KR100357236B1 - 고주파를이용한플라즈마디스플레이패널및그구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파신호에 의한 방전을 이용하여 방전효율을 높일 수 있는 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 PDP는 가스방전을 이용하여 가시광을 방출하는 다수개의 방전셀들을 구비하고, 방전셀들이 디스플레이 방전을 위한 고주파 전압신호를 인가하기 위한 적어도 한 쌍의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 방전시 수십 MHz 이상의 고주파 펄스를 이용해 전자를 방전공간내에서 진동시킴으로써 방전 유지 기간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전이 가능하게 되어 진공자외선의 양이 증대됨에 따라 휘도 및 방전 효율을 현저하게 증가시킬 수 있게 된다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동방법{Plasma Display Panel Using High Frequency Signal And Method of Driving Thereof}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 고주파신호에 의한 방전을 이용하여 방전효율을 높일 수 있는 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하, PDP라 한다)은 기체방전을 이용하는 디스플레이로서 기체방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 여기시켜 발생하는 가시광을 이용하여 문자 또는 그래픽(Graphic)을 표시하게 된다. PDP는 글로우 방전에 의한 발광에 의존하고 있는 형편이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 기체 방전의 글로우 방전 모델이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 방전관(2)에서 전극(4, 6) 양단간에 전압이 인가되면 방전 공간 내에 전계가 형성되고 이 전계에 의해 전자가 음극에서 양극쪽으로 이동하면서 가속되게 된다. 이 가속된 전자와 방전 공간내의 가스입자, 즉 중성의 원자 혹은 분자와의 충돌에 의해 가스의 이온화 및 여기 작용이 활발히 진행된다. 이에 따라, 글로우 방전모델에서는 도 1에 도시된 바와 같이 다양한 형태의 발광특성이 나타나게 된다. 이들 중에서 중요한 휘도 특성으로는 음극(4) 근방에서 발생하는 부글로우(Negative glow)와 양극(6) 쪽으로 방전관(2)을 따라 길게 형성된 양광주(Positive column)가 있다. 인가 전압에 대한 방전효율은 양광주에서 60∼70% 정도로 가장 높으며 이러한 양광주는 양 전극(4, 6) 간의 거리가 어느 정도 이상, 즉 약 1mm 이상이 되어야만 전자가 상대적으로 긴 거리를 이동함으로써 발생하게 된다. 그런데, 통상 PDP에서 디스플레이 방전에 이용되는 두 전극 간의 거리가 보통 150㎛ 이하로 설정됨으로 인하여 양광주가 발생하지 않게 된다. 이에 따라, 종래의 PDP는 방전효율이 6% 이하인 부글로우를 이용함으로써 방전효율이 매우 나쁘다는 문제점이 있다.

도 2를 참조하면, 통상적으로 많이 사용되고 있는 3전극 교류(AC) 면방전 방식의 PDP 셀 구조가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 PDP의 셀은 화상의 표시면인 상부기판(10)과, 격벽(14)에 의해 상부기판(10)과 평행하게 배치된 하부기판(12)을 구비한다. 이 격벽(14)은 셀 간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간을 마련함과 아울러 상판(10)과 하판(12)을 지지하는 역할을 한다. 상부기판(10) 상에는 두 개의 서스테인전극(16), 즉 주사 및 서스테인전극과 서스테인전극이 나란하게 배치된다. 하부기판(12) 상에는 서스테인전극쌍(16)과 방전을 일으키기 위한 어드레스 전극(22)이 배치되게 된다. 그리고, 두 서스테인전극(16)이 배치된 상부기판(10) 상에는 전하축적을 위한 상부 유전체층(18)이 평탄하게 형성되어 있고, 이 유전체층(18) 표면에는 보호막(20)이 형성되어 있다. 이 보호막(20)은 플라즈마 입자들의 스퍼터링 현상으로부터 상부 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 가시광선(R,G,B)을 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 각각 발생하게 된다. 셀 내부에 마련되는 방전공간은 헬륨(He), 네온(Ne), 제늄(Xe) 등과 같은 방전가스로 충진되어진다. 이러한 구성을 갖는 PDP 셀의 구동방법을 살펴보면, 어드레스전극(22)과 서스테인전극들(16) 간에 어드레스 방전을 일으킨 후 두 서스테인전극(16) 간에 연속적인 서스테인방전이 이어지고 이 서스테인방전시 발생한 진공 자외선이 형광체(24)를 여기시켜 가시광이 방출됨으로써 원하는 화상을 표시하게 된다.

이러한 PDP는 디스플레이 방전을 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 주파수가 200∼300kHz이고 펄스폭이 2∼3㎲인 서스테인 펄스를 이용하고 있다. 그런데, 이러한 서스테인 펄스가 인가되는 시간은 전체 방전 기간에 대해 반정도에 해당하는 반면에 방전은 한 서스테인 펄스당 극히 짧은 순간에 1번씩만 발생하고 대부분의 방전시간은 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비단계로 소비됨으로써 방전효율이 낮은 원인이 되고 있다.

상세히 하면, 도 3에 도시된 서스테인펄스마다 일정한 지연시간 후에 방전이 발생하게 되고, 방전이 발생한 후 두 서스테인전극(16A, 16B) 표면의 유전체층(18)에 쌓이는 벽전하에 의해 두 서스테인 전극(16A, 16B) 간에 인가되는 전압이 상쇄되어 방전공간(26)에 걸리는 전압이 급속히 감소됨으로써 결국 방전은 소멸되게 된다. 다시 말하여, 도 4에 도시된 바와 같이 두 서스테인전극(16A, 16B) 간에 인가되는 하나의 서스테인펄스에 의해 한 번의 방전이 발생하고 두 서스테인전극(16A,16B) 사이의 방전경로를 따라 하전입자들이 반대극성의 전극 쪽으로 이동하면서 가스를 이온화 및 여기시키고 방전은 종료되게 된다. 결과적으로, 종래의 PDP 구동방법에 의하면 전체 방전기간에 비해 실제 방전시간이 매우 짧음으로 인하여 휘도와 방전효율이 나쁘다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 PDP의 낮은 방전 효율을 개선하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 고주파신호에 의한 방전을 이용하여 휘도 및 방전효율을 높일 수 있는 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 글로우 방전 모드를 나타내는 도면.

도 2는 종래의 PDP 셀 구조를 나타내는 단면도.

도 3은 종래의 서스테인펄스와 방전현상을 나타내는 도면.

도 4는 종래의 PDP 셀에서의 방전현상을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 셀의 구조와 방전현상을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

2 : 음극 4 : 양극

6 : 방전관 10 : 상부기판

12 : 하부기판 14 : 격벽

16 : 서스테인전극 18, 32, 34 : 유전체층

20, 42 : 보호층 22 : 어드레스전극

24, 36 : 형광체 26, 38 : 방전공간

28 : 제1 전극 30 : 제2 전극

40 : 방전셀

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PDP는 가스방전을 이용하여 가시광을 방출하는 다수개의 방전셀들을 구비하고, 방전셀들이 디스플레이 방전을 위한 고주파 전압신호를 인가하기 위한 적어도 한 쌍의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 PDP는 방전셀들 각각이 가스방전을 일으키기 위한 방전가스들이 주입된 방전공간과, 상기 방전공간에 교류 고주파 전압을 인가하기 위한 제1 전극과, 상기 방전공간에 영상 데이터 전압을 인가하기 위한 제2 전극을 구비하는 것을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 PDP 구동방법은 제1 전극에 교류 고주파 전압신호를 인가하여 방전셀들의 방전을 개시하게 하는 단계와, 제2 전극에 영상 데이터에 대응하는 소거펄스를 인가하여 선택적으로 상기 방전셀들의 방전을 중지시키는 단계와, 상기 제1 전극에 상기 고주파 전압신호를 계속적으로 인가하여 상기 소거펄스가 인가된 방전셀들을 제외한 방전셀들에서의 방전을 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 PDP 구동방법은 제1 전극에 영상 데이터에 대응하는 구동펄스를 인가하여 상기 방전셀들이 선택적으로 방전을 개시하게 하는 단계와, 제2 전극에 교류 고주파 전압신호를 인가하여 상기 단계에서 상기 방전이 개시된 셀들의 방전을 유지시키는 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.

본 발명에 따른 PDP는 수십 내지 수백 MHz대의 고주파신호를 이용하여 디스플레이 방전, 즉 서스테인 방전을 일으키게 된다. 이 경우, 고주파신호에 의해 전자가 진동운동을 하여 가스의 연속적인 이온화 및 여기를 발생시키게 되므로 PDP는 거의 대부분의 방전시간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전을 일으킬 수 있게 된다.

상세히 하면, 임의의 전극에 극성이 연속적으로 교번되는 고주파 전압신호가 인가되면 방전 공간내의 하전입자들은 전압신호의 극성에 따라 상기 전극 또는 반대방향의 전극쪽으로 운동을 하게 된다. 여기서, 하전입자가 일측의 전극쪽으로 이동하는 경우 그 하전입자가 전극에 도달하기 전에 전극에 인가되는 고주파 전압 신호의 극성이 바뀌게 되면 하전입자의 운동속도가 점차 감속이 되면서 결국은 반대전극쪽으로 운동 방향이 바뀌어 이동하게 된다. 이렇게 방전 공간내에서 하전입자들이 전극쪽으로 이동하여 소멸되기 전에, 즉 하전입자들이 전극에 도달하기 전에 전극에 인가되는 고주파 전압신호의 극성이 바뀌게 됨으로써 하전입자들은 두 전극들 사이에서 진동운동을 하게 된다. 따라서, 고주파 전압신호가 인가되는 동안 하전입자는 소멸되지 않고 연속적으로 가스의 이온화 및 여기 작용을 발생시키게 된다. 이렇게 디스플레이 방전이 대부분의 방전시간동안 지속됨으로써 본 발명에 따른 PDP의 방전효율이 향상되게 된다. 나아가, 고주파 방전은 글로우 방전의 양광주와 동일한 물리적 특성을 나타냄으로써 PDP의 방전효율이 매우 높아지게 된다.

이와 같은 고주파 방전에 적합한 PDP는 가스방전을 일으키기 위하여 방전가스들이 주입된 방전공간과, 방전공간에 고주파 전압신호를 인가할 수 있는 적어도 2개의 전극을 구비한다. 또한, PDP는 화상을 구현하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 독립된 방전공간이 마련된 복수개의 방전셀(40)을 구비한다. 그리고, 각각의 방전셀(40)은 색을 표현하기 위한 형광체가 도포되게 된다. 더불어, PDP는 방전셀(40)의 선택 및 방전소거를 위하여 복수개의 보조전극을 추가로 구비할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 PDP의 방전셀의 구조가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 PDP의 방전셀(40)은 고주파 방전을 위한 제1 및 제2 전극(28, 30)과, 전하축적을 위한 제1 및 제2 유전체층(32, 34)과, 가스방전을 위한 방전공간(38)과, 색을 표현하기 위한 형광체(36)를 구비한다.

도 5에 도시된 PDP의 방전셀(40)에서 제1 전극(28)은 화상의 표시면인 상부기판(도시하지 않음) 상에 형성되고, 제2 전극(30)는 상기 상부기판과 대향하여 배치된 하부기판(도시하지 않음) 상에 상기 제1 전극(28)과 교차하게끔 형성된다. 전하축적을 위한 제1 유전체층(32)은 제1 전극(28)을 감싸게끔 상부기판 상에 형성되고, 제2 유전체층(34)은 제2 전극(30)이 형성된 하부기판 상에 형성된다. 제2 유전체층(30)의 상부에는 적, 녹, 청의 가시광을 발생하기 위한 형광체(36)가 도포된다. 방전공간(38)에는 가스방전을 일으키기 위한 방전가스가 주입되게 된다. 그리고, 방전셀(40)은 인접한 방전셀과의 광학적 간섭을 방지하기 위하여 방전공간(38)내에서 수직방향으로 신장된 격벽(도시하지 않음)을 더 구비한다. 또한, 방전셀(40)에서 고주파 방전이 발생할 때 전자에 비해 상대적으로 무거운 이온은 거의 정지상태를 유지하게 됨으로써 전극으로의 이온충격은 거의 발생하지 않으므로 제1 유전체층(32) 상에 별도의 보호층이 필요하지는 않지만 2차 전자 발생의 효율을 증대시키기 위해 보호층(42)를 추가로 형성할 수도 있다. 여기서, 제2 전극(30)에는 도 5의 (A)에 도시된 바와 같은 고주파신호가 인가되고, 제1 전극(28)에는 방전셀(40)을 선택적으로 온/오프 시킬 수 있는 전압펄스가 인가될 수 있다.

여기서, 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.

이러한 구성의 방전셀(40)에서의 방전은 제2 전극(30)에 인가되는 고주파 전압신호에 의해 개시되거나 제1 전극(28)에 인가되는 종래의 낮은 주파수의 직류(DC) 혹은 교류(AC) 전압펄스에 의해 개시될 수 있다. 이어서, 개시된 방전은전술한 바와 같이 제2 전극(30)에 연속적으로 인가되는 고주파 전압신호에 의해 유지되게 된다.

도 5에 도시된 구조의 방전셀(42)이 매트릭스 형태로 배열된 PDP의 구동방법에 대한 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 PDP 구동방법은 고주파 전압신호를 제2 전극(30)을 통해 한 주사라인 혹은 모든 주사라인에 인가하여 동시에 모든 셀에서 방전을 개시되도록 한 다음 제1 전극(28)을 통해 적절한 크기와 형태의 소거펄스를 인가하여 셀들을 데이터에 따라 선택적으로 오프시킨 후 소거펄스가 인가되지 않은 셀들은 제2 전극(30)을 통해 공급되는 고주파신호에 의해 디스플레이 방전이 유지되게 한다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PDP 구동방법은 셀을 선택하는 어드레스 기간에 제1 전극(28)을 통해 교류 데이터 전압펄스를 방전셀에 인가하여 셀들을 데이터에 따라 선택적으로 온시켜 하전입자를 공급하고 제2 전극(30)을 통해 고주파 전압신호를 인가하여 상기 어드레스기간에서 온되어진 셀들에서 디스플레이 방전이 유지되게 한다.

여기서, 셀의 선택을 위한 구동전압은 추가적으로 구비되는 보조전극에 인가될 수 있다. 제2 전극(30)에 인가되는 고주파 전압펄스의 형태는 정현파, 구형파, 삼각파 등과 같이 어느 형태도 적용될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 및 그 구동방법에의하면 디스플레이 방전시 수백 kHz 정도의 펄스 주파수를 이용하던 종래의 방법에 비해 수십 MHz 이상의 고주파 펄스를 이용해 전자를 방전공간내에서 진동시킴으로써 방전 유지 기간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전이 가능하게 된다. 이러한 연속적인 방전에 의해 진공자외선의 양이 증대됨에 따라 휘도 및 방전 효율을 현저하게 증가시킬 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. 가스방전을 이용하여 가시광을 방출하는 다수개의 방전셀들을 구비하고,

   상기 방전셀들이 디스플레이 방전을 위한 고주파 전압신호를 인가하기 위한 적어도 한 쌍의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 다수의 방전셀들을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 방전셀들 각각이

   가스방전을 일으키기 위한 방전가스들이 주입된 방전공간과,

   상기 방전공간에 교류 고주파 전압을 인가하기 위한 제1 전극과,

   상기 방전공간에 영상 데이터 전압을 인가하기 위한 제2 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 방전을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 방전공간이

   상기 제1 전극과 그 제1 전극을 포함한 표면에 형성되어진 제1 유전체층을 가지는 제1 기판과,

   상기 제2 전극과 그 제2 전극을 포함한 표면에 형성되어진 제2 유전체층을 가지는 제2 기판과,

   상기 제1 및 제2 기판 사이에 마련되어진 격벽을 구비하고,

   가스방전으로 발생되는 자외선에 의해 가시광을 방출하기 위한 형광체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 유전체층 중 어느 하나의 표면에 형성된 보호층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제1 및 제2 전극을 포함하는 다수개의 방전셀들을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서,

   상기 제1 전극에 교류 고주파 전압신호를 인가하여 상기 방전셀들의 방전을 개시하게 하는 단계와,

   상기 제2 전극에 영상 데이터에 대응하는 소거펄스를 인가하여 선택적으로 상기 방전셀들의 방전을 중지시키는 단계와,

   상기 제1 전극에 상기 고주파 전압신호를 계속적으로 인가하여 상기 소거펄스가 인가된 방전셀들을 제외한 방전셀들에서의 방전을 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 방전을 개시시키는 단계는 상기 방전셀들의 방전이 주사라인별로 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 방전을 개시시키는 단계는 상기 방전셀들의 방전이 모든 주사라인에서 동시에 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
8. 제1 및 제2 전극을 포함하는 다수개의 방전셀들을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서,

   상기 제1 전극에 영상 데이터에 대응하는 구동펄스를 인가하여 상기 방전셀들이 선택적으로 방전을 개시하게 하는 단계와,

   상기 제2 전극에 교류 고주파 전압신호를 인가하여 상기 단계에서 상기 방전이 개시된 셀들의 방전을 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제1 전극에 공급되는 구동펄스는 저주파수의 교류 및 직류 전압들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 방전을 유지시키는 단계는 상기 고주파전압신호에 의해 상기 방전에 의해 생성된 하전입자들 중 전자들이 상기 제1 및 제2 전극 사이에서 그 전극들에 도달되지 않게끔 진동운동을 하게 하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.