KR20050036619A - 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이를 이용한플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광체에 MgO 점착률이 비교적 높은 물질을 첨가하여 플라즈마 디스플레이 패널의 방전시 휘도 유지율을 높인 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판, 제1 기판상에 형성되는 방전유지전극들, 방전유지전극들을 덮도록 형성되는 유전체, 유전체를 덮도록 형성되는 MgO 보호막, 제2 기판에 형성되는 어드레스 전극들, 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 다수의 방전셀을 구획하는 격벽 및 각각의 방전셀 내에 형성되는 형광체층을 포함하고, 형광체층은 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들로 이루어지며, 제1 물질들의 MgO 점착률은 제2 물질들의 MgO 점착률보다 큰 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명을 통하여, 휘도를 높일 수 있고 이에 따라 영구잔상효과도 개선될 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널{PHOSPHOR FOR PLASMA DISPLAY PANEL AND PLASMA DISPLAY PANEL USING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광체에 MgO 점착률이 비교적 높은 물질을 첨가하여 플라즈마 디스플레이 패널의 방전시 휘도 유지율을 높인 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)은 플라즈마 방전을 이용하여 화상을 재현하는 장치로서, 플라즈마 디스플레이 패널의 기판에 형성되는 전극들에 소정의 전압을 인가하여 이들 사이에서 플라즈마 방전이 일어나도록 하고, 이 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체층을 여기시켜 화상을 재현한다. 이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은 크게 교류형(AC type), 직류형(DC type) 및 혼합형(Hybrid type)으로 나누어진다.

도 3은 일반적인 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 분해 사시도이다. 도 3을 참조하면, 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 하부기판(103)과, 이 하부기판(103)에 형성된 제1 전극인 어드레스전극(107)과, 이 제1 전극(107)을 덮으면서 그 위에 형성된 유전체(111)와, 이 유전체(111) 상부에 형성되어 방전거리를 유지시키고 셀간의 크로스 토크(cross talk)를 방지하는 다수의 격벽(113)과 격벽(113) 표면에 형성된 형광체층(115)을 포함한다.

방전유지전극은 공통전극(104) 및 주사전극(105)으로 이루어지며, 상부기판(101)에 형성되는 바, 하부기판(103)에 형성된 어드레스전극(107)의 형성방향과 직교하도록 배치된다. 그리고 유전체(109)와 MgO 보호막(117)은 공통전극(104) 및 주사전극(105)을 차례로 덮고 있다.

이러한 플라즈마 디스플레이 패널은, 어드레스전극(107)이 양극(+)으로 되도록 하고, 공통전극(104)이 음극(-)으로 되도록 구동전압을 인가함으로써 방전을 개시한다. 이에 따라 방전셀의 방전 가스에 포함된 이온들은 공통전극(104)이 위치한 상부로 이동하고, 전자들은 어드레스 전극(107)이 위치한 하부로 이동하면서 전류가 흐르게 되며, 이와 같이 이동한 공간전하들이 반대 극성을 가지는 전극 유전체(109, 111)에 각각 쌓이게 된다. 이와 같이 유전체(109, 111)에 쌓인 전하들에 의하여 공통전극(104)과 어드레스전극(107)의 순공간전위는 처음 인가된 구동전압보다 작아져서 방전이 약해지며, 이에 따라 어드레스 방전이 종료된다.

어드레스 방전에 따라 공통전극(104)쪽에는 상대적으로 적은 양의 전자가 쌓이며, 주사전극(105)쪽에는 상대적으로 많은 양의 이온들이 쌓여 잔존하게 된다. 이와 같이 형성된 공통전극(104) 및 주사전극(105)쪽에 쌓인 전하들 사이에 벽전하가 형성되며, 이들에 의하여 공간전압이 형성된다.

다음으로 공통전극(104)이 음극, 주사전극(105)이 양극이 되도록 양 전극에 방전유지전압이 되면, 방전유지전압과 벽전압의 합이 방전개시전압보다 클 경우에 방전이 발생한다. 방전 발생후에 형성된 전하들은, 반대 극성으로, 즉 공통전극(104)에는 양전하가, 주사전극(105)에는 음전하가 쌓이게 되고 유지방전은 서서히 종료한다.

MgO 보호막(117)은 상기와 같은 어드레스방전 및 유지방전시에 방전가스의 이온충격으로 인한 영향을 완화시켜 이온 충돌로부터 유전층을 보호하는 역할을 한다. 그러나 실제로 MgO 보호막(117)은 통상적인 구동전압에서도 이온 충돌로 인하여 스퍼터링(sputtering)되므로, Mg 입자 또는 O 입자가 원자단위로 MgO 보호막(117)으로부터 떨어져 나가게 된다. 이와 같이 떨어져 나간 Mg 입자 또는 O 입자는 대부분 MgO 보호막(117)에 재부착되지만, 일부는 형광체층(115) 전면에 부착되어 형광체층이 자외선으로 여기되는 것을 방해하므로 휘도를 감소시키는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 형광체에 MgO 점착률이 높은 물질을 일정량 첨가한 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체층을 제조하여 휘도 유지율을 향상시킴으로써, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판, 제1 기판상에 형성되는 방전유지전극들, 방전유지전극들을 덮도록 형성되는 유전체, 유전체를 덮도록 형성되는 MgO 보호막, 제2 기판에 형성되는 어드레스 전극들, 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 다수의 방전셀을 구획하는 격벽 및 각각의 방전셀 내에 형성되는 형광체층을 포함하고, 형광체층은 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들로 이루어지며, 제1 물질들의 MgO 점착률은 제2 물질들의 MgO 점착률보다 큰 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 물질들은 MgO, Al₂O₃ 및 ZnO 중 하나 이상의 성분을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 물질들은 형광체층에 5~30중량% 포함될 수 있다.

그리고 제2 물질들은 핵 형태로 형광체층의 표면에 다수 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또다른 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체는, 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들을 포함하며, 제1 물질들의 MgO 점착률은 제2 물질들의 MgO 점착률보다 큰 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 물질들은 MgO, Al₂O₃ 및 ZnO 중 하나 이상의 성분을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 물질들은 형광체층에 5~30중량% 포함되어 있는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광체를 사용하여 제조한 형광체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀의 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 임의의 간격을 두고 실질적으로 평행하게 배치되는 제1 기판 및 제2 기판(11, 13)을 포함한다. 제2 기판(13) 위에는 다수의 어드레스 전극들(17)이 형성되어 있으며, 유전체(21)가 어드레스 전극(17)들을 덮으면서 제2 기판(13) 전면에 형성되어 있다. 유전체(21) 상에는 소정의 높이로 형성되어 다수의 방전셀을 구획하는 다수의 격벽(23)들이 형성되어 있고, 방전셀내에 형광체층(25)이 형성되어 있다.

또한, 제2 기판(13)에 대향하는 제1 기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(17)들과 직교 상태로 배치되는 한 쌍의 방전유지전극들(15)과 방전유지전극들(15)을 덮으면서 제1 기판(11) 전면에 형성되는 유전체(19)가 형성되어 있다. 이 유전체(19)를 MgO 보호막(27)이 덮고 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스전극(17) 및 하나의 방전유지전극(15)을 통해 인가되는 구동 전압으로 이들 전극 사이에 어드레스 방전을 일으킴으로써 방전셀 내에 벽전하를 형성하고, 이렇게 하여 선택된 방전셀들에 대응되는 한 쌍의 방전유지전극들에 교번하여 공급되는 교류 신호를 인가함으로써 유지 방전을 일으킨다. 이로써 방전공간을 형성하는 방전셀 내에 충진된 방전 가스가 여기되면서 자외선을 발생시키고, 이러한 자외선이 형광체를 여기시켜 가시광선을 발생시키면서 화상을 구현하게 된다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 포함된 형광체층은 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들로 이루어지는 데, 형광체 제조시 제2 물질들의 MgO 점착률에 비해 큰 MgO 점착률을 가진 제1 물질들을 첨가함으로써 본 발명의 실시예에 따른 형광체를 제조한다. 여기서의 MgO 점착률 (sticking efficiency)은 총입자개수에 대한 MgO 점착입자개수의 비(MgO 점착입자개수/총입자개수)로 정의한다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체층에 포함된 임의의 물질에 MgO 보호막의 스퍼터링으로 MgO가 점착된다고 할 때, 이 물질의 총입자수에 대한 스퍼터링시 MgO가 점착하는 물질의 입자수를 MgO 점착률로 정의한다. MgO 점착률이 양호한 물질로는 MgO와 유사하거나 동일한 원자가전자수를 가진 MgO, Al₂O₃ 또는 ZnO를 그 예로 들 수 있으며, 성분 선택의 폭이 넓다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 소재들은 상기한 제1 물질로서 사용할 수 있다. 그러나 이러한 제1 물질의 예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에서는 형광성의 제2 물질로 이루어진 형광체 페이스트(paste)에 비형광성의 제1 물질을 분말화하여 혼합하거나, 비형광성의 제1 물질과 형광성의 제2 물질을 혼합한 후 페이스트화하여 제조한다. 여기서, 비형광성의 제1 물질은 형광체의 5 내지 30중량%가 되도록 첨가한다. 제1 물질이 5중량% 미만인 경우, 그 양이 극히 미미하여 MgO 보호막의 스퍼터링에 따른 휘도 감소의 개선에 기여할 수 없고, 30중량% 초과인 경우는 형광체층에 비형광성 물질이 과도하게 포함되어 형광성 물질이 상대적으로 적게 포함되므로 오히려 휘도가 떨어지는 문제점이 있다. 상기한 제1 물질을 첨가하여 형광체를 제조하는 방법을 제외한 나머지 형광체 제조 방법 및 플라즈마 디스플레이 패널 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이어서 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 충분히 이해될 수 있는 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시한 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀의 형광체층(25)은 비형광성인 제1 물질(251) 입자들과 형광성인 제2 물질(252) 입자들로 이루어져 있다. 참고로 형광체층(25)에 있어서 형광성인 제2 물질(252)은, 적색으로 (Y, Gd)BO₃ : EU³⁺, 녹색으로 Zn₂SiO₄ : Mn ²⁺, 청색으로 BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu²⁺ 등을 사용한다.

제1 물질(251) 입자들은 미세한 핵 형태로 형성되어 있으며, MgO, ZnO 및 Al₂O₃ 중 어느 하나 이상의 성분으로 이루어진다. 이러한 제1 물질(251)은 입자 형태로 형광체층(25)의 표면에 다수 형성되어 플라즈마 디스플레이 패널에서 방전이 발생하는 경우, 전자의 충돌로 인하여 스퍼터링되어 MgO 보호막으로부터 떨어져 나가는 Mg 입자 및 O 입자가 자신에게 부착되도록 유도한다. 특히, 방전시에 MgO 점착률이 양호한 제1 물질(251)로 핵을 형성하는 경우, 방전시에 MgO 보호막(27)으로부터 스퍼터링된 Mg 입자들 및 O 입자들은 제1 물질(251)로 된 핵에 주로 부착되므로, 종전에 형광체층(25) 전면에 퍼지는 것에 비하여 그 부착 면적이 현저하게 줄어들어 휘도 감쇄율이 적어지게 된다. 따라서 휘도가 종래에 비하여 훨씬 좋아진다.

이하에서는 본 발명의 실험예를 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 비교예와 비교하여 설명한다. 이와 같은 본 발명의 실험예에 단지 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

이하의 실험예에서는 종래 기술과의 대비를 위하여 휘도유지율을 측정하였다. 휘도유지율은 초기 휘도에 대한 임의의 수명시간의 휘도의 비로 정의하며 %로 나타낸다. 휘도유지율의 경우, 영구잔상 정도를 평가하는 하나의 지표로 사용할 수 있는 바, 휘도유지율이 개선됨에 따라 패턴(정지영상)부분과 비패턴부분 간의 휘도차이가 더 적게 나타나므로 인간의 육안으로 구별할 수 있는 휘도차에 도달하는데 더 오랜시간이 걸리게 된다. 그러므로 휘도 유지율이 개선되면 영구잔상도 개선될 수 있다. 즉, 영구잔상은 동일한 정지영상을 오랫동안 디스플레이하는 경우, 형광체가 열화됨으로써 발생하는 데, 상기한 바와 같이, 형광체 표면에 다량의 제1 물질로 된 핵입자를 형성하는 경우, 형광체 표면 위에 MgO 재부착율이 감소하여 휘도 감쇄 정도가 개선되면서 영구잔상의 개선 효과도 얻을 수 있다.

실험예

적정 점도를 가지도록 바인더 고분자인 니트로에틸 셀룰로오스(nitroethyl cellulose, NEC)를 용매에 용해시키고 광개시제, 다관능성 단량체 및 각종 첨가제를 혼합하여 액상의 고분자 용액(vehicle)을 제조하였다. 다음으로, 제조된 액상 고분자 용액에 형광체 분말과 20중량% 정도의 MgO 분말을 투입하여 고속 교반기로 혼합한 후 3본 롤러로 형광체를 균일하게 분산시켜 감광성 형광체 페이스트를 제조하고 점도를 조절하였다. 상기와 같이 제조한 형광체 페이스트를 격벽이 형성된 플라즈마 디스플레이 패널에 도포 및 소성하여, 플라즈마 디스플레이 장치를 제조하였다. 이와 같이 제조한 플라즈마 디스플레이 장치 화면으로부터 수명시간이 각각 0시간, 100시간, 200시간, 300시간 및 400시간이 되는 시점의 휘도를 측정하였다.

비교예

형광체에 MgO 분말을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기한 실험예와 동일한 방법으로 실험을 행하였다.

이하의 표 1에서는 상기한 실험예와 비교예에 따른 휘도를 나타내며, 이에 따라 계산한 휘도유지율도 계산하여 나타낸다.

상기한 표 1을 그래프화하여 나타내면 도 2와 같다. 도 2는 본 발명의 실험예와 비교예를 그래프화한 것으로서, X축은 수명시간(h), Y축은 휘도유지율(%)을 나타낸다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실험예의 경우 휘도 유지율이 완만하게 감소하고 있으나, 비교예의 경우 휘도 유지율이 급격하게 감소하고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실험예와 같이 20중량%의 MgO 분말을 함유한 형광체의 경우 비교예인 종래의 형광체에 비하여 휘도 유지율이 양호하므로 우수한 방전 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이러한 본 발명의 실험예는 5 내지 30중량%의 MgO 점착률이 양호한 MgO, Al₂O₃ 및 ZnO를 첨가하는 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에서 형광체층은 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들로 구성하고, 제1 물질들의 MgO 점착률이 제2 물질들의 MgO 점착률보다 크도록 하므로 MgO 보호막으로부터 스퍼터링된 Mg 입자 또는 O 입자가 핵으로 된 제2 물질입자에 달라붙게 된다. 따라서 형광체층에 이들 입자들이 부착되는 면적이 축소되어서 휘도를 높일 수 있고 이에 따라 영구잔상효과도 개선될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기한 제1 물질로서 MgO와 점착률이 양호한 MgO, Al₂O₃ 및 ZnO 중 하나 이상의 성분을 사용하므로, 성분 선택의 폭이 넓은 이점이 있다.

그리고 상기 제1 물질들은 형광체층에 5~30중량% 함유되는 경우, 휘도 유지율을 가장 이상적으로 할 수 있다.

제1 물질들은 핵 형태로 형광체층의 표면에 다수 형성되어 있으면, 스퍼터링된 Mg 입자 또는 O 입자가 핵으로 된 제1 물질 입자에 주로 달라붙게 되어, Mg 입자 또는 O 입자가 형광체층 표면에 넓은 면적으로 퍼지는 것을 막을 수 있으므로 휘도 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 유지율에 관한 그래프이다.

도 3은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀의 분해 사시도이다.

Claims (7)

1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;

   상기 제1 기판상에 형성되는 방전유지전극들;

   상기 방전유지전극들을 덮도록 형성되는 유전체;

   상기 유전체를 덮도록 형성되는 MgO 보호막;

   상기 제2 기판에 형성되는 어드레스 전극들;

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 다수의 방전셀을 구획하는 격벽; 및

   상기 각각의 방전셀 내에 형성되는 형광체층;

   을 포함하고,

   상기 형광체층은, 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들로 이루어지며, 상기 제1 물질들의 MgO 점착률은 상기 제2 물질들의 MgO 점착률보다 큰 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP).
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 물질들은 MgO, Al₂O₃ 및 ZnO 중 하나 이상의 성분을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 물질들은 상기 형광체층에 5~30중량% 포함되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

   상기 제1 물질들은 핵 형태로 상기 형광체층의 표면에 다수 형성되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 플라즈마 디스플레이 패널에 사용하는 형광체로서,

   상기 형광체는, 비형광성인 제1 물질들과 형광성인 제2 물질들을 포함하며, 상기 제1 물질들의 MgO 점착률은 상기 제2 물질들의 MgO 점착률보다 큰 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 물질들은 MgO, Al₂O₃ 및 ZnO 중 하나 이상의 성분을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 제1 물질들은, 상기 형광체층에 5~30중량% 포함되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.