AC-Plasma Display Panels (PDPs) are widely used for large-size digital television screens owing to their excellent features such as thin panel, light weight, wide viewing angle, good image quality, long lifetime, and low cost. However, the relative low luminous efficacy of AC-PDPs is a drawback in terms of competition with other FPDs. In order to improve the luminous efficacy, FEEL (Fourth Electrode for enhancing the Excitation rate in a Long coplanar gap) structure was recommended. In this work, through the analysis of driving waveforms and panel structures, technologies of improvement of characteristics are proposed.
Through the analysis of driving waveforms, delayed auxiliary pulse, dual auxiliary pulses, reciprocal sustain pulses, and the effects of sustain and auxiliary pulse widths are considered.
In delayed auxiliary pulse scheme, a delayed auxiliary pulse is applied to an auxiliary electrode from the sustain pulse. Comparing to the conventional FEEL PDP driving waveforms, the use of delayed auxiliary pulse scheme shows the maximum luminous efficacy decreased, and the minimum sustain voltage also decreased. From the measurement result, it concludes that it improves the characteristic of driving voltage margin and it can use the higher Xe contents which increases the luminous efficacy.
In dual auxiliary pulses scheme, a secondary auxiliary pulse is applied to an auxiliary electrode after a primary auxiliary pulse. The secondary auxiliary pulse of dual auxiliary pulses efficiently utilizes priming particles and contributes to improving luminous efficacy. The shorter time interval between the two auxiliary pulses, the better luminous efficacy is occured. Form the measurement result, the maximum luminous efficacy was approximately 12 lm/W which is 26% times higher than that of conventional FEEL PDP driving waveforms.
In reciprocal sustain pulses scheme, reciprocal sustain pulses are applied to the sustain electrodes. Reciprocal sustain pulses scheme reduces the effect of the address electrode which decreases the luminous efficacy and voltage margin. However, the effect of auxiliary pulse is also reduced which increases the luminous efficacy as an increase of the weight of negative pulse amplitude. For reciprocal sustain pulses scheme, the relationship between a decrease of effects of the address electrode and an increase of the effect of the auxiliary electrode is trade-off. In RESAP(Reciprocal Sustain and Auxiliary Pulses Waveforms) scheme, a negative pulse is applied to the auxiliary electrode when the reciprocal sustain pulses are applied to the sustain electrodes. RESAP scheme reduces the effect of the address electrode and not reduce the effect of the auxiliary electrode which is distinguished from reciprocal sustain pulses scheme.
Conventional FEEL PDP driving waveforms are designed at the sustain pulse frequency of 50kHz. The period of afterglow region is varying with the sustain pulse frequency and the sustain pulse width. Therefore, the sustain and auxiliary pulse widths are optimized at the frequency over 50kHz. The auxiliary voltage margin increase with an increase of the sustain pulse width and a decrease of the auxiliary pulse width. However, the luminous efficacy improves with a decrease of the sustain pulse width and an increase of the auxiliary pulse width except the auxiliary pulse width when the time interval between the auxiliary pulse and next sustain pulse is zero.
Through the analysis of panel structures, narrow auxiliary electrode width and different barrier rib structures depending on each resolution are considered.
The FEEL PDP with a narrow auxiliary electrode width of 40㎛ is distinguished from the conventional FEEL PDP with an auxiliary electrode width of 100㎛. The auxiliary voltage margin and the luminous efficacy are improved in a FEEL PDP with a narrow auxiliary electrode width of 40㎛ because the longer gap between the sustain and auxiliary electrode improves the Xe excitation rate.
In the low resolution such as 42-inch VGA, the luminous efficacy in a FEEL PDP with closed square delta barrier ribs is higher than that with closed rectangular barrier ribs. However, in the high resolution such as 50-inch XGA, the luminous efficacy in an FEEL PDP with closed rectangular barrier ribs is higher than that with closed square delta.
Above approaches of the analysis of driving waveforms and panel structures, the characteristic of driving stability is improved to increase the voltage margin and the super high luminous efficacy is shown in a FEEL PDP.
본 논문에서는 고효율 PDP 로 각광받고 있는 FEEL PDP 의 특성을 개선할 수 있는 방법을 구동 파형의 분석을 통한 접근과 패널 구조의 분석을 통한 접근하였다.
구동 파형의 분석을 통한 접근으로는 지연된 보조 펄스(Delayed Auxiliary Pulse), 듀얼 보조 펄스(Dual Auxiliary Pulse), 상극의 유지 펄스(Reciprocal Sustain Pulse)와 RESAP(Reciprocal Sustain and Auxiliary Pulses Waveforms), 그리고 보조 펄스 폭의 효과(Effect of Auxiliary Pulse Width)가 제안되었다.
지연된 보조 펄스는 FEEL PDP 의 일반적인 구동 파형에서 보조 펄스를 인가하는 시점을 지연시켜 인가하였다. 그 결과 FEEL PDP 의 일반적인 구동 파형으로 발광했을 때에 비해 발광 효율은 감소하였지만 최소 발광 전압이 크게 감소하여 낮은 유지 전압으로도 구동이 가능함을 보였다. 이는 높은 Xe 함량을 혼합기체를 사용 가능하게 함으로써 더욱 높은 발광 효율을 기대하게 하였다.
듀얼 보조 펄스는 FEEL PDP 의 일반적인 구동 파형에서 하나의 보조 펄스가 애프터 그로우 영역에 인가하는 것과는 달리 2 개의 보조 펄스가 인가된다. 그 결과 Xe 의 여기율을 높여 소비 전력을 감소시키는 보조 펄스의 효과를 더욱 증가시켜 더욱 높은 발광 효율을 가질 수 있음을 보였다. FEEL PDP 의 일반적인 구동 파형으로 발광했을 때의 최대 발광 효율에 비해 약 26% 상승한 12lm/W 의 최대 발광 효율을 보여 초고효율 PDP를 구현하였다.
상극의 유지 펄스은 FEEL PDP 의 일반적인 구동 파형에서 하나의 극성을 가진 펄스가 유지 전압에 교번으로 인가되는 것과는 달리 상극의 유지 펄스가 유지 전극에 동시에 인가된다. 이를 통해 넓은 유지 전극 간격으로 어드레스 전극의 영향이 커지는 것을 막아 넒은 유지 전압 마진을 확보하고 발광 효율을 높일 수 있다. 상극의 유지 펄스에서 음의 펄스 비율이 높아질수록 어드레스 전극의 영향은 감소하나 보조 전극의 효과가 감소하여 음의 펄스 비율이 30%일 때 최대 발광 효율을 보였다. RESAP은 상극의 유지 펄스에서 유지 펄스가 인가될 때 음의 펄스를 보조 전극에 인가함으로써 어드레스의 영향은 최소화하고 보조 전극의 효과를 극대화하도록 고안되었다. 이를 통해 상극의 유지 펄스에서는 이율배반의 관계에 있던 어드레스 영향 감소와 보조 전극 효과 증가를 동시에 이룰 수 있었다.
FEEL PDP의 일반적인 구동 파형이 유지 펄스 주파수가 50kHz에서 동작하는데, 이보다 높은 주파수에서는 애프터 그로우 영역이 줄어들기 때문에 일반적인 구동 파형의 보조 펄스 폭인 2㎲를 인가할 수 없다. 보조 펄스 폭의 효과는 높은 유지 펄스 주파수에서 보조 펄스 폭을 개선하여 발광 효율이 최대가 되는 FEEL PDP 의 구동 파형을 고안하기 위해 제안되었다. 동일한 유지 펄스 주파수에서 유지 펄스의 폭이 감소할수록 전압 마진은 감소하고 최대 발광 효율은 증가한다. 또한 보조 펄스 폭이 증가할수록 보조 전압 마진은 감소하고 최대 발광 효율은 증가한다. 그러나 보조 펄스가 끝나는 시점에 유지 펄스가 인가되는 폭까지 보조 펄스 폭이 증가하게 되면 최대 발광 효율은 급격히 감소하게 된다.
패널 구조 분석을 통한 접근으로는 좁은 보조 전극 폭(Narrow Auxiliary Electrode Width)와 해상도에 따른 격벽 구조(Different Barrier Rib Structures depending on Each Resolution)가 제안되었다.
좁은 보조 전극 폭은 일반적인 FEEL PDP 의 보조 전극 폭이 100㎛ 인 것과는 달리 보조 전극 폭을 줄여 40㎛ 의 보조 전극을 삽입하였다. 보조 전극 폭이 넓으면 유지 전극과 보조 전극과의 간격이 줄어 보조 전압 마진이 감소하게 된다. 좁은 보조 전극 폭의 FEEL PDP 는 이를 개선하여 보조 전압 마진을 증가시켰으며, 유지 전극과 보조 전극과의 간격이 넓어 보조 펄스에 의한 Xe 여기율이 더욱 증가해 발광 효율을 더욱 증가시켰다.
해상도에 따른 격벽 구조 실험은 42 인치 VGA 의 저해상도와 50인치 XGA 의 고해상도에서 서로 다른 폐쇄형 격벽 구조 FEEL PDP 의 발광 효율을 측정한 것이다. 폐쇄형 사각 델타(Closed Square Delta) 격벽 구조의 FEEL PDP 는 폐쇄형 사각(Closed Rectangle) 격벽 구조의 FEEL PDP 보다 최소 유지 전압이 더 작다. 그러나 폐쇄형 사각 델타 격벽 구조는 셀 크기가 작아질수록 VUV 생성율이 현저하게 감소해 저해상도의 42인치 VGA 해상도에서는 폐쇄형 사각 델타 격벽 구조의 FEEL PDP 의 최대 발광 효율이 더 높으나, 고해상도의 50 인치 XGA 해상도에서는 폐쇄형 사각 격벽 구조의 FEEL PDP 의 최대 발광 효율이 더 높다.
위와 같은 구동 파형과 패널 구조의 분석을 통한 접근으로 전압 마진을 증가시켜 구동 안정성을 높였으며, 기존의 고효율 FEEL PDP 의 발광 효율을 더욱 높여 초고효율 FEEL PDP 를 구현하였다.
