KR100289901B1 - 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 방전을 이용하는 경우 고주파 전압치를 감소시킬 수 있는 고주파를 이용한 PDP 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 고주파를 이용한 PDP 구동방법은 주사전극과 어드레스전극에 해당 전압을 인가하여 라이팅방전을 행하는 어드레싱 단계와, 주사전극 및 유지전극 각각에 고주파전압을 인가하여 유지방전을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 두 전극에 위상이 반전된 고주파 전압을 인가하여 고주파 방전을 일으킴으로써 고주파 전압치를 종래보다 절반정도로 감소시킬 수 있을 뿐만아니라 소거기간에는 두 전극에 동일한 위상의 고주파 펄스를 인가함으로써 빠른 시간내에 고주파 방전을 소멸시킬 수 있게 된다.

Description

고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동 방법

본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 고주파 방전을 이용하는 경우 고주파 전압치를 감소시킬 수 있는 고주파를 이용한 PDP 구동 방법에 관한 것이다.

최근들어, 대형 평판 표시장치의 필요에 따라 대면적의 평판 디스플레이로서 패널 제작이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하, PDP라 한다)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PDP는 통상 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 여기시켜 발생하는 가시광을 이용하여 문자 또는 그래픽(Graphic)을 표시하고 있다.

제1도를 참조하면, 통상적으로 많이 이용되고 있는 3전극 교류(AC) 면방전 방식의 PDP에 구성된 방전셀의 구조가 도시되어 있다.

제1도에 도시된 PDP의 방전셀(28)은 화상의 표시면인 상판(10)과, 격벽(도시하지 않음)에 의해 상판(10)과 평행하게 배치된 하판(12)을 구비한다. 격벽은 셀간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간(21)을 마련함과 아울러 상판(10)과 하판(12)을 지지하는 역할을 하게 된다. 상판(10) 상에는 유지전극쌍, 즉 주사/유지 전극(14)과 유지전극(16)이 나란하게 배치되고, 하판(12) 상에는 상기 유지전극쌍(14, 16)과 수직한 방향으로 어드레스 전극(22)이 배치된다. 그리고, 유지전극쌍(14, 16)이 배치된 상판(10) 상에는 전하축적을 위한 상부 유전체층(18)이 평탄하게 형성되고, 상부 유전체층(18) 표면에는 보호막(20)이 형성된다. 어드레스 전극(22)이 배치된 하부기판(12) 상에는 전하축적을 위한 하부 유전체층(24)이 형성되고, 이 하부 유전체층(24)의 표면에는 고유색의 가시광선을 발생하기 위한 형광체층(26)이 도포된다. 이 형광체층(26)은 가스방전시 발생되는 짧은 파장의 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet:VUV)에 의해 여기되어 가시광(적, 녹, 청)을 발생하게 된다. 그리고, 방전셀(28)의 내부에 마련된 방전공간(21)에는 방전가스가 충진되어 진다.

이러한 구성을 갖는 방전셀은 어드레스전극(22)과 주사/유지 전극(16) 사이의 어드레스 방전에 의해 선택된 후 유지전극들(14, 16) 간의 계속적인 유지방전에 의해 발생된 진공 자외선이 형광체(26)를 여기시켜 가시광을 방출함으로써 PDP는 원하는 화상을 표시할 수 있게 된다. 이때, 유지방전 횟수를 조절하여 영상 표시에 필요한 단계적인 밝기, 즉 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현하게 된다. 이에따라, 유지방전 횟수는 PDP의 휘도 및 방전효율을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다. 이 유지 방전을 위해 유지 전극들(14, 16)에는 보통 듀티비(Duty ration)가 1인 스텝펄스가 주기적으로 인가되고 이때 주파수는 보통 200∼300kHz 정도이고 펄스폭은 10∼20μs정도이다. 이 경우, 유지방전은 제1도에 도시된 바와 같이 유지펄스당 극히 짧은 순간에 1번씩만 발생하게 된다. 그리고, 유지방전에 의해 발생된 하전입자들은 두 유지 전극간에 형성된 방전경로를 전극의 극성에 따라 이동함으로써 셀의 방전공간 내부에는 벽전하가 형성되고 이 벽전하에 의해 방전공간 내의 방전전압이 감소하면서 방전이 멈추게 된다. 이와 같이, 기존의 유지펄스에 의한 유지 방전은 펄스마다 짧은 순간에 1번씩만 발생하고 그외의 대부분 시간은 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비단계로 소비됨으로써 PDP의 방전 효율은 낮을 수밖에 없었다.

이러한 PDP의 낮은 방전효율 문제를 해결하고자 최근에는 고주파 전압을 이용한 고주파 방전이 대두되게 되었다. 고주파방전은 제2도에 도시된 바와 같이 보통 수십 MHz 내지 수백 MHz 대의 고주파 전압에 의해 연속적으로 발생함으로써 두 전극(30, 32)사이에서 전자가 진동운동을 하면서 방전공간(31)내의 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 된다. 이에 따라, 거의 대부분의 방전시간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전이 일어남으로써 진공 자외선의 발생량이 증가하여 휘도 및 방전효율이 증대되는 효과를 얻을 수 있게 되었다. 이 고주파 방전은 글로우 방전에서 전극 간의 거리가 긴 방전관에서 나타나는 양광주(Positive Column)와 같은 물리적인 효과를 갖고 있다.

제3도를 참조하면, 고주파 방전을 위한 PDP의 방전셀 구조에 대한 한 예가 도시되어 있다. 제3도에 도시된 PDP의 방전셀(52)은 상판(34) 상에 형성된 어드레스전극(38) 및 주사전극(40)과, 하판(36) 상에 형성된 유지전극(42)과, 상판(34)과 하판(36) 사이에 마련된 방전공간(41)을 구비한다.

제3도에 도시된 방전셀(52)에서 상판(34)과 하판(36)은 서로 평행하게 배치된다. 상판(34) 상에는 데이터펄스가 공급되는 어드레스전극(38)이 세로방향으로 형성된다. 이 어드레스전극(38)이 형성된 상판(34) 상에는 절연층(44)이 형성되고, 절연층(44) 상에는 방전유지를 위한 주사전극(40)이 상기 어드레스전극(38)과 직교하는 방향으로 형성된다. 주사전극(40)이 형성된 절연층(44) 상에는 전하축적을 위한 유전체층(46)이 형성된다. 하판(36) 상에는 고주파 전압이 공급되는 유지전극(42)이 상기 주사전극(40)와 평행한 방향으로 형성된다. 유지전극(42)이 형성된 하판(36) 상에는 고유색(적, 녹, 청)의 가시광을 발생하기 위한 형광체(48)가 도포된다. 이러한 상판(34)과 하판(36) 사이에는 인접한 방전셀과의 광학적 간섭이 배제된 방전공간(41)을 마련하기 위한 격벽(50)이 상기 어드레스전극(38)과 평행한 방향으로 형성된다. 이러한 방전셀(52)에서 고주파 방전이 발생하는 경우 양의 이온은 그의 질량이 전자에 비해 상대적으로 무겁기 때문에 고주파 필드의 변화에 순간적으로 이동을 하지 못하기 때문에 거의 정지 상태를 유지하게 된다. 이에 따라, 고주파 방전시 전극에 미치는 이온충격이 거의 없기 때문에 보호층이 필요 없으나 이차 전자 발생의 효율을 증대시키기 위해 상기 유전체층(46) 상에 보호층을 형성하기도 한다.

이러한 구조를 갖는 방전셀(52)은 어드레스전극(38)과 주사전극(40) 간에 어드레스 방전을 일으킨 후 주사전극(40)과 유지전극(42) 간의 고주파 방전에 의해 전자가 두 전극(40, 42) 사이를 진동운동을 하면서 방전공간(41) 내에서 방전가스의 연속적인 이온화 및 여기를 발생시킴으로써 거의 대부분의 방전시간동안 전자의 소멸없이 연속적인 방전을 일으킬 수 있게 된다.

제4도를 참조하면, 고주파 방전을 이용한 PDP의 전극배치에 대한 한 예가 도시되어 있다.

제4도에 도시된 PDP는 각 칼럼라인(Column Line)에 대응하게끔 배치된 어드레스 전극라인들(X1∼Xm)과, 각 로오라인(Row Line)에 대응하여 나란하게 배치된 주사 전극라인들(Y1∼Yn) 및 유지 전극라인들(Z)을 구비한다. 이러한, 어드레스 전극라인들(X1∼Xm)과 주사전극라인들(Y1∼Yn) 및 유지 전극라인들(Z)의 교차지점마다 방전셀(52)이 마련되게 된다.

제5도를 참조하면, 제3도에 도시된 방전셀(52)의 고주파 방전을 위한 구동파형이 도시되어 있다.

제5도에서 유지전극(40)에만 수십 MHz 이상의 고주파 전압은 인가되고 있는 a 구간에서는 방전셀(52)의 내부에 하전입자가 생성되어 있지 않기 때문에 방전이 일어나지 않고 또한 빛이 발광하지 않는다. 이어서, 어드레스전극(38)과 주사전극(40) 각각에 데이터펄스와 주사펄스가 공급되는 경우 데이터펄스가 공급되는 라이팅 기간, 즉 b 구간에서 어드레스전극(38)과 주사전극(40) 간에 방전개시전압 이상의 전압차가 발생하여 방전이 개시됨으로써 하전입자가 발생하게 된다. 이 라이팅방전에 의해 발생된 하전입자는 주사펄스의 전압이 고주파펄스의 센터전압(Vc)으로 유지되고 있는 c 구간, 즉 유지구간 동안에 유지전극(42)에 인가되고 있는 고주파 전압에 의해 고주파방전을 일으키게 된다. 이에 따라, 이온은 움직이지 못하고 전자만이 주사전극(40)과 유지전극(42) 사이에서 전극까지 끌려가지 않은 상태로 진동운동을 하면서 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 되고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체(48)를 발광시키게 된다. 따라서, 주사전극(40)에 공급되는 주사펄스의 폭을 가변시키면 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다. 이 고주파방전 유지구간에서 주사전극(40)에 공급되는 전압은 유지전극(42)에 인가되는 고주파 전압의 센터전압(Vc) 이어야만 한다. 그 다음, d 구간은 소거기간으로서 유지전극(42)에 공급되는 고주파 전압 범위 외의 전압(Va)이 주사전극(40)에 인가됨에 따라 전자의 진동폭이 작아지면서 주사전극(40)으로 끌려가 하전입자가 소멸하게 됨으로써 방전이 멈추게 되고 또한 빛이 밖으로 나오지 않게 된다.

이와 같이, PDP는 고주파 방전을 이용하여 휘도 및 방전효율을 증대시킬 수 있게 되었다. 그러나, 고주파 방전을 위한 고주파 전압치가 높음에 따라 소비전력이 크다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 고주파 전압치를 낮추어 소비전력을 크게 감소시킬 수 있는 고주파를 이용한 PDP 구동방법을 제공하는 것이다.

제1도는 통상적인 교류방식의 PDP 셀의 구조를 나타내는 단면도.

제2도는 고주파 방전원리를 나타내는 도면.

제3도는 고주파를 이용한 PDP 방전셀에 대한 한 예를 나타내는 단면도.

제4도는 고주파를 이용한 PDP의 전극배치에 대한 한 예를 나타내는 도면.

제5도는 제3도에 도시된 방전셀을 구동하기 위한 전압 파형도.

제6도는 본 발명의 실시예 1에 PDP 구동방법을 설명하기 위한 전압 파형도.

제7도는 유지전극과 주사전극에 상반된 위상으로 공급되는 제1 및 제2 고주파 파형도.

제8도는 종래의 고주파방전을 위한 전압파형과 본 발명에서의 고주파방전을 위한 전압 파형을 나타낸 도면.

제9도는 본 발명의 실시예 2에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 전압 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 34 : 상판 12, 36 : 하판

14, 40 : 주사전극 16, 42 : 유지전극

18, 46 : 상부 유전체층 20 : 보호층

22, 38 : 어드레스전극 24 : 하부 유전체층

26, 48 : 형광체 28, 52 : 방전셀

21, 31, 41 : 방전공간 30, 32 : 제1 및 제2전극

44 : 절연층 50 : 격벽

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 PDP 구동방법은 주사전극과, 어드레스전극, 유지전극을 구비하여 고주파방전을 이용하는 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 주사전극과 어드레스전극에 해당 전압을 인가하여 라이팅방전을 행하는 어드레싱 단계와, 주사전극 및 유지전극 각각에 고주파전압을 인가하여 유지방전을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

제6도는 본 발명의 실시예 1에 따른 PDP 구동방법을 나타내는 구동파형을 도시한 것으로서, 본 발명의 실시예 1에 따른 PDP 구동방법에서는 제3도에 도시된 주사전극(40)에 유지전극(42)에 공급되는 제1 고주파펄스와 상반된 위상을 갖는 제2 고주파펄스가 공급되어 고주파방전을 유지시키게 된다.

제6도에서 a 구간동안은 유지전극(42)에 수십 MHz 이상의 제1 고주파 펄스가 인가되고 있지만 방전셀(52)의 내부에 하전입자가 생성되어 있지 않기 때문에 방전이 일어나지 않게 된다. 이어서, 라이팅 구간인 b 구간에서 어드레스전극(38)에 데이터 펄스가 공급됨과 아울러 주사전극(40)에 제2 고주파펄스가 인가됨으로써 방전이 개시되어 하전입자가 발생하게 된다. 이 경우, 제2 고주파펄스는 상기 데이터 펄스 기간동안 적어도 한 주기 이상이 포함되게끔 공급된다. 이어서, 유지기간인 c 구간에서 주사전극(40)에 인가되는 제2 고주파펄스와 유지전극(42)에 인가되는 제1 고주파펄스에 의해 고주파 방전을 연속적으로 일어나게 된다. 이때, 주사전극(40)에 인가되는 제2 고주파펄스와 유지전극(42)에 인가되는 제1 고주파펄스는 동일한 소오스(Source)에서 발생된 신호로서 위상만 서로 상반되어 있을 뿐 그 외의 특성은 모두 동일한 형태로서, 방전공간에 걸리는 전압이 증가하게 되므로 종래보다 고주파전압을 낮출 수 있게 된다. 이 고주파방전에 의해 이온은 움직이지 못하고 전자만이 주사전극(40)과 유지전극(42) 사이에서 전극까지 끌려가지 않은 상태로 진동운동을 하면서 방전가스를 연속적으로 이온화 및 여기시키게 되고, 여기된 원자 및 분자가 기저상태로 천이하면서 진공 자외선을 방출하여 형광체(48)를 발광시키게 된다. 그리고, 제2 고주파펄스의 공급시간을 가변시키면 빛이 발광되는 시간을 조절할 수 있게 되므로 밝기 조절이 가능하게 된다. 그 다음, d 구간은 소거 기간으로서 유지전극(42)에 공급되는 고주파 전압 범위 외의 전압(Va)이 주사전극(40)에 인가됨에 따라 전자의 진동폭이 작아지면서 주사전극(40)으로 끌려가 하전입자가 소멸하게 됨으로써 방전이 멈추게 되고 또한 빛이 밖으로 나오지 않게 된다.

제7도는 제1 고주파펄스와 제2 고주파펄스를 동일선 상에 확대하여 표시한 것으로서, 두 신호가 서로 반전된 신호임을 나타내고 있다. 이 경우, 유지전극(42)에 인가되는 제1 고주파펄스의 전압치를 낮출 수 있는 이점이 있다.

상세히 하면, 유지전극(42)에 제1 고주파펄스가 인가되고 주사전극(40)에 제2 고주파펄스가 인가되는 경우 유지전극(42)의 전압이 +V일때 주사전극(40)의 전압은 -V되고, 유지전극(42)의 전압이 -V 일때 주사전극(40)의 전압은 +V가 되게 된다. 다시 말하여, 고주파 방전은 유지전극(42)과 주사전극(40)의 전압이 +V와 -V를 교대로 반복하여 2V의 전압차이에 의해 유지되게 되므로 한 전극(40 또는 42)에 공급되는 고주파전압은 상대적으로 줄어들 수 있게 된다.

제8도를 참조하여 종래와 비교하면, 종래의 고주파방선은 제8(a)도에 도시된 바와 같이 유지전극(42)에 고주파전압이 인가되고 주사전극(40)에 고주파펄스의 센터전압(Vc)이 인가됨으로써 시작되게 된다. 이 경우, 고주파방전 센터전압(Vc)를 기준으로 +V와 -V로 스윙(Swing)하는 고주파전압에 의해 V 만큼의 전압차이로 고주파방전이 유지되고 있음을 알 수 있다.

반면에, 본 발명에 따른 고주파방전은 제8(b)도에 도시된 바와 같이 제1 고주파펄스와 제2 고주파펄스가 기존 고주파펄스의 절반값인 +V/2와 -V/2 사이를 스윙하게 된다. 이 경우, 두 신호는 위상이 반전되어 공급되므로 고주파방전은 종래와 같이 V 만큼의 전압차이로 유지되게 된다. 다시 말하여, 고주파 방전의 주기는 종래와 동일하게 유지하면서 기존 고주파펄스 진폭(Va)의 절반의 진폭(Va/2)으로 동일한 고주파 방전효과를 얻을 수 있게 된다.

여기서, 제1 고주파펄스와 제2 고주파펄스는 동일한 소오스에서 발생되고 위상반전된 제2 고주파펄스는 제1 고주파펄스를 인버팅(Inverting)시킴으로써 용이하게 생성할 수 있다.

제9도는 본 발명의 실시예 2에 따른 PDP 구동방법을 설명하기 위한 구동파형을 나타낸 것으로서, 본 발명의 실시예 2에 따른 PDP 구동방법에서는 유지구간에서는 유지전극(42) 주사전극(40)에 서로 반전된 위상을 갖는 고주파펄스를 인가하고 소거구간에서는 동일한 위상을 갖는 고주파펄스를 인가하여 고주파방전을 소거시키게 된다.

제9도에서 a 구간은 유지기간으로서 유지전극(42)에 제1 고주파펄스가 공급되고 주사전극(40)에 제1 고주파펄스와 위상이 반전된 제2 고주파펄스가 공급됨으로써 고주파방전이 발생하여 유지되게 된다. 그 다음, b 구간은 소거구간으로서 주사전극(40)에 유지전극(42)에 공급되는 제1 고주파펄스와 동일한 위상을 갖는 고주파펄스가 공급되어 방전공간에 걸리는 전압이 거의 “0”가 됨으로써 고주파방전이 소멸하게 된다.

여기서, 제1 고주파펄스와 제2 고주파펄스는 동일한 소오스에서 발생되고 주사전극(40)에 공급되는 제2 고주파펄스는 유지기간과 소거기간으로 나누어 유지기간에는 위상반전된 제2 고주파펄스를 공급하고 소거기간에는 동일한 위상을 갖는 고주파펄스를 공급할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP 구동방법에 의하면 고주파방전을 일으키는 두 전극에 위상이 반전된 고주파 전압을 인가하여 고주파 방전을 일으킴으로써 고주파 전압치를 종래보다 절반정도로 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 PDP 구동방법에 의하면 소거기간에는 두 전극에 동일한 위상의 고주파 펄스를 인가함으로써 빠른 시간내에 고주파 방전을 소멸시킬 수 있게 된다. 나아가, 고주파 전압치를 낮춤으로써 방전효율을 크게 증가시킬 수 있으므로 소비전력을 크게 감소시킬 수 있게 된다.

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 정하여져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 주사전극과, 어드레스전극, 유지전극을 구비하여 고주파방전을 이용하는 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서, 상기 주사전극과 상기 어드레스전극에 해당 전압을 인가하여 라이팅방전을 행하는 어드레싱 단계와, 상기 주사전극 및 유지전극 각각에 고주파전압을 인가하여 유지방전을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유지방전 단계에서 상기 주사전극과 유지전극 각각에 인가되는 고주파 전압은 서로 반대의 위상을 가지는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 유지방전은 상기 주사전극과 상기 유지전극에 서로 동일한 위상을 가지는 고주파전압을 인가하여 소거되는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 구동방법.