KR100293515B1 - 고주파를이용한플라즈마디스플레이패널의구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 방전을 이용하는 경우 소비전력을 낮출수 있는 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 고주파를 이용한 PDP는 고주파 펄스가 인가되는 고주파전극과, 고주파전극과 대향하게끔 나란하게 배치된 주사전극과, 주사전극과 교차하도록 배치된 어드레스전극과, 어드레스전극과 주사전극이 배치되는 제1 기판과, 고주파전극이 배치되는 제2 기판과, 주사전극과 어드레스전극과 사이에 형성된 유전체층과, 제1 및 제2 기판 사이에 형성되어 방전공간을 마련하기 위한 격벽과, 가스방전시 발생한 자외선에 의해 가시광을 방출하기 위한 형광체를 구비하는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 고주파 방전전에 프라이밍 방전을 일으켜 고주파펄스의 전압치를 낮춤으로써 소비전력을 낮출 수 있는 이점이 있다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동 방법(Plasma Display Panel Using High Frequency and its Driving Method)

본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 고주파 방전을 이용하는 경우 프라이밍 방전을 이용하여 소비전력을 낮출 수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

최근들어, 대형 평판 표시장치의 필요에 따라 대면적의 평판 디스플레이 패널의 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 사용되고 있는 3전극 교류(AC) 방식의 PDP에 구성된 방전셀의 구조가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 PDP의 방전셀은 화상의 표시면인 상부기판(10)과, 격벽(14)에 의해 상부기판(10)과 평행하게 배치된 하부기판(12)을 구비한다. 격벽(14)은 셀 간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간(21)을 마련함과 아울러 상판(10)과 하판(12)을 지지하는 역할을 한다. 상부기판(10) 상에는 서스테인전극쌍(16), 즉 주사 및 서스테인전극과 서스테인전극이 나란하게 배치된다. 하부기판(12) 상에는 서스테인전극쌍(16)과 방전을 일으키기 위한 어드레스 전극(22)이 배치되게 된다. 그리고, 서스테인전극쌍(16)이 배치된 상부기판(10) 상에는 전하축적을 위한 유전체층(18)이 평탄하게 형성되어 있고, 이 유전체층(18) 표면에는 보호막(20)이 형성되어 있다. 이 보호막(20)은 플라즈마 입자들의 스퍼터링 현상으로부터 유전체층(18)을 보호하여 수명을 연장시켜 줄 뿐만 아니라 2차전자의 방출 효율을 높여주고 산화물 오염으로 인한 내화 금속의 방전 특성 변화를 줄여주는 역할을 하는 것으로서 주로 산화마그네슘(MgO) 막이 이용되고 있다. 어드레스 전극(22)이 배치된 하부기판(12) 상에는 고유색의 가시광선을 발생하기 위한 형광체층(24)이 도포되어 있다. 이 형광체층(24)은 가스방전시 발생되는 짧은 파장의 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet;VUV)에 의해 여기되어 적, 녹, 청(R, G, B)의 가시광을 발생하게 된다. 그리고, 방전셀의 내부에 마련된 방전공간(21)에는 방전가스가 충진되어진다.

이러한 구성을 갖는 방전셀은 어드레스전극(22)과 서스테인전극(16) 사이의 어드레스 방전에 의해 선택된 후 서스테인전극들(16) 사이의 계속적인 서스테인방전에 의해 발생된 진공 자외선이 형광체(24)를 여기시켜 가시광을 방출함으로써 PDP는 원하는 화상을 표시할 수 있게 된다. 이때, 서스테인방전 횟수를 조절하여 영상 표시에 필요한 단계적인 밝기, 즉 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현하게 된다. 이에 따라, 서스테인방전 횟수는 PDP의 휘도 및 방전효율을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다. 이 서스테인 방전을 위해 서스테인 전극들(16)에는 보통 듀티비(Duty ration)가 1인 스텝펄스가 주기적으로 인가되고 이때 주파수는 보통 200∼300kHz 정도이고 펄스폭은 10∼20㎲정도이다. 이 경우, 서스테인방전은 서스테인펄스당 극히 짧은 순간에 1번씩만 발생하게 된다. 그리고, 서스테인방전에 의해 발생된 하전입자들은 두 서스테인 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 서스테인펄스에 의한 서스테인 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 보통 수십 MHz 내지 수백 MHz 대의 고주파 전압에 의해 연속적으로 발생함으로써 두 전극사이에서 전자가 진동운동을 하면서 방전공간내의 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 된다. 이때, 고주파 방전에 의한 PDP의 방전효율은 전극들 간의 거리가 긴 방전관에서 나타나는 양광주(Positive Column)와 같은 물리적인 효과를 갖게 된다.

고주파 방전에서 전극간의 거리(r)와 주파수(f)와의 관계는 다음 수학식과 같이 반비례 관계를 갖고 있다.

여기서, r은 전극간의 거리, m은 전자의 질량, ω는 진동수(ω=2πf), v_m은 충돌수를 나타낸다. 이는 전극간의 거리(r)에 따라 고주파 파형의 주파수(f)를 조절하여 원하는 고주파 방전을 얻을 수 있음을 나타낸다. 다시 말하여, 전극간의 거리(r)가 먼 경우 주파수를 낮추고 반면에 전극간의 거리(r)가 가까운 경우 주파수를 높여 원하는 고주파 방전을 얻을 수 있게 된다.

한편, 고주파 방전을 적용하는 경우 고주파전압의 전압치를 최소화하여 소비전력을 낮추고자 하는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은 고주파 방전을 이용하는 경우 프라이밍 방전을 이용하여 소비전력을 낮출 수 있는 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 교류방식의 플라즈마 디스플레이 패널 셀의 구조를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 방전셀의 구조를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 방전셀의 구동방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극배치도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법을 설명하기 위한 전압 파형도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10, 26 : 상부기판 12, 28 : 하부기판

14, 30 : 격벽 16 : 서스테인전극쌍

18, 34 : 유전체층 20 : 보호막

22, 36 : 어드레스전극 24, 40 : 형광체층

32 : 주사전극 38 : 고주파전극

21, 41 : 방전공간 42 : 방전셀

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP는 고주파 펄스가 인가되는 고주파전극과, 고주파전극과 대향하게끔 나란하게 배치된 주사전극과, 주사전극과 교차하도록 배치된 어드레스전극과, 어드레스전극과 주사전극이 배치되는 제1 기판과, 고주파전극이 배치되는 제2 기판과, 주사전극과 어드레스전극과 사이에 형성된 유전체층과, 제1 및 제2 기판 사이에 형성되어 방전공간을 마련하기 위한 격벽과, 가스방전시 발생한 자외선에 의해 가시광을 방출하기 위한 형광체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 PDP 구동방법은 비디오 데이터펄스에 따른 라이팅방전이 로오라인 단위로 순차적으로 발생하는 단계와, 라이팅방전이 발생한 경우 프라이밍 전압펄스에 의한 프라이밍 방전이 동시에 발생하는 단계와, 프라이밍 방전에 의해 활성화된 전자들이 고주파 펄스에 의해 고주파방전을 연속적으로 일으키는 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.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP의 방전셀 구조를 도시한 것으로서, 도 2에 도시된 PDP의 방전셀은 상부기판(26) 상에 직교하게 배치된 주사전극(32) 및 어드레스전극(36)과, 하부기판(28) 상에 주사전극(32)과 평행하도록 배치된 고주파전극(38)과, 상부기판(26)과 하부기판(28) 사이에 형성된 격벽(30)에 의해 마련된 방전공간(41)을 구비한다.

도 2에 도시된 PDP의 방전셀에서 상부기판(26)과 하부기판(28)은 대향하게 배치된다. 주사전극(32)과 어드레스전극(36)은 상부기판(26) 상에 직교하게 배치되고, 이 주사전극(32)과 어드레스전극(36) 사이에는 전하축적을 위한 유전체층(34)이 형성된다. 하부기판(28) 상에는 고주파전극(38)이 상기 주사전극(32)과 평행한 방향으로 배치된다. 여기서, 주사전극(32)과 어드레스전극(36)은 데이터에 따른 어드레스 방전과 고주파전압의 전압치를 낮추기 위한 프라이밍 방전을 일으키는 역할을 하고, 고주파전극(38)은 고주파방전을 개시하여 유지시키는 역할을 하게 된다. 상부기판(26)과 하부기판(28) 사이에 형성된 격벽(30)은 인접한 방전셀과의 광학적 간섭이 배제된 방전공간(41)을 마련함과 아울러 상부기판(26)과 하부기판(28)을 지지하는 역할을 한다. 격벽(30)과 고주파전극(38)이 배치된 하부기판(28)의 표면에는 형광체(40)가 도포되어 고주파 방전시 발생되는 진공자외선에 의해 고유색의 가시광을 방출하게 된다.

그리고, 고주파 방전의 원리상 양의 이온은 그의 질량이 전자에 비해 상대적으로 무겁기 때문에 고주파 필드의 변화에 순간적으로 이동을 하지 못하기 때문에 거의 정지 상태를 유지하게 된다. 이에 따라, 고주파 방전시 전극에의 이온충격이 거의 없기 때문에 유전체층(34) 및 어드레스전극(36)을 보호하기 위한 보호층이 필요 없으나 방전시 이차 전자 발생의 효율을 증대시키기 위해 어드레스전극(36)이 형성된 유전체층(34)의 표면에 보호층(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 방전셀의 구동방법을 단계적으로 나타낸 것이다.

우선, 방전셀은 주사전극(32)과 어드레스전극(36) 사이에 인가되는 전압에 의해 선택되게 된다. 도 3의 (A)에서 주사전극(32)에 양의 전압(Va)이 인가되고 어드레스전극(36)에 '1'의 데이터에 해당하는 음의 전압(-Vc)이 인가되면 어드레스방전이 발생하게 된다. 이 어드레스방전에 생성된 전자는 주사전극(32) 측의 유전체층(34)에 쌓이게 되고, 양전하는 어드레스전극(36)으로 소멸되어 버린다. 이에 따라, (B)에 도시된 바와 같이 방전셀의 유전체층(34)에 벽전하가 존재하게 된다. 그 다음, 주사전극(32)에 프라이밍전압 즉, 음의 전압(-Va)을 인가하게 되면 유전체층(34)으로부터 전자들이 떨어져 나가 방전공간(41)에서 활성화되게 된다. 이때, 어드레스전극(36)에도 음의 전압(-Vb)을 인가하여 전자가 어드레스전극(36)으로 소멸되지 않도록 한다. 이 프라이밍 기간으로는 방전공간(41) 내에 전자가 충분히 존재할 정도의 시간이 필요하다. 이러한 프라이밍 기간은 다음의 고주파 방전을 위한 고주파 펄스의 전압치를 낮추는 역할을 한다. 이어서, 고주파전극(38)에 방전을 유지할 정도의 전압치를 갖는 고주파전압이 인가되면 (D)에 도시된 바와 같이 방전공간(41) 내의 전자들은 진동운동하면서 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체를 발광시키게 된다.

도 4는 PDP의 전체 전극배치도를 도시한 것으로서, 도 4에 도시된 PDP는 상부기판에 직교하도록 배치된 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn) 및 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과, 하부기판에 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)과 나란하게 배치된 고주파 전극라인들(RF)과, 상기 전극들의 교차부마다 형성된 방전셀들(42)을 구비한다.

도 4의 PDP에서 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)은 각 칼럼라인(Column Line)에 대응하게끔 배치되고 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)과 고주파 전극라인들(RF)은 각 로오라인(Row Line)에 대응하게끔 배치된다. 그리고, 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn) 및 고주파 전극라인들(RF)의 교자지점마다 방전셀(42)이 마련됨으로써 n×m개의 방전셀들(42)이 매트릭스 형태로 배열되게 된다. 여기서, 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)은 어드레스 방전 및 프라이밍 방전을 일으키는데 이용되고, 고주파 전극라인들(RF)은 고주파 방전을 일으켜 유지시키는데 사용된다. 이때, 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)은 개별적으로 구동되는 반면에 고주파 전극라인들(RF)은 공통적으로 접속되어 동시에 구동되게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 전압파형도를 도시한 것으로서, 도 5의 (A)는 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)에 공급되는 전압파형을 나타내고, (B)는 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)에 공급되는 전압파형을, 그리고 (C)는 고주파 전극라인들(RF)에 공급되는 전압파형도를 나타낸다.

도 5는 로오라인 단위로 전체의 방전셀들을 어드레싱 한 후 동시에 프라이밍 방전을 일으키고 이어서 동시에 고주파 방전 일으켜 유지시키는 PDP 구동방법을 나타내고 있음을 알 수 있다. 상세히 하면, 임의의 시점에서 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)에는 각 화소데이터의 1비트에 해당하는 데이터펄스들이 수평주기, 즉 로오라인 단위로 인가된다. 동시에, 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)에는 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)에 인가되는 데이터펄스와 동기화된 주사펄스가 로오라인을 따라가면서 순차적으로 공급된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 PDP의 방전셀들(42)에서 데이터에 대응하는 어드레스방전이 선택적으로 발생하게 된다. 그리고, 이 어드레스기간에 생성된 하전입자들은 전체의 어드레스가 완료되는 시점까지 소멸되지 않고 미소하게 유지되게 된다. 이어서, 어드레스기간이 끝나면 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn) 모두에 인가되는 프라이밍 전압(-Va, -Vb)에 의해 상기 어드레스기간에 생성된 하전입자들이 활성화되게 된다. 이때, 프라이밍기간은 방전공간내에 전자가 충분히 존재할 정도로 설정되는 것이 바람직하다. 그 다음, 고주파 전극라인들(Z)에 공통적으로 인가되는 고주파 펄스에 의해 고주파 방전을 일으켜 원하는 계조를 표시하게끔 유지시키게 된다. 이때, 고주파 방전기간을 조정하여 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동방법에 의하면, 고주파 방전전에 프라이밍 방전을 일으켜 고주파전압의 전압치를 낮춤으로써 소비전력을 낮출 수 있는 이점이 있다.

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 (7)

1. 플라즈마 디스플레이 패널에 매트릭스 형태로 배열된 방전셀에 있어서,

   고주파 펄스가 인가되는 고주파전극과,

   상기 고주파전극과 대향하게끔 나란하게 배치된 주사전극과,

   상기 주사전극과 교차하도록 배치된 어드레스전극과,

   상기 어드레스전극과 주사전극이 배치되는 제1 기판과,

   상기 고주파전극이 배치되는 제2 기판과,

   상기 주사전극과 어드레스전극과 사이에 형성된 유전체층과,

   상기 제1 및 제2 기판 사이에 형성되어 방전공간을 마련하기 위한 격벽과,

   가스방전시 발생한 자외선에 의해 가시광을 방출하기 위한 형광체를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유전체층 상에 형성된 보호막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 어드레스전극에는 비디오 데이터 펄스와 프라이밍 방전을 위한 프라이밍 전압펄스가 인가되고,

   상기 주사전극에는 상기 데이터 펄스와 동기되어 라이팅방전을 일으키기 위한 주사펄스와 상기 프라이밍 방전을 위한 프라이밍 전압펄스가 인가되는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 라이팅방전에 의해 벽전하가 형성되고 상기 프라이밍 방전에 의해 상기 벽전하가 방전공간내에서 활성화된 후 상기 고주파전압에 의한 고주파방전이 유지되는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 비디오 데이터펄스에 따른 라이팅방전이 로오라인 단위로 순차적으로 발생하는 단계와,

   상기 라이팅방전이 발생한 경우 프라이밍 전압펄스에 의한 프라이밍 방전이 동시에 발생하는 단계와,

   상기 프라이밍 방전에 의해 활성화된 전자들이 고주파 펄스에 의해 고주파방전을 연속적으로 일으키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 고주파 방전을 소거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 프라이밍 방전은 어드레스전극과 주사전극에 공급되는 프라이밍 전압에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.