hour	Xe 30% _ 400 Torr:7.7 * 10⁴hour	Xe 30 % _ 600 Torr:6.5 * 10⁴hour

상기 표에 따르면, 가스압력을 높이면 기체간 충돌이 심해져서 전자가 기체 원자를 이온화시키기에 충분히 높은 에너지를 갖기 어렵게 될 뿐만 아니라, 이온의 에너지도 줄어서 보호막을 식각시키는 비율도 떨어지며, 궁극적으로 패널의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 제논의 함량이 많을수록 PDP 방전셀 안에 네온 이온수보다 제논 이온의 수가 급격히 증가하는데, 제논 이온의 sputtering yield 가 네온 이온보다 훨씬 작아서 보호막 수명에 유리하다는 것이다.

따라서, 가스압력이 높을수록, 제논의 함량이 많을수록 패널의 수명은 연장되는 것으로, 제논 4%_400 Torr 보다, 제논 30%_200 Torr 일 때의 보호막 수명이 오히려 길고, 제논의 부분압도 후자가 더 높기 때문에 효율면에서 더 유리하다는 생각을 할 수 있다.

그러므로, 20% 이상의 높은 제논의 양을 사용하되 전체압력을 낮추어 구동 전압을 낮추는 것이 고효율 및 장수명을 동시에 얻을 수 있는 것으로, 혼합 방전가스인 제논이 20~99% 일 때 최상의 동작 특성을 보여줄 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 칼라 ACPDP에서 가장 시급한 문제 중의 하나인 고효율과 장수명 문제를 혼합 방전 가스에 제논을 20~99% 첨가하므로 장시간의 동작수명, 저동작 전압, 발광 휘도 향상 및 색 순도 개선을 동시에 만족시켜 제품의 신뢰도를 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims

상호 평행한 제 1 및 제 2 기판의 주변을 밀봉하여 방전 가스 내장공간을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 기판중 적어도 하나의 기판의 내면에 방전가스 방전용 전극을 구비하며 상기 방전가스의 방전에 의해 발생하는 자외선광에 의해 여기되는 형광층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 방전 가스 내장공간에 충전된 방전가스가 20~99%에 해당하는 제논(Xe)을 포함하는 불활성기체의 혼합가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스.
제 1 항에 있어서, 상기 제논의 부분압을 높이면 구동 전압이 올라가게 되므로 저정 구동 전압을 얻기 위해서는 전체 가스 압력을 100~400Torr 로 낮추는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스.
제 1 항에 있어서, 상기 혼합가스에 포함되는 불활성 기체는 He, Ne, Ar 또는 Kr이나 또는 혼합성분인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 방전 가스.