KR100490618B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법은, 어드레스 구간에서, 주사 전극의 전압을 제1 전압으로 유지한 상태에서 선택하고자 하는 방전 셀의 상기 주사 전극에 스캔 전압을 인가한다. 그리고 유지 구간에서 상기 선택된 방전 셀을 유지 방전시키기 위해 상기 주사 전극 및 유지 전극에 양의 전압과 음의 전압을 교대로 인가한다. 이 때, 스캔 전압은 상기 유지 구간에서 상기 주사 전극에 인가되는 음의 전압과 동일한 전압이며, 스캔 전압과 상기 제1 전압 차의 절대값이 상기 유지 구간에서 상기 주사 전극에 인가되는 음의 전압의 절대값보다 크게 한다. 이렇게 하면, 상기 제1 전압을 항상 양의 전압 상태로 유지할 수 있게 되어 (-) 벽 전하가 손실되는 것을 방지하고, 그로 인해 전압 마진을 안정적으로 획득함으로써 방전 조건이 힘든 상태인 저계조, 저온에서 상당히 유리한 효과를 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법{DIRVING METHOD FOR PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 어드레스 기간 동안 (+)전압 값을 스캔하도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 평면 표시장치로서, 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 이러한 PDP는 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구분된다.
직류형 PDP는 전극이 방전 공간에 그대로 노출되어 있어서 전압이 인가되는 동안 전류가 방전공간에 그대로 흐르게 되며, 이를 위해 전류 제한을 위한 저항을 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면, 교류형 PDP는 전극을 유전체층이 덮고 있어 자연스러운 커패시턴스 성분의 형성으로 전류가 제한되며 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비해 수명이 길다는 장점이 있다.
도 1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 유리기판(1)위에는 유전체층(2) 및 보호막(3)으로 덮인 주사전극(4)과 유지전극(5)이 쌍을 이루어 평행하게 설치된다. 제2 유리기판(6)위에는 절연체층(7)으로 덮인 복수의 어드레스전극(8)이 설치된다. 어드레스전극(8)들 사이에 있는 절연체층(7) 위에는 어드레스전극(8)과 평행하게 격벽(9)이 형성되어 있다. 또한, 절연체층(7)의 표면 및 격벽(9)의 양측면에 형광체(10)가 형성되어 있다.
제1 유리기판(1)과 제2 유리기판(6)은 주사전극(4)과 어드레스전극(8) 및 유지전극(5)과 어드레스전극(8)이 직교하도록 방전공간(11)을 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 어드레스전극(8)과, 쌍을 이루는 주사전극(4)과 유지전극(5)과의 교차부에 있는 방전공간이 방전셀(12)을 형성한다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배열도를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, PDP 전극은 m ×n의 매트릭스 구성을 가지고 있으며, 구체적으로 열 방향으로는 어드레스전극(A1~Am)이 배열되어 있고, 행 방향으로는 n 행의 주사전극(Y1~Yn) 및 유지전극(X1~Xn)이 지그재그로 배열되어 있다. 이하에서는 주사전극을 "Y 전극", 유지전극을 "X 전극"이라 칭한다.
도 2에 도시된 방전셀(12)은 도 1에 도시된 방전셀(12)에 대응한다.
도 3는 종래 기술에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형도를 나타낸 것이다.
도 3에 나타나 있듯이, 종래 PDP의 구동 방법에 따르면 각 서브필드는 리셋구간, 어드레스 구간, 유지 구간으로 구성된다.
리셋 구간은 이전의 유지 방전의 벽전하 상태를 소거하고 다음의 어드레스 방전을 안정적으로 수행하기 위해 벽전하를 셋업(setup)하는 역할을 한다.
어드레스 구간은 패널에서 켜지는 셀과 켜지지 않는 셀을 선택하여 켜지는 셀(즉, 어드레싱된 셀)에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다. 유지 구간은 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이다.,
이하에서는, 도 4를 참조하여 종래 리셋 구간의 동작을 보다 상세히 설명하는데, 리셋 구간은 소거구간, Y 램프 상승 구간, Y 램프 하강 구간으로 이루어진다.
(1) 소거 구간
마지막 유지 방전이 끝나고 나면, X 전극에는 (+)전하, Y 전극에는 (-)전하가 쌓이게 된다. 그리고, 유지 기간 동안에 어드레스 전압은 0V를 유지하고 있지만, 내부적으로는 항상 유지 방전의 중간 전압을 유지하려 하기 때문에 어드레스 전극에는 많은 양의 (+)전하가 쌓여 있게 된다.
유지 방전이 끝나면, X 전극에 0(V)로부터 +Ve(V)를 향하여 완만하게 상승하는 소거 램프 전압을 인가한다. 그러면, X 전극과 Y 전극에 형성된 벽전하는 점점 소거된다.
(2)Y 램프 상승 구간
이 구간 동안에는 어드레스 전극 및 X 전극을 0V로 유지하고, Y 전극에는 X 전극에 대해 방전개시 전압 이하인 전압 Vs로부터 방전 개시 전압을 넘는 전압인 Vset을 향하여 완만하게 상승하는 램프 전압을 인가한다. 이 램프전압이 상승하는 동안 모든 방전셀에서는 Y 전극으로부터 어드레스전극 및 X 전극으로 각각 1회째의 미약한 리셋 방전이 일어난다. 그 결과, Y 전극에 (-) 벽전하가 축적되고, 그와 동시에 어드레스전극 및 X 전극에는 (+) 벽전하가 축적된다.
(3)Y 램프 하강 구간
이어서, 리셋 구간의 후반에는 X 전극을 정전압 Ve로 유지한 상태에서, Y 전극에는 X 전극에 대해 방전개시 전압 이하인 전압 Vs로부터 방전개시 전압을 넘는 0(V)을 향해 완만하게 하강하는 램프전압을 인가한다. 이 램프전압이 하강하는 동안 다시 모든 방전셀에서는 2회째의 미약한 리셋 방전이 일어난다. 그 결과, Y 전극의 (-) 벽전하가 감소하고, X 전극은 극성이 반전되어 미약한 (-)전하가 축적된다. 또한, 어드레스전극의 (+) 벽전하는 어드레스 동작에 적당한 값으로 조정된다. 이때, 이상적으로 리셋 동작을 수행한 경우 방전 셀 내에서는 다음의 수학식 1과 같이, 항상 방전개시 전압(Vf)에 해당하는 전압 차를 유지하게 된다.
Vf,xy = Ve + Vw,xy
Vf,ay = Vw,ay
여기서, Vf,xy는 X 전극과 Y 전극간의 방전개시(firing) 전압, Vf,ay는 어드레스 전극과 Y 전극간의 방전개시 전압을 나타내며, Vw,xy는 X 전극과 Y전극에 쌓인 벽전하에 의한 전압, Vw,ay는 어드레스 전극과 Y 전극에 쌓인 벽전하에 의한 전압, Ve는 외부에서 인가된 X 전극과 Y 전극 사이의 전압을 나타낸다.
위의 식에서 알 수 있는 바와 같이 X 전극과 Y 전극 사이에는 외부에 Ve(대략 200V에 해당함)의 전압이 인가되어 있으므로 약간의 벽전압만 있으면 방전 개시전압을 유지할 수 있지만, 어드레스와 Y 전극은 외부 인가전압이 없으므로 벽전압에 의해서만 방전개시 전압을 유지해야 한다.
도 4d를 보면, X 전극과 Y 전극 위에 원으로 표시한 전하들은 X 전극과 Y 전극간의 전압차를 유지하는 데는 전혀 도움이 되지 않음을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 전하들이 생성되는 이유는 어드레스 쪽에 많은 양의 (+) 전하를 축적하고 Y 전극에 (-) 전하를 축적하여 어드레스 전극과 Y 전극 사이의 벽전하만으로 방전개시 전압만큼의 전압차를 만들어 주기 위함이다. 이와 같이 종래의 구동파형에 의하면 방전을 충분히 하여 벽전하를 형성하기 위해서는 높은 Vset 전압(대략 380V)이 필요하게 된다.
따라서, 이와 같은 파형을 실제 적용하는 경우에는 Y전극의 리셋동작에 필요한 Vset 전압을 380V 이상 인가하여야 충분한 전압마진을 확보할 수 있기 때문에, 내압이 높은 소자가 필요하고 백그라운드 발광의 세기도 커서 높은 콘트라스트를 달성하는 데는 어려움이 있다.
본 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 어드레스 구간 동안 비선택되는 주사 전극에 인가되는 전압과 선택되는 주사 전극에 인가되는 전압 차를 유지방전 전압의 절대값과 같거나 크게 하여 전압마진을 향상시키기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 제1 기판상에 각각 나란히 형성되는 주사 전극 및 유지 전극과, 상기 주사 전극 및 유지 전극에 교차하며 제2 기판상에 형성되는 어드레스 전극을 포함하며, 인접한 상기 주사 전극, 유지 전극 및 어드레스 전극에 의해 방전 셀이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 방법이 제공된다. 이 구동 방법은, 리셋 구간에서, 상기 유지 전극의 전압을 음의 전압인 제1 전압으로 유지한 상태에서 상기 주사 전극의 전압을 제2 전압에서 제3 전압까지 완만하게 상승시키는 단계, 상기 유지 전극의 전압을 상기 제1 전압보다 큰 제4 전압으로 유지한 상태에서 상기 주사 전극의 전압을 제5 전압에서 음의 전압인 제6 전압까지 완만하게 하강시키는 단계, 어드레스 구간에서, 주사 전극의 전압을 양의 전압인 제7 전압으로 유지한 상태에서 선택하고자 하는 방전 셀의 상기 주사 전극에 음의 전압인 제8 전압을 인가하는 단계, 그리고 유지 구간에서, 상기 선택된 방전 셀을 유지 방전시키기 위해 상기 주사 전극 및 유지 전극에 양의 전압인 제9 전압 및 제10 전압을 교대로 인가하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 제8 전압이 상기 제10 전압과 동일한 전압이며, 상기 제7 전압과 상기 제8 전압 차의 절대값이 상기 제10 전압의 절대값보다 크거나 동일하다.
그리고 이 구동 방법에서, 상기 제6 전압의 절대값이 상기 제10 전압의 절대값보다 작거나 동일할 수 있으며, 상기 제1 전압의 절대값이 상기 제10 전압의 절대값보다 작거나 동일할 수도 있다. 그리고 상기 제9 전압과 상기 제10 전압의 절대값은 서로 동일할 수도 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동파형은 이하에서 설명하는 바와 같이, 어드레스 전극과 X 전극, X 전극과 Y 전극 사이의 상대 전압차를 고려하여 파형을 설계한다.
한편 종래의 구동파형에 의하면, 앞에서도 설명한 바와 같이 도4D에서 동그라미를 친 벽전하들이 X 전극과 Y 전극 사이의 전압차를 형성하는데 아무런 기여를 하지 않음을 알 수 있다. 즉, X 전극과 Y전극에 4개의 전자들이 없더라도 X 전극과 Y 전극간의 전압차에 영향을 주지 않는다.
본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로서, X 전극과 Y 전극 위에 쌓인 불필요한 (-) 전하를 없애면서도 어드레스 전극과 Y 전극 사이에 방전 개시 전압이 걸리도록 내부전압 차를 갖도록 하는 방법을 제공한다. 이와 같이 하면, 전하를 적게 생성해도 되기 때문에, 그 만큼 리셋전압을 낮출 수 있다.
이를 위해 본 발명은 기존 파형에서 리셋이 끝났을 때에 어드레스 전극과 Y 전극 사이에 전압차를 주는 방법을 사용하였다. 즉, Y 전극의 전압을 어드레스 전극의 전압(0V) 보다 더 낮은 전압으로 인가하였다.
도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동파형도를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예에서는 리셋 구간이 이전의 유지 방전의 벽전하 상태를 소거하고 다음의 어드레스 방전을 안정적으로 수행하기 위해 벽전하를 셋업(setup)하는 역할을 하며, 소거구간, Y 램프 상승 구간, Y 램프 하강 구간으로 이루어진다.
이때. 하강 램프 구간에서 Y 전극의 전압을 어드레스 전압(그라운드 전압)보다 낮춤으로써, X 전극과 Y전극의 외부인가 전압의 차이(즉, V'e+ Vn)는 종래의 전압차(Ve)와 유사하게 유지하고 어드레스 전극과 Y 전극에는 외부인가 전압의 차이(즉, Vn)를 주어서 어드레스 전극과 Y 전극사이의 부족한 벽전하를 보상하였다.
어드레스 구간은 패널에서 켜지는 셀과 켜지지 않는 셀을 선택하여 켜지는 셀(즉, 어드레싱된 셀)에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다. 유지 구간은 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이다.
도 5에서, Vset는 리셋전압, Vs는 유지방전 전압, Vscan은 스캔전압을 각각 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 제1 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형에서 도 5의 "A"부분을 상세히 도시한 것이다.
도 6에 나타나 있듯이, PDP의 각 서브필드는 리셋구간, 어드레스 구간, 유지 구간으로 구성된다. 특히, 어드레스 구간에서의 스캔 전압의 파형은 어드레스 방전이 되기전까지 Y 전극이 -(Vs-Vscan)으로 (-)전압을 유지하고 있다.
이와 같이, Y 전극이 어드레스 방전이 되기 전에 (-)전압을 유지하게 되면 Y 램프 상승/하강 구간 후에 쌓은 (-)벽전하를 점점 소실하게 되고, 어드레스 전압마진이 작다.
도 7은 어드레스 방전 전의 스캔라인에 따른 Y 전극의 벽전하의 변화량을 나타낸 것으로서, 도 7에 나타나 있듯이 Y 전극의 (-) 벽전하는 스캔 라인이 길어질수록 줄어든다.
따라서, 어드레스 방전 전에 Y 전극의 (-) 벽전하의 점차적인 소실은 어드레스 방전에 불리하게 작용하며, 어드레스 전압마진이 작아지게 되는 단점이 있다.
도8에 도시한 본 발명의 제2 실시예는 이와 같은 단점을 해결하기 위한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 제2 실시예에서는 어드레스 구간에서 스캔 전압(Vscan)이 -(Vscan-Vs)≥0, 즉 Vscan≥Vs이 되도록 전압값을 설정하여 어드레스 기간 동안 스캔 전압이 (+) 전압을 유지하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에서 각 전극의 구동파형도를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 제2 실시예에서는 어드레스 구간에 어드레스 방전 전에 인가되는 Y 전극의 전위를 그라운드로 인가하고 있다.
따라서, 어드레스 방전 전에 인가되는 스캔 전압과 유지방전 전위가 동일하다.
도 8에서. 리셋 구간에서 Y 하강 램프의 전압(-Vn)을 -Vs/2 보다 크거나 같게 설정하고, Y 상승 램프 구간에서 X 전극의 음의 바이어스 전압(-Vm)을 -Vs/2 보다 크거나 같게 설정함으로써 유지구간의 전압 보다 작은 전압으로 내려가지 않게 파형을 설계하였다.
따라서, 유지방전을 수행하는 회로에서 리셋을 수행하는 회로 쪽으로 전류가 흐르지 않기 때문에 이를 차단하는 회로가 불필요하여 회로를 보다 간편하게 구성할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서는 Y 하강 램프의 전압(-Vn)과 Y 상승 램프 구간에서의 X 전극의 음의 바이어스 전압(-Vm)을 -Vs/2와 동일하게 설정할 수 있으며, 이 경우에는 -Vs/2 전압을 공급하는 회로를 리셋 부분과 유지방전 부분에서 공유해서 사용할 수 있기 때문에 회로가 그 만큼 간단할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 다른 실시예에서는 스캔 전압이 유지방전 전위보다 크도록 어드레스 방전 전에 인가되는 Y 전극의 전위를 그라운드보다 높은 값을 갖도록 인가할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스캔 전압에 따른 전압 마진의 변화 상태를 도시한 것으로서, Vs=85V, Ve=105V, Vset=350V로 하고 스캔전압(Vscan)을 올렸을 때 전압마진이 향상됨을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법은 스캔 전압이 유지방전 전압 이상이 되도록 설정하여 어드레스 기간 동안 스캔 전압이 양의 바이어스 전압을 유지하므로 (-) 벽전하가가 소실되는 것이 방지될 뿐만 아니라 스캔 전위를 인가하기 위한 회로가 간단해진다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법은 어드레스 구간에서 비선택되는 주사 전극에 인가되는 전압과 선택되는 주사 전극에 인가되는 전압의 차가 유지 구간에서 주사 전극에 인가되는 펄스의 유지방전 전압 이상이 되도록 하여 어드레스 기간 동안 비선택되는 주사 전극에 인가되는 전위가 (+)를 유지하여 (-) 벽전하가 손실되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법은 (-) 벽전하가 손실되는 것이 방지됨에 따라 전압 마진을 안정적으로 획득함으로써 방전 조건이 힘든 상태인 저계조, 저온에서 상당히 유리한 효과가 있다.
도1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이다.
도2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배열도이다.
도3은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 구동파형도이다.
도4는 도3에 도시한 구동파형에서의 각 단계별 벽전하 분포도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동파형도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 제1 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형에서 도 5의 "A"부분을 상세히 도시한 것이다.
도 7은 어드레스 방전 전의 스캔라인에 따른 Y 전극의 벽전하의 변화량을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에서 각 전극의 구동파형도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스캔 전압에 따른 전압 마진의 변화 상태를 도시한 것이다.

Claims (4)

  1. 제1 기판상에 각각 나란히 형성되는 주사 전극 및 유지 전극과, 상기 주사 전극 및 유지 전극에 교차하며 제2 기판상에 형성되는 어드레스 전극을 포함하며, 인접한 상기 주사 전극, 유지 전극 및 어드레스 전극에 의해 방전 셀이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서,
    리셋 구간에서,
    상기 유지 전극의 전압을 음의 전압인 제1 전압으로 유지한 상태에서 상기 주사 전극의 전압을 제2 전압에서 제3 전압까지 완만하게 상승시키는 단계,
    상기 유지 전극의 전압을 상기 제1 전압보다 큰 제4 전압으로 유지한 상태에서 상기 주사 전극의 전압을 제5 전압에서 음의 전압인 제6 전압까지 완만하게 하강시키는 단계,
    어드레스 구간에서,
    주사 전극의 전압을 양의 전압인 제7 전압으로 유지한 상태에서 선택하고자 하는 방전 셀의 상기 주사 전극에 음의 전압인 제8 전압을 인가하는 단계, 그리고
    유지 구간에서,
    상기 선택된 방전 셀을 유지 방전시키기 위해 상기 주사 전극 및 유지 전극에 양의 전압인 제9 전압 및 제10 전압을 교대로 인가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제8 전압과 상기 제10 전압은 동일한 전압이며,
    상기 제7 전압과 상기 제8 전압 차의 절대값이 상기 제10 전압의 절대값보다 크거나 동일한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제6 전압의 절대값이 상기 제10 전압의 절대값보다 작거나 동일한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전압의 절대값이 상기 제10 전압의 절대값보다 작거나 동일한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제9 전압과 상기 제10 전압의 절대값은 서로 동일한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
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