KR20050062753A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전 안정성 및 방전 효율이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전면기판, 상기 전면기판의 배면에 형성되어 있는 다수개의 유지전극쌍들, 상기 유지전극쌍들 배면에 형성되어 있는 버스전극들, 및 상기 유지전극쌍들 및 상기 버스전극들이 매립되도록 상기 전면기판의 배면에 형성되며, 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이에 그루브가 형성되어 있는 전면 유전체층을 구비하고, 상기 유지전극의 폭(A)과 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B) 사이의 관계가 0 < A/B ≤3인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방전 안정성 및 방전 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 장치이다.

이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 방전 형식에 따라 직류형과 교류형으로 분류될 수 있다. 직류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 전극들이 방전 공간에 노출되어 하전입자의 이동이 대응 전극들 사이에서 직접적으로 이루어지고, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 적어도 한 전극이 유전체층으로 덮여져서, 상호 대응하는 전극들의 직접적인 전하의 이동 대신 벽전하(Wall Charge)의 전계에 의하여 방전이 수행된다.

일반적인 교류형 플라즈마 디스플레이 패널(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 사용자에게 화상을 보여주는 상판(50)과 이와 평행하게 결합되는 하판(60)을 구비한다. 상판(50)의 전면기판(11)에는 주사전극(31)과 공통전극(32)이 쌍을 이루는 유지전극쌍(12)이 배치되어 있고, 전면기판(11)의 유지전극쌍(12)이 배치된 면에 대향하는 하판(60)의 배면기판(21)에는 어드레스전극(22)이 전면기판(11)의 전극들(31)(32)과 교차하도록 배치되어 있다. 주사전극(31)과 공통전극(32) 각각은 투명전극(31a, 32a) 및 버스전극(31b, 32b)을 구비한다. 이렇게 배치된 한 쌍의 주사전극(31) 및 공통전극(32)과, 이와 교차하는 어드레스전극(22)에 의하여 이루어지는 공간이 단위 방전셀(cell)로서 하나의 방전부를 형성하게 된다.

이렇게 유지전극쌍들(12)이 구비된 전면기판(11)과, 어드레스전극들(22)이 구비된 배면기판(21)의 각 면에는 각 전극들을 매립하도록 각각 전면 유전체층(15) 및 배면 유전체층(25)이 형성되어 있다. 전면 유전체층(15) 배면에는 통상 MgO로 된 보호막(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 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 형광체(26)가 도포되어 있다.

일반적인 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 전극의 구동 방법은 크게 어드레스방전을 위한 구동과 유지방전을 위한 구동으로 나뉜다. 어드레스방전은 상기 어드레스 전극(22)과 주사전극(31) 사이의 전위차에 의해서 일어나며, 이 때 벽전하가 형성된다. 유지방전은 벽전하가 형성된 방전공간에 위치되는 주사전극(31)과 공통전극(32) 사이의 전위차에 의해서 일어난다. 이 유지방전이 실제 영상을 표시하기 위한 방전으로 주방전이 된다.

이와 같이 주사전극(31)과 공통전극(32) 사이에 인가되는 전위차에 의해서 방전이 일어나게 되는 유지방전은, 시간이 지날수록 방전이 소멸된다. 이는 기존의 면방전형 교류형 플라즈마 표시 패널의 전극 구조에서, 전면기판(11)의 주사전극(31)과 공통전극(32) 사이의 간격이 80~100㎛ 정도가 되고 있으므로, 유지방전 구동시의 방전개시 전압도 일반적으로 약 160V 이상이 되어야 하기 때문이다.

이와 같이 방전 개시 전압이 커지게 되면 전력의 소모가 많아지는 동시에 그 구동 회로의 정격이 커지게 된다. 또한 인접 전극에 유도 전압을 일으켜 크로스토크의 발생의 원인이 된다. 이를 해소하기 위한 방안으로 방전개시 전압을 낮추기 위하여 주사전극(31)과 공통전극(32)의 사이의 간격을 지나치게 좁히면 정전 용량이 너무 커지게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술이 대한민국 특허 공개 번호 제2002-0021883호에 개시되어 있다. 제2002-0021883호는 전면 유전체층에 그루브(groove)를 형성함으로써 방전 개시전압을 낮추는 기술에 관한 것이다. 그러나, 그루브가 형성되어 있는 부분에 방전이 집중되어 일어나게 되므로, 유지전극의 폭이 클 경우 유지전극의 가장자리가 방전에 참여하지 못하게 된다. 따라서, 방전 효율 및 유지전압 마진이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 방전 안정성 및 방전 효율이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전면기판, 상기 전면기판의 배면에 형성되어 있는 다수개의 유지전극쌍들, 상기 유지전극쌍들 배면에 형성되어 있는 버스전극들, 및 상기 유지전극쌍들 및 상기 버스전극들이 매립되도록 상기 전면기판의 배면에 형성되며, 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이에 그루브가 형성되어 있는 전면 유전체층을 구비하고, 상기 유지전극의 폭(A)과 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B) 사이의 관계가 0 < A/B ≤3인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 그루브가 상기 전면기판의 배면과 접하도록 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서 상기 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B)이 50㎛ 내지 200㎛인 것이 바람직하다.

이 때 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B)이 60㎛ 내지 140㎛인 것이 가장 바람직하다.

이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류형 플라즈마 디스플레이 패널(100)이 도시되어 있다. 다만 도 3은 설명의 편의를 위하여 하판(160)이 90도 회전한 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널(100)은 상판(150)과 이와 평행하게 결합되는 하판(160)을 구비한다. 상판(150)의 전면기판(111)에는 유지전극쌍들(112)이 배치되어 있다. 이 때 전면기판(40)은 유리를 주재료로 한 투명한 재료로 형성되는 것이 일반적이다.

유지전극쌍(112)이라 함은 주방전을 일으키기 위하여 전면기판(111)의 배면에 형성된 한 쌍의 유지전극들(131, 132)을 의미하고, 전면기판(111)에는 이러한 유지전극쌍(112)이 소정의 간격으로 평행하게 배열되어 있다. 이 유지전극쌍(112) 중 일 유지전극은 주사전극(131)이고, 다른 유지전극은 공통전극(132)이다.

주사전극(131) 및 공통전극(132)의 각각은 투명전극(131a, 132a) 및 버스전극(131b, 132b)을 구비하는 것이 일반적이나, 경우에 따라서 투명전극 없이 버스전극 만으로 주사전극과 공통전극이 구성될 수도 있다.

투명전극(131a, 132a)은 방전을 일으킬 수 있는 도전체이면서 형광체층(126)으로부터 방출되는 빛이 전면기판(111)으로 나아가는 것을 방해하지 않는 투명한 재료로 형성되는데, 이와 같은 재료로서는 ITO(indium tin oxide) 등이 있다. 그러나 상기 ITO와 같은 투명한 도전체는 일반적으로 그 저항이 크고, 따라서 투명전극으로만 방전유지전극을 형성하면 그 길이방향으로의 전압강하가 커서 구동전력이 많이 소비되고 응답속도가 늦어지는바, 이를 개선하기 위하여 상기 투명전극의 외측단부에는 금속재질로 이루어지고 좁은 폭으로 형성되는 버스전극(131b, 132b)이 배치된다. 투명전극이 없는 경우에는 전면기판의 배면에 직접 버스전극이 형성된다.

전면기판(111)의 유지전극쌍(112)이 배치된 면에 대향하는 배면기판(121)에는 어드레스전극(122)이 전면기판(111)의 주사전극(131) 및 공통전극(132)과 교차하도록 배치되어 있다. 어드레스전극들(112)은 주사전극(131)과 공통전극(132) 간의 주방전을 보다 용이하게 하기 위한 어드레스방전을 일으키기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 주방전이 일어나기 위한 전압을 낮추는 역할을 한다. 어드레스방전은 주사전극(131)과 어드레스전극(132) 간에 일어나는 방전으로서, 어드레스방전이 종료되면 주사전극(131) 측에 양이온이 축적되고 표시전극 측에 전자가 축적되며, 이로써 주사전극(131)과 공통전극(132) 간의 주방전이 보다 용이하게 된다.

이렇게 배치된 한 쌍의 주사전극(131) 및 공통전극(132)과, 이와 교차하는 어드레스전극(122)에 의하여 이루어지는 공간이 단위 방전셀로서 하나의 방전부를 형성하게 된다.

유지전극쌍들(112)이 구비된 전면기판(111)에는 유지전극쌍들(112)을 매립하도록 전면 유전체층(115)이 형성되어 있다. 전면 유전체층(150)은, 주방전시 인접한 주사전극(131)과 공통전극(132) 간에 직접 통전되는 것과 양이온 또는 전자가 유지전극(131, 132)에 직접 충돌하여 유지전극(131, 132)을 손상시키는 것을 방지하면서도, 전하를 유도하여 벽전하를 축적할 수 있고, 또한 광투과성이 좋은 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B₂O₃, SiO₂ 등이 있다.

쌍을 이루는 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 전면 유전체층(115)에는, 소정의 깊이까지 그루브(145)가 형성되어 있다. 일반적으로 전면 유전체층(115)의 두께가 30㎛ 내지 40㎛인 것을 고려하고, 그루브(145)에 의하여 방전경로를 충분히 확보하기 위해서는 전면 유전체층(115)의 약 50% 이상의 깊이를 갖도록 그루브(145)를 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 그루브(145)가 전면기판(111)의 배면과 접하도록 형성될 수도 있다.

또한, 전면 유전체층(115) 및 그루브(145)의 내면에는 통상 MgO로 된 보호막(116)이 형성되어 있다. 보호막(116)은, 방전시 양이온과 전자가 전면 유전체층(115)에 충돌하여 전면 유전체층(115)이 손상되는 것을 방지하며, 광투과성이 좋고, 방전시 2차전자를 많이 방출한다.

어드레스전극(122)이 구비된 배면기판(121)에는 어드레스전극(122)을 매립하도록 배면 유전체층(125)이 형성되어 있다. 배면 유전체층(125)은 방전시 양이온 또는 전자가 어드레스전극(122)에 충돌하여 어드레스전극(122)을 손상시키는 것을 방지하면서도 전하를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B₂O₃, SiO₂ 등이 있다.

배면 유전체층(125) 전면에는 방전거리를 유지하고 방전셀 사이의 전기적 광학적 크로스토크를 방지하는 격벽(130)이 형성되어 있다. 이 격벽(130)의 양 측면과 격벽(130)이 형성되지 않은 배면 유전체층(125)의 전면에는 레드, 그린, 블루의 형광체(126)가 도포되어 있다. 도 2에는 스트라이프 형식의 격벽이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 플라즈마 패널(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

어드레스전극(122)과 주사전극(131) 간에 어드레스전압이 인가됨으로써 어드레스방전이 일어나고, 이 어드레스방전의 결과로 주방전이 일어날 발광셀이 선택된다.

그 후 상기 선택된 발광셀의 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이에 방전유지전압이 인가되면, 주사전극(131) 상에 쌓여 있던 양이온들과 공통전극(132) 상에 쌓여 있던 전자들이 충돌하여 주방전을 일으키고, 이 주방전 시에 여기된 방전가스의 에너지 준위가 낮아지면서 자외선이 방출된다. 그리고 이 자외선이 발광셀 내에 도포된 형광체층(126)을 여기시키는데, 이 여기된 형광체층(126)의 에너지준위가 낮아지면서 가시광이 방출되며, 이 방출된 가시광이 화상을 구성하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(100)에서는, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 전면 유전체층(115)에 그루브(145)가 형성되어 있다. 따라서, 유지방전을 할 경우에 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널(10)에 비하여 방전경로가 짧고 방전면적이 증가하게 되어, 유지방전을 위한 방전개시 전압 및 방전유지 전압이 감소된다.

비록 전면 유전체층(115)에 형성되어 있는 그루브(145)에 의하여 방전전압이 감소되지만, 플라즈마 디스플레이 패널(100)의 안정적인 방전을 위해서는 소정의 크기 이상의 유지전압 마진이 요구된다. 만일, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 증가되면 방전 경로가 감소되어 방전유지 전압이 증가된다. 반면에 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 폭(A)이 증가하게 되면 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 가장자리 부분이 방전에 참여하지 못하게 됨으로써 유지전압 마진이 감소된다. 이로부터 유지전압 마진은 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)과 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 폭(A)에 의하여 영향을 받는다는 것이 추론될 수 있다. 이 뿐만 아니라, 방전효율도 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 폭(A)과, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 의하여 영향을 받는다.

도 5 및 도 6은, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 대한 주사전극(131)과 공통전극(132)의 폭(A)의 비율(A/B)과, 유지전압 마진 및 발광효율 사이의 관계를 도시한 그래프이다.

도 5에 도시된 그래프의 가로축은 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 대한 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 폭(A)의 비율(A/B)을 나타내고, 세로축은 유지전압 마진을 나타낸다. 여기서는 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 80㎛, 100㎛, 120㎛일 경우에 대한 각각의 그래프를 나타낸다. 도면을 참조하면, 비율(A/B)이 증가함에 따라서 초기에는 유지전압 마진이 완만하게 감소되는 경향을 보인다. 그 후에 비율(A/B)이 3인 지점 부근부터 유지방전 마진이 크게 감소되는 경향을 보인다. 예를 들면, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 120㎛일 때, 비율(A/B)이 1 내지 3의 값을 가지면 유지방전 마진이 약 30V 내지 35V 사이의 값을 가진다. 하지만 비율(A/B)이 3인 지점 부근부터 유지방전 마진이 크게 감소되어, 비율(A/B)이 5에서는 약 18V가 된다. 이러한 경향은 다른 2가지의 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 대해서도 유사하게 나타나고 있다. 특히, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 클수록 유지전압 마진의 감소량이 더욱 커지는 것을 나타내고 있다.

도 6에 도시된 그래프의 가로축은 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 대한 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 폭(A)의 비율(A/B)을 나타내고, 세로축은 발광효율을 나타낸다. 이 때에도 도 5의 그래프와 동일하게, 그래프는 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 80㎛, 100㎛, 120㎛일 경우에 대한 3가지의 그래프를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 비율(A/B)이 증가함에 따라서 초기에는 발광효율이 다소 증가하는 경향을 보이다가, 비율(A/B)이 3인 지점 부근부터 발광효율이 급격하게 감소되는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 80㎛일 때, 비율(A/B)이 1 내지 3의 값을 가지면 발광효율이 약 80% 내지 100%V를 유지하다가, 비율(A/B)이 3인 부근부터 발광효율이 감소되어, 비율(A/B)이 5에서는 약 50%가 된다. 이러한 경향은 다른 2가지의 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 대해서도 유사하게 나타나고 있다. 특히, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 작을수록 유지전압 마진의 감소량이 더욱 커지는 것을 나타내고 있다.

안정적이고 효율적인 방전을 위해서는 유지방전 마진과 발광효율이 증가되어야 한다. 즉, 유지방전 마진과 발광효율이 높은 값을 갖도록 설계되어야 한다. 따라서, 도 5 및 도 6의 그래프들에서 추론될 수 있는 바와 같이, 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)에 대한 주사전극(131) 및 공통전극(132)의 폭(A)의 비율(A/B)이 0 보다 크고 3 이하일 경우에 유지방전 마진과 발광효율이 극대화된다.

이 때 효과적고 안정적인 방전을 위하여 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격(B)이 50㎛ 내지 200㎛인 것이 바람직하다. 그리고, 가장 바람직하게는 주사전극(131)과 공통전극(132) 사이의 간격이 60㎛ 내지 140㎛이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는 스트라이프(stripe) 형상의 플라즈마 디스플레이 패널(100)에 대하여 설명하고 있지만, 매트릭스 형상 등의 플라즈마 디스플레이 패널에도 적용이 제한되지 않는다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 유지전극이 전체적으로 방전에 참여하기 때문에, 방전효율이 증가하고, 방전전압마진이 증가된다.

둘째, 방전경로 및 방전면적이 증가되어, 방전개시 전압 및 방전유지 전압을 낮출 수 있다. 따라서, 전자소자의 정격이 낮아지므로, 전자소자의 구매비용이 감소된다.

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.

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이고,

도 3은 도 2의 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도이고,

도 4는 도 2의 플라즈마 디스플레이 패널의 작동상태를 도시한 단면도이고,

도 5는 유지전극 폭에 대한 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격의 비율과 유지전압 마진과의 관계를 도시한 그래프이고,

도 6은 유지전극 폭에 대한 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격의 비율과 발광효율과의 관계를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 플라즈마 디스플레이 패널 111 : 전면기판

112 : 유지전극쌍 115 : 전면 유전체층

116 : 보호막 121 : 배면기판

122 : 어드레스 전극 125 : 배면 유전체층

126 : 형광체층 130 : 격벽

131 : 주사전극 132 : 공통전극

145 : 그루브 150 : 상판

160 : 하판 A : 유지전극의 폭

B : 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격

Claims (4)

1. 전면기판;

   상기 전면기판의 배면에 형성되어 있는 다수개의 유지전극쌍들;

   상기 유지전극쌍들이 매립되도록 상기 전면기판의 배면에 형성되며, 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이에 그루브(groove)가 형성되어 있는 전면 유전체층;을 구비하고,

   상기 유지전극의 폭(A)과 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B) 사이의 관계가 0 < A/B ≤3인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 그루브가 상기 전면기판의 배면과 접하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B)은 50㎛ 내지 200㎛ 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제3항에 있어서, 상기 쌍을 이루는 유지전극들 사이의 간격(B)은 60㎛ 내지 140㎛ 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.