KR100509755B1 - 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로 - Google Patents

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고주파신호 발생부와 패널 간의 임피던스 매칭을 효과적으로 할 수 있는 고주파를 이용한 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로에 관한 것이다.
본 발명의 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로는 고주파 전극라인들을 다수개의 그룹으로 분할하고 그 그룹 각각에 독립적으로 접속되어 입출력단의 임피던스를 매칭시키기 위한 다수개의 임피던스 매칭회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다수개의 매칭회로를 구비하여 고주파 공급선로의 길이 차이에 의해 발생하는 각 고주파 전극라인들 간의 임피던스 차이를 균일하게 보상함으로써 각 고주파전극라인들에 최대전력의 고주파신호를 공급하여 패널을 안정적으로 구동할 수 있을 뿐만 아니라 화질을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로{Circuit Of Driving Plasma Display Panel Using High Frequency}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 고주파신호 발생부와 패널 간의 임피던스 매칭을 효과적으로 할 수 있는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로에 관한 것이다.
최근 들어, 대형 평판 표시장치의 필요에 따라 대면적의 평판 디스플레이로서 패널 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 발광시킴으로써 발생하는 가시광을 이용하여 화상을 표시하게 된다.
도 1을 참조하면, 통상적으로 많이 이용되고 있는 3전극 교류(AC) 면방전 방식의 PDP에 구성된 방전셀의 구조가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 PDP의 방전셀(28)에서 화상의 표시면인 상부기판(10)과 하부기판(12)이 도시하지 않은 격벽에 의해 평행하게 배치되어 있고, 상부기판(10) 상에는 유지전극쌍, 즉 주사/유지 전극(14)과 유지전극(16)이 나란하게 형성되며 그 위에 상부 유전층(18)과 보호층(20)이 도포된다. 하부기판(12) 상에는 상기 유지전극쌍(14, 16)과 수직한 방향으로 어드레스전극(22)이 형성되고 그 위에 하부 유전체층(24)과 형광층(26)이 순차적으로 도포된다. 그리고, 격벽에 의해 마련된 방전공간(21)에는 방전가스가 주입되어진다.
이러한 구성을 갖는 방전셀은 어드레스전극(22)과 주사/유지 전극(16) 사이의 어드레스 방전에 의해 선택된 후 유지전극들(14, 16) 간의 계속적인 유지방전에 의해 발생된 진공 자외선이 형광체(26)를 발광시킴으로써 가시광을 방출하게 된다. 이 경우 유지방전기간, 즉 유지방전 횟수를 조절하여 영상 표시에 필요한 단계적인 밝기(Gray Scale)를 구현하게 된다. 이에 따라, 유지방전 횟수는 PDP의 휘도 및 방전효율을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다. 이러한 유지방전을 위해 유지전극들(14, 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 유지전극간에 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 그 외의 대부분 시간은 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비단계로 소비됨으로써 PDP의 방전 효율은 낮을 수밖에 없었다.
이러한 PDP의 낮은 방전효율 문제를 해결하고자 최근에는 고주파 신호를 이용한 고주파 방전을 디스플레이 방전으로 이용하고자 하는 방안이 대두되고 있다. 고주파방전은 보통 수십 MHz 내지 수백 MHz 대의 고주파신호에 의해 발생되는 것으로서 진동전계에 의해 전자가 진동운동을 함으로써 방전가스의 연속적인 이온화 및 여기를 발생시키게 되므로 거의 대부분의 유지방전시간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전을 일으킬 수 있다. 이러한 고주파 방전은 글로우 방전에서 전극간의 거리가 긴 경우 방전효율이 매우 높은 양광주(Positive Column)와 같은 물리적인 효과를 갖게 된다. 이에 따라, 고주파 방전을 이용하는 경우 PDP의 방전효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2를 참조하면, 고주파를 이용한 PDP에 구성되는 방전셀을 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 PDP 방전셀은 상부기판(40)에 배치된 고주파전극(50)과, 하부기판(42)에 배치된 어드레스전극(44) 및 주사전극(46)을 구비한다. 상부기판(40)과 하부기판(42)이 서로 평행하게 마주보게끔 배치되고, 하부기판(42) 상에는 세로방향의 어드레스전극(44)과 가로방향의 주사전극(46)이 형성된다. 어드레스전극(44)과 주사전극(46) 사이에는 유전층(48)이 형성된다. 상부기판(50)에는 주사전극(46)과 같은 방향으로 고주파전압이 인가되는 금속전극, 즉 고주파전극(50)이 형성되게 된다. 상부기판(40)과 하부기판(42) 사이에는 이웃한 방전셀간의 광학적 간섭을 배제하기 위한 격벽(52)이 사방이 막힌 구조로 형성된다. 고주파전극(50)이 형성된 상판(40)과 격벽(52)의 표면에는 적색이나 녹색 또는 청색의 가시광을 발생하기 위한 형광체(54)가 도포되게 된다. 그리고, 내부의 방전공간에는 방전가스가 충진되게 된다. 이러한 구조의 방전셀은 어드레스전극(44)에 데이터신호가 공급됨과 아울러 주사전극(46)에 주사신호가 공급되어 어드레스방전이 발생하게 되고, 이 어드레스방전에 의해 생성된 하전입자들은 고주파전극(50)에 공급되는 고주파전압에 고주파전극(50)과 주사전극(46) 사이에서 이온은 움직이지 못하고 전자만이 두 전극(46, 50)까지 끌려가지 않은 상태로 진동운동을 하게 된다. 이렇게 진동운동을 하는 전자들은 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 되고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공자외선을 방출하여 형광체(54)를 발광시킴으로써 가시광을 방추하게 된다.
도 3은 도 2에 도시된 방전셀을 구성으로 하는 PDP의 전체적인 전극배치 구조를 도시한 것이다.
도 3에 있어서, PDP는 각 칼럼라인(Column Line)에 대응하여 배치된 어드레스 전극라인들(X1∼Xm)과, 각 로오라인(Row Line)에 대응하여 나란하게 배치된 주사 전극라인들(Y1∼Yn) 및 고주파 전극라인들(RF)을 구비한다. 이러한, 어드레스 전극라인들(X1∼Xm)과 주사전극라인들(Y1∼Yn) 및 고주파 전극라인들(RF)의 교차지점마다 방전셀(56)이 마련되게 된다.
이러한 구조를 가지는 PDP에서 고주파방전을 일으키기 위해서는 패널의 고주파전극에 충분한 전력으로 고주파신호가 공급되어야만 한다. 이에 따라, 고주파전극에 고주파신호를 공급하기 위한 고주파 구동회로는 도 4에 도시된 바와 같은 구성을 가지게 된다.
도 4은 고주파를 이용한 PDP의 고주파 구동회로의 구성을 나타낸 블록도로소, 도4의 PDP 고주파 구동회로는 고주파신호를 발생하는 고주파발생기(30)와, 고주파발생기(30)로부터의 고주파신호를 증폭하기 위한 증폭기(32)와, 증폭기(32)와 패널(36) 사이에 접속된 매칭회로(34)를 구비한다.
도 4에 도시된 PDP 고주파 구동회로에서 고주파발생기(30)는 고주파신호를 발생하여 증폭기(32)로 출력한다. 증폭기(32)는 고주파발생기(30)에서 발생된 고주파신호를 고주파방전을 일으키기 위한 충분한 전력으로 증폭하여 매칭회로(34)로 출력한다. 매칭회로(34)는 증폭기(32)로부터 입력되는 고주파신호의 임피던스를 패널(36)의 임피던스와 매칭시킴으로써 패널(36)에 최대전력의 고주파신호가 공급되도록 한다. 여기서, 패널(36)은 기본적으로 캐패시턴스를 가지고 있다. 이 경우, 패널(36)에서 고주파방전이 발생하면 고주파방전을 일으키는 고주파전극과 주사전극 쪽에 시스(Sheath)가 생성되어 캐패시턴스를 결정하는 두 전극간의 간격이 좁아지게 됨으로써 패널의 캐패시턴스가 증가하는 현상이 발생하게 된다. 이에 따라, 패널의 임피던스가 작아지게 됨으로 인하여 인가되는 고주파신호가 패널(36) 안에서 흡수(통과)되어 결국에는 패널(36)에 인가되는 고주파신호의 전압(전력)이 감소하게 된다.
이러한 고주파 구동회로에서 없어서는 안되는 회로가 고주파증폭기(32)와 패널(36)간의 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭회로(34)이다. 이는 고주파증폭기(32)의 임피던스와 패널(36)의 임피던스가 같아야 최대전력의 고주파신호가 패널(36)에 공급되어 패널(36)을 안정적으로 구동시킬 수 있기 때문이다. 고주파 구동회로에서는 도 4에 나타낸 바와 같이 입사파와 반사파가 존재한다. 실제로 패널(36)에는 입사파와 반사파가 중첩된 전력이 공급된다. 따라서, 임피던스 매칭으로 최대전력을 공급한다는 것은 반사파를 최소로하여 입사파가 그대로 패널(36)에 공급되게 하는 것을 말한다.
최근 PDP는 40인치 이상의 대형 디스플레이를 목표로 개발중에 있다. 이 경우 40인치 일반 VGA급 이라해도 패널의 상하길이는 최소 50∼60㎝의 길이가 기본적으로 요구되고 패널의 크기가 커질수록 그 길이가 길어지는 것은 당연하다. 그런데, 이렇게 수십∼수백㎝의 길이는 고주파회로에 매우 치명적인 영향을 주게 된다. 다시 말하여, 고주파 구동회로에서 고주파증폭기(32)와 패널(36) 사이의 임피던스 매칭을 하는데 중요한 변수 중의 하나가 바로 공급선로의 길이이다.
도 5를 참조하면, 종래의 매칭회로(34)와, 매칭회로(34)에 공통적으로 접속된 고주파전극라인들(RF1∼RFn)을 포함하는 패널(36)이 도시되어 있다.
도 5에 있어서, 임피던스 매칭을 위한 매칭회로(34)가 한 개 존재하는 경우 이 매칭회로(34)가 어디에 위치하든지 고주파전극라인들(RF1∼RFn) 각각에 접속되는 공급선로(a)의 길이는 각각 다르게 됨을 알 수 있다. 특히, 패널(36)이 대형화되는 경우 각 공급선로(a)의 차이는 수십㎝ 이상이 될 수 있게 된다. 그런데, 이러한 수십㎝ 이상으로 공급선로(a)의 차이가 나는 경우 고주파 구동회로에서는 상당히 큰 임피던스 차이를 만들게 된다. 예를 들면, 매칭회로(34)가 도 5에 도시된 바와 같이 패널(36)의 상하방향 중앙에 위치해 있는 경우 패널(36)의 가운데 위치한 n/2번째 고주파 전극라인(RFn/2)과 첫 번째 또는 n번째 고주파 전극라인(RF1 또는 RFn)은 매칭회로(34)와 접속되는 공급선로(a)의 길이가 다름으로 인하여 각 고주파 전극라인 사이에 임피던스 차가 발생할 수밖에 없다. 이렇게 고주파 공급선로(a)의 길이 차이로 인하여 각 고주파 전극라인간의 임피던스가 다름에 따라 같은 부하, 즉 같은 고주파전극임에도 고주파신호의 파워가 다르게 공급되어 안정적인 고주파방전을 할 수 없는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 고주파 공급선로(a)의 길이 차에 따른 임피던스 차로 인하여 각 고주파 전극라인들에 다른 크기의 고주파신호가 공급됨으로써 방전량이 불균일해지게 되어 화상이 왜곡되는 문제점이 발생하게 된다. 그리고, 이러한 문제점은 고주파신호의 주파수가 높아질수록, 패널(36)의 크기가 커질수록 더욱 심각해지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고주파 공급선로의 길이 차이로 인해 발생되는 가 고주파 전극라인들간의 임피던스 차이를 균일하게 보상하여 시스템의 안정화 및 화질 향상을 실현할 수 있는 고주파를 이용한 PDP 구동회로를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로는 고주파 전극라인들을 다수개의 그룹으로 분할하고 그 그룹 각각에 독립적으로 접속되어 입출력단의 임피던스를 매칭시키기 위한 다수개의 임피던스 매칭회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.상기 임피던스 매칭회로 각각의 입력단에 독립적으로 접속되어 입력 고주파신호를 증폭하여 출력하기 위한 고주파 증폭수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.상기 임피던스 매칭회로의 입력단에 공통적으로 접속되어 입력 고주파신호를 증폭하여 출력하기 위한 고주파 증폭수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.상기 임피던스 매칭회로 각각은 상기 고주파신호 공급선로의 길이 차에 따라 달라진 임피던스를 보상하게끔 서로 다른 소자값을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로를 나타내는 블록도로서, 도 6의 PDP 구동회로는 k개의 증폭기(601∼60k)와, 증폭기(601∼60 k) 각각에 접속된 k개의 매칭회로(621∼62k)와, 다수개씩 그룹핑되어 k개의 매칭회로(62 1∼62k)에 접속된 n개의 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)을 포함하는 패널(64)를 구비한다.
도 6에 도시된 PDP 구동회로에서 패널(64)의 각 로오라인에 대응하여 배치된 n개의 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)은 인접한 전극라인들끼리 다수개씩, 예컨대 3개씩 k로 그룹핑되고, k개의 고주파전극 그룹 각각은 k개의 매칭회로(621∼62k)에 접속된다. 이에 따라, 각 매칭회로(621∼62k)와 각 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)간에 접속된 고주파 공급선로의 길이가 큰 차이가 나지 않게 된다. 나아가, 고주파 공급선로 길이 차이에 의한 임피던스 차가 발생되지 않으므로 각 고주파전극라인들(RF1∼RFn)에는 고주파신호가 최대파워로 공급될 수 있게 된다. k개의 매칭회로(621∼62k) 각각에는 독립적인 증폭기(601∼60k)가 접속된다. k개의 증폭기(601∼60k) 각각은 고주파발생부(도시하지 않음)로부터 입력되는 고주파신호를 증폭하여 각각에 접속된 매칭회로(621∼62k)로 출력한다. k개의 매칭회로(621∼62k) 각각은 증폭기(601∼60k)와 자신에게 접속된 고주파전극라인들 간의 임피던스를 매칭시킴으로써 각 고주파전극라인들(RF1∼RFn)에 항상 최대전력의 고주파신호를 공급하게 된다. 이 경우, 패널(64)의 로드량, 즉 n개의 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)이 k개의 증폭기(601∼60k) 및 매칭회로(621∼62k)에 분산됨으로써 종래 하나의 증폭기(32) 및 매칭회로(34)가 전체 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)을 로드로 받아서 동작하는 것에 비해 로드량을 줄일 수 있게 된다. 이에 따라, k개의 증폭기(601∼60k) 및 매칭회로(621∼62k)는 구동하는 고주파 전극라인의 수가 줄어 그만큼 전압 변동율이 좋아지게 됨으로써 회로가 안정적으로 동작할 수 있게 된다. 예를 들어, VGA(640×480) 크기에서 종래와 같이 하나의 증폭기(32) 및 매칭회로(34)로 전체 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)을 구동할 때 100W의 파워가 필요했다고 가정하는 경우 본 발명에서 고주파 전극라인들(RF1∼RFn)을 10개의 그룹으로 분산하여 10개씩의 증폭기 및 매칭회로를 구비하는 경우 10개의 앰프 각각에서는 10W만 공급하면 되므로 단위 증폭기를 조정하기가 수월해지게 된다. 또한, 각 그룹별로 고주파 전극라인들의 구동전압이 독립되어 있으므로 매칭회로(621∼62k) 각각은 동화상과 같이 빠르게 변화하는 로드변화에 보다 용이하게 적응할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로를 나타내는 블록도로서, 도 7의 PDP 구동회로는 도 6의 PDP 구동회로와는 달리 k개의 매칭회로(621∼62k)에 공통적으로 접속된 하나의 증폭기(66)를 구비하고 그 외에는 동일한 구성요소를 구비한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7에서 증폭기(66) 한 개가 k개의 매칭회로(621∼62k)에 공통적으로 접속된다. 이 경우, 증폭기(66)와 각 매칭회로(621∼62k) 사이의 공급선로 길이가 달라지게 되어 임피던스 차가 발생하게 된다. 그런데, 이렇게 달라지는 임피던스는 각각의 매칭회로(621∼62k)가 보상할 수 있게 된다. 다시 말하여, 매칭회로(621∼62k) 각각은 고주파 공급선로의 길이와 기타 달라진 임피던스를 보상할 수 있도록 다른 소자 값으로 구성되어진다. 이에 따라, 공급선로 차이로 발생하는 임피던스 차이를 각각의 매칭회로(621∼62k)에서 균일하게 보상함으로써 각각의 고주파전극(RF1∼RFn)에 최대전력의 고주파신호를 공급할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로에 의하면 다수개의 매칭회로를 구비하여 고주파 공급선로의 길이 차이에 의해 발생하는 각 고주파 전극라인들 간의 임피던스 차이를 균일하게 보상함으로써 패널에 각 고주파전극라인들에 최대전력의 고주파신호를 공급할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로에 의하면 항상 최대전력의 고주파신호를 공급할 수 있으므로 패널을 안정적으로 구동할 수 있을 뿐만 아니라 화질을 향상시킬 수 있게 된다. 더불어, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로에 의하면 다수개의 증폭기와 매칭회로를 구비하는 경우 패널의 로드량을 분산시킴으로써 전압변동율이 좋아짐으로써 회로를 안정적으로 구동할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동회로에 의하면 다수개의 증폭기와 매칭회로를 구비하는 경우 각 그룹별로 구동전압이 독립되어 있으므로 동화상과 같이 빠르게 변하는 패널의 로드변화에 용이하게 적응할 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.
도 1은 도 1은 통상적인 3전극 교류 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널에 구성되는 방전셀의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 구성되는 방전셀의 구조를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 방전셀을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전체적인 전극배치도.
도 4는 종래의 PDP 고주파 구동회로의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 종래의 임피던스 매칭회로와 고주파 전극라인들간의 공급선로 길이 차이를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로를 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로를 나타내는 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10, 40 : 상부기판 12, 42 : 하부기판
14, 46 : 주사전극 16 : 유지전극
18, 24, 48 : 유전체층 20 : 보호층
22, 44 : 어드레스전극 26, 54 : 형광체
21 : 방전공간 28, 56 : 방전셀
30 : 고주파발생기 32, 60, 66 : 증폭기
34, 62 : 매칭회로 36, 64 : 패널
50 : 고주파전극 52 : 격벽

Claims (4)

  1. 고주파 방전을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로에 있어서,
    고주파 전극라인들을 다수개의 그룹으로 분할하고 그 그룹 각각에 독립적으로 접속되어 입출력단의 임피던스를 매칭시키기 위한 다수개의 임피던스 매칭회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭회로 각각의 입력단에 독립적으로 접속되어 입력 고주파신호를 증폭하여 출력하기 위한 고주파 증폭수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭회로의 입력단에 공통적으로 접속되어 입력 고주파신호를 증폭하여 출력하기 위한 고주파 증폭수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭회로 각각은
    상기 고주파신호 공급선로의 길이 차에 따라 달라진 임피던스를 보상하게끔 서로 다른 소자값을 가지는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로.
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