KR19980035144A - 플라즈마 디스플레이 판넬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬 제작에 있어서 상판의 제작 공정중 상판 전극(써스테인 전극) 형성후 검은색 유전체층으로 블랙 마트릭스를 형성하여 콘트라스트를 향상시키고 인접한 서스테인 전극 쌍과의 크로스 토크를 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이 판넬

제 1 도는 PDP의 셀 단면도.

제 2 도는 판넬의 정면도.

제 3 도는 본 발명에 의해서 형성된 상판판넬의 정면도.

제 4 도는 두 써스테인 전극 사이의 방전 형상도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 한쌍의 써스테인전극51 : 격벽

52 : 형광체층

53 : 상판에 형성된 검은색 유전체로 된 블랙 마트릭스.

본 발명은 칼라플라즈마 디스플레이의 콘트라스트 형상과 크로스토크를 방지하기 위한 것이다.

미래의 새로운 표시소자로서 각종 평판소자가 대두되고 있는 이유중의 하나가 가볍고, 얇아서 전체적으로 차지하는 면적이 적기 때문이며, 특히 가정용으로서 많은 연구활동이 벌어져 있는 것이 본 발명에 기술하려는 플라즈마 디스플레이 판넬(Plasma Display Panel : 이하 PDP로 칭함)이다. 특히 PDP는 대형(대각 Size : 40인치 ~ 55인치)의 표시소자영역에서 각광을 받고 있다.

PDP의 기본 단위는 제 1 도에 나타낸 바와 같이, 애노우드 전극(3)이 형성되는 전면판(1)과, 캐소우드 전극(4)이 형성되는 배면판(2)의 2매의 절연기판의 안쪽에 격벽이 형성되어 있다.

즉, 직교하는 캐소우드 전극군과 애노우드 전극군 및 전극간의 크로스토크(색혼선)을 방지하고, 화면의 콘트라스트를 만들기 위해 흑색의 격벽(7)을 형성하여 구성되어지며 그 내부에 가스를 봉입하여 상하 기판에 형성된 전극의 교차부가 1개의 화소에 대응하고 있다. 양전극간에 100볼트 이상의 전압을 인가하고, 가스를 글로우 방전시켜서 그 때의 발광을 이용하여 표시한다.

이들 격벽의 형상은 폭이 약 100um, 높이 100um 이상이고, 20인치 칼라의 경우 640×480의 표시셀의 제품이 시판되고 있으며, 격벽(7)수는 640×3(RGB)개의 격벽을 형성하는 것으로 되어 있다.

현재 이 격벽(7)은 세라믹 분말을 유기바인더, 용매 등과 혼합하여 페이스트를 후막인쇄법을 이용하여 패턴형상한 다음, 건조, 소성하여 형성하고 있다.

캐소우드 전극(4)의 형성에는, 전극분말, 유기바인더, 용매 등을 혼합한 페이스트를 인쇄하는 방법이 사용되고 있다.

또한 전면판(1)과 배면판(2)은 프리트그라스에 의해 밀봉된 상태의 구조이며, 그 밀봉된 구조 내부에는 개스(GAS)가 100~600톨(TOrr)의 압력으로 되어 있으며, 그렇게 구성된 판넬(PANEL)부가 구동부와 결합하여 하나의 표시소자로써 역할을 하며, 이러한 판넬부와 구동부의 결합으로 구성된 유니트(UNIT)가 텔레비젼, 모니터, 옥내외 광고용 표시소자 등의 용도로 사용되고 있다.

PDP는 방전 공간 중에서 방전시에 기체 개스원자를 여기시키고, 이 여기된 원자가 기저상태로 되돌아 올 때 자외선을 발생하며 이 자외선을 이용하여 형광체를 여기시켜 칼라표시를 하고 있다.

이 여기상태에 있는 원자의 수명은 약 0.01usec 정도이고, 특정한 것은 1~10mesec 정도의 수명을 가진다.

후자는 방전중에 서서히 확산되고, 격벽 등의 구조물에 충돌하여 거기서 재결합하고 소멸한다. 긴 수명으로 여기된 원자는 전자의 충돌에 의하여 용이하게 전리되고 이온원자를 생성하기 때문에, 공간속에 그것이 다수 존재 할수록 전리가 일어나기 쉽고, 방전을 안정시키며, 또한 방전전압을 저하시키는데 효과가 있다.

그 때문에, 방전공간은 넓을수록 유리하기 때문에, 화소면적을 작게 하고, 또한 방전공간을 넓게 하는 연구가 기대되고 있다.

현재 주로 사용하는 개스(gas)는 헬륨(He)에 지논(Xe)2%를 포함한 개스(페닝가스라함)를 사용한다.

PDP를 제조하는 공정에 대하여 설명하면,

(1) 우선 하측의 절연기판에 캐소우드 전극을 인쇄법에 의해 형성하며, 이 때 절연기판은 주로 유리판을 사용한다.

이 유리판은 투광성 및 두께가 균일하여야 하며, 통상 플로트(FLOAT)유리를 사용한다. 즉 유리조성으로서 SiO₂, Al₂O₃, MgO₂, Cao으로 하고, Na₂O, K₂O, Pbo, B₂O₃들의 부성분들과의 결합으로 이루어진 유리다.

캐소우드에 사용하는 전극재료는 Ni, Cu, Ag, Al 또는 Pd등의 도체 금속 및 이들의 합금이 일반적으로 사용되고 있다.

또는 이들의 금속에 소량의 유리를 혼입한 페이스트를 사용한다.

(2) 캐소우드 전극을 소성하고 격벽을 형성한다.

격벽을 형성하는 재료로써는, 흑색으로 절연성을 가지고, 약 450 내지 700℃에서 소성하여 치밀화하는 절연페이스트(insulating paste)가 바람직하다.

예를 들면, 중량%로 SiO₂13내지 17%, Al₂O₃18내지 22%, Fe₂O₃8 내지 12%, Cr₂O₃2.5 내지 3.5%, MnO 5 내지 10%, CoO 1.5 내지 12.5%, PbO 30 내지 40%, B₂O₃5 내지 10%로서 이루어지는 세라믹 분말을 페이스트화한 것을 들 수 있다.

(3) 격벽 및 하측기판의 전극면위로 형광체층(8)를 인쇄법에 의해 형성하면 하측기판부는 완성된다.

(4) 상측기판부를 보면 그라스(Glass)위에 애노우드 전극을 형성하는데 주로 ITO로 구성된다.

애노우드에 사용되는 전극재료는 바람직하게는 산화인듐, 산화주석을 증착한 투명전극(ITO전극)이 사용된다. (ITO는 Indium-Tin Oxide의 약어이다.)

대화면을 구성하기 위해서 그라스의 크기가 점점 커져 전극이 길어지면 ITO 전극에서 전압인가하는 끝부분은 ITO전극에 의한 전압강하가 발생하여 원하는 구동전압에서 일부가 발광되지 않는 등의 표시품질이 나빠진다. 이러한 것을 방지하기 위해 Cr-Cu-Cr의 3층전극을 애노우드 전극의 가측에 형성하여 전압강하를 개선하는 구조가 시판되고 있다.

상측기판부에 유전체층(5)(Sio₂와 PbO가 주성분임)을 인쇄법에 의해 형성시킨다. 그 목적은 벽전하를 발생시켜 구동전압을 떨어뜨리기 위한 것이다.

그위에 보호층(6)(MgO층)을 입히는데, 그 목적은 방전현상에 의해 유전층이 손상을 입어 수명이 감소하는 것을 방지하기 위함이다.

그 형성방법으로써는 증착법에 의한 방법이 사용되고 있으며, 인쇄에 의한 방법이 연구중이다.

이렇게 하여 형성된 상부와 하부기판을 프리트그라스에 의해 봉합하면 밀봉된 공간이 형성된다. 이 공간에 전술한 개스를 봉입하는데, 이전 공정에서 상측그라스의 가측에 구멍을 뚫어 두었으며, 이 구멍에 개스주입 유리관을 결합시키며, 그 결합방법은 프리트그라스를 이용한다.

이 구멍을 통해 밀봉된 판넬부의 공기를 빼내고, 배기할 때 진공도는 보통 10^-6톨 정도이며, 개스주입장치에 의해 개스를 주입(전술한 입력)하고, 유리관을 열로 봉합시켜 완전한 밀봉공간을 형성한다.

이렇게 형성된 판넬에 구동회로를 결합하여 하나의 표시소자로 완성시킨다.

현재의 PDP의 주요개선 사항은 소비전력, 휘도, 수명 등이 있다.

이 중 수명의 주요 해결과제는 형광체의 열화에 의한 수명감소이다.

이것을 해결하기 위해 보호층을 사용하고 있다.

우선 최근의 PDP의 전극구조는 애노우드 전극이 상측기판에 2열로 나란하게 구성되고, 하측기판에 캐소우드 전극이 형성되는 구조이다. 애노우드 전극을 편의상 X1, X2라 하고, 캐소우드 전극을 Y라 하면 PDP의 방전의 간단한 과정은, X1과 Y사이에 최초방전이 발생하고, 이때 프라이밍(PRIMING)을 일으킨다. 프라이밍은 최초에 일어난 방전에 의해 지속적으로 방전을 일으키는 방전유지전압을 최초 방전개시 전압보다 낮게 하여 전체 소비전력을 감소시키는 효과가 있다.

그 후 X1과 X2 사이에 방전유지 현상에 의해 표시가 구현된다.

현재까지 알려진 바에 의하면 칼라 프라즈마 디스플레이의 커다란 과제 중 하나는 콘트라스트가 다른 디스프레이(예를 들면 칼라수상관)에 비하여 상당히 떨어져서 화면을 볼 때 명암의 대비가 분명하지 못하다는 문제점이 있다.

이러한 종래 발명의 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 칼라 프라즈마 디스플레이의 콘트라스트를 향상시키기 위해서 블랙마트릭스를 상판에 형성하는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 칼라 플라즈마 디스플레이를 정면에서 바라본 투시도이다.

제 2 도에서와 같이 하판은 원하는 패턴을 10회의 인쇄 방법이나 전면 인쇄 후 원하는 패턴을 샌드블라스터를 이용해서 파내는 방법에 의해서 격벽(51)이 세로로 형성되고 각각의 격벽 사이에는 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)의 형광체층(52)가 인쇄나 노광 등의 방법에 의해서 일정하게 들어가 있다. 한편 상판에는 포토공정 등의 방법으로 형성된 두 줄의 써스테인 전극(50)이 일정한 간격으로 반복되어 놓여져 있다.

프라즈마 디스플레이 동작원리를 설명하면 두 줄의 써스테인 전극(50) 사이에 전압을 가하여 방전을 일으키고 이때 발생되는 자외선으로 격벽(51) 사이에 있는 형광체(52)를 여기시켜 빛을 내도록 되어 있다.

본 발명에서는 써스테인 전극(50)을 상판에 완성시킨 다음 같은 상판에 검은색의 유전체를 인쇄의 방법으로 블랙마트릭스(53) 형상으로 추가하는 것이다. 상세하게 설명하면 격벽(52)이 되는 부분(세로)과 일정한 간격으로 형성된 써스테인 전극(50)들 사이(가로)에 검은 색의 유전체를 선(stripe)모양으로 인쇄함으로서 블랙 마트릭스 역할을 하도록 하는 것이다. (제 3 도)

제 4 도는 두 서스테인 전극(50) 사이에서 발생하는 프라즈마 형성 모습을 나타낸 것이다. 제 4 도에서와 같이 형성된 프라즈마에 의해 여기된 형광체는 대부분 두 써스테인 전극(50) 사이이거나 두 써스테인 전극(50) 주변의 것이며 새로이 형성된 블랙마트릭스에 의한 휘도의 감소는 거의 없다고 볼 수 있다.

이러한 조건을 만족시키기 위해서 블랙 마트릭스의 폭은 세로의 경우 형성되어진 격벽은 빛이 보이는 부분이 아니므로 검으면 검을 수록 좋으며 블랙마트릭스의 폭 또한 격벽의 폭에 영향을 받으며 형성된 격벽의 폭과 거의 같거나 조금 작아야 된다. 너무 작을 경우 격벽의 윗면이 보이므로 블랙마트릭스 형성의 의미가 없다. 실험결과 격벽의 폭에 비하여 세로 블랙 마트릭스의 폭이 90% 이상이 되어야 한다. 한편 가로의 경우는 한 쌍의 써스테인 전극(50)과 다른 한쌍의 써스테인 전극(50') 사이의 중심이 되는 곳에 형성되어야 가장 위. 아래 모두 효율적으로 되며 그 폭은 50um~150um일 경우 콘트라스트도 향상시키고 시야에 크게 띠지 않는 실험 결과를 얻었다. 또한 상판에 가로의 블랙 마트릭스는 인접한 써스테인 전극과의 사이에 절연층이 존재함으로서 혹시 일어날지도 모르는 인접 셀과의 크로스 토크를 방지하는 역할을 한다.

이와 같이 구성되고 효과가 나타나는 본 발명의 실시예를 제시하면 다음과 같다.

[실시예 1] 6 × 6셀(Cell) 제작

셀 피치(Cell Pitch 430 ㎛ Pixel (R.G.B trio) Pitch 1260㎛)

세로 블랙마트릭스 width(㎛) 세로 블랙마트릭스 width(㎛)

주) 콘트라스트, 휘도는 세로 블랙마트릭스가 Rib폭과 같을 때를 100으로 한 상대치임

[실시예 2]

가로 블랙마트릭스 width(㎛) 가로 블랙마트릭스 width(㎛)

주) 콘트라스트, 휘도는 가로 블랙마트릭스 100㎛로 했을 때를 100으로 한 상대치임

Claims (7)

1. 애노우드 전극이 형성되어 있는 상판(프론트 플레이트)과 캐소우드 전극이 형성되어 있는 하판(백프레이트) 사이에 색 선별을 위한 격벽이 있고, 형광체(빨강, 녹색, 파랑)가 그 사이에 형성되어 있으며 상판과 하판은 봉지되어 있고 그 내부에 프라즈마를 형성할 수 있는 개스를 봉입하여 상, 하판 기판에 형성된 전극들 사이에서 방전이 발생하여 형광체를 여기, 발광시키는 칼라플라즈마 디스플레이에 있어서,

   상판(보는면)에 블랙마트릭스를 갖는 구조를 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬.
2. 제 1 항에 있어서,

   한쌍의 써스테인 전극과 인접한 다른 한쌍의 써스테인 전주간 거리의 중앙부분에 가로의 블랙마트릭스 구조를 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가로의 블랙마트릭스 폭이 50~150㎛인 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬.
4. 제 1 항에 있어서,

   써스테인 전극과 직교방향으로 세로의 블랙마트릭스를 형성한 칼라 프라즈마 디스플레이 판넬.
5. 제 4 항에 있어서,

   블랙마트릭스 폭(w)는 격벽 폭(D)와 비교할 때 0.9D≤W≤D인 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬.
6. 애노우드 전극이 형성되어 있는 상판(프로트프레이트)과 캐소우드 전극이 형성되어 있는 하판(백프레이트) 사이에 색 선별을 위한 격벽이 있고, 형광체(빨강, 녹색, 파랑)가 그 사이에 형성되어 있으며 상판과 하판은 봉지되어 있고 그 내부에 플라즈마를 형성할 수 있는 개스를 봉입하여 상, 하판 기판에 형성된 전극 사이에서 방전이 발생하여 형광체를 여기, 발광시키는 칼라플라즈마 디스플레이에 있어서,

   상판에 가로와 세로의 블랙마트릭스를 갖는 구조의 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬.
7. 제 6 항에 있어서,

   세로의 블랙마트릭스 폭은 격벽의 폭(D)과 비교할 때

   0.9D≤세로 블랙마트릭스의 폭≤D인 관계에 있고 가로의 블랙마트릭스는 한쌍의 써스테인 전극과 인접한 다른 한쌍의 써스테인 전극간의 거리의 중점에 위치하고 그 폭이 50~150㎛의 범위에 있는 구조를 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 판넬.