KR100751930B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 아날로그 영상신호에 의해 액티브 (Active) 구동 방식으로 구동될 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 아날로그 영상신호에 의해 구동되는 다수개의 셀들을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 셀 각각은 상부기판 상에 형성된 유지전극쌍과, 유지전극쌍과 나란하게 상부기판 상에 형성되어 플라즈마 스위칭으로 전용하기 위한 스위칭 보조전극과, 유지전극쌍 및 스위칭 보조전극과 직교되도록 하부기판 상에 형성되어 유지전극쌍 중 어느 하나의 전극과 어드레스 방전을 행하여 셀을 선택하는 어드레스전극과, 어드레스전극을 일측 전극으로 사용하여 유지전극쌍 중 어느 하나의 전극과 방전을 일으킴으로써 유지방전을 개시시키기 위한 전압을 충전하는 충전소자를 구비한다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법은 플라즈마 스위칭 동작과 유지방전 동작을 별도의 전극으로 구동하므로 종래의 교류/직류 혼합 구동의 불안정 구동문제를 해결할 수 있게 된다. 또한, 플라즈마 스위칭을 위한 보조전극에는 0V와 플로팅 상태만을 갖게 되므로 구동이 간단해 질 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동방법{Plasma Display Panel and Driving Method Thereof}
도 1은 종래 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀을 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 계조표시를 위한 1프레임의 구성도.
도 3은 종래의 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀을 도시한 단면도.
도 4A 및 도 4B는 도 3에 도시된 방전셀을 다른 방향에서 바라본 경우 하판에 대한 단면도 및 평면도.
도 5는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 도시한 도면.
도 6은 종래의 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 계조표시를 위한 1프레임 구성도.
도 7은 도 6에 도시된 1프레임 기간 동안 플라즈마 디스플레이 패널에 공급되는 구동파형도.
도 8는 도 3에 도시된 방전셀의 구동 메카니즘을 도 8에 도시된 구동파형에 따라 단계적으로 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 공급되는 구동파형도.
도 11은 도 9에 도시된 방전셀의 구동 메카니즘을 도 11에 도시된 구동파형에 따라 단계적으로 도시한 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,30,70 : 상부기판 12,32,72 : 주사/유지 전극
14,34,74 : 공통 유지 전극
16,36,76 : 상부유전층 18,38,78 : 보호막
20,40,80 : 하부기판 22,42,82 : 어드레스전극
24,44,84 : 하부유전층 28,46,86 : 형광체
26,50 : 격벽 48,88 : 어드레스보조전극
52 :PDP 56 : 주사/유지구동회로
58 : 공통유지구동회로 60 : 제 1 어드레스 구동회로
62 : 제 2 어드레스 구동회로 66 : 스위칭 보조전극
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하 "PDP"라 한다) 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 아날로그 영상신호에 의해 액티브(Active) 구동 방식으로 구동될 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법에 관한 것이다.
PDP는 He+Xe 또는 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시하게 된다. PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 크게 향상된 화질을 제공한다. 이러한 PDP로는 도 1에 도시된 바와 같이 3전극을 구비하고 교류전압에 의해 구동되는 면방전 교류형 PDP가 대표적이다.
도 1은 통상적인 3전극 교류형 PDP의 방전셀에 대한 사시도를 도시한 것이다. 방전셀은 유지전극쌍(12, 14)이 형성된 상부기판(10)과, 어드레스전극(22)이 형성된 하부기판(20)을 구비한다. 상부기판(10)과 하부기판(20)은 격벽(26)을 사이에 두고 평행하게 이격된다. 상부기판(10), 하부기판(20) 및 격벽(26)에 의해 마련되어진 방전공간에는 Ne+Xe, He+Xe 등의 혼합가스가 주입된다. 유지전극쌍 (12, 14) 중 하나(12)는 어드레스기간에 공급되는 주사전압펄스에 응답하여 어드레스전극(22)과 함께 대향방전을 일으키고 서스테인기간에 공급되는 서스테인펄스에 응답하여 인접한 공통유지전극(14)과 면방전을 일으키는 주사/유지 전극으로 이용된다. 이러한 주사/유지 전극으로 이용되는 유지전극(12)과 인접되는 공통유지전극(14)은 서스테인펄스가 공통으로 공급되는 공통유지전극으로 이용된다. 유지전극쌍(12,14)이 형성된 상부기판(10) 상에는 상부 유전층(16)과 보호막(18)이 적층된다. 상부 유전층(16)은 플라즈마 방전전류를 제한함과 아울러 방전시 벽전하를 축적하는 역할을 한다. 보호막(18)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전층 (16)의 손상을 방지하고 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 이 보호막(18)은 통상 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진다. 어드레스전극(22)은 상기 유지전극쌍 (12,14)과 교차하게 형성되며, 디스플레이되어질 셀들을 선택하기 위한 데이터신호가 공급된다. 어드레스전극(22)이 형성되어진 하부기판(20)에는 하부 유전층(24)이 형성된다. 하부 유전층(24) 상에는 방전공간을 분할하기 위한 격벽들(28)이 수직으로 신장된다. 하부 유전층(24)과 격벽(26)의 표면에는 진공 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색의 가시광을 발생하는 형광체(28)가 도포된다.
이러한 구조의 PDP 방전셀은 어드레스전극(22)과 주사/유지 전극(12) 사이의 대향방전에 의해 선택된 후 유지전극쌍(12,14) 사이의 면방전에 의해 방전을 유지하게 된다. 그리고, 유지방전시 발생되는 자외선에 의해 형광체(26)가 발광하여 가시광이 셀 외부로 방출되게 된다. 이러한 셀의 방전유지기간, 즉 유지방전 횟수를 비디오데이터에 따라 조절함으로써 영상 표시에 필요한 계조(Gray Scale)을 구현하게 된다.
이러한 PDP의 구동방법으로는 어드레스기간과 방전유지기간을 분리한 서브필드(Sub-field) 구동방법이 대표적이다. 이 서브필드 구동방법에서는 도 2에 도시된 바와 같이 한 프레임(1F)을 n 비트 영상 데이터의 각 비트에 해당하는 n개의 서브필드(SF1 내지 SFn)로 분할하고, 각 서브필드(SF1 내지 SFn)를 다시 리셋기간 (RP), 어드레스기간(AP)과 방전유지기간(SP)으로 분할하게 된다. 리셋기간(RP)은 방전셀을 초기화하는 기간이고, 어드레스기간(AP)은 비디오데이터의 논리값에 따라 선택적인 어드레스방전이 발생하게 하는 기간이며, 방전유지기간(SP)은 상기 어드레스방전이 발생된 방전셀(12)에서 방전이 유지되게 하는 기간이다. 리셋 기간 (RP)과 어드레스 기간(AP)은 각 서브 필드 기간에 동일하게 할당된다. 방전유지기간(SP)에는
Figure 112000028828552-pat00001
비율의 가중치를 부여하여 그 방전유지기간(SP)들의 조합에 의해 계조를 표현하게 된다.
도 3은 종래의 발명에 따른 액티브 PDP의 방전셀에 대한 단면도를 나타낸 것이고, 도 4a 및 도 4b는 도 4에 도시된 방전셀을 다른 방향에서 바라본 하판 단면도 및 평면도를 나타낸 것이다. 도 3 내지 도 4b에 도시된 방전셀(52)은 유지전극쌍(32,34)이 형성된 상부기판(30)과, 어드레스전극(42)이 형성된 하부기판(40)을 구비한다. 상부기판(30)과 하부기판(40)은 격벽(50)을 사이에 두고 평행하게 이격된다. 이러한 상부기판(30) 및 하부기판(40)과 격벽(50)에 의해 마련되어진 방전공간에는 Ne+Xe, He+Xe 등의 혼합가스가 주입된다. 유지전극쌍(32,34) 중 하나의 전극(32)은 어드레스기간에 공급되는 주사전압펄스에 응답하여 어드레스전극(42)과 함께 대향방전을 일으키고 서스테인기간에 공급되는 서스테인펄스에 응답하여 인접한 공통유지전극(34)과 면방전을 일으키는 주사/유지 전극으로 이용된다. 이러한 주사/유지 전극으로 이용되는 유지전극(32)과 인접되는 공통유지전극(34)은 서스테인펄스가 공통으로 공급되는 공통유지전극으로 이용된다. 유지전극쌍(32, 34)이 형성된 상부기판(30) 상에는 상부 유전층(36)과 보호막(38)이 적층된다. 상부 유전층 (36)은 플라즈마 방전전류를 제한함과 아울러 방전시 벽전하를 축적하는 역할을 한다. 보호막(38)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전층 (36)의 손상을 방지하고 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 이 보호막(38)은 통상 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진다. 어드레스전극(42)은 상기 유지전극쌍 (32,34)과 교차하게 형성되며 아날로그 형태의 해당 비디오신호가 공급된다. 어드레스전극 (42)이 형성되어진 하부기판(40)에는 방전전류를 제한함과 아울러 방전시 벽전하를 축적하는 하부 유전층(44)이 형성된다. 하부 유전층(44) 상에는 방전공간을 분할하기 위한 격벽(50)이 어드레스전극(42)과 나란하게 수직으로 신장된다. 하부 유전층(44)과 격벽(50)의 표면에는 진공 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색의 가시광을 발생하는 형광체(46)가 도포된다. 형광체(46) 위에는 어드레스전극 (42)과 교차하는 방향으로 어드레스 보조전극(48)이 형성된다. 이 어드레스 보조전극(48)은 상기 유지전극쌍(32,34) 중 어느 하나(34)와 방전을 일으킴과 아울러 어드레스전극(42)과 유전층(44)을 사이에 두고 캐패시터(C)를 형성하게 된다. 어드레스 보조전극(48)이 공통유지전극(34)과 방전을 일으킬 경우 도 3에 도시된 바와 같이 어드레스 보조전극(48)은 공통유지전극(34)과 나란하게 배치된다. 이러한 어드레스 보조전극(48)은 다른 전극들과는 달리 방전셀별로 분리되게 형성된다. 이로 인하여, 캐패시터(C)는 셀별로 독립적인 비디오신호를 충전할 수 있게 된다. 다시 말하여, 캐패시터(C)는 어드레스기간에서 어드레스전극 (42)에 인가되는 비디오신호를 셀별로 충전하여 이후의 방전유지기간에서 그 비디오신호의 크기에 비례하여 방전이 유지되게 한다.
도 5을 참조하면, 도 4에 도시된 방전셀들이 매트릭스 형태로 배열된 PDP(54)와 그 구동회로 블록들이 도시되어 있다. PDP(54)에는 도 4에 도시된 주사/유지전극(32)으로 이루어진 n개의 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)과, 공통유지전극(34)로 이루어진 및 n개의 공통 유지 전극라인들(Z1 내지 Zn)이 나란하게 배치된다. 또한, 어드레스전극(42)로 이루어진 m개의 어드레스 전극라인들(X1 내지 Xn)이 상기 전극라인들(Y1 내지 Yn, Z1 내지 Zn)과 교차하는 방향으로 배치된다. 이러한 전극라인들(Y1 내지 Yn, Z1 내지 Zn, X1 내지 Xn)의 교차부에는 도 5에 도시된 바와 같은 방전셀들(52)이 마련된다. PDP(54)의 구동회로는 m개의 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)을 구동하기 위한 주사/유지 구동회로(56)와, 하나의 전극라인을 통해 공통 접속된 n개의 공통 유지 전극라인들(Z1 내지 Zn)을 구동하기 위한 공통유지 구동회로(57)와, m개의 어드레스 전극라인들(X1 내지 Xm)을 분할구동하기 위한 제1 및 제2 어드레스 구동회로(60, 62)를 구비한다. 주사/유지 구동회로(56)는 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn) 각각에 어드레스를 위한 주사전압펄스, 벽전하 소거를 위한 소거전압펄스, 방전유지를 위한 방전유지전압펄스들을 공급한다. 공통유지 구동회로(58)은 공통유지전극라인들(Z1 내지 Zn)에 공통적으로 리셋방전을 위한 리셋전압펄스와 방전유지를 위한 방전유지전압펄스들을 공급한다. 제1 어드레스 구동회로(60)는 기수번째 어드레스 전극라인들(X1, X3, …, Xm-1)에 리셋방전을 위한 리셋전압펄스와, 비디오신호, 램프신호들을 공급한다. 제2 어드레스 구동회로(62)는 우수번째 어드레스전극라인들(X2, X4, …, Xm)에 리셋방전을 위한 리셋전압펄스와, 비디오신호, 램프신호들을 공급한다.
이러한 구성을 가지는 PDP는 아날로그 비디오신호에 의해 액티브 방식으로 구동됨에 따라 한 프레임(1F)은 도 6에 도시된 바와 같이 각각 1회씩의 리셋기간 (RP), 어드레스기간(AP), 자동점화 및 방전유지기간(AFSP)으로 구성될 수 있게 된다. 리셋기간(RP)은 방전셀들을 초기화하는 기간이다. 어드레스기간(AP)은 주사전압펄스에 의해 방전셀들을 스캔하면서 해당 비디오 신호를 방전셀별로 충전하는 기간이다. 자동점화 및 방전유지기간(AFSP)은 방전공간에 방전개시전압 이상이 걸리는 시점부터 방전을 개시하여 유지하는 기간이다. 이 경우, 어드레스 기간(AP)에서 방전셀별로 충전된 비디오신호의 크기에 따라 방전개시시점이 달라지게 되므로 계조를 표시할 수 있게 된다. 다시 말하여, 어드레스기간(AP)에서 충전된 비디오신호의 크기가 클수록 자동점화 및 방전유지기간(AFSP)에서 방전을 개시하는 시점이 빨라지게 된다. 이에 따라, 방전개시시점이 빠른 만큼 방전유지기간이 길어지게 되므로 높은 레벨의 계조를 표시할 수 있게 된다. 도 6에서 AF1에서 AF3은 충전된 비디오신호의 크기가 작은 순서대로 방전셀에서 방전을 개시하여 유지하는 기간을 나타낸다. 그리고, 어드레스기간(AP)과 자동점화 및 방전유지기간(AFSP) 사이에는 상판에 형성된 벽전하를 소거하기 위한 벽전하소거기간(WCEP)이 추가로 포함되게 된다. 이러한 아날로그 방식의 PDP 구동방법을 도 7에 도시된 PDP 구동파형과 도 8a 내지 도 8u에 도시된 구동 메카니즘을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 1 프레임(1F) 기간동안 도 5에 도시된 구동회로들로부터 해당 전극라인들에 공급되는 구동파형을 도시한 것이다. 도 8a 내지 도 8u는 임의의 방전셀에서 1 프레임(1F) 기간동안 도 8에 도시된 구동파형에 의한 구동 메카니즘을 단계적 으로 도시한 것이다.
우선, 리셋기간(RP) 동안에 도 5에 도시된 공통유지 구동회로(58)는 공통유지전극라인들(Z1 내지 Zn)에 리셋전압펄스(Pp)를 공급하여 모든 방전셀들에서 도 8A에 도시된 바와 같이 리셋방전이 발생되게 한다. 리셋전압펄스(Pp)는 2∼3㎲의 폭을 가짐과 아울러 360V 정도의 전압을 가진다. 리셋방전에 의해 모든 방전셀의 유지전극쌍(32,34) 측에는 소정의 벽전하가 형성된다. 이 경우, 제1 및 제2 어드레스 구동회로(60,62)는 어드레스전극라인들(X1 내지 Xm)에 소정의 전압펄스(Vrap)를 공급한다. 이 전압펄스(Vrap)는 유지전극쌍(32,34)과 어드레스전극(42) 간의 방전을 방지함으로써 상기 리셋방전시 발광크기가 작아지게 된다. 이어서, 유지전극쌍(32,34) 측에 형성된 벽전하에 의해 외부 인가전압 없이 자기소거 방전이 발생하여 도 8B에 도시된 바와 같이 벽전하가 소거되게 된다.
그 다음, 어드레스기간(AP) 동안에 주사/유지 구동회로(56)는 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)에 부극성의 주사전압펄스(SCp)를 라인순차적으로 공급함과 아울러 공통유지 구동회로(58)은 공통유지전극라인들(Z1 내지 Zn)에 영전위(0V)를 공급한다. 이 주사전압펄스(SCp)가 공급된 방전셀에서는 도 8C에 도시된 바와 같이 스위칭 방전이 발생하여 방전공간에는 플라즈마가 생성되게 된다. 이 플라즈마에 의해 주사/유지 전극(32) 부근을 제외한 거의 모든 방전공간의 영역에는 공통유지전극(34)과 같은 영전위(0V)를 가지는 플라즈마 채널이 형성됨으로써 플라즈마 스위치가 턴-온되게 된다. 턴-온된 플라즈마 스위치에 의해 하판의 어드레스전극 (42)은 공통유지전극(54)과 전기적으로 단락되게 된다. 이때, 제1 및 제2 어드레 스구동회로(60,62)는 어드레스전극라인들(X1 내지 Xm)에 비디오신호에 대응되는 부극성의 어드레스 펄스(Ap)를 공급하여 방전셀별로 마련된 캐패시터(C)에 해당 어드레스 전압이 충전되게 한다. 예를 들어, 도 8D에 도시된 바와 같이 어드레스전극 (42)에 -10V의 어드레스펄스(Ap)가 공급되면 어드레스전극(42)과 어드레스 보조전극(48) 및 그 사이의 유전층(44)으로 이루어진 캐패시터(C)에 그 어드레스전압이 충전되게 된다. 아울러, 상기 스위칭방전에 의해 발생된 플라즈마(즉, 하전입자들)가 유지전극쌍(32, 34)의 극성에 따라 유지전극쌍(32, 34) 사이에 형성된 방전경로를 이동하여 도 8B에 도시된 바와 같이 상부 유전체층(18) 상에는 벽전하가 형성되게 된다. 이 벽전하에 의해 유지전극쌍(32, 34) 사이에 인가되는 전압이 상쇄되어 방전공간에 걸리는 방전전압이 감소하게 됨으로써 방전이 멈추게 되고 방전공간에서의 플라즈마 스위치는 턴-오프되게 된다. 이에 따라, 어드레스 보조전극 (48)은 플로팅 상태가 되어 캐패시터(C)에 충전된 어드레스 전압이 유지되게 한다. 이와 같이, 어드레스기간(AP)에서는 플라즈마 채널을 형성하여 각 방전셀의 캐패시터(C)에 해당 어드레스전압을 충전하여 어드레스 보조전극(48)에 인가되게 한다.
이러한 어드레스 기간(AP)에 이어지는 벽전하소거기간(WCEP) 동안에 주사/유지 구동회로(56)는 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)에 동시에 소거전압펄스(Ep)를 공급한다. 이 소거전압펄스(Ep)에 도 8F에 도시된 바와 같이 상부 유전층(36)에 형성된 벽전하가 소거된다. 소거전압펄스(Ep)는 도 7에 도시된 바와 같이 시간경과에 따라 완만한 경사로 증가되는 형태를 가짐에 따라 방전없이도 벽전하가 소거되게 된다. 여기서, 소거전압펄스(Ep)의 최대 전압치는 리셋전압펄스(Pp)의 전 압치 이하이며 자기소거 방전이 일어나는 전압치 이상인 것이 바람직하다.
이어서, 자동점화 및 방전유지기간(AFSP) 동안에 제1 및 제2 어드레스 구동회로(60, 62)는 어드레스전극라인들(X1 내지 Xm)에 시간경과에 따라 전압레벨이 상승되는 램프(Ramp) 전압을 인가하게 된다. 아울러, 공통유지 구동회로(58)는 공통유지 전극라인들(Z1 내지 Zn)에 제1 점화전압펄스(Fp1)와 제1 유지전압펄스(Sp1)를 번갈아가면서 공급한다. 여기서, 제1 점화전압펄스(Fp1)는 제1 유지전압펄스(Sp1) 보다 작은 레벨을 가지며 제1 유지전압펄스(Sp1)과 동일한 정극성을 가진다. 예를 들어, 제1 점화전압펄스(Fp1)의 전압은 20V 정도로 설정하고 제1 유지전압펄스 (Sp1)의 전압은 180V 정도로 설정한다. 주사/유지 구동회로(56)는 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)에 제2 점화전압펄스(Fp2)와 제2 유지전압펄스(Sp2)를 번갈아가면서 공급한다. 여기서, 제2 점화전압펄스(Fp2)는 제2 유지전압펄스(Sp2) 보다 작은 레벨을 가지며 상반된 극성을 가진다. 예를 들어, 제2 점화전압펄스(Fp2)의 전압은 -150V 정도로 설정하고 제2 유지전압펄스(Sp2)의 전압은 180V 정도로 설정한다. 부극성의 제2 점화전압펄스(Fp2)는 상기 제1 점화전압펄스(Fp1)와 동일한 위상을 가지며 정극성의 제2 유지전압펄스(Sp2)는 상기 제1 유지전압펄스(Sp1)와 다른 위상을 가진다. 어드레스전극(48)에 인가되는 전압이 증가에 비례하여 도 8H 내지 도 8J에 도시된 바와 같이 어드레스 보조전극(48)에 걸리는 전압도 증가하게 된다. 이로 인하여, 어드레스 보조전극(48)과 주사/유지 전극(32) 간의 전압차가 방전개시전압(250V) 이상이 되면 도 8K에 도시된 바와 같이 유지방전이 개시되게 된다. 이 방전에 의해 생성된 하전입자들은 도 8L에 도시된 바와 같이 유지전극쌍(32, 34) 주위의 상부 유전층(36)에 벽전하 형태로 축적된다. 이 경우, 정극성의 전압이 인가된 공통유지전극(34) 측에는 부극성의 벽전하가 형성되고 부극성의 전압이 인가된 주사/유지 전극(32) 측에는 정극성의 벽전하가 형성된다. 이어서, 주사/유지 전극(32)에 인가되는 제2 유지전압펄스(Sp2)가 공급되면 그 전압이 상기 벽전하에 가산되어 도 8M에 도시된 바와 같이 유지방전이 발생한다. 이 유지방전에 의해 생성된 하전입자들은 도 8N에 도시된 바와 같이 상부 유전층(36)에 벽전하 형태로 축적된다. 이 경우, 도 8L에서와는 다르게 공통유지전극(34) 측에는 정극성의 벽전하가 형성되고 주사/유지 전극(32) 측에는 부극성의 벽전하가 형성된다. 계속해서, 공통유지 전극(34)에 인가되는 제2 유지전압펄스(Sp2)에 의해 도 8O에 도시된 바와 같이 유지방전이 발생하여 도 8P에 도시된 바와 같이 상부 유전층(36)에 벽전하가 형성된다. 이러한 벽전하는 연이어 유지전극쌍(32, 34)에 점화전압펄스(Fp1, Fp2)가 공급되는 기간동안은 도 8Q 및 도 8R과 같이 유지된다. 그리고, 유지전극쌍(32, 34)에 교번적으로 공급되는 유지전압펄스(Sp1, Sp2)에 의해 도 8S 내지 도 8U와 같이 연속하여 유지방전이 발생된다. 이러한 유지방전은 어드레스기간(Ap)에 비디오신호에 대응하여 방전셀별로 캐패시터(C)에 충전된 어드레스전압에 따라 다른 타이밍에 개시하여 유지전극쌍(32, 34)에 유지전압펄스(Sp1, Sp2)가 공급되는 기간동안 유지되게 된다. 예컨대, 충전된 어드레스전압이 높을수록 유지방전이 개시되는 시점이 빨라지게 되고 방전개시시점이 빨라지는 만큼 방전유지기간은 길어지게 된다. 이에 따라, 각 방전셀에서는 유지방전기간에 비례하여 가시광이 방출되게 되므로 해당 계조를 표시하게 된다.
이와 같이, 종래의 발명에 따른 PDP에서는 방전셀별로 아날로그 비디오신호를 공급하여 해당 계조를 표시할 수 있음에 따라 한 프레임의 기간은 한번의 리셋기간 및 어드레스기간과 방전유지기간으로 구성되게 된다. 이에 따라, 디지털 데이터신호에 의해 구동되는 종래의 서브필드 구동방법에 비하여 어드레스기간이 1/n(여기서, n은 데이터 비트수)로 줄어들게 된다. 이 결과, 상대적으로 방전유지기간이 늘어남에 따라 휘도는 현저하게 향상되게 된다. 또한, 종래의 디지털 계조구현에 따라 발광패턴의 불연속에 의해 발생되는 컨투어노이즈가 발생하지 않게 된다. 아울러, 리셋기간에서의 발광회수가 종래의 서브필드 구동방법에 비하여 1/n로 줄어들게 되어 흑레벨이 감소되므로 컨트라스트가 향상되게 된다. 특히, 종래에 따른 PDP는 아날로그 비디오 신호에 의해 구동가능함에 따라 서브필드 구동방법에서 서브필드 수의 증가로 인하여 구현이 어려웠던 중간 계조도 표시할 수 있게 된다.
보조전극에 전압을 충전시키기 위해서는 보조전극과 유지전극 사이에 방전을 일으켜 두 전극간 스위치가 온(ON)이 되어야 한다. 이러한 현상을 플라즈마 스위칭(Plasma Switching)이라고 한다. 플라즈마스위칭 현상은 두 전극(Anode, Cathode) 사이에서 방전을 일으킬 경우 방전 셀 내의 대부분 영역의 전계 분포가 애노드 전위와 같아진다는 원리를 이용한 것이다. 예를 들면, 유지전극과 주사전극 사이에서 발전을 일으키면, 보조 전극이 위치한 곳은 애노드 역할을 하는 유지 전극의 전계와 같게 된다. 이때 유지전극에 공급되는 전압은 0V이므로 보조전극에는 동일한 0V가 인가된다. 따라서 보조 전극이 그라운드가 되는 순간 데이터 전극과 보조전극 사이에 전압이 충전되고 이 전압은 이후 데이터 전극에 인가되는 램프파형에 의해 유지방전에 이용된다.
하지만 종래 구조에서 목적하는 결과를 얻기는 쉽지 않다. 현행 교류 구조방식에서는 벽전압을 이용하기 때문에 주사전극과 유지전극 위에 유전층을 덮고 스퍼터링(sputtering)을 막기 위한 산화마그네슘(MgO)층도 만들어진다. 플라즈마 스위칭 효과를 정확하게 얻기 위해서는 애노드 전극이 방전공간에 노출되어야 한다. 그래야 애노드 전극이 전압이 곧바로 방전 공간에 동일한 전계를 형성할 수 있기 때문이다. 그러나 교류 유지방전을 위해서는 벽전하 형성이 필수이므로 유전층이 덮여야 하므로 교류 유지방전과 플라즈마 스위칭 효과를 동시에 얻기가 힘들다. 유전층이 덮인 구조에서도 플라즈마 스위칭 효과를 얻을 수는 있지만 유전층을 건너면서 보조전극에는 정확한 그라운드 전계가 형성되지 못하게 되고 결국 데이터 보조전극에는 원하는 데이터값을 저장할 수 없게되는 문제점이 있게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 구동에 있어서플라즈마 스위칭 동작과 유지 동작을 분리하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널과 그 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법은 아날로그 영상신호에 의해 구동되는 다수개의 셀들을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 셀 각각은 상부기판 상에 형성된 유지전극쌍과, 상기 유지전극쌍과 나란하게 상기 상부기판 상에 형성되어 플라즈마 스위칭 을 전용하기 위한 스위칭 보조전극과, 상기 유지전극쌍 및 스위칭 보조전극과 직교되도록 하부기판 상에 형성되어 상기 유지전극쌍 중 어느 하나의 전극과 어드레스 방전을 행하여 셀을 선택하는 어드레스전극과, 상기 어드레스전극을 일측 전극으로 사용하여 상기 유지전극쌍 중 어느 하나의 전극과 방전을 일으킴으로써 유지방전을 개시시키기 위한 전압을 충전하는 충전소자를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 구조가 도시되어 있다. 종래의 주사전극과 유지전극 외에 플라즈마 스위칭동작을 전용하기 위한 스위칭 보조전극을 추가한다. 스위칭 보조전극은 플라즈마 스위칭동작을 위한 것이기 때문에 효과적인 동작을 위해 유전층을 덮지 않는다.
이를 상세히 하면, 방전셀은 유지전극쌍(72,74) 및 스위칭 보조전극(66)이 형성된 상부기판(70)과, 어드레스전극(82)이 형성된 하부기판(80)을 구비한다. 상부기판(70) 및 하부기판(80)은 격벽을 사이에 두고 평행하게 이격된다. 이러한 상부기판(70) 및 하부기판(80)과 격벽에 의해 마련되어진 방전공간에는 Ne+Xe, He+Xe 등의 혼합가스가 주입된다. 유지전극쌍(72,74) 중 하나의 전극(72)은 어드레스기간에 공급되는 주사전압펄스에 응답하여 어드레스전극(82)과 함께 대향방전을 일으키고 유지(서스테인)기간에 공급되는 유지(서스테인)펄스에 응답하여 인접한 공통유지전극(74)과 면방전을 일으키는 주사/유지 전극으로 이용된다. 이러한 주사/유지 전극으로 이용되는 유지전극(72)과 인접되는 공통유지전극(74)은 유지펄스가 공통으로 공급되는 공통유지전극으로 이용된다. 유지전극쌍(72,74) 및 스위칭 보조전극(66)이 형성된 상부기판(70) 상에는 상부 유전층(76)과 보호막(78)이 적층되나, 스위칭 보조전극 (66)에는 상부 유전층과 보호막(78)이 적층되지 않는다. 이는 플라즈마 스위칭 동작과 유지 동작을 별도의 전극으로 분리해서 동작시키는 것이다. 상부 유전층 (76)은 플라즈마 방전전류를 제한함과 아울러 방전시 벽전하를 축적하는 역할을 한다. 보호막(78)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전층(76)의 손상을 방지하고 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 이 보호막(78)은 통상 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진다. 어드레스전극(82)은 상기 유지전극쌍 (72,74)과 교차하게 형성되며 아날로그 형태의 해당 비디오신호가 공급된다. 어드레스전극 (42)이 형성되어진 하부기판(80)에는 방전전류를 제한함과 아울러 방전시 벽전하를 축적하는 하부 유전층(84)이 형성된다. 하부 유전층(84) 상에는 방전공간을 분할하기 위한 격벽이 어드레스전극(82)과 나란하게 수직으로 신장된다. 하부 유전층 (84)과 격벽의 표면에는 진공 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색의 가시광을 발생하는 형광체(86)가 도포된다. 형광체(86) 위에는 어드레스전극(82)과 교차하는 방향으로 어드레스 보조전극(88)이 형성된다. 이 어드레스 보조전극(88)은 상기 유지전극쌍(72,74) 중 어느 하나(74)와 방전을 일으킴과 아울러 어드레스전극(82)과 유전층(84)을 사이에 두고 캐패시터(C)를 형성하게 된다. 어드레스 보조전극 (88)은 공통유지전극(74)과 나란하게 배치된다. 이러한 어드레스 보조전극(88)은 다른 전극들과는 달리 방전셀별로 분리되게 형성된다. 이로 인하여, 캐패시터(C)는 셀별로 독립적인 비디오신호를 충전할 수 있게 된다. 다시 말하여, 캐패시터(C)는 어드레스기간에서 어드레스전극(82)에 인가되는 비디오신호를 셀별로 충전하여 이후의 방전유지기간에서 그 비디오신호의 크기에 비례하여 방전이 유지되게 한다.
도 10은 1 프레임(1F) 기간동안 구동회로들로부터 해당 전극라인들에 공급되는 구동파형을 도시한 것이다. 도 11A 내지 도 11U는 임의의 방전셀에서 1 프레임(1F) 기간동안 도 10에 도시된 구동파형에 의한 구동 메카니즘을 단계적으로 도시한 것이다.
우선, 리셋기간(RP) 동안에 도 5에 도시된 공통유지구동회로(58)는 주사/유지 전극 라인들(Y1 내지 Yn)에 리셋전압펄스(Pp)를 공급하여 모든 방전셀들에서 도 9A에 도시된 바와 같이 리셋방전이 발생되게 한다. 리셋전압펄스(Pp)는 2∼3㎲의 폭을 가짐과 아울러 360V 정도의 전압을 가진다. 리셋방전에 의해 모든 방전셀의 유지전극쌍(72, 74) 측에는 소정의 벽전하가 형성된다. 이어서, 유지전극쌍 (72, 74) 측에 형성된 벽전하에 의해 외부 인가전압 없이 자기소거 방전이 발생하여 도 11B에 도시된 바와 같이 벽전하가 소거되게 된다.
그 다음, 어드레스기간(AP) 동안에 주사/유지 구동회로(56)는 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)에 부극성의 주사전압펄스(SCp)를 라인순차적으로 공급함과 아울러 공통유지 구동회로(58)은 공통유지전극라인들(Z1 내지 Zn)에 영전위(0V)를 공급한다. 이 주사전압펄스(SCp)가 공급된 방전셀에서는 도 11C에 도시된 바와 같이 스위칭 방전이 발생하여 방전공간에는 플라즈마가 생성되게 된다. 이 플라즈마에 의해 주사/유지 전극(72) 부근을 제외한 거의 모든 방전공간의 영역에는 공통유지전극(74)과 같은 영전위(0V)를 가지는 플라즈마 채널이 형성됨으로써 플라즈마 스위치가 턴-온되게 된다. 턴-온된 플라즈마 스위치에 의해 하판의 어드레스전극 (82)은 공통유지전극(74)과 전기적으로 단락되게 된다. 이때, 제1 및 제2 어드레스구동회로(60, 62)는 어드레스전극라인들(X1 내지 Xn)에 비디오신호에 대응되는 부극성의 어드레스 펄스(Ap)를 공급하여 방전셀별로 마련된 캐패시터(C)에 해당 어드레스 전압이 충전되게 한다. 예를 들어, 도 11D에 도시된 바와 같이 어드레스전극(82)에 -10V의 어드레스펄스(Ap)가 공급되면 어드레스전극(82)과 어드레스 보조전극(88) 및 그 사이의 유전층(84)으로 이루어진 캐패시터(C)에 그 어드레스전압이 충전되게 된다. 아울러, 상기 스위칭방전에 의해 발생된 플라즈마(즉, 하전입자들)가 유지전극쌍(72, 74)의 극성에 따라 유지전극쌍(72, 74) 사이에 형성된 방전경로를 이동하여 도 11E에 도시된 바와 같이 상부 유전체층(78) 상에는 벽전하가 형성되게 된다. 이 벽전하에 의해 유지전극쌍(72, 74) 사이에 인가되는 전압이 상쇄되어 방전공간에 걸리는 방전전압이 감소하게 됨으로써 방전이 멈추게 되고 방전공간에서의 플라즈마 스위치는 턴-오프되게 된다. 이에 따라, 어드레스 보조전극 (88)은 플로팅 상태가 되어 캐패시터(C)에 충전된 어드레스 전압이 유지되게 한다. 이와 같이, 어드레스기간(AP)에서는 플라즈마 채널을 형성하여 각 방전셀의 캐패시터(C)에 해당 어드레스전압을 충전하여 어드레스 보조전극(88)에 인가되게 한다.
위와 같이 유지 전극은 플라즈마 스위칭 동작을 위해 직접적인 역할은 하지 않는다. 따라서, 어드레스기간동안 플로팅 상태를 유지한다. 하지만 유지 전극과 같이 0V를 유지해도 된다. 이는 스위칭 보조전극이 공간에 노출되어 있기 때문에 같은 전압이라도 대부분의 방전은 스위칭 보조전극과 주사전극 사이에서 발생하기 때문이다.
이어서, 자동점화 및 방전유지기간(AFSP) 동안에 제1 및 제2 어드레스 구동회로(60,62)는 어드레스전극라인들(X1 내지 Xn)에 시간경과에 따라 전압레벨이 상승되는 램프(Ramp) 전압을 인가하게 된다. 아울러, 공통유지 구동회로(58)는 공통유지 전극라인들(Z1 내지 Zn)에 제1 점화전압펄스(Fp1)와 제1 유지전압펄스(Sp1)를 번갈아가면서 공급한다. 여기서, 제1 점화전압펄스(Fp1)는 제1 유지전압펄스(Sp1) 보다 작은 레벨을 가지며 제1 유지전압펄스(Sp1)과 동일한 정극성을 가진다. 예를 들어, 제1 점화전압펄스(Fp1)의 전압은 20V 정도로 설정하고 제1 유지전압펄스 (Sp1)의 전압은 180V 정도로 설정한다.
공통유지 전극라인들(Z1 내지 Zn)과 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn) 사이에서 유지방전이 일어나는 동안 스위칭 보조전극은 플로팅 상태를 유지하게 된다. 만약 유지 기간에도 0V를 유지한다면 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)과 스위칭 보조전극에서 방전이 발생할 수 있고 이 경우 스위칭 보조전극은 방전공간에 노출되어 있기 때문에 벽전하가 쌓이지 않기 때문이다.
주사/유지 구동회로(56)는 주사/유지 전극라인들(Y1 내지 Yn)에 제2 점화전압펄스(Fp2)와 제2 유지전압펄스(Sp2)를 번갈아가면서 공급한다. 여기서, 제2 점화전압펄스(Fp2)는 제2 유지전압펄스(Sp2) 보다 작은 레벨을 가지며 상반된 극성을 가진다. 예를 들어, 제2 점화전압펄스(Fp2)의 전압은 -150V 정도로 설정하고 제2 유지전압펄스(Sp2)의 전압은 180V 정도로 설정한다. 부극성의 제2 점화전압펄스 (Fp2)는 상기 제1 점화전압펄스(Fp1)와 동일한 위상을 가지며 정극성의 제2 유지전압펄스(Sp2)는 상기 제1 유지전압펄스(Sp1)와 다른 위상을 가진다. 어드레스 보조전극(88)에 인가되는 전압이 증가에 비례하여 도 11H 내지 도 11J에 도시된 바와 같이 어드레스 보조전극(88)에 걸리는 전압도 증가하게 된다. 이로 인하여, 어드레스 보조전극(88)과 주사/유지 전극(72) 간의 전압차가 방전개시전압(250V) 이상이 되면 도 11K에 도시된 바와 같이 유지방전이 개시되게 된다. 이 방전에 의해 생성된 하전입자들은 도 11L에 도시된 바와 같이 유지전극쌍(72, 74) 주위의 상부 유전층(76)에 벽전하 형태로 축적된다. 이 경우, 정극성의 전압이 인가된 공통유지전극(74) 측에는 부극성의 벽전하가 형성되고 부극성의 전압이 인가된 주사/유지 전극(72) 측에는 정극성의 벽전하가 형성된다. 이어서, 주사/유지 전극(72)에 인가되는 제2 유지전압펄스(Sp2)가 공급되면 그 전압이 상기 벽전하에 가산되어 도 11M에 도시된 바와 같이 유지방전이 발생한다. 이 유지방전에 의해 생성된 하전입자들은 도 11N에 도시된 바와 같이 상부 유전층(76)에 벽전하 형태로 축적된다. 이 경우, 도 9L에서와는 다르게 공통유지전극(74) 측에는 정극성의 벽전하가 형성되고 주사/유지 전극(72) 측에는 부극성의 벽전하가 형성된다. 계속해서, 공통유지 전극(74)에 인가되는 제2 유지전압펄스(Sp2)에 의해 도 11O에 도시된 바와 같이 유지방전이 발생하여 도 11P에 도시된 바와 같이 상부 유전층(76)에 벽전하가 형성된다. 이러한 벽전하는 연이어 유지전극쌍(72, 74)에 점화전압펄스(Fp1, Fp2)가 공급되는 기간동안은 도 11Q 및 도 11R과 같이 유지된다. 그리고, 유지전극쌍(72, 74)에 교번적으로 공급되는 유지전압펄스(Sp1, Sp2)에 의해 도 11S 내지 도 11U과 같이 연속하여 유지방전이 발생된다. 이러한 유지방전은 어드레스기간(Ap)에 비디오신호에 대응하여 방전셀별로 캐패시터(C)에 충전된 어드레스전압에 따라 다른 타이밍에 개시하여 유지전극쌍(72, 74)에 유지전압펄스(Sp1, Sp2)가 공급되는 기간동안 유지되게 된다. 예컨대, 충전된 어드레스전압이 높을수록 유지방전이 개시되는 시점이 빨라지게 되고 방전개시시점이 빨라지는 만큼 방전유지기간은 길어지게 된다. 이로써 플라즈마 스위칭 동작과 유지 동작을 별도의 전극으로 구동할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법은 플라즈마 스위칭 동작과 유지 동작을 별도의 전극으로 구동하므로 종래의 교류/직류 혼합 구동의 불안정 구동문제를 해결할 수 있게 된다. 또한 플라즈마 스위칭을 위한 보조전극에는 0V와 플로팅 상태만을 갖게 되므로 구동이 간단해 질수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 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.

Claims (9)

  1. 아날로그 영상신호에 의해 구동되는 다수개의 셀들을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 셀 각각은
    상부기판 상에 형성된 유지전극쌍과,
    상기 유지전극쌍과 나란하게 상기 상부기판 상에 형성되어 플라즈마 스위칭 을 전용하기 위한 스위칭 보조전극과,
    상기 유지전극쌍 및 스위칭 보조전극과 직교되도록 하부기판 상에 형성되어 상기 유지전극쌍 중 어느 하나의 전극과 어드레스 방전을 행하여 셀을 선택하는 어드레스전극과,
    상기 어드레스전극을 일측 전극으로 사용하여 상기 유지전극쌍 중 어느 하나의 전극과 방전을 일으킴으로써 유지방전을 개시시키기 위한 전압을 충전하는 충전소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 보조전극이 노출되게 함과 아울러 상기 유지전극쌍이 덮여지도록 상기 상부기판 상에 부분적으로 형성되는 상부 유전층과,
    상기 상부 유전층 상에 전면 증착되는 보호막과,
    상기 충전소자와 상기 어드레스전극을 덮도록 상기 하부기판 상에 전면 증착되는 하부 유전층과,
    상기 상부기판과 하부기판 사이에 수직으로 형성되는 격벽과,
    상기 하부 유전층과 상기 격벽 상에 형성되는 형광층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전소자는 상기 하부 유전층을 사이에 두고 중첩되는 상기 어드레스전극과 어드레스 보조전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 아날로그 영상신호에 의해 구동되는 다수개의 셀들을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서,
    상기 셀들을 초기화하기 위한 리셋 단계와,
    상기 영상신호에 대응되는 어드레스 전압을 상기 셀별로 마련된 충전소자에 충전시키기 위한 어드레스 단계와,
    상기 충전소자에 충전된 어드레스 전압에 비례하는 기간동안 유지방전을 발생시키기 위한 유지방전 단계와,
    스위칭 보조전극에는, 상기 리셋 단계 및 어드레스 단계에서는 0V가 공급되고, 상기 유지방전 단계에서는 플로팅 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리셋 단계에서는
    주사/유지 전극 라인에 리셋전압펄스를 공급하여 리셋방전이 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 어드레스 단계에서는
    어드레스 전극에 표시하고자 하는 셀에 해당하는 데이터 전압이 인가되어 스위칭 보조전극과 주사/유지 전극 라인 사이에 플라즈마 스위칭을 위해 어드레스 방전이 발생하고,
    상기 주사/유지 전극에는 부극성 전압이 공급됨과 동시에 상기 스위칭 보조 전극에는 0V가 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 유지방전 단계는 상기 어드레스 전극에 램프파형을 공급하는 단계와,
    상기 램프파형과 충전소자에 충전된 전압의 합전압에 의하여 공통유지 전극과 주사/유지전극 사이에서 유지방전이 일어나는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 유지방전이 일어나는 동안 상기 스위칭 보조전극은 플로팅 상태를 유지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법.
  9. 삭제
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