KR20000026030A - 플라즈마 디스플레이 패널의 구조 및 구동방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 구조 및 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화면 콘트라스트 향상을 위한 구동방법과 전극의 구조에 관한 것으로, 열방향으로 연속하여 형성되어 소정의 쓰기펄스와 스캔펄스 및 서스테인펄스를 연속적으로 인가받는 복수개의 제 1 스캔전극과 제 2 스캔전극과, 제 1 스캔전극과 제 2 스캔전극 사이에 각각 형성되어 쓰기펄스에 반대인 위상의 펄스를 인가받아 제 1 스캔전극 사이의 공간과 제 2 스캔전극 사이의 공간에 1차 방전을 일으키는 복수개의 보조전극과, 보조전극에 겹치도록 형성되어 보조전극과 제 1, 제 2 스캔전극 사이의 1차 방전에 의한 발광을 차단하는 블랙마스크층과, 복수개의 보조전극들 사이의 제 2 스캔전극과 제 2 스캔전극에 인접한 제 1 스캔전극 사이에 형성되어 서스테인펄스에 반대인 위상의 펄스를 인가받아 제 2 스캔전극 사이의 공간과 제 2 스캔전극에 인접한 제 1 스캔전극 사이의 공간에 2차 방전을 일으키는 복수개의 공통전극을 포함하여 구성된 것이 특징이다. 이러한 특징을 가진 본 발명의 피디피는 1차 방전에 의한 광이 블랙마스크층에 의해 차단되므로, 종래보다 화면의 콘트라스트가 향상되는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 구조 및 구동방법
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하 피디피 : Plasma Display Panel)의 구조에 관한 것으로, 특히 선택적 소거 스캔(Selective Erase Scan) 방식의 피디피의 구조와 구동방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널과 액정표시장치(LCD)는 평판형 표시장치 중에서 가장 실용성이 높은 차세대 표시장치로 각광받고 있다. 특히 플라즈마 디스플레이 패널(이하 피디피 : Plasma Display Panel)은 액정표시장치보다 휘도가 높고 시야각이 넓어 옥외 광고탑 또는, 벽걸이 티브이, 극장용 디스플레이와 같이 박형의 대형 디스플레이로서 응용성이 넓다.
도 1은 일반적인 피디피의 단면구조를 도시한 것으로, 전면 유리기판(1)의 동일면 상에 Y 전극과 Z 전극을 형성하고, 그 Y 전극과 Z 전극 위에 유전층을 인쇄기법으로 형성하며, 유전층(2) 위에 보호층을 증착방식으로 형성한 상부구조와, 그 상부구조의 배면 유리기판(11) 위에 X 전극(12)을 형성하고, X 전극(12) 간에 인접한 셀(cell)과의 누화(crosstalk) 현상을 방지하기 위해 격벽(6)을 형성하며, 격벽(6)과 X 전극(12) 주위에 형광체(8, 9, 10)를 형성한 하부 구조로 구성되어 상부구조와 하부구조의 사이 공간에 불활성 가스를 봉입하여 방전영역(5)을 가지도록 구성된다.
이와 같은 구조에서 먼저, X 전극과 Y 전극 사이에 구동전압을 인가하면 X 전극과 Y 전극 사이에 대향방전이 일어나서 상부구조의 보호층 표면에 벽전하가 발생한다. 그리고, Y 전극과 Z 전극에 서로 극성이 반대인 방전전압을 지속적으로 인가하고 X 전극에 인가되던 구동전압을 차단하면, 벽전하에 의해 Y 전극과 Z 전극 상호간에 소정의 전위차가 유지되어 유전층(2)과 보호층(3) 표면의 방전영역에서 면방전이 일어난다. 그 결과, 방전영역의 불활성 가스로부터 자외선(7)이 발생된다. 이 자외선(7)에 의해 형광체(8, 9, 10)를 여기시키고, 발광된 형광체(8, 9, 10)에 의해 칼라(color) 표시가 이루어진다.
즉, 방전셀(cell) 내부에 존재하는 전자들이 인가된 구동전압에 의해 음극(-)으로 가속하면서, 상기 방전셀 안에 400∼500 torr 정도의 압력으로 채워진 불활성 혼합가스 즉, 헬륨(He)을 주성분으로 하여 크세논(Xe), 네온(Ne) 가스 등을 첨가한 페닝(Penning) 혼합가스와 충돌하여 불활성 가스가 여기되면서 147nm의 파장을 갖는 자외선이 발생한다. 이러한 자외선(7)이 하부전극(12)과 격벽(6) 주위를 둘러싸고 있는 형광체(8, 9, 10)와 충돌하여 가시광선 영역에 발광이 된다.
이러한 피디피는 X 전극과 Y 전극 그리고, Z 전극에 전압의 인가를 제어하여 화소(pixel)를 구성하는 셀(cell)을 방전시키며, 이 방전에 의해 발광된 빛의 양은 셀의 방전시간을 변화시켜 조절한다. 즉, 영상표시를 위해 필요한 계조(grey scale)는 전체영상을 표시하기 위해 필요한 시간(NTSC TV 신호의 경우, 1/30초) 내에서 개개의 셀이 방전되는 시간의 길이를 서로 다르게 하여 구현시킨다. 이 때, 화면의 휘도는 각각의 셀을 최대로 방전되었을 때의 밝기에 의해 결정된다. 또, 피디피 화면의 휘도를 최대로 높이려면, 한 화면을 구성시키기 위해 필요한 시간 내에서 셀의 방전시간을 최대로 길게 유지되어야 한다.
도 2는 구동회로부가 포함된 피디피의 개략적인 구조를 도시한 블록도로서, 패널과 X 전극 드라이버와 Y 전극 드라이버 그리고, Z 전극 드라이버를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 피디피의 각 셀에 형성된 X 전극은 X 전극 드라이버에 연결되어 어드레스전압(address voltage)을 인가받고, Y 전극은 Y 전극 드라이버에 연결되어 스캔전압(scan voltage)을 인가받으며, Z 전극은 Z 전극 드라이버에 연결되어 서스테인전압(sustain voltage)을 인가받는다.
도 2에 도시된 것과 같이 구성된 피디피 구동회로부의 콘트롤러는 외부로부터 클럭신호와, RGB 데이터, 수직동기신호 및, 수평동기신호 등, 각종 제어신호들을 입력받아 스캔데이터를 생성하여 Y 전극 드라이버에 인가하고, 어드레스데이터를 생성하여 X 전극 드라이버에 인가한다. 따라서, 각각의 드라이버에 인가된 신호에 따라 X 전극과 Y 전극 및 Z 전극이 구동되어 피디피에 화상이 표시된다.
일반적인 피디피의 Y 전극과 Z 전극에 인가되는 파형은 도 3에 도시된 것과 같다. Y 전극과 Z 전극의 파형은 서로 위상이 다르고 주기가 같다. 다만 Y 전극의 파형은 소거펄스와 스캔펄스가 포함된 것이 Z 전극의 파형에 비해 차이가 있다.
피디피의 면방전은 Y 전극과 Z 전극 사이의 전위차에 의해 발생되는 것이다. 이러한 피디피의 면방전을 일으키기 위해서 Y 전극에 인가되는 펄스는 쓰기(write)구간과 소거구간 및 서스테인구간으로 나뉘어진다.
쓰기구간은 선택소거스캔(Selective Erase Scan)방식의 피디피의 모든 방전셀에 적용되는 구간으로서, Y 전극과 Z 전극 사이에 1차방전을 일으켜 벽전하를 생성시킨다. 그리고, 소거구간은 1차방전을 일으킨 방전셀에서 계조에 따라 방전을 중단하는 구간으로서, Y 전극과 Z 전극 사이의 벽전하를 소거하여 방전을 중단시킨다. 또, 서스테인구간은 1차방전을 일으킨 방전셀에서 계조에 따라 방전을 지속하는 구간으로서, Y 전극과 Z 전극 사이의 벽전하의 도움을 받아 방전되는 구간이다.
이 서스테인구간에 Y 전극과 Z 전극 사이에 인가되는 전압은 쓰기구간에 Y 전극과 Z 전극 사이에 인가되는 전압보다 대체적으로 낮다. 그 이유는 Y 전극과 Z 전극 사이의 벽전하가 일정 수준의 전위차를 가지고 있으므로, 방전에 필요한 전압을 보상해 주기 때문이다.
그러나, 종래의 선택소거스캔방식의 피디피는 화면의 계조대비(이하 콘트라스트 : contrast)가 좋지 않은 문제점이 있다.
왜냐하면, 모든 라인의 Y 전극과 Z 전극에 인가되는 펄스에 쓰기구간이 포함되어 있으므로, 방전시간이 가장 긴 흰색(white)을 나타내는 방전셀과 방전시간이 가장 짧은 검은색(black)을 나타내는 방전셀의 Y 전극과 Z 전극에 인가되는 펄스는 모두 1차방전구간을 가지게 된다. 화면의 콘트라스트는 검은색과 흰색의 명암차이에 의해 결정되는데, 종래의 선택소거스캔방식의 피디피는 검은색의 방전셀이 한 번 이상의 방전구간을 가지게 되므로, 검은색을 나타낸 방전셀의 휘도가 방전구간이 전혀 없는 방전셀에 비해 약간 높다. 그래서, 선택소거스캔방식의 피디피는 화면의 콘트라스트가 대향방전방식의 피디피 혹은, 기타 다른 방식의 피디피에 비해 좋지 않은 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선택소거스캔방식의 피디피에서 더 높은 화면의 콘트라스트를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 피디피의 방전셀의 구조를 도시한 단면도.
도 2는 구동회로부가 포함된 피디피의 개략적인 구조를 도시한 블록도.
도 3은 상기 도 1과 도 2에 도시된 피디피의 각 전극에 인가되는 신호의 파형을 도시한 파형도.
도 4는 본 발명의 피디피의 일부분의 구조를 도시한 평면도.
도 5는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 피디피의 단면의 일부를 도시한 단면도.
도 6은 상기 도 4와 도 5에 도시된 피디피의 각 전극에 인가되는 신호의 파형을 도시한 파형도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : n번째 라인의 제 1 스캔전극 110' : n+1번째 라인의 제 1 스캔전극
120 : 제 2 스캔전극 200 : 보조전극
210 : 보조전극구동부 300 : 공통전극
400 : 블랙마스크층 500 : 보조전극의 구동전압
본 발명은 보조전극을 추가로 설치하여 보조전극과 Y 전극 사이에 쓰기구간의 펄스를 인가하고, Z 전극과 Y 전극은 서스테인구간의 펄스를 인가하고, 보조전극과 Y 전극 사이의 방전에 의한 발광을 블랙마스크(black mask)로 차단하는 것이 특징이다.
본 발명의 피디피는 도 4에 도시된 것과 같이 쓰기펄스와 스캔펄스 및 서스테인펄스를 연속적으로 인가받는 복수개의 제 1, 제 2 스캔전극(110, 120)과, 쓰기펄스에 반대인 위상의 펄스를 인가받아 1차방전을 일으키는 복수개의 보조전극(200)과, 보조전극과 제 1 스캔전극 사이의 방전과 보조전극과 제 2 스캔전극 사이의 방전에 의한 발광을 차단하는 블랙마스크층(도 5의 400), 그리고 서스테인펄스에 반대인 위상의 펄스를 인가받아 제 1, 제 2 스캔전극과의 사이에 2차방전을 일으키는 복수개의 공통전극(300)을 포함하여 형성되어 있다.
본 발명의 피디피에 구성된 제 1 스캔전극(110)과 제 2 스캔전극(120)은 열(column)방향으로 연속하여 형성되어 있고, 외부 구동회로로부터 소정의 스캔전압을 인가받는다. 스캔전압은 도 5에 도시된 것과 같이 구간에 따라 쓰기펄스구간(t1)과 스캔펄스구간(t2) 및 서스테인펄스구간(t3)으로 구성되어 있다. 스캔전압의 쓰기펄스 구간과 서스테인펄스 구간은 모든 제 1, 제 2 스캔전극에서 동일한 시기에 인가되지만, 스캔펄스구간은 각각 다른 시기에 인가된다.
그리고, 보조전극은 제 1 스캔전극과 제 2 스캔전극 사이에 각각 형성되어 있고, 외부의 보조전극구동부(210)로부터 소정의 구동전압(500)을 인가받는다. 구동전압은 제 1, 제 2 스캔전극이 쓰기펄스 구간의 스캔전압을 인가받을 때에만 인가되는데, 구동전압의 파형은 도 5에 도시된 것과 같이 쓰기펄스에 반대인 위상을 갖는다. 보조전극(200)은 인접한 제 1 스캔전극(110) 사이의 영역(A)과 제 2 스캔전극(120) 사이의 영역(B)에서 모두 1차방전을 일으키도록 구성된다.
공통전극(300)은 n번째 보조전극의 쓰기펄스에 의해 방전되는 제 2 스캔전극(120)과 n+1번째 보조전극의 쓰기펄스에 의해 방전되는 제 1 스캔전극(110') 사이에 형성된다. 그리고, 모든 공통전극(200)은 외부로부터 동일한 위상의 서스테인전압을 인가받는다. 모든 제 1, 제 2 스캔전극(110, 120, 110')은 동일한 시기에 스캔전압의 서스테인펄스를 인가받으므로, 모든 공통전극(300)은 동일한 파형의 서스테인전압을 인가받는다. 이러한 서스테인전압은 스캔전압의 서스테인펄스에 반대인 위상을 갖는다. 즉, 모든 공통전극(300)은 동일한 파형의 서스테인전압을 인가받으므로, 하나의 공통배선으로 연결된다.
이러한 서스테인펄스를 인가받은 공통전극은 제 1, 제 2 스캔전극 중, 쓰기펄스를 인가받고 스캔펄스를 인가받지 않은 제 1, 제 2 스캔전극(110', 120) 사이의 영역(C)에서 방전을 일으킨다.
이하, 본 발명의 피디피의 동작원리에 대하여 첨부된 도 4와 도 5를 참조하여 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 피디피의 평면구조를 도시한 것이고, 도 5는 도 4에 도시된 피디피의 단면구조를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 피디피에 형성되어 있는 보조전극과 스캔전극 및 공통전극에 인가되는 신호의 파형을 도시한 것이다.
먼저, 보조전극과 제 1, 제 2 스캔전극에 쓰기펄스(t1)가 인가된다. 그러면, 보조전극과 제 1, 제 2 스캔전극 사이에 1차방전이 일어나 벽전하(wall charge)가 발생된다. 그 결과, 벽전하는 전극을 도포하고 있는 보호층 표면을 따라 스캔전극(110, 110', 120)과 공통전극(300) 사이의 공간으로 이동한다.
이어서, 스캔전극(110, 110', 120)에 인가되는 스캔전압의 서스테인구간에서는 보조전극(200)에 인가되던 구동전압이 꺼지고, 공통전극(300)에 서스테인전압이 인가된다. 그래서, 보조전극(200)과 제 1, 제 2 스캔전극(110, 120) 사이의 1차 방전이 꺼지고, 제 1, 제 2 스캔전극(110', 120)과 공통전극(300) 사이의 공간에 2차 방전이 발생된다. 스캔전극과 공통전극에 인가되는 서스테인펄스의 레벨은 스캔전극과 보조전극에 인가되었던 쓰기펄스의 레벨보다 낮아도 무방하다. 왜냐하면, 서스테인 구간에 유지되는 2차 방전에 필요한 전압은 1차 방전 시에 발생되었던 벽전하에 의해 일정 수준의 전위차가 보상되기 때문이다.
이 때, 보조전극(200)과 스캔전극(110, 120) 사이의 방전에 의해 발생된 광은 보조전극(200)과 스캔전극(110, 120) 사이의 공간 위를 도포하고 있는 블랙마스크층(Black Mask Layer)(400)에 의해 차단된다. 블랙마스크층(400)은 보조전극(200) 위에 겹쳐져 형성되고, 그 폭이 보조전극(200)의 폭보다 넓어 보조전극(200)과 스캔전극(110, 120) 사이의 방전에 의해 발생된 광을 차단하도록 구성된다. 따라서, 보조전극(200)과 스캔전극(110, 120) 사이의 방전에 의한 광은 차단되고, 스캔전극(110, 120)과 공통전극(300) 사이의 방전에 의한 광이 외부로 발산되는 것이다. 다시 말하면, 본 발명의 피디피는 보조전극에 인가된 쓰기펄스에 의한 광은 차단되고, 서스테인펄스에 의한 광만 발산되도록 구성된 것이다.
본 발명은 종래의 피디피에 비해 화면의 콘트라스트가 향상되는 효과가 있다. 종래의 피디피는 쓰기펄스가 공통전극에 인가되어 공통전극과 스캔전극 사이에 1차 방전이 일어나 벽전하가 생성되고, 연속하여 공통전극과 스캔전극 사이에 인가된 서스테인펄스에 의해 방전이 지속되어 광이 발생되었었다. 따라서, 종래의 피디피는 가장 짧은 방전시간이 요구되는 검은색(black) 화면을 구현할 때에도 1차 방전에 의한 광이 발생되어 화면의 콘트라스트가 낮았었다.
반면, 본 발명의 피디피는 쓰기펄스가 별도의 보조전극에 인가되어 보조전극과 스캔전극 사이에 1차 방전을 일어나 벽전하가 생성되고, 연속하여 공통전극과 스캔전극 사이에 서스테인 펄스가 인가되어 2차방전이 일어나 광이 발생되었었다. 이 때, 보조전극과 스캔전극 사이의 1차 방전에 의한 광은 블랙마스크층에 의해 차단된다. 즉, 본 발명의 피디피는 1차 방전에 의한 광이 블랙마스크층에 의해 차단되므로, 검은색 화면을 구현할 때에는 외부로 발산되는 광이 거의 없다. 따라서, 화면의 콘트라스트가 종래보다 높아지는 것이다.

Claims (4)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널에서,
    열방향으로 연속하여 형성되어 소정의 쓰기펄스와 스캔펄스 및 서스테인펄스를 연속적으로 인가받는 복수개의 제 1 스캔전극과 제 2 스캔전극;
    상기 제 1 스캔전극과 제 2 스캔전극 사이에 각각 형성되어 쓰기펄스를 인가받아 상기 제 1 스캔전극 사이의 공간과 제 2 스캔전극 사이의 공간에 1차 방전을 일으키는 복수개의 보조전극;
    상기 보조전극에 겹치도록 형성되어 상기 보조전극과 제 1, 제 2 스캔전극 사이의 1차 방전에 의한 발광을 차단하는 블랙마스크층;
    상기 복수개의 보조전극들 사이의 상기 제 2 스캔전극과 상기 제 2 스캔전극에 인접한 제 1 스캔전극 사이에 형성되어 서스테인펄스를 인가받아 상기 제 2 스캔전극 사이의 공간과 상기 제 2 스캔전극에 인접한 제 1 스캔전극 사이의 공간에 2차 방전을 일으키는 복수개의 공통전극을 포함하여 구성된 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 보조전극은 하나의 보조전극이 인접한 제 1 스캔전극 사이의 영역과 제 2 스캔전극 사이의 영역에서 모두 1차 방전을 일으키도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 공통전극은 하나의 공통전극이 인접한 제 1 스캔전극 사이의 영역과 제 2 스캔전극 사이의 영역에서 모두 2차 방전을 일으키도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 스캔전극과 보조전극과 제 2 스캔전극, 그리고 공통전극이 차례로 배열된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    제 1 스캔전극과 제 2 스캔전극에 소정의 쓰기펄스를 인가하고, 보조전극에 소정의 보조펄스를 인가하여 1차방전을 일으키는 단계;
    상기 제 2 스캔전극과 공통전극에 각각 서스테인펄스를 인가하여 상기 제 2 스캔전극과 공통전극 사이의 영역에 2차방전을 일으키는 단계를 포함하여 구성된 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법.
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