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KR100362432B1 - 플라즈마표시소자의구동방법 - Google Patents

플라즈마표시소자의구동방법 Download PDF

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KR100362432B1
KR100362432B1 KR1019950029697A KR19950029697A KR100362432B1 KR 100362432 B1 KR100362432 B1 KR 100362432B1 KR 1019950029697 A KR1019950029697 A KR 1019950029697A KR 19950029697 A KR19950029697 A KR 19950029697A KR 100362432 B1 KR100362432 B1 KR 100362432B1
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sustaining
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Abstract

모든 캐소우드가 어드레싱 되어진 후 라이팅 주기에 소정의 서스테잉 펄스를 추가하여 방전 유지 시간을 지속시키므로 방전 셀의 휘도를 향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 표시 소자의 구동 방법을 제공하기 위하여, 대수개의 캐소우드 전극(Kn)과 애노드 전극(Am)이 매트릭스 구조로 이루어져 있고 각 캐소우드 전극(Kn)과 애노드 전극(Am)이 교차되는 교차점에 셀(Cnm)이 형성되어 있는 플라즈마 표시 장치에 있어서, 캐소우드 전극(Kn)의 어드레싱 동작이 완료된 후, 서스테잉 기간에 설정 시간동안 서스테잉 펄스를 추가로 발생시켜 서스테잉 시간을 증가시킬 수 있도록 한다.

Description

플라즈마 표시 소자의 구동 방법
이 발명은 플라즈마 표시 소자의 표시 방법에 관한 것으로서,더욱 상세하게 말하자면, 방전되는 셀(cell)의 휘도를 향상하기 위해 라이팅(writing) 주기(phase)에 서스테잉 펄스(sustaining pulse)를 추가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 소자의 표시 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음극선관에 비해 설치 면적을 감소시킬 수 있는 평면 표시 소자는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 전계 발광소자(Electro Luminescence) 및 형광 표시관(Vacumm Flourescent Device)등으로 구분되어 있다.
박막 트랜지스터형 액정 표시(TFT-LCD : Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 장치가 20" 이상의 대화면을 실현하는 것이 거의 불가능한 것으로 판단되기 때문에, 네온(Ne), 아르곤(Ar), 헬륨(He)등의 가스를 유리속에 봉입하고 전계를 가하면 빛이 발생하는 방전현상을 이용하는 플라즈마 표시 패널이 후막인쇄기술을 이용한 제작 및 대형화의 용이성, 자체 발광의 우수한 표시특성, 가스 방전의 빠른 구동속도, 넓은 시야각 등으로 인하여 고화질 텔레비젼(HDTV: High Definition television)용 직시형 벽걸이 텔레비젼의 가장 유력한 표시 수단으로 부각되고 있다.
플라즈마 표시 장치는 전류-전압 특성에 따라 여섯가지의 동작영역을 가지는데, 이를 살펴보면 다음과 같다.
① 저전류 영역
방전관 내부에는 중성자 등의 외부 에너지에 의해 초기전자(Seed Electron)가 존재하는데, 이것은 외부에서 전위가 가해짐과 동시에 애노드 전극으로 이동하여 작은 전류를 유발한다. 이때 흐르는 전류는 초기 전자의 수가 많을수록 당연히 많이 흐를 것이고, 외부 에너지가 없는 환경에서는 방전은 일어나기 어려울 것이다.
② 타운젠드(Townsend) 영역
저전류 영역에서 증식된 전자가 일정량 이상이 되면 봉입 가스의 절연파괴를 일으키며, 이온화는 기하 급수적으로 증대한다. 이는 가속된 전자에 의한 이온 증식과 그 이온이 음극에 충돌하여 2차 전자를 만들고, 이 2차 전자가 다시 가속되어 이온화를 유발하는 과정에 기인한다.
③ 서브노멀 글로우(Subnormal Glow) 영역
전기장에 의해 움직이는 이온과 전자의 속도를 비교해 보면, 전자의 속도가 이온에 비해 굉장히 빠르다. 따라서, 이온/전자쌍이 어느 수준 이상으로 만들어지면, 방전관 내부에 공간 전하(Space Charge)가 형성되는데, 이 영역이 공간 전하가 형성되기 시작하는 영역이다.
공간 전하란 외부에서 가해지는 전기장에 의한 전계가 가스 공간내부에 재분배되는 것으로서 방전관의 경우 음극 부근에 전계가 집중하게 된다.
이로 인해 초기에 방전관에 걸린 전계, V/d(d: 전극간 거리)보다 공간 전하 형성으로 인한 전계가 크게되어 이온화는 더욱 활발하게 진행되고, dV/dI도 네가티브(Negative) 특성을 가진다.
④ 노멀 글로우(Normal Glow) 영역
서브노멀 글로우 영역에서 이온/전자쌍이 더욱 많아지면, 공간전하는 완전히 형성되고 이온화가 가장 활발하게 진행되어 방전관의 단자 전압도 최저치에 도달한다. 이 영역의 기울기, dV/dI는 제로(zero)에 가까운데 이는 단자전압의 상승없이 전류가 증가하는 것을 말해주고, 실제로 발광 현상을 관찰해 보면 발광 영역이 점점 확대되어 가는 것을 알 수 있다.
⑤ 애브노멀 글로우(Abnormal Glow) 영역
노멀 글로우 영역에서 음극 표면 전체가 글로우 상태가 된다. 따라서, 전류를 더욱 증가시키기 위해서는 방전관의 단자 전압이 상승되어야 한다. 이 영역의 기울기, dV/dI는 포지티브 레지스턴스(Positive Resistance) 특성을 가지고 이온화 효율도 떨어진다. 플라즈마 디스플레이 패널의 경우 글로우를 음극 전표면에 덮기 위해 이 영역에서 동작시킨다.
⑥ 아크(Arc) 영역
방전관에 흐르는 전류를 더욱 증가시키면 음극으로 충돌하는 이온의 수는 더욱 많아지고, 음극 표면은 열로 인해 온도가 상승하여 음극은 이온 충격(Sputtering)에 의해 급격히 손상되고 결국 방전관은 파괴되어 버린다.
플라즈마 표시 패널은 패널 전체로 볼 때 평행한 복수개의 전극이 90° 방향으로 교차하여 방전셀을 형성하고 있으며, 크게 직류형과 교류형으로 구분할 수 있다.
상기 직류형과 교류형의 차이는 구조상으로, 직류형은 전극이 개스공간에 노출되어 있고, 교류형은 전극이 유전체로 피복되어 있다는 것이다.
따라서 플라즈마 표시 패널을 구동하기 위한 전압도, 직류형은 직류전압을 가하고 교류형은 시간에 따라 극성이 바뀌는 교류 전압을 가한다.
이하, 도1∼도3을 참조하여 종래의 기술로 제시된 플라즈마 표시패널의 구동 방법을 설명한다.
도1은 플라즈마 표시 소자의 시스템 구성도이고,
도2의 (가)와 (나)는 종래의 플라즈마 표시 패널의 동작 파형도와 동작 타이밍도이고,
도3의 (가)와 (나)는 다른 종래의 플라즈마 표시 패널의 동작 타이밍도이다.
도4는 2 그레이 제어용 동작 타이밍도이고,
도5는 16 그레이 제어용 동작 타이밍도이다.
일반적으로 플라즈마 표시 소자를 구동시키기 위한 구동 방법으로 도2의 (가)와 (나)에 도시된 것처럼 리프레시(refresh)방법이 있다.
도1에 도시된 것처럼, 일반적으로 프라즈마 표시 소자의 구조는 애노드 전극(A1∼Am)과 캐소우드 전극(K1∼Kn)이 각각 매트릭스 구조로 이루어져 있고, 애노드 단자(Am)와 캐소우드 단자(Kn)가 서로 교차하는 교차점에 각 셀(Cnm)이 형성되어 있다.
따라서 먼저, 작동시키고자 하는 해당 셀(Cnm)의 캐소우드 전극(Kn)을 먼저 스캐닝하기 위해 도2의 (나)와 같은 스캐닝 신호를 순차적으로 입력하여, 해당 캐소우드 전극(Kn)을 선택한다.
상기와 같이 해당 캐소우드 전극(Kn)으로 인가되는 스캐닝 신호에 의해 캐소우드 전극(Kn)이 선택되면, 화상 데이터 신호로 작동하는 도2의 (가)와 같은 애노드 신호를 해당 애노드 단자(Am)에 발생시켜 해당 셀(Cnm)을 방전시킨다.
그러나 상기와 같은 리프레시 방법으로 플라즈마 표시 소자를 구동시킬 경우 캐소우드 전극(K1∼Kn)을 동시에 스캐닝할 수 없으므로, 설정되어 있는 1프레임의구동시간에서 캐소우드 전극(K1∼Kn)을 스캐닝하는 어드레싱 시간을 제외한 나머지 시간이 해당 셀(Cnm)의 방전 시간이 된다.
그러므로 캐소우드 전극(K1∼Kn)이 많은 대형 플라즈마 표시 소자를 구동시킬 경우, 스캐닝하기 위한 어드레싱 시간이 길게 되는 반면 상대적으로 데이터 신호에 의해 선택된 해당 셀(Cnm)의 방전 시간이 짧아진다.
640X480 크기의 VGA 플라즈마 표시 소자를 구동시킬 경우, 1프레임의 시간이 약 1/60sec일 때, 어드레싱 시간을 제외한 해당 셀(Cnm)의 방전 시간은 1프레임의 시간에서 어드레싱 시간을 뺀 약 33us가 된다.
그러므로 일반적으로 컴퓨터용 모니터와 같은 소형의 표시 장치에서는 사용 가능하나 텔레비젼과 같은 대형 표시 장치에서는 표시 휘도가 불량하여 사용할 수 없는 문제가 발생한다.
상기와 같은 표시 휘도의 불량을 해소하기 위해, 한번 점등된 방전 셀은 1필드(field)내에서 계속 방전 상태를 유지하여 해당 셀의 방전 시간을 지속시키는 메모리 구동 방식이 개발되어 사용된다. 메모리 구동 방식으로 플라즈마 표시 소자를 구동시키기 위한 구동 파형과 동작 타이밍도는 도3의 (가),(나)와 도4에 도시되어 있다.
각 캐소우드 전극(K1∼Kn)에는 어드레싱 동작을 통해 펄스가 인가되고, 그 펄스는 방전 개시를 위한 라이팅 주기(phase)(①) 주기성을 갖는 방전 유지를 위한 서스테잉 주기(②)로 구성된다.
한 캐소우드 전극(Kn-1)의 라이팅 주기(①)와 다음 캐소우드 전극(Kn)의 라이팅 주기(①)간의 시간 즉, 어드레싱 시간은 6us(T1)정도로 매우 짧게 실행하여 서스테잉 동작이 가능할 수 있도록 한다.
상기와 같이 캐소우드 전극(Kn)에 순차적으로 라이팅 신호가 인가될 때 해당 셀(Cnm)의 표시 데이타의 유무에 따라 해당 애노드 전극(Am)으로 도3의(가)와 같은구동 신호가 인가되면, 해당 셀(Cnm)의 방전 동작이 이루어진다.
상기 동작을 통해 해당 셀(Cnm)의 방전 동작이 이루어지면 방전된 셀 내부에는 방전 후 짧은 시간 동안 하전 입자가 존재하고, 상기 하전 입자가 자연 소멸되기 전에 낮은 전압을 인가하면 방전 개시 전압이하에서도 셀의 방전 동작은 지속된다.
그러므로 하전 입자가 존재할 때 해당하는 크기의 전압을 재인가하면 셀의 방전 동작이 지속되어 서스테잉 동작을 실행할 수 있다.
이때, 데이타가 존재하지 않아 해당 애노드 전극(Am)으로 구동 신호가 인가되지 않은 셀은 방전 개시 동작이 이루어지지 않았으므로 서스테잉 펄스가 인가될 경우에도 방전 동작은 이루어지지 않는다.
상기와 같이 서스테잉 펄스에 의해 유지 방전 동작이 지속된 후, 서스테잉 펄스가 존재하지 않게 되면, 셀에 인가되는 전압은 방전 유지전압 이하가 되므로 해당 셀의 방전 동작은 중지된다.
따라서 어드레싱 동작이 완료된 후 서스테잉 펄스를 발생시켜 해당 셀의 유지 방전 동작을 실행시킬 경우, 480개의 캐소우드 전극(K1∼Kn)을 갖는 플라즈마 표시 소자에서 T1=6us이고 T2=2.5us일때, 셀의 유지 방전 시간은 5.74ms 정도로 길게 되어 셀의 표시 휘도가 높아진다.
상기와 같은 구동 파형을 이용하여 플라즈마 표시 소자를 구동시킬 경우에는 도4와 같은 동작 타이밍도처럼 각 설정된 시간에 따라 순차적으로 어드레싱되고 설정 서스테잉 동작이 이루어진다.
이때, 각 구동되는 셀의 휘도 상태를 동일하게 유지해야 하므로 각 셀의 구동 시간은 동일하다.
따라서 각 셀의 동작은 단지 온/오프 동작에만 한정되어 표현할 수 있는 색상도 매우 한정적이다.
즉, 방전 셀의 휘도 상태를 단계별로 제어할 수 없어 다양한 색상을 표현할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서 다단계의 휘도 상태를 제어하기 위해, 1필드를 다수개의 서브 필드로 나누어 순차적인 어드레싱 동작과 서스테잉 동작을 실행하여, 각 셀의 휘도 시간을 임의로 조정할 수 있도록 한다.
다음에 한개의 셀의 휘도 단계를 16단계로 나누어 제어하는 방법을 도5를 참고로 하여 설명한다.
16단계로 한 셀의 휘도 상태를 제어할 경우에는 4비트의 데이타가 필요하고, 1필드를 4개의 서브 필드로 나누고, 각 서브 필드의 서스테잉 기간은 각각 T×8, T×4, T×2, T로 설정한다.
따라서 제1서브 필드에서는 4번째 비트인 최상위 비트(MSB, Most Significant Bit)에 의해 셀은 어드레싱되고, 제2서브 필드에서는 3번째 비트, 제3서브 필드에서는 2번째 비트, 제4서브 필드에서는 1번째 비트인 최하위 비트(LSB, Least Significant Bit)에 의해 셀은 순차적으로 어드레싱된다.
예를들어, 한 셀에 대응되는 4비트의 데이타가 1, 0, 1, 1이라면, 제1서브 필드에서는 데이타가 존재하므로 셀은 방전되고, 그 이후 서스테잉 기간(T×8)동안 유지 방전되고, 제2서브 필드에서는 방전된 후 서스테잉 기간(T×4)동안 유지 방전되고, 제3서브 필드에서는 데이타가 존재하지 않으므로 유지 방전 동작은 이루어지지 않는다.
그러나 제4서브 필드에서는 데이타가 존재하므로 셀은 방전되고 서스테잉 기간(T) 동안 유지 방전된다.
4비트의 데이타에 따른 셀의 방전 기간은 (표1)과 같다.
(표1)
따라서 상기와 같이 다단계의 서브 필드를 이용하여 각 셀의 방전 시간을 변화시킬 경우에도, 각 셀의 방전 시간은 설정된 1필드의 시간에서 각 해당 캐소우드 전극의 어드레싱 기간을 제외한 나머지 시간이 된다.
그러므로 여러개의 서브 필드로 나누어 셀의 방전 시간을 조정할 경우, 각 서브 필드마다 새로운 어드레싱 시간이 필요하므로 서브 필드의 개수가 많을수록 상대적으로 어드레싱 시간은 더 길어지고 셀의 방전 시간은 감소한다.
따라서 각 방전되는 셀의 방전 시간이 감소하여 휘도가 저하되는 문제가 발생한다.
특히, 캐소우드 전극의 수를 증가시키거나 휘도의 단계를 증가시키기 위해 서브 필드의 개수를 증가시킬 경우, 더 많은 어드레싱 기간이 필요하므로 휘도 상태를 더욱 악화되는 문제가 발생한다.
그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으서, 캐소우드가 어드레싱 되어진 후 라이팅 주기에 소정의 서스테잉 펄스를 추가하여 방전 유지 시간을 지속시키므로 방전 셀의 휘도를 향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 표시 소자의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 이 발명의 구성은,
대수개의 캐소우드 전극과 애노드 전극이 매트릭스 구조로 이루어져 있고 각 캐소우드 전극과 애노드 전극이 교차되는 교차점에 셀이 형성되어 있는 플라즈마 표시 장치에 있어서,
캐소우드 전극의 어드레싱 동작이 완료된 후, 서스테잉 기간에 설정시간동안 서스테잉 펄스를 추가로 발생시켜 서스테잉 시간을 증가시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도6의 (가)와 (나)는 이 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 소자의 동작 파형도이고,
도7은 이 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 소자의 동작 타이밍도이다.
이미 설명했듯이 도1과 같이, 플라즈마 표시 소자는 다수개의 캐소우드 전극(K1∼Kn)과, 다수개의 애노드 전극(A1∼Am)이 매트릭스 구조로 형성되고 캐소우드 전극(K1∼Kn)과 애노드 전극(A1∼Am)이 교차되는 부분에 각 셀(C11∼Cnm)이 형성된다.
상기와 같은 매트릭스 구조에 의해 플라즈마 표시 장치가 구성될 때, 각 해당하는 셀(Cnm)을 방전시키기 위해, 캐소우드 전극(K1∼Kn)으로 도6의 (나)와 같은 구동 파형이 순차적으로 인가된다.
어드레스 기간(T1×n)동안 각 캐소우드 전극(K1∼Kn)으로 인가되는 펄스는 어드레싱 동작을 위해 라이팅 주기①)에 인가되는 어드레싱 펄스와 서스테잉 주기(②)에만 존재하는 주기성의 서스테잉 펄스로 이루어진다.
어드레싱 기간에서 각 캐소우드 전극에는 최초의 어드레싱 펄스를 제외하고 라이팅 주기에 펄스를 인가할 수 없다.
예를들면, 1번째 캐소우드 전극(K1)의 2번째 라이팅 주기에 펄스를 추가로 인가하면 두번째 캐소우드 전극(K2)의 어드레싱 동작과 겹치게 되므로 화상을 표시할 수 없게 된다.
즉, 각 캐소우드 전극의 어드레싱 동작이 완료되지 않은 상태에서 어느 해당 캐소우드 전극의 라이팅 주기에 서스태잉 동작을 위한 펄스 신호를 추가로 인가시킬 경우, 어드레싱되는 다른 캐소우드 전극(K1∼Kn)의 애노드 전극(Am)에 영향을 미쳐 데이터 신호가 없는 셀(Cnm)을 오동작시켜 방전시키는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 각 캐소우드 전극(K1∼Kn)의 스캐닝 동작이 완료되지 않은 어드레싱 기간 동안에는 라이팅 시간에 별도의 서스테잉 펄스를 추가시키지 않는다.
그러나 각 필드에 해당하는 모든 캐소우드 전극(K1∼Kn)의 스캐닝 동작이 완료되면 선택된 캐소우드 전극(K1∼Kn)에 해당하는 각 해당 애노드 전극(Anm)의 데이터 신호에 의해 각 해당 셀(Cnm)의 동작 상태가 결정된다.
그러므로 n번째 캐소우드 전극(Kn) 까지 모두 어드레싱 되어진 후부터 1번째 캐소우드 전극(K1)이 소멸되는 시간까지의 기간 동안에는 각 캐소우드 전극(K1∼Kn)의 라이팅 주기에도 펄스를 추가로 인가한다.
그리고 각 방전되는 방전 셀(Cnm)의 방전 시간을 같게 하여 각 방전되는 셀(Cnm)의 휘도 차이를 없애기 위해, 1번째 캐소우드 전극(K1)이 소멸되는 시간부터 n번째 캐소우드 전극(Kn)가 소멸되는 시간까지의 기간 동안에는 각 캐소우드에는 라이팅 주기에 서스테잉 펄스는 인가하지 않는다.
따라서, 1번째 캐소우드 전극(K1)이 어드레싱 되어질 때 1번째 애노드 전극(A1)에 데이타가 펄스가 인가되면 매트릭스 구조에 의한 해당 셀(C11)은 방전이 시작되고, 이후에 인가되는 도6의 (A) 부분인 서스테잉 주기에 존재하는 서스테잉 펄스에 의해 방전 상태가 유지되는 유지 방전이 지속된다.
그리고 도6의 (B) 부분과 같이 라이팅 주기에 추가되는 서스테잉 펄스에 의해서 유지 방전은 전보다 빈번하게 이루어진다.
그러나 도6의 (C)부분에 서스테잉 펄스가 없어지면 해당 셀(C11)의 방전 동작은 중지된다.
도7에 도시되어 있는 구동 타이밍 챠트처럼 n번째 캐소우드 전극(Kn)이 어드레싱 되어진 후부터 1번째 캐소우드 전극(K1)이 소멸되는 시간까지의 기간 동안 서스테잉 펄스뿐만 아니라 추가로 인가되는 서스테잉 펄스에 의해 유지 방전 동작이 추가로 발생하여, 결과적으로 방전 유지 기간은 더 길게 된다.
따라서 메모리 구동 방식에 의해 플라즈마 표시 소자를 구동시킬 경우, 각 해당 캐소우드 전극을 스캐닝하기 위한 어드레싱 동작이 완료된 후 서스테잉 기간에 설정 시간동안 서스테잉 펄스를 추가로 인가하여 방전 유지 기간을 증가시키므로 방전 셀의 휘도를 향상시키는 효과가 발생한다.
도1은 플라즈마 표시 소자의 시스템 구성도이고,
도2의 (가)와 (나)는 종래의 플라즈마 표시 패널의 동작 파형도와 동작 타이밍도이고,
도3의 (가)와 (나)는 다른 종래의 플라즈마 표시 패널의 동작 타이밍도이고,
도4는 2 그레이 제어용 동작 타이밍도이고,
도5는 16 그레이 제어용 동작 타이밍도이고,
도6도의 (가)와 (나)는 이 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 소자의 동작 파형도이고,
도7은 이 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 소자의 동작 타이밍도이다.

Claims (4)

  1. 다수개의 캐소우드 전극(Kn)과 애노드 전극(Am)이 매트릭스 구조로 이루어져 있고, 각 캐소우드 전극(Kn)과 애노드 전극(Am)이 교차되는 교차점에 셀(Cnm)이 형성되어 있는 플라즈마 표시장치에 있어서,
    상기 캐소우드 전극(Kn)의 어드레싱 동작이 완료된 후, 방전 개시를 위한 라이팅 주기와 주기성을 갖는 방전 유지를 위한 서스테잉 주기를 포함하는 서스테잉 기간에 설정 시간 동안 서스테잉 펄스를 추가로 발생시켜 서스테잉 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    서스테잉 기간 내에 포함되어 있는 라이팅 주기에 서스테잉 펄스를 추가로 발생시켜 서스테잉 펄스의 주기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    n번째 캐소우드 전극이 어드레싱 되어진 후부터 1번째 캐소우드 전극이 소멸되는 기간까지의 라이팅 주기에 서스테잉 펄스를 추가로 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치의 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    1번째 캐소우드 전극이 소멸되는 시간부터 n번째 캐소우드 전극이 소멸되는 시간까지의 라이팅 주기에 서스테잉 펄스를 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치의 구동방법.
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