KR100366246B1 - 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 플라즈마 표시소자(이하 PDP 전광판이라 함)의 상하판 기판유리를 깊게 절삭 혹은 성형 가공하여 가스의 방전공간을 확보하고 전극을 방전공간의 바깥으로 노출시킴으로써 대형화가 용이하고, 별도의 유전체층을 사용하지 않아 그 구조가 간단하고 제조경비를 절감하면서도 구동전압을 대폭 줄일 수 있는 것을 특징으로 한 것이다.즉, 상판과 이에 대응한 하판사이에 격벽(8)으로 독립된 방전셀(11)을 구성하는 플라즈마표시소자에 있어서, 상판의 전면유리기판(1)과 하판의 배면유리기판 (5)을 절삭 혹은 성형가공하여 홈(1a)(5a)과 유리격벽(13)(13')을 형성하되 전면유리기판(1)의 홈(1a)에 보호막(4)을 형성하고 그 반대측에 투명전극(2)을 형성하며 배면유리기판(5)의 홈(5a)에 형광체(9)를 형성하고 그 반대측에 금속전극(6)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자이다.

Description

전광판용 교류구동형 플라즈마 표시 소자{AC driven plasma display panel for the electrical commercial board}

본 발명은 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 플라즈마 표시소자(이하 PDP 전광판이라 함)의 상하판 기판유리를 깊게 절삭 혹은 성형 가공하여 가스의 방전공간을 확보하고 전극을 방전공간의 바깥으로 노출시킴으로써 대형화가 용이하고, 별도의 유전체층을 사용하지 않아 그 구조가 간단하고 제조경비를 절감하면서도 구동전압을 대폭 줄일 수 있는 것을 특징으로 한 것이다.

일반적으로 벽걸이 TV나 PC 모니터용으로 사용되고 있는 교류구동형 PDP표시소자(도2)의 구조는 상판과 하판으로 구성된다. 상판은 전면유리기판(1)에 진공증착법으로 형성한 투명한 표시전극(2)과 교류구동시 전하를 축적하여 소자에 흐르는 전류를 제한하기 위해 스크린프린팅 등의 방법으로 후막소성한 유리질의 투명 유전체(3)과 기체 방전시 투명 유전체(3)을 보호하고 표면전자를 방출하여 방전전압을 낮추기 위한 산화물을 진공증착한 보호막(4)으로 구성된다.

한편 하판은 배면유리기판(5)에 은풀 등의 재료를 사용하여 후막인쇄법 등의 방법으로 금속전극(6)을 형성하고 이어 백색 산화물 유전체를 후막 인쇄법으로 백색 유전체(7)을 형성한 뒤 흑색 산화물재료를 사용하여 격벽(8)을 사진 식각법, 샌드블라스터법 혹은 스크린프린팅 등의 방법으로 형성하여 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(11)을 확보한다. 방전셀(11)의 측면과 밑면에는 적, 녹, 청색의 삼원색 빛을 낼 수 있는 형광체(9A)(9B)(9C)가 후막 인쇄법 등의 방법으로 형성된다. 상판과 하판은 봉지재(10)를 후막소성하여 합착되어지고 방전셀(11)내의 공기를 빼어낸 뒤 크세논(Xe), 네온(Ne), 헬륨(He) 등의 혼합가스를 방전셀(11)내에 주입하여 PDP 표시소자를 제조한다. PDP 표시소자의 전극들(2)(6)사이에 교류가 걸리면 방전현상에 의해 방전셀(11)내의 크세논가스로부터 자외선이 발생된다. 발생된 자외선에 의해 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 글씨나 화상을 표시할 수 있는 적, 녹, 청색의 가시광(12A)(12B)(12C)이 전면 유리기판(1) 밖으로 나오는 것이다.

이와 같이 종래의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자는 미세한 화상을 재현하기 위해서 방전셀(11)의 크기가 가로 세로 높이가 각각 수백 미크론 이내로 구성되어야한다. 따라서 수십 미크론의 폭과 수백 미크론의 높이를 갖는 격벽(10)을 사진 식각법, 샌드블라스터법 혹은 스크린프린팅 등의 방법으로 정교하게 형성해야되기 때문에 이러한 격벽 형성과정에서 수율이 현저하게 떨어지고 제조비용도 상승하게 된다.

한편 기체방전이 저전압에서 지속적으로 일어날 수 있도록 고가인 투명 유전체(3)와 백색 유전체(7)를 수십 미크론의 두께로 후막소성하고 있어 제조경비 상승의 원인이 되고 있다. 게다가 전극들(2)(6)이 방전셀(11) 쪽으로 향하도록 전면, 배면 유리기판(1)(5)의 내측에 형성되어 있으므로 도 2의 상판구조에서 알 수 있듯이 전극이 봉지재(10)의 바깥으로 돌출하고 있어 옥외 광고탑과 같이 소자를 여러장 연결하여 100인치 이상의 화상을 표시하는 대형 PDP 표시소자의 적용에는 한계가 있다.

한편 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 PDP 전광판에서는 벽걸이 TV용 PDP 표시소자처럼 미세한 화소를 요구하지 않으므로 방전셀의 크기는 수백 미크론∼수 mm 정도의 크기를 유지하면 된다.

따라서 방전셀과 관련된 격벽의 사이의 간격은 수백 미크론∼수 mm 정도로 형성되며 격벽의 폭도 수백 미크론∼수 mm 정도이면 먼 거리에서 문자나 화상을 시인성이 떨어지지 않게 표시할 수 있다.

따라서 벽걸이 TV용 PDP 표시소자처럼 미세한 방전셀을 얻기 위한 엄격한 격벽 제조 기술이 요구되지 않는다.

그러나 방전셀이 mm 크기로 커지게 됨에 따라 방전셀의 높이도 그만큼 커지게 됨으로 가스 방전을 일으키기 위해 1kV에 가까운 높은 전압을 두 전극사이에 걸어주어야 한다.

도 2와 같이 전면 유리기판/ 투명전극(표시전극)/ 투명유전체/ 방전셀/ 형광체/ 백색유전체/ 금속전극(어드레스전극)/ 배면유리기판의 층구조를 갖는 용량소자인 PDP 표시소자에서 방전셀에 걸리는 전압은 유전체층의 두께가 얇고 유전상수가 크고 방전셀의 높이가 유전체층의 두께에 비해 클 때 크게 된다. 최근에는 PDP 표시소자의 전면 유리 기판의 구조만을 바꾸어 투명전극/ 전면유리기판/ 방전셀/ 형광체/ 백색유전체/ 금속전극/ 배면유리기판으로 만들어 PDP 전광판에 적용하기도 하지만 이런 경우 투명 유전체의 구실을 하는 전면 유리기판(수 mm의 두께)이 두껍고 방전셀이 작아 앞에서 지적했듯이 구동전압이 매우 높게 된다.

본 발명의 특징은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마 표시소자에 사용되는 상판의 전면유리기판과 하판의 배면유리기판을 깊게 절삭 혹은 성형가공하여 방전공간을 확보할수 있게 한 것과, 투명전극과 금속전극을 전면유리기판과 배면유리기판의 바깥으로 형성시켜 투명유전체와 백색유전체를 대체하도록한 플라즈마표시소자로 된 것이다.

도 1은 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도

도 2는 일반적인 벽걸이 TV용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전면유리기판 2 : 투명전극(표시전극)

3 : 투명유전체 4 : 보호막

5 : 배면유리기판 6 : 금속전극(어드레스전극)

7 : 백색유전체 8 : 격벽

9A : 적색형광체 9B : 녹색형광체

9C : 청색형광체 10 : 봉지재

11 : 방전셀 12A :적색광

12B : 녹색광 12C : 청색광

13 : 유리 격벽

본 발명은 도 1과 같이 기존의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자의 구조를 PDP 전광판에 어울리게 개선한 것으로 저전압에서 구동이 가능하게 하면서도 저비용으로 제작이 가능한 PDP전광판의 구조로써 투명전극/ 전면유리기판/ 방전셀/ 형광체/ 배면유리기판/ 금속전극의 구조를 갖는다.(도면상에 나타난 전면 유리기판(1)은 실제 구조에서는 90도 회전되어 있음.)

본 발명은 절삭 혹은 성형 가공한 전면 유리기판(1)위와 아래에 투명전극(2)과 보호막(4)이 각각 형성되어 있고 마찬가지로 절삭 가공한 배면 유리기판(5)아래에 금속전극(6)이 형성되어 있고 위에 적, 녹, 청색 형광체(9A)(9B)(9C)가 도포되어 봉지재(10)에 의해 합착된 단순한 구조를 갖되 투명 유전체(3)와 백색 유전체(7)가 생략된 구조적인 특징을 갖고 있다.

이하 본 발명의 PDP전광판의 제작방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

두께 3mm 정도의 전면유리기판(1)에 산화인듐주석(In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트법으로 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 투명전극(2)을 형성한다. 혹은 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 메탈 마스크를 전면유리에 씌워 진공증착법으로 직접 투명전극(2)을 형성한다. 투명전극(2)이 형성된 전면 유리를 샌드블라스트법, 성형법 혹은 사진식각법으로 투명전극(2)이 형성된 반대측에 깊이 수 mm 정도, 홈과 홈 사이의 간격이 수백 미크론∼수 mm 정도인 홈(1a)을 파내어 자연적으로 폭 수백 미크론∼수 mm, 높이 수 mm 정도인 방전셀(11)이 형성되게 한다.

방전셀(11)은 전면유리기판(1)을 절삭가공하지 않고 성형법(moulding)에 의해 유리를 찍어내는 방법으로 얻을 수도 있다.

방전셀(11)이 노출되게 메탈마스크를 씌워 산화마그네슘(MgO)을 진공증착법으로 수천 옹스트롬 두께로 증착하여 보호막(4)을 형성함으로써 상판을 제작한다.

한편 전면 유리와 동일 재질의 배면 유리기판(5)을 광의 반사율이 좋은 크롬(Cr)이나 알루미늄(Al)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트 법으로 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 금속전극(6)을 형성한다. 혹은 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 메탈 마스크를 배면유리에 씌워 진공증착법으로 직접 금속전극(6)을 형성하거나 은풀과 같은 재료를 인쇄법을 사용하여 금속전극(6)을 형성하기도 한다. 금속전극(6)이 형성된 배면유리를 샌드블라스트법 혹은 사진식각법으로 금속전극(6)이 형성된 반대측의 유리를 깊이 수 mm 정도, 홈과 홈 사이의 간격이 수백 미크론∼수 mm 정도인 홈(5a)을 파내어 자연적으로 폭 수백 미크론∼수 mm, 높이 수 mm 정도인 방전셀(11)이 형성되게 한다.

방전셀(11)은 배면유리기판(5)을 절삭가공하지 않고 성헝법(moulding)에 의해 유리를 찍어내는 방법으로 형성할 수도 있다.

방전셀(11) 을 따라서 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의해 적, 녹, 청 형광체 (9A)(9B)(9C)를 폭 수백 미크론∼수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 도포한 뒤 소성하여 하판을 제작한다. 제작된 상,하판은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(10)를 후막 인쇄한 뒤 투명전극(2)와 금속전극(6)이 서로 직각으로 되게 포개어 전기로에서 용융 합착시킨다. 합착된 전광판의 방전셀(11)을 배기시키고 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등으로 구성된 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 투명전극(2)와 금속전극(6)사이에 30 KHz의 교류전압을 300 V 정도 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 적, 녹, 청 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 적, 녹, 청색 가시광(12A) (12B)(12C)을 얻게 된다. 화상이나 문자의 표시에는 필요한 화소부위에 선택적으로 구동함으로써 화상이나 정보를 표시할 수 있다.

또한 본 발명의 PDP 전광판 구조의 형광체(9A)(9B)(9C) 부위에 삼파장 백색 형광체를 도포하면 LCD용 백라이트나 평면 광원용으로 사용되는 평면 램프용 PDP 소자를 제작할 수 있고 이런 경우에도 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이와같이 본 발명은 유리를 절삭 혹은 성형가공하여 방전셀(11)을 만들고 모든 전극을 유리기판 바깥으로 두어 유리자체를 유전체로 활용함으로써 투명유전체(3)와 백색유전체(7)를 대체하여 제조공정과 제조경비를 줄이면서 유리 두께를 가급적 작게 하여 상대적으로 방전셀(11)을 크게 함으로써 저전압 구동이 가능하게 하였다.

이와 같이 본 발명의 PDP전광판은 별도의 격벽과 유전체를 사용하지 않으므로 제작비용이 매우 적게 들고 구동전압을 2배 이하로 줄일 수 있다. 또한 투명전극(2)과 금속전극(6)이 유리기판 바깥으로 형성되므로 전극(2)(6)이 봉지재(10) 바깥으로 돌출하지 않으므로 소자를 여러장 연결하여 대형화시키기에 편리한 구조를 갖는다.

한편 배면 유리기판(5)을 본 발명에서 사용한 유리의 2배정도 되는 두꺼운 유리를 사용하여 깊게 절삭 혹은 성형하는 경우에는 전면 유리기판(1)을 절삭 혹은 성형가공하지 않아도 큰 방전셀(11)을 얻을 수 있으므로 이런 경우에도 기계적 강도가 좀 떨어지는 것을 제외하고는 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 상판과 이에 대응한 하판사이에 격벽(8)으로 독립된 방전셀(11)을 구성하는 플라즈마표시소자에 있어서, 상판의 전면유리기판(1)과 하판의 배면유리기판(5)을 절삭 혹은 성형가공하여 방전셀(11)을 형성하되 전면유리기판(1)의 홈(1a)에 보호막(4)을 형성하고 그 반대측에 투명전극(2)을 형성하며, 배면유리기판(5)의 홈(5a)에 형광체(9)를 형성하고 그 반대측에 금속전극(6)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자
2. (삭제)
3. 제1항에 있어서, 상판의 전면유리기판(1)에 형성시킨 투명전극(2)과 하판의 배면유리기판(5)에 형성시킨 금속전극(6)이 봉지재(10)바깥으로 돌출되지 않게 설치됨을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자
4. 제1항에 있어서, 형광체(9)를 삼파장 백색광체로 도포시켜 LCD용 백라이트 및 평면램프용 PDP소자로 사용될수 있게 한 것을 특징으로하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자
5. (삭제)