KR20030090370A - 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판 디스플레이 기술에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)에 관한 것이며, 더 자세히는 PDP의 구동 기술에 관한 것이다. 본 발명은 구동 유닛의 사이즈를 줄일 수 있는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 기존의 구동 방식을 그대로 유지하면서 X전극 유지 구동 펄스를 생성하는 부분과 Y전극 유지 구동 펄스를 생성하는 부분을 하나로 통합하여 구동 유닛의 크기를 줄일 수 있도록 하였다. 이에 따라 유지 구간에서 펄스(두 전극 인가 전압의 차값에 해당하는 레벨)는 X전극이나 Y전극 어느 한쪽에만 인가되며, 나머지 한쪽은 공통 그라운드로 잡는다. 다만, X드라이버측에는 스캔 구간에서 특정 레벨값(Vshelf)으로 X전극을 구동하기 위한 최소한의 구동부만을 남긴다.

Description

3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널{3-electrods surface discharge type AC PDP}
본 발명은 평판 디스플레이 기술에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)에 관한 것이며, 더 자세히는 PDP의 구동 기술에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 기체 방전시에 생성된 플라즈마를 이용하여 화상을 표시하는 표시소자로서, 기체 방전 표시(gas discharge display) 소자라고도 부른다. PDP는 상판과 하판 사이에 Ne, Xe 등의 방전 기체를 충진하고, 기체 방전을 통해 발생한 진공자외선이 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 형광체를 여기하여 가시광선을 발생시킨다.
PDP는 직류(DC)형과 교류(AC)형으로 구분이 되는데, DC형은 플라즈마를 형성하기 위해 외부에서 가해주는 전압인가를 위해 사용되는 전극이 플라즈마에 직접 노출되어 전도전류가 전극을 통해 직접 흐르도록 하는 방식으로, 구조가 비교적 간단한 장점이 있으나 전극이 방전 공간에 노출이 되어 전류제한을 위한 외부저항을 구비해야 하는 단점이 있다. AC형은 전극이 유전체로 덮여 있어 직접 노출되지 않아 변위전류가 흐르도록 하는 방식으로, 유전체로 전극을 덮어 자연적 전류제한을할 수 있어 방전시 이온충격으로부터 전극이 보호되어 DC형에 비해 수명이 길다. AC형은 방전 셀의 전극 구조에 따라 다시 대향방전형과 면방전형으로 나뉘어 지는데, 대향방전형은 형광체가 이온충격에 의한 형광체 열화로 인해 수명이 단축되는 문제가 있는 반면, 면방전형은 방전을 형광체 반대편면으로 모아 형광체 열화를 최소화함으로써 대향형 구조의 문제점을 극복하였고, 현재 대부분의 PDP에서 이 방식을 채택하고 있다.
한편, 다양한 평판 디스플레이 중에서도 PDP는 박형, 대화면의 구현이 용이하여 증권거래소의 현황게시판, 화상회의용 디스플레이, 그리고 최근 대화면의 벽걸이 TV에 이르기까지 이용 분야가 증대되고 있는 추세이다.
도 1은 3전극 면방전형 AC PDP의 단위셀의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 3전극 면방전형 AC PDP는 배면기판(10), 어드레스 전극(11), 백색 유전체(12), 격벽(13) 등이 배면판을 이루며, 전면기판(14), 투명 전극(ITO)(15), 버스 전극(16), 투명 유전체(17), 유전체 보호막(MgO)(18), 블랙 스트라이프(black stripe)(도시되지 않음) 등이 전면판을 이룬다. 또한, PDP에서 색상을 구현하기 위한 형광체(R, G, B)(19)는 투과형의 경우는 전면판에, 반사형의 경우는 도시된 바와 같이 배면판의 격벽(13) 사이에 배치된다.
도 2는 3전극형 AC PDP의 전극 배치도이다.
도 2를 참조하면, 패널(20)의 수평 방향으로 다수의 X전극(21) 및 Y전극(22)이 쌍을 이루어 연이어 배치되며, 패널(20)의 수직 방향으로 다수의 어드레스전극(23)이 연이어 배치된다. X전극(21) 및 Y전극(22)과 어드레스전극(23)이 교차하는 지점에 방전셀(A)이 형성된다. AC형 PDP의 구동시 방전 셀 내의 X전극(21) 및 Y전극(22) 간에 방전 기체의 방전개시 전압 이상의 고전압을 지속적으로 교번하여 인가해 주어야 한다.
도 3은 종래기술에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 블럭 구성도이다.
도 3을 참조하면, 3전극 면방전형 AC PDP는 X전극 및 Y전극, 어드레스 전극을 포함하여 상기 도 1에 도시된 단위셀의 어레이로 이루어진 패널(30)과, 동기신호(Vsync, Xsync)를 입력 받아 드라이버 제어신호를 생성하고, 필드데이터(DF)를 입력 받아 데이터 처리를 수행하는 제어부/데이터처리부(31)와, 유지 구간에서 X전극을 구동하는 펄스를 생성하는 X-유지 드라이버(36)와, 제어부/데이터처리부(31)로부터 출력된 제어신호 및 X-유지 드라이버(36)에 제어 받아 X전극을 구동하기 위한 펄스를 생성하는 X 드라이버(32)와, 제어부/데이터처리부(31)로부터 출력된 제어신호에 응답하여 어드레스전극을 구동하기 위한 펄스를 생성하는 어드레스 드라이버(33)와, 제어부/데이터처리부(31)로부터 출력된 제어신호에 응답하여 유지 구간에서 Y전극을 구동하는 펄스를 생성하는 Y-유지 드라이버(34)와, 제어부/데이터처리부(31)와 Y-유지 드라이버(34)에 제어 받아 Y전극을 스캔 구동하기 위한 펄스를 생성하는 Y-스캔 드라이버(35)를 구비한다.
PDP의 셀은 2치 발광 소자이므로, 중간조는 셀마다 1필드의 방전 회수를 계조 레벨에 따라서 설정함으로써 재현된다. 컬러 표시는 계조 표시의 일종으로, 표시색은 3원색의 휘도의 조합에 의하여 결정된다. 여기서, 필드란 시계열의 화상 표시의 단위 화상으로서, 인터레이스 형식의 경우 프레임(frame)의 각 필드를 의미하고, 논인터레이스 형식의 경우 프레임자체를 의미한다. 계조 표시에는 1필드의 휘도의 가중치를 부여한 복수의 서브필드로 구성하고, 서브필드 단위의 점등의 유무의 조합에 의하여 1필드의 총방전 회수를 설정하는 방법이 이용된다. 유지전압(Vsus)의 인가 주기(구동 주파수)가 일정한 경우, 휘도의 가중치가 다르면 유지전압(Vsus)의 인가 시간이 다르다.
일반적으로, 서브필드(subfield, SF)에는 초기화(reset) 구간, 어드레싱(addressing) 구간, 유지(sustain) 구간이 할당된다. 유지 구간의 종료 시점에서는 벽전하가 잔존하는 셀과 잔존하지 않는 셀이 혼재하므로, 초기화 구간에서 모든 셀에 대하여 대전 상태를 균등화하여 어드레싱의 신뢰도를 높이고 있다. 원리적으로는 기입 형식의 어드레싱의 경우에는 초기화 구간에서 모든 셀을 무대전 상태로 하고, 소거 형식의 어드레싱의 경우에는 모든 셀에 일정량의 벽전하를 형성하면 된다. 그러나, 실제로는 셀간에 방전 특성에 미표한 산포가 있으므로, 모든 셀의 전하량을 동일하게 하면, 특성의 산포분만큼 어드레싱의 전압 마진이 좁아지게 된다. 한편, 어드레싱의 전압 마진을 넓히기 위해서 초기화 구간에서 전하 형성 과정과 전하 조정 과정을 거치는 기법이 제안된 바 있다. 전하 형성 과정에서는 모든 셀에 동일 극성의 벽전압을 발생시키고, 전하 조정 과정에서는 완만한 구배의 점증 전압(램프파 전압)을 인가하여 벽전압을 적정치로 조절한다.
도 4는 상기 도 3의 종래기술에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 구동 파형도이다.
우선, 초기화 구간에서는 Y-유지 드라이버(34)에서 생성된 제1 램프파를 Y전극에 인가한 다음, X-유지 드라이버에서 생성된 약 340V의 펄스를 X전극에 인가한다. 이때 어드레스전극(Z)에는 약 75V의 펄스가 인가된다. 이 경우, X전극과 Y전극, X전극과 어드레스 전극 사이에 방전이 일어나 모든 셀의 벽전하가 소멸된다. 한편, 이론적으로는 상기와 같은 초기화 과정에 의해 초기화가 완벽하게 이루어지나, 실제로는 초기화가 불완전할 수 있기 때문에 다시 한번 Y전극에 제2 램프파를 인가하여 벽전하가 완전히 소멸되도록 한다. 도면에서 VKP는 킥펄스를 나타낸 것으로, 이는 보조적으로 인가하는 것이어서 킥펄스(VKP)를 인가하지 않더라도 동작 상에 문제를 유발하지는 않는다.
다음으로, 어드레싱 구간에서는 X전극에는 유지전압(Vsus) 보다는 낮은 전압(X 드라이버(32)에서 생성됨)이 공통으로 인가되며, 어드레스전극(Z)의 순차적인 선택에 따라 Y전극 역시 순차적으로 음의 스캔 전압(Y-스캔 드라이버(35)에서 생성됨)으로 펄싱하게 된다. 이처럼 특정 어드레스가 선택되면 해당 셀의 Y전극과 어드레스전극의 방전으로 인한 셀 내 하전입자가 생성되어 X전극에 인가된 전압과 Y전극에 인가된 스캔전압에 의해 방전이 발생하고, X전극은 음전하로, Y전극은 양전하로 대전된다. 즉, 어드레싱 구간에서는 Y전극을 스캔 전극으로 이용하고 어드레스전극을 데이터 전극으로 이용하여 선택된 셀에서 순차적으로 방전이 일어나도록 한다. 도면에서는 하나의 Y전극에 대한 스캔 펄스만을 도시하였다.
이어서, 유지 구간에서는 어드레스전극이 플로팅되거나 75V의 전압을 인가 받고, Y전극과 X전극이 교번하여 유지전압(Vsus)으로 구동된다. 유지 구간은 표시구간이라고도 하는데, 이 구간에서는 표시전극(X전극 및 Y전극)을 피복하고 있는 투명유전체층의 메모리 기능이 이용된다. 즉, X전극에 대전된 음전하와 Y전극에 대전된 양전하에 의한 벽전압에 외부 인가전원(Vsus)이 더해져 방전을 유도한다. 유지전압(Vsus)은 방전개시전압(Vf)보다는 작고 방전개시전압(Vf)과 표시전극간 벽전압(Vw)의 차값(Vf-Vw)보다는 큰 레벨을 가지는데, 유지전압(Vsus)이 인가되면 벽전하가 존재하는 셀에서만 셀 전압(Vc, 인가전압과 벽전압의 합으로 실표전압이라고도 함)이 방전 개시 전압(Vf)을 넘어가 면방전이 일어난다. 따라서, 유지전압(Vsus)의 인가 주기를 짧게 하면, 외관 상으로 연속한 점등 상태를 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성되어 동작하는 종래의 3전극 면방전형 AC PDP는 X전극과 Y전극을 구동하기 위한 드라이버가 별도로 존재하기 때문에 구동 유닛(통상적으로 패널의 후방에 배치함)의 사이즈를 증가시켜 PDP 제품의 크기(두께) 축소를 저해하는 요인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구동 유닛의 사이즈를 줄일 수 있는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 3전극 면방전형 AC PDP의 단위셀의 단면도.
도 2는 3전극형 AC PDP의 전극 배치도.
도 3은 종래기술에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 블럭 구성도.
도 4는 상기 도 3의 종래기술에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 구동 파형도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 블럭 구성도.
도 6은 상기 도 5에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 구동 파형도.
도 7은 본 발명 일 실시예(도 5 및 도 6 참조)에 따른 각 구간의 오실로스코프 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
50 : 패널
51 : 제어부/데이터 처리부
52 : X 드라이버
53 : 어드레스 드라이버
54 : 공통 유지 드라이버
55 : Y-스캔 드라이버
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 다수의 제1 및 제2 표시전극과 다수의 어드레스전극이 배열된 패널; 동기신호를 입력 받아 드라이버 제어신호를 생성하고, 필드데이터를 입력 받아 데이터 처리를 수행하는 제어/데이터처리 수단; 상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 상기 어드레스전극을 구동하기 위한 어드레스전극 구동 수단; 상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 어드레싱 구간에서 상기 제1 주사전극을 구동하기 위한 제1 스캔 구동 수단; 상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 어드레싱 구간에서 상기 제2 주사전극을 구동하기 위한 제2 스캔 구동 수단; 및 상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 유지 구간에서 양의 유지전압과 음의 유지전압으로 교번하여 상기 제2 표시전극을 구동하기 위한 공통 유지 구동 수단을 구비하는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널이 제공된다.
본 발명은 기존의 구동 방식을 그대로 유지하면서 X전극 유지 구동 펄스를 생성하는 부분과 Y전극 유지 구동 펄스를 생성하는 부분을 하나로 통합하여 구동 유닛의 크기를 줄일 수 있도록 하였다. 이에 따라 유지 구간에서 펄스(두 전극 인가 전압의 차값에 해당하는 레벨)는 X전극이나 Y전극 어느 한쪽에만 인가되며, 나머지 한쪽은 공통 그라운드로 잡는다. 다만, X드라이버측에는 스캔 구간에서 특정 레벨값(Vshelf)으로 X전극을 구동하기 위한 최소한의 구동부만을 남긴다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 블럭 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 3전극 면방전형 AC PDP는 X전극 및 Y전극, 어드레스 전극을 포함하여 상기 도 1에 도시된 단위셀의 어레이로 이루어진 패널(50)과, 동기신호(Vsync, Xsync)를 입력 받아 드라이버 제어신호를 생성하고, 필드데이터(DF)를 입력 받아 데이터 처리를 수행하는 제어부/데이터처리부(51)와, 제어부/데이터처리부(51)로부터 출력된 제어신호에 응답하여 어드레싱 구간에서 X전극을 구동하기 위한 X 드라이버(52)와, 제어부/데이터처리부(51)로부터 출력된 제어신호에 응답하여 어드레스전극을 구동하기 위한 펄스를 생성하는 어드레스 드라이버(53)와, 제어부/데이터처리부(51)로부터 출력된 제어신호에 응답하여 +Vsus와 -Vsus로 Y전극을 구동하기 위한 공통 유지 드라이버(54)와, 제어부/데이터처리부(51)와 공통 유지 드라이버(54)에 제어 받아 Y전극을 스캔 구동하기 위한 펄스를 생성하는 Y-스캔 드라이버(55)를 구비한다.
즉, 본 실시예에 따른 3전극 면방전형 AC PDP는 X전극 및 Y전극을 유지 구동하기 위한 드라이버를 Y-유지 드라이버쪽으로 통합하여, X전극은 공통 그라운드로 잡은 상태에서 Y 전극에만 유지 펄스를 인가한다. 따라서, 유지 구동시 Y전극에는 Y-X에 해당하는 레벨의 펄스가 인가된다.
도 6은 상기 도 5에 따른 3전극 면방전형 AC PDP의 구동 파형도이다.
우선, 초기화 구간에서는 제1 램프파를 Y전극에 약 12㎲ 동안 인가하고, X전극에 그라운드 전압을 인가한다. 제1 램프파 구간에서 어드레스전극(Z)에는 펄스가 인가된다(플로팅 또는 그라운드 전압이 인가될 수도 있음). 이어서 제1 램프파 구간이 끝나면 Y전극에 음의 벽전하 전압(-350V)을 인가하여 X전극과 Y전극, X전극과 어드레스 전극 사이에 방전이 일어나 모든 셀의 벽전하가 소멸되도록 한다. 다음으로, Y전극에 제2 램프파를 인가하여 잔류할 수 있는 벽전하가 완전히 소멸되도록 한다. 이러한 초기화 구간 전체에서 X전극에는 그라운드 전압이 인가된다.
다음으로, 어드레싱 구간에서는 X전극에는 유지전압(Vsus) 보다는 낮은 레벨(약 45V)의 전압(X 드라이버(52)에서 생성됨)이 공통으로 인가되며, 어드레스전극(Z)의 선택에 따라 Y전극 역시 순차적으로 음의 스캔 전압으로 펄싱하게 된다. 이처럼 특정 어드레스가 선택되면 셀 내 하전입자가 형성되어 X전극과 Y전극 간의 방전을 유도하게 되고, 이때 X전극은 음전하로 대전되고, Y전극은 양전하로 대전된다. 도면에서는 하나의 Y전극에 대한 스캔 펄스만을 도시하였다.
이어서, 유지 구간에서는 Y전극에 +Vsus와 -Vsus를 교번하여 인가한다. 이때, X 드라이버(52)의 동작은 배제되어 X전극에는 그라운드 전압이 인가되며, 공통 유지 드라이버(54)와 Y-스캔 드라이버(55)가 동작하여 Y전극만을 구동하게 된다. 한편, 어드레스전극(Z)에는 약 75V의 전압이 인가되거나 플로팅된다. 방전 유지 전압(Vsus)은 약 175V이다.
종래기술에 따르면, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 유지 구간에서는 Y전극과 X전극에 교번하여 +Vsus를 인가하였으나, 본 발명에서는 X전극은 그라운드로 잡은 상태에서 Y전극에만 +Vsus와 -Vsus를 교번하여 인가함으로써 패널 캐패시터(X전극과 Y전극 간의 용량성분)의 입장에서는 종래와 동일한 구동 과정을 겪게 된다. 즉, 패널 캐패시터 전압(Vcp)은 +Vsus와 -Vsus로 교번하여 펄싱함으로써 방전 상태를 유지하는 것이다.
도 7은 본 발명 일 실시예(도 5 및 도 6 참조)에 따른 각 구간의 오실로스코프 파형도로서, 초기화 구간, 어드레싱 구간, 유지 구간으로 나누어 구동 파형 대비 광출력을 포토 센서로 검출한 발광 파형을 나타내고 있으며, 본 발명의 적용에 따라 패널에 인가된 구동 전압의 파형이 종래기술과 다르지만 발광 파형은 거의 동일함을 확인할 수 있으며, 이는 본 발명의 적용에 따른 PDP의 동작 특성의 변화가 없음을 확인할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 PDP의 동작 특성의 열화 없이 구동 유닛의 통합을 이룰 수 있으며, 이로 인하여 구동 유닛 전체 크기를 줄일 수 있다. 구동 유닛의 최소화를 위해서는 X전극을 모든 구간에 걸쳐 그라운드로 잡아주는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 유지 구간에서 X전극을 그라운드로 잡아주는 경우에는 스캔 구간에서 X전극에 전하가 대전되지 않고, 이러한 상태에서 Y전극에 유지전압(Vsus)이 인가되더라도 유지전압(Vsus)과 벽전압(Vw)의 합이 방전개시전압(Vf)에 미치지 못하는 결과를 초래하게 되므로, 어드레싱 구간에서 X전극을 특정 레벨값(Vshelf)으로 구동하기 위한 최소한의 구동부를 두는 것은 불가피하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예컨대, 전술한 실시예에서는 유지구간에서 X전극은 그라운드로 잡은 상태에서 Y전극에만 +Vsus와 -Vsus를 교번하여 인가하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 Y전극을 그라운드로 잡은 상태에서 X전극에 -Vsus와 +Vsus를 교번하여 인가하는 경우에도 적용할 수 있다.
전술한 본 발명은 PDP의 구동 유닛의 사이즈를 줄일 수 있으며, 이에 따라 PDP 제품의 크기(두께)를 축소할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    다수의 제1 및 제2 표시전극과 다수의 어드레스전극이 배열된 패널;
    동기신호를 입력 받아 드라이버 제어신호를 생성하고, 필드데이터를 입력 받아 데이터 처리를 수행하는 제어/데이터처리 수단;
    상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 상기 어드레스전극을 구동하기 위한 어드레스전극 구동 수단;
    상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 어드레싱 구간에서 상기 제1 표시전극을 구동하기 위한 제1 주사전극 구동 수단;
    상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 어드레싱 구간에서 상기 제2 주사전극을 구동하기 위한 제2 표시전극 스캔 구동 수단; 및
    상기 제어/데이터처리 수단에 제어받아 유지 구간에서 양의 유지전압과 음의 유지전압으로 교번하여 상기 제2 표시전극을 구동하기 위한 공통 유지 구동 수단
    을 구비하는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    초기화 구간에서 상기 제1 표시전극에는 그라운드 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    유지 구간에서 상기 제1 표시전극에는 그라운드 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 표시전극은 X전극이며, 상기 제2 표시전극은 Y전극인 것을 특징으로 하는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 표시전극은 Y전극이며, 상기 제2 표시전극은 X전극인 것을 특징으로 하는 3전극 면방전형 교류 플라즈마 디스플레이 패널.
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