KR100429829B1 - 플라즈마표시패널구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방전 유지 신호부의 출력 신호 파형이 개선되도록 한 플라즈마 표시 패널의 구동 회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 구동 회로는 플라즈마 표시 패널의 각 셀에 인가되는 신호를 스위칭하기 위한 제1스위칭 수단 및 제2스위칭 수단이 직렬로 접속되어 제1전원에 의해 푸쉬풀 형태로 구동되는 출력단을 갖는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로에 있어서, 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가되는 전압을 높이기 위한 제2전원; 및 상기 제2전원의 전압을 적절하게 배분하여 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 배분하여 인가하기 위한 전압 제어 수단;을 구비하여, 제1MOS FET의 게이트에 인가되는 바이어스 전압을 높게하여 스위칭 속도를 빨라지게 함으로써 플라즈마 표시 패널의 방전유지신호의 주파수를 빠르게 할수 있으므로 휘도 개선이 가능하다.

Description

플라즈마 표시 패널 구동 회로
본 발명은 플라즈마 표시 패널의 구동 회로에 관한 것으로, 특히 방전 유지 신호부의 출력 신호 파형이 개선되도록 한 플라즈마 표시 패널의 구동 회로에 관한 것이다.
인간이 사고(思考)하는 의사(意思)를 타인에게 전달하는 수단으로는 음성,문자, 영상 등이 있다. 멀티미디어시대에는 이것을 복합화하고 전기적 또는 광학적 물리량으로 변환과정을 거친 다음 원래의 정보를 재생해낸다. 이때 정보전달 수단중에서 영상 신호와 같은 시각 정보가 주류를 이룬다. 이와 같이 시각정보를 인간에게 전달시키는 인터페이스로 디스플레이가 사용되는데 현재 브라운관, 액정표시소자, 플라즈마 표시 패널 등이 있다. 특히 액정표시소자와 플라즈마 표시 패널은 액자(額字)모양의 평판 디스플레이로써 브라운관에 비해서 무게와 부피가 작기 때문에 설치하기가 용이 할 뿐만 아니라 설치 후에 차지하는 면적이 작으므로, 앞으로 가정용 및 산업용에 널리 사용될 수 있다. 플라즈마 표시 패널은 불활성 가스가 주입되어 밀폐된 공간에 두개의 전극을 설치하고 고전압을 인가하면 플라즈마 상태에서 방전이 일어나 가시광선의 빛을 방출한다. 이 플라즈마 표시 패널은 구동하는 방식에 따라 크게 DC형과 AC형으로 구분이 되는데 DC형은 가스 방전 공간에 들어 있는 전극에 DC 펄스를 인가하며, AC형은 전극에 AC 전압을 인가하는 방식에서 차이가 난다. AC형 플라즈마 표시 패널은 전극에 유전층을 입히고 2차전자방출계수가 높은 물질을 입혀 플라즈마 표시 패널의 과제인 수명문제를 해결하고 있다. 이로 인하여 DC형 보다는 AC형 플라즈마 표시 패널에 대한 전망이 밝은 편이다.
그러나, AC형 플라즈마 표시 패널은 인가하는 신호가 다소 복잡하며 구동속도가 DC형에 비하여 불리한 여건에 있다. AC형의 플라즈마 표시 패널은 벽전하를 이용하기 때문에 각 셀마다 분포 용량이 다량으로 존재하여 스위칭 속도가 느려짐에 따른 휘도 증가가 문제점으로 부각되고 있다. 예를들면, 미국특허 5,420,620의 fig.7 과 fig.52와 같이 AC형 플라즈마 디스플레이 구동은 전화면에 대해서 초기화, 표시 데이터 스캔, 방전 유지의 3단계를 거치게 된다. 초기화와 표시 데이터 스캔은 대체로 짧은 시간에 이루어지나 방전유지기간은 표시전화면(標示全畵面)을 대상으로 하기 때문에 분포용량은 수직으로 존재하게 되며 표시 셀의 수에 비례하게 된다. 따라서 유기기간의 구동 주파수를 증가시키는데 한계가 있고 결과적으로 표시 영상의 휘도가 낮아진다. 이를 방지하기 위하여 각 셀의 분포용량을 줄이는데 한계가 있으므로, 구동주파수를 증가시키기 위해서는 구동회로의 저항 성분을 최소로 하면 된다. 구동주파수는 저항과 커패시터의 곱에 비례하기 때문이다. 결론적으로, 구동 주파수를 증가시키기 위해서는 출력 임피던스가 낮은 방전 유지 구동 회로가 필요하게 된다. 출력임피던스가 낮은 구동회로는 플라즈마 표시 패널의 각 표시셀이 모두 방전되어 전류가 흘러도 전압 강하는 거의 발생되지 않아야 한다. 이렇게 대전류 고속 스위칭 구동회로는 미국특허 제 5,420,602호의 제38도에 제안된 바 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 쌍보형 MOS 전계효과트랜지스터 (complementary MOS FET)를 직렬로 연결한 푸시풀형으로 설계되어 있다. 이 푸시풀형 구동 회로는 제1전계효과트랜지스터(Tr1)가 턴-온(turn ON)되면 제2전계효과트랜지스터(Tr2)는 턴-오프(turn OFF)되면서, 플라즈마 표시 패널의 각 셀에 전압이 인가된다. 그리고 방전 유지 구동회로의 출력 임피던스는 제1전계효과트랜지스터 (Tr1)의 드레인과 소오스간의 저항이 된다. 통상 수Ω정도이다. 이렇게 수㎲동안 표시 셀에 전압을 인가하고 다음 동작으로 표시셀에 전압의 극성을 바꾸기 위하여 제1트랜지스터(Tr1)가 턴-오프되고 제2전계효과트랜지스터(Tr2)를 턴-온된다. 전단계에서 벽전하에 축적되어 있던 전하는 제2전계효과트랜지스터(Tr2)를 통하여 방전한다. 제2트랜지스터(Tr2)가 턴-온(turn ON)될때 제1전계효과트랜지스터(Tr1)는 순간적으로 턴-오프되어야하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 수㎲동안 턴-온(ton) 상태를 유지하다가 과도응답기간(ttr)을 거쳐 서서히 턴-오프(toff)된다. 만일 제1전계효과트랜지스터(Tr1)가 완전히 턴-오프되지 않은 상태에서 제2전계효과트랜지스터 (Tr2)가 턴-온되면 전원쪽에서 볼때 단락상태가 되어 불필요한 전력소모가 발생하게 되고, 이 불필요한 전력소모를 최소화하기 위해서는 방전셀에 축적되어 있던 전하를 방전시킬때 제1전계효과트랜지스터가 턴-오프된 후 수 μsec 지난 다음 제2전계과트랜지스터(Tr2)가 턴-온되어야 하므로 방전유지신호의 주파수는 제한된다. 따라서 플라즈마 표시 패널의 방전 유지 신호 주파수를 일정수준 이상으로 높일 수가 없으므로 휘도 개선에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 스위칭시 푸쉬풀 형태의 출력단 스위칭 소자의 바이어스 단자에 축적된 전하를 빠르게 제거하여 스위칭을 단축시켜 플라즈마 표시 패널의 방전 유지 신호 주파수를 높일 수 있는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 표시 패널 구동 회로의 방전 유지 신호부의 회로도,
도 2는 도 1의 회로에서의 입력 신호 및 출력 신호의 파형도,
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 구동 회로의 방전 유지 신호부의 회로도,
그리고 도 4는 도 3의 회로에서의 입력 신호 및 출력 신호의 파형도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100. 푸쉬풀형 구동부 200. 바이어스 전압 제어부
201. 신호 레벨 변환부 202. 푸쉬풀형 바이어스 전압 구동부
203. 추가 바이어스 전압 증가용 전압원
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 구동 회로는, 플라즈마 표시 패널의 각 셀에 인가되는 신호를 스위칭하기 위한 제1스위칭 수단 및 제2스위칭 수단이 직렬로 접속되어 제1전원에 의해 푸쉬풀 형태로구동되는 출력단을 갖는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로에 있어서, 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가되는 전압을 높이기 위한 제2전원; 및 상기 제2전원의 전압을 배분하여 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가하기 위한 전압 제어 수단;을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1스위칭 수단 및 제2스위칭 수단은 쌍보형의 전계효과트랜지스터로 이루어지고, 상기 제2전원은 적어도 두 개의 전원으로 이루어지되 그 직렬 접속점이 상기 제1전원과 접속되며, 상기 전압 제어 수단은, 상기 두 개의 제2전원을 각각 증폭하여 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가하기 위하여 푸쉬플 형태로 동작하도록 서로 직렬로 접속된 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터; 및 상기 제1 및 제2트랜지스터의 베이스 단자에 다른 레벨의 바이어스 신호전압을 변환하여 인가하기 위한 신호 변환 수단;을 구비한 것이 바람직하며,
또한, 상기 제1 및 제2트랜지스터는 서로 쌍보형이고, 상기 신호 변환 수단은 포토 커플러 및 저항기를 직렬로 연결하여 형성된 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 구동 회로를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 구동 회로의 방전 유지 신호부의 회로도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 구동 회로는 쌍보형(complementary) MOS FET가 직렬로 연결된 푸쉬풀(PUSH-PULL)형 구동부(100) 및 이 푸쉬풀형 구동부(100)의 FET의 게이트 전압을 제어하기 위한 게이트 전압 제어부(200)를 구비한다. 푸쉬풀형 구동부(100)는 앞에서 설명한 바와 같이 쌍보형MOS 전계효과트랜지스터(complementary MOS FET)를 푸시풀형으로 구동할 수 있도록 제1MOS FET(Tr1) 및 제2MOS FET(Tr2)가 직렬로 연결된다. 이 제1 및 제2MOS FET의 직렬 연결 접속점(Tp2)과 접지(GND) 사이에 플라즈마 표시 패널의 각 셀들이 연결되어 구동된다. 도면에는 플라즈마 표시 패널의 각 셀들에서 벽전하에 의한 분포 용량(C1) 및 방전 공간에 의한 분포 용량(C2)이 표시되어 있다. 그리고, 게이트 전압 제어부(200)는 본 발명의 특징부로서 제1트랜지스터(Tr1)의 게이트(Ga)에 인가되는 스위칭 제어 전압을 제어하는데, 포토 커플러(Ph) 및 제1저항기(R1)가 직렬로 접속된 게이트 신호 전달부(201), 상기 신호 전달부(201)의 포토 커플러(Ph) 및 제1저항기(R1)의 접속점(Tp1)이 각각의 베이스에 접속되어 푸쉬풀 형태로 온-오프 되도록 쌍보형의 제1트랜지스터(Tr3) 및 제2트랜지스터(Tr4)와 바이어스 전압 보정용 제2 및 제3저항기(R2, R3)가 직렬 접속된 바이어스 구동부(202), 그리고 이 바이어스 구동부(202)에 구동 전압(승압용 전압)이 되는 제1전압원(Va) 및 제2전압원 (Vb)을 구비하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 플라즈마 표시 패널 구동 회로는 다음과 같이 동작한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1MOS FET(Tr1)가 턴-온되는 과정은 다음과 같다. 먼저 포토커플러(Ph)의 제1입력신호단자(G1)의 전압이 도 4에 도시된 바와 같이 로우(Low) 상태이면 포토커플러(Ph)에 들어있는 발광다이오드(LED)는 발광하지 않는다. 이 때 제2MOS FET(Tr2)의 제2입력신호단자(G2)의 전압은 로우(Low) 상태를 유지하고 있어 제2MOS FET(Tr2)는 턴-오프(turn Off) 상태이다. 게이트 신호 전달부(201)의 출력단자(Tp1)는 접지(GND1)에 대해서 하이(high) 상태이다. 이 하이 상태의 전압 신호는 제1합성 전압(HV+Vb)이 제1저항기(R1)을 통과하면서 적절하게 전압 강하된 전압이다. 이 하이 상태의 전압은 게이트 신호 전달부(201)의 출력단 (Tp1)과 각각 공통으로 접속된 NPN형의 제1트랜스터(Tr3)와 PNP형의 제2트랜스터 (Tr4)의 베이스에 입력되므로, NPN형의 제2트란지스터(Tr4)가 턴-온된다. 따라서, 제2합성전압(HV-Va)은 제3저항기(R3)를 통하여 제1MOS FET(Tr1)의 게이트(Ga)에 입력된다. 제1MOS FET(Tr1)는 P채널 전계효과트랜스터이므로 턴-온(ton)된다. 따라서 플라즈마 표시 패널 구동 회로의 출력단(Tp2)은 HV전위로 된다.
한편, 제1MOS FET(Tr1)가 턴-오프되는 과정은 다음과 같다.
상기 제1MOS FET(Tr1)의 턴-온(ton) 상태가 일정시간 지나서 포토커플러(Ph)의 제1입력신호단자(G1)의 전압이 로우(Low) 상태에서 하이(high) 상태가 되면, 포토커플러에 내장된 발광다이오드(LED)가 발광하므로 게이트 신호 전달부(201)의 출력단자(Tp1)은 로우(low) 상태가 된다. 이 로우 상태의 전압은 제2합성전압(HV-Va)이 포토커플러가 턴-온 상태가 되면서 형성된 전압이다. 이 로우 상태의 전압은 제1트랜지스터(Tr3)을 턴-온시키고 제2트랜지스터(Tr4)는 턴-오프시킨다. 따라서, 제1합성 전압(HV+Vb)이 제2저항기(R2)를 통과하여 형성된 하이 상태의 전압이 제1MOS FET(Tr1)의 게이트(Ga)에 입력된다. 따라서 PNP형의 제1MOS FET(Tr1)는 턴-오프(toff)된다. 이 때, 게이트(Ga)의 전위가 HV 보다 높게(HV+Va 보다 약간 낮은 전압)되므로 제1MOS FET(Tr1)의 게이터(Ga)에 남아있던 (-)전하는 매우 빠른 속도로강제 방전을 행하고 제1MOS FET(Tr1)의 드레인과 소오스간에 채널을 형성하고 있던 (+)전하는 게이트에 새로 충전된 (+)전하로 인하여 매우 빠른 속도로 확산되어 채널은 급격히 소멸된다. 즉, 제1MOS FET(Tr1)의 게이트(Ga)에 인가되는 스위칭 전압을 종래의 HV 보다 높은 전압(HV+Vb에 의해 형성된 전압)이 인가되게 하여 제1MOS FET(Tr1)이 온 상태에서 오프되는 기간을 짧게하여 줌으로써, 즉 도 4에 도시된 바와 같이 과도응답기간(ttr)이 짧아져 푸시풀 형태의 두 전계효과트랜스터가 동시에 온(ON)되는 시간을 짧게한다. 여기서, 제2입력 신호 단자(G2)의 신호는 제1입력 신호 단자(G1)가 로우 상태가 됨과 동시에 하이 신호를 내어 NPN형의 전계효과 트랜지스터(Tr2)를 턴-온되게 하여 푸쉬풀로 동작한다. 따라서, 플라즈마 표시 패널의 각 셀들에 충전되어 있는 벽전하를 제2MOS FET(Tr2)로 방전시킨다. 이렇게 하여 푸시풀 형태의 제1MOS FET(Tr1)과 제2MOS FET(Tr2)의 크로스토크(cross talk)를 줄이게 되어 구동주파수를 늘릴 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 구동 회로는 푸쉬풀 형태의 두 MOS FET 중 제1MOS FET의 게이트에 인가되는 바이어스 전압을 높게하여 스위칭 속도를 빨라지게 함으로써 플라즈마 표시 패널의 방전유지신호의 주파수를 빠르게 할 수 있으므로 휘도 개선이 가능하다. 또한 AC구동방식에서 필수적인 초기화 과정이 있는데 1회의 초기화에 대해 보다 많은 방전유지신호갯수가 증가하여 콘트라스트비가 증가한다. 스위칭속도가 빠를경우 두개의 스위칭 소자를 쌍보형을 채택함으로써 크로스토크가 줄어들어 무효소비전력도 줄어들게 된다.

Claims (6)

  1. 플라즈마 표시 패널의 각 셀에 인가되는 신호를 스위칭하기 위한 제1스위칭 수단 및 제2스위칭 수단이 직렬로 접속되어 제1전원에 의해 푸쉬풀 형태로 구동되는 출력단을 갖는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로에 있어서,
    상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가되는 전압을 높이기 위한 제2전원; 및
    상기 제2전원의 전압을 적절하게 배분하여 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가하기 위한 전압 제어 수단;을
    구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위칭 수단 및 제2스위칭 수단은 쌍보형의 전계효과트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2전원은 적어도 두 개의 전원으로 이루어지되 그 직렬 접속점이 상기 제1전원과 접속된 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 두 개의 제2전원을 각각 증폭하여 상기 제1스위칭 수단의 바이어스 단자에 인가하기 위하여 푸쉬플 형태로 동작하도록 서로 직렬로 접속된 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터; 및
    상기 제1 및 제2트랜지스터의 베이스 단자에 다른 레벨의 바이어스 신호전압을 변환하여 인가하기 위한 신호 변환 수단;을
    구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2트랜지스터는 서로 쌍보형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 신호 변환 수단은 포토 커플러 및 저항기를 직렬로 연결하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 회로.
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