KR20000073134A - A method for driving a PDP - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 교류형 플라즈마 방전표시기(AC PDP)의 구동방법, 보다 상세하게는 교류형 플라즈마 방전 표시기의 효율 향상을 실현하기 위하여 방전유지 펄스의 배치를 최적화한 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of driving an AC plasma display (AC PDP), and more particularly, to a method of optimizing the arrangement of discharge sustain pulses in order to realize an efficiency improvement of an AC plasma discharge indicator.
교류형 플라즈마 방전 표시기는 기체 방전시 발생하는 플라즈마를 이용하여 문자 또는 그래픽을 표시하는 평판 디스플레이로서, 두께가 각각 수 mm 정도인 2장의 유리기판을 사용하여 각각의 기판 위에 적당한 전극과 형광체, 유전체 등을 도포한 후 약 수 백 μm 정도의 간격을 유지하여 그 사이의 공간에 플라즈마를 형성하는 방법을 채택하여 LCD나 FED와 같은 평판형 디스플레이에 비해 대형화에 적합한 반면, 그 구동전압이 높고 입력파형이 복잡하여 전력 소모가 많은 문제점이 있었다. 도 1은 일반적으로 사용되는 교류형 플라즈마 방전 표시기의 구조를 나타낸 것으로 서로 수직의 복수 개의 어드레스 전극과 방전 유지 전극을 포함하고 있으며 격벽(barrier rib)은 줄무늬(stripe) 구조와 사각 구조가 모두 가능하다.AC plasma discharge indicator is a flat panel display that displays letters or graphics by using plasma generated during gas discharge. It uses two glass substrates each of several mm in thickness and uses appropriate electrodes, phosphors, dielectrics, etc. on each substrate. It is suitable for larger size than flat panel display such as LCD or FED by adopting the method of forming plasma in the space between them after spacing about several hundred μm after coating, but its driving voltage is high and its input waveform is high. There was a problem that the power consumption is complicated. FIG. 1 illustrates a structure of an AC plasma indicator which is generally used, and includes a plurality of vertical address electrodes and discharge sustain electrodes, and a barrier rib may have a stripe structure and a square structure. .
교류형 플라즈마 방전 표시기구동 방법은 여러 종류가 존재하는데, 각 픽셀들에 인가되는 구동펄스는 그 역할에 따라 어드레싱 펄스(addressing pulse), 쓰기 펄스(writing pulse), 방전 유지 펄스(sustain pulse), 지우기 펄스(erase pulse) 등이 있고 이들을 어떻게 조합하느냐에 따라 구동방법이 달라진다. 교류형 플라즈마 방전 표시기가 초당 60개의 프레임(frame)에 256 그레이 스케일(Grey Scale)을 가지도록 할 때 단위 레벨을 4회의 방전유지 펄스(sustain pulse)로 나타낼 때, 총 61440회의 방전유지 펄스가 인가되며, 따라서 전력소모에 가장 큰 비중을 차지한다. 그러므로 교류형 플라즈마 방전 표시기의 효율은 유지 방전에 의한 휘도에 비례하고 이 때 소비되는 전력에 반비례하게 된다. 방전유지 펄스의 형태는 유지방전에 주로 참여하는 두 종류의 전극들 중 한 전극이 다른 전극보다 전압이 높은 상태를 교대로 만들어 주는 형태를 취하며 그 전압 레벨은 대개 140V에서 200V 정도로 결정된다. 도 2a, 도 2b는 방전유지 펄스가 가해질 때 방전에 주로 참여하는 두 전극간의 전압차의 형태를 표시한 것으로서, 도 2a는 그 중 두 전극간의 전압이 같아지는 구간을 포함하는 경우이고, 도 2b는 두 전극간의 전압이 같아지는 구간이 없고 항상 다른 전압레벨을 가지는 경우이다. 도 3은 도 2a의 전압차가 인가될 때 두 종류의 전극에 실제로 인가가 가능한 전압 파형을 나타낸다. 이러한 전압 파형은 두 전극간의 차이만을 고려하는 것으로, 기준 전압 레벨이 반드시 접지되는 것이 아니고, 전압레벨이 높은 구간의 전압이 접지되는 전압, 즉 GND 레벨일 수도 있다.There are many types of AC plasma discharge display driving methods, and the driving pulses applied to each pixel have an addressing pulse, a writing pulse, a sustain pulse, and an erase pulse according to their role. There are pulses (erase pulses) and the driving method varies depending on how to combine them. A total of 61440 discharge sustain pulses are applied when the unit level is represented by 4 discharge sustain pulses when the AC plasma discharge indicator has 256 gray scales at 60 frames per second. Therefore, it accounts for the largest portion of power consumption. Therefore, the efficiency of the AC plasma discharge indicator is proportional to the luminance caused by the sustain discharge and inversely proportional to the power consumed at this time. The discharge sustain pulse has a form in which one of the two kinds of electrodes mainly participating in the sustain discharge alternates a state in which the voltage is higher than the other electrode, and the voltage level is usually determined at 140V to 200V. 2A and 2B show the form of the voltage difference between two electrodes mainly participating in the discharge when the discharge sustain pulse is applied, and FIG. 2A includes a section in which the voltages between the two electrodes are the same, and FIG. 2B. In this case, there is no section in which the voltages between the two electrodes are the same and always have different voltage levels. FIG. 3 shows voltage waveforms that are actually applicable to two kinds of electrodes when the voltage difference of FIG. 2A is applied. The voltage waveform considers only the difference between the two electrodes, and the reference voltage level is not necessarily grounded, but may be a voltage at which the voltage of the high voltage level is grounded, that is, a GND level.
이러한 방전 유지 펄스들이 가해질 때마다 전압의 극성이 바뀐 시간으로부터 짧은 시간 내에 교류형 플라즈마 방전 표시기의 내부에 채워진 기체의 방전이 형성되어 이온화종과 여기종이 형성되고 전극의 표면에 벽전하가 쌓이면서 방전의 소거와 기체의 이온화종과 여기종의 감소가 일어난다. 이 때 형성된 벽전하는 방전 유지 전압을 낮추는데 기여하고 다른 종에 비해 상대적으로 감소 시간(decay time)이 긴 여기종은 다음 방전시 이온화종의 생성에 영향을 미치게 된다.Whenever these discharge sustain pulses are applied, a discharge of a gas filled inside the AC plasma discharge indicator is formed within a short time from the time when the polarity of the voltage is changed, ionization species and excitation species are formed, and wall charges are accumulated on the surface of the electrode. Elimination and reduction of gas ionized species and excitation species occur. The wall charges formed at this time contribute to lowering the discharge holding voltage and the excitation species having a relatively long decay time compared to other species affect the generation of ionized species at the next discharge.
위에 설명한 바로부터 알 수 있듯이, 방전상의 효율은 방전시 벽전하와 여기종의 양에 따라 많은 영향을 받게 된다. 우선 방전상에서 벽전하의 영향을 보면 최초 벽전하가 없는 경우에는 각 전극에 가해진 높은 전압에 의해 형성되는 전계에 의해서 방전이 형성되고 이에 의해 중성의 기체는 에너지를 얻어 양의 전위를 띈 입자와 음의 전위를 띈 입자들 그리고 전기적으로는 중성이지만 여기된 상태에 있는 입자들이 발생하게 된다. 그러나, 양이나 음의 전위를 띈 입자들은 전계를 따라 이동하여 전극위의 유전체에 축적되고 이는 곧 전계의 약화로 이어져 방전의 소멸이 진행되게 된다. 이러한 과정으로 형성된 벽전하는 전극에 인가되는 전위가 역전되었을 때는 전극에 가해진 전위차에 의한 전계에 비해 더 큰 전계를 형성하여 최초 벽전하가 없을 시에 전극에 가해진 전압에 비해 낮은 전압을 인가하여도 방전이 계속 유지되게 하는 역할을 하게 된다. 그리고, 벽전하의 시간에 따른 변화를 보면 그 감소 시간은 매우 길어 일반적으로 교류형 플라즈마 방전 표시기에서 사용되는 방전 유지 전압의 인가 주기 동안 거의 변하지 않는다.As can be seen from the above description, the efficiency of the discharge phase is greatly influenced by the amount of wall charge and excitation species during discharge. First, the effect of wall charge on the discharge phase shows that in the absence of initial wall charge, a discharge is formed by an electric field formed by a high voltage applied to each electrode, whereby the neutral gas obtains energy, and the positive and negative particles and negative Particles with a potential of and electrically neutral but excited particles are generated. However, particles having a positive or negative potential move along the electric field and accumulate in the dielectric on the electrode, which leads to a weakening of the electric field, which leads to the disappearance of the discharge. When the potential applied to the electrode is reversed, the wall charge formed by this process forms a larger electric field compared to the electric field due to the potential difference applied to the electrode, and discharges even when a voltage lower than the voltage applied to the electrode is applied when there is no initial wall charge. This will keep you going. In addition, when the wall charge changes with time, the reduction time is very long and hardly changes during the application period of the discharge sustain voltage generally used in the AC plasma discharge indicator.
이에 비해 기체 방전시 형성되는 여기종이 발생되는 위치는 전계 분포의 영향을 받지만 전기적으로 중성이므로 전계에 의한 이동이 없어 1 회 방전후 플라즈마 방전 표시기 상,하판 사이의 공간에 분포하고 방전의 소멸과 함께 그 양이 감소하게 되는데, 감소 시간은 벽전하의 감소 시간에 비해 상당히 짧다. 그러므로, 이전 방전에서 형성된 여기종이 다음 방전에 미치는 영향은 이전 방전 유지 전압이 끝나는 시간으로부터 다음 전압이 인가되는 시간이 아니라 이전 방전 유지 전압의 인가 시간으로부터 다음 전압이 인가되는 시간에 관계된다. 이러한 측면에서 보면 단순히 방전 유지 전압을 인가하는 주파수를 높임으로써 여기종의 방전 기여도 증가에 의해 효율을 높일 수 있을 것으로 생각할 수 있지만, 실제의 경우에 있어서는 다른 요인들의 작용으로 인하여 효율이 높아지지 않으며 구동 주파수 또한 구동상의 여러 요인들에 의해 제한받게 된다. 이러한 측면에서, 본 발명은 일정한 주파수가 정해졌을 때 전압인가 파형 간의 적절한 시간 배치에 의해 교류형 플라즈마 방전 표시기의 효율을 극대화 할수 있는 방법을 제시하는데 그 목적을 두고 있다.On the other hand, the position where excitable species are formed during gas discharge is affected by electric field distribution, but because it is electrically neutral, there is no movement by electric field, so it is distributed in the space between upper and lower plasma discharge indicators after one discharge. The amount is reduced, the reduction time being considerably shorter than the reduction time of the wall charge. Therefore, the influence of the excitation species formed in the previous discharge on the next discharge is not related to the time when the next voltage is applied from the time when the previous discharge sustain voltage ends but the time when the next voltage is applied from the application time of the previous discharge sustain voltage. In this respect, the efficiency can be increased by simply increasing the frequency at which the discharge sustain voltage is applied, thereby increasing the discharge contribution of the excitation species. However, in practice, the efficiency does not increase due to the action of other factors. Frequency is also limited by many driving factors. In this aspect, the present invention aims to provide a method for maximizing the efficiency of an AC plasma discharge indicator by appropriate time alignment between voltage application waveforms when a predetermined frequency is determined.
도 1은 일반적인 교류형 플라즈마 방전 표시기 형태 개략도,1 is a schematic diagram of a typical AC plasma discharge indicator form;
도 2a는 두 전극간에 전압이 같은 구간이 존재하는 교류형 플라즈마 방전 표시기의 방전유지 전압 파형도,2A is a discharge sustain voltage waveform diagram of an AC plasma discharge indicator in which voltage equal sections exist between two electrodes;
도 2b는 두 전극간에 전압이 같은 구간이 없이 언제나 다른 레벨의 방전유지 전압을 가하는 교류형 플라즈마 방전표시기의 방전유지전압 파형도,FIG. 2B is a waveform diagram of the discharge holding voltage of an AC plasma discharge indicator which applies a discharge holding voltage of a different level at all times without having an equal voltage section between two electrodes;
도 3a∼도3d는 각각 1/4 듀티(duty), 3/4 듀티, 1/2 듀티, 한 쪽 전극만 구동할 경우의, 방전유지가 발생하는 두 전극간의 전압이 도 2a의 전압 파형일 때 두 전극에 각각 인가 가능한 전압 파형도,3A to 3D show the voltage waveforms of FIG. 2A when the voltage between the two electrodes in which discharge maintenance occurs when driving only one electrode, 1/4 duty, 3/4 duty, 1/2 duty, and one electrode, respectively. The voltage waveforms that can be applied to each of the two electrodes,
도 4은 교류형 플라즈마 방전 표시기에서 여기종의 시간에 따른 감소 특성도[시간 0에서 방전 유지 전압 인가],4 is a reduction characteristic diagram of time of excitation species in the AC plasma discharge indicator [discharge sustain voltage applied at time 0],
도 5는 본 발명의 하나의 실시예의 방전 유지 전압의 인가 파형도,5 is a waveform diagram of application of a discharge sustain voltage according to one embodiment of the present invention;
도 6는 종래 구동 방법과 본 발명에 의한 구동 방법에서 다음 방전 유지 전압이 인가 될 때 이전 방전에 의해 방전 공간상에 평균적으로 존재하는 여기종의 밀도 표시도,6 is a density display diagram of the excitation species present on the discharge space on average by the previous discharge when the next discharge sustain voltage is applied in the conventional driving method and the driving method according to the present invention;
도 7은 본 발명과 종래 방법의 구동에서의 휘도 및 효율 비교도,7 is a diagram comparing the luminance and efficiency in driving the present invention and the conventional method;
도 8는 본 발명과 종래 방법의 구동에서의 진공 자외선의 효율 비교도이다.Fig. 8 is a comparison diagram of the efficiency of vacuum ultraviolet rays in the driving of the present invention and the conventional method.
본 발명은 하나의 전극에 인가하는 방전유지펄스의 인가시간(T1)이 다른 전극에 인가하는 방전유지펄스의 인가시간(T2)을 달리하는 교류형 플라즈마 방전표시기의 구동방법을 제공하며, 이를 첨부도면과 함께 아래에 상세히 설명한다.The present invention provides a method of driving an alternating current plasma discharge indicator in which an application time T 1 of a discharge sustain pulse applied to one electrode is different from an application time T 2 of a discharge sustain pulse applied to another electrode. This will be described below in detail with the accompanying drawings.
위에서 살펴본 바와 같이, 교류형 플라즈마 방전 표시기에서 일정하게 결정된 방전 유지 전압이 인가되는 주파수의 변화 없이 효율을 향상시키기 위해서는 유전체 표면에 존재하는 벽전하와 공간상에 존재하는 여기종의 시간적인 변화 경향을 알아야 한다. 그런데, 유전체 표면에 존재하는 벽전하는 교류형 플라즈마 방전 표시기의 구동 주파수 대역(수십∼ 수백 KHz)의 방전 유지 펄스에서는 그 변화량이 거의 무시할 수 있을 정도인데 비해, 방전과 함께 공간상에 존재하게 되는 기체의 여기종은 도 4에서 볼 수 있듯이 밀도가 수 μsec의 시간 동안에 크게 변하는 것을 알 수 있다.As described above, in order to improve the efficiency without changing the frequency at which the constant sustain voltage is applied in the AC plasma discharge indicator, the trend of the temporal change of the wall charges present on the dielectric surface and the excitation species present in the space is improved. You should know By the way, the wall charges present on the surface of the dielectric are almost negligible in the discharge sustain pulses in the driving frequency band (several hundreds to hundreds of KHz) of the AC plasma discharge indicator. As can be seen in FIG. 4, the excitation species can be seen that the density changes significantly during a time of several μsec.
도 5는 본 발명에 의해 각 전극에 방전유지펄스전압을 인감함에 있어서 같은 주파수를 유지하면서 두 전극의 방전 유지 펄스의 인가시간의 비율을 1:2로 하는 교류형 플라즈마 방전표시기의 구동방법을 나타낸 것으로서, 인가기간과 유지기간의 비율(T1ON: T1OFF또는 T2ON: T2OFF)을 1:1로 한 것이다.5 shows a method of driving an alternating current type plasma discharge indicator in which the ratio of the application time of the discharge sustain pulses of the two electrodes is 1: 2 while maintaining the same frequency in sealing the discharge sustain pulse voltage to each electrode according to the present invention. The ratio between the license period and the maintenance period (T 1 ON : T 1 OFF or T 2 ON : T 2 OFF ) is 1: 1.
본 발명에 의하면, 두 전극에 인가되는 방전유지펄스의 인가시간(T1,T2)을 달리함으로써 여기종이 다음 펄스가 인가되는 시간까지 공간 상에 존재할 확률이 달라지게 된다.According to the present invention, by varying the application time (T 1 , T 2 ) of the discharge sustaining pulses applied to the two electrodes, the probability that the excitation species exists in space until the time when the next pulse is applied is changed.
도 2a의 방법을 사용한 경우와 본 발명의 방법을 사용한 경우 다음 펄스가 인가될 때까지 여기종이 공간에 존재할 확률의 비율은 식 1과 같이 나타난다.In the case of using the method of FIG. 2A and using the method of the present invention, the ratio of the probability that the excitation species exists in space until the next pulse is applied is expressed as Equation 1.
2N0exp[-AT2+B] : N0exp[-AT1+B] + N0exp[-A(2T2-T1)+B] (식 1)2N 0 exp [-AT 2 + B]: N 0 exp [-AT 1 + B] + N 0 exp [-A (2T 2 -T1) + B] (Equation 1)
A : 여기종의 시간 감소 계수, N0: 초기 여기종의 밀도, B : 상수A: time reduction coefficient of excitation species, N 0 : density of initial excitation species, B: constant
도 6은 식 1의 값을 T1/T2의 값에 따라 여기종이 다음 펄스 인가시까지 남아 있을 확률을 그래프로 나타낸 것이다. T1/T2의 값에 따른 여기종의 밀도표시도인 도 6에서 알 수 있듯이 본 발명의 방법으로 구동하는 경우가 도 2a의 방법으로 구동하는 경우에 비해 여기종이 다음 펄스가 인가되는 시간까지 공간에 존재할 확률이 높아진다. 공간에 존재하는 여기되지 않은 중성 기체가 이온화되는데 필요한 에너지는 표 1에 나타난 이온화 에너지에 해당한다. 그러나, 공간상의 여기종이 이온화되는데 필요한 에너지는 이온화 에너지에서 여기 상태의 에너지를 뺀 값에 해당하는 에너지이므로 기저 상태에 있는 중성 기체가 이온화되는데 필요한 에너지에 비해 작은 값이다.FIG. 6 is a graph showing the probability of the excitation species remaining until the next pulse is applied according to the value of T 1 / T 2 . As can be seen from FIG. 6, which is a density display diagram of the excitation species according to the value of T 1 / T 2 , the excitation species is driven to the time when the next pulse is applied as compared to the case of the driving method of FIG. 2A. It is more likely to exist in space. The energy required to ionize the unexcited neutral gas present in space corresponds to the ionization energy shown in Table 1. However, since the energy required to ionize the excited species in space is the energy corresponding to the energy obtained by subtracting the energy of the excited state, the neutral gas in the ground state is smaller than the energy required to ionize.
그러므로 도 4의 경우처럼 다음 펄스가 인가될 경우 공간상에 여기종의 밀도가 평균적으로 많아지면 더 작은 전력이 소비되어도 이온화가 일어날 수 있어 방전 유지시 휘도 대비 전력값 즉 플라즈마 방전 표시기의 효율이 증가하게 된다. 도 5에 도시한 두 방전 전극 사이의 전압 차의 그래프에서 T1ON의 값과 T2ON의 값은 항상 같을 필요는 없으며 방전을 유지하기에 충분한 시간 이상이면 충분하다. T1의 또는 T2의 값 또한 교류형 플라즈마 방전 표시기에 충전되는 기체의 종류, 조성 또는 압력에 따라 달라질 수 있으며 기체의 조성도 표 1에 나타낸 기체들 이외의 조성 또한 가능하다.Therefore, as shown in FIG. 4, when the next pulse is applied, if the density of the excitation species increases in the average, the ionization may occur even if a smaller amount of power is consumed. Thus, the power value compared to the luminance value during the sustaining discharge, that is, the efficiency of the plasma discharge indicator increases. Done. Also in the graph of the voltage difference between the two discharge electrodes shown in Fig. 5 the value of T and T 1ON value of 2ON is not always to be the same is sufficient for at least a time sufficient to maintain the discharge. The value of T 1 or T 2 may also vary depending on the type, composition, or pressure of the gas charged in the AC plasma discharge indicator, and the composition of the gas may also be other than those shown in Table 1.
위의 실시예서는 도 2a와 같이 두 전극의 방전유지펄스전압이 같아지는 구간이 존재하는 경우, 두 방전유지전압펄스의 인가시간을 달리하는 방법을 설명하였으나, 두 인가시간이 같은 때라도 듀티비(duty ratio)를 달리함으로써, 즉 T1의 듀티를 4분의 1, T2의 듀티를 2분의 1로 함으로써 동일한 결과를 얻을 수 있다. 또한 도 2b의 경우에도 T1과 T2를 달리함으로써, 동일한 결과를 얻을 수 있다.In the above embodiment, when there is a section in which the discharge sustain pulse voltages of the two electrodes are equal to each other as shown in FIG. 2A, a method of changing the application time of the two discharge sustain voltage pulses has been described, but the duty ratio ( by varying the duty ratio), that is, to achieve the same result of the duty of T 1 by a 1, the duty of T 2 a quarter to one half. Further, by varying the T 1 and T 2 in the case of Figure 2b, it is possible to obtain the same result.
상기와 같이 구성되는 본 발명과 종래 방법에 의한 교류형 플라즈마 방전 표시기에서의 휘도 효율을 도 7에 나타내었다. 휘도와 효율의 값에서 알 수 있듯이 본 발명의 경우 종래의 방법에 비해 휘도 및 효율이 증가하는 것을 알 수 있다. 이를 플라즈마 방전 표시기에서 가시광을 내는 형광체를 여기시키기 위한 진공 자외선의 발생 효율면에서 살펴보면 도 8에 나타난 바와 같이 진공 자외선을 발생시키는데 소비되는 전력은 본 발명에 의한 방법의 경우 기존의 방법에 비해 감소한 반면 발생되는 진공 자외선의 양은 증가하게 돤다. 결과적으로, 플라즈마 방전 표시기에서 발생되는 진공 자외선 양의 증가는 형광체의 여기양을 증가시켜 가시광의 양의 증가에 의한 휘도의 증가와 효율의 증가를 초래하는 것을 알 수 있다.The luminance efficiency of the AC plasma discharge indicator according to the present invention and the conventional method configured as described above is shown in FIG. As can be seen from the values of luminance and efficiency, it can be seen that the luminance and efficiency increase in the case of the present invention compared to the conventional method. As shown in FIG. 8, the power consumed to generate the vacuum ultraviolet ray is reduced compared to the conventional method in the method according to the present invention. The amount of vacuum ultraviolet light generated increases. As a result, it can be seen that an increase in the amount of vacuum ultraviolet rays generated in the plasma discharge indicator increases the amount of excitation of the phosphor, resulting in an increase in luminance and an increase in efficiency due to an increase in the amount of visible light.
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