KR20040077523A - 고효율 및 유지 전압 감소를 위해 보조전극을 이용한플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동 방법 - Google Patents

고효율 및 유지 전압 감소를 위해 보조전극을 이용한플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스캔 전극와 유지 전극 사이에 그 각각과 평행하게 보조 전극을 삽입한 구조의 패널을 제안하며, 스캔 전극에 인가되는 펄스와 유지 전극에 인가되는 펄스와는 독립적인 펄스 형상, 주파수, 전압 크기 및 듀티비를 갖는 보조 펄스를 상기 보조 전극에 인가함으로써, 보조 전극에 누적된 벽전하를 이용하여 유지 전압을 감소시키고 휘도 및 효율이 개선되도록 하는 새로운 구동 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 복수개의 서로 평행한 패턴으로 형성되는 유지 전극(X), 각각의 유지 전극과 쌍을 이루며 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 스캔 전극(Y)을 갖는 상부 기판과, 유지 전극 및 스캔 전극과 교차하는 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 어드레스 전극을 갖는 하부 기판을 포함하고, 유지 전극 및 스캔 전극과 어드레스 전극이 교차하는 각각의 지점에 단위 방전 셀이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널이며, 상부 기판의 각각의 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 스캔 전극의 사이에 각각 삽입되며, 유지 전극 및 스캔 전극과 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 보조 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 및 유지 전압 감소를 위해 보조전극을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동 방법{PLASMA DISPLAY PANEL HAVING AUXILIARY ELECTRODE FOR ACHIEVING HIGH LUMINOUS EFFICIENCY AND REDUCING SUSTAIN VOLTAGE, AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 보조 전극을 삽입한 플라즈마 디스플레이 패널의 구조 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스캔 전극 및 유지 전극 사이에 그 각각과 평행하게 보조 전극을 삽입하고, 스캔 전극에 인가되는 펄스와 유지 전극에 인가되는 펄스와는 독립적인 펄스 형상, 주파수, 전압 크기 및 듀티비를 갖는 보조 펄스를 상기 보조 전극에 인가함으로써, 보조 전극에 누적된 벽전하를 이용하여 유지 전압을 감소시키고 휘도 및 효율이 개선되도록 하는 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래의 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 구조를 나타낸다. 이러한 구조의 플라즈마 디스플레이 패널(이하 'PDP'라 한다)을 3전극 면방전(Surface Discharge)형의 플라즈마 디스플레이 패널이라 한다. 이와 같은 3전극 면방전 형의 PDP는 ADS(Address Display Separate Period)라는 구동 방식을 사용하여 구동되는 것이 일반적이다.
종래 기술의 방전 셀은, 도 1에 도시된 바와 같이 전면판에 배치된 두개의 유지 전극(유지 전극 X와 스캔 전극 Y)과, 배면 판에 배치된 어드레스(address) 전극이 교차하는 구조를 갖는다. 패널의 동작 원리를 살펴보면, 영상 데이터에 의하여 선택된 셀을 턴온(turn-on) 시키고자 하는 경우, 어드레스 구간에서 선택된 셀의 스캔 전극과 어드레스 전극 사이에 방전을 일으켜 벽전하를 누적시키고, 유지 구간에 유지 전극과 스캔 전극 사이에 극성이 교번하도록 유지 펄스를 교대로 인가함으로써 디스플레이를 위한 방전을 발생시킨다.
도 2에는 상기 종래 기술의 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위해 일반적으로 사용되는 ADS 구동 방식의 구동 파형을 나타내었다. ADS 구동 방식에서는, 1 TV 필드를 통상 8개의 부필드로 나누고, 각각의 부필드(sub field)를 어드레스(address) 구간 및 유지(sustain) 방전 구간으로 나눈다. 이 중, 어드레스 구간은 단계 1(STEP 1), 단계 2(STEP 2), 단계 3(STEP 3)의 리셋(reset)구간과 단계 4(Step 4)의 어드레스 구간으로 나뉘어진다.
리셋 구간에서는 유지 전극 X 와 스캔 전극 Y에 전면 지우기 및 쓰기 펄스를 번갈아 가함으로써 모든 셀에 일정한 벽 전하를 형성하도록 하여 패널 전면의 방전 셀을 균일한 상태로 하며, 어드레스 구간의 동작에 대비한다. 이때 리셋 구간에 가하는 펄스는 필요에 따라 스므드 라이징(Smooth Rising) 펄스 또는 램프(Ramp) 펄스를 사용하거나, 1개의 부프레임(sub frame) 마다 초기화(reset) 펄스를 인가하는 방식이 아니라 2 내지 10개의 부프레임 마다 초기화 펄스를 인가하는 방식 등 다양한 방식이 사용될 수도 있다.
어드레스 구간에서는 어드레스 전극 펄스와 Y 전극에 가하는 순차적인 스캔(scan) 펄스에 의해 필요한 픽셀에 방전을 일으켜 벽 전하를 형성하여 이후의 유지 방전 구간에 대비한다.
현재 플라즈마 디스플레이 패널의 대형화 추세 및 고해상도 화질 구현 가능성에 대한 요구가 점차로 증가하는 추세이므로, 휘도 및 방전 효율을 개선 시키고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 방전 효율 개선을 위하여, 스캔 전극 및 유지 전극 사이의 간격을 보다 넓혀서 고효율을 달성하려는 시도가 이루어지고 있다. 스캔 전극과 유지 전극 사이의 전극 간격을 넓힘으로써 두 전극 사이의 전계를 줄이고, 그에 따라 전자의 여기 효율을 증대시켜 효율을 더욱 증가 시킬 수 있다는 결과가 보고된 바 있지만, 이 때, 전극 간격이 커짐에 따라 유지 전압이 상승하는 등의 구동 조건이 악화되는 문제에 대해서는 해결책이 제시되고 있지 못한 상황이다. 또한, 유지 전압의 증가는 구동에 사용되는 소자의 가격을 상승시켜 패널 제조 비용을 상승시키는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 휘도, 효율 및 유지 전압 감소를 위하여 보조 전극을 이용하는 새로운 플라즈마 디스플레이 패널의 구조 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은, 스캔 전극와 유지 전극 사이에 그 각각과 평행하게 보조 전극을 삽입한 구조의 패널을 제안하며, 스캔 전극에 인가되는 펄스와 유지 전극에 인가되는 펄스와는 독립적인 펄스 형상, 주파수, 전압 크기 및 듀티비를 갖는 보조 펄스를 상기 보조 전극에 인가함으로써, 보조 전극에 누적된 벽전하를 이용하여 유지 전압을 감소시키고 휘도 및 효율이 개선되도록 하는 새로운 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래 기술의 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 구조를 나타낸다.
도 2는 일반적인 ADS 구동 방식의 구동 파형을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 보조 전극이 삽입된 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한다.
도 4는 본 발명의 구동 방법에서 사용되는 파형을 예시한다.
도 5는 본 발명에 의해 구동 전압을 감소시킨 실험결과(최대 방전 유지 전압)이다.
도 6은 본 발명에 의해 구동 전압을 감소시킨 실험결과(최소 방전 유지 전압)이다.
도 7은 본 발명에 의해 휘도를 개선한 실험결과이다.
도 8은 본 발명에 의해 효율을 개선한 실험결과이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 복수개의 서로 평행한 패턴으로 형성되는 유지 전극(X), 상기 각각의 유지 전극과 쌍을 이루며 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 스캔 전극(Y)을 갖는 상부 기판과, 상기 유지 전극 및 스캔 전극과 교차하는 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 어드레스 전극을 갖는 하부 기판을 포함하고, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 상기 어드레스 전극이 교차하는 각각의 지점에 단위 방전 셀이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널이며, 상기 상부 기판의 상기 각각의 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 상기 스캔 전극의 사이에 각각 삽입되며, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 보조 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보조 전극은 투명 도전막의 패턴인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 상기 보조 전극의 간격은, 롱 갭(long gap) 방전을 유도하여 방전 효율을 증가시키기 위해, 100㎛ 이상 1000㎛의 범위를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 측면에 따른, 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법은, 복수개의 서로 평행한 패턴으로 형성되는 유지 전극(X), 상기 각각의 유지 전극과 쌍을 이루며 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 스캔 전극(Y)을 갖는 상부 기판과, 상기 유지 전극 및 스캔 전극과 교차하는 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 어드레스 전극을 갖는 하부 기판을 포함하고, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 상기 어드레스 전극이 교차하는 각각의 지점에 단위 방전 셀이 형성되며, 상기 상부 기판의 상기 각각의 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 상기 스캔 전극의 사이에 각각 삽입되며, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 보조 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 방법이며, 상기 방전 셀들이 균일한 초기 상태가 되도록 하기 위하여, 상기 복수개의 스캔 전극 및 상기 복수개의 유지 전극 사이에 리셋 펄스를 인가하는 단계; 영상 데이터에 따라 상기 방전 셀 중 턴 온(turn on)될 방전 셀을 선택하기 위하여, 상기 유지 전극을 양의 전압으로 고정하고, 상기 복수개의 스캔 전극에 순차적으로 펄스를 인가하며, 상기 복수개의 어드레스 전극에 상기 영상 데이터에 따른 펄스를 상기 스캔 전극에 인가되는 펄스와는 대칭이고 반대 극성으로 인가하는 단계; 및 상기 유지 전극과 상기 스캔 전극 사이의 극성이 교번하도록 교대로 펄스를 인가하면서, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극에 인가되는 펄스와는 독립적으로 제어되는 펄스 형상, 주파수, 전압 크기 및 듀티비를 갖는 펄스를 상기 보조 전극에 인가하여 상기 보조 전극에 벽전하를 누적시키는 단계를 포함한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3에서는 본 발명의 보조 전극이 삽입된 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한다. 본 발명에서는 상술한 도 1의 종래 기술에서 기술한 구조와는 달리, 전면 판의 유지 전극(X)과 스캔 전극(Y) 사이에 보조 전극을 삽입한 전극 구조를 제안한다. 보조 전극을 삽입하면서 유지 전극과 스캔 전극 사이의 전극 간격을 더 크게 하여 롱 갭(long gap) 방전을 유도하여 효율을 증대시킨다. 그러나, 이때 유지 전극과 스캔 전극의 간격이 커짐에 따라 동작 전압이 더욱 상승하게 되는데, 보조 전극에 보조 펄스를 가함으로써 동작 전압을 낮출 수 있음이 본 발명자에 의하여 관측되었다. 롱 갭 방전을 일으키기 위하여 바람직한 전극 간격은, 100㎛ 이상 1000㎛의 범위이다. 보조 전극은 ITO 등의 투명 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 구동 방법에서 사용되는 파형을 예시한다. 유지 구간(300) 동안에 상술한 전면 판에 형성된 보조 전극에 펄스(PSAX)를 인가한다. 보조 전극을 제외한 유지 전극(X) 및 스캔 전극(Y) 그리고 어드레스 전극에 인가하는 펄스는 상술한 종래 기술의 경우와 동일하게 인가된다. 롱 갭 방전을 이용하여 방전 효율을 상승시키고자 하는 경우, 종래 기술의 경우에는 유지 펄스의 전압이 높아져야 안정된 구동이 가능하나, 본 발명의 경우, 보조 전극에 인가되는 펄스(PSAX)에 의해 보조 전극에 축적된 벽전하를 이용하여 휘도 및 효율이 개선되고, 유지 전압을 낮추는 것이 가능하므로 유지 구간에 유지 전극 및 스캔 전극에 인가되는 펄스의 크기가 낮아지게 된다. 따라서, 낮은 정격 전압을 갖는 소자를 사용하여 효율적인 방전을 발생시킬 수 있어, 적정한 제조 단가를 유지하면서도 플라즈마 디스플레이 패널의 효율을 극대화할 수 있게 된다. 보조 전극에 인가되는 펄스는 스캔 전극에 인가하는 펄스나, 유지 전극에 인가하는 펄스와는 그 펄스 형상, 주파수, 듀티비 및 전압 크기가 독립적으로 제어되며, 유지 펄스의 타이밍과 동기될 필요도 없다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의해 구동 전압을 감소시킨 실험결과이며, 각각 최대 방전 유지 전압과 최소 방전 유지 전압을 도시한다. 스캔 전극과 유지 전극사이의 간격을 증가 시키면, 두 전극 사이의 방전에 필요한 구동 유지 전압이 상승하게 되는데, 본 발명에서는 도 4의 구동 방식을 적용하여 도 5 및 도 6과 같이 구동 유지 전압을 낮추었다. 이 때 보조 전극에 인가하는 펄스의 전압 크기에 따라 구동 유지 전압이 낮아 졌다가 다시 높아진다. 구동 유지 전압을 낮출 수 있는 보조 전극의 전압 범위를 설정하여 구동하여야 한다. 예시된 실험 결과에서는 방전 유지 전압을 최소화할 수 있는 보조 전극 펄스 전압은 80 V 부근으로 얻어졌지만, 이 결과는 패널의 제조 조건(유지 전극과 스캔 전극의 간격, 방전 셀의 크기 등)에 따라 달라 질 수 있다.
도 7은 본 발명을 적용하여 휘도가 개선될 수 있음을 보여주는 실험 결과의 예이다. 도 4와 같은 구동 파형을 도 3과 같은 본 발명에서 제안한 플라즈마 디스플레이 패널 구조에 적용하는 경우, 도 7과 같이, 종래 기술에 의해 얻어지는 휘도에 비하여 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 휘도 향상 정도는 보조 전극에 인가하는 보조 펄스의 전압 변화에 따라 달라짐이 관측되었다. 보조 전극에 인가되는 펄스의 전압이 지나치게 높아지면, 휘도 개선 효과가 감소되는 것이 관측되었다. 예시된 실험 결과에서는, 보조 전극에 인가되는 펄스 크기가 50 V 이하인 경우에 휘도 개선 효과가 높은 것으로 나타났지만, 이 결과는 패널의 구체적 사양이나 패널 제조 조건에 따라 달라질 수 있다.
도 8은 본 발명을 적용하여 효율이 개선된 실험 결과의 예시이다. 도 4와 같은 구동 파형을 도 3과 같은 본 발명에서 제안한 플라즈마 디스플레이 구조에 적용하는 경우, 도 8과 같이, 종래 기술에 의해 얻어지는 효율에 비하여 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 보조 전극에 인가하는 보조 펄스의 전압 크기를 변화시키면 효율 개선 정도가 변화하는 것이 관측되었다. 보조 전극에 인가된 펄스의 전압이 너무 높아지면, 효율 개선 효과가 감소하였다. 예시된 실험 결과에서는, 보조 전극에 인가되는 펄스 크기가 50 V 이하인 경우에 효율 개선 효과가 높은 것으로 나타났지만, 이 결과는 패널의 구체적 사양이나 패널 제조 조건에 따라 달라질 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 유지 전극, 스캔 전극, 어드레스 전극의 모양 및 배치가 미앤더(meander) 형 등으로 달라질 수 있고, 그에 따라 보조 전극의 패턴도 달라질 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 리셋 구간과 어드레스 구간에서는 여러 가지의 공지된 다른 형태의 펄스를 사용할 수 있다. 그리고, 보조 펄스의 주파수, 듀티비(Duty Ratio), 모양 등이 도 4의 형태와는 달리 다양하게 변형될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명을 적용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도가 개선되고 방전 효율이 증대되며, 구동 유지 전압도 낮출 수 있다.
특히, 롱 갭 방전을 이용하는 고효율 플라즈마 디스플레이 패널의 경우, 종래 기술의 구조를 그대로 사용할 경우, 유지 방전을 위한 동작 전압은 유지 전극과 스캔 전극 사이의 거리에 따라 증가하게 되지만, 본 발명을 적용하는 경우, 보조 전극에 가하는 보조 펄스의 효과에 의해 유지 방전 전압을 낮출 수 있어, 제조 단가 및 방전 효율의 상승에 크게 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 복수개의 서로 평행한 패턴으로 형성되는 유지 전극(X), 상기 각각의 유지 전극과 쌍을 이루며 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 스캔 전극(Y)을 갖는 상부 기판과, 상기 유지 전극 및 스캔 전극과 교차하는 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 어드레스 전극을 갖는 하부 기판을 포함하고, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 상기 어드레스 전극이 교차하는 각각의 지점에 단위 방전 셀이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    상기 상부 기판의 상기 각각의 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 상기 스캔 전극의 사이에 각각 삽입되며, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 보조 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전극은 투명 도전막의 패턴인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 상기 보조 전극의 간격은, 롱 갭(long gap) 방전을 유도하여 방전 효율을 증가시키기 위해, 100㎛ 이상 1000㎛의 범위를갖도록 한 것을 특징으로 하는
    플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 복수개의 서로 평행한 패턴으로 형성되는 유지 전극(X), 상기 각각의 유지 전극과 쌍을 이루며 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 스캔 전극(Y)을 갖는 상부 기판과, 상기 유지 전극 및 스캔 전극과 교차하는 서로 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 어드레스 전극을 갖는 하부 기판을 포함하고, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 상기 어드레스 전극이 교차하는 각각의 지점에 단위 방전 셀이 형성되며, 상기 상부 기판의 상기 각각의 유지 전극 및 그와 쌍을 이루는 상기 스캔 전극의 사이에 각각 삽입되며, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극과 평행한 패턴으로 형성되는 복수개의 보조 전극을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 방전 셀들이 균일한 초기 상태가 되도록 하기 위하여, 상기 복수개의 스캔 전극 및 상기 복수개의 유지 전극 사이에 리셋 펄스를 인가하는 단계;
    영상 데이터에 따라 상기 방전 셀 중 턴 온(turn on)될 방전 셀을 선택하기 위하여, 상기 유지 전극을 양의 전압으로 고정하고, 상기 복수개의 스캔 전극에 순차적으로 펄스를 인가하며, 상기 복수개의 어드레스 전극에 상기 영상 데이터에 따른 펄스를 상기 스캔 전극에 인가되는 펄스와는 대칭이고 반대 극성으로 인가하는 단계; 및
    상기 유지 전극과 상기 스캔 전극 사이의 극성이 교번하도록 교대로 펄스를인가하면서, 상기 유지 전극 및 상기 스캔 전극에 인가되는 펄스와는 독립적으로 제어되는 펄스 형상, 주파수, 전압 크기 및 듀티비를 갖는 펄스를 상기 보조 전극에 인가하여 상기 보조 전극에 벽전하를 누적시키는 단계를 포함하는
    플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법.
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