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KR100490632B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동 방법 Download PDF

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KR100490632B1 KR10-2003-0054058A KR20030054058A KR100490632B1 KR 100490632 B1 KR100490632 B1 KR 100490632B1 KR 20030054058 A KR20030054058 A KR 20030054058A KR 100490632 B1 KR100490632 B1 KR 100490632B1
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Abstract

본 발명은 플라즈마 표시 패널 및 그의 구동 방법에 관한 것이다. 제1 전극 및 제2 전극에 의해 정의되는 제1 공간을 포함하는 플라즈마 표시 패널을 구동하기 위해, 입력되는 영상신호를 N개의 서브필드로 생성하고, 각 서브필드에 대한 서브필드 데이터를 출력한다. 그리고, 상기 서스테인 정보에 따라 상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 이전 서브필드의 서브필드 데이터에 대응되는 기간동안 플로팅시킨다. 이러한 과정에서 이전 서브필드의 데이터의 온된 셀의 수에 따라 플로팅 타임을 조절하여 플로팅 리셋을 수행할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동 방법{PLASMA DISPLAY PANEL AND METHOD OF PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 평면 표시 장치로서, 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구분된다.
일반적으로 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법은 시간적인 동작 변화로 표현하면 리셋 기간, 어드레싱 기간 및 서스테인 기간으로 이루어진다.
리셋 기간은 이전의 서스테인 방전에 의해 형성된 벽전하 상태를 소거하고, 다음의 어드레싱 동작이 원활히 수행되도록 하기 위해 각 셀의 상태를 초기화시키는 기간이다. 어드레싱 기간은 패널에서 켜지는 셀과 켜지지 않는 셀을 선택하여 켜지는 셀(어드레싱된 셀)에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다. 서스테인 기간은 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간으로, 서스테인 기간이 되면 주사 전극과 유지 전극에 서스테인 펄스가 교대로 인가되어 서스테인 방전이 행하여져 영상이 표시된다.
종래에는 리셋 기간에서 벽전하를 설정하기 위해 미국특허 5,745,086호에 기재된 바와 같이 램프 파형을 주사 전극에 인가하였다. 즉, 주사 전극에 천천히 상승하는 상승 램프 파형을 인가한 후에 천천히 하강하는 하강 램프 파형을 인가하였다. 이러한 램프 파형을 인가하는 경우에는 벽 전하의 제어 정밀도가 램프의 기울기에 강하게 의존하기 때문에, 정해진 시간 내에서 벽 전하를 정밀하게 제어할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 벽 전하를 정밀하게 제어할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 플라즈마 표시 패널은,
외부에서 입력되는 영상 데이터를 N개의 서브필드로 생성하여 계조를 표시하는 플라즈마 표시 패널로서,
다수의 어드레스 전극과, 상기 어드레스 전극과 서로 쌍을 이루며 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하는 플라즈마 패널;
상기 영상신호를 입력받아 각 서브필드에 대응되는 서브필드 데이터 및 서스테인 펄스 정보를 생성하고, 상기 서브필드 데이터에 따라 플로팅 타임을 제어하는 플로팅 제어신호를 출력하는 제어부;
상기 서브필드 데이터에 대응하는 전압을 상기 어드레스 전극에 인가하는 어드레스 데이터 구동부;
상기 제어부에서 출력되는 서스테인 펄스 정보에 따라 유지전극에 전압을 인가하는 유지전극 구동부;
상기 플로팅 제어신호에 따라 플로팅 타임을 제어하여 상기 서스테인 펄스 정보에 따라 주사전극에 전압을 인가하는 주사전극 구동부를 포함한다.
상기 제어부는,
상기 영상신호의 부하율에 따라 전력을 제어하도록 전력제어 데이터를 출력하는 자동전력 제어부;
상기 전력 제어 데이터를 N개의 서브필드로 생성하고 각 서브필드별로 서스테인 펄스 정보를 출력하는 서브필드 생성부;
상기 영상신호를 상기 서브필드에 대응되는 서브필드 데이터로 생성하여 출력하는 서브필드 데이터 생성부;
상기 서브필드의 데이터 온 된 셀의 개수 및 서브필드의 온된 셀의 개수에 대응하는 플로팅 타임을 저장하는 메모리;
상기 메모리를 참조하여 이전 서브필드의 데이터 온 된 셀의 개수에 대응되는 플로팅 타임으로 플로팅을 제어하도록 플로팅 제어신호를 상기 주사전극 구동부로 출력하는 플로팅 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 플라즈마 표시 패널은,
입력되는 영상신호를 복수개의 서브필드 데이터로 생성하고, 각 서브필드 데이터를 서스테인 정보에 따라 리셋 구간, 어드레스 구간, 유지 구간으로 나누어 구동하는 플라즈마 표시 패널로서,
제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극;
상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 의해 정의되는 제1 공간; 및
각 리셋 구간 동안에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 구동신호를 보내는 구동회로를 포함하고,
상기 구동회로는
상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 플로팅시키며, 상기 플로팅 구간은 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 하나의 특징에 따른 플라즈마 표시 패널의 구동방법은,
제1 전극 및 제2 전극에 의해 정의되는 제1 공간 및 상기 제1 공간을 서브필드 데이터로 어드레싱하는 구동회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널을 구동하는 방법으로서,
상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시키는 방전전압 인가 단계: 및
상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 이전필드의 서브필드 데이터의 온된 셀의 개수에 대응되는 기간동안 플로팅시키는 플로팅 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 플라즈마 표시 패널의 구동방법은,
제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 의해 정의되는 제1 공간을 포함하는 플라즈마 표시 패널을 구동하는 방법으로서,
입력되는 영상신호를 N개의 서브필드로 생성하고, 각 서브필드에 대한 서스테인 펄스 정보를 출력하며, 상기 영상신호를 N개의 서브필드 데이터로 생성하여 제3 전극에 인가하는 제1 단계;
상기 서스테인 펄스 정보에 따라 상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시키는 제2 단계: 및
상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 이전 서브필드의 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응되는 기간동안 플로팅시키는 제3 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치 및 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마 패널(100), 제어부(200), 어드레스 구동부(300), 유지 전극 구동부(이하 'X 전극 구동부'라 함)(400) 및 주사 전극 구동부(이하 'Y 전극 구동부'라 함)(500)를 포함한다.
플라즈마 패널(100)은 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 어드레스 전극(A1-Am), 그리고 행 방향으로 배열되어 있는 복수의 유지 전극(이하 'X 전극'이라 함)(X1-Xn) 및 주사 전극(이하 'Y 전극'이라 함)(Y1-Yn)을 포함한다. X 전극(X1-Xn)은 각 Y 전극(Y1-Yn)에 대응해서 형성되며, 일반적으로 그 일단이 서로 공통으로 연결되어 있다. 그리고 플라즈마 패널(100)은 X 및 Y 전극(X1-Xn, Y1-Yn)이 배열된 유리 기판(도시하지 않음)과 어드레스 전극(A1-Am)이 배열된 유리 기판(도시하지 않음)으로 이루어진다. 두 유리 기판은 Y 전극(Y1-Yn)과 어드레스 전극(A1-Am) 및 X 전극(X1-Xn)과 어드레스 전극(A1-Am)이 각각 직교하도록 방전 공간을 사이에 두고 대향하여 배치된다. 이때, 어드레스 전극(A1-Am)과 X 및 Y 전극(X1-Xn, Y1-Yn)의 교차부에 있는 방전 공간이 방전 셀을 형성한다.
제어부(200)는 외부로부터 영상 신호를 수신하여 어드레스 구동 제어 신호, X 전극 구동 제어 신호 및 Y 전극 구동 제어 신호를 출력한다. 그리고 제어부(200)는 한 프레임을 복수의 서브필드로 분할하여 구동하며, 각 서브필드는 시간적인 동작 변화로 표현하면 리셋 기간, 어드레싱 기간, 서스테인 기간으로 이루어진다.
어드레스 구동부(300)는 제어부(200)로부터 어드레스 구동 제어 신호를 수신하여 표시하고자 하는 방전 셀을 선택하기 위한 표시 데이터 신호를 각 어드레스 전극(A1-Am)에 인가한다. X 전극 구동부(400)는 제어부(200)로부터 X 전극 구동 제어 신호를 수신하여 X 전극(X1-Xn)에 구동 전압을 인가하고, Y 전극 구동부(500)는 제어부(200)로부터 Y 전극 구동 제어 신호를 수신하여 Y 전극(Y1-Yn)에 구동 전압을 인가한다.
도1을 참조하면, 제어부(200)는 감마보정부(210), 서브필드 데이터 생성부(220), 자동전력 제어부(230), 서브필드 생성부(240), 플로팅 제어부(250) 및 메모리(260)를 포함한다.
감마보정부(210)는 영상신호를 입력받아 플라즈마 표시 패널의 특성에 맞게 감마값을 보정하여 출력한다. 자동 전력 제어부(30)는 감마보정부(210)에서 출력되는 영상 데이터의 평균신호레벨을 측정하고, 측정된 평균신호레벨에 따라 전력을 제어하여 전력제어 데이터를 출력한다. 서브필드 생성부(240)는 상기 전력 제어 데이터를 N개의 서브필드로 생성하고 각 서브필드별로 서스테인 펄스 정보를 출력한다. 서브필드 데이터 생성부(220)는 상기 영상신호를 상기 서브필드에 대응되는 서브필드 데이터로 생성하여 출력한다. 메모리(260)는 상기 서브필드 데이터의 온된 셀의 수 및 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응하는 플로팅 타임을 저장한다. 플로팅 제어부(250)는 상기 메모리를 참조하여 이전 서브필드의 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응되는 플로팅 타임으로 플로팅을 제어하도록 플로팅 제어신호를 상기 Y전극 구동부(500)로 출력한다. 상기 플로팅 제어부(250)의 기능은 필요에 따라서는 서브필드 생성부(240)의 기능에 포함되어 Y전극 구동부(500)를 구동할 수도 있다.
그러면, 이러한 구성을 가진 이 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 패널의 동작에 대해 도2 내지 도5b를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 제어부(200)의 감마보정부(210)는 외부에서 입력되는 영상신호를 입력받아 플라즈마 표시 패널의 특성에 맞게 감마값을 보정하여 출력한다.
그러면, 자동 전력 제어부(30)는 감마보정부(210)에서 출력되는 영상 데이터의 평균신호레벨을 측정하고, 측정된 평균신호레벨에 따라 전력을 제어하여 전력제어 데이터를 출력한다.
그리고 나서, 서브필드 생성부(240)는 상기 전력 제어 데이터를 N개의 서브필드로 생성하고 각 서브필드별로 서스테인 펄스 정보를 X전극 구동부(400)와 Y전극 구동부(500)로 출력한다.
한편, 서브필드 데이터 생성부(220)는 상기 영상신호를 상기 서브필드에 대응되는 서브필드 데이터로 생성하여 어드레스 구동부(300)에 출력한다.
또한, 메모리(260)는 플로팅 제어부(250)의 제어를 통해 서브필드 데이터 생성부(240)에서 출력되는 상기 서브필드 데이터로부터 온된 셀의 수를 저장한다. 또한, 메모리(260)에는 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응하는 플로팅 타임이 미리 저장되어 있다. 즉, 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임은 증가하도록 실험에 의한 테이블이 저장되어 있다. 리셋의 역할은 어드레스 동작을 위한 최적의 벽전하 상태를 만드는 것이다. 플로팅 리셋을 적용하면 셀 내부의 벽 전하 상태에 의하여 자연적으로 방전이 소멸하면서 방전전압의 변동이 일어난다. 이때, 블랙 및 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 적다면 플로팅 상태에서의 전압변동은 최소화된다. 그러나, 데이터 온된 셀의 수가 많을 경우에는 전압변동이 커지고 리셋에 걸리는 시간이 증가된다. 따라서, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임을 감소시켜 플로팅의 기울기를 크게하고, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 적으면 플로팅 타임을 길게 하여 플로팅의 기울기를 완만하게 하여도 된다. 이러한 서브필드의 온된 셀의 수에 대응하는 플로팅 타임은 실험을 하여 최적의 결정치를 테이블 형태로 메모리(260)에 저장해 놓는다. 이러한 테이블은 제어프로그램 형태로도 구현될 수 있다.
그러면, 플로팅 제어부(250)는 상기 메모리(260)를 참조하여 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응되는 플로팅 타임으로 현재 서브필드의 주사 전극의 전압 인가시 플로팅을 제어하도록 플로팅 제어신호를 상기 Y전극 구동부(500)로 출력한다. 이때, 플로팅 제어부(250)의 기능은 필요에 따라서는 서브필드 생성부(240)의 서스테인 펄스 정보에 포함되어 Y전극 구동부(500)를 구동할 수도 있다.
그리고 나서, 어드레스 구동부(300)는 서브필드 데이터를 수신하여 표시하고자 하는 방전 셀을 선택하기 위한 표시 데이터 신호를 각 어드레스 전극(A1-Am)에 인가한다.
그리고, X 전극 구동부(400)는 서브필드 생성부(240)로부터 서스테인 펄스 정보를 수신하여 X 전극(X1-Xn)에 구동 전압을 인가하고, Y 전극 구동부(500)는 서스테인 펄스 정보를 수신하여 Y 전극(Y1-Yn)에 구동 전압을 인가한다. 이때 Y전극 구동부(500)는 리셋기간에 방전전압을 Y전극에 인가한 후, 플로팅을 하고, 이같은 동작을 반복하게 되는데, 플로팅 제어신호에 따라 플로팅 시간을 결정한다.
그러면, 플라즈마 패널(100)은 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 어드레스 전극(A1-Am), 그리고 행 방향으로 배열되어 있는 복수의 유지 전극(이하 'X 전극'이라 함)(X1-Xn) 및 주사 전극(이하 'Y 전극'이라 함)(Y1-Yn)에 각각 신호를 입력받아 해당 데이터를 표시하게 된다.
이러한 과정에서 본 발명의 실시예는 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 따라 리셋구간의 플로팅 타임이 제어되어 리셋을 정해진 시간내에 정확하게 수행할 수 있다.
아래에서는 도 2 내지 도 3b를 참조하여 각 서브필드에서 어드레스 전극(A1-Am), X 전극(X1-Xn) 및 Y 전극(Y1-Yn)에 인가되는 구동 파형에 대하여 상세히 설명한다. 그리고 아래에서는 하나의 어드레스 전극, X 전극 및 Y 전극에 의해 형성되는 방전 셀을 기준으로 설명을 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형도이며, 도 3a 및 도3b는 본 발명의 실시예에 따른 구동 파형에 의한 전극의 전압을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 하나의 서브필드는 리셋 기간(Pr), 어드레스 기간(Pa) 및 서스테인 기간(Ps)으로 이루어지며, 리셋 기간(Pr)은 소거 기간(Pr1), 상승 램프 기간(Pr2) 및 하강 램프 기간(Pr3)을 포함한다.
일반적으로 서스테인 기간에서 마지막 서스테인 방전이 끝나고 나면, X 전극에는 (+) 전하, Y 전극에는 (-) 전하가 형성되게 된다. 그래서 리셋 기간(Pr)의 소거 기간(Pr1)에서는 서스테인 기간이 끝난 후에 Y 전극을 기준 전압으로 유지한 상태에서 X 전극에 기준 전압에서 Ve 전압까지 상승하는 램프 파형을 인가한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 기준 전압을 0V로 가정한다. 그러면 X 전극과 Y 전극에 쌓였던 전하들이 점점 소거된다.
다음, 리셋 기간(Pr)의 상승 램프 기간(Pr2)에서는 X 전극을 0V로 유지한 상태에서 Y 전극에 Vs 전압에서 Vset 전압까지 증가하는 상승 램프 파형을 인가한다. 그러면 Y 전극으로부터 어드레스 전극 및 X 전극으로 각각 미약한 리셋 방전이 일어나서, Y 전극에 (-) 전하가 쌓이고 어드레스 전극 및 X 전극에 (+) 전하가 쌓인다.
그리고 도 2 내지 도 3b에 나타낸 바와 같이 리셋 기간(Pr)의 하강 램프 기간(Pr3)에서는 X 전극을 Ve 전압으로 유지시킨 상태에서 Y 전극에 Vs 전압에서 기준 전압까지 일정 전압만큼 감소하면서 플로팅(floating)되는 상태가 반복되는 하강/플로팅 전압을 인가한다. 즉, Tr 기간동안 Y 전극에 인가되는 전압을 일정량만큼 빠르게 감소시킨 후, Tf 기간동안 Y 전극에 공급되는 전압을 차단하여 Y 전극을 플로팅시킨다. 그리고 이 기간(Tr, Tf)을 반복한다.
이 기간(Tr, Tf)을 반복하는 중에 X 전극의 전압(Vx)과 Y 전극의 전압(Vy) 사이의 전압차가 방전 개시 전압(Vf) 이상이 되면, X 전극과 Y 전극 사이에서는 방전이 일어난다. 즉, 방전 공간에서 방전 전류(Id)가 흐르게 된다. X 전극과 Y 전극 사이에서 방전이 개시된 후 Y 전극이 플로팅 상태로 되면, X 및 Y 전극에 형성되어 있던 벽 전하가 줄어들면서 방전 공간 내부의 전압이 급격히 감소하여 방전 공간 내부에 강한 방전 소멸(quenching)이 발생한다. 그리고 나서, 다시 Y 전극에 하강 전압을 인가하여 방전을 형성시킨 후 플로팅 상태로 하면, 앞서와 마찬가지로 벽 전하가 줄어드는 동시에 방전 공간 내부에 강한 방전 소멸이 발생한다. 그리고 이와 같은 하강 전압인가 및 플로팅 상태가 소정 횟수만큼 반복되면, X 전극 및 Y 전극에 원하는 양의 벽 전하가 형성된다.
이때, 벽 전하를 적절하게 제어하기 위해서는 하강 전압인가 기간(Tr)이 짧은 것이 바람직하다. 즉, 전압이 인가되는 기간(Tr)이 길면 방전이 지나치게 크게 형성되어 한번의 방전과 플로팅으로 제어할 수 있는 벽 전하의 양이 커지게 된다. 이와 같이 한번에 제어되는 벽 전하의 양이 커지면 벽 전하를 원하는 상태로 할 수 없게 될 수 있다.
그런데, 앞서 설명했듯이 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 따라 플로팅 타임을 제어하게 되는데, 도3a는 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 적은 경우로서 플로팅 타임을 길게 하여 리셋동작을 수행한다.
또한, 도3b는 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 많은 경우로서 플로팅 타임을 짧게 하여 리셋동작을 수행한다.
아래에서는 앞에서 설명한 플로팅에 의한 강한 방전 소멸에 대하여 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 상세하게 설명한다. 그리고 주로 X 전극과 Y 전극 사이에서 방전이 일어나므로 방전 셀에서 X 전극과 Y 전극을 기준으로 설명한다.
도 4a는 X 전극과 Y 전극에 의해 형성되는 방전 셀을 모델링한 도면이며, 도 4b는 도 4a의 등가 회로도이다. 도 4c는 도 4a의 방전 셀에서 방전이 일어나지 않은 경우를 나타내는 도면이다. 도 4d는 도 4a의 방전 셀에서 방전이 일어난 경우에 전압이 인가된 상태를 나타내는 도면이며, 도 4e는 도 4a의 방전 셀에서 방전 일어난 경우에 플로팅된 상태를 나타내는 도면이다. 도 4a에서는 설명의 편의를 위해 초기에 Y 전극(10)과 X 전극(20)에 각각 - 및 +의 전하가 형성되어 있는 것으로 한다. 그리고 전하는 전극의 유전체층 위에 형성되지만 아래에서는 설명의 편의상 전극에 형성되는 것으로 하여 설명을 한다.
도 4a에 나타낸 바와 같이, Y 전극(10)은 스위치(SW)를 통해 전류원(Iin)에 전기적으로 연결되어 있으며, X 전극(20)은 Ve 전압에 전기적으로 연결되어 있다. Y 전극(10) 및 X 전극(20)의 안쪽에는 각각 유전체층(30, 40)이 형성되어 있다. 유전체층(30, 40) 사이에는 방전 가스(도시하지 않음)가 주입되어 있으며 이 유전체층(30, 40) 사이의 영역이 방전 공간(50)을 형성한다.
이때, Y 및 X 전극(10, 20), 유전체층(30, 40) 및 방전 공간(50)은 용량성 부하를 형성하므로 도 4b에 도시한 바와 같이 등가적으로 패널 커패시터(Cp)로 나타낼 수 있다. 그리고 두 유전체층(30, 40)의 유전 상수(dielectric constant)는 이라 하고, 방전 공간(50) 사이에 걸리는 전압은 Vg라 한다. 또한 두 유전체층(30, 40)의 두께는 동일(d1)하다고 하고, 두 유전체층(30, 40) 사이의 거리(방전 공간의 거리)는 d2라 한다.
그리고 스위치(SW)가 턴온되었을 때, 패널 커패시터(Cp)의 Y 전극(10)에 인가되는 전압(Vy)은 수학식 1과 같이 스위치(SW)가 턴온되는 시간에 비례하여 감소한다. 즉, 스위치(SW)가 턴온되면 Y 전극(10)에는 하강 전압이 인가된다.
여기서, Vy(0)는 스위치(SW)가 온될 때의 Y 전극 전압(Vy)이며, Cp는 패널 커패시터(Cp)의 커패시턴스이다.
도 4c를 참조하여, 스위치(SW)가 턴온된 상태에서 방전이 일어나지 않은 경우에 방전 공간(50)에 인가되는 전압(Vg)을 계산한다. 그리고 도 4c의 상태에서 Y 전극(10)에 인가된 전압은 Vin으로 가정한다.
이와 같이 Y 전극(10)에 Vin 전압이 인가되면, Y 전극(10)에는 -만큼의 전하가 인가되고 X 전극(20)에는 +만큼의 전하가 인가된다. 이때, 가우스 법칙(Gaussian theorem)을 적용하면 유전체(30, 40) 내부의 전계(electric field)(E1)와 방전 공간(50) 내부의 전계(E2)는 각각 수학식 2 및 3과 같이 주어진다.
여기서, 는 Y 전극과 X 전극에 인가되는 전하량을 나타내며, 는 방전 공간 내부에서의 유전율이다.
그리고 외부에 인가되는 전압(Ve-Vy)은 전계와 거리의 관계에 의해 수학식 4과 같이 주어지고, 마찬가지로 방전 공간(50)의 전압(Vg)은 수학식 5와 같이 된다.
수학식 2 내지 수학식 5로부터 Y 또는 X 전극(10, 20)에 인가되는 전하량()과 방전 공간(50) 내부의 전압(Vg)은 각각 수학식 6 및 7과 같이 된다.
여기서, Vw는 방전 공간(50)에서 벽 전하()에 의해 형성되는 전압이다.
실제로 방전 공간(50) 내부의 길이(d2)는 유전체(30, 40)의 두께(d1)에 비해 매우 큰 값이므로, 는 거의 1에 가깝다. 즉, 수학식 7로부터 외부에서 인가되는 전압(Ve-Vin)이 방전 공간(50)에 그대로 인가됨을 알 수 있다.
다음, 도 4d를 참조하여 외부에서 인가되는 전압(Ve-Vin)에 의해 방전이 일어나 Y 전극(10)과 X 전극(20)에 형성된 벽 전하가 만큼 소멸될 때의 방전 공간(50) 내부의 전압(Vg1)을 계산한다. 도 4d에서는 벽 전하 형성시 전극의 전위를 유지하기 위해 전원(Vin)으로부터 전하가 공급되기 때문에, Y 전극(10) 및 X 전극(20)에 인가되는 전하량은 로 증가한다.
도 4d에서 가우스 법칙(Gaussian theorem)을 적용하면 유전체(30, 40) 내부의 전계(E1) 및 방전 공간(50) 내부의 전계(E2)는 각각 수학식 8 및 9와 같이 된다.
수학식 8 및 수학식 9로부터, Y 전극(10)과 X 전극(20)에 인가되는 전하량()과 방전 공간 내부의 전압(Vg1)은 각각 수학식 10 및 수학식 11과 같이 된다.
수학식 11에서 는 거의 1이기 때문에, 외부로부터 전압(Vin)이 인가되는 경우에는 방전이 일어났을 때 방전 공간(50) 내부에서 아주 작은 전압 강하만이 발생한다. 따라서 방전에 의해 소멸되는 벽 전하의 양()이 상당히 커야 방전 공간(50) 내부 전압(Vg1)이 줄어들어 방전이 소멸된다.
다음, 도 4e를 참조하여 외부에서 인가되는 전압(Vin)에 의해 방전이 일어나 Y 전극(10)과 X 전극(20)에 형성된 벽 전하가 만큼 소멸된 후, 스위치(SW)를 턴오프(방전 공간(50)을 플로팅)시켰을 때의 방전 공간(50) 내부의 전압(Vg2)을 계산한다. 이때, 외부로부터 유입되는 전하가 없으므로 Y 전극(10) 및 X 전극(20)에 인가되어 있는 전하량은 도 4c의 경우와 동일하게 가 된다. 마찬가지로 가우스 법칙을 적용하면 유전체(30, 40) 내부의 전계(E1)와 방전 공간(50) 내부의 전계(E2)는 각각 수학식 2 및 수학식 12와 같이 된다.
수학식 12와 수학식 6으로부터 방전 공간(50)의 전압(Vg2)은 수학식 13과 같이 주어진다.
수학식 13으로부터 알 수 있듯이, 스위치(SW)가 턴오프된 상태(플로팅 상태)에서는 소멸되는 벽 전하에 의해 큰 전압 강하가 있음을 알 수 있다. 즉, 수학식 12 및 수학식 13을 보면 전극의 플로팅 상태가 전압 인가 상태보다 벽 전하에 의한 전압 강하 크기가 1/(1-)배만큼 커짐을 알 수 있다. 결국, 플로팅 상태에서는 벽 전하가 조금 소멸되어도 방전 공간(50) 내부의 전압이 급격히 감소하므로, 전극 사이의 전압이 방전 개시 전압 이하로 되어 방전이 급격히 소멸한다. 즉, 방전 개시 이후에 전극을 플로팅 상태로 하는 것은 방전의 급격한 소멸 메카니즘(quenching mechanism)으로 작용하는 것을 알 수 있다. 그리고 방전 공간(50) 내부의 전압이 감소하는 경우에는 X 전극은 Ve 전압으로 고정되어 있으므로 플로팅되어 있는 Y 전극의 전압(Vy)이 도 3a 및 도3b에 나타낸 바와 같이 일정 전압만큼 증가한다.
다시 도 3a 또는 도3b를 보면, Y 전극 전압이 하강하여 방전이 발생할 때 Y 전극이 플로팅되면, 앞에서 설명한 방전 소멸 메커니즘에 의해 Y 및 X 전극에 형성된 벽 전하가 조금 소멸된 상태에서 방전이 소멸하게 된다. 이러한 동작을 계속 반복하면, Y 및 X 전극에 형성된 벽 전하를 조금씩 소거하면서 벽 전하를 원하는 상태까지 제어할 수 있다. 즉, 리셋 기간(Pr)의 하강 램프 기간(Pr3)에서 원하는 벽 전하 상태까지 정확하게 제어할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 리셋 기간(Pr)의 하강 램프 기간(Pr3)에서만 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 하강 램프 파형을 사용하여 벽 전하를 제어하는 모든 경우에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 상승 램프 파형을 사용하여 벽 전하를 제어하는 경우에도 적용이 가능하다. 아래에서는 도 5를 참조하여 도 2의 상승 램프 기간(Pr2)에서 플로팅을 적용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 5a 및 도5b는 본 발명의 실시예에 따른 상승 램프 파형을 나타내는 도면이다.
도 2 , 도 5a 및 도5b에 나타낸 바와 같이, 리셋 기간(Pr)의 상승 램프 기간(Pr3)에서 X 전극을 0V로 유지시킨 상태에서 Y 전극에 Vs 전압에서 Vset 전압까지 일정 전압만큼 상승하면서 플로팅(floating)되는 상태가 반복되는 상승/플로팅 전압을 인가할 수 있다. 즉, Tr 기간동안 Y 전극에 인가되는 전압을 일정량만큼 빠르게 증가시킨 후, Tf 기간동안 Y 전극에 공급되는 전압을 차단하여 Y 전극을 플로팅시킨다. 그리고 이 기간(Tr, Tf)을 반복한다.
이 기간(Tr, Tf)을 반복하는 중에 Y 전극의 전압(Vy)과 X 전극의 전압(Vx) 사이의 전압차가 방전 개시 전압(Vf) 이상이 되면, X 전극과 Y 전극 사이에서는 방전이 일어난다. X 전극과 Y 전극 사이에서 방전이 개시된 후 Y 전극이 플로팅 상태로 되면, 앞에서 설명한 바와 같이 방전 공간 내부의 전압이 급격히 감소하여 방전 공간 내부에 강한 방전 소멸(quenching)이 발생한다. 그리고 X 전극과 Y 전극 사이의 방전에 의해 X 전극에 (+) 전하가 형성되고 Y 전극에 (-) 전하가 형성된다. 이때, 앞에서 설명한 것처럼 방전 공간 내부의 전압은 감소하므로 플로팅되어 있는 Y 전극의 전압(Vy)은 일정 전압만큼 감소한다.
그리고 나서, 다시 Y 전극에 상승 전압을 인가하여 방전을 형성시킨 후 플로팅 상태로 하면, 앞서와 마찬가지로 벽 전하가 형성되는 동시에 방전 공간 내부에 강한 방전 소멸이 발생한다. 그리고 이와 같은 상승 전압인가 및 플로팅 상태가 소정 횟수만큼 반복되면, X 전극 및 Y 전극에 원하는 양의 벽 전하가 형성된다. 앞에서 설명한 것처럼 벽 전하를 적절하게 제어하기 위해서는 상승 전압인가 기간(Tr)이 짧은 것이 바람직하다.
그런데, 앞서 설명했듯이 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 따라 플로팅 타임을 제어하게 되는데, 도5a는 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 적은 경우로서 플로팅 타임을 길게 하여 리셋동작을 수행한다.
또한, 도5b는 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 많은 경우로서 플로팅 타임을 짧게 하여 리셋동작을 수행한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 상승 램프 파형 또는 하강 램프 파형에서 전압을 인가한 후 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 따라 플로팅 타임을 결정하여 플로팅을 시키는 동작을 반복함으로써, 정해진 리셋기간에 리셋을 수행하고 벽 전하를 원하는 상태로 적절하게 제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에서는 주사 전극을 플로팅시키는 방법을 위주로 설명하였지만, 이와는 달리 주사 전극, 유지 전극 및 어드레스 전극으로 이루어지는 방전 셀에서 어느 하나의 전극을 플로팅시키는 모든 방법에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 따라 플로팅 타임을 결정하여 리셋의 기울기를 조절함으로써, 정해진 리셋 기간에 리셋을 원할히 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 파형도이다.
도 3a 및 도3b는 본 발명의 실시예에서 플로팅 타임에 따른 하강 램프 파형을 나타내는 도면이다.
도 4a는 유지 전극과 주사 전극에 의해 형성되는 방전 셀을 모델링한 도면이다.
도 4b는 도 4a의 등가 회로도이다.
도 4c는 도 4a의 방전 셀에서 방전이 일어나지 않은 경우를 나타내는 도면이다.
도 4d는 도 4a의 방전 셀에서 방전이 일어난 경우에 전압이 인가된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4e는 도 4a의 방전 셀에서 방전 일어난 경우에 플로팅된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도b는 본 발명의 실시예에서 플로팅 타임에 따른 상승 램프 파형을 나타내는 도면이다.

Claims (15)

  1. 외부에서 입력되는 영상 데이터를 N개의 서브필드로 생성하여 계조를 표시하는 플라즈마 표시 패널로서,
    다수의 어드레스 전극과, 상기 어드레스 전극과 서로 쌍을 이루며 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하는 플라즈마 패널;
    상기 영상신호를 입력받아 각 서브필드에 대응되는 서브필드 데이터 및 서스테인 펄스 정보를 생성하고, 상기 서브필드 데이터에 따라 플로팅 타임을 제어하는 플로팅 제어신호를 출력하는 제어부;
    상기 서브필드 데이터에 대응하는 전압을 상기 어드레스 전극에 인가하는 어드레스 데이터 구동부;
    상기 제어부에서 출력되는 서스테인 펄스 정보에 따라 유지전극에 전압을 인가하는 유지전극 구동부;
    상기 플로팅 제어신호에 따라 플로팅 타임을 제어하여 상기 서스테인 펄스 정보에 따라 주사전극에 전압을 인가하는 주사전극 구동부를 포함하는 플라즈마 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임을 줄이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 영상신호의 부하율에 따라 전력을 제어하도록 전력제어 데이터를 출력하는 자동전력 제어부;
    상기 전력 제어 데이터를 N개의 서브필드로 생성하고 각 서브필드별로 서스테인 펄스 정보를 출력하는 서브필드 생성부;
    상기 영상신호를 서브필드 데이터로 생성하여 출력하는 서브필드 데이터 생성부;
    상기 서브필드의 데이터 온 된 셀의 개수 및 서브필드의 온된 셀의 개수에 대응하는 플로팅 타임을 저장하는 메모리;
    상기 메모리를 참조하여 이전 서브필드의 데이터 온 된 셀의 개수에 대응되는 플로팅 타임으로 플로팅을 제어하도록 플로팅 제어신호를 상기 주사전극 구동부로 출력하는 플로팅 제어부를 포함하는 플라즈마 표시 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주사 전극 구동부는 전압의 인가와 플로팅이 소정 횟수만큼 반복되도록 상기 주사 전극을 구동하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 주사 전극 구동부는
    상기 주사 전극에 상기 전압을 인가하는 구간보다 상기 주사 전극을 플로팅시키는 구간이 크도록 하며, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임을 줄여서 상기 주사 전극을 구동하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  6. 입력되는 영상신호를 복수개의 서브필드 데이터로 생성하고, 각 서브필드 데이터를 서스테인 정보에 따라 리셋 구간, 어드레스 구간, 유지 구간으로 나누어 구동하는 플라즈마 표시 패널로서,
    제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극;
    상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 의해 정의되는 제1 공간; 및
    각 리셋 구간 동안에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 구동신호를 보내는 구동회로를 포함하고,
    상기 구동회로는
    상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 플로팅시키며, 상기 플로팅 구간은 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 전극은 주사 전극이고, 상기 제2 전극은 유지 전극이고, 제3 전극은 어드레스 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 구동회로는
    상기 제1 전극에 상기 제1 전압을 인가하는 구간보다 상기 제1 전극을 플로팅시키는 구간이 크도록 하며, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임을 줄여서 상기 주사 전극을 구동하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  9. 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 의해 정의되는 제1 공간을 포함하는 플라즈마 표시 패널을 구동하는 방법으로서,
    입력되는 영상신호를 N개의 서브필드로 생성하고, 각 서브필드에 대한 서스테인 펄스 정보를 출력하며, 상기 영상신호를 N개의 서브필드 데이터로 생성하여 제3 전극에 인가하는 제1 단계;
    상기 서스테인 펄스 정보에 따라 상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시키는 제2 단계: 및
    상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 이전 서브필드의 서브필드 데이터의 온된 셀의 수에 대응되는 기간동안 플로팅시키는 제3 단계를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 단계 및 제3 단계에서 상기 제1 전압의 인가와 플로팅이 소정 횟수만큼 반복되며, 상기 주사 전극에 상기 제1 전압을 인가하는 구간보다 상기 제1 전극을 플로팅시키는 구간이 크도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 단계에서는 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임을 줄이는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동방법.
  12. 제1 전극 및 제2 전극에 의해 정의되는 제1 공간 및 상기 제1 공간을 서브필드 데이터로 어드레싱하는 구동회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널을 구동하는 방법으로서,
    상기 제1 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 제1 공간을 방전시키는 방전전압 인가 단계: 및
    상기 제1 공간을 방전시킨 후, 상기 제1 전극을 이전필드의 서브필드 데이터의 온된 셀의 개수에 대응되는 기간동안 플로팅시키는 플로팅 단계를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 방법은 리셋 구간에 수행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극은 주사 전극이고, 상기 제2 전극은 유지 전극이며, 상기 방전전압 인가단계 및 플로팅 단계 동안 상기 유지 전극은 일정 전압으로 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 구동방법은,
    상기 제1 전압의 인가와 플로팅이 소정 횟수만큼 반복되며, 상기 주사 전극에 상기 제1 전압을 인가하는 구간보다 상기 제1 전극을 플로팅시키는 구간이 크도록 하고, 이전 서브필드 데이터의 온된 셀의 수가 증가할수록 플로팅 타임을 줄이는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동방법.
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