KR100298556B1 - 고주파를이용한플라즈마디스플레이패널및그의구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 전압을 이용한 PDP의 구동을 간단하게 할 수 있는 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 고주파를 이용한 PDP는 고주파 펄스가 인가되는 고주파전극과, 고주파전극과 대향하게 배치되며 고주파 방전을 발생시키기 위한 바이어스 전압이 인가되는 바이어스전극과, 비디오 데이터펄스가 인가되는 어드레스전극과, 비디오 데이터펄스와 동기화되어 선택적으로 소거방전을 발생시키기 위한 소거펄스가 인가되는 주사전극과, 방전가스들이 충진된 방전공간을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 4전극 구조로 고주파 방전과 어드레싱 방전에 이용되는 전극들을 분리함으로써 PDP의 구동이 간단해질 뿐만 아니라 고주파 방전에 의한 간섭 및 EMI(Electromagnetic Interference) 노이즈 문제를 해결할 수 있게 된다.

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 전압을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동을 간단하게 할 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.

또한, 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.

그런데, 종래의 3전극 구조에 고주파 방전을 적용하는 경우 라이팅 및 소거 방전을 위한 구동전압과 고주파 방전을 위한 바이어스 전압이 하나의 전극, 즉 주사 및 서스테인 전극에만 과중되게 되므로 구동제어가 복잡해질 뿐만 아니라 고주파 방전의 간섭 및 EMI(Electromagnetic Interference) 노이즈가 발생되는 문제점이 있다. 이에 따라, 고주파 방전에 적합에 새로운 PDP의 구조가 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은 4전극 구조를 이용함으로써 고주파 방전에 적합한 PDP와 그 구동방법을 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 상부기판과 하부기판을 분리하여 나타내는 평면도.

도 4는 도 2에 도시된 방전셀의 구동방법을 단계적으로 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극배치도.

도 6은 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 : 유전체층 20, 36 : 보호층

22, 40 : 어드레스전극 24, 42 : 형광체

32 : 바이어스 전극 34 : 주사전극

38 : 고주파전극 21, 41 : 방전공간

44 : 방전셀

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP는 고주파 펄스가 인가되는 고주파전극과, 고주파전극과 대향하게 배치되며 고주파 방전을 발생시키기 위한 바이어스 전압이 인가되는 바이어스전극과, 비디오 데이터펄스가 인가되는 어드레스전극과, 비디오 데이터펄스와 동기화되어 선택적으로 소거방전을 발생시키기 위한 소거펄스가 인가되는 주사전극과, 방전가스들이 충진된 방전공간을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 PDP 구동방법은 방전셀들 전체에서 고주파방전이 개시되는 제1 단계와, 비교적 낮은 전압치의 고주파 펄스에 의해 고주파방전이 유지됨과 아울러 비디오 데이터펄스에 따른 선택적인 소거방전이 로오라인을 따라 순차적으로 발생되는 제2 단계와, 임의의 시점에서 제2 소거펄스가 인가되어 로오라인 따라 순차적으로 고주파 방전이 중지되는 제3 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 나란하게 배치된 바이어스전극(32) 및 주사전극(34)과, 하부기판(28) 상에 나란하게 배치된 고주파전극(38) 및 어드레스전극(40)과, 상부기판(26)과 하부기판(28) 사이의 격벽(30)에 의해 마련된 방전공간(41)을 구비한다.

도 2에 도시된 PDP의 방전셀에서 상부기판(26)과 하부기판(28)은 대향하게 배치되어 있다. 상부기판(26) 상에는 바이어스전극(32)과 주사전극(34)이 가로방향으로 나란하게 배치되어 있다. 하부기판(28) 상에는 고주파전극(38)과 어드레스전극(40)이 세로방향으로 나란하게 배치되어 있다. 여기서, 바이어스전극(32)과 고주파전극(38)은 고주파방전을 개시하여 유지시키는 역할을 하고, 주사전극(34)과 어드레스전극(40)은 데이터에 따라 고주파방전을 소멸시키는 역할을 한다. 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)을 포함하여 하부기판(28) 상에 고주파전극(38)과 어드레스전극(40)을 도포하게끔 형성된 형광체(42)는 고주파 방전시 발생되는 진공자외선에 의해 고유색의 가시광을 방출한다. 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 상판에 보호층이 필요 없으나 고주파 방전이 개시될 때 이차 전자 발생의 효율을 증대시키기 위해 바이어스전극(32) 상에만 보호층(36)을 형성할 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 방전셀의 상부기판(26)과 하부기판(28)을 분리하여 도시한 것이다. 도 3의 (A)에 도시된 방전셀의 상부기판(26) 상에는 바이어스전극(32)과 주사전극(34)이 가로방향으로 나란하게 배치되고, 바이어스전극(32)이 배치된 부위에만 보호층(36)이 형성된다. (B)에 도시된 하부기판(28) 상에는 고주파전극(38)과 어드레스전극(40)이 세로방향으로 나란하게 배치되고, 형광체(42)가 상기 두전극(38, 40)을 도포하게끔 형성된다.

이러한 방전셀에서 상부기판과 하부기판 중 어느 하나가 화상의 표시면으로 이용될 수 있다. 이 경우, 화상의 표시면으로 이용되는 기판에 배치되는 전극들은 빛을 투과시킬 수 있는 투명전극으로 형성되게 된다.

도 4는 도 2에 도시된 방전셀의 구동방법을 단계적으로 나타낸 것이다.

도 4의 (A)에 있어서 고주파전극(38)에 방전을 개시할 수 있는 전압치(Vrf)의 고주파전압이 인가되고 동시에 바이어스전극(32)에 바이어스전압, 즉 고주파전압의 센터전압(Vc)이 인가되면 고주파 방전이 개시된다. 이어서, 바이어스전극(32)에 바이어스전압은 유지한 채 고주파전극(38)에 인가되는 고주파전압의 전압치를 방전을 유지할 수 있을 정도의 전압치(Vrs)로 낮추게 되면 (B)에 도시된 바와 같이 전자만이 상기 두 전극(32, 38) 사이, 즉 방전공간(41)에서 진동운동을 하게 된다. 이러한, 고주파 방전에 의해 전자가 방전 공간내를 진동운동하면서 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체를 발광시키게 된다. 그 다음, 주사전극(34)에 양의 직류전압(Va1)을 인가하고 동시에 어드레스전극(40)에 음의 직류전압(-Va2)를 인가하면 (C)에 도시된 바와 같이 전자는 진동폭이 작아지면서 양의 전압이 인가된 주사전극(34) 쪽으로 끌려가 하전입자가 소멸하게 됨으로써 방전은 멈추게 된다. 이때, 주사전극(34)과 어드레스전극(40) 간에 인가되는 직류전압의 크기는 최소 방전 소거전압보다는 커야만 한다.

도 5는 PDP의 전체 전극배치도를 도시한 것으로서, 도 5에 도시된 PDP는 상부기판에 나란하게 배치된 바어어스 전극라인들(B) 및 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)과, 하부기판에 배치된 고주파 전극라인들(RF) 및 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과, 상기 전극들의 교차부마다 형성된 방전셀들(44)을 구비한다.

도 4의 PDP에서 고주파 전극라인들(RF)과 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)은 각 칼럼라인(Column Line)에 대응하게끔 배치되고 바이어스 전극라인들(B)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn) 각 로오라인(Row Line)에 대응하게끔 배치된다. 이 고주파 전극라인들(RF)과 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm), 바이어스 전극라인들(B) 및 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)의 교자지점마다 방전셀(44)이 마련됨으로써 n×m개의 방전셀들(44)이 매트릭스 형태로 배열되게 된다. 여기서, 바이어스 전극라인들(B)과 고주파 전극라인들(RF)은 고주파 방전을 개시하여 유지시키는데 사용되고, 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)은 화면을 주사하면서 데이터에 따라 선택적으로 방전을 소거하는데 이용된다. 이때, 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)과 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)은 개별적으로 구동되는 반면에 바이어스 전극라인들(B)과 고주파 전극라인들(RF)은 공통적으로 접속되어 동시에 구동되게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 전압파형도를 도시한 것으로서, 도 6은 전체의 방전셀들에서 동시에 고주파 방전을 개시한 다음 고주파방전을 유지시키면서 로오라인 단위로 표시 데이터가 없는 방전셀들의 방전을 순차적으로 소거하는 방법을 나타내고 있다.

우선, 고주파 전극라인(RF)에 방전개시 전압치(Vrf)의 고주파전압이 공급되고 바이어스 전극라인(B)에 고주파전압의 센터전압(Vc)가 공급됨으로써 PDP 전체의 방전셀들에서 고주파방전이 개시되게 된다. 그 다음, 고주파전압에 인가되는 고주파전압의 전압치를 방전유지 전압치(Vrs)로 낮춤으로써 고주파 방전이 유지되게 된다. 이어서, 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)에 표시데이터가 없는 경우 음의 전압치(-Va2)를 갖는 데이터펄스가 수평주기, 즉 로오라인 단위로 공급된다. 동시에, 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)에 양의 전압치(Va1)를 갖는 주사펄스, 즉 소거펄스가 상기 데이터펄스와 동기화되어 로오라인 단위로 순차적으로 공급된다. 이에 따라, 순차적으로 표시데이터가 없는 방전셀들(44)에서만 방전이 멈추게 됨으로써 어드레스 된다. 이때, 주사 전극라인들(Y1, Y2, Y3, …, Yn)에 인가되는 소거펄스의 전압치(Va1)를 어드레스 전극라인들(X1, X2, X3, …, Xm)에 인가되는 데이터펄스의 전압치(Va2)보다 적당히 크게 하여 다른 라인의 어드레스시 간섭을 최소화 하게 된다. 여기서, 소거전압이 인가되지 않은 방전셀들은 고주파전극(RF)과 바이어스전극(B)에 인가되고 있는 고주파 펄스에 의해 계속 고주파 방전을 유지하게 된다. 이와 같이, 로오라인 단위로 어드레스를 수행하면서 계조를 표시하기 위한 방전유지기간이 일정기간 지나면 첫번째 주사 전극라인(Y1)부터 큰 폭을 갖는 제2 소거펄스를 순차적으로 인가함으로써 모든 방전셀들의 방전이 순차적으로 멈추게 된다. 이 경우, 제2 소거펄스의 공급시점을 조절하여 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동방법에 의하면, 4전극 구조로 고주파 방전과 어드레싱 방전에 이용되는 전극들을 분리함으로써 PDP의 구동이 간단해질 뿐만 아니라 고주파 방전에 의한 간섭 및 EMI(Electromagnetic Interference) 노이즈 문제를 해결할 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 (11)

1. 플라즈마 디스플레이 패널에 매트릭스 형태로 배열된 방전셀에 있어서, 고주파신호가 인가되는 고주파전극과, 상기 고주파전극과 대향되게 배치되어 고주파 서스테인 방전을 발생시키기 위한 바이어스 전압이 인가되는 바이어스전극과, 비디오 데이터펄스가 인가되는 어드레스전극과, 상기 비디오 데이터펄스와 동기화되어 선택적으로 소거방전을 발생시키기 위한 소거펄스가 인가되는 주사전극과, 방전가스들이 충진된 방전공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전극과 주사 전극이 나란하게 배치된 제1 기판과, 상기 고주파 전극과 데이터 전극이 나란하게 배치된 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 형성되어 상기 방전공간을 마련하기 위한 격벽과, 가스방전시 발생한 자외선에 의해 가시광을 방출하기 위한 형광체를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항에 있어서, 고주파 방전을 개시할때 2차전자의 발생효율을 높이기 위한 보호막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항에 있어서, 상기 고주파전극은 상기 고주파 방전의 개시를 위한 기간에는 상대적으로 높은 전압치의 제1 고주파전압을 공급하고, 상기 고주파방전의 유지를 위한 기간에는 상기 제1 고주파전압 보다 낮은 제2 고주파전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제4항에 있어서, 상기 주사전극은 상기 고주파 방전이 원하는 시간만큼 유지된 후 중지되게 하는 제2 소거펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제1항에 있어서, 상기 바이어스전극은 상기 바이어스 전압으로 상기 고주파신호의 센터전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 4전극을 포함하는 방전셀들이 매트릭스 형태로 배열된 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서, 상기 방전셀들 전체에서 고주파방전이 개시되는 제1 단계와, 비교적 낮은 전압치의 고주파 펄스에 의해 고주파방전이 유지됨과 아울러 비디오 데이터펄스에 따른 선택적인 소거방전이 로오라인을 따라 순차적으로 발생되는 제2 단계와, 임의의 시점에서 제2 소거펄스가 인가되어 로오라인 따라 순차적으로 상기 고주파 방전이 중지되는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 고주파방전은 고주파전극에 공통적으로 공급되는 높은 전압치의 고주파전압과 바이어스전극에 공통적으로 공급되는 바이어스 전압에 의해 개시되고, 상기 소거방전은 어드레스전극에 공급되는 상기 비디오 데이터펄스와 동기되어 주사전극에 순차적으로 공급되는 소거펄스에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 소거방전이 발생된 방전셀들 제외한 나머지 방전셀들은 상기 낮은 전압치의 고주파전압과 상기 바이어스 전압에 의해 고주파방전이 유지되는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 바이어스전압은 상기 고주파전압의 센터전압인 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 제2 소거펄스의 공급시점을 가변시켜 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.