KR100267546B1 - 방전특성을 안정화 시킨 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

방전특성을 안정화 시킨 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 3전극 면방전 PDP라 함)에 관한 것으로,
종래의 3전극 면방전 PDP는 화면의 크기가 클 경우에는 화면의 가장자리 부분이 어둡거나 화질이 저하되는 문제점이 있는 것을 보완하기 위하여, 실제 PDP의 표시영역의 외부(화면에 속하지 않는 패널프레임바깥의 영역)에 화면주위를 따라 파일럿셀을 형성하여, 화면의 표시영역내부의 셀들의 벽전하 형성을 도와주는 보조 프라이밍(priming)역할을 하도록 함으로써, 패널(panel)내부의 방전특성을 균일하고 안정되게 유지 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

방전특성을 안정화 시킨 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널
본 발명은 3전극 면방전 PDP에 관한 것으로, 특히 방전특성을 안정화하기 위해 PDP panel의 유효면적외의 영역에 보조 셀을 형성한 3전극 면방전 PDP에 관한 것이다.
지금까지 디스플레이(display) 수단의 주종을 이루어 왔던 CRT(Cathode Ray Tube)는 하나의 전자총으로 전자빔을 형광면전체에 주사하기 때문에 형광면과 전자총사이의 거리를 크게 취하지 않으면 안된다.
상기와 같은 특성상 CRT는 부피가 크고, 무게가 무거우며, 화면을 평면으로 구현하기가 어렵고, 대형화면의 구현이 어려운 점등 여러 가지 문제점을 가지고 있다.
상기와 같은 CRT의 문제점을 극복하기 위하여 LCD, 플렛비젼 패널, PDP(Plasma Display panel)등 두께가 얇고 가벼우며, 대형화면구현을 가능하도록 하는 여러 가지 디스플레이 기술이 활발하게 연구되고 있다.
그중에서, 상기 PDP는 복수개의 투명전극이 형성된 얇은 전면기판과 후면기판사이에 방전가스를 주입하고 상기 투명전극사이에 전압을 가해 방전을 시킬 때 발생하는 자외선에 의해 상기 후면기판의 표면에 도포된 형광체가 발광하도록 하며, 상기 전극과 형광체로 이루어지는 각각의 발광소는 격벽으로 분리된 셀로 형성되어 각각 독립적으로 구동되고, 전체적으로 얇고 넓은 평면을 이루는 매트릭스 구조로 되어 있기 때문에, 무게가 가볍고 화면의 평면화와 대형화면의 구현이 용이할 뿐만 아니라, 색번짐이나 포커스의 열화등을 배제할 수 있는 장점을 가지고 있기 때문에 CRT의 한계를 극복할 수 있는 새로운 디스플레이 수단으로 관심의 촛점이 되고 있다.
상기와 같은 PDP는 구동전압의 형태에 따라 직류전압에 의해 구동되는 DC PDP와, 정현파 교류전압 또는 펄스전압에 의해 구동되는 AC PDP로 구분되는데 앞으로 본고에서는 AC PDP에 대해서만 논의 하기로 한다.
도 1에는 교류 PDP 중 가장 많이 사용되고 있는 640×480 해상도의 컬러 3전극 면방전 PDP의 구조가 도시되어 있다.
도면은, 480개의 주사전극(Y1∼Y480)과 480개의 유지전극(Z1∼Z480)이 교대로 하나씩 상호 평행하게 배열되어 있고, 1920개의 어드레스전극(A1∼A1920)이 상기 주사전극 및 유지전극들(Y1∼Y480, Z1∼Z480)과 소정 공간을 사이에 두고 직교하도록 배열되어 있으며, 480개의 주사전극 및 유지전극들(Y1∼Y480, Z1∼Z480)과 1920개의 어드레스전극(A1∼A1920)의 각 교차점마다 셀이 형성되어 전체 화면이 매트릭스 형태의 480×1920개 R(Red), G(Green), B(Blue)셀로 구성되어 있는 640×480 해상도의 컬러 3전극 면방전 PDP를 나타낸다.
상기 480개 유지전극(Z1~Z480)은 공통유지전극(Z)에 공통 연결되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 3전극 면방전 PDP의 일반적인 구동회로가 나타나 있다.
참조번호 10은 도 1에서 설명한 주사전극 및 유지전극(Y1∼Y480, Z1∼Z480)과 어드레스전극(A1∼A1920)이 서로 직교하도록 배열되어 교차점마다 셀이 형선된 3전극 면방전 PDP를 나타낸다.
참조번호 20은 3전극 면방전 PDP(10)의 주사전극들(Y1∼Y480)과 연결되어 상기 주사전극들(Y1∼Y480)에 구동펄스를 공급하는 Y 구동부를 나타내고,
참조번호 30은 3전극 면방전 PDP(10)의 공통유지전극(Z)과 연결되어 공통 유지전극(Z)을 통해 유지전극들(Z1∼Z480)에 구동펄스를 공급하는 Z 구동부를 나타내고,
참조번호 40은 3전극 면방전 PDP(10)의 어드레스전극들(A1∼A1920)과 연결되어 각 셀에 해당되는 디지털 화상신호에 따라 상기 어드레스전극들(A1∼A1920)에 선택적으로 구동펄스를 공급하는 어드레스구동부를 나타내며,
참조번호 50은 외부에서 입력되는 아날로그 화상신호(IMAGE)를 디지털화하여 디지털 화상신호를 출력하고, 상기 디지털 화상 신호와 각종 외부 입력(클록(CLK), 수평 동기신호(HS), 수직 동기신호(VS))에 따라 각종 제어신호와 구동 펄스를 발생시켜 상기 Y 구동부(20)와 Z 구동부(30)와 어드레스 구동부(40)에 공급하는 시스템 제어부를 나타낸다.
한편, 상기 3전극 면방전 PDP(10)의 i 번째 행과 j 번째 열에 위치한 셀의 단면도(단, 전면 기판은 90°회전됨)가 도시되어 있는 도 3를 참조하여 하나의 셀의 구조를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상호 평행한 i 번째 주사전극(Yi)과 i 번째 유지전극(Zi)이 화상의 표시면인 전면 기판(11)의 일면에 형성되어 있고, 상기 주사전극(Yi)과 유지전극(Zi) 위에 방전시 방전 전류를 제한하고 벽전하의 생성을 용이하게 하는 유전체층(12)이 형성되어 있고, 상기 유전체층(12) 위에 방전시 일어나는 스퍼터링(sputtering)으로부터 상기 주사전극(Yi)과 유지전극(Zi)과 유전체층(12)을 보호하는 산화마그네슘(MgO) 보호막(13)이 형성되어 있다.
또한, 상기 전면 기판(11)과 소정 거리를 사이에 두고 대향되게 위치한 배면 기판(14) 중 상기 전면 기판(11)과의 대향면에 j 번째 어드레스전극(Aj)이 형성되어 있고, 상기 어드레스전극(Aj)의 양측에 셀간 혼색을 방지하고 방전공간을 확보하는 제 1, 2 격벽(15a, 15b)이 상기 어드레스전극(Aj)과 평행하게 각각 형성되어 있고, 상기 어드레스전극(Aj) 위와 제 1, 2 격벽(15a, 15b)의 일부에 형광체(16)가 도포되어 있으며, 방전공간 내부에는 방전가스가 주입되어 있다.
상기와 같이 구성된 3전극 면방전 PDP의 각 셀의 기본 구동 원리는 다음과 같다.
먼저, 주사전극(Yi)과 어드레스전극(Aj) 사이에 소정 전압을 인가하면 주사전극(Yi)과 어드레스전극(Aj)간에 어드레스 방전이 일어나 주사전극(Yi) 위의 산화마그네슘 보호막(13) 표면과 어드레스전극(Aj) 위의 형광체(16) 표면에 서로 반대 극성의 벽전하가 각각 생성된다. 이 때, 유지전극(Zi) 위의 산화마그네슘 보호막(13) 표면에도 어드레스전극(Aj) 위의 형광체(16) 표면에 생성된 벽전하와 동일 극성의 벽전하가 생성된다.
그 후, 주사전극(Yi)과 유지전극(Zi) 사이에 바로 전의 어드레스 방전에 의해 생성된 벽전하와 동일극성의 소정전압을 인가하면 주사전극(Yi)과 유지전극(Zi) 간에 서스테인 방전이 일어난다.
상기에서 서스테인방전이 일어나면 방전공간에 전계가 발생하여 방전가스 중의 미량 전자들이 가속되고, 상기 가속된 전자들이 방전가스의 중성입자들과 충돌하면 상기 중성입자가 전자와 이온으로 전리되며, 상기 전리된 전자들 또한 상기 전계에 의해 가속되어 상기 중성입자와의 충돌에 참여하게 되고, 그에 따라 상기 중성입자가 점차 빠른 속도로 전자와 이온으로 전리되어(Electron Avalanche) 방전가스가 플라즈마 상태로 되는 동시에 진공 자외선이 발생되며, 상기 진공 자외선이 형광체(16)를 여기시켜 가시광을 발생시키면 i 번째 행과 j 번째 열에 위치한 셀이 표시된다.
그 후, 상기 주사전극(Yi)과 유지전극(Zi) 사이에 교번전압을 인가하는 과정을 반복 수행하면 상기 주사전극(Yi)과 유지전극(Zi)사이의 전압이 바뀔때마다 방전이 일어나고, 이때 발생하는 자외선에 의해 상기 형광체(16)의 발광이 유지되어 i 번째 행과 j 번째 열에 위치한 셀의 표시가 유지된다.
그런데 상기한 종래의 3전극 면방전 PDP는 각 전극라인에 직렬로 연결된 셀들의 부하(Load)작용에 의한 전압강하때문에 구동펄스들이 가해지는 입력단자에서 먼쪽의 셀들에 인가되는 구동펄스들은 상기 입력단자에서 가까운 쪽의 셀에 인가되는 구동펄스보다 전압이 더 낮아지게 된다.
상기와 같은 이유로 인해서 종래의 3전극 면방전 PDP는 화면의 크기가 클 경우에는 화면의 가장자리 부분이 어둡거나 화질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실제 PDP의 표시영역의 외부(화면에 속하지 않는 패널프레임바깥의 영역)에 화면주위를 따라 파일럿셀을 형성하여, 화면의 표시영역내부의 셀들의 벽전하 형성을 도와주는 보조 프라이밍(priming)역할을 하도록 함으로써, 패널(panel)내부의 방전특성을 균일하고 안정되게 유지 할 수 있도록 한 3전극 면방전 PDP를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 3전극 면방전 PDP라 함)의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 3전극 면방전 PDP의 구동회로를 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 1개 셀의 구조를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 3전극 면방전 PDP의 구조를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 파일럿전극들에 인가하는 전압을 생성하는 전원회로도,
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
410 : 화면의 경계를 나타내는 패널프레임(panel frame)
420 : 파일럿주사전극
430 : 파일럿유지전극
440 : 파일럿어드레스전극
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명은,
투명한 전면기판과, 상기 전면기판과 소정공간을 사이에 두고 평행하게 위치한 배면기판과, 상기 전면기판의 하측표면에 형성된 X개의 제 1 전극과, 상기 전면기판의 하측표면에 형성되며 상기 제 1 전극과 미소간격을 두고 평행하게 배치되는 X개의 제 2 전극과, 상기 배면기판의 상측표면에 상기 제 1 및 제 2 전극과 소정의 공간을 사이에 두고 직각으로 교차하는 Y개의 어드레스전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극과 어드레스전극의 교차점마다 형성되어 X×Y 매트릭스구조의 화면을 이루는 셀로 이루어지는 3전극 면방전 PDP에 있어서,
상기 X×Y 매트릭스구조중 중앙부의 (X-α)×(X-β)영역의 셀들은 형광물질이 발라져서 발광하는 셀들로 구성되고 상기 (X-α)×(X-β)영역외부의 주변영역은 형광물질이 없이 형성되어 발광하지 않는 셀들로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 형광물질이 없이 형성된 주변영역의 셀들을 구동하는 2배압 또는 3배압회로가 추가될 수 있다.
3전극 면방전 PDP의 각 셀들은 방전특성상 주위의 셀들이 온(ON)되어 있을 경우에는 주위의 셀들이 오프(OFF)되어 있는 경우보다 더 쉽게 방전이 일어난다.
즉, 주위에 많은 셀들이 온(ON)되어 있을 경우에는 그 주위셀들에 의한 벽전하효과 또는 방전지연특성 때문에 온(ON)되기 유리한 조건이 형성되지만, 주위의 많은 셀들이 오프(OFF)되어 있을 경우는 설정된 기준전압보다 높은 전압을 가해야지만 방전이 일어나 온(ON)되게 된다.
본 발명은 상기와 같은 방전특성 및 원리에 입각해서 디스플레이영역 즉, 화면에 표시되는 영역바깥쪽의 보이지 않는 영역에 파일럿주사전극 및 파일럿유지전극들을 주사전극 및 유지전극과 평행하게 전면기판에 형성하고, 또한 파일럿어드레스전극을 어드레스전극과 평행하게 배면기판에 형성하여 상기 파일럿주사전극 및 파일럿유지전극과 파일럿어드레스전극들이 교차하는 지점에 파일럿셀을 형성하여, 상기 파일럿셀들은 화면상 표시셀들의 온(ON)이나 오프(OFF)상태에 관계없이 항상 온(ON)상태가 되도록 유지 함으로써, 화면상 표시영역의 표시셀들의 벽전하 생성을 요이하게 하는 보조역할을 하도록 한다.
이때, 상기 파일럿셀의 구조는 도 3에 도시된 표시셀과 비슷한 구조로 형성되나 형광체가 없어서 발광하지 않으며, 상기 파일럿셀들은 외부에서 보이지 않도록 마스크(mask)처리를 하거나 외곽섀시등으로 가려져 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 3전극 면방전 PDP의 구조를 나타내는 도면이다.
도면에서 참조번호 410은 주사 및 유지전극(Y1,Y2,…,Y480및 Z1,Z2,…,Z480)과 어드레스전극(A1,A2,,A1920)들의 교차점에서 형성되는 표시셀들이 매트릭스형태로 배열되어 형성하는 화면의 경계를 나타내는 패널프레임(panel frame)이다.
참조번호 420은 상기 패널프레임(410)의 상측과 하측에 상기 주사전극들과 평행하게 전면기판의 표면에 형성되는 파일럿주사전극을 나타낸다.
참조번호 430은 상기 패널프레임(410)의 상측과 하측에 상기 주사전극들과 평행하게 전면기판의 표면에 형성되는 파일럿유지전극을 나타낸다.
참조번호 440은 상기 패널프레임(410)의 좌측과 우측에 상기 어드레스전극들과 평행하게 배면기판의 표면에 형성되는 파일럿어드레스전극을 나타낸다.
이때, 상기 파일럿주사전극 및 파일럿유지전극과 상기 파일럿어드레스전극들의 교차점마다 파일럿셀을 형성하여 항상 온(ON)상태가 되도록 구동하여 상기 화면내의 표시셀들이 방전을 쉽게 할수 있도록 보조역할을 하도록 한다.
한편, 상기와 같은 파일럿전극들에 인가하는 전압을 공급하는 전원회로는 다음과 같이 배압회로로 구성하여 파일럿셀들이 낮은 구동전압으로도 쉽게 벽전하를 생성할 수 있도록 할 수 있다.
도 5는 상기 배압회로를 나타내는 회로도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 파일럿전극들에 인가하는 전압을 생성하는 전원회로도는,
전원(Vin)에 드레인(drain)단자가 연결되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 소스(source)단자에 드레인(drain)단자가 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 소스단자에 드레인(drain)단자가 연결되어 있고 소스단자는 접지에 연결되어 있는 제 3 트랜지스터(Q3)와,
상기 전원(Vin)과 제 1 트랜지스터(Q1)의 드레인단자의 공통접점에 애노드단자가 연결되고 캐소드단자가 출력단자(Vout)에 연결되어 있는 제 1 다이오드(D1)와, 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드단자와 접지사이에 연결되어 있는 제 3커패시터(C3)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 소스단자와 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 드레인단자의 공통접점에 애노드단자가 연결되어 있는 제 2 다이오드(D2)와,
상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드단자와 상기 제 2 다이오드(D2)의 캐소드단자사이에 연결되어 있는 제 1 커패시터(C1)와, 상기 제 2 다이오드(D2)의 캐소드단자에 일단이 연결되고 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 소스단자와 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인단자의 공통접점에 타단이 연결된 제 2 커패시터(C2)와, 상기 제 2 다이오드(D2)의 캐소드단자에 드레인단자가 연결되고 접지에 소스단자가 연결된 제 4 트랜지스터(Q4)와,
상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 게이트(gate)단자에 연결되어 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 스위칭동작을 제어하는 제 1 구동부(510)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 게이트단자에 연결되어 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 스위칭동작을 제어하는 제 2 구동부(520)와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 게이트단자에 연결되어 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 스위칭동작을 제어하는 제 3 구동부(530)와, 상기 제 4 트랜지스터(Q4)의 게이트단자에 연결되어 상기 제 4 트랜지스터(Q4)의 스위칭동작을 제어하는 제 4 구동부(540)와, 타이밍프로그램이 내장되어 있어서 상기 제 1 및 제 2 및 제 3 및 제 4 구동부(510,520,530,540)의 타이밍을 제어하는 제어부(550)으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 전원회로의 동작을 살펴보면,
제 1 단계는, 제 1 및 제 2 및 제 3 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)는 오프(OFF)되고 제 4 트랜지스터(Q4)만 온(ON)되어 전원(Vin)으로부터 제 1 다이오드(D1), 제 1 커패시터(C1), 제 4 트랜지스터(Q4)를 순차적으로 통하여 접지로 전류가 흐르고 이때 제 1 커패시터(C1)가 Vin전압으로 충전된다.
제 2 단계는, 제 2 트랜지스터(Q2)와 제 4 트랜지스터(Q4)는 오프(OFF)되고 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 3 트랜지스터(Q3)가 온(ON)되어 전원(Vin)으로부터 제 1 트랜지스터(Q1), 제 2 다이오드(D2), 제 2 커패시터(C2), 제 3 트랜지스터(Q3)를 순차적으로 통하여 접지로 전류가 흐르고 이 과정에서 제 2 커패시터(C2)가 Vin으로 충전된다.
상기와 같은 제 2 단계까지 수행되고 나면 출력전압(Vout)은 상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터에 충전된 전압이 더해진 2×Vin이 된다.
마지막으로 제 3 단계는, 제 3 트랜지스터(Q3)와 제 4 트랜지스터(Q4)를 오프(OFF)하고 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2)를 온(ON)시켜 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인단자의 전압을 전원전압(Vin)으로 만드는 것이다.
상기 제 3 단계후에는 접지와 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인단자사이의 Vin전압과,상기제 2 커패시터(C2)에 충전된 전압 Vin과, 상기 제 1 커패시터(C1)에 충전된 전압 Vin이 직렬로 연결되어 출력전압(Vout)은 3×Vin이 된다.
상기한 바와 같은 배압회로를 사용하면 낮은 구동전압으로도 상기 파일럿셀들이 필요로 하는 높은 전압을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면 3전극 면방전 PDP의 화면영역외의 주위에 파일럿셀을 형성하여 화면영역내의 셀들의 방전특성을 안정화시킴으로써 화면이 커지더라도 전체적으로 균일한 화질을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 파일럿셀의 보조역할에 의해 벽전하형성이 쉬워지므로 구동전압을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 투명한 전면기판과, 상기 전면기판과 소정공간을 사이에 두고 평행하게 위치한 배면기판과, 상기 전면기판의 하측표면에 형성된 X개의 제 1 전극과, 상기 전면기판의 하측표면에 형성되며 상기 제 1 전극과 미소간격을 두고 평행하게 배치되는 X개의 제 2 전극과, 상기 배면기판의 상측표면에 상기 제 1 및 제 2 전극과 소정의 공간을 사이에 두고 직각으로 교차하는 Y개의 어드레스전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극과 어드레스전극의 교차점마다 형성되어 X×Y 매트릭스구조를 이루는 셀로 이루어지는 3전극 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 3전극 면방전 PDP)에 있어서,
    상기 X×Y 매트릭스구조중 중앙부의 (X-α)×(X-β)영역의 셀들은 형광물질이 발라져서 발광하는 셀들로 구성되고 상기 (X-α)×(X-β)영역외부의 주변영역은 형광물질이 없이 형성되어 발광하지 않는 셀들로 구성된 것을 특징으로 하는 3전극 면방전 PDP.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광물질이 없이 형성된 주변영역의 셀들을 구동하는 배압회로를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3전극 면방전 PDP.
  3. 각각 X개의 제 1 및 제 2 전극들과 상기 제 1 및 제 2 전극들과 소정공간을 사이에 두고 수직으로 교차하는 Y개의 어드레스전극들의 교차점마다 형성되는 셀들이 X×Y 매트릭스구조를 이루는 3전극 면방전 PDP의 구동방법에 있어서,
    상기 X×Y 매트릭스구조의 중앙부(X-α)×(X-β)영역의 셀들로만 화면을 구성하고 상기 (X-α)×(X-β)영역이외의 주변부의 셀들은 화면에 나타나지 않도록 하되, 중앙부의 화면영역셀들의 벽전하형성을 보조하기 위하여 항상 온(ON)상태가 되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 3전극 면방전 PDP의 구동방법.
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