KR100269396B1 - 칼라 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 기판 위에 열방향으로 연속하여 형성된 하부전극과, 하부전극에 대향하여 직교되도록 행방향으로 연속하여 형성된 상부전극과, 하부전극이 형성된 기판 전체에 도포된 제 1 유전층과, 하부전극과 상부전극의 교차부에 형성된 격벽과, 격벽의 표면 전체에 도포된 금속층과, 금속층 위에 도포된 제 2 유전층 그리고, 제 2 유전층 일부와 노출된 제 1 유전층 위에 도포된 형광체층을 포함하여 구성되어 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에 비해 휘도와 발광효율이 높아지는 효과가 있다.

Description

칼라 플라즈마 디스플레이 패널

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하 피디피 : Plasma Display Panel)에 관한 것으로, 특히 컬러 플라즈마 디스플레이 패널의 전극에 관한 것이다.

피디피와 액정표시장치(LCD)는 평판형 표시장치 중에서 가장 실용성이 높은 차세대 표시장치로 각광받고 있다. 특히 피디피는 액정표시장치보다 휘도가 높고 시야각이 넓어 옥외 광고탑 또는, 벽걸이 티브이, 극장용 디스플레이와 같이 박형의 대형 디스플레이로서 응용성이 넓다.

도 1은 일반적인 피디피를 도시한 것으로, 3전극 방식의 AC형 피디피의 단면구조를 도시한 것이다. 3전극 방식의 AC형 피디피는 전면 유리기판(1)의 동일면 상에 Y 전극과 Z 전극을 형성하고, 그 Y 전극과 Z 전극 위에 유전층을 인쇄기법으로 형성하며, 유전층(2) 위에 보호층을 증착방식으로 형성한 상부구조와, 그 상부구조에 대향하여 배치된 배면 유리기판(11) 위에 X 전극(12)을 형성하고, X 전극(12) 간에 인접한 셀(cell)과의 누화(crosstalk) 현상을 방지하기 위해 격벽(6)을 형성하며, 격벽(6)과 X 전극(12) 주위에 형광체(8, 9, 10)를 형성한 하부 구조로 구성되어 상부구조와 하부구조의 사이 공간에 불활성 가스를 봉입하여 방전영역(5)을 가지도록 구성된다.

이와 같은 구조에서 먼저, X 전극과 Y 전극 사이에 구동전압을 인가하면 X 전극과 Y 전극 사이에 대향방전이 일어나서 상부구조의 보호층 표면에 벽전하가 발생한다. 그리고, Y 전극과 Z 전극에 서로 극성이 반대인 방전전압을 지속적으로 인가하고 X 전극에 인가되던 구동전압을 차단하면, 벽전하에 의해 Y 전극과 Z 전극 상호간에 소정의 전위차가 유지되어 유전층(2)과 보호층(3) 표면의 방전영역에서 면방전이 일어난다. 그 결과, 방전영역의 불활성 가스로부터 자외선(7)이 발생된다. 이 자외선(7)에 의해 형광체(8, 9, 10)를 여기시키고, 발광된 형광체(8, 9, 10)에 의해 칼라(color) 표시가 이루어진다.

즉, 방전셀(cell) 내부에 존재하는 전자들이 인가된 구동전압에 의해 음극(-)으로 가속하면서, 상기 방전셀 안에 400∼500 torr 정도의 압력으로 채워진 불활성 혼합가스 즉, 헬륨(He)을 주성분으로 하여 크세논(Xe), 네온(Ne) 가스 등을 첨가한 페닝(Penning) 혼합가스와 충돌하여 불활성 가스가 여기되면서 147nm의 파장을 갖는 자외선이 발생한다. 이러한 자외선(7)이 하부전극(12)과 격벽(6) 주위를 둘러싸고 있는 형광체(8, 9, 10)와 충돌하여 가시광선을 발생시킨다.

이러한 피디피는 X 전극과 Y 전극 그리고, Z 전극에 전압의 인가를 제어하여 화소(pixel)를 구성하는 셀(cell)을 방전시키며, 이 방전에 의해 발광된 빛의 양은 셀의 방전시간을 변화시켜 조절한다. 즉, 영상표시를 위해 필요한 계조(grey scale)는 전체영상을 표시하기 위해 필요한 시간(NTSC TV 신호의 경우, 1/30초) 내에서 개개의 셀이 방전되는 시간의 길이를 서로 다르게 하여 구현시킨다. 이 때, 화면의 휘도는 각각의 셀을 최대로 방전되었을 때의 밝기에 의해 결정된다. 또, 피디피 화면의 휘도를 최대로 높이려면, 한 화면을 구성시키기 위해 필요한 시간 내에서 셀의 방전시간을 최대로 길게 유지되어야 한다.

도 2는 구동회로부가 포함된 피디피의 개략적인 구조를 도시한 블록도로서, 패널과 X 전극 드라이버와 Y 전극 드라이버 그리고, Z 전극 드라이버를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 피디피의 각 셀에 형성된 X 전극은 X 전극 드라이버에 연결되어 어드레스전압(address voltage)을 인가받고, Y 전극은 Y 전극 드라이버에 연결되어 스캔전압(scan voltage)을 인가받으며, Z 전극은 Z 전극 드라이버에 연결되어 서스테인전압(sustain voltage)을 인가받는다.

도 2에 도시된 것과 같이 구성된 피디피 구동회로부의 콘트롤러는 외부로부터 클럭신호와, RGB 데이터, 수직동기신호 및, 수평동기신호 등, 각종 제어신호들을 입력받아 스캔데이터를 생성하여 Y 전극 드라이버에 인가하고, 어드레스데이터를 생성하여 X 전극 드라이버에 인가한다. 따라서, 각각의 드라이버에 인가된 신호에 따라 X 전극과 Y 전극 및 Z 전극이 구동되어 피디피에 화상이 표시된다.

AC형 피디피의 구조는 투명유리기판 두 장을 소정의 간격을 두고 합착시켜 두 유리기판 사이에 불활성개스를 충진한 구조로 되어 있다. 특히 전면 유리기판 위에는 발광셀을 이루는 다수의 전극이 수평으로 스트라이프(stripe) 형상으로 배열되어 있으며, 각 전극은 그 위에 투명한 유전층과 MgO 박막층으로 도포된 구조로 되어 있다. 또, 하면 유리기판 위에는 전면 유리기판 위에 배열된 전극과 직교하는 방향으로 별도의 전극이 배열되어 있고, 그 위에 반사층이 피복되어 있다.

이 때, 두 유리기판 사이의 공간에는 오방전을 방지하고 각 유리기판 사이의 간격을 유지시키기 위한 격벽이 설치되어 있다. 이 격벽은 PbO 등을 포함한 저융점 불투명 격벽재로 약 0.1∼0.2 mm 높이와 0.05∼0.1 mm 폭으로 형성되어 두 유리기판 사이 간격을 유지한다. 또, 격벽의 측면과 하면 유리기판 위에는 형광체가 도포되어 있다.

그런데, 종래의 피디피는 다음과 같은 문제점이 있다.

피디피에서 유지방전은 전면 유리기판의 투명전극 위에 형성된 벽전하의 상호 교호적인 형성으로 발생한다. 이 때, 발생되는 자외선의 양은 불활성가스의 배합비와 셀의 구조, 전극 사이의 거리 등에 의해 영향을 받는다. 특히, 종래의 피디피는 유지전극 위에 형성된 벽전하의 양과 방전전극의 거리에 의해 자외선량과 그 세기가 결정된다.

이 때, 피디피의 각 방전전극 또는, 유지전극 사이의 거리가 1.0 mm 이내이면, 147 nm 대역의 파장을 갖는 네거티브 글로우(negative glow) 자외선은 충분하게 발생하지만, 포지티브 컬럼(positive column) 자외선은 거의 발생하지 않는다. 따라서, 자외선의 양이 충분하지 않은 문제점이 있다.

자외선의 양은 형광체의 가시광선 방출에 절대적인 영향을 미치는 요인이다. 또, 종래의 피디피는 벽전하가 방전전극 주변에만 형성되어 방전이 일어나는 크기가 작아지는 구조적인 결함을 갖고 있다. 그 결과, 발광휘도와 발광효율이 낮아 실용성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 벽전하의 형성 면적을 최대한 확보하고, 플라즈마 전하의 손실을 최소화시켜 보존하고, 방전경로를 최대로 실시할 수 있는 피디피를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 3전극 방식의 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 상기 도 1에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널과 구동회로를 함께 도시한 블록도

도 3은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적인 구조를 도시한 사시도

도 4는 상기 도 3에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널에 형성된 격벽의 구조를 도시한 단면도

도 5는 상기 도 3과 도 4에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 발생되는 방전에 의한 벽전하와 그 벽전하가 형성된 격벽을 도시한 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 하부기판 110 : 하부전극

120 : 제 1 유전층 130 : 격벽

130' : 격벽의 하부(하부격벽) 130'' : 격벽의 상부(상부격벽)

131 : 금속층 132 : 제 2 유전층

140 : 형광체층 200 : 상부기판

210 : 상부전극 220 : 보호막

본 발명의 피디피는 격벽의 표면에 금속층과 유전층을 적층시켜, 전극의 표면 뿐만 아니라 격벽에도 벽전하를 저장하는 것이 특징이다.

본 발명의 피디피는 도 3에 도시된 것과 같이 기판 위에 형성된 하부전극(110)과, 하부전극(110)에 대향하여 직교하도록 형성된 상부전극(210)과, 하부전극(110)이 형성된 하부기판(100) 전면에 도포된 제 1 유전층(120)과, 제 1 유전층(120) 위 일부에 형성된 격벽(130)과, 격벽(130)의 표면에 적층된 금속층(131) 및, 제 2 유전층(132) 그리고, 제 1 유전층(120)과 제 2 유전층(132) 일부의 위에 도포된 형광체층(140)을 포함하여 구성되어 있다. 도 3은 본 발명의 피디피의 구조를 도시한 사시도이다.

하부전극(110)은 하부기판(100) 위에 열방향으로 연속하여 형성되어 있고, 상부전극(210)은 하부전극(110)에 대향하는 상부기판(200) 위에 행방향으로 연속하여 형성되어 있다. 즉, 상부전극(210)과 하부전극(110)은 서로 직교하도록 형성된다.

제 1 유전층(120)은 하부전극(110)이 형성된 하부기판(100) 전체에 걸쳐 도포된다. 즉, 제 1 유전층(120)은 하부전극(110)과 하부기판(100) 전면을 도포하도록 형성된다. 이 제 1 유전층(120)과 하부전극(110) 및 상부전극(210)은 종래의 경우와 거의 동일하므로, 본 발명은 그에 대한 상세한 설명을 생략하도록 한다.

본 발명이 종래 기술과 두드러진 부분은 피디피의 방전셀을 구분하도록 형성된 격벽이다. 본 발명의 격벽은 종래의 피디피와 같이 하부전극에 평행한 스트라이프(stripe) 형상으로 형성될 수도 있지만, 도 3에 도시된 것과 같이 벌집형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 벌집형상으로 격벽이 형성되면, 벽전하의 형성면적이 넓어지기 때문이다.

본 발명의 격벽(130)은 제 1 유전층(120) 위 일부에 형성되어 각 방전셀을 구분하도록 형성된다. 특히, 격벽(130)은 벽전하의 형성 면적을 넓히기 위해서 하부전극(110) 상부의 제 1 유전층(120) 일부가 노출되도록 계단형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 바와 같이 격벽(130)이 벌집형상으로 구성될 때에 벽전하의 형성면적이 넓어진다. 이 때, 격벽(130)의 단면은 도 4에 도시된 것과 같이 계단형상이다.

특히 본 발명의 격벽에 의해 구분된 각 방전셀은 하부전극(110)과 상부전극(210)의 교차부에 이루어진다. 이 때, 본 발명의 방전셀은 격벽(130)에 의해 가려지지 않은 제 1 유전층(120) 일부 하층의 하부전극(110)과 상부전극(210) 사이에서 방전을 일으킨다.

격벽은(130) 제 1 유전층 위에 소정의 너비와 소정의 두께로 형성된 격벽하부(130'), 그리고 격벽하부(130') 사이에 소정의 폭과 상기 격벽하부의 두께보다 높게 형성된 격벽상부(130'')를 포함하여 구성되어 있다. 이러한 격벽은 절연물질로 이루어져 있다. 이 격벽을 형성하는 공정은 여러가지 방법이 있으나, 샌드브라스트(sandblast) 공정으로 생성되는 것이 일반적이다.

또, 본 발명의 격벽(130) 표면은 금속층(131)과 제 2 유전층(132)이 차례로 도포되어 있고, 제 2 유전층(132) 일부와 노출된 제 1 유전층(131) 위의 표면은 형광체층(140)이 도포되어 있다. 금속층(131)은 알루미늄, 금, 그리고 크롬과 구리의 합금 중에 하나로 이루어진다. 이 금속층을 형성하는 방법은 여러가지가 있으나, 증착공정에 의해 생성되는 것이 일반적이다.

금속층은 유지전극의 전압인가에 의한 전계가 다른 셀로 전도되는 것을 방지하여 셀 내부의 격벽 측면에 형성된 전계의 밀도를 높이는 역할을 한다. 즉, 금속층은 방전셀 내에 발생한 전계를 셀 내부로 유도하고, 이 전계의 밀도를 더 조밀하게 유지시킨다.

또, 제 2 유전층(132)은 전하를 축적할 수 있는 절연물질로 형성되는데, 대략 그 두께는 20 마이크로 미터 내외로 형성된다. 이 때, 금속층(131)을 도포한 제 2 유전층(132)의 일부가 보호막(220)이 형성된 상부기판(200)에 접촉되어 각 방전셀을 구분짓는다. 즉, 금속층(131)과 제 2 유전층(132)에 의해 도포된 격벽의 상부(130'')가 상부기판(200)의 보호막(220)에 거의 접촉되도록 형성되어 방전셀 간의 방전영역을 구분하는 것이다.

이하, 본 발명의 피디피 동작원리에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 피디피는 도 5에 도시된 것과 같이 하부전극(110), 즉 X 전극에 쓰기(write)방전이 실시된 후에 상부전극(210)인 Y 전극과 Z 전극에 전압이 인가된다. 이 때, Y 전극에 정전하가 형성되고 Z 전극에 부전하가 형성된다.

그러면, 상부전극에 인가된 전압은 제 2 유전층의 분극현상에 의해서 격벽상부표면까지 전압이 전달된다. 그래서, 제 2 유전층의 표면은 상기 상부전극에 인가된 전압과 동일한 극성을 띠게 되고, 표면에 반대극성의 벽전하를 형성하게 되는 것이다.

이러한 제 2 유전층(132) 표면의 벽전하는 상부전극(210), 즉 Y 전극과 Z 전극에 인가되는 서스테인 펄스에 의해 방전을 발생시킨다. 그 결과, 본 발명의 피디피는 각 방전셀이 Y 전극과 Z 전극 사이의 유지방전과 제 2 유전층(132) 표면의 벽전하에 의한 유지방전이 중첩되어 종래의 피디피보다 많은 자외선이 발생된다. 게다가, 본 발명의 일 실시예인 피디피 격벽구조로 볼때, 하측부의 방전거리가 종래의 피디피의 방전거리보다 짧으므로, 방전이 먼저 개시되는다. 즉, 짧아진 방전개시거리로 인해 유지방전에 필요한 방전전압이 더욱 낮아지게 되는 것이다.

본 발명의 피디피는 종래의 피디피에 비해 금속층과 유전층에 의해 피폭된 격벽이 각 방전셀에 벌집모양으로 형성되어 있다. 그래서, 그 격벽의 표면에 벽전하가 저장되어 Y 전극과 Z 전극에 의한 유지방전 외에 별개의 유지방전이 중첩되어 발생되는 효과가 있다. 그 결과, 본 발명의 피디피는 면방전 방식의 종래의 피디피에 비해 방전효율이 탁월하게 높아 그 휘도가 종래의 피디피보다 월등히 높게 된다. 따라서, 본 발명의 피디피는 동일한 소비전력으로 종래의 피디피보다 더 높은 발광효율을 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명은 벽전하의 형성면적이 종래보다 증가되고, 방전거리가 연장되어 포지티브 컬럼(positive column) 영역의 자외선을 이용할 수 있는 장점도 있다. 뿐만 아니라, 본 발명은 전극과 유전층 및 형광체에 가해지는 이온의 충격이 감소되므로, 피디피의 수명이 길어지는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 기판 위에 열방향으로 연속하여 형성된 하부전극;

   상기 하부전극에 대향하여 직교되도록 행방향으로 연속하여 형성된 상부전극;

   상기 하부전극이 형성된 기판 전체에 도포된 제 1 유전층;

   상기 하부전극과 상기 상부전극의 교차부에 형성된 격벽;

   상기 격벽의 표면 전체에 도포된 금속층;

   상기 금속층 위에 도포된 제 2 유전층; 그리고,

   상기 제 2 유전층 일부와 상기 노출된 제 1 유전층 위에 도포된 형광체층을 포함하여 구성된 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 절연체로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 크롬과 구리의 합금 중 선택된 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 유전층의 두께는 20 마이크로 미터 내외인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 상기 하부전극 상부의 제 1 유전층 일부가 노출되고 상기 노출된 상기 제 1 유전층 일부를 제외한 나머지 부분에 계단형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은

   소정의 너비와 소정의 두께로 형성된 격벽하부; 그리고,

   상기 격벽하부 사이에 소정의 폭을 가지고, 상기 격벽하부의 두께보다 높도록 형성된 격벽상부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.