KR20070115032A - 플라즈마 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이(Plasma Display) 장치에 관한 것이다. 그 플라즈마 디스플레이 장치는, 상부기판; 상부기판 상에 형성되는 제1 전극, 제2 전극 및 유전체층; 상부기판과 대향하여 배치되는 하부기판; 및 하부기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하여 구성되며, 제1, 2 전극 중 적어도 하나는 단일 층(one layer)으로 형성되며, 제3 전극과 교차하는 방향으로 형성된 라인부; 및 라인부로부터 돌출된 돌출부을 포함하고, 상부기판과 하부기판 사이의 방전 공간에 충전된 방전 가스는 크세논(Xe)을 포함하며, 상기 방전 가스에 대한 상기 크세논(Xe)의 혼합비는 8 내지 20%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에 의하면, ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 투명 전극을 제거하여 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 원가를 감소시킬 수 있으며, 스캔 전극 또는 서스테인 전극 라인으로부터 방전셀의 중심 방향 또는 그의 반대 방향으로 돌출되는 돌출 전극들을 형성시킴으로써 방전 개시 전압을 낮추고 방전셀 내의 방전 확산 효율을 높일 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 장치{Plasma display apparatus}
도 1은 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 일반적인 패널(panel)의 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 구조에 대한 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 방전 가스 중 수소계열 동위원소 가스의 혼합비와 방전 개시 전압 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 방전 가스 중 수소계열 동위원소 가스의 혼합비와 발광 효율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 방전 가스 중 크세논(Xe)의 혼합비와 방전 개시 전압 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 방전 가스 중 크세논(Xe)의 혼합비와 발광 효율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치에 대한 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 구조에 대한 제1 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 구조에 대한 제2 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 구조에 대한 제3 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 구조에 대한 제4 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제5 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제6 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제7 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제8 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제9 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제10 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제11 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 19는 하나의 프레임(frame)을 복수의 서브필드(subfield)로 나누어 플라즈마 디스플레이 패널을 시분할 구동시키는 방법에 대한 일실시예를 나타내는 타이밍도이다.
도 20은 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 구동 신호들에 대한 일실시예를 나타내는 타이밍도이다.
본 발명은 플라즈마 디스플레이(Plasma Display) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 패널(Panel)에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널은 상부기판과 하부기판 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루는 것으로, 각 셀 내에는 방전 가스가 충전되어 있다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 상기 방전 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고, 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다. 이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은 얇고 가벼운 구성이 가능하므로 차세대 표시 장치로서 각광받고 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 화상이 디스플레이 되는 표시면인 상부 기판(101) 상에 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)이 쌍을 이뤄 형성된 복수의 유지 전극 쌍이 배열된 상부 패널(100) 및 배면을 이루는 하부 기판 (111) 상에 복수의 상기 유지 전극 쌍과 교차되도록 복수의 어드레스 전극(113)이 배열된 하부 패널(110)이 일정거리를 사이에 두고 평행하게 결합된다.
상부 패널(100)은 투명한 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된 투명전극(102a, 103a)과 버스전극(102b, 103b)으로 구비된 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)이 쌍을 이뤄 포함된다. 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)은 상부 유전체층층(104)에 의해 덮혀지고, 상부 유전체층층(104) 상에는 보호층(105)이 형성된다.
하부 패널(110)은 방전셀을 구획하기 위한 격벽(112)이 포함된다. 또한, 복수의 어드레스 전극(113)이 격벽(112)에 대해 평행하게 배치된다. 어드레스 전극(113) 상에는 R(Red), G(Green), B(Blue) 형광체(114)가 도포된다. 어드레스 전극(113)과 형광체(114) 사이에는 하부 유전체층층(115)이 형성된다.
한편, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔 전극(11) 또는 서스테인 전극(12)을 구성하는 투명 전극(11a, 12a)은 고가의 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진다. 투명 전극(11a, 12a)은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 원가를 상승시키는 원인이 되고 있다. 따라서, 최근에는 제조 비용을 줄이면서 사용자가 시청하는데 충분한 시감 특성 및 구동 특성 등을 확보할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하는데 주안점을 두고 있다.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 패널에 있어, ITO로 이루어진 투명 전극을 제거하여 패널의 제조 원가를 감소시킬 수 있으며, 상기 ITO 제거에 의해 저하되는 디스플레이 영상의 휘도를 개선할 수 있는 플라즈마 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 의한 플라즈마 디스플레이 장치는, 상부기판; 상기 상부기판 상에 형성되는 제1 전극, 제2 전극 및 유전체층; 상기 상부기판과 대향하여 배치되는 하부기판; 및 상기 하부기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하여 구성되는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제1, 2 전극 중 적어도 하나는 단일 층(one layer)으로 형성되며, 상기 제3 전극과 교차하는 방향으로 형성된 라인부; 및 상기 라인부로부터 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 상부기판과 하부기판 사이의 방전 공간에 충전된 방전 가스는 크세논(Xe)을 포함하며, 상기 방전 가스에 대한 상기 크세논(Xe)의 혼합비는 8 내지 20%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1, 2 전극 중 적어도 하나는 상기 유전체층보다 색이 어둡다. 상기 방전 가스는 수소계열 동위원소 가스인 H2, D2, T2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 방전가스에 대한 상기 수소계열 동위원소 가스의 혼합비는 0.01% 내지 2.0%인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방전 가스는 네온(Ne), 헬륨(He), 아르곤(ar) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 라인부는 2 이상이며, 서로 인접한 두 개의 라인부 사이의 간격들은 동일한 것이 바람직하다. 상기 돌출부는 2 이상인 것이 바람직하며, 상기 라인부와 교차하는 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.
상기 하부기판은 유전체층; 방전셀을 구획하는 격벽; 및 형광체층을 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 패널 구조에 대한 제1 실시예를 사시도로 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 소정의 간격을 두고 합착되는 상부 패널(200)과 하부 패널(210)을 포함한다. 유지 전극 쌍(202, 203)에 교차(intersect)하는 방향으로 하부 기판(211) 상에 형성되는 어드레스 전극(213) 및 하부 기판(211) 상에 형성되며 복수의 방전셀을 구획하는 격벽(212)을 포함한다.
상부 패널(200)은 상부 기판(201) 상에 쌍을 이루며 형성되는 유지 전극 쌍(202, 203)을 포함한다. 유지 전극 쌍(202, 203)은 그 기능에 따라 스캔 전극(202)과 서스테인 전극(203)으로 구분되며, 각각의 구동 펄스가 인가된다. 유지 전극 쌍(202, 203)은 방전 전류를 제한하며 전극 쌍 간을 절연시켜주는 상부 유전체층(204)에 의해 덮혀지고, 상부 유전체층(204) 상면에는 방전 조건을 용이하게 하기 위하여 산화마그네슘(MgO)을 증착한 보호층(205)이 형성된다.
하부 패널(210)은 하부 기판(211) 상에 복수 개의 방전 공간 즉, 방전셀을 구획하는 격벽(212)이 형성된다. 또한, 어드레스 방전을 수행하여 진공자외선을 발생시키는 다수의 어드레스 전극(213)이 유지 전극 쌍(202, 203)에 교차하는 방향으로 배치된다. 하부 패널(210) 상에는 어드레스 방전시 화상표시를 위한 가시광선을 방출하는 R(Red), G(Green), B(Blue) 형광체층(214)이 도포된다. 어드레스 전극(213)과 형광체(214) 사이에는 어드레스 전극(213)을 보호하기 위한 하부 유전체층(215)이 형성된다.
상기 방전셀은 R(Red), G(Green), B(Blue) 각각의 형광체층(214)은 폭(pitch)이 서로 동일한 대칭 구조이거나, 폭(pitch)이 서로 상이한 비대칭 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에서, 유지 전극 쌍(202, 203)은 도 1에 도시된 종래의 유지 전극 쌍(102, 103)과 달리 불투명한 금속 전극만으로 이루어진다. 즉, 종래의 투명 전극의 재질인 ITO는 사용하지 않고, 종래의 버스 전극의 재질인 은(Ag), 구리(Cu) 또는 크롬(Cr)등을 사용하여 유지 전극 쌍(202, 203)을 형성한다. 이로써, 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 비용을 낮출 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 쌍(202, 203) 각각은 종래의 ITO 전극을 포함하지 아니하고, 버스 전극 하나의 단일 층(one layer)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
예컨데, 본 발명의 실시예에 따른 유지 전극 쌍(202, 203) 각각은 은으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 은은 감광성의 성질을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 유지 전극 쌍(202, 203) 각각은 상부 기판(201)에 형성되는 상부 유전체층(204)보다 색이 더 어둡고, 빛의 투과도가 더 낮은 성질을 갖는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 방전셀 내에 유지 전극(202, 203)이 각각 복수 개의 전극 라인으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 유지 전극(202)이 두 개의 전극 라인(202a, 202b)으로 형성되고, 제2 유지 전극(203)이 방전셀의 중심을 기준으로 제1 유지 전극(202)과 대칭하여 배열되며 두 개의 전극 라인(203a, 203b)으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1, 2 유지 전극(202, 203)은 각각 스캔 전극과 서스테인 전극인 것이 바람직하다. 이는 불투명한 유지 전극 쌍(202, 203)을 사용함에 따른 개구율과 방전 확산 효율을 고려한 것이다. 즉, 개구율을 고려하여 좁은 폭을 갖는 전극 라인을 사용하는 한편, 방전 확산 효율을 고려하여 복수 개의 전극 라인을 사용한다. 이때, 전극 라인의 개수는 개구율과 방전 확산 효율을 동시에 고려하도록 하여 결정되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 구조는 본 발명에 따른 플라즈마 패널의 구조에 대한 일실시예에 불과하므로, 본 발명은 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널 구조에 한정되지 아니한다. 예컨대, 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광차단의 기능과 상부 기판(201)의 퓨리티(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 기능을 하는 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)가 상부 기판(201) 상에 형성될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스는 분리형 및 일체형 BM 구조가 모두 가능하다.
또한, 도 2에 도시된 패널의 격벽 구조는 세로격벽(212)만을 포함하는 스트라이프 타입(Stripe Type)을 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않고 세로격벽과 가로격벽에 의해 방전셀이 폐쇄 구조를 가지는 클로즈 타입(Close Type) 또는 세로격벽 상에 소정의 간격을 가지고 돌출부가 형성된 피쉬본(Fish Bone) 등의 구조도 가능하다.
상부기판(201), 하부기판(211) 및 격벽(212) 사이에 마련된 방전 공간에는 방전 가스가 주입된다. 상기 방전 가스에는 크세논(Xe)이 8 내지 20%가 포함되고, 그 가스압력은 700torr 이하, 바람직하게는 400torr 내지 600torr인 것이 바람직하다. 상기 크세논(Xe) 상기와 같은 혼합비 및 압력을 가지고 방전 가스에 포함시키는 경우, 방전 개시 전압이 과도하게 높아져 패널의 구동이 불가능해지지 않는 범위에서 플라즈마 디스플레이 패널의 방전/발광효율 및 휘도가 향상시킬 수 있다.
또한, 방전 가스에는 수소계열 동위원소 가스인 H2, D2 및 T2 적어도 하나 이상이 포함되는 것이 바람직하며, 그와 더불어 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중. 적어도 하나가 더 포함되는 것이 바람직하다. 이와 같이 방전가스에 수소계열 동위원소 가스가 포함되면 방전이 발생되기 시작하는 방전 개시 전압이 낮아지고 발광효율이 높아지게 되므로 소비전력을 낮출 수 있고 효율을 높일 수 있다.
도 3은 방전 가스 중 수소계열 동위원소 가스의 혼합비와 방전 개시 전압 사이의 관계를 그래프로 도시한 것으로, 상기 그래프의 가로축은 수소계열 동위원소 가스의 함량비(%)이며, 수직축은 방전 개시 전압(V)이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수소계열 동위원소 가스의 함량비(%)가 높아질수록 지수적으로 방전 개시 전압이 낮아지며, 방전 개시 전압은 수소계열 동위원소 가스의 혼합비(%)가 2% 이하에서 급격히 감소하는 반면, 대략 2% 이상에서는 방전개시전압의 감소 정도가 거의 변화가 없게 된다.
도 4는 방전 가스 중 수소계열 동위원소 가스의 혼합비와 발광 효율 사이의 관계를 그래프로 도시한 것으로, 그래프의 가로축은 수소계열 동위원소 가스의 함량비(%)이며, 수직축은 발광 효율(h)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 발광 효율은 수소계열 동위원소 가스의 혼합비(%)가 대략 2.0% 이하에서 거의 유사한 수준으로 나타나는 반면에, 대략 2.0% 이상에서부터 급격히 떨어지게 된다.
방전 가스에 혼합되는 수소계열 동위원소 가스의 혼합비는 크세논(Xe)의 혼합비보다 낮은 0.01% 내지 2.0%인 것이 바람직하다. 상기 수소계열 동위원소 가스의 혼합비가 상기와 같은 값을 가지는 경우, 패널의 방전 효율을 크게 저하시키지 않는 범위에서 방전 개시 전압을 낮출 수 있다.
도 5 및 도 6은 각각 방전 가스 중 크세논(Xe)의 혼합비와 방전 개시 전압 사이의 관계와 패널의 발광 효율 사이의 관계를 그래프로 도시한 것이다. 상기 그래프에서 가로축은 Xe 함량비(%)이며, 수직축은 방전개시전압(V)과 효율(h)이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 방전가스에 수소계열 동위원소 가스가 첨가된 패널에서 크세논(Xe)의 혼합비가 8 내지 14%일 때 방전 개시 전압과 발광 효율이 최적 조건으로 된다.
이렇게 방전가스에 수소계열 동위원소 가스가 혼합될 때, 방전개시전압을 낮출 수 있으므로 두 유지 전극(202, 203) 사이의 간격(gap)을 80㎛ 이상으로 하여 효율을 높이는, 롱갭(long gap) 구조의 플라즈마 디스플레이 패널에 적용할 때 효과가 더욱 커진다. 즉, 두 유지 전극(202, 203) 사이의 간격이 커질수록 효율은 높아지나, 방전 개시 전압이 높아지는 단점이 있으므로, 상기와 같은 구성을 가지는 방전 가스를 이용해 방전 개시 전압을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 방전가스에 수소계열 동위원소 가스를 2.0% 이하 첨가함과 아울러 상부 유전체층(204)의 두께를 30 내지 100㎛로 두껍게 함으로써 소비전력을 더 낮출 수 있다. 이는 수소계열 동위원소 가스에 의해 방전 개시 전압이 낮아지는 동시에 발광 효율이 높아지고, 상부 유전체층(204)의 두께가 두꺼워지면서 상부기판(201)의 변위 전류와 무효 전력이 감소되기 때문이다.
도 7은 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치에 대한 일실시예를 도시한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 복수의 방전셀들은 도 7에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 배치되는 것이 바람직하다. 복수의 방전셀들은 각각 스캔 전극 라인(Y1 내지 Ym), 서스테인 전극 라인(Z1 내지 Zm) 및 어드레스 전극 라인(X1 내지 Xn)의 교차부에 마련된다. 스캔 전극 라인(Y1 내지 Ym)은 순차적으로 구동되고, 서스테인 전극 라인(Z1 내지 Zm)은 공통적으로 구동된다. 어드레스 전극라인(X1 내지 Xn)은 기수 번째 라인들과 우수 번째 라인들로 분할되어 구동한다.
도 7에 도시된 전극 배치는 본 발명에 따른 플라즈마 패널의 전극 배치에 대한 일실시예에 불과하므로, 본 발명은 도 7에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치 및 구동 방식에 한정되지 아니한다. 예컨데, 상기 스캔 전극 라인(Y1 내지 Ym)들 중 2 개의 스캔 전극 라인이 동시에 구동되는 듀얼 스캔(dual scan) 방식도 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 구조에 대한 제1 실시예를 단면도로 도시한 것이다. 도 8에는 도 2의 플라즈마 디스플레이 패널 의 하나의 방전셀 내에서의 유지 전극 쌍(202, 203) 배치 구조만을 간략하게 도시하였다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지 전극(202, 203)은 기판상에 방전셀의 중심을 기준으로 대칭되게 쌍을 이루며 형성된다. 유지 전극 각각은 방전셀을 가로지르는 적어도 두 개의 전극 라인(202a, 202b, 203a, 203b)을 포함하는 라인부, 상기 방전셀의 중심에 가장 가까운 전극 라인(202a, 203a)에 연결되며 상기 방전셀 내에서 방전셀의 중심 방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌출 전극(202c, 203c)을 포함하는 돌출부로 이루어진다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 유지 전극 각각은 상기 두 개의 전극 라인들을 연결하는 하나의 브릿지 전극(202d, 203d)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
전극 라인(202a, 202b, 203a, 203b)은 방전셀을 가로지르며, 플라즈마 디스플레이 패널의 일 방향으로 연장된다. 이와 같은 동일 전극 라인 상에 위치하는 방전셀에는 동일한 구동 펄스가 공급된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 라인은 개구율을 항상시키기 위해 폭을 좁게 형성한다. 또한, 방전 확산 효율을 향상시키기 위해 복수개의 전극 라인(202a, 202b, 203a, 203b)을 사용하되, 개구율을 고려하여 전극 라인의 개수를 결정하는 것이 바람직하다.
돌출 전극(202c, 203c)은 하나의 방전셀 내에서 방전셀의 중심에 가장 가까운 전극 라인(202a, 203a)에 연결되며, 방전셀의 중심 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다. 돌출 전극(202c, 203c)은 플라즈마 디스플레이 패널 구동시 방전 개시 전압을 낮춘다. 상기 전극 라인 개수가 증가함에 따라 방전셀을 중심으로 인접하는 전극 라인(202a, 203a) 간의 거리가 멀어지게 된다. 전극 라인(202a, 203a) 간의 거리로 인해 방전 개시 전압이 증가하기 때문에 본 발명의 제1 실시예에서는 전극 라인(202a, 203a) 각각에 연결되는 돌출 전극(202c, 203c)을 구비한다. 가까이 형성된 돌출 전극(202c, 203c) 간에는 낮은 방전 개시 전압에도 방전이 개시되므로 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압을 낮출 수 있다. 여기서, 방전 개시 전압은 유지 전극 쌍(202, 203) 중 적어도 어느 하나의 전극에 펄스를 공급할 때, 방전이 시작되는 전압 레벨을 일컫는다.
이와 같은 돌출 전극은 그 크기가 매우 작기 때문에, 제조 공정의 공차에 의해 실질적으로 돌출 전극(202c, 203c)의 전극 라인(202a, 203a)과 연결되는 부분의 폭(W1)은 돌출 전극의 끝단 부분의 폭(W2)보다 넓게 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라 그 끝단의 폭을 더 넓게 하는 것도 가능하다.
브릿지 전극(202d, 203d)은 각각의 유지 전극의 전극 라인들을 연결한다. 즉, 제1 브릿지 전극(202d)은 제1 유지 전극(202)의 전극 라인들(202a, 202b)를 서로 연결시킨다. 제2 브릿지 전극(203d)은 제2 유지 전극(203)의 전극 라인들(203a, 203b)를 서로 연결시킨다. 브릿지 전극(202d, 203d)은 돌출 전극을 통해 개시된 방전이 방전셀의 중심에서 먼 전극 라인(202b, 203b)까지의 쉽게 확산 되도록 돕는다.
이처럼, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 구조는 전극 라인의 개수를 제안함으로써, 개구율을 향상시킬 수 있다. 또한, 돌출 전극을 형성함으로써, 방전 개시 전압을 낮출 수 있다. 또한, 브릿지 전극과 방전셀의 중심에서 먼 전극 라인에 의해 방전 확산 효율을 증가시킬 수 있다. 전체적으로 플라즈마 디스플레이 패널의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 밝기와 동등하거나 또는 더 밝아질 수 있으므로, ITO 전극을 사용하지 않는 것이 가능하다.
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제2 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지 전극(402, 403)은 기판 상에 하나의 방전셀에서 쌍을 이루며 형성된다. 유지 전극(402, 403) 각각은 방전셀을 가로지르는 적어도 두 개의 전극 라인(402a, 402b, 403a, 403b), 방전셀의 중심에 가장 가까운 전극 라인(402a, 403a)에 연결되며 방전셀 내에서 방전셀의 중심 방향으로 돌출되는 하나의 제1 돌출 전극(402c, 403c), 상기 두 개의 전극 라인을 연결하는 하나의 브릿지 전극(402d, 403d) 및 방전셀의 중심에서 가장 먼 전극 라인(402b, 403b)에 연결되며 방전셀내에서 방전셀의 중심의 반대 방향으로 돌출되는 제2 돌출 전극(402e, 403e)을 포함한다.
전극 라인(402a, 402b, 403a, 403b)은 방전셀을 가로지르며, 플라즈마 디스플레이 패널의 일방향으로 연장된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 라인은 개구율을 항상시키기 위해 폭을 좁게 형성한다. 바람직하게는 전극 라인의 폭(Wl)은 20um 이상 70um 이하로 하여 개구율을 향상시킴과 아울러, 방전이 원활하게 일어나도록 하는 것이 바람직하다.
도 9에 도시된 바와 같이, 방전셀의 중심과 가까운 전극 라인(402a, 403a)은 제1 돌출 전극(402c, 403c)과 연결되고, 방전셀의 중심과 가까운 전극 라인(402a, 403a)은 방전이 개시됨과 동시에 방전 확산이 시작되는 경로를 형성한다. 방전셀의 중심과 먼 전극 라인(402b, 403b)은 제2 돌출 전극(402e, 403e)과 연결된다. 방전셀의 중심과 먼 전극 라인(402b, 403b)은 방전셀 주변부까지 방전을 확산하는 역할을 한다.
제1 돌출 전극(402c, 403c)은 하나의 방전셀 내에서 방전셀의 중심에 가까운 전극 라인(402a, 403a)에 연결되며, 방전셀의 중심 방향으로 돌출된다. 바람직하게는 제1 돌출 전극은 전극 라인(402a, 403a)의 라인 가운데 위치시키도록 한다. 제1 돌출 전극(402c, 403c) 서로 대응하여 전극 라인 가운데 위치됨으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압을 더욱 효과적으로 낮출 수 있다.
브릿지 전극(402d, 403d)은 각각의 유지 전극의 전극 라인들을 연결한다. 브릿지 전극(402d, 403d)은 돌출 전극을 통해 개시된 방전이 방전셀의 중심과 먼 전극 라인(402b, 403b)까지의 쉽게 확산되도록 돕는다. 여기서, 브릿지 전극(402d, 403d)은 방전셀 내에 위치하고 있으나, 그 필요에 따라 방전셀을 구획하는 격벽(412) 상에 형성되는 것도 가능하다.
제2 돌출 전극(402e, 403e)은 하나의 방전셀 내에서 방전셀의 중심에 먼 전극 라인(402b, 403b)에 연결되며, 방전셀의 중심 방향의 반대 방향으로 돌출된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제2 실시예에서는 전극 라인(402b, 403b)과 격벽(412) 사이의 공간에도 방전을 확산시킬 수 있다. 즉, 방전 확산 효율을 증가시킴으로써, 플라즈마 디스플레이 패널의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 돌출 전극(402e, 403e)은 방전셀을 구획하는 격벽(412)까지 연장될 수 있다. 또한, 개구율을 다른 부분에서 충분히 보상받을 수 있다면, 방전 확산 효율 더욱더 향상시키기 위해 격벽(412) 상에 일부 연장하는 것도 가능하다. 본 발명의 제2 실시예에서는 제2 돌출 전극(402e, 403e)을 전극 라인(402b, 403b)의 가운데 위치시켜 방전셀의 주변부에 방전을 고루 확산시키도록 하는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제3 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 10에 도시된 전극 구조 중 도 9에서 기술된 동일한 내용에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유지 전극 구조에 대한 제3 실시예에서는, 유지 전극(602, 603) 각각에 두 개의 제1 돌출 전극(602c, 603c)이 형성된다. 제1 돌출 전극(602c, 603c)은 하나의 방전셀 내에서 방전셀의 중심에 가까운 전극 라인(402a, 403a)에 연결되며, 방전셀의 중심 방향으로 돌출된다. 바람직하게는 제1 돌출 전극 각각은 전극 라인의 가운데(mid point)를 기준으로 서로 대칭하여 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
유지 전극 각각에 두 개의 제1 돌출 전극을 형성함으로써, 방전셀 중심에서의 유지 전극의 면적이 증가한다. 이에 따라, 방전이 개시되기 전에는 방전셀 내에 공간 전하가 많이 형성되어 방전 개시 전압이 보다 낮아지며, 방전 속도가 빨라진다. 아울러, 방전이 개시된 후에는 벽전하량이 증가하여 휘도가 상승하며, 방전이 전체 방전셀에 균일하게 확산된다.
도 11은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극 구조에 대한 제4 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 11에 도시된 유지 전극 구조 중 도 9 및 도 10에서 기술된 동일한 내용에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 구조에 대한 제4 실시예에서는, 유지 전극(702, 703) 각각은 세 개의 제1 돌출 전극(702c, 703c)이 형성된다.
제1 돌출 전극(702c, 703c)은 하나의 방전셀 내에서 방전셀의 중심에 가까운 전극 라인(402a, 403a)에 연결되며, 방전셀의 중심 방향으로 돌출된다. 바람직하게는 어느 하나의 제1 돌출 전극은 전극 라인의 가운데(mid point)에 형성되며, 나머지 두 개의 제1 돌출 전극은 전극 라인의 가운데를 기준으로 서로 대칭하여 형성된다. 유지 전극 각각에 세 개의 제1 돌출 전극을 형성함으로써, 도 9와 도 10의 경우 보다 방전 개시 전압이 더욱더 낮아지며, 방전 속도도 더욱더 빨라진다. 아울러, 방전이 개시된 후에는 휘도가 더욱더 상승하며, 방전이 전체 방전셀에 더욱 균일하게 확산된다.
상기와 같이 제1 돌출 전극의 개수를 증가시킴으로써, 방전셀의 중심에서 유지 전극의 면적이 증가하여 방전 개시 전압이 낮아지고, 휘도가 증가한다. 반면, 방전셀의 중심에서 가장 강한 방전이 일어나며, 가장 밝은 방전 광이 방출되는 점을 고려하여야 한다. 즉, 제1 돌출 전극의 개수가 증가할수록 방전셀의 중심에서 방출되는 광을 차단함으로써, 방출되는 광이 현저히 감소하는 점과 아울러, 방전 개시 전압과 휘도 효율을 동시에 고려하여 최선의 개수를 선택하여 유지 전극의 구조를 설계하는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제5 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 유지 전극(800, 810) 각각은 방전셀을 가로지르는 3 개의 전극 라인(800a, 800b, 800c, 810a, 810b, 810c)을 포함한다. 상기 전극 라인들은 방전셀을 가로지르며 플라즈마 디스플레이 패널의 일방향으로 연장된다. 상기 전극 라인들은 개구율 항상을 위해 폭이 좁게 형성되며, 바람직하게는 20 내지 70 ㎛의 폭을 가지도록 하여 개구율을 향상시킴과 더불어 방전이 원활하게 일어나도록 한다.
도 13은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제6 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 유지 전극(900, 910) 각각은 방전셀을 가로지르는 4 개의 전극 라인(900a, 900b, 900c, 900d, 910a, 910b, 910c, 910d)을 포함한다. 상기 전극 라인들은 방전셀을 가로지르며 플라즈마 디스플레이 패널의 일방향으로 연장된다. 상기 전극 라인들은 개구율 항상을 위해 폭이 좁게 형성되며, 바람직하게는 20 내지 70 ㎛의 폭을 가지도록 하여 개구율을 향상시킴과 더불어 방전이 원활하게 일어나도록 한다.
상기 각각의 유지 전극을 구성하는 4개의 전극 라인들 간의 간격(c1, c2, c3)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 상기 전극 라인들의 폭(d1, d2, d3, d4)도 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제7 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 유지 전극(1000, 1010) 각각은 방전셀을 가로지르는 4 개의 전극 라인(1000a, 1000b, 1000c, 1000d, 1010a, 1010b, 1010c, 1010d)을 포함한다. 상기 전극 라인들은 방전셀을 가로지르며 플라즈마 디스플레이 패널 의 일방향으로 연장된다.
브릿지 전극들(1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070)은 각각 2 개의 전극 라인을 연결한다. 브릿지 전극들(1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070)은 개시된 방전이 방전셀의 중심과 먼 전극 라인까지 쉽게 확산되도록 한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 브릿지 전극들(1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070)의 위치는 서로 일치하지 않을 수 있으며, 어느 하나의 브릿지 전극(1040)은 격벽(1080) 상에 위치할 수도 있다.
도 15는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제8 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 도 14에 도시된 경우와 달리 전극 라인들을 연결하는 브릿지 전극들이 동일한 위치에 형성되어, 유지 전극(1100, 1110) 각각에 대해 4개의 전극 라인(1100a, 1100b, 1100c, 1100d, 1110a, 1110b, 1110c, 1110d)을 연결하는 하나의 브릿지 전극(1120, 1130)을 형성시킨 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제9 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 전극 라인(1200, 1210) 각각에 대해 폐루프(closed loop)를 포함하는 형태의 돌출 전극(1220, 1230)을 형성시킨 것이다. 도 12에 도시된 바와 같은 폐루프를 포함하는 돌출 전극(1220, 1230)을 통해, 방전 개시 전압을 낮추는 동시에 개구율을 향상시킬 수 있다. 상기 돌출 전극 및 폐루프의 형태는 다양하게 변형이 가능하다.
도 17은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제10 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 전극 라인(1300, 1310) 각각에 대해 사각형 형 태의 폐루프를 포함하는 돌출 전극(1320, 1330)을 형성시킨 것이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조에 대한 제11 실시예를 단면도로 도시한 것으로, 전극 라인(1400, 1410) 각각에 대해 방전셀의 중심 방향으로 돌출한 제1 돌출 전극(1420a, 1420b, 1430a, 1430b)과 상기 방전셀의 중심방향 또는 그의 반대 방향으로 돌출한 제2 돌출 전극(1440, 1450, 1460, 1470)을 형성시킨 것이다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 전극 라인(1400, 1410) 각각에 대해 방전셀의 중심 방향으로 돌출된 2개의 제1 돌출 전극(1420a, 1420b, 1430a, 1430b)을 형성시키고, 상기 방전셀 중심 방향의 반대 방향으로 돌출된 하나의 제2 돌출 전극(1440, 1450)을 형성시키는 것이 바람직하다. 또는, 도 18b에 도시된 바와 같이 제2 돌출 전극(1460, 1470)은 상기 방전셀의 중심 방향으로 돌출될 수도 있다.
도 19는 상기한 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 대해, 하나의 프레임(frame)을 복수의 서브필드로 나누어 시분할 구동시키는 방법에 대한 일실시예를 타이밍도로 도시한 것이다. 단위 프레임은 시분할 계조 표시를 실현하기 위하여 소정 개수 예컨대 8개의 서브필드들(SF1, ..., SF8)로 분할될 수 있다. 또한, 각 서브필드(SF1, ...SF8)는 리셋 구간(미도시)과, 어드레스 구간(A1, ..., A8)및, 서스테인 구간(S1, ..., S8)으로 분할된다.
각 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서는, 어드레스 전극(X)에 표시 데이터 신호가 인가되고, 각 스캔 전극(Y)에 상응하는 스캔 펄스가 순차적으로 인가된다.
각 서스테인 구간(S1, ...,S8)에서는, 스캔 전극(Y)과 서스테인 전극(Z)에 서스테인 펄스가 교호하게 인가되어, 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서 벽전하들이 형성된 방전셀들에서 서스테인 방전을 일으킨다.
플라즈마 디스플레이 패널의 휘도는 단위 프레임에서 차지하는 서스테인 방전 구간(S1, ..., S8)내의 서스테인 방전 펄스 개수에 비례한다. 1 화상을 형성하는 하나의 프레임이, 8개의 서브필드와 256계조로 표현되는 경우에, 각 서브필드에는 차례대로 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128의 비율로 서로 다른 서스테인 펄스의 수가 할당될 수 있다. 만일 133계조의 휘도를 얻기 위해서는, 서브필드1 구간, 서브필드3 구간 및 서브필드8 구간 동안 셀들을 어드레싱하여 서스테인 방전하면 된다.
각 서브필드에 할당되는 서스테인 방전 수는, APC(Automatic Power Control)단계에 따른 서브필드들의 가중치에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 즉, 도 19에서는 한 프레임을 8개의 서브필드로 분할하는 경우를 예로 들어 설명하였으나 본 발명은 그에 한정되지 아니하며, 한 프레임을 형성하는 서브필드의 수를 설계사양에 따라 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예를 들어, 한 프레임을 12 또는 16 서브필드 등과 같이, 8 서브필드 이상 또는 이하로 분할하여 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시킬 수 있다.
또한 각 서브필드에 할당되는 서스테인 방전 수는 감마특성이나 패널특성을 고려하여 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예컨대, 서브필드 4에 할당된 계조도를 8에서 6으로 낮추고, 서브필드6에 할당된 계조도를 32에서 34로 높일 수 있다.
도 20은 분할된 서브필드에 대해, 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 구동 신호들에 대한 일실시예를 타이밍도로 도시한 것이다.
먼저, 스캔 전극들(Y) 상에 정극성 벽전하를 형성하고 서스테인 전극들(Z) 상에 부극성 벽전하를 형성하기 위한 프리 리셋(pre reset) 구간이 존재하며, 이 후 각 서브필드는 프리 리셋 구간에 의해 형성된 벽전하 분포를 이용하여 전 화면의 방전셀들을 초기화하기 위한 리셋(reset) 구간, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스(address) 구간 및 선택된 방전셀들의 방전을 유지시키기 위한 서스테인(sustain) 구간을 포함한다.
리셋 구간은 셋업(setup) 구간 및 셋 다운(setdown) 구간으로 이루어지며, 상기 셋업 구간에서는 모든 스캔 전극으로 상승 램프 파형(Ramp-up)이 동시 인가되어 모든 방전셀에서 미세 방전이 발생되고, 이에 따라 벽전하가 생성된다. 상기 셋다운 구간에는 상기 상승 램프 파형(Ramp-up)의 피크 전압보다 낮은 정극성 전압에서 하강하는 하강 램프파형(Ramp-down)이 모든 스캔 전극(Y)으로 동시에 인가되어 모든 방전셀에서 소거방전이 발생되고, 이에 따라 셋업 방전에 의해 생성된 벽전하 및 공간전하 중 불요 전하를 소거시킨다.
어드레스 구간에는 스캔 전극으로 부극성의 스캔 신호(scan)가 순차적으로 인가되고, 이와 동시에 상기 어드레스 전극(X)으로 정극성의 데이터 신호(data)가 인가된다. 이러한 상기 스캔 신호(scan)와 데이터 신호(data) 간의 전압 차와 상기 리셋 구간 동안 생성된 벽전압에 의해 어드레스 방전이 발생 되어 셀이 선택된다. 한편, 상기 셋다운 구간과 어드레스 구간 동안에 상기 서스테인 전극에는 서스테인 전압(Vs)을 유지하는 신호가 인가된다.
상기 서스테인 구간에는 스캔 전극과 서스테인 전극에 교번적으로 서스테인 펄스가 인가되어 스캔 전극과 서스테인 전극 사이에 면방전 형태로 서스테인 방전이 발생된다.
도 20에 도시된 구동 파형들은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 신호들에 대한 일실시예로서, 도 20에 도시된 파형들에 의해 본 발명은 한정되지 아니한다. 예컨데, 상기 프리 리셋 구간이 생략될 수 있으며, 도 20에 도시된 구동 신호들의 극성 및 전압 레벨은 필요에 따라 변경이 가능하고, 상기 서스테인 방전이 완료된 후에 벽전하 소거를 위한 소거 신호가 서스테인 전극에 인가될 수도 있다. 또한, 상기 서스테인 신호가 스캔 전극(Y)과 서스테인(Z) 전극 중 어느 하나에만 인가되어 서스테인 방전을 일으키는 싱글 서스테인(single sustain) 구동도 가능하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 패널에 의하면, ITO로 이루어진 투명 전극을 제거하여 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 원가를 감소시킬 수 있으며, 유지 전극 라인으로부터 방전셀의 중심 방향 또는 그의 반대 방향으로 돌출되는 돌출 전극들을 형성시킴으로써 방전 개시 전압을 낮추고 방전셀 내의 방전 확산 효율을 높일 수 있다. 또한, 방전 공간에 8 내지 20%의 농도를 가지는 크세논(Xe) 또는 수소계열 동위원소 가스를 포함하는 방전 가스를 충전시킴으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 및 효율을 개선할 수 있으며, 상기 패널의 방전 개시 전압을 낮출 수 있다.

Claims (11)

  1. 상부기판; 상기 상부기판 상에 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 상부기판과 대향하여 배치되는 하부기판; 및 상기 하부기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하여 구성되는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 제1, 2 전극 중 적어도 하나는
    단일 층(one layer)으로 형성되며,
    상기 제3 전극과 교차하는 방향으로 형성된 라인부; 및
    상기 라인부로부터 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 상부기판과 하부기판 사이의 방전 공간에 충전된 방전 가스는 크세논(Xe)을 포함하며, 상기 방전 가스에 대한 상기 크세논(Xe)의 혼합비는 8 내지 20%인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부기판 상에 형성되는 유전체층을 더 포함하며,
    상기 제1, 2 전극 중 적어도 하나는
    상기 유전체층보다 색이 어두운 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 크세논의 혼합비는
    8 내지 14%인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방전 가스는
    수소계열 동위원소 가스인 H2, D2, T2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방전가스에 대한 상기 수소계열 동위원소 가스의 혼합비는 0.01% 내지 2.0%인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방전 가스는
    네온(Ne), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라인부는 2 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    서로 인접한 두 개의 라인부 사이의 간격들은 동일한 것을 특징으로 하는 플 라즈마 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 2 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 라인부와 교차하는 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하부기판은
    유전체층;
    방전셀을 구획하는 격벽; 및
    형광체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
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