KR100293519B1 - 고주파를이용한플라즈마디스플레이패널및그의구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 방전을 이용하는 경우 활성화된 하전입자들을 이용하여 소비전력을 낮출 수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널은 상부기관에 투명전극으로 형성된 고주파전극과, 하부기판에 고주파전극에 대향하게끔 나란하게 형성된 주사전극과, 하부기판에 주사전극과 직교하도록 형성된 어드레스전극과, 주사전극과 어드레스전극 사이에 형성되어 절연하는 유전체층과, 상부기판과 하부기판 사이에 형성되어 방전공간을 마련하는 격벽과, 방전공간내에 형성된 형광체층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 데이터에 따른 라이팅방전에 의해 생성된 하전입자들을 이용하여 고주파방전을 일으킴으로써 고주파방전 개시를 위한 고추파전압치를 낮출 수 있으므로 소비전력을 낮출 수 있게 된다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동 방법(Plasma Display Panel Using High Frequency and Method of Driving the same)

본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 활성화된 하전입자들을 이용하여 고주파 방전을 개시하여 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/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.

이러한 고주파 방전을 이용하는 경우 고주파전압의 전압치를 최소화하여 소비전력을 낮추고자 하는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은 고주파 방전을 이용하여 고주파방전을 개시함으로써 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 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, 40 : 방전공간

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP는 상부기판에 투명전극으로 형성된 고주파전극과, 하부기판에 고주파전극과 대향하게끔 나란하게 배치된 주사전극과, 하부기판에 주사전극과 교차하도록 형성된 어드레스전극과, 주사전극과 어드레스전극 사이에 형성되어 절연하는 유전체층과, 상부기판과 하부기판 사이에 형성되어 방전공간을 마련하기 위한 격벽과, 방전공간애에 형성된 형광체증를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 PDP 구동방법은 어드레스전극에 공급되는 데이터펄스와 주사전극에 공급되는 주사펄스에 따른 라이팅방전이 로오라인 단위로 순차적으로 발생하세 하는 단계와, 고주파전극에 공급되는 고주파전압과 상기 라이팅방전에 의해 발생된 하전입자를 이용한 고주파 방전이 상기 로오라인 단위로 순차적으로 개시되어 유지되게 하는 단계와, 원하는 시점에서 상기 주사전극에 공급되는 소거펄스에 의해 상기 고주파방전이 상기 로오라인 단위로 순차적으로 중지되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파를 이용한 PDP의 방전셀 구조를 도시한 것으로서, 도 2에 도시된 방전셀은 상부기판(26) 상에 가로방향으로 배치된 고주파전극(38)과, 하부기판(28) 상에 서로 직교하게 배치된 주사전극(32) 및 어드레스전극(36)과, 상부기판(26)과 하부기판(28) 사이에 형성된 격벽(30)에 의해 마련된 방전공간(40)을 구비한다.

도 2에 도시된 PDP의 방전셀에서 상부기판(26)과 하부기판(28)은 대향하게 배치되어 있다. 고주파전극(38)은 상부기판(26) 상에 가로방향으로 배치되어 있다. 주사전극(32)과 어드레스전극(36)은 하부기판(28) 상에 직교하게 배치되고, 이 주사전극(32)과 어드레스전극(36) 사이에는 유전체층(34)이 형성되어 있다. 주사전극(32)과 어드레스전극(36)은 어드레스 방전을 발생시켜 프라이밍 입자를 생성하는 역할을 하고, 고주파전극(38)은 고주파방전을 발생시키는 역할을 하게 된다. 상부기판(26)과 하부기판(28) 사이에 형성된 격벽(30)은 인접한 방전셀과의 광학적 간섭이 배제된 방전공간(40)을 마련함과 아울러 상부기판(26)과 하부기판(28)을 지지하는 역할을 한다. 격벽(30)과 어드레스전극(36)이 형성된 유전체층(34) 의 표면에는 고주파 방전시 발생되는 진공자외선에 의해 고유색의 가시광을 방출하기 위한 형광체(도시하지 않음)가 도포될 수 있다.

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

도 2의 (A)에 도시된 방전셀에서 어드레스전극(36)에 데이터펄스가 인가되고 주사전극(32)에 주사펄스가 인가되면, (B)에 도시된 바와 같이 주사전극(36)과 어드레스전극(36) 사이에 라이팅방전이 발생하게 된다. 이 라이팅방전에 의해 방전공간(41)에는 하전입자가 생성되게 된다. 생성된 하전입자가 유전체층(34)의 표면에 쌓이면 방전이 멈추게 되고, 방전이 멈춘 후에도 방전공간(40)에는 (C)에 도시된 바와 같이 하전입자가 존재하게 된다. 이때, 상부기판(26)의 고주파전극(38)에 고주파전압이 인가되어 있다. 이에 따라, 방전공간(40)에 존재하는 하전입자(즉, 프라이밍 입자)은 고주파전극(38)에 인가되는 고주파전압에 의해 (D)에 도시된 바와 같이 고주파전극(38)과 주사전극(32) 사이에서 진동운동을 하게 된다. 이와 같이, 고주파전압에 따라 진동운동을 하는 하전입자들은 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 되고 여기된 가스원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체를 발광시키게 된다. 이 경우, 고주파전극(38)에 인가되는 고주파전압은 방전공간(40)에 하전입자가 충분히 존재하는 경우에만 방전을 일으킬 정도로 크지 않다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 전압파형도를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 전압파형도는 도 2에 도시된 방전셀이 매트릭스 구조로 배열된 PDP(도시하지 않음) 전체를 구동하기 위한 것으로서, 방전셀은 각 칼럼라인(Column Line)별로 배치된 어드레스전극들(X)과 각 로오라인(Row Line)별로 배치된 주사전극들(Y1∼Yn)과 고주파전극들(RF)의 교차부에 마련됨을 알 수 있다. 여기서, 어드레스전극들(X)과 주사전극들(Y1∼Yn)은 개별적으로 구동되는 반면에 고주파전극들(RF)은 공통적으로 구동되게 된다. 이러한 PDP를 구동을 살펴보면, 어드레스전극들(X)에는 각 화소데이터의 1비트에 해당하는 데이터펄스들이 수평주기, 즉 로오라인 단위로 인가되게 된다. 동시에, 주사전극(Y1∼Yn)에는 어드레스전극들(X)에 인가되는 데이터펄스와 동기화된 주사펄스가 로오라인을 따라가면서 순차적으로 공급된다. 이에 따라, 데이터에 대응하는 라이팅 방전이 로오라인을 따라가면서 선택적으로 발생하게 된다. 상세히 하면, 데이터 '1'에 해당하는 양의 전압(Vx)이 어드레스전극(X)에 인가되고 음의 전압치(-Vy)를 갖는 주사펄스가 주사전극(Y)에 인가되어 방전개시전압 이상이 되는 방전셀에서만 라이팅방전이 발생하게 된다. 이때, 고주파전극들에는 고주파전압이 인가되고 있다. 이 고주파전압에 의해 상기 라이팅방전으로 생성된 하전입자들이 진동운동을 하면서 가스입자를 지속적으로 여기시켜 자외선이 발생되게 하고 그 자외선이 형광체를 발광시키게 함으로써 이 고주파방전이 지속적되는 기간동안 원하는 계조를 표시할 수 잇게 된다. 여기서, 고주파방전은 로오라인을 따라 순차적으로 발생하는 라이팅 방전에 연속하여 발생하게 되므로 로오라인을 따라 순차적으로 발생하게 된다. 그리고, 주사전극들(Y1∼Yn)에 순차적으로 인가되는 소거전압(Vcy)에 의해 방전공간에서 진동운동을 하던 전자들이 주사전극쪽으로 끌려가 소멸됨으로써 고주파방전이 멈추게 된다. 따라서, 소거전압(Vcy)의 공급시점을 조정하여 단계적인 계조를 구현할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동방법에 의하면, 데이터에 따른 라이팅방전에 의해 생성된 프라이밍 입자들을 이용하여 고주파방전을 일으킴으로써 고주파전압의 전압치를 낮출 수 있으므로 소비전력을 낮출 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 (2)

1. 상부기판에 투명전극으로 형선된 고주파전극과,

   하부기판에 상기 고주파전극에 대향하게끔 나란하게 형성된 주사전극과,

   상기 하부기판에 상기주사전극과 직교하도록 형성된 어드레스전극과,

   상기 주사전극과 어드레스전극 사이에 형성되어 절연하는 유전체층과,

   상기 상부기판과 하부기판 사이에 형성되어 방전공간을 마련하는 격벽과,

   상기 방전공간내에 형성된 형광체층을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 어드레스전극에 공급되는 데이터펄스와 주사전극에 공급되는 주사펄스에 따른 라이팅방전이 로오라인 단위로 순차적으로 발생하는 단계와,

   고주파전극에 공급되는 고주파전압과 상기 라이팅방전에 의해 발생된 하전입자를 이용한 고주파 방전이 상기 로오라인 단위로 순차적으로 발생하는 단계와,

   원하는 시점에서 상기 주사전극에 공급되는 소거펄스에 의해 상기 고주파방전이 상기 로오라인 단위로 순차적으로 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.