CN1598909A - 等离子显示板的能量回收装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于等离子显示板的能量回收装置和方法。该能量回收装置包括用于提供维持电压的维持电压源，在放电单元等效地形成的板电容，用于当板电容的一侧充电时形成第一充电路径的第一充电电路，用于当板电容的另一侧充电时形成第二充电路径的第二充电电路，用于提供维持电压给板电容并形成第一充电路径的第一电源电路，以及用于提供从地电压源产生的地电压给板电容并形成第二充电路径的第二电源电路。通过使用板电容一侧的充电电压充电板电容的另一侧，根据本发明的能量回收装置和方法可以减少组件的数量并且减少能耗和制造成本。

Description

等离子显示板的能量回收装置和方法
这个非临时申请根据35 U.S.C 119(a)要求于2003年9月18日在韩国提交的专利申请No.10-2003-0064813的优先权，将其全部内容在此完全包括并引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种等离子显示板，并且更为特别的是用于等离子显示板的能量回收装置和方法。
背景技术
通过根据数字视频数据调整每一像素的气体放电阶段，等离子显示板(在下文中，作为“PDP”提到)显示视频图像。作为示范性的实例，这里在图1中示出了具有三个电极、由交流(AC)电压驱动的PDP。
参考图1，三电极AC表面放电PDP的放电单元包括在上衬底10上形成的扫描电极28Y和维持电极29Z，以及在下衬底18上形成的寻址电极20X。
扫描电极28Y和维持电极29Z分别包括透明电极12Y及12Z，以及金属总线电极13Y和13Z，该金属总线电极13Y和13Z具有比透明电极12Y及12Z更窄的宽度并且在每一透明电极12Y及12Z的一端形成。在上衬底10上使用铟锡氧化物(ITO)形成透明电极12Y及12Z。分别在透明电极12Y及12Z上使用比如铬(Cr)的金属形成金属总线电极13Y及13Z，其用于减少由具有高阻抗的透明电极12Y及12Z引起的电压降。在其上形成扫描电极28Y和维持电极29Z的上衬底10上顺序形成上绝缘层14和保护膜16。在等离子放电期间上绝缘层14累积产生的电荷。保护膜16保护上绝缘层14不受等离子放电期间产生的飞溅影响，并且增加次级电子的辐射效率。氧化镁(MgO)通常用作保护膜16。
以和扫描电极28Y和维持电极29Z交叉的方式形成寻址电极20X。在其上形成寻址电极20X的下衬底18上顺序形成下绝缘层22和隔栅24。下绝缘层22和隔栅24上覆盖有磷层26。平行于寻址电极20X形成格栅24以物理地划分放电单元，并且防止在放电期间产生的紫外光和可见光漏向相邻的放电单元。由在等离子放电期间产生的紫外光激励并放射磷层26，并且磷层26发射可见光，也就是，红色光，绿色光和蓝色光。将惰性气体的混合气体，比如He+Xe，Ne+Xe或He+Xe+Ne，注入在上和下衬底10和18及格栅24之间形成的放电单元的放电空间中。
对于这种AC表面放电PDP的寻址放电和维持放电，需要在几百伏以上的高电压。因此，为了最小化寻址放电和维持放电需要的驱动功率，使用能量回收装置。该能量回收装置回收在扫描电极和维持电极之间的电压，并且使用回收的电压作为在下一个放电期间的驱动电压。
参考图2，示出了PDP的现有能量回收装置。能量回收电路30和32基于板电容Cp对称的连接。该板电容Cp是在扫描电极Y和维持电极Z之间形成的静电电容的等效表示。该第一能量回收电路30提供维持脉冲给扫描电极Y。第二能量回收装置32关于第一能量回收装置30选择性的操作来把维持脉冲提供给维持电极Z。
下面将参考第一能量回收电路30描述PDP的现有能量回收装置的操作。该第一能量回收电路30包括连接在板电容Cp和源电容Cs之间的电感L，并联连接在源电容Cs和电感L之间的第一和第三开关S1和S3，以及并联连接在板电容Cp和电感L之间的第二和第四开关S2和S4。
第二开关S2和维持电压(Vs)源连接，并且第四开关S4和地电压(GND)源连接。该源电容Cs通过回收在维持放电期间在板电容Cp充电的电压并将充电的电压重新提供给板电容Cp来充电它的电压。在源电容Cs充电对应于维持电压Vs的一半的电压Vs/2伏特。该电感L和板电容Cp构成谐振电路。该第一到第四开关S1到S4控制电流的流动。
同时，第五和第六二极管D5和D6分别连接在开关S1和电感L之间及第三开关S3和电感L之间，用于防止反向电流。
图3示出了图2的第一能量回收装置的开关的时序图和板电容的波形图。
假定在T1阶段之前，在板电容Cp充电0伏特电压并且在源电容Cs充电Vs/2伏特电压。
在阶段T1期间，第一开关打开并且通过源电容Cs，第一开关S1，电感L和板电容Cp形成电流路径。如果形成了电流路径，将在源电容Cs充电的电压提供给板电容Cp。在这个情况中，因为电感L和板电容Cp构成串联谐振电路，在板电容Cp充电电压Vs。
在阶段T2期间，第二开关S2打开。之后将维持电压Vs提供给扫描电极Y。提供给扫描电极Y的维持电压Vs防止板电容Cp降到维持电压Vs以下，由此正常地产生维持放电。另一方面，因为在阶段T1期间板电容Cp的电压增加到维持电压Vs，可以最小化从外部提供的用于建立维持放电的驱动电压。
在阶段T3期间，第一开关S1关闭。在这个阶段T3期间，扫描电极Y保持维持电压Vs。
在阶段T4期间，第二开关S2关闭并且第三开关S3打开。如果第三开关S3打开，通过板电容Cp，电感L，第三开关S3和源电容Cs形成电流路径，并且将在板电容Cp充电的电压回收到源电容Cs。之后在源电容Cs充电电压Vs/2。
在阶段T5期间，第三开关S3关闭并且第四开关S4打开。如果第四开关S4打开，通过板电容Cp和地电压GND形成电流路径，并且板电容Cp的电压降低到0伏特。在阶段T6期间，将阶段T5的状态保持预先确定的时间。通过周期性重复阶段T1到T6获得提供给扫描电极Y和维持电极Z的AC驱动脉冲。
同时，第二能量回收电路32和第一能量回收电路30交替操作，以提供驱动电压给板电容Cp。因此，将具有相反极性的维持脉冲电压Vs提供给板电容Cp。因此，通过将具有相反极性的维持脉冲电压Vs提供给板电容Cp，从放电单元产生维持放电。
但是，因为分别操作连接至第一电极Y的第一能量回收电路30和连接至第二电极Z的第二能量回收电路32，现有的能量回收装置需要大量电路组件，比如开关元件。因此，增加了制造成本。另外，因为在电流路径上的诸如二极管这样的多个开关，开关元件和电感的切换损耗，能耗很大。
发明内容
因此，本发明的一个目的是至少解决上述背景技术的问题和缺点。
本发明的一个目的是提供用于等离子显示板的能量回收装置及其方法，其能够减少组件的数量并减少能耗。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于等离子显示板的能量回收装置，包括用于提供维持电压的维持电压源，在放电单元等效地形成的板电容，用于当板电容的一侧充电时形成第一充电路径的第一充电电路，用于当板电容的另一侧充电时形成第二充电路径的第二充电电路，用于提供维持电压给板电容并形成第一充电路径的第一电源电路，以及用于提供从地电压源产生的地电压给板电容并形成第二充电路径的第二电源电路。
根据本发明的另一方面，还提供一种用于等离子显示板的能量回收方法，其包括下面的步骤：通过使用包括第一电感的第一充电路径，将在放电单元等效地形成的板电容的另一侧的充电电压提供到板电容的一侧；以及通过使用包括第二电感的第二充电路径，将板电容的一侧的充电电压提供到板电容的另一侧，其中当电压被提供给板电容的一侧和另一侧时，感应至第一电感的电压和感应至第二电感的电压是反向电压。
通过使用板电容一侧的充电电压充电板电容的另一侧，根据本发明的能量回收装置和方法可以减少组件的数量并且减少能耗和制造成本。另外，通过使用耦合电感可以降低电路组件的内部电压，设置该耦合电感的缠绕方向以施加反向电压。
附图说明
将参考附图详细描述本发明，其中相似的数字表示其中相似的元件；
图1是一透视图，示出了现有三电极AC表面放电PDP的放电单元结构；
图2是一电路图，示出了现有的能量回收装置；
图3是一时序图，示出了在图2中示出的多个开关的操作。
图4是一电路图，示出了根据本发明的优选实施例的能量回收装置；
图5是一时序图，示出了图4中所示的开关的操作；
图6是一电路图，示出了另外连接到图4的能量回收装置的二极管；
图7是一电路图，示出了根据本发明的另一优选实施例的能量回收装置；
图8是示出了图7中所示的第一和第二电感的视图；
图9是示出了感应至图7中所示的第一和第二电感的电压的实例的视图；
图10是示出了感应至图7中所示的第一和第二电感的电压的另一实例的视图。
具体实施方式
将参考附图以更详细的方式描述本发明的优选实施例。
根据本发明的实施例的等离子显示板的能量回收装置包括用于提供维持电压的维持电压源，在放电单元等效地形成的板电容，用于当充电板电容的一侧时形成第一充电路径的第一充电电路，用于当充电板电容的另一侧时形成第二充电路径的第二充电电路，用于提供维持电压到板电容并形成第一充电路径的第一电源电路，以及用于提供从地电压源产生的地电压到板电容并形成第二充电路径的第二电源电路。
另外，第一电源电路包括连接在维持电压源和板电容的一侧之间的用于形成第一充电路径的第一开关，以及连接在维持电压源和板电容的另一侧之间的第二开关。
第二电源电路包括连接在地电压源和板电容的一侧之间的用于形成第二充电路径的第三开关，以及连接在地电压源和板电容的另一侧之间的第四开关。
另外，第一充电电路包括连接在板电容的另一侧和第一开关之间的用于和板电容一起形成谐振电路的第一电感，以及连接在第一电感和第一开关之间用于防止反向电流的第一二极管。
第二充电电路包括连接在板电容的另一侧和第三开关之间的用于和板电容一起形成谐振电路的第二电感，以及连接在第二电感和第三开关之间用于防止反向电流的第二二极管。
第一电源电路进一步包括连接在第二开关和维持电压源之间用于防止反向电流的二极管。
第二电源电路进一步包括连接在第四开关和板电容的另一侧之间用于防止反向电流的二极管。
优选的，第一和第二电感是耦合电感。
优选的，设置第一和第二电感的缠绕方向使得它们引起彼此反向的电压。
设置第一和第二电感的缠绕方向以在板电容的充电和放电操作期间将在第一和第二二极管之间的电压保持在大约0伏特。
根据本发明的另一实施例，在用于等离子显示板的能量回收装置中，包括用于提供维持电压的维持电压源，在放电单元等效地形成的板电容，用于当充电板电容的一侧时形成第一充电路径的第一充电电路，用于当充电板电容的另一侧时形成第二充电路径的第二充电电路，用于提供维持电压到板电容并形成第一充电路径的第一电源电路，以及用于提供地电压到板电容并形成第二充电路径的第二电源电路，第一充电电路包括连接在板电容的另一侧和第一开关之间的用于和板电容一起形成谐振电路的第一电感，以及连接在第一电感和第一开关之间用于防止反向电流的第一二极管。第二充电电路包括连接在板电容的另一侧和第三开关之间的用于和板电容一起形成谐振电路的第二电感，以及连接在第二电感和第三开关之间用于防止反向电流的第二二极管。该第一和第二电感是耦合电感。
根据本发明的实施例的用于等离子显示板的能量回收方法包括下面步骤：通过使用包括第一电感的第一充电路径，将在放电单元等效地形成的板电容的另一侧的充电电压提供到板电容的一侧；以及通过使用包括第二电感的第二充电路径，将板电容的一侧的充电电压提供到板电容的另一侧，其中当电压被提供给板电容的一侧和另一侧时，感应至第一电感的电压和感应至第二电感的电压是反向电压。
另外，设置第一和第二电感的缠绕方向使得它们感应彼此反向的电压。
另外，能量回收方法进一步包括步骤：在通过第一充电路径充电板电容的一侧之后，保持充电电压；以及在通过第二充电路径充电板电容的另一侧之后，保持充电电压。
图4是一电路图，示出了根据本发明的优选实施例的能量回收装置。
参考图4，能量回收装置包括等效地表示在扫描电极Y和维持电极Z之间形成的静电电容的板电容Cp，连接到板电容Cp的第一和第二电源电路40和41，用于提供板电容Cp的第一电极(例如，扫描电极Y)的充电路径的第一充电电路42，以及用于提供板电容Cp的第二电极(例如，维持电极Z)的充电路径的第二充电电路44。
第一电源电路40提供维持电压Vs到板电容Cp。为此，第一电源电路40包括连接到维持电压Vs的第一开关S1和第四开关S4。
第二电源电压41提供地电压GND到板电容Cp。为此，第二电源电压41包括和地电压GND连接的第三开关S3和第二开关S2。
当维持电压Vs被提供到板电容Cp的第一电极时第一开关S1打开。另外，第一开关S1和第一充电电路42一起提供板电容Cp的第一电极的充电路径。将在下面进行它的详细描述。当维持电压Vs被提供到板电容Cp的第二电极时第四开关S4打开。
当地电压GND被提供到板电容Cp的第一电极时第三开关S3打开。第三开关S3和第二充电电路44提供板电容Cp的第二电极的充电路径。当地电压GND被提供到板电容Cp的第二电极时第二开关S2打开。将用于控制电流流动的内部二极管D1和D3分别安装在第一和第二开关S1和S3的内部。
当充电板电容Cp的第一电极时，第一充电电路42和第一开关S1一起提供充电路径，并且和板电容Cp一起构成谐振电路。第一充电电路42包括连接在第一开关S1和板电容Cp的第二电极之间的第一电感L1，以及连接在第一电感L1和第一开关S1之间的第五二极管D5。当充电板电容Cp的第一电极时，第一电感L1和板电容Cp形成谐振电路。第五二极管D5用于防止反向电流。
当充电板电容Cp的第二电极时，第二充电电路44和第三开关S3一起提供充电路径，并且和板电容Cp一起构成谐振电路。第二充电电路44包括连接在第三开关S3和板电容Cp的第二电极之间的第二电感L2，以及连接在第二电感L2和第三开关S3之间的第六二极管D6。当充电板电容Cp的第二电极时，第二电感L2和板电容Cp共同形成谐振电路。第六二极管D6用于防止反向电流。
图5示出了图4中所示的能量回收装置的开关的时序图和提供给图4中所示的能量回收装置的板电容的电压的波形图。设置板电容Cp的第一电极Y是正极性并且板电容Cp的第二电极Z是负极性。
假定在阶段T1之前在板电容Cp的Z侧已经充电了电压+Vs的情况下，描述能量回收装置的操作。在阶段T1期间，第一开关S1打开。之后通过板电容Cp的Z侧，第一电感L1，第五二极管D5，第一开关S1和板电容Cp的Y侧形成电流路径。就是说，如果第一开关S1打开，将板电容Cp的Z侧的电压提供给板电容Cp的Y侧。在这个情况中，第一电感L1和板电容Cp形成谐振电路，板电容Cp的Y侧的电压升高到+Vs。
在阶段T2期间，第二开关S2打开。之后通过维持电压Vs，第一开关S1，板电容Cp的Y和Z侧，第二开关S2和地电压GND形成电流路径。在这个情况中，将维持电压Vs提供给板电容Cp的Y侧。就是说，在阶段T2期间，发生稳定的维持放电，而且板电容Cp的Y侧保持维持电压Vs。
在阶段T3期间，第一、第二和第三开关S1，S2和S3打开。之后通过板电容Cp的Y侧，第三开关S3，第六二极管D6，第二电感L2和板电容Cp的Z侧形成电流路径。就是说，如果第三开关S3打开，板电容Cp的Y侧的电压被提供到板电容Cp的Z侧。在这个情况中，因为第二电感L2和板电容Cp形成谐振电路，板电容Cp的Z侧的电压升高到+Vs。
在阶段T4期间，第四开关S4打开。之后通过维持电压Vs，第四开关S4，板电容Cp的Y和Z侧，第三开关S3和地电压GND形成电流路径。在这个情况中，将维持电压Vs提供给板电容的Z侧。就是说，在阶段T4期间，发生稳定的维持放电，而且板电容Cp的Z侧保持维持电压Vs。
同时，如图6所示，根据本发明的能量回收装置可以进一步包括连接在第四开关S4和第五二极管D5之间的第七二极管D7，连接在第二开关S2和板电容Cp的Z侧之间的第八二极管D8，以及分别安装在第二和第四开关S2和S4内部的内部二极管D2和D4。第七二极管D7，第八二极管D8和内部二极管D2和D4用于防止反向电流并且用于稳定的操作能量回收装置。
相比现有装置，通过使用板电容Cp的一侧的充电电压充电板电容Cp的另一侧，上述的能量回收装置可以减少组件的数量。因此，可以减少能耗和制造成本。
同时，如图4所示的能量回收装置包括具有高内部电压的二极管D5和D6。当板电容Cp的第一电极(或第二电极)的电压被提供给板电容的第二电极(或第一电极)时，因为它通过谐振电路，电压Vs(或-Vs)被降低(或升高)到-Vs(或Vs)。因此，在板电容Cp的充电和放电期间，第五和第六二极管D5和D6中每一个两端上的电压被设置到最大2Vs。换句话说，在如图4所示的能量回收装置中，应该设置第五和第六二极管D5和D6能够耐受大于2Vs的高电压。因此，增加了制造成本。
为了克服这个缺点，如图7所示提供了另一能量回收装置。
图7的能量回收装置被与图4中相同地驱动。但是，第一和第二电感L1和L2是耦合的电感。
参考图7，能量回收装置包括等效地表示在扫描电极Y和维持电极Z之间形成的静电电容的板电容Cp，连接到板电容Cp的电源电路40，用于提供板电容Cp的第一电极(例如，扫描电极Y)的充电路径的第一充电电路42，以及用于提供板电容Cp的第二电极(例如，维持电极Z)的充电路径的第二充电电路44。图7的能量回收装置的操作和图4的相同，并且因此省略它的详细描述。
但是，如图8所示，第一和第二电感L1和L2是耦合电感。通过流入第一电感L1(或第二电感L2)的电流，将相同的电流(或电压)感应至第二电感L2(或第一电感L1)。
设置耦合的电感的缠绕方向使得在板电容Cp的充电和放电操作期间将反向电压感应至第一和第二电感L1和L2。就是说，设置第一和第二电感L1和L2的缠绕方向设置为在板电容Cp的充电和放电操作期间，在第五和第六二极管D5和D6之间具有0伏特电压。因为在板电容Cp的充电和放电操作期间，将反向电压感应至第一和第二电感L1和L2，在第五和第六二极管之间的总电压被设置为大约为0伏特。
如果在板电容Cp的充电和放电操作期间，设置在第五和第六二极管D5和D6之间的电压为大约0伏特，可以设置第五和第六二极管D5和D6的每一个的内部电压为大约Vs伏特。就是说，在板电容的充电和放电操作期间，将施加到第五和第六二极管D5和D6的每一个的两端的最大电压设置为等于Vs或更小。因此减少了制造成本。
这样描述了本发明，很明显可以以多种方式进行改变。这种改变不被认为脱离本发明的精神和范围，并且对于本领域普通技术人员来说很明显的所有这种修改都意在被包括在下面的权利要求的范围之中。

Claims (17)

1.一种用于等离子显示板的能量回收装置，包括：
维持电压源，用于提供维持电压；
板电容，在放电单元等效地形成；
第一充电电路，用于当板电容的一侧被充电时形成第一充电路径；
第二充电电路，用于当板电容的一侧被充电时形成第二充电路径；
第一电源电路，用于提供维持电压给板电容并形成第一充电路径；以及
第二电源电路，用于提供从地电压源产生的地电压给板电容并形成第二充电路径。
2.如权利要求1所述的能量回收装置，其中该第一电源电路包括：第一开关，其连接在维持电压源和板电容的一侧之间，用于形成第一充电路径；以及第二开关，连接在维持电压源和板电容的另一侧之间。
3.如权利要求1所述的能量回收装置，其中该第二电源电路包括：第三开关，其连接在地电压源和板电容的一侧之间，用于形成第二充电路径；以及第四开关，连接在地电压源和板电容的另一侧之间。
4.如权利要求1所述的能量回收装置，其中，该第一充电电路包括：第一电感，连接在板电容的另一侧和第一开关之间，用于和板电容一起形成谐振电路；以及第一二极管，连接在第一电感和第一开关之间，用于防止反向电流。
5.如权利要求1所述的能量回收装置，其中，该第二充电电路包括：第二电感，连接在板电容的另一侧和第三开关之间，用于和板电容一起形成谐振电路；以及第二二极管，连接在第二电感和第三开关之间，用于防止反向电流。
6.如权利要求2所述的能量回收装置，其中，该第一电源电路进一步包括连接在第二开关和维持电压源之间用于防止反向电流的二极管。
7.如权利要求2所述的能量回收装置，其中，该第二电源电路进一步包括连接在第四开关和板电容的另一侧之间用于防止反向电流的二极管。
8.如权利要求4所述的能量回收装置，其中，该第二充电电路包括：第二电感，连接在板电容的另一侧和第三开关之间，用于和板电容一起形成谐振电路；以及第二二极管，连接在第二电感和第三开关之间，用于防止反向电流。
9.如权利要求8所述的能量回收装置，其中，该第一和第二电感是耦合电感。
10.如权利要求9所述的能量回收装置，其中，设置该第一和第二电感的缠绕方向使得它们感应彼此反向的电压。
11.如权利要求9所述的能量回收装置，其中，设置该第一和第二电感的缠绕方向使得在板电容的充电和放电操作期间，将在第一和第二二极管之间的电压保持在大约0伏特。
12.一种用于等离子显示板的能量回收装置，包括：
用于提供维持电压的维持电压源，在放电单元等效地形成的板电容，用于当板电容的一侧被充电时形成第一充电路径的第一充电电路，用于当板电容的另一侧被充电时形成第二充电路径的第二充电电路，用于提供维持电压给板电容并形成第一充电路径的第一电源电路，以及用于提供地电压给板电容并形成第二充电路径的第二电源电路，其中
该第一充电电路包括连接在板电容的另一侧和第一开关之间用于和板电容一起形成谐振电路的第一电感，以及连接在第一电感和第一开关之间用于防止反向电流的第一二极管；
该第二充电电路包括连接在板电容的另一侧和第三开关之间用于和板电容一起形成谐振电路的第二电感，以及连接在第二电感和第三开关之间用于防止反向电流的第二二极管；并且
该第一和第二电感是耦合电感。
13.如权利要求12所述的能量回收装置，其中，设置该第一和第二电感的缠绕方向使得它们感应彼此反向的电压。
14.如权利要求12所述的能量回收装置，其中，设置该第一和第二电感的缠绕方向使得在板电容的充电和放电操作期间，将第一和第二二极管之间的电压保持在大约0伏特。
15.一种用于等离子显示板的能量回收方法，其包括下面的步骤：
通过使用包括第一电感的第一充电路径，将在放电单元等效地形成的板电容的另一侧的充电电压提供到板电容的一侧；并且
通过使用包括第二电感的第二充电路径，将板电容的一侧的充电电压提供到板电容的另一侧；
其中当电压被提供给板电容的一侧和另一侧时，感应至第一电感的电压和感应至第二电感的电压是反向电压。
16.如权利要求15所述的能量回收方法，其中，设置该第一和第二电感的缠绕方向使得它们感应彼此反向的电压。
17.如权利要求15所述的能量回收方法，进一步包括步骤：在板电容的一侧已经被通过第一充电路径充电之后保持充电电压；以及在板电容的另一侧已经被通过第二充电路径充电之后保持充电电压。
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