KR100450220B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 데에 있어서, 상승 램프 파형을 이용한 초기화 구동시 발생하는 백그라운드 발광량을 줄이기 위해, 주사전극에 램프 인가시 표시영상의 부하비에 따라 기울기가 가변되는 램프를 유지전극에 인가시킴으로써, 다양한 영상 입력에 대해서 일정한 백그라운드 휘도를 확보하여 하이 콘트라스트를 구현할 수 있도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법에 관한 것으로서, 각 셀의 상태를 초기화시키는 초기화 기간, 켜져야 하는 셀과 꺼져야 하는 셀을 선택하여 기록하는 어드레스 기간 및 상기 어드레스 기간에서 켜지도록 지정된 셀을 방전시키는 유지 기간을 포함하는 하나 이상의 서브필드로 1필드 기간을 구성하여 계조 표시를 하는 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 상기 초기화 기간 제어시, 주사전극에 설정된 시간동안의 상승 램프와 그 이후의 하강 램프신호를 인가하고, 상기 주사전극에 인가되는 상승 램프 도중 부하비에 따라 플로팅 기점을 설정하여 유지전극의 전압을 상기 주사전극의 전압에 따라 전기적으로 플로팅되는 램프 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법{Driving method for plasma display panel}
본 발명은 상승 램프 파형을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel) 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게 말하자면, 컴퓨터(computer)의 모니터(monitor) 또는 텔레비전(television) 수상기 등으로 사용되는 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 데에 있어서, 상승 램프(rising ramp) 파형을 이용한 초기화(reset) 구동시 발생하는 백그라운드(background) 발광량을 줄이기 위해, 주사전극에 램프 인가시 표시영상의 부하비(Load Ratio)에 따라 기울기가 가변되는 램프를 유지전극에 인가시킴으로써, 다양한 영상 입력에 대해서 일정한 백그라운드 휘도를 확보하여 하이 콘트라스트(high contrast)를 구현할 수 있도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법에 관한 것이다.
방전현상을 이용하여 화상을 표현하는 디스플레이로서 플라즈마 디스플레이 패널이 있는데, 일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널은 구동 전압의 형태에 따라서 직류형과 교류형으로 나눌 수 있으며, 직류형의 경우 방전시간의 지연시간이 긴 단점으로 인하여 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 개발이 많이 이루어지고 있다.
일반적인 교류형 디스플레이 패널은 도 1에 도시된 바와 같이, 다층의 판으로 이루어져 있으며, 종래의 화면표시장치인 음극선관(CRT)에 비하여 두께가 얇고가벼우면서도 넓은 화면을 제공할 수 있기에 공간적으로 유리함을 알 수 있다.
도 1을 참조하여 교류형 디스플레이 패널의 주요 구성을 살펴보면, 방전셀이 위치한 최상면의 제1유리기판(1)과 최하면의 제2유리기판(6) 사이에 주사전극(4)과 유지전극(5), 그리고 유전체층(2), 보호막(3), 절연체층(7)이 순서대로 위치하고 있다.
상기 제1유리기판(1)과 유전체층(2) 및 보호막(3) 사이의 주사전극(4)과 유지전극(5)은 쌍을 이루며 종방향으로 평행하게 배열되어 있고, 상기 제2유리기판(6) 상에는 절연체층(7)으로 덮인 어드레스(address) 전극(8)이 횡방향으로 설치되어 있으며, 그와 나란하게 절연체층(7)상에 격벽(9)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 절연체층(7)의 표면 및 상기 격벽(9)의 양측면에는 형광체(10)가 형성되어 있고, 상기 주사전극(4)과 유지전극(5)은 상기 어드레스 전극(8)과 직교하도록 형성되어 있으며, 그 교차부에 방전 공간이 되어 방전셀(12)을 형성한다.
따라서, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 주사전극(4), 유지전극(5)과 어드레스 전극(8)의 수에 의하여 매트릭스 형태의 방전셀을 형성한다.
상기와 같이 구성된 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 좋게 하기 위해서는 여러 가지 품위 관련 항목 중에서 콘트라스트를 향상시키는 것이 매우 중요하다.
콘트라스트는 패널에서 표시되는 화상에서 가장 밝은 피크 화이트(peak white)의 휘도와 가장 어두운 방전이 없을 때의 휘도의 비로서 표현되는데, 피크 화이트는 주로 유지 방전에 의하여 발생된 빛으로 구성되고, 가장 어두운 부분은 초기화 방전에 의하여 발생된 빛으로 구성된다.
따라서, 콘트라스트를 향상시키기 위해서는 밝은 부분을 더욱 밝게 하거나 어두운 부분을 더욱 어둡게 함으로써 구현하는데, 방전이 없을 때의 백그라운드 휘도가 낮을수록 콘트라스트는 향상된다.
그런데, 상기와 같은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키는 신호의 한 필드(field)는 8내지 12개의 서브필드(subfield)로 이루어지고, 각각의 서브필드는 4개의 기간으로 이루어져 있는데, 각각 초기화 기간, 어드레스 기간, 유지 기간, 소거 기간으로 이루어져 있다.
상기에서 어드레스 기간은 실제 데이터를 인가하는 기간으로서, 패널에서 켜지는 셀(cell)과 그렇지 않은 셀을 선택하여 켜지는 셀에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이고, 상기 초기화 기간은 상기 어드레스 기간에서 데이터를 인가하기 전에 그 동작이 원활히 수행되도록 하기 위해 각 셀의 상태를 초기화시키는 기간이다.
그리고, 유지 기간은 상기 어드레스 기간의 동작에 의하여 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이며, 소거 기간은 셀의 벽전하를 감소시켜 유지방전 동작을 종료시킨다.
종래의 백그라운드 휘도를 낮추는 플라즈마 디스플레이 구동장치 및 방법에 대한 기술로서, 일본 특허공개 제2000-214823호(발명의 명칭 : AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법, 출원인 : 마쯔시다덴끼산교 가부시키가이샤, 출원일 : 1999. 1. 22)와, 일본 특허공개 제2000-242224호(발명의 명칭 : AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법, 출원인 : 마쯔시다덴끼산교 가부시키가이샤, 출원일 :1999. 2. 22)가 있다.
상기 일본 특허공개 제2000-214823호와 일본 특허공개 제2000-242224호는 각 서브 필드에서의 초기화 기간의 초기화 동작을 하는 데에 있어서, 앞 서브 필드의 유지 기간의 동작과 동시에 함으로써 콘트라스트를 향상시키도록 하였다.
도 3에 종래 기술의 초기화 기간의 각 전극별 구동 파형이 도시되어 있다.
도 3에서 보듯이, 종래에는 초기화 기간에 주사전극에 상승 램프가 인가되고 있을 때 유지전극은 그라운드를 유지하게 되어 있다.
이때 어드레스전극과 주사전극 사이에는 약방전이 일어나 어드레스전극에는 양의 벽전하, 주사전극에는 음의 벽전하가 축적되고 유지전극은 그라운드로 유지되므로 역시 소량의 양전하가 축적되어 도 4와 같이 된다.
이때 발생하는 적외선 광출력을 측정해보면 도 5에 도시된 것과 같이 나타난다.
상기 상승 램프에 의한 초기화 방전 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상승 램프에서는 어드레스전극과 주사전극간의 약방전이 주방전이 되고, 이 결과로 상기 어드레스전극과 유지전극에는 양전하가, 주사전극에는 음전하가 축적된다.
이때, 유지전극도 그라운드로 전위가 유지되므로, 어드레스전극-유지전극-주사전극 방전에서 캐소드(cathode)로 작용하여 양전하를 쌓게 된다.
이어서 시작되는 하강 램프구간에는 상기 어드레스전극의 양전하는 그대로유지하되 유지전극-주사전극간의 방전을 통해 상기 유지전극의 양전하를 소거하며, 상기 주사전극에 쌓여 있던 대량의 음전하를 유지전극과 주사전극이 나누어 가진다.
이때 12개의 서브필드를 가지는 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 램프 초기화 동작에서 발생하는 광출력의 총량은 약 1.2 내지 1.2 cd/m2로서, 휘도가 500cd라고 가정할 때 420 : 1∼500 정도의 낮은 암실 콘트라스트를 나타낸다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 데에 있어서, 상승 램프 파형을 이용한 초기화 구동시 발생하는 백그라운드 발광량을 줄이기 위해, 주사전극에 램프 인가시 표시영상의 부하비에 따라 기울기가 가변되는 램프를 유지전극에 인가시킴으로써, 다양한 영상 입력에 대해서 일정한 백그라운드 휘도를 확보하여 안정된 하이 콘트라스트를 구현할 수 있도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도,
도 2는 패널의 전극 배열도,
도 3은 종래 기술의 상승 램프 파형을 이용한 초기화 구동 파형도,
도 4는 도 3에서의 벽전하 구조를 나타낸 도면,
도 5는 도 3에서의 광출력을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 유지전극에 램프를 인가하는 초기화 구동 파형도,
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 플로팅 구간이 고정된 경우의 초기화 구동 파형도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상승 램프 파형을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법의 부하비가 작을 때의 초기화 구동 파형도,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상승 램프 파형을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법의 부하비가 클 때의 초기화 구동 파형도,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상승 램프 파형을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 적용한 블럭도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
각 셀의 상태를 초기화시키는 초기화 기간, 켜져야 하는 셀과 꺼져야 하는 셀을 선택하여 기록하는 어드레스 기간 및 상기 어드레스 기간에서 켜지도록 지정된 셀을 방전시키는 유지 기간을 포함하는 하나 이상의 서브필드로 1필드 기간을구성하여 계조 표시를 하는 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 상기 초기화 기간 제어시, 주사전극에 설정된 시간동안의 상승 램프와 그 이후의 하강 램프신호를 인가하고, 상기 주사전극에 인가되는 상승 램프 도중 부하비에 따라 플로팅 기점을 설정하여 유지전극의 전압을 상기 주사전극의 전압에 따라 전기적으로 플로팅되는 램프 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 상기 유지전극의 플로팅 램프 전압의 기점은 주사전극 상승 램프에 의한 전압상승분을 일정하게 유지시키는 방향으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 상기 유지전극의 플로팅 램프 전압의 기울기는 주사전극 상승 램프에 의한 전압상승분을 일정하게 유지시키는 방향으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
상기와 같은 문제를 해결하여, 초기화 구동시 주사전극의 램프 파형시 유지전극을 플로팅시키는 방법을 제안하며, 도 6에 도시되어 있다.
도 6에서 보듯이, 본 발명의 제1 실시예에서는 주사전극 상승 램프 도중에 유지전극을 그라운드 상태에서 플로팅 상태로 변화시킴으로써 백그라운드 발광량을 감소시킬 수 있다.
이는 상승 램프가 어드레스전극-유지전극-주사전극 방전으로 진행하다가, 유지전극을 플로팅시키면 유지전극의 전위는 주사전극 전위의 변화량을 따라가며, 이에 따라 유지전극-주사전극 방전이 억제되어 방전발광량은 줄어들고, 전하이동은 어드레스전극-주사전극 방전에 국한되어, 불필요한 유지전극으로의 양전하 축적을 방지하고, 어드레스전극에 축적되는 양전하량을 증가시킨다.
따라서, 어드레스 동작에 유리한 벽전압 형성이 가능해진다.
상기 플로팅 구간동안 유지전극 전압은 플로팅구간 시작 기점부터의 주사전극 전압 상승분만큼 증가하게 되며, 다음의 수학식 1과 같이 나타난다.
Vxf = Vset - Vfloat
여기서, Vxf는 플로팅 유지전극 전압, Vset는 주사전극 최대전압, Vfloat은 주사전극 플로팅구간 시작 전압이다.
그런데, 상기에서 램프 파형의 전압은 다음의 수학식 2에 의하여 결정된다.
여기서, V는 전압, C는 패널 커패시턴스, I는 전류인데, 상기 전류 i를 일정하게 유지할 수 있도록 회로를 구성하게 되면 전압 v는 시간에 따라 선형 증가하게 되고, 이때의 램프의 기울기는 1/C이다.
그리고, 부하비가 증가함에 따라 구동회로가 느끼는 패널 커패시턴스는 증가하게 되는 경향이 있으므로, 램프의 기울기도 감소하게 되고, 반대로 부하비가 감소하면 램프의 기울기는 증가하게 된다.
그런데, 도 7에 도시된 것과 같이, 부하비가 작고 플로팅 구간이 Tg로 고정되어 있을 때에는, 유지전극 플로팅 구간이 주사전극 램프의 상승 구간과 공통구역을 갖지 않게 되어, 유지전극에 인가되는 플로팅 전압이 굉장히 작아지거나 거의 없어지게 되어, 발광량이 증가하는 문제점이 있다.
그리고, 이 기술은 부하비에 따라 각각 다른 유지전극 전압을 갖게 됨에 따라 콘트라스트비도 부하비에 따라 변동됨으로써, 안정된 콘트라스트비를 유지할 수 없는 문제점이 있다.
도 10에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상승 램프 파형을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동장치의 구성은,
표시할 디지털 데이터를 저장하는 프레임 메모리(100)와,
상기 프레임 메모리(100)에 저장되어 있는 디지털데이터를 필요에 따라 분할하여 출력하는 프레임 발생기(200)와,
상기 프레임 발생기(200)로부터 출력되는 신호를 이용하여 패널(700) 구동의 초기화신호, 어드레스신호, 유지신호 및 소거신호를 생성하여 하나의 신호로 합성하여 주사전극(Y) 드라이버(600)와 유지전극(X) 드라이버(500)로 출력하는 스캐닝 회로(400)와,
상기 프레임 발생기(200)와 스캐닝 회로(400)의 동작에 필요한 타이밍 신호를 생성하여 출력하는 타이밍 제어기(300)로 이루어진다.
상기 스캐닝 회로(400)는, 패널의 각 셀의 상태를 초기화시키는 신호를 발생하는 초기화펄스 발생기(420)와, 상기 패널의 셀 중에서 켜지는 셀과 켜지지 않는셀을 선택하여 어드레싱하는 신호를 발생하는 어드레스펄스 발생기(430)와, 상기 어드레스펄스 발생기(430)에 의하여 어드레싱된 셀을 방전시키는 신호를 발생하는 유지펄스 발생기(440)와, 상기 유지펄스 발생기(440)로부터 출력되는 신호에 의하여 전극에 쌓여진 벽전하를 소거하는 신호를 발생하는 소거펄스 발생기(410)와, 상기 초기화펄스 발생기(420)와, 어드레스펄스 발생기(430)와, 유지펄스 발생기(440)로부터 출력되는 신호들을 합성하여 각 전극별로 공급하는 합성회로(450)로 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 제2 실시예의 동작은 다음과 같다.
도 10에서 보는 바와 같이, 프레임 메모리(100)는 입력되는 디지털 화상신호를 저장하였다가 출력하고, 프레임 발생기(200)는 상기 프레임 메모리(100)에 저장되어 있는 디지털 데이터를 필요에 따라 분할하여 스캐닝 회로(400)로 출력한다.
즉, 상기 프레임 발생기(200)는 상기 프레임 메모리(100)에 저장되어 있는 디지털 화상신호 1프레임을 계조 레벨에 따라 복수의 서브필드로 분할하고, 각 서브필드의 데이터를 상기 스캐닝 회로(400)로 출력한다.
상기 스캐닝 회로(400)는 상기 프레임 발생기(200)로부터 출력되는 각 서브필드별 신호를 입력받아, 패널(700)의 주사전극(Y) 드라이브(600)와 유지전극 드라이브(500)를 구동시키는 신호를 생성하여 출력하는데, 초기화펄스, 어드레스펄스, 유지펄스 및 소거펄스를 생성하고, 각각의 신호들을 합성하여 출력한다.
즉, 초기화펄스 발생기(420)는 패널의 각 셀의 상태를 초기화시키는 신호를 발생하고, 어드레스펄스 발생기(430)는 상기 패널의 셀 중에서 켜지는 셀과 켜지지않는 셀을 선택하여 어드레싱하는 신호를 발생한다.
그리고, 유지펄스 발생기(440)는 상기 어드레스펄스 발생기(430)에 의하여 어드레싱된 셀을 방전시키는 신호를 발생하며, 소거펄스 발생기(410)는 상기 유지펄스 발생기(440)로부터 출력되는 신호에 의하여 전극에 쌓여진 벽전하를 소거하는 신호를 발생한다.
또, 합성회로(450)는 상기 초기화펄스 발생기(420)와, 어드레스펄스 발생기(430)와, 유지펄스 발생기(440)로부터 출력되는 신호들을 합성하여 각 전극별로 공급한다.
그런데, 상기 초기화펄스 발생기(420)는 각 전극에 인가되는 초기화신호를 발생하는데, 도 8에 도시되어 있듯이, 주사전극에는 일정 시점부터 상승 램프를 인가하고, 인가된 상승 램프가 끝나는 시점에서 하강 램프를 인가하는데, 상기 상승 램프와 하강 램프의 각각의 기울기는 부하비에 따라 다르게 설정된다.
그리고, 상기 주사전극에 인가되는 상승 램프 도중 임의의 시점부터 유지전극에 플로팅 전압을 인가시키는데, 플로팅 시작 시점은 아래의 수학식 3에 도시된 것과 같이 산출한다.
Vfloat = Vset - Vxf
여기서, Vfloat은 주사전극 플로팅구간 시작 전압, Vset는 주사전극 최대전압, Vxf는 플로팅 유지전극 전압이다.
즉, 플로팅 유지전극 전압(Vxf)을 항상 일정하게 유지시키도록 하는 방향으로 주사전극 플로팅구간 시작 전압값을 산출하여, 주사전극 전압이 그 전압값에 도달하면, 그때를 시점으로 하여 상기 유지전극에 플로팅 전압을 인가함으로써 초기화시의 주사전극-유지전극간의 발광량을 최소화하도록 한다.
도 9는 도 8에 비하여 부하비가 증가되는 경우이며, 그에 따라 램프 파형의 기울기는 더 완만하게 되어 있다.
도 9와 같은 경우, 유지전극의 플로팅 시작 기점은 마찬가지로 설정된 주사전극의 램프 파형의 전압이 플로팅구간 시작전압(Vfloat)이 되는 순간이 된다.
그러므로, 기울기가 상대적으로 완만한 도 9의 경우 유지전극의 시작점은 도 8의 파형보다 그만큼 늦게 된다.
따라서, 도 8과 같이 부하비가 작아서 주사전극 램프 파형의 기울기가 급한 경우, 종래 기술처럼 유지전극 플로팅 시작점이 정해진 경우에는 유지전극의 전압이 거의 없거나 상당히 낮게 형성되어 플로팅을 구현하는 효과를 얻을 수 없었지만, 본 발명과 같은 경우에는 부하비에 따라서 플로팅 시작점이 변동되므로, 플로팅 구현에 따른 백그라운드 휘도를 일정한 값으로 조정할 수 있으며, 피크 화이트와 방전이 없을 때의 비로 표현되는 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기에서, 유지전극에 플로팅시 인가되는 램프의 기울기는 주사전극에 인가되는 램프의 기울기와 동일하게 인가할 수도 있고, 다른 기울기를 가지도록 인가할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 상기와 같이 동작하는 본 발명은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 데에 있어서, 상승 램프 파형을 이용한 초기화 구동시 발생하는 백그라운드 발광량을 일정한 값으로 줄일 수 있으며, 다양한 영상 입력에 대해서 안정된 백그라운드 휘도를 확보함으로써 안정된 하이 콘트라스트를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법에 있어서,
    초기화 기간 동안,
    제1 기간 동안 상기 제1 전극의 전압을 제1 전압에서 제2 전압까지 상승시키는 단계,
    상기 제1 전극의 전압이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이의 제3 전압인 시점부터 제2 기간 동안 상기 제2 전극을 플로팅시키는 단계, 그리고
    상기 제1 기간 이후 제3 기간 동안 상기 제1 전극을 실질적으로 상기 제2 전압으로 유지시키는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기간 동안 상기 제2 전극은 제4 전압에서 제5 전압까지 상승하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    표시 영상이 제1 부하비를 가지는 경우의 상기 제1 기간의 시작 시점에서 상기 제2 기간의 시작 시점까지의 시간이, 상기 표시 영상이 상기 제1 부하비보다 높은 제2 부하비를 가지는 경우의 상기 제1 기간의 시작 시점에서 상기 제2 기간의시작 시점까지의 시간보다 짧은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 기울기를 가지고 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 경우의 상기 제1 기간의 시작 시점에서 상기 제2 기간의 시작 시점까지의 시간이, 상기 제1 기울기보다 완만한 제2 기울기를 가지고 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 경우의 상기 제1 기간의 시작 시점에서 상기 제2 기간의 시작 시점까지의 시간보다 짧은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
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