KR100295109B1 - 고주파를이용한플라즈마디스플레이패널과그구동장치및방법 - Google Patents

고주파를이용한플라즈마디스플레이패널과그구동장치및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고주파 방전을 이용하여 고주파의 영향으로 인한 오방전이나 노이즈 간섭을 최소화활 수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널과 그 구동장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스방전을 위한 주사신호와 고주파방전을 위한 고주파신호가 인가되는 고주파전극과, 어드레스방전을 위한 데이터신호가 인가되는 어드레스전극과, 방전가스들이 충진된 방전공간을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 2전극 구조로서 주사전극에 주사신호와 고주파신호를 공급하여 한 전극에서 주사 및 유지 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 고주파의 영향으로 인한 오방전이나 노이즈에 의한 간섭을 최대한 줄일 수 있게 된다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널과 그 구동 장치 및 방법(Plasma Display Panel Using High Frequency and its Driving Apparatus and Method)
본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 고주파 방전을 이용하여 고주파의 영향으로 인한 오방전이나 노이즈 간섭을 최소화활 수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널과 그 구동 장치 및 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.
PDP는 통상 글로우 방전을 이용하지만 방전셀의 크기가 너무 작기 때문에 실제로 글로우 방전관의 구조에서 방전효율이 높은 양광주 영역은 전혀 이용되지 않고 있다. 이로 인하여, 최근에는 방전셀의 한정된 공간내에서 밝기 및 효율을 증가시키기 위해 방전영역을 변경하거나 방전패스를 길게해서 강제적으로 양광주 영역을 활용하고자 하는 방안이 시도되고 있다. 또한, 방전셀의 구조에서 벗어난 다른 구조, 예컨데 방전셀의 크기 및 방전공간이 매우 큰 구조 등을 이용하여 방전효율을 향상시키고자 노력하고 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 상부기판(10)과 하부기판(12)을 지지하는 역할을 한다. 상부기판(10) 상에는 유지전극쌍(16), 즉 주사/유지 전극과 유지전극이 나란하게 배치된다. 하부기판(12) 상에는 유지전극쌍(16)과 방전을 일으키기 위한 어드레스 전극(22)이 배치되게 된다. 그리고, 유지전극쌍(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 유지전극(16) 사이의 어드레스 방전에 의해 선택된 후 유지전극들(16) 사이의 계속적인 유지방전에 의해 발생된 진공 자외선이 형광체(24)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(16)에는 보통 듀티비(Duty ration)가 1인 스텝펄스가 주기적으로 인가되고 이때 주파수는 보통 200∼300kHz 정도이고 펄스폭은 10∼20㎲정도이다. 이 경우, 유지방전은 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. 이에 따라, PDP의 낮은 방전효율은 해결해야할 과제로 대두되게 되었다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 고주파 방전을 이용하여 방전효율을 높일 수 있는 PDP와 그 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 통상의 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전체적인 전극배치구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동파형을 나타내는 타이밍도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동파형을 나타내는 타이밍도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10, 30 : 상부기판 12, 32 : 하부기판
14, 42 : 격벽 16 : 유지전극쌍
18, 36 : 유전체층 20, 38 : 보호막
21 : 방전공간 22, 40 : 어드레스전극
24, 44 : 형광체층 34 : 주사전극
46 : 주사구동 IC 48 : 고주파구동 IC
50 : PDP
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP는 어드레스방전을 위한 주사신호와 고주파방전을 위한 고주파신호가 인가되는 고주파전극과, 어드레스방전을 위한 데이터신호가 인가되는 어드레스전극과, 방전가스들이 충진된 방전공간을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동장치는 주사전극라인들에 어드레스방전을 위한 주사신호와 고주파방전을 위한 고주파신호를 공급하기 위한 주사전극 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동방법은 주사전극라인과 어드레스전극라인 간에 선순차적으로 어드레스방전을 발생시킨 후 동시에 고주파방전이 발생시키는 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 첨부도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파를 이용한 PDP의 전체적인 전극배치를 나타낸 것으로서, 도 1에 도시된 PDP는 가로방향으로 배치된 주사 전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)과 세로방향으로 배치된 어드레스 전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)을 구비한다.
도 1에 도시된 PDP는 2전극 구조로서 주사 전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)이 가로방향으로 나란하게 배치되어 있고 어드레스 전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)이 세로방향으로 나란하게 배치되어 있다. 또한, PDP에는 주사 전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)과 어드레스 전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)의 교차지점마다 마련된 n×m개의 방전셀들이 매트릭스 형태로 배열되게 된다. 주사전극라인(S)은 주사 및 유지 전극의 역할을 하게 된다. 다시 말하여, 주사전극라인(S)에는 주사신호와 고주파방전을 위한 고주파신호가 공급되게 된다. 어드레스전극라인(D)에는 데이터신호가 공급되게 된다. 이러한 PDP의 구동방법을 살펴보면, 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 순차적으로 인가되는 주사신호와 어드레스전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 상기 주사신호와 동기되어 라인단위로 인가되는 데이터신호에 의해 어드레스 방전이 발생하게 된다. 이어서, 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 공통적으로 인가되는 고주파신호에 의해 방전이 유지되게 된다. 소거시에는 어드레스전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 0V의 전압이 인가하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PDP의 방전셀 구조를 도시한 것으로서, 도 3에 도시된 PDP의 방전셀은 상부기판(30) 상에 배치된 주사전극(34)과, 하부기판(32) 상에 배치된 어드레스전극(40)과, 상부기판(30)과 하부기판(32) 사이의 격벽(42)을 구비한다.
도 3에 도시된 PDP의 방전셀에서 상부기판(30)과 하부기판(32)은 대향하게 배치되게 된다. 상부기판(30) 상에는 주사전극(34)이 가로방향으로 배치되게 된다. 주사전극(34)이 배치된 상부기판(30) 상에는 유전체층(36)이 형성되고, 유전체층(36) 상에는 보호막(38)이 형성되게 된다. 하부기판(32) 상에는 어드레스전극(40)이 세로방향으로 배치되게 된다. 고주파전극(38) 배치된 하부기판(32) 상에는 형광체(44)가 도포되어 고주파 방전시 발생되는 진공자외선에 의해 고유색의 가시광을 방출하게 된다. 상부기판(30)과 하부기판(32) 사이에 위치하는 격벽(42)은 방전셀간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 방전셀의 내부에 방전공간(41)을 마련함과 아울러 상부기판(30)과 하부기판(32)을 지지하는 역할을 한다. 그리고, 방전셀의 내부에 마련된 방전공간(41)에는 방전가스가 충진되어진다.
이러한 구조의 방전셀에서 주방전인 고주파방전은 주사전극(34)과 어드레스전극(40) 사이에서 발생하게 되고, 고주파방전으로 방전공간(41) 내에서 전자가 양 전극(34, 40)까지 끌려가지 않은 상태로 진동운동을 하게 된다. 이에 따라, 전자가 벽면에 부딪혀 손실되는 에너지가 없이 낮은 전압으로도 계속 방전을 유지할 수 있게 된다. 이때, 원할한 고주파방전을 위해 주사전극(34)과 어드레스전극(40) 간의 거리가 충분히 확보되어야 하므로 방전셀의 높이는 종래보다 2∼5배 이상 높게 설정하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 구동회로를 개략적으로 도시한 것으로서, 도 4에 도시된 PDP 구동회로는 PDP(50)의 주사전극라인들에 주사신호를 공급하기 위한 주사구동 IC(48)와, 그 주사전극라인들에 고주파신호를 공급하기 위한 고주파구동 IC(46)를 구비한다. 또한, 도 4의 PDP 구동회로는 PDP(50)의 어드레스전극들을 구동하기 어드레스구동부(도시하지 않음)를 더 구비한다.
도 4에 도시된 PDP 구동회로에서 주사구동 IC(48)는 PDP(50)의 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 접속되어 입력라인(45)을 통해 입력되는 컨트롤데이터에 따라 순차적으로 주사신호를 공급하게 된다. 고주파구동 IC(46)는 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 접속되어 입력라인(45)을 통해 입력되는 컨트롤데이터에 따라 공통적으로 고주파신호를 공급하게 된다. 고주파구동 IC(46)의 출력라인 각각에는 캐패시터(C)가 접속되고, 주사구동 IC(48)의 출력라인 각각에는 다이오드(Di)가 접속되어 있다. 어드레스 전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에는 어드레스구동부(도시하지 않음)로부터 상기 주사신호와 동기된 데이터신호가 공급되게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 구동신호파형을 도시한 것이다.
우선적으로, 어드레스기간동안 도 4에 도시된 주사구동 IC(48)는 입력라인(45)을 통해 입력되는 컨트롤데이터에 따라 다이오드(Di)을 경유하여 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 순차적으로 주사신호를 공급하게 된다. 동시에, 어드레스 구동부(도시하지 않음)는 어드레스전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 상기 주사신호에 동기된 데이터신호를 라인단위로 공급하여 어드레스 방전이 발생되도록 한다. 이 경우, 주사구동 IC(48)는 -Vs와 -Vk 사이의 주사신호를 공급하게 된다. 다시 말하여, 주사구동 IC(48)는 입력라인(45)을 통해 입력되는 컨트롤 데이터에 따라 -Vk 또는 -Vs의 전압레벨을 유지하게 된다. 어드레스 구동부는 양의 전압레벨의 데이터신호를 공급하게 된다. 그 다음, 유지기간동안 주사구동 IC(48)는 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)의 전압을 -Vs의 레벨로 고정시키게 된다. 동시에, 고주파구동 IC(46)는 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 캐패시터(C)를 경유하여 고주파신호를 공통적으로 공급함으로써 전술한 어드레스기간에 온(On)되어진 방전셀에서 고주파방전이 발생하게 되어 유지되게 된다. 이때, 어드레스구동부는 어드레스전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 양의 전압(Vw)을 공급하여 고주파방전이 유지되도록 한다. 이어서, 원하는 시점에서 어드레스 전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 0V의 전압이 인가되면 고주파방전에 의해 방전셀의 내부에서 진동운동을 하던 전자들이 어드레스 전극라인(D) 쪽으로 끌려가 결국에는 소멸하게 된다.
도 6는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 전압파형을 도시한 것으로서, 도 5와 대비하면 벽전하 생성을 위한 예비방전이 발생되도록 하는 리셋기간이 더 포함하여 보다 많은 전하를 생성시킬 수 있게 된다.
우선적으로, 리셋기간동안 도 4에 도시된 주사구동 IC(48)는 다이오드(Di)을 경유하여 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 공통적으로 리셋신호를 공급하여 리셋방전이 발생되도록 한다. 이 리셋방전에 의해 생성된 벽전하는 다음 어드레스기간에서의 어드레스방전을 위한 전압치에 가산됨으로써 어드레스방전을 위한 구동전압을 감소시킬 수 있게 된다. 그 다음, 어드레스기간동안 주사구동 IC(48)는 입력라인(45)을 통해 입력되는 컨트롤데이터에 따라 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 순차적으로 주사신호를 공급하게 된다. 동시에, 어드레스 구동부(도시하지 않음)는 어드레스전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 상기 주사신호에 동기된 데이터신호를 라인단위로 공급하여 어드레스 방전이 발생되도록 한다. 이 경우, 주사구동 IC(48)는 -Vs와 -Vk 사이의 주사신호를 공급하게 된다. 다시 말하여, 주사구동 IC(48)는 입력라인(45)을 통해 입력되는 컨트롤 데이터에 따라 -Vk 또는 -Vs의 전압레벨을 유지하게 된다. 어드레스 구동부는 양의 전압레벨의 데이터신호를 공급하게 된다. 그 다음, 유지기간동안 주사구동 IC(48)는 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)의 전압을 0V의 레벨로 고정시키게 된다. 동시에, 고주파구동 IC(46)는 주사전극라인들(S1, S2, S3, …, Sn)에 캐패시터(C)를 경유하여 고주파신호를 공통적으로 공급함으로써 전술한 어드레스기간에 온(On)되어진 방전셀에서 고주파방전이 발생하게 되어 유지되게 된다. 이때, 어드레스구동부는 어드레스전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)의 전압을 0V의 레벨로 고정시켜 고주파방전이 유지되도록 한다. 이어서, 원하는 시점에서 어드레스 전극라인들(D1, D2, D3, …, Dm)에 양의 전압(Ve)이 인가되면 고주파방전에 의해 방전셀의 내부에서 진동운동을 하던 전자들이 어드레스 전극라인(D) 쪽으로 끌려가 결국에는 소멸하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP와 그 구동 장치 및방법에 의하면, 2전극 구조로서 주사전극에 주사신호와 고주파신호를 공급하여 한 전극에서 주사 및 유지 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 고주파의 영향으로 인한 오방전이나 노이즈에 의한 간섭을 최대한 줄일 수 있게 된다. 또한, 리셋기간에 벽전하 생성을 위한 리셋방전을 발생시킴으로써 어드레스방전을 위한 구동전압을 낮출수 있을 뿐만 아니라 비교적 많은 전자가 방출되게 되므로 방전효율 및 휘도를 향상시킬 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 (10)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널에 매트릭스 형태로 배열된 방전셀에 있어서,
    어드레스방전을 위한 주사신호와 고주파방전을 위한 고주파신호가 인가되는 고주파전극과,
    상기 어드레스방전을 위한 데이터신호가 인가되는 어드레스전극과,
    방전가스들이 충진된 방전공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주사 전극이 배치된 제1 기판과,
    상기 어드레스전극이 상기 주사전극과 교차하는 방향으로 배치된 제2 기판과,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 형성되어 상기 방전공간을 마련하기 위한 격벽과,
    상기 주사 전극이 배치된 제1 기판 상에 형성된 유전체층과,
    가스방전시 발생한 자외선에 의해 가시광을 방출하기 위한 형광체를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    고주파 방전을 개시할때 2차전자의 발생효율을 높이기 위한 보호막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 교차하도록 배치된 n개의 주사전극라인들과 m개의 어드레스전극라인들을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 장치에 있어서,
    상기 주사전극라인들에 어드레스방전을 위한 주사신호와 고주파방전을 위한 고주파신호를 공급하기 위한 주사전극 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 어드레스전극라인들에 상기 어드레스방전을 위한 데이터신호와 상기 고주파방전을 중지시키기 위한 소거전압을 공급하기 위한 어드레스전극 구동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 주사전극 구동수단은
    상기 주사전극라인들에 공통적으로 리셋방전을 위한 리셋신호를 더 공급하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 주사전극 구동수단은
    상기 주사신호를 상기 주사전극라인별로 공급하기 위한 주사구동 집적회로와,
    상기 고주파신호를 상기 주사전극라인에 공통적으로 공급하기 위한 고주파구동 집적회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
  8. 교차하도록 배치된 n개의 주사전극라인들과 m개의 어드레스전극라인들을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서,
    상기 주사전극라인과 어드레스전극라인 간에 선순차적으로 어드레스방전을 발생시킨 후 동시에 고주파방전이 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 주사전극라인들에 공통적으로 리셋신호를 인가하여 리셋방전을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 어드레스전극라인들에 공통적으로 소거전압을 인가하여 상기 고주파방전을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
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