KR100531796B1 - 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법에 관한 것으로, 종래 플라즈마 디스플레이 소자는 방전이 실시될 셀을 초기화 및 선택하는 비표시 기간과 실제 방전을 유지시켜 화면을 표시하는 표시 기간으로 분리된 구동 방법을 이용하기 때문에 실제 화면이 표시되지 않는 비표시 기간에 발생하는 미소 방전에 의해 콘트라스트가 열화되어 선명도가 감소하며 그에 따라 표시 품위가 저하되는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 플라즈마 디스플레이 소자 표시면 상부에 일렉트로 웨팅 현상에 따른 움직임을 가지는 흑색 유기용액과 전압 제공을 위한 한상의 전극을 적용한 광셔터를 배치 한 후 비표시 기간 동안 상기 광셔터에 전압을 가하지 않도록 하여 패널로부터 방출되는 빛을 투과시키지 않으며, 표시 기간동안에는 광셔터의 전극에 극성이 반대인 전압을 가해 패널로부터 방출되는 빛을 투과시키도록 함으로써, 셀을 초기화 및 선택하는 화면 비표시 기간 동안 발생하는 미소 발광을 완전히 차단시켜 콘트라스트를 개선하여 화면 표시 품위를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법{OPTICAL SHUTTER FOR PLASMA DISPLAY PANEL AND DRIVING METHOD THEROF}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 일렉트로 웨팅(electrowetting)에 의해 선택적 셔터 구동이 가능한 광셔터를 플라즈마 디스플레이 패널의 발광부 상에 적용하고 표시 구간동안만 광셔터를 개방시켜 콘트라스트를 개선하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 대화면 디지털 벽걸이 텔레비젼인 플라즈마 디스플레이 패널(Plsama Display Panel 이하, PDP라 칭함)이 30인치에서 76인치까지 개발 되었고 PDP제조업체들은 저가격을 실현하여 가정용으로 보급하기 위해 치열하게 경쟁하고 있다.
TFT 액정표시소자(LCD), 유기 EL, FED 등과 함께 차세대 표시 소자로 각광을 받고 있는 PDP소자는 격벽(barrier rib)에 의해 격리된 방전 셀 내에서 He + Xe,또는 Ne + Xe 가스의 방전시에 발생하는 147nm 의 자외선이 R,G,B 의 형광체를 여기시켜 그 형광체가 여기상태에서 기저상태로 돌아갈 때의 에너지차에 의한 발광현상을 이용하는 표시소자이다.
이러한 PDP는 그 구현 방식에 따라 다양한 구조를 가지고 있으나 대부분의 경우 각 셀들을 구동시키기 위한 전극버스를 배치하고, 각 셀이 발광시킬 형광체를 격벽으로 나누어진 셀 영역에 도포한다는 점에서 유사한 구조를 가지고 있다.
도1은 일반적인 교류형 PDP 소자를 보인 사시도로서, 먼저 PDP 소자의 하판은 하부 유리기판(1)상의 일부에 형성된 방전 셀의 어드레스 전극(2)과; 상기 어드레스 전극(2) 상부 전면에 형성된 하판 유전층(3)과; 상기 유전층(3) 상에 형성되어 방전 셀을 격리시키는 격벽(4)과; 상기 격벽(4)에 의해 격리된 유전층(3) 상에 형성되는 형광체(5)로 이루어진다. 상기 유전층(3)이나 격벽(4)에는 형광체(5)에 의해 생성되는 가시광을 반사하기위해 약간의 반사물질을 포함할 수 있으며, 상기 하부 유리기판(1) 상부에는 상기 유리 기판(1)에 포함된 알카리이온의 침투를 방지하는 차단막이 더 형성될 수도 있다.
그리고, 플라즈마 디스플레이 패널 소자의 상판은 상부 유리기판(11) 상에 형성된 투명전극(12) 및 그 투명전극(12)의 저항값을 낮추는 버스전극(13)과; 상기 투명전극(12) 및 버스전극(13)을 포함한 상부 유리기판(11)의 상부 전면에 형성된 유전층(14)과; 상기 유전층(14) 상의 전면에 형성되어 플라즈마 방전에 따른 유전층(14)을 보호하는 보호층(15)으로 이루어지며, 이와같이 형성된 상판은 보호층(15)이 상기 하판의 격벽(4) 및 형광체(5)와 마주보도록 설치된다.
상기 일반적인 플라즈마 디스플레이 소자의 상판 구조에서 투명전극(12)과 버스 전극(13)의 쌍으로 형성되는 전극들은 스캔(scan)전극과 서스테인(sustain) 전극으로 동작하며 제공되는 전압 차에 의한 방전이 발생하게 되는데, 이때 발생하는 자외선에 의해 방전 셀 내의 형광체(5)가 여기되어 가시광이 나타나게 된다. 이 경우, 플라즈마 디스플레이 소자는 비디오데이터에 따라 셀의 방전유지기간, 즉 유지방전 횟수를 조절하여 영상 표시에 필요한 계조(Gray Scale)를 구현하게 된다.
이러한 플라즈마 디스플레이 소자의 구동방법으로는 화면 비표시 기간과 화면 표시 기간, 즉 방전유지 기간으로 분리되어 구동되게 하는 ADS(Address and Display Separation) 구동방법을 주로 사용하고 있다. ADS 구동방법에서는 하나의 프레임을 n개의 비트로 나누고, 각 서브 필드를 다시 리셋 기간과 어드레스 기간, 그리고 유지 기간으로 분할한다.
여기서, 리셋 기간은 다음에 어드레싱이 가능하게 초기조건을 형성하도록 하는 기간으로서, 각 셀이 균일한 밝기를 가지는 안정적인 동작을 하기 위해 어드레스 기간 직전에 벽전하가 재현성있게 일정한 상태를 가지도록 하는 것이다.
상기 어드레스 기간은 데이터펄스에 따라 켜져야 할 셀들과 꺼져야 할 셀들을 선택하는 기간이다. 그리고, 유지 기간은 어드레스 기간에서 켜져 있는 셀들에 대한 방전이 유지되게 한다.
상기 리셋 기간과 어드레스 기간 동안에는 화면 표시가 이루어 지지 않으므로 비표시 기간이라 할 수 있으며, 유지 기간 동안에는 화면 표시가 이루어지므로 표시 기간이라 할 수 있다.
따라서, 실질적으로 화면이 표시되는 기간은 방전 유지 기간 즉, 화면 표시 기간이 된다 따라서, 상기 유지 기간 전에 방전이 일어날 셀을 선택하는 리셋 및 어드레스 기간동안에는 방전으로 인한 발광이 일어나서는 안되는 것이 이상적이겠지만, 실질적으로 상기 리셋 및 어드레스 기간동안에는 전체 패널 영역의 셀들을 초기화 하기 때문에 미소 방전이 발생하게 된다. 이는 패널의 흑색(black) 휘도를 증가시키게 되는 원인이 되어 영상의 콘트라스트 특성을 열화시켜 선명도를 낮추게 된다.
상기한 바와같은 종래 플라즈마 디스플레이 소자는 방전이 실시될 셀을 초기화 및 선택하는 비표시 기간과 실제 방전을 유지시켜 화면을 표시하는 표시 기간으로 분리된 구동 방법을 이용하기 때문에 실제 화면이 표시되지 않는 비표시 기간에 발생하는 미소 방전에 의해 콘트라스트가 열화되어 선명도가 감소하며 그에 따라 표시 품위가 저하되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 플라즈마 디스플레이 소자 표시면 상부에 일렉트로 웨팅 현상에 따라 움직이는 흑색 유기용액을 적용한 광셔터를 구비하도록 한 후 비표시 기간 동안 상기 광셔터에 전압을 가하지 않도록 하여 패널로부터 방출되는 빛을 투과시키지 않으며, 표시 기간동안에는 광셔터의 전극에 극성이 반대인 전압을 가해 패널로부터 방출되는 빛을 투과시키도록 하여 미소 방전에 의한 콘트라스트 특성 감소를 방지하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제 1전극 패턴 및 소수성 표면을 가지는 유전층을 구비한 제 1투명 기판과; 상기 유전층 상에 형성되어 동작 구역을 분할하는 격벽과; 상기 격벽 내부를 채우며, 전계에 의해 상기 유전층과 접촉 특성이 변하는 흑색 유기용액 및 수용액과; 상기 격벽 상부에 형성되며 제 2전극 패턴을 가지는 제 2투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 표시면 상부에 배치되며, 전극에 전압을 가하는 것으로 흑색 유기 용액의 배치가 변화되여 상기 패널 표시면을 차단하거나 노출시키도록 형성된 유기용액 광셔터를 구동하는 방법에 있어서, 플라즈마 디스플레이 구동을 위한 셀 초기화 및 셀 선택이 실시되는 비 표시 기간동안에는 패널로부터 방출되는 빛이 유기용액에 의해 차단되도록 상기 광셔터의 전극에 일정 전압을 인가하는 단계와; 상기 비표시 기간동안 선택된 셀을 발광시키는 표시 기간 동안에는 상기 광셔터의 전극에 극성이 반대인 전압을 가해 패널로부터 방출되는 빛이 유기용액이 제거된 광셔터 부분을 투과하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광셔터의 구동을 위해 제공되는 전압은 적어도 80V 이상인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와같은 본 발명을 일 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 2는 본 발명 일 실시예의 구성을 보인 단면도로서, 본 발명에서 제안하는 광셔터를 적용한 플라즈마 디스플레이 패널을 도시하였다.
상기 상판 기판(11) 상부에 적용된 광 셔터의 구성을 보면, 광셔터 제 1전극(22)과 소수성 표면을 가지는 광셔터 유전층(23)을 구비한 광셔터 제 1기판(21)과, 역시 광셔터 제 2전극(27)을 가진 광셔터 제 2기판(28) 사이에 동작 구간 정의 및 물리적인 지지를 위한 격벽(24)을 배치하고, 그 사이를 수용액(26)과 유기용액(25)으로 채워 광셔터를 완성한다. 상기 표시부 전면을 가로막고 있는 유기용액(25)은 빛이 투과할 수 없는 물질이며, 탄소수 10~16의 알칸을 용매로 사용하여 비극성 흑색 염료를 녹인 것을 사용한다. 그리고, 그 외의 부분은 증류수나 전해질을 녹인 투명한 수용액(26)으로 채워져 있다.
상기 유기용액(25)은 수용액(26)에 비해 무거우므로 광셔터가 동작하지 않는 경우 도시된 바와 같이 소수성 표면의 광셔터 유전층(23) 상에 넓게 퍼져 플라즈마 디스플레이 패널로부터의 광을 차단하게 된다. 상기 광셔터 격벽(24)은 적용될 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽(4)과 일치시켜 셀 단위로 광 셔터 동작 영역을 분할할 수 있다.
상기와 같은 구성에서 상기 광셔터 제 1전극(22)과 제 2전극(27)에 극성이 다른 전압을 적어도 80V 이상(100V 이상인 것이 바람직함)을 인가하게 되면 소수성 표면을 가진 광셔터 유전층(23)과 상기 유기용액(25) 사이의 접촉 특성이 변화하게 된다. 이러한 전압에 의해 소수성 고체와 액체 사이의 접촉 특성 변화를 일렉트로 웨팅(electrowetting) 현상이라 하며, 본 발명에서는 이를 이용한다.
상기 제 1전극(22)과 제 2전극(27)을 패터닝하여 전극이 일부 제거된 영역을 형성하면, 전압이 인가되는 경우 유기용액(25)이 전극이 형성되지 않은 영역에 집중되어 전극이 형성된 영역의 소수성 유전층(23) 상에는 유기용액(25)이 제거된다. 따라서, 전압이 가해지면 셔터가 열리게 되어 플라즈마 디스플레이 패널로부터 방출되는 빛이 상기 광 셔터를 투과할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 광 투과성을 위해서, 상기 광셔터 제조에 사용되는 물질은 흑색 비극성 염료가 섞인 유기용액(25)을 제외하고 모두 투명한 소재를 사용해야 한다.
상기 광셔터 제 1기판(21) 및 제 2기판(28)은 유리 재질로 형성되거나 투명한 필름(PET, PE 등)이 사용될 수 있으며, 상기 제 1전극(22) 및 제 2전극(27)은 빛의 투과율이 높은 물질(ITO 혹은 ZnO등)이 사용된다.
상기 소수성 표면을 가지는 유전층(23)은 폴리이미드나 파릴렌으로 이루어지고 두께는 10㎛ 이하가 되도록 하며, 그 표면에는 불소계 폴리머를 0.1㎛이내로 코팅하여 소수성 표면을 형성하도록 한다.
상기 수용액(26)은 앞서 언급한 바와 같이 증류수나 전해질을 녹인 수용액을 사용하는데, 전해질을 녹인 수용액을 사용하는 경우 전해질 농도는 0.3몰/리터 이하가 되도록 한다.
도 3은 상기 언급한 일렉트로 웨팅에 의해 밀려나는 유기용액(25)이 모일 수 있는 영역을 정의한 광셔터 제 1전극(22)의 패턴을 보인 평면도로서, 비록 일부를 도시하였으므로 상호 절연된 것처럼 보이지만, 전체 광셔터의 경계 부분에서 모든 전극이 전기적으로 연결되어 단일 전극에 의해 일괄 구동될 수 있다는 것에 주의한다. 물론, 개별 구동을 위해 분할 될 수도 있으므로 구체적인 전기적 회로 구성으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
도시된 바와 같이 투명한 제 1전극(22)을 패터닝하여 광셔터 동작 시 유기용액들이 집중될 수 있는 영역을 형성하는데, 상기 패터닝되어 제거되는 부분은 상기 광셔터가 적용되는 플라즈마 디스플레이 패널의 상판에 형성된 블랙 매트릭스에 일치시키는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 광셔터의 동작에 의해 유기용액들이 모이는 부분이 발광 영역을 차단하지 않도록 하여 기존의 플라즈마 디스플레이 패널 발광 영역을 최대한 보존할 수 있게 된다.
상기 도시된 제 1전극(22)에 유전층(23)을 형성한 후 유기용액(25)과 수용액(26)을 채우고 그 상부에 제 2전극(27)이 형성된 제 2기판(28)을 배치한 다음, A-A' 절단면을 보면 도 2에 도시한 광셔터의 단면도가 된다. 즉, 전극에 전압이 가해지지 않는 경우 유기용액(25)은 상기 제 1전극(22) 부분과 제 1전극(22)이 패터닝된 부분을 가리지 않고 전체 영역에 퍼져 광셔터의 빛 투과를 차단하게 된다.
도 4 내지 도 5는 상기 광셔터 제 1전극(22)과 제 2전극(27)에 전압을 가한 경우 유기용액(25)의 움직임을 보인 것으로 도 4는 도 3의 B-B' 절단면을 보인 것이고, 도 5는 도 3의 C-C' 절단면을 보인 것이다.
도 4를 보면, 제 1전극(22)과 제 2전극(27)이 제거된 부분의 유전층(23) 상부에 유기용액(25)이 모여있는 것을 알 수 있다. 해당 방향에 수직한 단면도인 도 5를 보면, 제 1전극(22)과 제 2전극(27)이 패터닝된 부분에만 유기용액(25)이 모여 있으며, 이 외의 부분(전극이 형성된 부분)에서는 유기용액(25)이 모두 밀려나 있음을 알 수 있다. 따라서, 전압이 제공되는 동안에는 광의 투과가 가능한 상태가 된다. 상기 전극이 형성된 영역은 상기 광셔터가 위치한 플라즈마 디스플레이 패널의 광 방출 영역과 일치하므로 비교적 손실 없이 광이 방출될 수 있다.
따라서, 상기 광셔터의 제 1전극과 제 2전극에 전압을 가하는 시점을 조절하는 것으로 플라즈마 디스플레이의 화면 표시 여부를 결정할 수 있게 된다. 이를 이용하여 표시할 셀을 초기화 및 선택하는 화면 비표시 기간 동안 광셔터에 전압을 제공하지 않도록 하여 광셔터가 닫힌 상태를 유지하도록 하면 미약한 방출광을 차단할 수 있다. 이후, 화면 표시 기간 동안에는 상기 광셔터에 전압을 인가하여 광셔터를 개방하도록 함으로써 표시 영상을 출력할 수 있도록 한다.
상기와 같은 구동 방법에 의해 화면의 콘트라스트를 개선할 수 있으며, 그에 따라 선명도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 바와같이 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법은 플라즈마 디스플레이 소자 표시면 상부에 일렉트로 웨팅 현상에 따른 움직임을 가지는 흑색 유기용액과 전압 제공을 위한 한상의 전극을 적용한 광셔터를 배치 한 후 비표시 기간 동안 상기 광셔터에 전압을 가하지 않도록 하여 패널로부터 방출되는 빛을 투과시키지 않으며, 표시 기간동안에는 광셔터의 전극에 극성이 반대인 전압을 가해 패널로부터 방출되는 빛을 투과시키도록 함으로써, 셀을 초기화 및 선택하는 화면 비표시 기간 동안 발생하는 미소 발광을 완전히 차단시켜 콘트라스트를 개선하여 화면 표시 품위를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널 소자를 보인 사시도.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 광셔터가 채용된 플라즈마 디스플레이 패널 소자를 보인 평면도.
도 3은 본 발명 일 실시예의 광셔터 제 1전극 패턴을 보이는 평면도.
도 4는 본 발명 일 실시예의 광셔터 동작을 보이는 일측 단면도.
도 5는 상기 도 4에 수직한 방향의 광셔터 동작을 보이는 단면도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
1: 하부 유리기판 2: 어드레스 전극
3: 유전층 4: 격벽
5: 형광체 7: 반사층
11: 상부 유리기판 12: 투명 전극
13: 버스 전극 14: 유전층
15: 보호층 21: 광셔터 제 1기판
22: 광셔터 제 1전극 23: 광셔터 유전층
24: 광셔터 격벽 25: 유기용액
26: 수용액 27: 광셔터 제 2전극
28: 광셔터 제 2기판

Claims (9)

  1. 제 1전극 패턴 및 소수성 표면을 가지는 유전층을 구비한 제 1투명 기판과;
    상기 유전층 상에 형성되어 동작 구역을 분할하는 격벽과;
    상기 격벽 내부를 채우며, 전계에 의해 상기 유전층과 접촉 특성이 변하는 흑색 유기용액 및 수용액과;
    상기 격벽 상부에 형성되며 제 2전극 패턴을 가지는 제 2투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유전층은 폴리이미드 혹은 파릴렌으로 이루어지고 그 두께는 10㎛ 이하이며 그 표면에는 불소계 폴리머를 0.1㎛이내로 코팅하여 소수성 표면을 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수용액은 증류수이거나 전해질을 녹인 수용액이며, 전해질을 녹인 수용액인 경우 전해질 농도는 0.3몰/리터 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유기용액은 탄소수 10~16의 알칸을 용매로 사용하여 비극성 흑색 염료를 녹인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1전극 패턴과 제 2전극 패턴은 상호 대칭되며, 상기 제 1전극 패턴과 제 2전극 패턴에 전압을 가하는 경우 흑색 유기 용액이 모이는 부분은 상기 각 전극이 패턴되어 제거된 부분인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1전극 패턴과 제 2전극 패턴의 전극 제거 부분은 플라즈마 디스플레이 패널 상판에 형성된 블랙 매트릭스 위치에 일치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1기판 및 제 2기판은 유리 조성물이거나 필름(PET, PE등)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터.
  8. 플라즈마 디스플레이 패널 표시면 상부에 배치되며, 전극에 전압을 가하는 것으로 흑색 유기 용액의 배치가 변화되여 상기 패널 표시면을 차단하거나 노출시키도록 형성된 유기용액 광셔터를 구동하는 방법에 있어서,
    플라즈마 디스플레이 구동을 위한 셀 초기화 및 셀 선택이 실시되는 비 표시 기간동안에는 패널로부터 방출되는 빛이 유기용액에 의해 차단되도록 상기 광셔터의 전극에 일정 전압을 인가하는 단계와;
    상기 비표시 기간동안 선택된 셀을 발광시키는 표시 기간 동안에는 상기 광셔터의 전극에 극성이 반대인 전압을 가해 패널로부터 방출되는 빛이 유기용액이 제거된 광셔터 부분을 투과하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 구동 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 광셔터의 구동을 위해 제공되는 전압은 적어도 80V 이상이어야 하며, 100V 이상이 바람직한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 구동 방법.
KR10-2003-0089830A 2003-12-10 2003-12-10 플라즈마 디스플레이 패널용 광셔터 및 그 구동방법 KR100531796B1 (ko)

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