KR100286824B1 - 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법 - Google Patents

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고주파 방전을 이용하여 데이터를 가열함으로써 소비전력을 낮출수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법은 유지 전극에 제1 고주파전압을 인가하고 어드레스전극에 데이터에 따라 제1 고주파전압과 180도의 위상차를 가지는 제2 고주파 전압을 인가하여 라이팅방전을 발생시켜 셀들을 선택하는 라이팅 단계와, 유지전극에 제1 고주파 전압을 지속적으로 인가하고 어드레스전극에 제1 고주파전압의 바이어스 전압을 인가하여 선택된 셀들에서 고주파 방전이 발생되도록 하는 유지 단계와, 어드레스전극에 제1 고주파 전압 범위 이외의 전압을 인가하여 고주파 방전을 중지시키는 소거 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 비교적 큰 전압을 필요로 하는 라이팅 구간에서 상반된 위상의 고주파전압을 이용하여 라이팅방전을 발생시켜 데이터를 기입함으로서 고주파전압의 전압치를 낮출 수 있게 된다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법(Method of Driving Plasma Display Panel Using High Frequency)
본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 고주파 방전을 이용하여 데이터를 기입함으로써 소비전력을 낮출 수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 대형 평판 표시장치의 필요에 따라 대면적의 평판 디스플레이로서 패널 제작이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하, PDP라 한다)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PDP는 통상 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 여기시켜 발생하는 가시광을 이용하여 문자 또는 그래픽(Graphic)을 표시하고 있다.
도 1을 참조하면, 통상적으로 많이 이용되고 있는 3전극 교류(AC) 면방전 방식의 PDP에 구성된 방전셀의 구조가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 PDP의 방전셀(28)은 화상의 표시면인 상판(10)과, 격벽(도시하지 않음)에 의해 상판(10)과 평행하게 배치된 하판(12)을 구비한다. 격벽은 셀간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간(21)을 마련함과 아울러 상판(10)과 하판(12)을 지지하는 역할을 하게 된다. 상판(10) 상에는 유지전극쌍, 즉 주사/유지 전극(14)과 유지전극(16)이 나란하게 배치되고, 하판(12) 상에는 상기 유지전극쌍(14, 16)과 직교하는 방향으로 어드레스 전극(22)이 배치된다. 그리고, 유지전극쌍(14, 16)이 배치된 상판(10) 상에는 전하축적을 위한 상부 유전체층(18)이 평탄하게 형성되고, 상부 유전체층(18) 표면에는 보호막(20)이 형성된다. 어드레스 전극(22)이 배치된 하부기판(12) 상에는 전하축적을 위한 하부 유전체층(24)이 형성되고, 이 하부 유전체층(24)의 표면에는 고유색의 가시광선을 발생하기 위한 형광체층(26)이 도포된다. 이 형광체층(26)은 가스방전시 발생되는 짧은 파장의 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet;VUV)에 의해 여기되어 가시광(적, 녹, 청)을 발생하게 된다. 그리고, 방전셀(28)의 내부에 마련된 방전공간(21)에는 방전가스가 충진되어진다.
이러한 구성을 갖는 방전셀은 어드레스전극(22)과 주사/유지 전극(16) 사이의 어드레스 방전에 의해 선택된 후 유지전극등(14, 16) 간의 계속적인 유지방전에 의해 발생된 진공 자외선이 형광체(26)를 여기시켜 가시광을 방출함으로써 PDP는 원하는 화상을 표시할 수 있게 된다. 이때, 유지방전 횟수를 조절하여 영상 표시에 필요한 단계적인 밝기, 즉 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현하게 된다. 이에 따라, 유지방전 횟수는 PDP의 휘도 및 방전효율을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다. 이 유지 방전을 위해 유지 전극들(14, 16)에는 보통 듀티비(Duty ration)가 1인 스텝펄스가 주기적으로 인가되고 이때 주파수는 보통 200~300㎑ 정도이고 펄스폭은 10~20㎲정도이다. 이 경우, 유지방전은 도 1에 도시된 바와 같이 유지펄스당 극히 짧은 순간에 1번씩만 발생하게 된다. 그리고, 유지방전에 의해 발생된 하전입자들은 두 유지 전극간에 형성된 방전경로를 전극의 극성에 따라 이동함으로써 셀의 방전공간 내부에는 벽전하가 형성되고 이 벽전하에 의해 방전공간 내의 방전전압이 감소하면서 방전이 멈추게 된다. 이와 같이, 기존의 유지펄스에 의한 유지 방전은 펄스마다 짧은 순간에 1번씩만 발생하고 그외의 대부분 시간은 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비단계로 소비됨으로써 PDP의 방전 효율은 낮을 수밖에 없었다.
이러한 PDP의 낮은 방전효율 문제를 해결하고자 최근에는 고주파 전압을 이용한 고주파 방전이 대두되게 되었다. 고주파방전은 도 2에 도시된 바와 같이 보통 수십 ㎒ 내지 수백 ㎒ 대의 고주파 전압에 의해 연속적으로 발생함으로써 두 전극(30, 32)사이에서 전자가 진동운동을 하면서 방전공간(31)내의 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 된다. 이에 따라, 거의 대부분의 방전시간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전이 일어남으로써 진공 자외선의 발생량이 증가하여 휘도 및 방전효율이 증대되는 효과를 얻을 수 있게 되었다. 이 고주파 방전은 글로우 방전에서 전극 간의 거리가 긴 방전관에서 나타나는 양광주(Positive Column)와 같은 물리적인 효과를 갖고 있다.
도 3를 참조하면, 고주파 방전을 위한 PDP의 방전셀 구조에 대한 한 예가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 PDP의 방전셀(52)은 상판(34) 상에 형성된 어드레스 전극(38) 및 주사전극(40)과, 하판(36) 상에 형성된 유지전극(42)과, 상판(34)과 하판(36) 사이에 마련된 방전공간(41)을 구비한다.
도 3에 도시된 PDP의 방전셀(52)에서 상판(34)과 하판(36)은 서로 평행하게 배치된다. 상판(34) 상에는 데이터펄스가 공급되는 어드레스전극(38)이 형성된다. 이 어드레스전극(38)이 형성된 상판(34) 상에는 절연층(44)이 형성되고, 절연층(44) 상에는 방전유지를 위한 주사전극(40)이 상기 어드레스전극(38)과 교차하는 방향으로 형성된다. 주사전극(40)이 형성된 절연층(44) 상에는 전하축적을 위한 유전체층(46)이 형성된다. 하판(36) 상에는 고주파 전압이 공급되는 유지전극(42)이 상기 주사전극(40)와 평행한 방향으로 형성된다. 유지전극(42)이 형성된 하판(36) 상에는 고유색(적, 녹, 청)의 가시광을 발생하기 위한 형광체(48)가 도포된다. 이러한 상판(34)과 하판(36) 사이에는 인접한 방전셀과의 광학적 간섭이 배제된 방전공간(41)을 마련하기 위한 격벽(50)이 상기 어드레스전극(38)과 평행한 방향으로 형성된다. 또한, 고주파 방전시 전극에 미치는 이온충격이 거의 없기 때문에 보호층이 필요 없으나 이차 전자 발생의 효율을 증대시키기 위해 상기 유전체층(46) 상에 보호층을 형성하기도 한다.
이러한 구조를 갖는 방전셀(52)은 어드레스전극(38)과 주사전극(40) 간에 어드레스 방전을 일으킨 후 주사전극(40)과 유지전극(42) 간의 고주파 방전에 의해 전자가 두 전극(40, 42) 사이를 진동운동을 하면서 방전공간(41) 내에서 방전가스의 연속적인 이온화 및 여기를 발생시킴으로써 거의 대부분의 방전시간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전을 일으킬 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 고주파 방전을 이용한 PDP의 전극배치도에 대한 한 예가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 PDP는 각 칼럼라인(Column Line) 별로 배치된 어드레스 전극 라인들(X1~Xm)과, 각 로오라인(Row Line) 별로 나란하게 배치된 주사 전극라인들(Y1~Yn) 및 유지 전극라인들(Z)을 구비한다. 이러한, 어드레스 전극라인들(X1~Xm)과 주사전극라인들(Y1~Yn) 및 유지 전극라인들(Z)의 교차지점마다 방전셀(52)이 마련되게 된다.
도 5를 참조하면, 도 3에 도시된 방전셀(52)의 고주파 방전을 위한 구동파형이 도시되어 있다.
도 5에서 유지전극(42)에만 수십 ㎒ 이상의 고주파 전압은 인가되고 있는 a 구간에서는 방전셀(52)의 내부에 하전입자가 생성되어 있지 않기 때문에 방전이 일어나지 않고 또한 빛이 발광하지 않는다. 이어서, 어드레스전극(38)과 주사전극(40) 각각에 데이터펄스와 주사펄스가 공급되는 경우 데이터펄스가 공급되는 라이팅 기간, 즉 b 구간에서 어드레스전극(38)과 주사전극(40) 간에 방전개시전압 이상의 전압차가 발생하여 방전이 개시됨으로써 하전입자가 발생하게 된다. 이 라이팅 방전에 의해 발생된 하전입자는 주사펄스의 전압이 고주파전압의 센터전압(Vc)으로 유지되고 있는 c 구간, 즉 유지구간 동안에 유지전극(42)에 인가되고 있는 고주파 전압에 의해 고주파방전을 일으키게 된다. 이에 따라, 이온은 움직이지 못하고 전자만이 주사전극(40)과 유지전극(42) 사이에서 전극까지 끌려가지 않은 상태로 진동운동을 하면서 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 되고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체(48)를 발광시키게 된다. 따라서, 주사전극(40)에 공급되는 주사펄스의 폭을 가변시키면 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다. 이 고주파방전 유지구간에서 주사전극(40)에 공급되는 전압은 유지전극(42)에 인가되는 고주파 전압의 센터전압(Vc) 이어야만 한다. 그 다음, d 구간은 소거기간으로서 유지전극(42)에 공급되는 고주파 전압 범위 외의 전압(Va)이 주사전극(40)에 인가됨에 따라 전자의 진동폭이 작아지면서 주사전극(40)으로 끌려가 하전입자가 소멸하게 됨으로써 방전이 멈추게 된다.
이와 같이, PDP는 고주파 방전을 이용하여 휘도 및 방전효율을 증대시킬 수 있게 되었다. 그러나, 고주파전압을 이용함과 아울러 데이터기입시 상대적으로 큰전압치를 필요로 하는 라이팅 구간으로 인하여 소비전력이 크다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고주파 방전을 이용하여 데이터를 기입함으로써 소비전력을 낮출 수 있는 고주파를 이용한 PDP 구동방법을 제공하는 것이다.
제1도는 통상적인 교류방식의 플라즈마 디스플레이 패널 방전셀의 구조를 나타내는 단면도.
제2도는 고주파 방전원리를 나타내는 도면.
제3도는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 방전셀에 대한 한 예를 나타내는 단면도.
제4도는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 전극배치도에 대한 한예를 나타내는 도면.
제5도는 제3도에 도시된 방전셀을 구동하기 위한 전압 파형도.
제6도는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법을 설명하기 위한 전압 파형도.
제7도는 제6도에서의 라이팅방전과 고주파방전을 비교하기 위한 전압파형도.
제8도는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법을 설명하기 위한 전압 파형도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10, 34 : 상판 12, 36 : 하판
14, 40 : 주사전극 16, 42 : 유지전극
18, 46 : 상부 유전체층 20 : 보호층
22, 38 : 어드레스전극 24 : 하부 유전체층
26, 48 : 형광체 28, 52 : 방전셀
21, 31, 41 : 방전공간 30, 32 : 제1 및 제2 전극
44 : 절연층 50 : 격벽
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동방법은 고주파 방전을 이용한 2전극 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 유지전극에 제1 고주파전압을 인가하고 어드레스전극에 데이터에 따라 상기 제1 고주파전압과 180도의 위상차를 가지는 제2 고주파 전압을 인가하여 라이팅방전을 발생시켜 셀들을 선택하는 라이팅 단계와, 상기 유지전극에 상기 제1 고주파 전압을 지속적으로 인가하고 상기 어드레스전극에 상기 제1 고주파전압의 바이어스 전압을 인가하여 상기 선택된 셀들에서 고주파 방전이 발생되도록 하는 유지 단계와, 상기 어드레스전극에 상기 제1 고주파 전압 범위 이외의 전압을 인가하여 상기 고주파 방전을 중지시키는 소거 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동방법은 고주파 방전을 이용한 3전극 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 유지전극에 제1 고주파전압을 인가하고 어드레스전극에 데이터에 따라 상기 제 고주파전압과 180도의 위상차를 가지는 제2 고주파 전압을 인가하여 라이팅방전을 발생시켜 셀들을 선택하는 라이팅 단계와, 상기 유지전극에 상기 제1 고주파 전압을 지속적으로 인가하고 주사전극에 상기 제1 고주파전압의 바이어스 전압을 인가하여 상기 선택된 셀들에서 고주파 방전이 발생되도록 하는 유지 단게와, 상기 주사전극에 상기 제1 고주파 전압 범위 이외의 전압을 인가하여 상기 고주파 방전을 중지시키는 소거 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따라 PDP 구동방법을 설명하기 위한 구동파형을 나타낸 것이다.
도 6에 있어서, 라이팅방전 및 유지방전이 두 전극 구동으로 가능함을 알 수 있다. 다시 말하여, 유지전극과 데이터전극으로 라이팅 방전 및 유지방전이 가능하게 된다. 상세히 하면, a 구간동안은 유지전극에 수십 ㎒ 이상의 고주파전압이 인가되고 있지만 방전셀의 내부에 하전입자가 생성되어 있지 않기 때문에 방전이 일어나지 않게 된다. b 구간은 라이팅 구간으로서 유지전극에 공급되는 고주파전압과 위상이 반전된 고주파전압이 데이터에 따라 어드레스 전극에 공급된다. 이 때, 고주파 전극에 공급되는 고주파전압과 어드레스 전극에 공급되는 고주파전압은 위상만 반대이고 그 외의 조건은 모두 동일하다. 이에 따라, 두 고주파전압의 각 피크치에 의한 상대적인 전압차가 방전개시전압 이상이 됨으로써 라이팅방전이 발생하게 된다. 이렇게, 두 고주파전압의 각 피크치에 의한 상대적인 전압차에 의해 라이팅 방전이 개시되므로 유지전극에 인가되는 고주파전압의 전압치를 낮출 수 있게 된다. c 구간은 유지구간으로서 유지전극에 인가되는 고주파전압과 어드레스전극에 인가되는 직류전압(Vc), 즉 바이어스전압에 의해 상기 라이팅 방전시 발생한 하전입자를 이용하여 고주파 방전을 유지하게 된다. 다시 말하여, 라이팅방전에 의해 생성된 하전입자들이 유지전극에 인가되는 고주파전압과 어드레스 전극에 인가되는 직류전압(Vc)에 의해 이온은 움직이지 못하고 전자만이 유지전극과 어드레스전극 사이에서 전극까지 끌려가지 않은 상태로 진동운동을 하게 된다. 이때, 진동운동을 하는 전자들이 방전공간 내의 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 되고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체를 발광시키게 된다. d 구간은 소거구간으로서 유지전극에 공급되는 고주파 전압 범위 외의 전압이 어드레스전극에 인가됨에 따라 전자의 진동폭이 작아지면서 어드레스전극으로 끌려가 하전입자가 소멸하게 됨으로써 방전이 멈추게 된다. 따라서, 어드레스전극에 공급되는 직류전압의 공급시간을 가변시키면 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다.
도 7은 상술한 라이팅 방전과 유지방전을 비교하여 설명하기 위한 전압파형도이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 라이팅방전은 서로 상반된 위상으로 유지전극과 어드레스전극에 인가되는 고주파전압에 의해 일어난다. 이 고주파전압이 +V 와 -V의 피크치를 갖는다고 가정하는 경우 위상이 반전된 상태이므로 두 고주파전압에 의한 상대적인 전압차 2V에 의해 라이팅방전이 일어나게 된다. 그리고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 유지전극에 고주파전압이 인가되고 어드레스전극에 고주파전압의 센터전압(Vc)에 의해 고주파방전을 유지하게 된다. 이 경우, 고주파방전 센터전압(Vc)을 기준으로 +V와 -V 로 스윙(Swing)하는 고주파전압에 의해 V 만큼의 전압차이로 고주파방전이 유지되고 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 구동파형을 나타낸 것이다.
도 8에 있어서, PDP 구동방법은 3전극을 이용하는 것으로서 어드레스 방전은 유지전극과 어드레스전극의 구동에 의해 발생되고 유지방전은 유지전극과 주사전극의 구동에 의해 발생됨을 알 수 있다. 상세히 하면, 라이팅 구간(b)에서의 라이팅 방전은 유지전극과 어드레스전극에 서로 상반된 위상으로 인가되는 고주파전압에 의해 발생된다. 이어서, 유지구간(c)에서의 고주파방전은 유지전극에 인가되고 있는 고주파전압과 주사전극에 인가되는 직류전압(Vc), 즉 바이어스전압에 의해 발생하게 된다. 그 다음, 소거기간(d)에서는 주사전극에 고주파 전압 범위 이외의 전압이 인가됨에 따라 전자가 주사전극으로 끌려가 소멸하게 됨으로써 방전이 멈추게 된다. 주사전극에 인가되는 직류전압(Vc)의 공급시간을 가변시키면 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다.
어드레스 전극에 인가되는 고주파전압은 유지전극에 인가되는 고주파전압을 단순한 인버터에 의해 위상반전시킴으로써 만들 수 있다. 또한, 별도의 고주파 신호를 만들어 사용하는 경우 라이팅기간과 유지기간에 인가되는 고주파전압의 전압치가 달라질 수도 있다. 단, 동일한 진폭의 두 고주파신호를 사용하는 경우 라이팅기간과 유지기간의 전압차이는 2:1이 된다.
결과적으로, 본 발명의 PDP 구동방법은 비교적 큰 전압을 필요로 하는 라이팅 구간에서 상반된 위상의 고주파전압을 이용하여 라이팅 방전이 발생되도록 하고, 유지기간에서는 고주파전압과 직류전압을 이용하여 고주파방전이 발생되도록한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP 구동방법에 의하면, 비교적 큰 전압을 필요로 하는 라이팅 구간에서 상반된 위상의 고주파전압을 이용하여 라이팅 방전을 발생시켜 데이터를 기입함으로써 고주파전압의 전압치를 낮출 수 있게 된다. 나아가, 고주파전압의 전압치를 낮추어 소비전력을 저감할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 고주파 방전을 이용한 2전극 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 유지전극에 제1 고주파전압을 인가하고 어드레스전극에 데이터에 따라 상기 제1 고주파전압과 180도의 위상차를 가지는 제2 고주파 전압을 인가하여 라이팅방전을 발생시켜 셀들을 선택하는 라이팅 단계와, 상기 유지전극에 상기 제1 고주파 전압을 지속적으로 인가하고 상기 어드레스전극에 상기 제1 고주파전압의 바이어스 전압을 인가하여 상기 선택된 셀들에서 고주파 방전이 발생되도록 하는 유지 단계와; 상기 어드레스전극에 상기 제1 고주파 전압 범위 이외의 전압을 인가하여 상기 고주파 방전을 중지시키는 소거 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 어드레스전극에 인가되는 바이어스 전압의 공급기간을 가변시켜 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
  3. 고주파 방전을 이용한 3전극 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 유지전극에 제1 고주파전압을 인가하고 어드레스전극에 데이터에 따라 상기 제1 고주파전압과 180도의 위상차를 가지는 제2 고주파 전압을 인가하여 라이팅방전을 발생시켜 셀들을 선택하는 라이팅 단계와, 상기 유지전극에 상기 제1 고주파 전압을 지속적으로 인가하고 주사전극에 상기 제1 고주파전압의 바이어스 전압을 인가하여 상기 선택된 셀들에서 고주파 방전이 발생되도록 하는 유지 단계와, 상기 주사전극에 상기 제1 고주파 전압 범위 이외의 전압을 인가하여 상기 고주파 방전을 중지시키는 소거 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주사전극에 인가되는 바이어스전압의 공급기간을 가변시켜 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
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