가시광 반사전극을 채용한 저비용 High 콘트라스트 디스플레이 소자에 대한 연구

Abstract

최근 TV시장은 정보의 홍수에 따른 소비자의 요구 수준 및 구매력의 증가에 따른 브라운관에서 평판 디지털 디스플레이로 빠르게 변화되고 있다. 40인치 이상의 대형 디지털 TV시장에서 선두주자인 플라즈마 디스플레이 패널(이하 PDP)가 현재까지는 다소 유리한 위치에 있지만 타 디스플레이와의 경쟁에서 살아남아 시장의 주도권을 유지하기 위해서는 고화질, 저가격, 저소비 전력화 등이 해결해야 할 과제로 남아 있다. 특히 화질의 중요한 부문을 차지하는 밝은 곳에서의 콘트라스트비는 외광 반사율이 높기 때문에 대형 디스플레이 시장에서 경쟁관계에 있는 TFT LCD 대비 상대적으로 저조한 품위를 갖는다. 본 연구논문은 화질의 중요한 부문을 차지하지만 경쟁 디스플레이 대비 상대적으로 열세인 PDP의 명실 콘트라스트 품위 향상과 저가격화가 가능한 신구조 PDP(이하 반사 PDP)를 소개하고 테스트 패널의 제작으로써 특성확인을 하였다. 반사 PDP는 50HD급의 AC PDP 구조를 기본으로 하여 상판 전극부문에 있어서 기존 Ag와 ITO로 이루어진 구조를 알루미늄전극으로 간소화 하였으며 알루미늄의 가시광 비투과 특성 때문에 통상적 PDP(이하 Conv PDP) 대비 가시광이 추출되는 개구부 영역이 매우 협소한 구조적 특성을 갖는다. Conv PDP에서 상판으로 가시광이 투과되는 개구율은 67.3%으로 하였을 때 반사 PDP Type(a) 6.4%, Type(b) 8.9%로 제작 후 평가하였다. 개구부와 비개구부를 모두 포함한 영역에서 통상적인 방법에서의 휘도 측정결과는 개구율이 넓은 Conv PDP가 750 cd/m² 로 높은 휘도를 나타내었으며 개구율이 낮은 반사 PDP (a)와 (b)는 각각 277 cd/m² 과 352 cd/m²을 나타내었다. 그러나 개구부에 한정하여 평가한 상대 휘도 측면에서만 보면 Conv PDP를 100%라 하였을 때 반사 PDP (a)와 (b)는 각각 387%, 355%로 높게 나타나게 함으로써 휘도 감쇄 역효과를 줄일 수 있었다. 상기의 결과는 형광체 여기에 의해 생성된 가시광이 각 셀 내부의 상하판에 구비된 물질에 의해 반사되어 개구부로 추출되는 빛의 밀도가 증폭되어 나타나는 현상이다. 또한 상판에 구비된 알루미늄 반사체가 넓을수록 반사 PDP가 개구부에서 상대 휘도가 높음을 알 수 있었고 모사실험을 통해 반사체로 사용되는 물질의 반사율이 높을수록 추출되는 휘도가 높아짐을 재확인 하였다. 낮을 수록 명실 콘트라스트 품위가 좋은 외광반사는 150Lx 조명의 외부환경에서 Conv PDP가 10 cd/m², 반사 PDP (a)와 (b)는 각각 1.39 cd/m², 1.55 cd/m² 로 매우 낮은 특성을 확인하였다. Conv PDP의 전극은 두 종류의 Ag와 ITO 사용하였지만 반사 PDP는 한 종류의 알루미늄을 사용함으로써 재료 및 공정에서 저가격 가능한 구조이다. 또한 반사 PDP는 가시광 반사효과로 감소되는 휘도를 보상하고 흑색화 가능한 비개구부 영역을 극단적으로 넓게 할 수가 있어 명실 콘트라스트 품위에 역효과를 주는 반사광을 최소화 할 수 있었다. 본 연구논문의 반사형PDP는 개구부를 작게 하여 반사광을 Conv PDP대비 10% 대 수준으로 낮출 수 있었지만 절대 휘도 부문에서 낮은 값을 나타내었다. 절대 휘도를 높게 하기 위해서는 반사전극의 반사율을 기존 50% 수준에서 90% 수준까지 높이고 개구율을 최적화하는 방향으로 향후 지속적인 연구가 필요하다고 할 수 있다.; TV market changed from analog to digital recently to give satisfaction to consumers who need more information and better image quality. To be a true leader of digital TV market, PDP must be improved in some factors, such as low cost, low power consumption, and high contrast ratio. Especially, PDP shows lower contrast ratio than TFT LCD because of high outside reflection. Therefore, this paper is on the new PDP cell structure to improve contrast ratio with new electrode layer and its performance. Aluminium electrodes were made on the front glass in new cell structure by sputtering process. Those electrodes play a role of Ag and ITO electrodes in conventional PDP. Because aluminium electrodes reflect visible light almost entirely, new structure emits visible light through only the gap between aluminium electrodes. Consequently, light emitting area of new structure is very small relative to conventional PDP with Ag and ITO electrodes. I made two types of new structure (type (a) and type (b)) and measured their characteristics. The luminance of conventional PDP was 750cd/m² and that of type (a), (b) is 277, 352 cd/m² respectively. New structure shows darker luminance, but it has much higher luminance per unit light emitting area. Because aperture ratio of conventional, type (a), (b) PDP is 67.3%, 6.4%, and 8.9% respectively, the luminance per unit light emitting area of type (a), (b) is 387% and 355% of that of conventional PDP. It is because visible light is emitted at once through the gap between aluminium electrodes after repeated reflection in the cell. This effect gets stronger if aluminium area gets larger. Outside light reflection was measured in the typical living room of 150lx illumination. Conventional PDP showed 10cd/m² of outside light reflection, but type (a), (b) showed 1.39cd/m² and 1.55cd/m². We can reduce production cost, because electrodes of new structure are made of only one aluminium layer instead of expensive Ag and ITO layers. In addition, we can obtain high contrast ratio (low outside light reflection) because non-transmission area of new structure is very large and we can make black material area between front glass and that. In spite of large non-transmission area, luminance of new structure is not very low, because visible light comes out through electrode gap eventually after repeated reflection by cell inner surface, such as aluminium electrodes and barrier ribs. In this paper, we could obtain the low outside light reflection new PDP, while that appeared lower absolute luminance level than the conventional PDP. For the higher luminance level new PDP, we have to do more research on increasing reflection ratio in the cell and optimizing aperture ratio.