KR20000074176A - 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널은 다수의 방전셀들에 공통으로 고주파 신호를 공급하는 고주파전극과, 각각의 방전셀들 상에 독립적으로 형성되는 투명전극과, 고주파전극과 투명전극을 연결하는 저항체를 구비한다. 이와 같은 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널에서는 방전시 인접한 셀 간의 상호혼신이 방지되어 셀 단위의 방전 제어가 가능해진다.

Description

고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널{Plasma Display Panel Discharged by Radio Frequency signal}
본 발명은 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로 특히, 셀 단위의 고주파 방전 제어가 가능한 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함)은 가스방전에 의해 발생되는 자외선이 형광체를 여기시켜 형광체로부터 가시광선이 발생되는 것을 이용한 표시장치이다. PDP는 지금까지 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)에 비해 두께가 얇고 가벼우며 고선명 대형화면의 구현이 가능하다는 점과 넓은 시야각을 갖는다는 점등의 장점이 있다. PDP에서는 유지방전의 횟수를 조절함에 의해 화상표시에 필요한 단계적인 밝기 즉, 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현한다. 실제 교류 구동형 PDP에서는 유지방전을 수행하기 위해 통상 10㎑ ~ 100㎑의 구형펄스를 방전유지전극에 주기적으로 인가한다. 교류 구동형 PDP에서 방전은 하나의 구형펄스에 대해서 극히 짧은 순간에 한 번씩만 발생하고 대부분의 방전 시간은 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비 단계로 소비되어 방전효율이 낮아진다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고주파에 의해 방전되는 PDP(이하 "고주파 방전 PDP"라 함)가 제안되고 있다. 고주파 방전 PDP에서는 고주파 펄스에 의해 진동운동을 하는 전자가 방전가스를 연속적으로 이온화시킴으로써 거의 대부분의 방전시간동안 연속적인 방전이 이루어진다.
도 1a 및 도 1b는 각각 고주파 방전 PDP의 하판 구조를 나타낸 평면도 및 종단면도이다. 도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 고주파 방전 PDP의 하판은 하부기판(20) 상에 적층된 그라운드 플레이트(Ground Plate)(22), 제 1 분리층(24), 어드레스전극(26), 제 2 분리층(28), 스캔전극(30), 유전층(32), MgO 보호막(34) 및 보호막(34) 상에 수직으로 형성된 격벽(36)을 구비한다. 스캔전극(30)들은 하판에서 길이방향으로 나란히 배치되고 어드레스전극(26)들은 스캔전극(30)과 수직으로 교차된다. 스캔전극(30)과 어드레스전극(26)의 교차지점에 형성되는 방전셀(46)들 각각은 격벽(36)에 의해 구분된다. 그라운드 플레이트(22)는 고주파 신호의 기저전위를 설정하기 위한 접지전극으로 사용된다. 제 1 분리층(24)은 어드레스전극(26)과 그라운드 플레이트(22) 사이를 전기적으로 절연시키기 위한 절연체이다. 이와 유사하게 제 2 분리층(28) 역시 어드레스전극(26)과 스캔전극(30) 사이를 전기적으로 절연시키기 위한 절연체이다. 또한 제 2 분리층(28)은 스캔전극(30)과 어드레스전극(26) 간의 어드레스 방전시에 벽전하의 형성공간을 마련한다. 유전층(32)은 유지방전시 벽전하를 축적한다. 아울러 유전층(32)은 방전시 스캔전극(30)을 보호한다. MgO 보호막(34)은 유지방전시의 스퍼터링으로부터 유전층(32) 및 하판을 보호한다. 격벽(36) 및 보호막(34) 상에는 가시광선을 방출하는 형광체(48)가 도포된다. 격벽 사이에 형성되는 방전영역(38)에는 방전시 여기되는 방전가스가 주입된다.
도 2a 및 도 2b는 각각 고주파 방전 PDP의 상판 구조를 나타낸 평면도 및 종단면도이다. 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 고주파 방전 PDP의 상판은 상부기판(40)의 배면에 길이방향으로 형성되는 고주파전극(42)과, 상부기판(40)의 배면에 전면 도포되는 상부유전층(44)을 구비한다. 고주파전극(42)은 스캔전극(30)에 대향되는 지점에서 스캔전극(30)과 나란하게 형성된다. 고주파전극(42)은 유지방전시 고주파 신호를 인가한다. 상부유전층(44)은 유지방전시 고주파전극(42)을 보호하고 벽전하를 축적하는 역할을 한다.
도 3은 고주파 방전 PDP의 전체적인 전극배치 구조를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 세로방향으로 배치된 어드레스전극 라인들에 수직한 방향으로 스캔전극 및 고주파전극 라인들이 배치되어 있다. 이러한 어드레스전극 라인들과 스캔전극 및 고주파전극 라인들의 교차지점마다 방전셀이 마련되게 된다. 고주파전극들은 도면상에 도시되지 않은 고주파 신호원에 공통으로 접속되는 공통전극이다.
고주파 방전 PDP의 방전 과정을 간략히 설명하면, 어드레스전극(26) 및 스캔전극(30) 간에 교류 신호가 인가되면 어드레스 방전이 일어나게 된다. 어드레스 방전에 의해 방전영역(38)에는 하전입자가 발생하고, 제 2 분리층(28)에는 벽전하가 형성된다. 벽전하는 유지 방전시의 방전전압을 낮추는 역할을 한다. 그 다음 고주파전극(42)에 고주파 신호가 공급되면 방전영역(38)내에서 하전입자가 진동운동을 한다. 이에 따라 방전영역(38) 내의 방전가스가 연속적으로 이온화되면서 유지방전이 연속적으로 일어난다. 유지방전 기간중에 발생한 자외선이 형광체(48)를 여기시키고, 이 때 형광체(48)로부터 가시광선이 방출됨으로써 PDP의 화상을 구현하게 된다. 고주파 신호로는 주파수가 수십㎒ ~ 수백㎒인 구형파 또는 사인파가 이용된다.
상술한 바와 같이 고주파 방전 PDP는 어드레스방전을 일으키기 위한 교류 신호와 유지방전을 일으키는 고주파 신호에 의해 구동된다. 따라서 고주파 방전 PDP의 구동 회로는 주파수가 서로 다른 두 신호가 혼재하는 회로로 이루어진다.
도 4는 고주파 방전 PDP의 구동장치를 나타낸 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 고주파 방전 PDP의 구동장치는 고주파전극(42)과 스캔전극(30) 및 어드레스전극(26)을 구비한 PDP(60)와, 어드레스전극(26)에 어드레스 전압(VAdd)을 공급하기 위한 어드레스신호 발생부(62)와, 스캔전극(30)에 스캔전압(VSc)을 공급하기 위한 스캔신호 발생부(64)와, 고주파전극(42)에 고주파 신호(RF)를 공급하기 위한 고주파 발생부(66)와, 스캔전극(30)과 스캔신호 발생부(64) 사이 및 어드레스전극(26)과 어드레스신호 발생부(62) 사이에 각각 연결된 저역통과필터(Low-Pass Filter : 이하 "LPF"라 함)(68)와, 기저전압원(GND)과 스캔전극(30) 사이에 연결된 커패시터(Capacitor)(70)를 구비한다.
교류 신호(VAdd및 VSc)가 어드레스전극(26) 및 스캔전극(30)에 인가되면 어드레스전극(26)과 스캔전극(30) 간의 교류방전에 의해 각각의 방전셀에 대한 어드레싱 및 점화가 이루어진다. 어드레스 방전용 교류 신호들의 그라운드(Ground)단(B점)은 실제 그라운드가 아니며, 교류 신호들은 플로팅(Floating) 상태로 어드레스전극(26) 및 스캔전극(30)에 공급된다. 실제 그라운드는 고주파 발생부(66)에 연결되어 있다. 그 다음 방전셀의 점화에 뒤이어 고주파 신호(RF)에 의한 유지방전이 발생한다. 이 때, 도 4에 도시된 바와 같이 유지방전동안에 고주파전극(42)의 상대전극을 마련해 주기 위하여 고주파 신호의 그라운드가 스캔전극(30)에 연결(A점)되도록 회로가 설계된다. 스캔전극(30)은 어드레스방전시 스캔전압(VSc)을 인가함과 아울러 유지방전시 고주파전극(42)의 대향전극 역할을 겸하게 된다. 커패시터(70)는 유지방전시 고주파신호(RF)를 통과시키는 목적으로 사용된다. 유지방전시 스캔전극(30)으로 유기되는 고주파 신호는 고주파 방지용 LPF(68)에 의해 차단되어 스캔신호 발생부(64)에는 영향을 주지 않는다. 이와는 반대로 어드레스방전시의 스캔신호는 고주파 신호보다는 상대적으로 주파수가 낮으므로 LPF(68)를 통과하여 각각의 스캔전극(30) 라인들에 공급된다. LPF(68)는 교류 신호와 고주파 신호의 두 주파수에 따라 적절한 임피던스 값을 갖는 인덕터(Inductor)로써 구현되어진다. 이러한 LPF(68)는 어드레스전극부에도 동일한 목적에 의해 설계될 수 있다.
기존의 고주파 방전 PDP에서는 유지방전을 일으키는 고주파 신호원을 방전셀마다 개별적으로 공급하는 것이 불가능하다. 이에 따라 고주파전극들을 고주파 신호원에 공통으로 연결하여 고주파신호를 모든 방전셀에 공급하고 있다. 유지방전이 이루어질 셀을 선택하기 위한 스위칭은 어드레스방전 과정에서 이루어지게 된다. 이 경우 어느 한 셀에 인가된 방전전압은 공통 고주파전극을 통하여 인접한 다른 셀에 영향을 줄 수 있다. 즉 고주파전극을 통한 상호혼신(Crosstalk)에 의해 원치 않는 다른 셀에 방전을 일으키는 문제가 발생한다. 또한 고주파 방전이 지속되고 있는 방전셀에 강한 전계(또는 리셋 신호)를 걸어 하전입자나 이온을 소거하는 방법에 있어서도 공통 고주파 전극에 영향을 주어 고주파 신호원을 교란시킬 수 있다. 이로 인해 한 셀에서의 소거 동작이 모든 셀에 영향을 주는 상호혼신이 발생하여 어드레싱을 원천적으로 할 수 없게 되는 문제를 초래한다. 결론적으로 종래의 셀 구조는 셀단위의 방전 제어가 어렵기 때문에 한 화면에 켜진 셀과 안켜지 셀이 동시에 존재하는 화상표시장치에 적용하기에는 부적절한 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 셀 단위의 방전 제어가 가능한 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널을 제공함에 있다.
도 1a는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널의 하판을 나타낸 평면도.
도 1b는 도 1a에 도시된 하판의 종단면도.
도 2a는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널의 상판을 나타낸 평면도.
도 2b는 도 2a에 도시된 상판의 종단면도.
도 3은 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널의 전체적인 전극배치 구조를 나타낸 도면.
도 4는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 나타낸 블럭도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널의 상판을 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 전압 파형도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
20 : 하부기판 22 : 그라운드 플레이트
24 : 제 1 분리층 26 : 어드레스전극
28 : 제 2 분리층 30 : 스캔전극
32 : 유전층 34 : 보호막
36 : 격벽 38 : 방전영역
40,82 : 상부기판 42,90 : 고주파전극
44 : 상부유전층 46,86 : 방전셀
48 : 형광체 60 : 플라즈마 디스플레이 패널
62 : 어드레스신호 발생부 64 : 스캔신호 발생부
66 : 고주파 발생부 68 : 저역통과필터
70 : 커패시터 80 : 투명전극(ITO전극)
84 : 종격벽 88 : 저항
92 : 횡격벽
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널은 다수의 방전셀들에 공통으로 고주파 신호를 공급하는 고주파전극과, 각각의 방전셀들 상에 독립적으로 형성되는 투명전극과, 고주파전극과 투명전극을 연결하는 저항체를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 방전 PDP의 전극구조를 도시한 상판의 평면도이다. 도 5를 참조하면, 고주파전극(90)은 패널의 로우(Row) 라인에 해당되는 방전셀 라인 내의 모든 방전셀들에 공통으로 고주파신호를 공급하도록 전극라인으로 형성된다. 이러한 고주파전극(90) 라인들은 각 방전셀 라인들의 사이에 형성된다. 즉 상부기판(82) 배면의 횡격벽(92)이 위치하는 지점에 형성된다. 고주파전극(90)은 하판에 형성되는 스캔전극과 나란하게 되고, 어드레스전극과는 수직을 이룬다. 방전셀(86)이 위치하게 되는 상부기판(82)상의 배면에는 투명전극(ITO전극)(80)이 넓게 형성된다. 투명전극(80)은 각각의 방전셀(86)에 대응하여 분리되어 형성된다. 투명전극(80)은 저항(88)에 의해 고주파전극(90)에 연결된다. 저항(88)은 상부기판(82) 배면의 종격벽(84)이 위치하는 지점에 형성된다.
고주파전극(90)은 버스전극으로 사용되며 비교적 낮은 저항값을 갖는 금속전극이다. 본 발명에 따른 전극구조에서는 고주파전극(90)이 각각의 방전셀 상을 가로질러 형성되는 것이 아니고 대신 투명전극(80)이 방전셀(86) 상에 형성되므로 전극 면적을 충분히 넓게 할 수 있다. 투명전극(80)과 고주파전극(90)을 연결하는 저항(88)의 크기는 수십㏀ ~ 수㏁ 정도이다.
도 5에 도시된 바와 같은 전극구조를 갖는 상판과 도 1a에 도시된 바와 같은 하판을 접합함으로써 본 발명의 고주파 방전 PDP가 완성된다. 본 발명의 고주파 방전 PDP를 구동시키기 위한 구동장치로는 도 4에 도시된 바와 같은 구동장치가 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 방전 PDP를 구동하기 위한 구동방법을 설명하기 위한 것으로서, 도 4에 도시된 구동장치에 의해 임의의 서브필드 동안에 PDP의 각 전극들에 인가되는 전압파형을 나타내고 있다.
도 6을 참조하면, 임의의 서브필드는 어드레싱 기간, 트리거링 기간, 유지 방전 기간 및 리셋 기간으로 나뉘어진다. 어드레싱 기간은 유지 방전될 방전셀을 선택하는 기간이다. 어드레싱 기간에는 PDP의 어드레스전극과 스캔전극에 각각 어드레스 전압(VAdd)과 스캔 전압(VSc)이 인가되어 각각의 방전셀에서 어드레스 방전이 수행된다. 어드레스 신호로는 정극성(+) 전압(Vm)이 인가되고, 스캔 신호로는 부극성(-) 전압(Vdd)이 동시에 인가된다. 어드레스 방전시의 방전전압은 정극성 전압(Vm)과 부극성 전압(Vdd)의 전위차에 해당하는 고전압이 된다. 이에 따라 방전셀의 스캔전극과 어드레스전극 사이의 분리층에는 벽전하가 형성된다. 이 때, 한 방전셀에서 발생하는 어드레스 방전은 인접한 다른셀의 방전에 영향을 주지 않는다. 버스전극으로 사용되어 모든 방전셀에 고주파신호를 공급하는 공통 고주파 전극은 각각의 방전셀에 분리되어 형성된 투명전극에 높은 값을 갖는 저항에 의해 연결되어 있다. 이러한 저항은 투명전극으로부터 공통 고주파전극으로 역전류가 유기되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 따라서 한 방전셀에서 발생하는 어드레스 방전이 공통 고주파 전극에 영향을 주지 않게 되므로 인접한 셀이 고주파 신호에 의해 오방전되는 상호혼신이 방지된다.
어드레스 방전 후 고주파전극에 고주파 신호가 인가된 상태라도 고주파 신호의 레벨이 어드레싱된 방전셀에서 방전을 일으킬 정도로 충분히 크지 않으므로 스스로 유지 방전을 일으키지 못한다. 이에 따라 어드레스 방전이 끝나면 본격적인 고주파 유지 방전을 유인하기 위한 트리거링 신호가 인가된다. 트리거링 기간에는 어드레스전극과 스캔전극에 정극성(+) 전압(Vs)이 순차적으로 인가된다. 한편 어드레스 방전시 각 방전셀 별로 형성되는 벽전하량은 어드레싱 기간 중의 방전 시점의 차이에 의해 불균일한 분포를 갖는다. 트리거링은 어드레스 방전시 선택된 셀들에서 형성된 벽전하량을 균일하게 하여 고주파 신호 인가시 안정되고 균일한 유지 방전이 일어나도록 하는 역할도 병행한다. 트리거링 기간 중에도 투명전극과 공통 고주파전극을 연결하는 저항의 효과에 의해 인접한 셀 간의 상호혼신이 방지된다. 따라서 어드레싱 및 트리거링에 의한 셀 단위의 방전 제어가 가능해진다.
트리거링에 의해 고주파 방전이 개시되면 공통 고주파 전극을 통해 각각의 방전셀에 공급되고 있는 고주파 신호에 의해 어드레싱된 방전셀에서는 유지 방전이 일어난다. 방전 개시는 트리거링에 의해 실시되므로 낮은 전압으로도 고주파 유지 방전을 제어할 수 있다. 유지 방전시 고주파 전극에 인가되는 고주파 신호에 의해 방전영역 내의 하전입자들이 진동운동을 한다. 이 과정에서 방전영역 내의 방전가스가 여기되어 기저상태로 떨어질 때 발생하는 자외선이 방전영역 내에 도포된 형광체를 여기시킨다. 여기된 형광체에서는 가시광선이 발생되고, 발생된 적색, 녹색 및 청색의 가시광선이 조합되어 PDP의 화상을 구현하게 된다. 이때, 유지 방전 횟수, 달리 말해 유지 방전 기간에 의해 각 서브필드의 밝기가 달라지며, 밝기가 각각 다른 다수개의 서브필드들을 조합하여 한 프레임에 대한 계조를 구현하게 된다.
리셋 기간은 방전을 종료하는 기간이다. 리셋 기간에는 어드레스전극과 스캔전극에 동일한 정극성(+) 전압을 걸어 방전영역 내의 공간전하를 소멸시킴으로써 유지 방전을 소거한다. 공간전하를 소멸시키기 위하여 정극성(+) 전압을 인가하는 것이 운동에너지가 적은 전자를 움직이기에 용이하고 응답속도도 빨라진다. 이러한 경우에 있어서도 고주파 전극은 높은 값의 저항에 의해 방전셀의 투명전극에 연결되므로, 스캐전극이나 어드레스전극에 인가되는 고전압 내지는 방전 소거용으로 인가되는 고전계에 의해 영향을 받지 않게 된다. 이에 따라 방전 소거시에도 인접한 셀의 방전에 영향을 주는 상호혼신은 발생하지 않게 되고, 셀단위의 방전 제어가 가능해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널은 방전셀 간의 상호혼신을 방지함으로써 셀 단위로 방전을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 투명전극을 방전셀 상에 넓게 형성시킴으로써 유지방전을 위한 전극 면적이 확대되어 균일하고 강한 고주파 방전을 발생시킬 수 있다. 유지방전에 앞서 트리거링에 의해 고주파 방전을 개시하므로 저전압의 고주파 신호로써 유지 방전을 지속시킬 수 있는 저전력 방전 구동이 가능해진다.
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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

  1. 다수의 방전셀들에 공통으로 고주파 신호를 공급하는 고주파전극부와,
    상기 방전셀들 각각에 형성되는 투명전극부와,
    상기 고주파전극과 상기 투명전극을 연결하는 저항체를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파전극은 패널의 동일한 라인에 형성된 방전셀 라인에 공통으로 고주파 신호를 가하도록 전극라인으로 형성되며,
    상기 전극라인은 각 방전셀 라인 사이인 방전공간 이외의 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극라인은 각 방전셀 라인 사이의 격벽이 형성된 위치에 대향하도록 상부기판 상에 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명전극은 각각의 방전셀들 상에 서로 분리되어 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항체는 상기 방전셀 라인의 방전셀마다 형성된 개별 투명전극을 각 고주파전극 라인에 연결시키는 것을 특징으로 하는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항체의 저항값은 수십㏀ 내지 수㏁인 것을 특징으로 하는 고주파 방전 플라즈마 디스플레이 패널.
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