KR20070103222A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR20070103222A
KR20070103222A KR1020060035060A KR20060035060A KR20070103222A KR 20070103222 A KR20070103222 A KR 20070103222A KR 1020060035060 A KR1020060035060 A KR 1020060035060A KR 20060035060 A KR20060035060 A KR 20060035060A KR 20070103222 A KR20070103222 A KR 20070103222A
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groove
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plasma display
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김윤희
김세종
소현
김현
한진원
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 효율을 향상시키고, 내전압 특성을 향상시키기 위한 것으로, 배면기판과, 상기 배면기판에 대향하여 배치된 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 복수 개의 방전셀들을 구획하는 격벽과, 상기 배면기판을 대향하는 상기 전면기판 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 X전극 및 Y전극을 포함하는 유지전극쌍들과, 상기 유지전극쌍들을 덮도록 상기 전면기판 상에 형성되고, 상기 각 방전 셀들마다 적어도 2개가 대응되도록 형성된 그루브들을 포함하는 전면유전체층을 포함하고, 상기 그루브의 표면과 상기 유지전극쌍들의 최소 거리는 20 내지 25㎛인 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{The plasma display panel}
도 1은 일반적인 3전극 면방전 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 제1그루브를 보다 상세히 설명하기 위한 부분 확대 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 방전셀들, 전극들 및 제1,2그루브들의 배치위치를 알려주는 배치도이다.
도 6a 및 도 6b는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널에서 X전극과 Y전극 사이의 거리를 변화시키면서, 구동전압 및 발광효율을 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 다른 변형예이다.
도 8a 및 도 8b에 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 현상과 본 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널을 각각 모델링한 후, 방전 현상을 시뮬레이션한 사진이다.
도 9a 내지 9c는 비교예들 및 본 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널에서의 방전 경로를 보다 상세하게 보여 주기 위한 시뮬레이션 사진이다.
도 10은 본 실시예의 제1그루브 및 제2그루브 사이의 거리(L)를 변화시키면서, 자외선 변환 효율을 시뮬레이션한 결과 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 또 다른 변형예이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
100 : 플라즈마 디스플레이 패널 111 : 전면기판
115 : 전면 유전체층 116 : 보호층
121 : 배면기판 122 : 어드레스전극
125 : 배면 유전체층 126 : 형광체층
130 : 격벽 131, 231, 331: X전극
132, 232, 332: Y전극 145, 345: 제1그루브
146, 346: 제2그루브
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더 상세하게는 발광 효율이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
근래에 들어 종래의 음극선관 디스플레이 장치를 대체하는 것으로 주목받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)은, 복수개의 전극이 형성된 두 기판 사이에 방전가스가 봉입된 후 방전 전압이 가해지고, 이로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체가 여기되어 원하는 화상을 얻는 평판 표시 패널이다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널의 발광 효율을 증가시키고, 방전 전압을 낮추기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 즉, 소정의 방전전압 이하로 구동되면서도, 발광 효율이 높은 플라즈마 디스플레이 패널을 설계하는 것이 매우 중요하다.
본 발명은 발광 효율이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 내전압 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
본 발명은 배면기판과, 상기 배면기판에 대향하여 배치된 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 복수 개의 방전셀들을 구획하는 격벽과, 상기 배면기판을 대향하는 상기 전면기판 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 X전극 및 Y전극을 포함하는 유지전극쌍들과, 상기 유지전극쌍들을 덮도록 상기 전면기판 상에 형성되고, 상기 각 방전 셀들마다 적어도 2개가 대응되도록 형성된 그루브들을 포함하는 전면유전체층을 포함하고, 상기 그루브의 표면과 상기 유지전극쌍들의 최소 거리는 20 내지 25㎛인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
상기 그루브는 다단으로 구비될 수 있다.
상기 그루브는 복수개의 서로 다른 식각율을 갖는 층으로 구비될 수 있다.
상기 각 방전셀마다 2개의 그루브들이 형성되어 있고, 상기 2개의 그루브들은 상기 X전극 및 상기 Y전극에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.
상기 X전극 및 상기 Y전극은 각각 버스전극 및 투명전극을 포함하고, 상기 그루브의 표면과 상기 버스전극들의 최소 거리는 20 내지 25㎛일 수 있다.
상기 일 방전셀에 대응되도록 형성되어 있는 그루브들은, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 형성되는 가상의 대칭면에 대하여 대칭되도록 배치될 수 있다.
상기 방전셀은 실질적으로 직사각형의 형상을 가지며, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 간격은 상기 방전셀의 장변의 1/4 내지 1/2일 수 있다.
상기 그루브들은 상기 방전셀들마다 불연속적으로 형성될 수 있다.
상기 그루브들은 실질적으로 직사각형의 횡단면을 갖도록 할 수 있다.
상기 전면유전체층을 덮는 보호막을 더 포함한다.
본 발명은 또한, 배면기판과, 상기 배면기판에 대향하여 배치된 전면기판과, 상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 복수 개의 방전셀들을 구획하는 격벽과, 상기 배면기판을 대향하는 상기 전면기판 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 X전극 및 Y전극을 포함하는 유지전극쌍들과, 상기 유지전극쌍들을 덮도록 상기 전면기판 상에 형성되고, 상기 각 방전 셀들마다 적어도 2개가 대응되도록 형성된 그루브들을 포함하는 전면유전체층을 포함하고, 상기 그루브는 다단으로 구비된 플라 즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
상기 그루브는 복수개의 서로 다른 식각율을 갖는 층으로 구비될 수 있다.
상기 각 방전셀마다 2개의 그루브들이 형성되어 있고, 상기 2개의 그루브들은 상기 X전극 및 상기 Y전극에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.
상기 X전극 및 상기 Y전극은 각각 버스전극 및 투명전극을 포함하고, 상기 그루브의 면 중 상기 버스전극에 인접한 면이 다단을 이룰 수 있다.
상기 일 방전셀에 대응되도록 형성되어 있는 그루브들은, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 형성되는 가상의 대칭면에 대하여 대칭되도록 배치된 것일 수 있다.
상기 방전셀은 실질적으로 직사각형의 형상을 가지며, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 간격은 상기 방전셀의 장변의 1/4 내지 1/2일 수 있다.
상기 그루브들은 상기 방전셀들마다 불연속적으로 형성될 수 있다.
상기 그루브들은 실질적으로 직사각형의 횡단면을 가질 수 있다.
상기 전면유전체층을 덮는 보호막을 더 포함할 수 있다.
다음으로 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 1에 일반적인 3전극 면방전 교류형 플라즈마 디스플레이 패널(10)이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 상기 플라즈마 디스플레이 패널(10)은 상판(50)과 이와 평행하게 결합되는 하판(60)을 구비한다. 상판(50)의 전면기판(11) 상에는 X 전극(31)과 Y전극(32)이 쌍을 이루는 유지전극쌍(12)들이 배치되어 있고, 전면기판(11)을 대향하는 하판(60)의 배면기판(21) 상에는 어드레스전극(22)들이 Y전극(31)들 및 X전극(32)들과 교차하도록 배치되어 있다. Y전극(32)과 X전극(31) 각각은 투명전극(32a, 31a) 및 버스전극(32b, 31b)을 구비한다. 이렇게 배치된 한 쌍의 Y전극(31) 및 X전극(32)과, 이와 교차하는 어드레스전극(22)에 의하여 이루어지는 공간이 단위 방전셀(cell)을 형성하게 된다. 이렇게 전면기판(11)과 배면기판(21)의 각 면에는 각 전극들을 매립하도록 각각 전면유전체층(15) 및 배면유전체층(25)이 각각 형성되어 있다. 전면 유전체층(15) 상에는 통상 MgO로 된 보호층(16)이 형성되며, 배면 유전체층(25)의 전면에는 방전거리를 유지하고 방전셀 사이의 전기적 광학적 크로스토크(cross-talk)를 방지하는 격벽(30)이 형성되어 있다. 이 격벽(30)의 양 측면과 격벽(30)이 형성되지 않은 배면 유전체층(25)의 전면에는 형광체층(26)들이 도포되어 있다.
그러나, 상기와 같은 플라즈마 디스플레이 패널(10)에 있어서, 구동전압이 높고, 발광효율이 낮은 문제점이 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)이 도시되어 있다. 도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 내부 구조를 보여주는 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 방전셀(180)들, 전극들(131, 132, 122) 및 제1,2그루브(145, 146)들의 배치위치를 알려주는 배치도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 크게 상 판(150)과 이와 평행하게 결합되는 하판(160)을 구비한다. 상기 상판(150)은 전면기판(111), 전면유전체층(115), 유지전극쌍(112)들 및 보호층(116)을 구비하고, 하판(160)은 배면기판(121), 어드레스전극(122)들, 배면유전체층(125), 격벽(130) 및 형광체층(126)들을 구비한다.
상기 전면기판(111)과 배면기판(121)은 서로 소정의 간격으로 이격되어 배치되며, 그것들 사이에 방전이 발생되는 방전공간을 한정한다. 상기 전면기판(111) 및 배면기판(121)은 가시광 투과율이 우수한 유리를 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 명실 콘트라스트의 향상을 위하여, 상기 전면기판(111) 및/또는 배면기판(121)이 착색될 수도 있다.
상기 전면기판(111)과 배면기판(121) 사이에는 상기 격벽(130)이 배치되어 있는데, 보다 상세하게는 상기 격벽(130)은 상기 배면 유전체층(125) 상에 배치되어 있다. 이러한 격벽(130)은 방전공간을 복수개의 방전셀(180)들로 구획하며, 방전셀(180)들 사이의 광학적/전기적 크로스토크를 방지하는 기능을 수행한다.
도 2를 참조하면, 상기 격벽(130)이 직사각형의 횡단면을 가지는 매트릭스 배열의 방전셀(180)들을 구획하는 것으로 도시되어 있다. 상기 격벽(130)은 상기 유지전극쌍(112)들과 실질적으로 평행하게 배치되는 제1격벽부(130a)들과, 상기 제1격벽부들을 연결하는 제2격벽부(130b)들을 포함한다. 따라서, 각 방전셀(180)은 대향하는 한 쌍의 제1격벽부(130a)들 및 대향하는 한 쌍의 제2격벽부(130b)들에 의하여 둘러싸이는 바, 상기 격벽(130)은 전체적으로 폐쇄형 구조를 가진다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 격벽(130)은 방전셀(180)들이 삼각형, 오 각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등의 횡단면을 가지도록 폐쇄형으로 형성될 수도 있으며, 스트라이프 등과 같은 개방형으로 형성될 수도 있다. 또한, 격벽(130)은 방전셀(180)들을 와플이나 델타 배열로 구획할 수도 있다.
각 방전셀(180)은 상기 유지전극쌍(112)들이 연장되는 방향으로 단변(B)을 가지며, 상기 유지전극쌍들에 수직 방향으로 장변(A)을 가진다. 상기 방전셀(180)의 장변(A) 및 단변(B)은, 상기 격벽의 최상면에 의하여 한정되는 방전셀(180)의 장변(A) 및 단변(B)으로 정의된다.
상기 배면기판(121)을 대향하는 전면기판(111) 상에는 상기 유지전극쌍(112)들이 배치되어 있다. 각 유지전극쌍(112)은 유지 방전을 일으키기 위하여 전면기판(111)의 배면에 형성된 한 쌍의 유지전극들(131, 132)을 의미하고, 전면기판(111) 상에는 이러한 유지전극쌍(112)들이 소정의 간격으로 서로 이격되어 평행하게 배열되어 있다.
상기 유지전극쌍(112)의 일 유지전극은 X전극(131)으로서, 공통전극의 작용을 하고, 다른 유지전극은 Y전극(132)으로서 주사전극의 작용을 한다. 본 실시예에서는, 유지전극쌍(112)들이 전면기판(111) 상에 직접적으로 배치되지만, 유지전극쌍(112)들의 배치 위치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 유지전극쌍(112)들은 전면기판(111)으로부터 배면기판(121)을 향하는 방향으로 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에는, 상기 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널(10)에서 X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리를 변화시키면서, 구동전압 및 발광효율을 측정한 그래프가 도시되어 있다. 도 6a는 방전가스 중에 Xe이 4%일 때에 측정된 것이고, 도 6b는 방전가스 중에 Xe이 13%일 때에 측정된 것이다. 도 6a에서는 상기 거리가 80㎛, 150㎛, 200㎛, 300㎛, 500㎛, 800㎛일 때 측정되었고, 도 6b에서는 상기 거리(G)가 80㎛, 150㎛, 200㎛, 300㎛, 500㎛일 때 측정되었다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리가 증가함에 따라 발광효율이 증가하는 것을 알 수 있다. X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리가 증가함에 따라서, 상기 어드레스전극(22)으로부터 상기 X전극(31) 및 Y전극(32)에 이르는 거리가, 상기 X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리(G)에 가까워진다. 따라서, 방전이 개시되고 유지되는 동안, 상기 3전극(31, 32, 22)들 사이의 확산 방전의 형태가 되기 때문에, 방전이 상판(50)뿐만 아니라 하판(60)까지 확대되어, 발광효율이 향상하게 되는 것이다. 따라서, 발광효율을 높이기 위해서는 X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리를 증가시켜야 한다.
하지만, X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리가 증가함에 따라, 구동전압도 증가되는 것을 알 수 있다. 죽, X전극(31)과 Y전극(32) 사이의 거리가 증가하면, 일정한 인가 전압에서 X전극(31) 및 Y전극(32) 사이의 전하 축적량이 감소되어 커패시턴스가 저하된다. 따라서, X전극(31) 및 Y전극(32) 사이의 방전을 활성화시키기 위해서는, 높은 유지 전압이 필요하기 때문이다.
상기의 검토사항으로부터, 롱 갭(long gap)에 의한 발광효율을 높이기 위해서, 도 3에서 볼 수 있듯이, 본 실시예의 상기 X전극(131)과 Y전극(132)의 간격(S)은 상기 격벽(130)의 높이(H)보다 크도록 배치되어 있다. 이 때, 구동 전압이 일 정 전압(예를 들면, 약 300V) 이상으로 증가되는 것을 방지하기 위하여, 도 6a 및 도 6b로부터 살펴보면, 상기 X전극(131)과 Y전극(132)의 간격(S)은 110 ㎛ 내지 260 ㎛인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 X전극(131)과 Y전극(132)의 간격(S)은 상기 방전셀(180)의 장변(A)의 1/4 내지 1/2일 수도 있다(도 5 참조).
다시 도 3 및 도 5를 참조하면, X전극(131) 및 Y전극(132)의 각각은 투명전극들(131a, 132a) 및 버스전극들(131b, 132b)을 포함한다. 상기 투명전극들(131a, 132a)은 방전을 일으킬 수 있는 도전체이면서 상기 형광체층(126)로부터 방출되는 빛이 상기 전면기판(111)으로 나아가는 것을 방해하지 않는 투명한 재료로 형성되는데, 이와 같은 재료로서는 ITO(indium tin oxide) 등이 있다. 그러나 상기 ITO으로 형성된 투명전극은 길이방향으로의 전압강하가 커서 구동전력이 많이 소비되고 응답속도가 늦어진다. 이를 개선하기 위하여, 상기 투명전극 상에는 금속재질로 이루어지고 좁은 폭으로 형성되는 버스전극(131b, 132b)이 배치된다. 상기 버스전극은 Ag, Al 또는 Cu와 같은 금속을 이용하여 단층 구조로 형성될 수 있지만, 다층 구조를 가지도록 형성될 수도 있다. 이러한 투명전극 및 버스전극들은 포토에칭법, 포토리소그라피법 등을 이용하여 형성한다.
도 5를 참조하여 상기 X전극(131) 및 Y전극(132)의 형상 및 배치를 상세하게 살펴보면, 버스전극들(131b, 132b)은 단위 방전셀(180)에서 소정의 간격으로 이격되어 평행하게 배치되며, 일 방향을 따라 배치되어 있는 방전셀(180)들을 가로질러 연장된다. 특히, 상기 버스전극들(131b, 132b)은 상기 제1격벽부(130a)들로부터 상기 방전셀(180)의 중심방향으로 소정의 간격(K)으로 이격되도록 배치되어 있다.
전술한 바와 같이, 각 버스전극들(131b, 132b)에는 투명전극(131a, 132a)들이 전기적으로 접속되는데, 직사각형의 투명전극(131a, 132a)들은 각 방전셀(180)마다 불연속적으로 배치된다. 이러한 투명전극(131a, 132a)의 일 측은 버스전극(131b, 132b)에 연결되고, 타 측은 방전셀(180)의 중심 방향으로 향하도록 배치된다.
하지만, 상기 투명전극은 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 도 7에 본 실시예의 제1변형예가 도시되어 있다. 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 전체적으로 망치 형상을 가지는 X전극(231) 및 Y전극(232)이 도시되어 있다. 상기 X전극(231) 및 Y전극(232)의 각각은 복수 개의 투명전극(231a, 232a)들 및 버스전극(231b, 232b)을 구비하고 있다. 상기 X전극의 투명전극(231a)은 상기 X전극의 버스전극(231b)으로부터 상기 방전셀(180)의 안쪽 방향으로 이격되어 배치되는 방전부(231aa) 및, 상기 방전부(231aa)와 상기 X전극의 버스전극(231b)을 연결하는 연결부(231ab)를 구비한다. 또한, 상기 Y전극의 투명전극(232a)도 상기 Y전극의 버스전극(232b)으로부터 상기 방전셀(180)의 안쪽 방향으로 이격되어 배치되는 방전부(232aa) 및, 상기 방전부(232aa)와 상기 Y전극의 버스전극(232b)을 연결하는 연결부(232ab)를 구비한다. 상기 X전극 및 Y전극의 방전부들(231aa, 232aa)은 서로 숏 갭(short gap)을 유지하고 있기 때문에, 방전 전압을 감소시키는 장점을 가진다. 또한, 전체적으로 투명전극의 면적을 줄일 수 있는 구조를 가지기 때문에, 가시광 투과율을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전면기판(111) 상에는 유지전극쌍(112)들을 매립하도록 전면유전체층(115)이 형성되어 있다. 상기 전면유전체층(115)은, 인접한 X전극(131)들과 Y전극(132)들이 서로 통전되는 것을 방지함과 동시에, 하전입자들 또는 전자가 X전극(131)들과 Y전극(132)들에 직접 충돌하여 X전극(131)들과 Y전극(132)들을 손상시키는 것을 방지한다. 또한, 전면유전체층(115)은 전하를 유도하는 기능을 수행한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 전면유전체층(115)에는 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들이 형성되어 있다. 상기 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들은 전면유전체층(115)의 소정의 깊이까지 형성되며, 상기 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들의 깊이는, 플라즈마 방전에 따른 전면유전체층의(115) 파손 가능성, 벽전하의 배치, 방전전압의 크기 등을 고려하여 결정된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 각 방전셀(180)마다 1개의 제1그루브(145) 및 1개의 제2그루브(146)가 대응하도록 형성되어 있다. 이러한 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들에 의하여 전면 유전체층(115)의 두께가 감소되기 때문에, 전방으로의 가시광 투과율이 향상된다. 본 실시예에서 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들은 실질적으로 정사각형의 횡단면을 가지도록 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 X전극(131)과 Y전극(132)의 가상의 대칭면(C-C)에 대하여, 상기 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)는 대칭되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1그루브(145)는 X전극(131)의 버스전극(131b) 내측에 위치하고, 투명 전극(131a) 내에 배치되도록 한다. 제2그루브(146)도 Y전극(132)의 버스전극(132b) 내측에 위치하고, 투명전극(132a) 내에 배치되도록 한다. 따라서, 제1그루브(145)와 제2그루브(146) 사이 간격(L)은 X전극(131)의 투명전극(131a)과 Y전극(132)의 투명전극(132a)의 간격(S)보다 크도록 한다.
상기 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들이 버스전극(131b)(132b)의 옆에 형성되도록 함으로써 전극주변부에서의 전계 변화를 방전이 주변부까지 확산될 수 있도록 하여 방전 볼륨(Volume)이 증가된다. 이러한 방전 볼륨의 향상으로 제논 여기종 발생량이 증가함에 따른 VUV 변환 효율이 증가하며, 결과적으로 일반적인 그루브가 없는 구조보다 높은 효율을 갖게 된다.
한편, 전면유전체층(115)에 이렇게 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)을 형성할 경우, 전면유전체층(115)이 X전극(131) 및 Y전극(132)의 절연을 위한 절연 내압 특성을 확보할 수 있어야 한다. 통상의 전면유전체층(115)을 형성하는 재료의 경우, X전극(131) 및 Y전극(132)의 절연 내압 특성을 확보하기 위해, X전극(131) 및 Y전극(132)을 덮고 있는 두께로 20~25㎛ 정도는 확보하여야 하는 데, 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)로 전면유전체층(115)의 두께가 얇아질 경우 이 두께를 확보하지 못할 수 있다.
그래서, 본 발명에서는 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)와 X전극(131) 및 Y전극(132) 사이의 최소 거리를 20~25㎛가 되도록 하여, 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)가 있음에도 X전극(131) 및 Y전극(132)의 절연 내압 특성이 확보될 수 있도록 하였다.
이를 위해 본 발명에서는 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)를 도 3 및 도 4에서와 같이, 다단으로 형성하였다.
이 때, 다단 구조의 층간의 경사각도 θ1~θ3는 수직이나 둔각으로 다양하게 형성될 수 있는 데, 예컨대 90도 내지 150도 수준이 되도록 함이 바람직하다.
이렇게 다단 구조로 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)를 형성할 경우, 도 4에서 볼 수 있듯이, 버스전극(131b)과의 최소 거리(D)가 20~25㎛가 되도록 하기 더욱 용이하다.
즉, 통상의 설계치대로 전면유전체층(115)의 두께(t1)를 30~35㎛로 하고, X전극(131)의 두께가 5~8㎛가 되도록 하였을 때, 제1그루브(145)의 깊이를 전면유전체층(115) 두께의 1/2 수준인 15~18㎛로 할 경우, 계산 상 X전극(131)과 제1그루브(145) 사이의 거리는 10~12㎛ 밖에 확보하지 못하게 된다. 그러나, 이 경우에도 다단 구조로 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)를 형성할 경우에는 20~25㎛의 최소 거리(D)를 확보할 수 있게 된다. 따라서, 버스전극(131b)(132b) 바로 옆에 그루브(145)(146)를 형성하는 것이 가능하여, 그루브 위치에 대한 한계를 유연성 있게 조절할 수 있게 되고, 이에 따라 내전압 문제를 최소화하면서도 방전 확산에 유리한 그루브 패턴 위치를 자유롭게 선택할 수 있어 효율 극대화가 가능하게 된다.
이러한 다단 구조의 그루브(145)(146)는 보다 수월하게 보호막(116)을 증착할 수 있다. 즉, 다단 구조를 채용하지 않을 경우에는 후술하는 바와 같이, 그루브(145)(146)의 측벽면에 보호막(116)이 증착되기 어려우나, 이렇게 다단 구조로 형성함으로써 이 다단 구조에도 보호막(116)이 손쉽게 증착될 수 있어 보호막의 균 일도를 확보하는 데에 매우 유리하다.
이러한 다단 그루브(145)(146)는 화학적 에칭 공법이나, 샌드 공법에 의해 형성될 수 있다.
에칭 공법의 경우, 전면 유전체층(115)을 도포, 소성한 후에 에칭함으로써 그루브(145)(146)를 형성하는 데, 이 때, 전면 유전체층(115)을 식각율이 서로 다른 상이한 재질의 유전체로 복수층으로 형성하면, 층별로 식각되는 정도가 서로 다르기 때문에 도 4와 같은 다단 형성이 가능해진다. 예컨대, PbO-B2O3-SiO2 의 조성에서 상대적으로 에칭성이 떨어지는 SiO2 의 성분함량에 변화를 줌으로써 식각정도를 조절할 수 있다.
샌드 공법의 경우, 소성 시 측면이 자연스럽게 경사지게 되는 경향을 이용할 수 있다.
상기 전면유전체층(115)은 보호층(116)에 의하여 덮여 있다. 상기 보호층(116)은, 방전시 하전입자와 전자가 전면유전체층(115)에 충돌하여 전면유전체층(115)이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 보호층(116)은 방전시 2차전자를 다량으로 방출하여, 플라즈마 방전을 원활하게 한다. 이러한 기능을 수행하는 보호층(116)은 2차전자 방출 계수가 높고, 가시광 투과율이 높은 물질, 예컨대, MgO를 이용하여 형성한다. 상기 보호층(116)은 전면유전체층(115)이 형성된 후에, 주로 스퍼터링, 전자빔 증착법으로 박막으로 형성된다.
상기 전면기판(111)을 대향하는 배면기판(121) 상에는 어드레스전극(122)들 이 배치되어 있다. 어드레스전극(122)들은 X전극(131)들 및 Y전극(132)들과 교차하도록 방전 셀(180)들을 가로질러 연장된다.
상기 어드레스전극(122)들은 X전극(131)과 Y전극(132) 간의 유지방전을 보다 용이하게 하기 위한 어드레스방전을 일으키기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 유지방전이 일어나기 위한 전압을 낮추는 역할을 한다. 어드레스방전은 Y전극(132)과 어드레스전극(132) 간에 일어나는 방전이다.
상기 배면기판(121) 상에는 어드레스전극(122)을 매립하도록 배면유전체층(125)이 형성되어 있다. 배면유전체층(125)은 방전 시 하전입자 또는 전자가 어드레스전극(122)들에 충돌하여 어드레스전극(122)들을 손상시키는 것을 방지하면서도 전하를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 Bi2O3-B2O3-ZnO 조성물이 있다.
상기 배면유전체층(125) 상에 형성된 격벽(130)의 양 측면과 격벽(130)이 형성되지 않은 배면유전체층(125)의 전면에는 적색, 녹색, 청색발광 형광체층(126)들이 배치되어 있다. 형광체층(126)들은 자외선을 받아 가시광선을 발생하는 성분을 가지는데, 적색발광 방전셀에 형성된 형광체층은 Y(V,P)O4:Eu 등과 같은 형광체를 포함하고, 녹색발광 방전셀에 형성된 형광체층은 Zn2SiO4:Mn, YBO3:Tb 등과 같은 형광체를 포함하며, 청색발광 방전셀에 형성된 형광체층은 BAM:Eu 등과 같은 형광체를 포함한다.
또한, 상기 방전셀(180)들에는 네온(Ne), 크세논(Xe) 등이 혼합된 방전 가스 가 채워지며, 상기와 같이 방전 가스가 채워진 상태에서, 전면기판 및 배면기판(111)(121)의 가장 가장자리에 형성된 프릿트 글라스(frit glass)와 같은 밀봉 부재에 의해 전면기판 및 배면기판(111)(121)이 서로 봉합되어 결합되어진다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 플라즈마 패널(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
플라즈마 디스플레이 패널(100)에서 발생되는 플라즈마 방전은 크게 어드레스 방전과 유지 방전으로 나뉜다. 어드레스 방전은 어드레스전극(122)과 Y전극(132) 간에 어드레스방전 전압이 인가됨으로써 일어나고, 이 어드레스방전의 결과로 유지방전이 일어날 방전셀(180)이 선택된다.
그 후 상기 선택된 방전셀(180)의 X전극(131)과 Y전극(132) 사이에 유지전압이 인가된다. 이 때, 전면유전체층(115)에 형성된 제1,2,그루브(145, 146)에 전계가 집중되어 방전 전압이 감소된다. 왜냐하면, X전극(131)과 Y전극(132) 사이의 방전경로가 감소되고, 이 부분에 전기장이 강하게 발생되어 전계가 집중되며, 전하, 하전입자, 여기종 등의 밀도가 높기 때문이다. 이에 대하여는 후술하도록 한다.
유지 방전 시에 여기된 방전가스의 에너지 준위가 낮아지면서 자외선이 방출된다. 그리고 이 자외선이 방전셀(180) 내에 도포된 형광체층(126)을 여기시키는데, 이 여기된 형광체층(126)의 에너지준위가 낮아지면서 가시광이 방출되며, 이 가시광이 전면유전체층(115)과 전면기판(111)을 투과하여 출사되면서 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.
이하에서는 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)에 의한 발광 효율의 상승을 상세하게 설명하도록 한다.
도 8a 및 도 8b에 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널(10)의 방전 현상과 본 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널(100)을 각각 모델링한 후, 방전 현상을 시뮬레이션한 사진이 도시되어 있다. 도 8a는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널(10)의 시뮬레이션 사진이고, 도 8b는 본 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 시뮬레이션 사진이다. 도 8a 및 도 8b는 유지 방전 구간의 특정 시간 동안 방전셀들 내의 전자밀도(electron density)를 나타낸다. 파란색은 전자밀도가 낮은 것을 나타내고, 붉은 색은 전자밀도가 높은 것을 나타낸다. 모델링의 단순화를 위하여, 상기 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널(10)은, 본 실시예의 제1그루브(145)들 및 제2그루브(146)들을 제외하고는 다른 구성요소는 본 실시예와 동일한 것으로 가정하였다. 이 때, X전극과 Y전극 사이의 간격(S)을 110㎛로 하고, 유지전압을 230V로 하여 수행되었다.
도 8a를 참조하면, 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널에서는, X전극(31)과 Y전극(32) 사이에서 시작된 방전이 시간이 지남에 따라서 X전극(31) 및 Y전극(32)의 바깥쪽으로 확대되는 것을 볼 수 있다. 하지만, X전극(31) 및 Y전극(32)의 바깥쪽 부분에서의 전자밀도는 매우 낮기 때문에, 활발한 플라즈마 방전을 일으키기가 어렵게 된다. 따라서, 효율이 우수한 긴 방전 경로(path)를 효과적으로 활용하기 어렵다. 특히, 방전 경로가 짧아지면, 방전가스 중의 Xe의 여기종을 효율적으로 이용하기 어렵기 때문에, 발광 효율의 향상을 얻기가 어렵다.
하지만, 도 8b를 참조하면, 본 실시예에서는 방전이 확산됨에 따라, 제1그루브(145) 및 제2그루브(146) 내에서의 전자 밀도가 매우 증가하고 있음을 볼 수 있다. 따라서, 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)가 형성된 전면유전체층 내에서 전계가 집중된다. 또한, 효율이 우수한 긴 방전 경로로의 방전이 활발하게 발생되기 때문에, 발광 효율이 크게 증가된다.
또한, 본 실시예에서는 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)에 의하여, 확산에 관여하는 X전극(131) 및 Y전극(132) 사이의 전위차가 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 X전극(31) 및 Y전극(32) 사이의 전위차보다 낮기 때문에, 양 끝단으로 확산하는데 유리하다. 따라서, 낮은 유지전압으로 방전경로를 최대화하여 발광효율을 향상시킬 수 있다. 상기 시뮬레이션 결과, 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 진공자외선의 변화효율은 22.77%인 반면에, 본 실시예의 진공자외선의 변화효율은 26.47%로 향상되기 때문에, 약 16% 이상 효율을 향상시킬 수 있다. 여기에서, 진공자외선의 변화효율은 진공자외선의 에너지를 소비전력으로 나눈 값을 다시 백분율로 나타낸 값이다.
도 9a 내지 9c는 본 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널에서의 방전 경로를 보다 상세하게 보여 주기 위한 시뮬레이션 사진이다. 상기 시뮬레이션은 본 실시예, 비교예1 및 비교예2를 모델링하여 수행되었다. 비교예1 및 비교예2는 각 방전셀마다 1개씩의 그루브(145a, 145b)가 전면유전체층(115)에 형성되어 있는 것을 제외하고는, 본 실시예와 동일한 구조를 가진다. 특히, 비교예1은 상기 그루브(145a)가 상기 전면기판을 노출하도록 형성되어 있고, 비교예2는 전면유전 체(115)층의 소정의 깊이까지 그루브(145b)가 형성되어 있는 것을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b는 각각 비교예1 및 비교예2의 시뮬레이션 사진로서, 방전셀의 가운데에 형성된 그루브(145, 146)에 각각 전계가 집중되기 때문에, 방전 경로로 방전셀의 가운데 부분만에 집중되고, 방전 경로도 짧은 것을 볼 수 있다. 하지만, 도 9c는 본 실시예의 시뮬레시션 결과로서, 전계가 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)에 의하여 방전셀의 외곽부분에도 집중되기 때문에, 전체적으로 방전경로가 확대됨을 볼 수 있다. 따라서, 방전셀을 전체적으로 방전에 이용할 수 있다.
도 10은 상기 제1그루브(145) 및 제2그루브(146) 사이의 거리(L)를 변화시키면서, 모델링된 상기 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 자외선 변환 효율을 시뮬레이션한 결과이다. 먼저, 상기 시뮬레이션에서, X전극(131) 및 Y전극(132) 사이의 간격(S)은 110㎛이고, X전극(131)과 Y전극(132) 각각의 폭은 155㎛로 모델링되었다. 비교를 위하여, 도 10에는 전면유전체층에 그루브가 없는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 진공자외선 변화효율을 참고값(reference value)으로 나타내었다. 상기 제1그루브 및 제2그루브의 거리(L)가 X전극 및 Y전극 사이의 간격(S)과 같은 110㎛에서 시작하여, 제1그루브 및 제2그루브의 거리(L)가 상기 X전극 및 Y전극의 바깥쪽 단부들 사이의 간격인 420㎛일 때까지 총 8번 상기 제1그루브 및 제2그루브의 거리(L)를 변화시켜 시뮬레이션되었으며, 결과들은 사각형의 마크로 표현되어 있다. 그리고, 도 10에 도시된 곡선(f)은 상기 시뮬레이션 결과들을 토대로 곡선 핏팅(curve fitting)한 결과이다.
시뮬레이션 결과, 제1그루브 및 제2그루브의 거리(L)가 증가함에 따라서 진 공자외선 변화효율도 증가하다가, 제1그루브 및 제2그루브의 거리가 약 270㎛ 내지 300에서 최대값을 가지고, 그 후에 다시 감소되는 경향을 가짐을 볼 수 있다. 또한, 상기 제1그루브 및 제2그루브의 거리(L)가 110㎛내지 420㎛에서 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널보다 변화효율이 높은 것을 볼 수 있다. 상기로부터, 제1그루브(145)가 X전극(131)의 바깥쪽 부분의 일 부분을 포함하면서 X전극(131)의 외부로 연장되고, 제2그루브(146)도 Y전극(132)의 바깥쪽 부분의 일 부분을 포함하면서 Y전극(132)의 외부로 연장될 떼, 진공자외선 변화효율이 가장 우수한 것을 볼 수 있다. 이는, 제1그루브(145)와 제2그루브(146) 사이의 거리(L)가 상기 X전극 및 상기 Y전극 사이의 간격(S) 이상이고, 상기 X전극(131)의 바깥쪽 단부와 상기 Y전극(132)의 바깥쪽 단부 사이의 거리 이하일 때, 발광 효율이 일반적인 구조에 비하여 크게 향상된다는 것을 의미한다.
따라서, 상기 제1그루브(145) 및 제2그루브(146)가 진공자외선 변화효율의 향상에 기여한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 진공자외선 변환효율이 증가하면, 진공 자외선의 양이 증가하기 때문에, 발광 효율이 향상된다.
도 11에 본 실시예의 제2변형예가 도시되어 있다. 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
제2변형예가 본 실시예와 상이한 점은, X전극(331) 및 Y전극(332)의 배치위치이다. 상기 X전극(331) 및 Y전극(332)은 각각 투명전극(331a, 332a)들 및 버스전극(331b, 332b)을 포함한다. 그런데, 상기 버스전극들(331b, 332b)의 일 부분이 상기 제1격벽부(130a)들에 대응되도록 배치되어 있다. 또한, 제1그루브(345)들 및 제2그루브(346)들은 각각 버스전극(331b, 332b)의 일부분 및 투명전극(331a, 332a)의 일부분에 대응되도록 배치되어 있으며, 방전셀(180)의 내부에 대응되도록 배치되어 있다.
따라서, 상기 버스전극들(331b, 332b)이 불투명한 소재로 형성되는 것이 일반적임을 고려할 경우, 제2변형예에서는 방전셀(180)을 가리는 버스전극(331b, 332b)의 면적이 감소된다. 따라서, 개구율이 크게 향상된다. 또한, X전극(331)과 Y전극(332) 사이의 거리(S')를 증가시킬 수 있으므로, 롱 갭 방전을 유도할 수 있다. 특히, 롱 갭 방전에 의한 구동전압 증가의 문제는, 상기 제1그루브(345)들 및 제2그루브(346)들이 해소시킬 수 있는 바, 구동 전압도 감소되는 장점을 가진다. 따라서, 전체적으로 발광 효율이 증가된다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 발광 효율이 크게 향상된다.
본 발명에 따르면, 그루브들을 다단 패턴으로 형성함으로써, 이 그루브들로 인해 저하될 수 있는 내전압 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 버스전극 바로 옆에 그루브를 형성하는 것이 가능하여, 그루브 위치에 대한 한계를 유연성 있게 조절할 수 있게 되고, 이에 따라 내전압 문제를 최소화하면서도 방전 확산에 유리한 그루브 패턴 위치를 자유롭게 선택할 수 있어 효율 극대화가 가능하게 된다.
또한, 이러한 다단 구조의 그루브로 인해 보다 수월하게 보호막을 증착할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 배면기판;
    상기 배면기판에 대향하여 배치된 전면기판;
    상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 복수 개의 방전셀들을 구획하는 격벽;
    상기 배면기판을 대향하는 상기 전면기판 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 X전극 및 Y전극을 포함하는 유지전극쌍들; 및
    상기 유지전극쌍들을 덮도록 상기 전면기판 상에 형성되고, 상기 각 방전 셀들마다 적어도 2개가 대응되도록 형성된 그루브들을 포함하는 전면유전체층;을 포함하고,
    상기 그루브의 표면과 상기 유지전극쌍들의 최소 거리는 20 내지 25㎛인 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 다단으로 구비된 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 복수개의 서로 다른 식각율을 갖는 층으로 구비된 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 방전셀마다 2개의 그루브들이 형성되어 있고,
    상기 2개의 그루브들은 상기 X전극 및 상기 Y전극에 각각 대응되도록 배치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X전극 및 상기 Y전극은 각각 버스전극 및 투명전극을 포함하고,
    상기 그루브의 표면과 상기 버스전극들의 최소 거리는 20 내지 25㎛인 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 방전셀에 대응되도록 형성되어 있는 그루브들은, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 형성되는 가상의 대칭면에 대하여 대칭되도록 배치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전셀은 실질적으로 직사각형의 형상을 가지며, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 간격은 상기 방전셀의 장변의 1/4 내지 1/2인 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그루브들은 상기 방전셀들마다 불연속적으로 형성되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 그루브들은 실질적으로 직사각형의 횡단면을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전면유전체층을 덮는 보호막을 더 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 배면기판;
    상기 배면기판에 대향하여 배치된 전면기판;
    상기 전면기판과 배면기판 사이에 배치되고, 복수 개의 방전셀들을 구획하는 격벽;
    상기 배면기판을 대향하는 상기 전면기판 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 X전극 및 Y전극을 포함하는 유지전극쌍들; 및
    상기 유지전극쌍들을 덮도록 상기 전면기판 상에 형성되고, 상기 각 방전 셀들마다 적어도 2개가 대응되도록 형성된 그루브들을 포함하는 전면유전체층;을 포 함하고,
    상기 그루브는 다단으로 구비된 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그루브는 복수개의 서로 다른 식각율을 갖는 층으로 구비된 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    각 방전셀마다 2개의 그루브들이 형성되어 있고,
    상기 2개의 그루브들은 상기 X전극 및 상기 Y전극에 각각 대응되도록 배치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 X전극 및 상기 Y전극은 각각 버스전극 및 투명전극을 포함하고,
    상기 그루브의 면 중 상기 버스전극에 인접한 면이 다단을 이루는 플라즈마 디스플레이 패널.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 일 방전셀에 대응되도록 형성되어 있는 그루브들은, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 형성되는 가상의 대칭면에 대하여 대칭되도록 배치되 어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 방전셀은 실질적으로 직사각형의 형상을 가지며, 상기 일 유지전극쌍의 X전극 및 Y전극 사이의 간격은 상기 방전셀의 장변의 1/4 내지 1/2인 플라즈마 디스플레이 패널.
  17. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 그루브들은 상기 방전셀들마다 불연속적으로 형성되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 그루브들은 실질적으로 직사각형의 횡단면을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널.
  19. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 전면유전체층을 덮는 보호막을 더 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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