KR100724366B1

KR100724366B1 - 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로

Info

Publication number: KR100724366B1
Application number: KR1020050083862A
Authority: KR
Inventors: 문성학; 공병구; 김태형; 안병길; 노정욱; 홍성수; 사공석진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-06-04
Also published as: EP1763010A3; JP2007072471A; KR20070029004A; US20070052629A1; CN1928956A; EP1763010A2

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로에 관한 것으로, 종래 고압 고주파 스위칭이 사용되는 표시부 모듈에 적용되는 다중 레벨 구동부를 구성하는 경우 고압 고주파 신호들을 스위칭하기 위한 스위치부를 약한 전력의 제어신호로 제어하기 위하여 소정 전원의 전류를 충전했다가 필요시 제공함으로써 상기 스위치들을 드라이브하는 게이트 드라이버들이 각각 형성되는데, 구동 방식에 따라 해당 스위치부의 충전 기준 전위가 항상 플로팅인 경우 플로팅 전원을 이용해야만 충전이 가능하므로 접지를 기준으로 하는 전원에 비해 비용이 높고 부피가 큰 플로팅 전원 발생부가 필요한 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명스위칭 소자를 드라이브하기 위한 게이트 드라이버에 사용되는 충전 커패시터의 기준단과 상기 스위칭 소자의 구동 기준단이 구동 방식에 따라 접지가 되는 경우가 존재하지 않더라도 별도의 플로팅 전원을 사용하지 않고, 플로팅 상태의 스위칭 소자 구동 기준단을 특정 시점에 형성되는 경로에 포함시켜 이를 기준으로 새롭게 형성된 경로에 의해 충전 커패시터가 충전될 수 있도록 함으로써, 기판 공간과 비용의 부담이 큰 플로팅 전원을 사용하지 않고서도 다중 레벨 구동 회로에 적용되는 스위칭 소자 구동용 드라이버를 구성할 수 있어 비용을 낮추고 기판 구성의 자유도를 높이며, 전력 효율도 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로{DRIVING CIRCUIT FOR PLASMA DISPLAY PANEL}

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널 소자를 보인 단면도.

도 2는 일반적인 게이트 구동 드라이버 회로.

도 3은 종래 다중레벨 구동 회로의 게이트 드라이버 회로.

도 4는 본 발명 일 실시예의 게이트 드라이버 회로.

도 5 내지 도6은 도 4에 도시한 게이트 드라이버의 커패시터 충전 경로를 보인 회로도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

1: 하부 기판 2: 차단막

3: 어드레스 전극 4: 하판 유전체

5: 격벽 6: 형광체

10: 하판 구조물 11: 상부 기판

12: 투명(ITO) 전극 13: 버스 전극

14: 상판 유전체 15: 보호막

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로에 관한 것으로, 특히 부트 스트랩 커패시터를 이용하는 복수의 게이트 드라이버들을 포함하는 다중 레벨 구동 회로에서 게이트 전극과 소스 전극 사이의 전압 차를 기준 이상으로 제공해야하는 각 게이트 드라이버들이 별도의 플로팅 전원 없이도 구동에 필요한 전압을 충전할 수 있도록 구성한 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로에 관한 것이다.

TFT 액정표시소자(LCD), 유기 EL, FED 등과 함께 차세대 표시 소자로 각광을 받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel:PDP)소자는 격벽(barrier rib)에 의해 격리된 방전 셀 내에서 He + Xe,또는 Ne + Xe 가스의 방전시에 발생하는 147nm 의 자외선이 R,G,B 의 형광체를 여기시켜 그 형광체가 여기상태에서 기저상태로 돌아갈 때의 에너지차에 의한 발광현상을 이용하는 표시소자이다. 상기 PDP 표시소자는 단순구조에 의한 제작의 용이성, 고휘도 및 고발광 효율, 메모리 기능, 높은 비선형성, 160°이상의 광시야각 등의 특성으로 40˝이상의 대형표시소자 시장을 점유할 것으로 기대되고 있으며, 이미 102" 급 제품도 개발되어 있다.

도 1은 일반적인 교류형 PDP 소자를 보인 단면도로서, 먼저 PDP 소자의 하판은 하부 유리기판(1) 상의 전면에 증착되어 기판(1)에 포함된 알카리이온의 침투를 방지하는 차단막(2)과; 상기 차단막(2) 상의 일부에 형성된 방전 셀의 어드레스 전극(3)과; 상기 어드레스 전극(3)을 포함한 차단막(2) 상의 전면에 형성된 하판유전 체(4)와; 상기 하판유전체(4) 상에 형성되어 방전 셀을 격리시키는 격벽(5)과; 상기 격벽(5)에 의해 격리된 하판유전체(4) 상에 형성된 형광체(6)로 이루어진다.

그리고, 플라즈마 디스플레이 패널 소자의 상판은 상부 유리기판(11) 상에 형성된 투명전극(12) 및 그 투명전극(12)의 저항값을 낮추는 버스전극(13)과; 상기 투명전극(12) 및 버스전극(13)을 포함한 상부 유리기판(11) 상의 전면에 형성된 상판 유전체(14)와; 상기 상판 유전체(14) 상의 전면에 형성되어 플라즈마 방전에 따른 상판 유전체(14)를 보호하는 보호막(15)으로 이루어지며, 이와같이 형성된 상판은 보호막(15)이 상기 하판의 격벽(5) 및 형광체(6)와 마주보도록 설치된다.

상기와 같이 구동을 위해 3전극을 사용하는 교류형 PDP 소자의 각 전극은 그 기능에 따라 하판에 위치한 어드레스 전극(3), 상판에 위치하며 한쌍의 투명전극(12)과 버스 전극(13)으로 이루어지는 스캔 전극 및 유지(서스테인) 전극으로 구분되는데, 스캔 전극과 유지 전극은 동일한 구조로 형성되어 있으며 유지구간에서는 동일한 기능으로 동작하므로 모두 유지 전극이라 하기도 한다. 따라서, 구동 방식에 따른 구분을 위해 각각의 전극을 어드레스 전극(3)은 X 전극이라 하고, 어드레스 구간에서 스캔 펄스를 출력하는 스캔 전극은 Y전극이라 하며, 스캔 전극과 동일한 구조를 가진 유지 전극(공통 전극이라 하기도 함)을 Z 전극이라 하기로 한다.

기본적으로, 상기 3전극을 이용한 교류형 플라즈마 디스플레이의 구동 방법은 크게, 각 셀의 벽전하를 균일화하기 위한 리셋 구간, 표시할 셀을 선택하는 어드레스 구간, 그리고, 선택된 셀이 지속적으로 발광하도록 방전을 유지하는 서스테인 구간으로 나눌 수 있다. 별도로 소거 구간을 두어 서스테인 구간 이후에 셀들의 벽전하를 제거해 주는 방식도 있으나, 리셋 구간의 일부로 간주하거나 소거 동작 없이 리셋을 실시하기도 한다.

상기 서스테인 구간은 어드레스 구단에서 선택된 셀을 X 전극과 Y 전극 사이의 면방전을 통해 지속적으로 발광시키는 것이며, 이 경우 많은 수의 서스테인 펄스가 X 전극과 Y 전극 사이에서 교번하면서 발생된다. 이때, 패널은 커패시턴스를 가지고 있으므로, 교번하여 제공되는 서스테인 전압들은 인덕터와 충전 커패시터를 통해 회수되어 다시 사용될 수 있어, 잘 알려진 웨버(Weber)의 에너지 회수 회로 혹은 그 변형 에너지 회수회로를 통해 서스테인 전압들을 생성한다.

이러한 에너지 회수회로는 인덕터와 충전 커패시터 및 전력의 회수와 인가 경로를 결정하는 스위칭 소자들을 통해 패널로부터 전력을 회수하여 상기 충전 커패시터에 저장하고, 상기 충전 커패시터에 저장된 전력을 다시 패널로 제공할 뿐만 아니라, 일정 구간 동안 서스테인 전압(Vs)을 유지하고 접지 전압을 유지하기 위해 출력단을 스위칭 소자를 통해 Vs 전원과 접지에 직접 연결할 수 있도록 구성되는 것이 일반적이다.

이때, 사용되는 스위칭 소자는 대부분 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용하게 되는데, PDP 패널을 구동하기 위해서는 수백 볼트의 전압을 고주파로 흘려주어야 한다. 따라서, 구동 회로에 사용되는 고출력 스위칭 소자들은 이들을 구동시키기 위한 별도의 게이트 드라이버를 더 필요로 한다.

도 2는 일반적인 부트 스트랩 방식의 게이트 드라이버로서, 인가전압(V)과 접지 전압을 선택적으로 출력단(Vout)에 연결하기 위한 트랜지스터(MH, ML)을 제어 신호(HI, LI)를 이용하여 턴온 혹은 턴오프하기 위한 것이다. 간단히 FET 스위칭 소자에 연결되는 부트 스트랩 회로란 출력단(Vout)(=소스단)보다 5~15V 이상 더 높아야 하는 게이트 전압을 생성하기 위해 충전 커패시터를 이용하여 전압을 높이는 회로를 의미한다.

도시된 바와 같이 로우 사이드(Low Side)(ML)와 하이 사이드(High Side)(MH) 스위치가 각각 1개씩 있을 경우, 로우 사이드 트랜지스터(ML)를 구동시키기 위한 전압은 게이트와 소스 사이의 전압차이가 15V 면 되므로, 접지와 연결된 충전 커패시터(CL)를 전원(P)을 이용하여 충전한 후, 외부 제어 신호에 의해 동작되는 한쌍의 트랜지스터들을 제어하여 충전 커패시터(CL)에 충전된 전원으로 게이트와 소스 사이의 전압차이를 생성함으로써 해당 로우 사이드 트랜지스터(ML)를 구동시킬 수 있다. 한편, 하이 사이드 트랜지스터(MH)는 충전 커패시터(CH)에 충전되는 충전 전압에 의해 해당 하이 사이드 트랜지스터(MH)의 게이트와 소스 사이에 전압차이를 생성하여 구동여부를 결정하게 되지만, 충전 커패시터(CH)의 기준이며 하이 사이드 트랜지스터(MH)의 소스단이 되는 부분이 접지가 아닌 일정한 전압을 가지고 있으므로, 상기 충전 커패시터(CH)에 소스단보다 15V가 더 높은 전압을 충전시켜야만 한다. 이를 해결하기 위해서, 상기 출력 전압(Vout)이 접지 전압이 되는 시점(로우 사이드 트랜지스터(ML)가 온 되는 시점)에서 하이 사이트 트랜지스터(MH)의 소스단 및 충전 커패시터의 기준단이 접지 전압이 되므로 이때 전원(P) 전압이 다이오드(D)를 통해 하이 사이드 충전 커패시터(CH)를 충전시키게 된다. 즉, 상기 하이 사이드 트랜지스터(MH)의 소스단이 접지 전압이 아닌 시점에서도 소스단 전위(VS)에 비해 충전 커패시터(CH)에 충전되어 게이트에 제공될 수 있는 부트 스트랩 전위(VB)는 15V가 더 높게 된다. 이후, 외부 제어 신호에 의해 한쌍의 트랜지스터 중 상부 트랜지스터가 턴온되면 충전 커패시터(CH)의 충전 전위가 하이 사이드 트랜지스터(MH)의 게이트 선로(HO)와 연결되므로 게이트 전위가 소스 전위보다 15V 정도 높아 하이 사이드 트랜지스터(MH)가 턴온되게 된다. 그로 인해 출력 전압(Vout)은 인가 전압(V)의 전위가 된다. 상기와 같은 구성이 복잡하게 연결되는 회로를 쉽게 해석하기 위하여 상기 로우 사이드 트랜지스터(ML)를 구동시키는 방식을 부트 스트랩 방식이라 하도록 하고, 이러한 부트 스트랩 방식의 회로와 연결되어 해당 부트 스트랩 회로의 커패시터에 충전된 전원을 끌어다 충전함으로써, 다른 스위칭 소자를 구동시킬 전원을 획득하는 방식의 회로(하이 사이들 트랜지스터(MH)를 구동시키는 게이트 드라이버)를 부트 스트랩 체인(Boot-Strap Chain)이라 하기로 한다.

도 3은 다중 레벨을 출력할 수 있도록 구성한 구동 회로에 적용된 대용량 트랜지스터들을 낮은 팬아웃을 가진 제어 신호로 구동시키기 위한 게이트 드라이버들을 모두 표현한 회로도로서, 상기 도시된 회로는 PDP를 포함하여, 에너지 회수 및 재사용을 실시하면서 다양한 레벨의 전압을 제공하기 위한 것이다. 이러한 복잡한 다단 출력단 스위치들(M1, M2, M3, M4)의 구성은 고전압 고속 구동용 스위칭 소자를 단일하게 사용하는 것보다 복수로 중첩하여 사용하는 것이 비용 절감의 효과가 있기 때문이며, 다양한 전압들을 출력할 수 있기 때문이다. 상기 출력단(Vout)에 배치된 상기 4개의 스위치 블록은 에너지를 충전 및 재사용하기 위한 스위칭 인덕터 및 충전 커패시터 회로도 블록이 중첩되어 연결되어 있어, 필요에 따라 스위치 들(M5/M6, M7/M8)을 적절히 구동시킴으로써 에너지 회수 및 재사용 경로들을 형성하게 된다.

이때, 각각의 스위치들(M1~M8)에는 해당 스위치를 낮은 팬아웃을 가진 제어부 출력으로도 제어할 수 있도록 게이트 드라이버들(부트 스트랩 방식의 게이트 드라이버)이 구성되어 있는데, 모두 연결된 스위치의 게이트 전위가 소스 전위보다 높은 전위를 가질 수 있도록 충전을 실시하는 충전 커패시터와 전원부가 형성되며, 대부분의 경우 충전된 전하의 불필요한 흐름을 방지하기 위해 다이오드들이 연결되어 있다. 이러한 구조는 더 많은 스위치들로 구성되는 다중 레벨 구동부에서도 유사하다.

그러나, 이때 모든 게이트 드라이버들이 접지를 기준으로 충전을 실시할 수 는 없다는 문제점이 발생한다. 예를 들어, 출력단(Vout)의 최상단에 위치한 스위치(M1)를 구동시키는 게이트 드라이버를 보면, 충전을 위한 전원이 플로팅 전원(FP1)임을 알 수 있다. 그 이하의 스위치들(M2, M3, M4)은 모두 전원이 접지 전위와 연결되어 있음을 알 수 있는데, 이는 충전 커패시터의 기준 전위(즉, 스위치의 소스단)가 어떤 상태에서는 접지가 연결되며 그때 충전이 이루어질 수 있기 때문에 해당 충전 전원(P2~P4)은 접지를 기준으로 하는 전원이면 된다.

상기와 같이 최상위 스위치(M1)의 충전 전원이 플로팅 전원이 사용될 수 밖에 없는 이유는 상기 스위치(M1)의 소스단이 접지가 되는 구간이 없기 때문이며, 이는 회로의 구동 조건에 기인하는 것이다. 즉, 최상위 스위치(M1)를 제외한 모든 출력단 직결 스위치들(M2~M4)이 모두 온되는 경우는 상기 회로 구동 조건 상 발생 하지 않으므로, 해당 게이트 드라이버의 충전 커패시터는 플로팅 상태를 기준으로 해당 기준에 비해 소정값 이상의 전압이 충전되어야만 하기 때문에 동일 플로팅 상태를 기준으로 하면서 상기 소정값(예를 들어 15V)의 전압을 발생시키는 플로팅 전원이 물리적으로 구현되어야만 하는 것이다. 접지를 기준으로 일정 크기의 전압을 생성하는 것은 비교적 간단하지만, 플로팅 상태를 기준으로 일정 크기의 전압을 생성하는 것은 어려우며, 이를 위한 회로 구성 요소가 복잡하게 추가될 뿐만 아니라 비교적 고가의 소자들로 요구되므로 플로팅 전원의 추가로 인한 비용과 회로 면적 손실은 대단히 클 수밖에 없다.

상기 도시된 경우에서, 에너지 회수 회로부분을 보면, 스위치(M6)에 연결된 게이트 드라이브 회로만이 유일하게 접지 전위를 기준으로 하는 전원으로부터 충전이 실시되며, 그 외의 스위치들(M5, M7, M8)을 구동시키기 위한 게이트 드라이버들은 해당 스위치의 소스단이 접지와 연결되는 시점이 없기 때문에 해당 드라이버들의 충전 커패시터는 모두 플로팅 전원(FP2~FP4)을 통해 충전이 실시되도록 구성된다. 즉, 상기 도시된 회로의 경우 8개의 게이트 드라이버들 중 절반에 해당하는 4개의 게이트 드라이버들은 별도의 플로팅 전원이 요구되므로 회로 구성 비용이 높고, 플로팅 전원을 생성하기 위한 회로에 의해 구동부 크기가 증가하게 된다.

전술한 바와 같이, 종래 고압 고주파 스위칭이 사용되는 표시부 모듈에 적용되는 다중 레벨 구동부를 구성하는 경우 고압 고주파 신호들을 스위칭하기 위한 스위치부를 약한 전력의 제어신호로 제어하기 위하여 소정 전원의 전류를 충전했다가 필요시 제공함으로써 상기 스위치들을 드라이브하는 게이트 드라이버들이 각각 형성되는데, 구동 방식에 따라 해당 스위치부의 충전 기준 전위가 항상 플로팅인 경우 플로팅 전원을 이용해야만 충전이 가능하므로 접지를 기준으로 하는 전원에 비해 비용이 높고 부피가 큰 플로팅 전원 발생부가 필요한 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스위칭 소자를 드라이브하기 위해 게이트 드라이버에 사용되는 충전 커패시터의 기준단과 상기 스위칭 소자의 구동 기준단이 구동 방식에 따라 접지가 되는 경우가 존재하지 않더라도 별도의 플로팅 전원을 사용하지 않고, 플로팅 상태의 스위칭 소자 구동 기준단을 특정 시점에 형성되는 경로에 포함시켜 이를 기준으로 새롭게 형성된 경로에 의해 충전 커패시터가 충전될 수 있도록 한 게이트 드라이버들을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 고전압 고주파 트랜지스터 스위치들과 수동 소자들로 이루어져 에너지를 충방전하고, 선택적으로 직접 전원을 인가할 수 있는 에너지 회수 회로를 포함한 구동 회로에 있어서, 접지를 기준으로 하는 전원으로 충전 커패시터를 충전하여 구동 방식에 따라 소스단이 접지가 될 수 있는 제 1트랜지스터 스위치들을 각각 구동시키는 제 1드라이버들과; 상기 제 1드라이버들 중 하나와 연결되어 해당 제 1트랜지스터 스위치의 구동에 따라 소스단이 제 1드라이버의 충전 커패시터 기준단과 연결될 때 상기 제 1드라이버의 충전 커패시터에 충전된 전압으로 자체 충전 커패시터를 충전하여 구동 중 소스단이 접지가 될 수 없는 제 2트랜지스터 스위치들을 각각 구동시키는 제 2드라이버들과; 소스단과 충전 커패시터의 기준단을 분리함으로써, 상기 접지를 기준으로 하는 전원으로 충전 커패시터를 충전하도록 구성하고, 상기 충전 커패시터가 선택적으로 연결되는 게이트단에 에너지 회수 회로의 충전 커패시터의 전원으로 충전되는 보조 충전 커패시터를 직렬 연결하여 상기 충전 커패시터들의 조합을 통해 구동 중 소스단이 접지가 될 수 없는 제 3트랜지스터 스위치들을 각각 구동시키는 제 3드라이버들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 일 실시예의 다중 레벨 구동회로의 구조를 보인 회로도로서, 도시한 바와 같이 출력단에 복수의 트랜지스터 스위치들(M10~M40)이 출력단(Vout)을 중심으로 토템폴 출력 형태로 구성되어 있으며, 상기 출력단(Vout)과 2개의 에너지 회수 회로부들이 연결되어 있는데, 각각의 에너지 회수 회로부들 역시 한쌍의 트랜지스터 스위치들(M50/M60, M70/M80)로 이루어져 있다. 에너지 회수 회로부들의 스위치, 다이오드, 인덕터 및 충전 커패시터의 구조는 널리 알려져 있으며, 도시한 바와 같이 에너지 회수와 회수된 에너지의 재사용 경로를 복수의 인덕터를 이용하여 분리하는 구성 역시 널리 알려져 있으므로 구체적인 동작 방식에 대한 설명은 생략하고, 상기 회로의 가장 큰 특징인 플로팅 전원 없이 게이트 드라이버들을 구성하는 방식에 관련해서만 설명하도록 한다.

상기 도시된 회로의 각 트랜지스터 스위치들(M10~M80)은 일반적으로 FET로 이루어져 있으며, PDP 구동 회로에 사용되는 경우라면 수백 볼트 이상의 전압을 고 속으로 스위칭할 수 있어야 하므로, 비교적 낮은 전류와 전압을 가진(작은 팬아웃이라 표현함) 일반적인 논리 제어 신호에 의해 직접 구동되지는 못한다. 따라서, 고전압을 드라이브에 주는 상기 스위치들이 구동될 수 있도록 해당 트랜지스터 스위치를 또 드라이브해 주기 위한 드라이버들이 필요하게 된다. 일반적인 FET는 소스단 전위에 비해 게이트단 전위가 5~15V 높아야 하므로, 이를 구동시키기 위해 부트 스트랩 방식의 게이트 드라이버들이 사용된다. 간단히 여기서 사용되는 부트 스트랩은 추가적인 전원을 이용하여 충전 커패시터를 충전시킨 후 제어 신호에 의해 상기 충전된 전위로 FET를 구동시키는 방식을 의미하는 것이다. 이후 설명될 부트 스트랩 체인이라는 용어는 상기 부트 스트랩 방식을 기본으로 하여 부가적인 충전 커패시터를 부트 스트랩 충전 커패시터를 이용하여 충전시킴으로써 추가적인 FET의 구동 전위를 만들어 내는 방식을 의미하는 것으로 사용하도록 한다.

상기 도시된 게이트 드라이버들은 크게 2가지 종류로 나누어질 수 있다. 즉, 소자의 소스단이 구동 중 접지와 연결되는 경우를 가지는 트랜지스터 스위치를 구동시키는 게이트 드라이버와, 구동 중에 소스단이 접지와 연결되는 경우가 없는 트랜지스터 스위치를 구동시키는 게이트 드라이버로 나눌 수 있다. 여기서, 소스단이 구동 중 접지와 연결되는 경우가 존재하는 트랜지스터 스위치를 구동시키는 드라이버는 상기 트랜지스터 스위치의 소스단과 충전 커패시터 기준단을 연결시켜 두고 접지를 기준으로 하는 전원을 상기 충전 커패시터의 충전단에 연결하면서 그 사이에 전류 경로를 일방 통행으로 제한하는 다이오드를 구성하면 상기 소자의 소스단이 접지 전위가 될 때 상기 충전 커패시터가 전원에 의해 충전된다. 이때 사용되는 게이트 드라이버는 종래의 게이트 드라이버와 동일하다. 도시된 실시 예에서, 이들은 각각 M20, M30, M40, M60의 트랜지스터 스위치들을 구동시키는 드라이버로서, 종래와 동일한 구성을 가진다.

하지만, 종래 플로팅 전원을 이용하던 게이트 드라이버들, 즉 구동 중에 소스단이 접지와 연결되는 경우가 없는 트랜지스터 스위치들을 드라이브하는 게이트 드라이버들은 본 발명의 실시 예에서 2가지 방식으로 변형되어 구성된다. 2가지 모두 별도의 플로팅 전원이 요구되지 않는다는 것이 가장 중요한 특징이 된다.

상기 2가지 방식은 인접한 종래의 게이트 드라이버(부트 스트랩 방식)에 포함된 충전 커패시터를 전원으로 활용하여 자신의 충전 커패시터를 충전하도록 경로를 설정함으로써 별도의 전원 없이 연결된 트랜지스터 스위치들(M10, M80)을 드라이브하기 위한 전위차를 얻는 방식과, 트랜지스터 스위치의 소스단과 충전 커패시터의 기준단을 분리시켜 접지를 기준으로 하는 전원으로 상기 충전 커패시터를 충전하고 게이트와 상기 충전 커패시터가 선택적으로 연결되는 부분 사이에 별도의 보조 충전 커패시터를 직렬 연결한 후, 상기 보조 충전 커패시터를 에너지 회수회로의 충전 커패시터를 이용하여 충전시키도록 별도의 경로를 더 형성하는 방식이다. 간단히 표현하면, 부트 스트랩 체인 방식과 전압 펌프 방식을 활용하는 것으로 별도의 플로팅 전원 없이도 각 게이트 드라이버의 충전 커패시터를 충전시켜 구동시킬 트랜지스터의 소스보다 게이트의 전위가 높아질 수 있도록 하는 구성이다.

도 5내지 도 6은 상기 설명했던 방식들 중 구동 중에 소스단이 접지와 연결되는 경우가 없는 트랜지스터 스위치들을 드라이브하는 게이트 드라이버들의 충전 경로를 나타낸 것으로, 도 5는 상기와 같은 게이트 드라이버들 중에서 부트 스트랩 체인 방식에 의해 별도의 전원 연결 없이 인접한 게이트 드라이버의 충전 커패시터를 전원으로 차용하여 사용하는 게이트 드라이버들의 충전 경로를 보인 것이며, 도 6은 접지를 기준으로 하는 전원에 의해 충전 커패시터를 충전하고, 에너지 회수회로의 충전 커패시터를 이용하여 보조 충전 커패시터를 충전한 후 이들의 조합으로 전위차를 생성하여 트랜지스터 스위치를 구동시키는 게이트 드라이버들의 충전 경로를 보인 것이다.

먼저, 도 5에 도시된 충전 경로는 트랜지스터 스위치 M1과 M8을 드라이브하는 게이트 드라이버의 충전 커패시터 충전 경로를 보인 것으로, 해당 게이트 드라이버들은 별도의 충전 전원 없이 인접한 게이트 드라이버의 충전 커패시터에 충전된 전원을 이용하여 충전을 실시하며, 그 시점은 해당 인접 게이트 드라이버에 의해 연결된 트랜지스터 스위치가 턴온되는 시점이 된다. 즉, 해당 시점에서 인접 게이트 드라이버의 충전 커패시터들(C2, C6)의 기준단은 상기 트랜지스터 스위치들(M1, M8)의 소스단 및 본 게이트 드라이버의 충전 커패시터(C1, C8)의 기준단과 연결되며, 상기 커패시터들의 충전단들은 다이오드(D1, D7)를 통해 서로 연결되므로, 이때 충전이 실시되게 된다.

즉, M1과 M8의 소스 단이 접지가 되는 경우는 없더라도, 인접한 게이트 드라이버의 충전 커패시터 기준단과 연결됨으로써, 충전 커패시터의 기준단(트랜지스터 스위치의 소스단)과 충전 커패시터의 충전단(구동 제어 신호시 트랜지스터 스위치의 게이트와 연결될 부분)의 전위차이가 트랜지스터 구동에 필요한 만큼 발생하게 되는 시점이 있도록 회로를 수정한 것이다. 따라서, 인접한 트랜지스터 스위치(M2, M6)가 구동되면 해당 게이트 드라이버의 충전 커패시터(C1, C8)에 트랜지스터 스위치(M1, M8)가 구동되는데 필요한 전압이 충전되므로 별도의 전원, 특히 플로팅 전원은 필요하지 않다.

도 6에 도시된 충전 경로는 트랜지스터 스위치 M5, M7을 드라이브하는 게이트 드라이버의 보조 충전 커패시터 충전 경로를 보인 것으로, 해당 게이트 드라이버들의 충전 커패시터(C5, C7) 기준단과 구동시킬 트랜지스터 스위치(M5, M7)의 소스단을 분리한 후, 상기 충전 커패시터를 접지를 기준으로 하는 전원으로 충전시킨다. M7을 구동시키는 게이트 드라이버에서의 충전 커패시터(C7)는 항상 접지를 기준으로 하는 전원에 의해 충전 상태를 유지하게 되며, M5를 구동시키는 게이트 드라이버의 충전 커패시터(C5)는 해당 커패시터의 기준단이 접지 전위가 될 때 충전되므로 M4가 턴온되는 경우 충전이 실시되게 된다.

상기와 같이, 충전 커패시터들(C5, C7)에 소정 전압이 충전되어 있다 할지라도, 실제 트랜지스터 스위치들(M5, M7)은 소스단과 게이트단 사이의 전압차이에 의해 구동되는데 아직 소스단이 플로팅 상태이므로 상기 충전 커패시터들(C5, C7)에 의해서 구동되지 못한다. 따라서, 상기 트랜지스터 스위치들(M5, M7)의 게이트단과 제어 신호에 의해 상기 충전 커패시터들(C5, C7)의 충전단이 연결되는 부분에 보조 충전 커패시터들(C9, C10)을 직렬로 연결하고, 저항들(R3/R4, R1/R2)을 상기 보조 충전 커패시터들(C9, C10) 앞단과 뒷단에 연결함으로써, 에너지 회수 회로의 충전 커패시터들(C14, C12)을 이용한 충전 경로를 형성하도록 한다. 즉, 이를 통해 보조 충전 커패시터들(C9, C10)에는 해당 트랜지스터 스위치들(M5, M7)이 온되지 않은 상태에서 항상 에너지 회수 회로의 충전 커패시터(C12, C14) 전압이 충전된 상태가 되므로, 저항(R2, R4)을 통해 연결된 트랜지스터 스위치(M5, M7)의 소스단과 게이트단 전압은 같고, 해당 보조 충전 커패시터(C9, C10)의 충전 전압에 의해 게이트단과 충전 커패시터(C5, C7)에 충전된 전압이 선택적으로 연결될 부분 사이에는 일정 크기의 전위차가 형성된 상태가 된다. 이때, 제어 신호의 선택에 따라 상기 충전 커패시터(C5, C7)에 충전된 전압이 상기 보조 충전 커패시터(C9, C10) 쪽으로 흐르게 되는 경로가 형성되면 트랜지스터 스위치(M5, M7)의 소스단과 게이트단 사이에 전압차이가 상기 충전 커패시터(C5, C7)에 충전된 전압 크기가 되어 상기 트랜지스터 스위치(M5, M7)가 구동되게 된다.

따라서, 별도의 플로팅 전원 없이도 접지를 기준으로 하는 전원만으로 다중 레벨 구동 회로에 적용되는 게이트 드라이버의 충전 커패시터를 충전시켜 트랜지스터 스위치들을 작은 팬아웃의 제어 신호로 구동시킬 수 있게 된다. 따라서, 기판 부피와 비용을 증가시키는 플로팅 전원의 사용 없이, 높은 전압의 고주파 스위칭을 통해 다양한 레벨의 출력을 제공하는 구동부에 사용되는 게이트 드라이버를 저렴하고 간단하게 구성할 수 있게 된다.

특히, 해당 다중 레벨 구동부를 많은 수의 구동부가 요구되는 디스플레이 패널, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔 전극이나 공통 전극에 적용할 경우 이러한 비용 절감과 기판 부피 감소에 의한 효과는 더욱 높아지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로는 스위칭 소자를 드라이브하기 위한 게이트 드라이버에 사용되는 충전 커패시터의 기준단과 상기 스위칭 소자의 구동 기준단이 구동 방식에 따라 접지가 되는 경우가 존재하지 않더라도 별도의 플로팅 전원을 사용하지 않고, 플로팅 상태의 스위칭 소자 구동 기준단을 특정 시점에 형성되는 경로에 포함시켜 이를 기준으로 새롭게 형성된 경로에 의해 충전 커패시터가 충전될 수 있도록 함으로써, 기판 공간과 비용의 부담이 큰 플로팅 전원을 사용하지 않고서도 다중 레벨 구동 회로에 적용되는 스위칭 소자 구동용 드라이버를 구성할 수 있어 비용을 낮추고 기판 구성의 자유도를 높이며, 전력 효율도 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수의 고전압 고주파 트랜지스터 스위치들과 수동 소자들로 이루어져 에너지를 충방전하고, 선택적으로 직접 전원을 인가할 수 있는 에너지 회수 회로를 포함한 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로에 있어서,

접지를 기준으로 하는 전원으로 충전 커패시터를 충전하여 구동 방식에 따라 소스단이 접지가 될 수 있는 제 1트랜지스터 스위치들을 각각 구동시키는 제 1드라이버들과;

상기 제 1드라이버들 중 하나와 연결되어 해당 제 1트랜지스터 스위치의 구동에 따라 소스단이 제 1드라이버의 충전 커패시터 기준단과 연결될 때 상기 제 1드라이버의 충전 커패시터에 충전된 전압으로 자체 충전 커패시터를 충전하여 구동 중 소스단이 접지가 될 수 없는 제 2트랜지스터 스위치들을 각각 구동시키는 제 2드라이버들과;

소스단과 충전 커패시터의 기준단을 분리함으로써, 상기 접지를 기준으로 하는 전원으로 충전 커패시터를 충전하도록 구성하고, 상기 충전 커패시터가 선택적으로 연결되는 게이트단에 에너지 회수 회로의 충전 커패시터의 전원으로 충전되는 보조 충전 커패시터를 직렬 연결하여 상기 충전 커패시터들의 조합을 통해 구동 중 소스단이 접지가 될 수 없는 제 3트랜지스터 스위치들을 각각 구동시키는 제 3드라이버들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로.
제 1항에 있어서, 상기 제 2드라이버들에 포함된 충전 커패시터와 연결되는 제 1드라이버의 충전 커패시터 사이에는 다이오드가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로.
제 1항에 있어서, 상기 제 3드라이버에 포함된 충전 커패시터는 항상 또는 특정 구동 구간에서 그 기준단이 접지와 연결되어 접지를 기준으로 하는 전원으로 충전되고, 상기 에너지 회수 회로의 충전 커패시터로 보조 충전 커패시터를 충전하는 경로는 연결된 상기 제 3트랜지스터 스위치가 구동되지 않는 동안에는 항상 충전 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로.
제 1항에 있어서, 상기 제 3드라이버의 보조 충전 커패시터의 앞단과 뒷단에 각각 저항이 직렬로 배치되어 상기 에너지 회수 회로의 충전 커패시터의 앞단과 뒷단에 각각 연결됨으로써 상기 보조 충전 커패시터를 충전하는 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로.
제 1항에 있어서, 상기 구동 회로는 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔 전극 또는 공통 전극을 구동하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 구동 회로.