KR100701965B1 - 플라즈마 디스플레이 장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 전극을 포함하고 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 구동하는 플라즈마 디스플레이 장치 및 구동방법에 있어서, 패널 구동을 위한 스위치 타이밍을 제어하는 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤부와, 제어신호에 의해 서스테인 업 스위치를 온/오프하여 복수의 서브필드 중 적어도 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 전극으로 공급하는 적어도 어느 하나의 서스테인 펄스의 상승시간을 나머지 서브필드의 서스테인 기간에 전극에 공급하는 서스테인 펄스의 상승시간과 다르게 하고, 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급되는 복수의 서스테인 펄스들 중 적어도 하나의 서스테인 펄스의 상승시간을 나머지 서스테인 펄스의 상승시간과 다르게 하는 스캔구동부를 포함함으로써, ER 타임이 상이한 서스테인 펄스가 서브필드를 이루도록 하거나, ER 타임이 상이한 서브필드가 프레임을 이루도록 하여, 미세한 계조 표현이 가능하다는 효과가 있다.
서스테인 펄스, 서브필드, 프레임, 계조, ER타임,

Description

플라즈마 디스플레이 장치 및 그 구동방법{Plasma display panel device and its control method}
도 1 은 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도,
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형도,
도 3 은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치의 블록도,
도 4는 상기 ER 타임과 휘도의 관계를 도시한 그래프,
도 5는 ER 타임이 상이한 서스테일 펄스의 실시예,
도 6은 본 발명에 의해 ER 타임이 가변된 서브필드에서의 휘도를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: AV 부 20: ADC 부
30: 메모리부 40: 데이터 인터페이스부
50: 타이밍 컨트롤러부 60: 어드레스 구동부
70: 스캔 구동부 80: 고전압 구동회로
90: AC/DC 변환부
본 발명은 서스테인 펄스를 인가하는 스위치의 구동 타이밍을 제어하여 단위 서브필드 내에서의 ER타임을 가변시킴으로써 표시 휘도를 조정할 수 있어, 미세한 계조 표현이 가능한 플라즈마 디스플레이 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 개발되는 평면 표시장치에는 액정 표시장치(liquid crystal display; LCD), 전계방출 표시장치(field emission display; FED), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP) 등이 있다. 이 중, PDP는 다른 평면 표시장치에 비하여 휘도 및 발광효율이 높고 시야각이 넓어 대형 표시장치로 각광받고 있다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이며, 도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형도이다.
먼저, 제 1 기판(1)에는 유전체층(2) 및 보호막(3)으로 덮인 스캔전극(4) 및 서스테인 전극(6)이 쌍을 이루어 평행하게 설치된다.
상기 스캔전극(4) 및 서스테인 전극(6)은 각각 투명전극과 금속전극으로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 유전체층(2) 표면에는 보호막(3)이 형성된다.
제 2 기판(6)에는 절연체층(7)으로 덮인 복수의 어드레스 전극(8)이 설치된 다. 어드레스 전극(8)들 사이에 있는 절연체층(7) 위에는 격벽(9)이 형성되어 있으며, 절연체층(7)의 표면 및 격벽(9)에 형광체(10)가 형성된다.
이때, 상기 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(6)은 스캔/서스테인 전극(4,5)과 어드레스 전극(8)이 방전공간(11)을 형성하도록 대향하여 배치되며, 상기 방전공간이 하나의 방전셀(P)을 형성한다.
방전공간(11)에는 방전가스가 충전되어 있고, R,G,B의 형광체(10)는 방전시 자외선에 의해 여기되어 발광한다.
상기 방전셀은 하나의 색을 발광하는 영역으로서 서브픽셀을 이루며, R,G,B를 표시하는 3개의 서브픽셀이 1화소를 표시하는 1픽셀(P)을 이룬다.
이러한 방전셀 구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 장치는 스캔전극(4)과 어드레스 전극(8) 사이에 전압을 인가하여 어드레스 방전을 발생시킴으로써 방전셀을 선택하고, 상기 스캔전극(4)과 서스테인 전극(5) 사이에 서스테인 펄스를 교대로 인가하여 서스테인 방전을 발생시킴으로써 발광된다.
도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형을 도시한 것으로서, 이를 통해 종래 PDP 구동방법의 문제점을 살펴본다.
도 2에 도시된 구동펄스는 7번째 서브필드에서 각 전극으로 인가되는 펄스를 도시한 것으로서, 어드레스 전극은 X 전극으로 표시하였고, 스캔전극을 Y전극으로, 서스테인 전극을 Z전극으로 표시하였다.
또한, 하나의 프레임(FF)은 복수개의 필드그룹(F)으로 구분되고, 각 필드는 다시 복수개의 서브필드(SF)로 구분된다. 각 서브필드(F)는 다시 각 서브필드는 리셋 구간(R), 어드레스 구간(A), 서스테인 구간(S)으로 이루어진다.
먼저, 리셋 구간(R)은 이전의 서스테인 방전에 의해 형성된 벽 전하 상태를 소거하고, 각 셀의 상태를 초기화시키는 구간이며, 어드레스 구간(A)은 방전하고자 하는 셀을 선택하는 구간이다.
서스테인 구간(S)은 선택된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 구간으로서, 서스테인 구간이 되면 스캔전극(4) 및 서스테인 전극(5)에 펄스가 교대로 인가되어 서스테인 방전이 행하여져 영상이 표시된다.
예를 들어, 256 단계의 계조 표현을 위해서는 각 서브필드마다 1:2:4:8:16:32:64:128 의 서스테인 펄스 개수비가 할당되며, 상기 서스테인 펄스수는 단위 서브필드에서의 발광량과 비례한다.
따라서, 서브필드 1에서의 서스테인 펄스수가 1개이고, 그 단위 발광량이 1cd/m2 라면, 8개의 서브필드의 조합을 통하여 0~255 cd/m2 의 계조 표현을 할 수 있다.
이와 같이, 종래 플라즈마 디스플레이 장치에의 계조 표현은 단위 서브필드에서의 서스테인 펄스수를 조정함으로써 단위 휘도를 결정하였고, 이로 인해 하나의 서브필드에서 1cd/m2 미만의 단위 발광량을 가질 수 없었으므로, 미세한 휘도 표현이 불가능하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 서스테인 펄스를 인가하는 스위치의 구동 타이밍을 제어하여 단위 서브필드 내에서의 ER타임을 가변시킴으로써 단위 휘도를 조정하고, 미세한 휘도 표현이 가능한 플라즈마 디스플레이 장치 및 구동방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 복수의 전극을 포함하고 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 구동하는 플라즈마 디스플레이 장치는 패널 구동을 위한 스위치 타이밍을 제어하는 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤부와; 상기 제어신호에 의해 서스테인 업 스위치를 온/오프하여 상기 복수의 서브필드 중 적어도 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급하는 적어도 어느 하나의 서스테인 펄스의 상승시간을 나머지 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급하는 서스테인 펄스의 상승시간과 다르게 하고, 상기 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급되는 복수의 서스테인 펄스들 중 적어도 하나의 서스테인 펄스의 상승시간을 나머지 서스테인 펄스의 상승시간과 다르게 하는 스캔구동부를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 스캔 구동부는 에너지 회수부에 의해 결정되는 공진시간(최고전압 도달시점)/공진시간 이전/공진시간 이후에 고전위 서스테인 펄스 인가를 위한 서스테인 업 스위치가 도통(ON)됨에 따라 ER타임이 가변되고, 이로써 서스테인 펄스의 단위 휘도가 조정 가능하다.
또한, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치의 구동방법은 복수의 서브필드 중 적어도 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 에너지 회수를 위한 LC공진구간 내에 서스테인 업 스위치가 도통되는 제 1 단계와, 상기 서스테인 업 스위치가 도통됨에 상승시간이 상이한 1개 이상의 서스테인 펄스가 인가되는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 프레임은 ER타임이 상이한 서브필드를 하나 이상 포함하여 구성되며, 각 서브필드는 동일한 ER타임을 가지는 하나 이상의 서스테인 펄스로 구성되거나, 상이한 ER타임을 가지는 하나 이상의 서스테인 펄스로 구성될 수 있다.
또한, 상기 프레임은 웨이트(weight)가 동일한 서브필드를 하나 이상 포함하여 구성 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치의 블록도이고, 이를 참조로 하여 전반적인 플라즈마 디스플레이 장치의 구성을 살펴본다.
안테나를 통해 수신되는 영상 신호는 AV(Audio-Video)부(10)에서 아날로그 처리되고 ADC(Analog-to-Digital Conveter)부(20)에서 일정한 데이터로 디지털화된다. 이 영상 데이터는 다시 메모리부(30)와 데이터 인터페이스부(40)를 통해 PDP 계조처리 특성에 부합되는 데이터 스트림(Data stream)의 형태로 어드레스 구동부(60)에 제공된다.
또한, 타이밍 콘트롤부(50)와 고전압 구동회로부(80)는 스캔 구동부(70)에서 요구하는 고압 콘트롤 펄스를 출력하고, AC/DC 변환부(90)는 교류전원을 입력으로 하여 전체 시스템에서 필요로 하는 DC전압을 생성, 공급한다. 이상의 플라즈마 디스플레이 장치의 전체 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, AV부(10)에서는 NTSC 복합신호를 입력받아 아날로그 R, G, B와 수평 및 수직 동기신호를 분리하고, 휘도신호의 평균값에 해당하는 APL(Average Picture Level)을 구해 ADC부(20)에 공급한다. 이 APL은 PDP-TV 시스템의 밝기 개선을 위해 사용된다.
ADC부(20)는 입력된 아날로그 R, G, B 및 APL 신호를 양자화시키기에 적당한 신호레벨로 증폭하고, 입력 동기신호에 동기된 클럭을 출력하는 한편, APL 데이터에 따라 상기 ADC부(20)에서 출력된 R,G,B 데이터를 1:1 맵핑하여 상기 메모리부(30)로 제공한다.
메모리부(30)에는 계조 표현을 위하여 영상 데이터가 복수개의 서브필드로 재구성되어 저장되며, 각 서브필드에 해당하는 영상 데이터는 데이터 인터페이스부(40)로 제공된다.
데이터 인터페이스부(40)는 메모리부(30)로부터 넘어오는 R,G,B 데이터를 임시 저장하였다가 어드레스 구동부(60)에서 요구하는 데이터 형태로 변환하여 제공한다.
타이밍 컨트롤러부(50)는 상기 메모리부(30)와 데이터 인터페이스부(40)의 시스템 전체의 신호처리를 제어하고, 상기의 메모리부(30)로부터 쉬프트되는 한 라인분량의 디지털 영상 데이터의 입출력을 제어하는 신호를 생성할 수 있도록 기준신호와 메인클럭을 상기의 데이터 인터페이스부(40)에 제공한다.
즉, 타이밍 컨트롤러부(50)는 어드레스 구동부(60) 및 스캔 구동부(70)에서 필요로 하는 스위치 타이밍을 제어하는 컨트롤 펄스를 생성하며, 특히 서스테인 구 간에서 ER 타임을 상이하게 조정하기 위하여 서스테인 업 스위치의 타이밍을 제어하는 컨트롤 펄스를 생성한다.
고전압 구동회로부(80)는 상기 타이밍 콘트롤러부(50)에서 출력되는 각종 컨트롤 펄스와, AC/DC 변환부(90)에서 공급되는 DC 고압을 조합하여 상기 어드레스 구동부(60) 및 스캔 구동부(70)로 구동펄스를 공급한다. 또한, 데이터 인터페이스부(40)로부터 어드레스 구동부(60)로 제공되는 데이터 스트림을 적당한 전압레벨로 높여 패널에 선택적 기입이 가능하도록 한다.
AC/DC 변환부(90)에서는 교류전원을 입력으로 하여 각 전극 구동펄스를 조합하는데 필요한 고압과 그 밖의 DC전압을 생성, 공급한다.
여기서, 상기 스캔 구동부(70)는 방전에 필요한 구동전력을 최소화하기 위한 에너지 회수부(energy recovery; 미도시; 이하 ER부)를 구비하는바, 상기 ER부는 스캔 전극(Y)과 서스테인 전극(Z)에 충전되는 전압과 어드레스 전극 사이에 충전되는 전압을 회수하여 이를 다음 방전시 구동전압으로서 재이용되도록 한다.
이를 위해 상기 ER부는 패널 커패시터와 함께 LC공진회로를 이루는 인덕터와, 패널 커패시터의 충/방전시 손실되는 에너지가 저장되는 소스 커패시터를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 패널 커패시터는 스캔 전극(Y)과 서스테인 전극(Z) 사이에 형성되는 정전용량을 등가적으로 나타낸 것이다.
즉, 상기 ER 부에서의 LC 공진 중에 상기 타이밍 컨트롤러부(50)에 의해 서스테인 업 스위치가 도통됨에 따라, 정극성의 서스테인 전압원까지 전압레벨이 상 승하여 서스테인 펄스가 형성되는바, 상기 LC 공진이 개시된 시점으로부터 상기 서스테인 업 스위치가 도통되기 전 까지의 시간을 ER타임이라 한다.
도 4는 상기 ER 타임과 휘도의 관계를 도시한 그래프로서, ER타임이 길수록 서스테인 방전으로 인한 휘도는 저하됨을 알 수 있다. 즉, ER부에 의해 LC 공진이 개시된 후 서스테인 업 스위치가 즉시 도통될수록 휘도가 높아지고, 경과시간이 길수록 휘도가 낮아진다.
이와 같은 도 4의 ER 타임-휘도간 관계에 따른 데이터로 구성되는 룩업 테이블이 상기 메모리부(30)에 저장되어 있으며, 이를 참조로 상기 타임 컨트롤러부(50)는 표현하고자 하는 휘도에 맵핑된 ER 타임에 관한 데이터를 판독하여, 서스테인 업 스위치의 구동시간을 결정한다.
도 5는 ER 타임이 상이한 서스테일 펄스의 실시예를 도시한 것으로서, (a)는 상기 LC공진에 의한 최고전압 도달시점 이후에 고전위 서스테인 펄스가 인가되도록 서스테인 업 스위치를 도통시키는 것이고, (b)는 상기 LC공진에 의한 최고전압 도달시점에서 상기 서스테인 업 스위치를 도통시켰으며, (c)는 상기 LC 공진에 의한 최고전압 도달시점 이전에 상기 서스테인 업 스위치를 도통시켰고, 마지막으로 (d)는 상기 LC 공진이 개시된 즉시 상기 서스테인 업 스위치를 도통시킨 그래프이다.
즉, (a) 내지 (d)의 ER 타임은 각각 Ta, Tb, Tc, Td로 이며, (d)로 갈수록 ER 타임이 단축되므로 표현 가능한 휘도가 더 높아진다.
도 6은 본 발명에 의해 ER 타임이 가변된 서브필드에서의 휘도를 도시한 것으로서, X 축은 시간축이고, Y축은 휘도이다. 이때 점선은 종래 고정된 ER 타임으로 인해 서브필드마다 고정된 휘도를 나타내며, 실선은 본 발명의 가변된 ER 타임으로 인해 조정된 휘도를 나타낸다.
도 6a를 보면, 서브필드 1에서 (a)와 같이 ER 타임을 길게 하여 휘도를 낮추고, 서브필드 2에서는 (b)와 같이 ER타임을 유지하여 종래와 동일한 휘도를 표현하며, 서브필드 3에서는 (c)와 같이 ER타임을 단축하여 휘도를 높이고, 서브필드 4에서는 (d)와 같이 ER타임을 단축하여 휘도를 더욱 높인다.
즉, 도 6a의 제 1 실시예는 ER 타임이 상이한 서브필드를 하나 이상 포함하여 하나의 프레임이 구성되는 것을 예시한다.
도 6b를 보면, 서브필드 1에서는 (a)와 같이 ER 타임을 길게 하여 휘도를 낮추고, 서브필드 2에서는 (c)와 같이 ER 타임을 유지하다가 임의의 시점에서 서스테인 업 스위치를 도통시킴으로써 (b)와 같이 ER 타임을 단축시켜 서브필드 2 동안 표현되는 휘도가 선형적으로 감소되도록 한다.
또한, 서브필드 3에서는 (a)와 같이 ER 타임을 길게 하다가 임의의 시점에서 서스테인 업 스위치를 도통시킴으로써 (c)와 같이 ER 타임을 가변하여 서브필드 3 동안 표현되는 휘도가 선형적으로 증가되도록 한다.
마찬가지로, 서브필드 4에서는 (a)와 같이 ER 타임을 길게 하여 표현되는 휘도를 낮추고, (b)->(c)->(d) 순차적으로 ER 타임을 단축시킴으로써 서브필드 4 동 안 표현되는 휘도가 점진적으로 증가되도록 한다.
즉, 도 6b의 제 2 실시예에서는 서브필드 1에서는 ER 타임이 동일한 서스테인 펄스를 포함하고, 서브필드 2 내지 4에서는 ER 타임이 상이한 하나 이상의 서스테인 펄스가 각 서브필드를 구성한다.
도 6c를 보면, 단위 서브필드의 구간을 동일하게 한 것으로서, 각 서브필드마다 가중치를 동일하게 하여 서스테인 펄스수를 동일하게 하는 대신, 각 서브필드를 구성하는 하나 이상의 서스테인 펄스의 ER 타임을 가변시킨다. 이를 제 3 실시예로 한다.
서브필드 1에서는 (a)와 같이 ER 타임을 길게 하여 표현되는 휘도를 낮추고, 서브필드 1동안은 동일한 ER 타임을 적용한다.
그러나, 서브필드 2에서는 (b)에서 (c)로 ER 타임을 단축시킴으로써 표현되는 휘도가 선형적으로 증가되도록 한다.
또한, 서브필드 3에서는 (c)에서 (a)로 ER 타임을 연장시킴으로써 표현되는 휘도가 선형적으로 감소되도록 한다.
마찬가지로, 서브필드 4에서는 (a)와 같이 ER 타임을 길게 하여 표현되는 휘도를 낮추고, (b)->(c)->(d) 순차적으로 ER 타임을 단축시킴으로써 서브필드 4 동안 표현되는 휘도가 점진적으로 증가되도록 한다.
즉, 도 6c의 제 3 실시예는 서브필드마다 동일한 가중치를 가지는 경우에도, 동일한 ER 타임을 가지는 서스테인 펄스로 서브필드를 구성하거나 또는 상이한 ER 타임을 가지는 하나 이상의 서스테인 펄스로 서브필드를 구성함으로써 휘도를 조정한다.
이러한 제 3 실시예서는 각 서브필드의 가중치를 한 화면에 대해 동일하게 배치함으로써, 복수개의 서브필드를 조합하여 계조를 표현하는 경우에 발생되는 플리커(flicker)현상을 개선할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 장치 및 그 구동방법에 관하여 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치 및 그 구동방법은 서스테인 펄스를 인가하는 스위치의 구동 타이밍을 제어하여 단위 서브필드 내에서의 ER타임을 가변시킴으로써 표시 휘도를 조정할 수 있어, 미세한 계조 표현이 가능하며, 서스테인 펄스수 조정에 의해 플리커 현상도 개선할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 전극을 포함하고 하나의 프레임을 복수의 서브필드로 구동하는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서,
    패널 구동을 위한 스위치 타이밍을 제어하는 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤부와;
    상기 제어신호에 의해 서스테인 업 스위치를 온/오프하여 상기 복수의 서브필드 중 적어도 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급하는 적어도 어느 하나의 서스테인 펄스의 상승시간을 나머지 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급하는 서스테인 펄스의 상승시간과 다르게 하고,
    상기 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 상기 전극에 공급되는 복수의 서스테인 펄스들 중 적어도 하나의 서스테인 펄스의 상승시간을 나머지 서스테인 펄스의 상승시간과 다르게 하는 스캔구동부를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 스캔 구동부는 에너지 회수부의 LC공진에 의한 최고전압 도달시점에서 고전위 서스테인 펄스가 인가되도록 서스테인 업 스위치를 온(ON) 시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에서,
    상기 스캔 구동부는 에너지 회수부의 LC공진에 의한 최고전압 도달시점 이전에 고전위 서스테인 펄스가 인가되도록 서스테인 업 스위치를 온(ON) 시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에서,
    상기 스캔 구동부는 에너지 회수부의 LC공진에 의한 최고전압 도달시점 이후 에 고전위 서스테인 펄스가 인가되도록 서스테인 업 스위치를 온(ON) 시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  5. 복수의 서브필드 중 적어도 어느 하나의 서브필드의 서스테인 기간에 에너지 회수를 위한 LC공진구간 내에 서스테인 업 스위치가 도통되는 제 1 단계와, 상기 서스테인 업 스위치가 도통됨에 상승시간이 상이한 1개 이상의 서스테인 펄스가 인가되는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 구동방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 5에서,
    서로 다른 상기 서브필드들 중 웨이트가 동일한 것을 하나 이상 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 구동방법.
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