KR20030065891A - Power recoverry apparatus for plasma display panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환하여 재 사용하여 소비전력을 절감하는데 적당하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy recovery apparatus for a plasma display panel, and more particularly, to an energy recovery apparatus for a plasma display panel suitable for reducing power consumption by converting heat generated from a plasma display panel into electrical energy and reusing it.
일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널은 뛰어난 표시특성과, 대면적화가 용이하다는 장점을 가지고 있다.In general, a plasma display panel has advantages of excellent display characteristics and easy large area.
그러나, 플라즈마 디스플레이 패널은 그 구조 및 구동원리상 고전력이 소모되며, 이와 같은 종래 플라즈마 디스플레이 패널을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.However, the plasma display panel consumes high power due to its structure and driving principle. The plasma display panel will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 종래 플라즈마 디스플레이 패턴의 픽셀부분의 단면모식도로서, 이에 도시한 바와 같이 하부기판(10)의 상부에 위치하는 절연막인 하지막(11)과; 그 하지막(11)의 상부일부에 위치하는 전압이 인가되는 어드레스전극(12)과; 상기 어드레스전극(12) 및 하지막(11)의 상부전면에 위치하는 유전막(13)과; 상기 어드레스전극(12)으로 부터 소정거리씩 각각 이격되는 유전막(13)의 상부에 접하며, 상부측으로 긴 형태를 구조를 나타내어 픽셀영역을 구분하는 격벽(14)과; 상기 격벽(14)으로 분할 되는 픽셀영역의 격벽(14)측면과 유전막(13)의 상부측에 소정의 두께로 위치하며, 자외선의 인가에 의해 R, G, B각각의 가시광을 발산하는 형광체층(15)과; 상부기판(20)과; 상기 상부기판(20)의 하측에 접하며, 상기 격벽(14)이 한정하는 픽셀영역 내에서 상기 어드레스전극(12)과 수직으로 교차하도록 위치하는 유지전극(21)과; 상기 유지전극(21)의 하부일부에 위치하는 버스전극(22)과; 상기 버스전극(22), 유지전극(21), 상부기판(20)의 하부전면에 위치하는 유전막(23)과; 상기 유전막(23)을 보호하며, 상기 격벽(14)에 접하도록 상기 유전막(23)의 하부에 위치하는 보호막(24)으로 구성된다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion of a conventional plasma display pattern, as shown therein, and an underlayer 11, which is an insulating film located on an upper portion of a lower substrate 10; An address electrode 12 to which a voltage located at an upper portion of the underlayer 11 is applied; A dielectric film 13 disposed on the upper surface of the address electrode 12 and the underlying film 11; A partition wall 14 which contacts the upper portion of the dielectric layer 13 spaced apart from the address electrode 12 by a predetermined distance, and has a long shape toward the upper side to divide the pixel region; Phosphor layer positioned at a predetermined thickness on the side of the partition 14 and the upper side of the dielectric layer 13 of the pixel region divided into the partition 14, and emits visible light of each of R, G, B by the application of ultraviolet light (15); An upper substrate 20; A sustain electrode 21 which is in contact with a lower side of the upper substrate 20 and is positioned to vertically intersect the address electrode 12 in a pixel region defined by the barrier rib 14; A bus electrode 22 positioned at a lower portion of the sustain electrode 21; A dielectric film 23 positioned on the front surface of the bus electrode 22, the sustain electrode 21, and the upper substrate 20; The dielectric layer 23 may be protected, and the protective layer 24 may be disposed below the dielectric layer 23 to contact the partition 14.
이하, 상기와 같은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 구조 및 동작을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure and operation of the conventional plasma display panel as described above will be described in more detail.
먼저, 하부기판(10)의 상부에 하지막(11)이 위치하며, 그 하지막(11)의 상부일부에 어드레스전극(12)이 위치한다.First, an underlayer 11 is positioned on an upper portion of the lower substrate 10, and an address electrode 12 is positioned on an upper portion of the underlayer 11.
상기 하지막(11)은 상기 어드레스전극(12)과 하부기판(10)의 반응을 방지하기 위한 것이다.The base layer 11 is to prevent the address electrode 12 and the lower substrate 10 from reacting.
그 다음, 상기 어드레스전극(12)과 하지막(11)의 상부전면에 위치하는 유전막(13)은 하부영역으로의 가시광선의 발산을 막고, 발광효율을 증가시키기 위해 반사율이 높은 유전막을 사용한다.Next, the dielectric film 13 positioned on the upper surface of the address electrode 12 and the underlying film 11 is used to prevent the emission of visible light to the lower region and to use a dielectric film having high reflectance to increase luminous efficiency.
그리고, 상기 형광체층(15)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 순으로 적층되어 있으며, 상기 격벽(14)의 사이영역에서 형성되는 플라즈마에 의한 자외선의 강도에 따라 특정한 파장의 가시광을 발산하게 된다.In addition, the phosphor layer 15 is stacked in the order of red (R), green (G), and blue (B), and the phosphor layer 15 is specified according to the intensity of ultraviolet rays by the plasma formed between the partition walls 14. The visible light of the wavelength is emitted.
상부영역의 구조는 소다 라임 실리캐이트 유리기판인 상부기판(20)의 하측에 상기 어드레스전극(12)과는 수직방향으로 교차하도록 유지전극(21)과, 그유지전극(21)의 상부일부에 위치하는 버스전극(22)을 가지고 있으며, 그 전면에는 광투과율이 우수한 유전막(23)이 위치하게 된다.The structure of the upper region includes a sustain electrode 21 and a part of the upper portion of the sustain electrode 21 at a lower side of the upper substrate 20, which is a soda lime silicate glass substrate, in a direction perpendicular to the address electrode 12. Has a bus electrode 22 positioned on the front surface thereof, and a dielectric film 23 having excellent light transmittance is positioned on the front surface thereof.
또한, 그 유전막(23)의 전면에는 플라즈마의 발생에 의해 유전막(23)이 손상되는 것을 방지하기 위해 보호막(24)이 위치한다.In addition, a protective film 24 is positioned on the entire surface of the dielectric film 23 to prevent the dielectric film 23 from being damaged by the generation of plasma.
이와 같은 구조에서 상기 유지전극에는 예비방전에 필요한 전압이 인가되며, 특정한 셀을 선택하는 과정은 버스전극(22)과 그 버스전극(22)과는 수직방향으로 교차되는 어드레스전극(21)을 이용하여 전압차를 발생시킨다.In such a structure, a voltage required for preliminary discharge is applied to the sustain electrode, and a process of selecting a specific cell uses the bus electrode 22 and the address electrode 21 crossing the bus electrode 22 in a vertical direction. To generate a voltage difference.
이와 같이 전압차에 의해 상기 격벽(14)의 사이영역에 위치하는 소스가스를 플라즈마 상태로 만들고, 그 플라즈마에서 발생되는 자외선을 이용하여 상기 형광체층(15)으로 부터 특정한 파장의 가시광을 유도하여 화면을 표시하게 된다.As such, the source gas positioned between the barrier ribs 14 is placed in a plasma state by the voltage difference, and the visible light having a specific wavelength is induced from the phosphor layer 15 by using ultraviolet rays generated in the plasma. Will be displayed.
상기한 바와 같이 플라즈마 디스플레이 패널은 미소 방전현상을 이용하기 때문에 다량의 전자가 열로서 방출되며, 이에 따라 소비전력이 증가하게 되고, 플라즈마 디스플레이 패널의 온도도 상승하게 된다.As described above, since the plasma display panel uses the micro discharge phenomenon, a large amount of electrons are emitted as heat, thereby increasing power consumption and increasing the temperature of the plasma display panel.
예를 들어 60인치 이상의 플라즈마 디스플레이 패널의 경우 600W이상의 소비전력을 가지며, 표시장치로서는 대단히 큰 전력을 소비하게 된다.For example, a 60-inch or larger plasma display panel has a power consumption of 600 W or more, and consumes a very large power as a display device.
플라즈마 디스플레이 패널의 방전효율 함수는 방전가스의 압력과, 전극간의 거리의 관계를 이용한 전기에너지의 식으로 표현할 수 있으며, 그 방전효율 함수를 수학식1에 나타내었다.The discharge efficiency function of the plasma display panel may be expressed by an equation of electric energy using the relationship between the pressure of the discharge gas and the distance between the electrodes, and the discharge efficiency function is shown in Equation 1 below.
상기 V는 전압이며, P는 방전가스의 압력, d는 전극간의 거리를 나타낸다.V is the voltage, P is the pressure of the discharge gas, d is the distance between the electrodes.
플라즈마 디스플레이 패널의 경우에는 전극간의 거리가 짧기 때문에 에너지가 작으며, 그 방전효율이 좋지 않아 큰 전력을 소비하게 된다.In the case of the plasma display panel, since the distance between the electrodes is short, the energy is small, and the discharge efficiency is not good, thereby consuming large power.
상기한 바와 같이 종래 플라즈마 디스플레이 패널은 미소방전을 이용하기 때문에 전하가 열로써 방출되는 현상이 발생하여, 소비전력이 증가하며, 고온의 열이 발생하는 문제점이 있었다.As described above, since the conventional plasma display panel uses microdischarge, a phenomenon in which charges are released as heat occurs, power consumption increases, and high temperature heat is generated.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생하는 열을 전기에너지로 다시 회수하여 소비전력을 저감시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치를 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an energy recovery apparatus for a plasma display panel capable of reducing power consumption by recovering heat generated from the plasma display panel as electrical energy.
도1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 픽셀영역 단면도.1 is a cross-sectional view of a pixel area of a conventional plasma display panel.
도2는 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of an energy recovery apparatus of the present invention plasma display panel.
도3은 도2에 있어서, 열전소자의 위치를 보인 일실시 평면도.3 is a plan view showing the position of the thermoelectric element in FIG.
도4는 도2에 있어서, 열전소자의 일실시 단면도.4 is a cross-sectional view of an embodiment of the thermoelectric device of FIG. 2;
도5는 도2에 있어서, 태양전지의 일실시 단면도.FIG. 5 is a sectional view of one embodiment of a solar cell in FIG. 2; FIG.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
100:상판200:하판100: top plate 200: bottom plate
30:열전소자40:태양전지30: thermoelectric element 40: solar cell
상기와 같은 목적은 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환할 수 있는 수단을 상판측에 포함시키고, 그 플라즈마 디스플레이 패널의 외측에 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있는 수단을 구비시켜, 그 플라즈마 디스플레이 패널의 열과 태양광으로 부터 회수한 전기에너지를 전원의 일부로 사용함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The above object includes a means for converting heat generated from the plasma display panel into electrical energy on the upper plate side, and a means for converting sunlight into electrical energy on the outside of the plasma display panel, It is achieved by using the electrical energy recovered from the heat and sunlight of the plasma display panel as a part of the power source, and the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 플라즈마 디스플레이 패널의 상판(100)의 외측에 부착되어지는 열전소자(30)를 더 포함하여 구성되며, 바람직한 설치위치는 상기 도1에 도시한 상판을 구성하는 상부기판(20)의 하부측에서 상기 블랙매트릭스(BM)의 상부측에 위치하도록 구성한다.FIG. 2 is a configuration diagram of the energy recovery device of the plasma display panel of the present invention, and further includes a thermoelectric element 30 attached to an outer side of the upper plate 100 of the plasma display panel, as shown in FIG. The position is configured to be located on the upper side of the black matrix BM at the lower side of the upper substrate 20 constituting the upper plate shown in FIG.
또한, 소비전력을 최소화 하기 위하여 상기 상부기판(20)의 일부 상부측에는 태양전지(40)를 더 포함하여 구성할 수 있다.In addition, in order to minimize the power consumption, the upper portion of the upper substrate 20 may be configured to further include a solar cell 40.
상기 열전소자(30)는 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환하며, 그 변환된 전기에너지를 플라즈마 디스플레이 패널의 전원의 일부로 사용함으로써, 소비전력을 낮출 수 있게 된다.The thermoelectric element 30 converts heat generated from the plasma display panel into electrical energy, and lowers power consumption by using the converted electrical energy as part of a power source of the plasma display panel.
도3은 상기 열전소자(30)의 위치를 보인 일 실시예로서, 플라즈마 디스플레이 패턴의 표시영역의 외측에 설치되어, 그 표시되는 화상에 영향을 주지 않도록 배치한다.3 shows the position of the thermoelectric element 30, which is provided outside the display area of the plasma display pattern so as not to affect the displayed image.
상기 도3에는 4개의 열전소자(30)가 플라즈마 디스플래이 패널의 상판 모서리에 각각 형성된 형상을 보여주고 있으며, 이는 제조비용과 실험적인 데이터를 통해서 그 개수를 결정할 수 있다.In FIG. 3, four thermoelectric elements 30 are formed at the top edges of the plasma display panel, respectively, which can be determined through manufacturing cost and experimental data.
상기 열전소자(30)는 냉각이나 가열을 동시에 수행하여야 하는 경우, 그리고 열원을 이용한 발전이 필요한 경우 사용할 수 있는 열과 전기의 교환소자이다.The thermoelectric element 30 is a heat and electricity exchange element that can be used when cooling or heating must be performed simultaneously, and when power generation using a heat source is required.
즉, 열을 흡수하여 전기를 발생시킬 수 있으며, 반대로 인가되는 전압에 따라 열을 발생하거나 냉각 시키는 동작을 하게 된다.That is, it can generate electricity by absorbing heat, and on the contrary, generates heat or cools according to the applied voltage.
이는 전압의 극전환을 통해서 가열 또는 냉각을 하게 되며, 본 발명에서는 플라즈마 디스플레이 패널의 열을 전기에너지로 변환하는 용도로 사용한다.It is heated or cooled through the polarity change of the voltage, in the present invention is used for converting the heat of the plasma display panel into electrical energy.
도4는 본 발명에 적용되는 상기 열전소자(30)의 일실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 절연층(31, 35)의 사이에 도전체막(32, 34)이 위치하며, 그 도전체막(32, 34)의 사이에는 P형과 N형으로 도핑된 반도체층(35)이 그 P형과 N형이 교번하여 매트릭스상으로 배치된다.FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the thermoelectric element 30 applied to the present invention. As shown therein, the conductor films 32 and 34 are positioned between the insulating layers 31 and 35, and the conductor film ( Between the 32 and 34, the semiconductor layer 35 doped with P-type and N-type is arranged in a matrix with the P-type and N-type alternately.
상기 도4에 도시한 구조는상기 절연층(35)으로 부터 전달되는 열을 흡수하여 반도체층(35)에서 그 열을 전압으로 변경하는 구성을 가진다.The structure shown in FIG. 4 has a structure in which heat transferred from the insulating layer 35 is absorbed and the heat is changed to a voltage in the semiconductor layer 35.
상기 구성의 열전소자(30)를 사용함으로써, 플라즈마 디스플레이 패널에서 전하가 열로 방출되고, 그 열을 다시 전압으로 회수하여 이를 전원의 일부로 사용할 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 디스플레이 패널의 소비전력을 절감할 수 있게 된다.By using the thermoelectric element 30 of the above configuration, the charge is discharged as heat from the plasma display panel, and the heat can be recovered as a voltage and used as part of a power source, thereby reducing power consumption of the plasma display panel. Will be.
또한, 상기 도2에 도시한 바와 같이 플라즈마 디스플레이 패널의 표면상에 태양전지(40)를 부가하여, 그 태양전지(40)가 태양광선을 흡수하여 전기에너지로 변환시키고, 이를 플라즈마 디스플레이 패널의 전원 일부로 사용할 수 있도록 하여 보다 소비전력을 절감할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the solar cell 40 is added to the surface of the plasma display panel, and the solar cell 40 absorbs sunlight and converts it into electrical energy, which is then used as a power source for the plasma display panel. It can be used as a part to reduce power consumption.
이때, 태양전지(40)의 구조를 도5에 도시하였다.At this time, the structure of the solar cell 40 is shown in FIG.
도5는 태양전지(40)의 일실시 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 유리기판(41)의 상부에 Mo전극(42)이 위치하며, 그 상층에 순차적으로 흡수층(43), CdS층(44), 투명전극층(45)이 적층되며, 그 투명전극층(45)의 주변부 상부에 Ag전극(46)이 위치하도록 구성된다.5 is a cross-sectional view of an embodiment of the solar cell 40. As shown therein, the Mo electrode 42 is positioned on the glass substrate 41, and the absorbing layer 43 and the CdS layer 44 are sequentially formed on the upper layer. ), The transparent electrode layer 45 is stacked, and the Ag electrode 46 is positioned above the periphery of the transparent electrode layer 45.
상기 태양전지는 실리콘과 갈륨비소를 사용하여 제조할 수 있으며, 실리콘을 이용하는 경우에도, 각 실리콘의 결정형인 단결정, 다결정, 비정질을 사용할 수 있다.The solar cell may be manufactured using silicon and gallium arsenide, and even when silicon is used, single crystals, polycrystals, and amorphous crystals of silicon may be used.
단결정실리콘을 태양전지로 사용할 경우에는 실리콘에 5가의 원소를 함침시켜, p형의 반도체층을 만든후, 그 p-n결합구조가 하나의 단결정 실리콘층에서 구현이되면, 불순물의 농도차에 의해 n형 반도체 영역에서 잉여전자가 p형 반도체 영역으로 확산된다.In the case of using single crystal silicon as a solar cell, impregnating a pentavalent element into silicon to form a p-type semiconductor layer, and if the pn bonding structure is realized in one single crystal silicon layer, n-type is caused by the difference in concentration of impurities. In the semiconductor region, surplus electrons diffuse into the p-type semiconductor region.
이때, p형 반도체 영역의 전도대 내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대에 있는 정공이 가지는 에너지는 p형 반도체층보다 높아지게 되므로, 내부 전위차가 발생하게 된다.At this time, since the energy of electrons in the conduction band of the p-type semiconductor region becomes narrower than the n-type, and the energy of holes in the valence band of the n-type semiconductor becomes higher than that of the p-type semiconductor layer, an internal potential difference occurs.
상기와 같은 상태에서 금지대폭 이상의 광에너지가 흡수되면 가전자대에 있는 전자가 여기되어 금지대폭을 넘어 전도대로 이동하게 된다.When light energy of more than the prohibited band is absorbed in the above state, electrons in the valence band are excited to move beyond the prohibited band to the conduction band.
상기와 같이 전자가 여기되면, 가전자대에 있던 전자의 자리가 비게 되어 정공이 형성되어 양전하와 음전하의 쌍이 형성되며, 그 농도차와 전위차에 의해 전자는 n형 반도체 영역으로, 전공은 p형 반도체 영역으로 이동되어 외부회로에 전류가 흐르게 된다.When electrons are excited as described above, the electrons in the valence band become empty and holes are formed to form a pair of positive and negative charges. The electrons are n-type semiconductor regions and the holes are p-type semiconductors due to the concentration difference and the potential difference. It moves to the area and current flows to the external circuit.
이와 같은 태양전지를 사용하여 플라즈마 디스플레이 패널이 구동될때 필요한 전원의 일부를 충당함으로써, 그 소비전력을 낮출 수 있게 된다.By using a solar cell such as to cover a part of the power required when the plasma display panel is driven, the power consumption can be lowered.
상기한 바와 같이 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수장치는 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생하는 열과 외부의 태양광을 전기에너지로 변환하여, 그 전기에너지를 플라즈마 디스플레이 패널의 전원의 일부로 사용함으로써,플라즈마 디스플레이 패널의 소비전력을 절감하는 효과가 있다.As described above, the apparatus for recovering energy of the plasma display panel of the present invention converts heat generated from the plasma display panel and external sunlight into electrical energy, and uses the electrical energy as part of a power supply of the plasma display panel, thereby It is effective to reduce power consumption.
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