KR101072999B1 - 플라즈마 표시 장치와 그 구동 장치 - Google Patents

플라즈마 표시 장치와 그 구동 장치 Download PDF

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Abstract

플라즈마 표시 장치에는 유지 방전을 수행하는 제1 전극과 제2 전극에 의해 패널 커패시터가 형성된다. 플라즈마 표시 장치의 구동 장치는 패널 커패시터의 양단 전압이 양의 제1 전압과 음의 제2 전압을 교대로 가질 수 있도록, 입력 전원의입력 전압으로부터 구형파 전압을 생성하는 스위칭 회로부와 스위칭 회로부의 출력 단자 사이에 1차 코일이 연결되어 있고 2차 코일이 패널 커패시터의 양단 사이에 연결되어 있는 트랜스포머를 포함한다.
PDP, 전극, 방전, 유지 펄스, 트랜스포머, 컨버터

Description

플라즈마 표시 장치와 그 구동 장치{PLASMA DISPLAY AND DRIVING APPARATUS THEREOF}
본 발명은 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 장치에 관한 것으로, 특히 유지 기간에서 두 전극에 유지 방전이 일어나도록 하는 유지 방전 회로에 관한 것이다.
플라즈마 표시 장치는 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 플라즈마 표시 패널을 이용한 표시 장치이다. 이러한 플라즈마 표시 패널에는 복수의 셀이 매트릭스 형태로 배열되어 있다.
일반적으로 플라즈마 표시 장치는 한 프레임을 복수의 서브필드로 나누어 구동하며, 복수의 서브필드 중 표시 동작이 일어나는 서브필드의 가중치의 조합에 의해 계조가 표시된다. 각 서브필드의 어드레스 기간 동안 발광 셀과 비발광 셀이 선택되고 유지 기간 동안 실제로 영상을 표시하기 위해 발광 셀에 대하여 유지 방전이 수행된다.
이러한 유지 기간의 동작을 위해 유지 기간 동안 유지 방전을 수행하는 주사 전극과 유지 전극에 고전압과 저전압을 교대로 가지는 유지 펄스가 반대 위상으로 인가된다.
따라서, 플라즈마 표시 장치에는 주사 전극에 유지 펄스를 인가하는 유지 방전 회로와 유지 전극에 유지 펄스를 인가하는 유지 방전 회로가 각각 존재하며, 이들 유지 방전 회로에 고전압과 저전압을 공급하기 위해 고전압과 저전압을 생성하는 전원 공급 장치가 별도로 존재한다. 이러한 전원 공급 장치는 입력 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 후 복수의 DC/DC 컨버터를 사용하여 고전압과 저전압을 생성한다.
이와 같이, 플라즈마 표시 장치에는 유지 방전 회로와 전원 공급 장치가 별도로 존재함에 따라 전원 공급 장치에서 유지 방전 회로로 고전압과 저전압이 전달될 때 전압 강하가 일어나 주사 전극과 유지 전극 사이에서 유지 방전이 제대로 일어나지 않을 수 있다.
또한, 플라즈마 표시 장치에 주사 전극과 유지 전극에 유지 펄스를 인가하기 위한 유지 방전 회로가 각각 존재함에 따라 플라즈마 표시 장치의 제조 비용도 증가하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유지 방전 회로에 전달되는 전압의 강하 현상을 최소화하고 플라즈마 표시 장치의 제조 비용을 줄일 수 있는 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 플라즈마 표시 장치는, 유지 방전을 수행하는 제1 전극과 제2 전극에 의해 형성되는 패널 커패시터, 그리고 유지 기간에서 상기 패널 커패시터의 양단 전압이 양의 제1 전압과 음의 제2 전압을 교대로 가지도록 하는 구동부를 포함한다. 이때, 상기 구동부는, 스위칭 회로부, 그리고 트랜스포머를 포함한다. 스위칭 회로부는 적어도 하나의 스위칭 소자, 그리고 제1 및 제2 출력 단자를 포함하며, 상기 적어도 하나의 스위칭 소자를 이용하여 입력 전원의 입력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 출력 단자 사이의 전압이 구형파 전압이 되도록 동작한다. 그리고 트랜스포머는 상기 스위칭 회로부의 제1 및 제2 출력 단자에 각각 제1단 및 제2단이 연결되어 있는 1차 코일과 패널 커패시터의 양단에 직접 연결되어 있는 2차 코일을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 유지 기간에서 유지 방전을 수행하는 제1 및 제2 전극에 의해 형성되는 패널 커패시터를 포함하는 플라즈마 표시 장치의 구동 장치가 제공된다. 구동 장치는 스위칭 회로부, 그리고 트랜스포머를 포함한다. 스위칭 회로부는 적어도 하나의 스위칭 소자, 그리고 제1 및 제2 출력 단자를 포함하며, 상기 적어도 하나의 스위칭 소자를 이용하여 입력 전원의 입력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 출력 단자 사이의 전압이 구형파 전압이 되도록 동작한다. 그리고 트랜스포머는 상기 스위칭 회로부의 제1 및 제2 출력 단자 사이에 연결되어 있는 1차 코일과 패널 커패시터의 양단에 연결되어 있는 2차 코일을 포함한다. 이때, 트랜스포머는 상기 적어도 하나의 스위칭 소자의 온오프에 응답하여 상기 패널 커패시터의 제1단에서 제2단으로의 전류 경로와 상기 패널 커패시터의 제2단에서 제1단으로의 전류 경로를 형성시킨다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 유지 방전 회로와 DC/DC 컨버터를 통합하고, 하나의 유지 방전 회로만으로 유지 방전을 수행하는 두 전극 사이에 유지 방전을 일으킬 수 있으므로, 플라즈마 표시 장치의 제조 비용이 줄어든다. 또한, 유지 방전 회로와 DC/DC 컨버터를 통합함으로써 유지 방전 회로에 전달되는 전압의 강하 현상을 최소화할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 플라즈마 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 유지 기간에서 주사 전극과 유지 전극의 전압 차를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 표시 장치는 플라즈마 표시 패널(100), 제어부(200), 어드레스 전극 구동부(300), 유지 전극 구동부(400) 및 주사 전극 구동부(500)를 포함한다.
플라즈마 표시 패널(100)은 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 어드레스 전극(이하, "A 전극"이라 함)(A1-Am), 그리고 행 방향으로 서로 쌍을 이루면서 뻗어 있는 복수의 유지 전극(이하, "X 전극"이라 함)(X1-Xn) 및 주사 전극(이하, "Y 전극"이라 함)(Y1-Yn)을 포함한다. 일반적으로 X 전극(X1-Xn)은 각 Y 전극(Y1-Yn)에 대응해서 형성되어 있으며, X 전극(X1-Xn)과 Y 전극(Y1-Yn)이 유지 기간에서 화상을 표시하기 위한 표시 동작을 수행한다. Y 전극(Y1-Yn)과 X 전극(X1-Xn)은 A 전극(A1-Am)과 직교하도록 배치된다. 이때, A 전극(A1-Am)과 X 및 Y 전극(X1-Xn, Y1-Yn)의 교차부에 있는 방전 공간이 방전 셀(이하, 셀이라 함)(110)을 형성한다. 이러한 플라즈마 표시 패널(100)의 구조는 일 예이며, 아래에서 설명하는 구동 파형이 적용될 수 있는 다른 구조의 패널도 본 발명에 적용될 수 있다.
제어부(200)는 한 프레임을 각각의 가중치를 가지는 복수의 서브필드로 분할하여 구동한다. 각 서브필드에는 어드레스 기간 및 유지 기간이 포함된다. 그리고 제어부(200)는 외부로부터 한 프레임 동안의 영상 신호를 수신하고, 이에 따라 A 전극 구동 제어 신호(CONT1), X 전극 구동 제어 신호(CONT2) 및 Y 전극 구동 제어 신호(CONT3)를 생성하고, 이들을 각각 어드레스, 유지 및 주사 전극 구동부(300, 400, 500)로 출력한다.
어드레스 전극 구동부(300)는 제어부(200)로부터의 A 전극 구동 제어 신호(CONT1)에 따라 A 전극(A1-Am)에 구동 전압을 인가한다.
유지 전극 구동부(400)는 제어부(200)로부터의 X 전극 구동 제어 신호(CONT2)에 따라 X 전극(X1-Xn)에 구동 전압을 인가한다.
주사 전극 구동부(500)는 제어부(200)로부터의 Y 전극 구동 제어 신호(CONT3)에 따라 Y 전극(Y1-Yn)에 구동 전압을 인가한다.
도 2를 참고하면, 유지 기간에서는 Y 전극과 X 전극 사이의 전압 차가 Vs 전압과 -Vs 전압을 교대로 가지도록 한다. 그러면, 발광 셀에서 유지 방전이 해당 서브필드의 가중치에 해당하는 횟수만큼 반복하여 일어난다.
이러한 유지 기간의 동작을 위해, 본 발명의 실시 예에서는 유지 전극 구동부(400) 및 주사 전극 구동부(500) 중 하나의 구동부에 유지 방전 회로가 형성된다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 하나의 유지 방전 회로로 X 전극과 Y 전극 사이에서 유지 방전이 일어나도록 함으로써, 유지 전극 구동부(400)와 주사 전극 구동부(500)에 각각 유지 방전 회로가 형성되지 않아도 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유지 방전 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서 사용되는 스위칭 소자는 n채널 트랜지스터로 도시하였으며, 바디 다이오드를 가지는 전계 효과 트랜지스터(FET)로 이루어질 수 있으며, 동일 또는 유사한 기능을 하는 다른 스위칭 소자로 이루어질 수 있다. 또한, 도 3에서는 편의상 X 전극과 Y 전극에 의해 형성되는 용량성 성분을 패널 커패시터(Cp)로 도시하였다.
도 3을 참고하면, 유지 방전 회로는 DC/DC 컨버터(510)를 포함한다. 도 3에서는 DC/DC 컨버터(510)로서 LLC 공진 컨버터를 도시하였으며, DC/DC 컨버터(510)로 이와 다른 컨버터가 사용될 수도 있다.
DC/DC 컨버터(510)는 스위칭 회로부(512) 및 트랜스포머(TX)를 포함한다. 스위칭 회로부(512)는 두 출력 단자를 가지며, 트랜지스터(Q1, Q2) 및 공진 커패시터(Cr)를 포함한다.
트랜지스터(Q1)의 드레인은 직류 전압(Vin)을 공급하는 직류 전원의 제1 단자(+)에 연결되어 있고, 트랜지스터(Q1)의 소스는 트랜지스터(Q2)의 드레인에 연결되어 있으며, 트랜지스터(Q2)의 소스는 직류 전원의 제2 단자(-)에 연결되어 있다. 이들 트랜지스터(Q1, Q2)는 제어부(도 1의 200)로부터 전달되는 제어 신호(S1, S2)에 의해 각각 온오프된다. 이때, 두 제어 신호(S1, S2)는 반대 위상으로 가지므로, 두 트랜지스터(Q1, Q2) 중 하나는 턴온되고 하나는 턴오프된다.
트랜지스터(Q1)의 소스와 트랜지스터(Q2)의 드레인 사이의 접점에 공진 커패시터(Cr)의 제1단이 연결되어 있다. 이때, 공진 커패시터(Cr)의 제2단이 스위칭 회로부(512)의 제1 출력 단자를 형성하며, 트랜지스터(Q2)의 소스가 스위칭 회로부(512)의 제2 출력 단자를 형성한다.
트랜스포머(TX)는 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)을 포함한다. 1차 코일(L1)의 제1단과 제2단이 각각 스위칭 회로부(512)의 두 출력 단자에 연결되어 있고, 2차 코일(L2)의 제1단과 제2단이 패널 커패시터(Cp)의 양단에 직접 연결되어 있다.
트랜스포머(TX)는 누설 인덕턴스(leakage inductance) 및 자화 인덕턴 스(magnetizing inductance)를 가지며, 도 3에서는 이들을 각각 직렬 인덕터(Ls) 및 병렬 인덕터(Lm)로 도시하였다.
직렬 인덕터(Ls)의 제1단이 공진 커패시터(Cs)의 제2단에 연결되어 있으며, 직렬 인덕터(Ls)의 제2단이 1차 코일(L1)의 제1단이 연결되어 있다. 그리고 병렬 인덕터(Lm)가 직렬 인덕터(Ls)의 제2단과 스위칭 회로부(512)의 제2 출력 단자 사이에 연결되어 있다. 이러한 DC/DC 컨버터(510)에서는 공진 커패시터(Cr)와 누설 인덕턴스에 해당하는 직렬 인덕터(Ls)에 의해 공진이 발생한다. 한편, 이와 달리, 트랜스포머(TX)에 의한 누설 인덕턴스 대신 인덕터가 공진 커패시터(Cs)와 1차 코일(L1)의 제1단 사이에 직접 연결되어 있을 수도 있다.
이러한 트랜스포머(TX)는 수학식 1과 같이 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 권선비에 의해 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vcp)을 결정한다.
Vcp = ±(Ns/Np * V1)
여기서, Ns는 2차측 코일의 권선 수이고, Np는 1차 코일의 권선 수이며, Ns/Np는 트랜스포머(TX)의 권선비를 의미한다. 그리고 V1은 입력 전압으로, 스위칭 회로부(512)의 두 출력 단자 사이의 전압이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vcp)이 ±Vs 전압이 되도록 트랜스포머(TX)의 권선비가 설정되어 있으며, 제어부(200)는 유지 기간에서 트랜지스터(Q1, Q2)의 온오프를 제어하는 제어 신호(S1, S2)를 트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트로 전달한다.
도 4는 도 3에 도시된 유지 방전 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(200)가 하이 레벨(H)의 제어 신호(S1)를 트랜지스터(Q1)의 게이트로 출력하고 로우 레벨(L)의 제어 신호(S2)를 트랜지스터(Q2)의 게이트로 출력하면, 트랜지스터(Q1)가 턴온되고 트랜지스터(Q2)가 턴오프된다. 그러면, 공진 커패시터(Cr)와 직렬 인덕터(Ls) 사이에서 공진이 일어나며, 공진에 의해 직렬 인덕터(Ls)에 흐르는 전류(I_Ls)는 사인파 형태로 증가하게 되며, 이 전류(I_Ls)는 트랜스포머(TX)의 1차 코일(L1)을 통해 흐르게 된다. 이때, 병렬 인덕터(Lm)에 흐르는 전류(I_Lm)는 선형적으로 서서히 증가하는 형태를 가진다. 그 결과, 스위칭 회로부(512)의 두 출력 단자 사이의 전압(V1)이 Vin 전압으로 된다. 또한, 스위칭 회로부(512)의 두 출력 단자 사이의 전압(V1)이 트랜스포머(TX)의 2차 코일(L2)에 유기되고, 2차 코일(L2)과 패널 커패시터(Cp) 사이에서 공진이 일어나며, 패널 커패시터(Cp)의 Y 전극에서 X 전극으로 공진 전류(Io)가 흐르면서 수학식 1에 의해 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vcp)이 Vs 전압으로 된다.
다음, 제어부(200)가 로우 레벨(L)의 제어 신호(S1)를 트랜지스터(Q1)의 게이트로 출력하고 하이 레벨(H)의 제어 신호(S2)를 트랜지스터(Q2)의 게이트로 출력하면, 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고 트랜지스터(Q2)가 턴온된다. 그러면, 공진 커패시터(Cr)와 직렬 인덕터(Ls) 사이에서 공진이 일어나며, 공진에 의해 직렬 인덕터(Ls)에 흐르는 전류(I_Ls)의 방향이 반대가 되므로, 전류(I_Ls)는 사인파 형태로 감소하며, 전류(I_Lm)는 선형적으로 서서히 감소하는 형태를 가진다. 그 결과, 스위칭 회로부(512)의 두 출력 단자 사이의 전압(V1)의 0V가 된다. 그리고 스위칭 회 로부(512)의 두 출력 단자 사이의 전압(V1)이 트랜스포머(TX)의 2차 코일(L2)에 유기되고, 2차 코일(L2)과 패널 커패시터(Cp) 사이에서 공진이 일어나며, 패널 커패시터(Cp)의 X 전극에서 Y 전극으로 공진 전류(Io)가 흐르면서 수학식 1에 의해 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vcp)이 -Vs 전압으로 된다.
따라서, 트랜지스터(Q1, Q2)의 온오프 동작이 반복되면, 스위칭 회로부(512)의 두 출력 단자 사이의 전압(V1)이 Vin 전압과 0V 전압을 반복하는 구형파 전압이 되며, 유지 기간 동안 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vcp)이 Vs 전압과 -Vs 전압을 교대로 가지게 되어 발광 셀에서 유지 방전이 일어난다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 플라즈마 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 유지 기간에서 주사 전극과 유지 전극의 전압 차를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유지 방전 회로를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3에 도시된 유지 방전 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

Claims (13)

  1. 유지 방전을 수행하는 제1 전극과 제2 전극에 의해 형성되는 패널 커패시터,
    유지 기간에서 상기 패널 커패시터의 양단 전압이 양의 제1 전압과 음의 제2 전압을 교대로 가지도록 하는 구동부
    를 포함하며,
    상기 구동부는,
    적어도 하나의 스위칭 소자, 그리고 제1 및 제2 출력 단자를 포함하며, 상기 유지 기간에서 상기 적어도 하나의 스위칭 소자를 이용하여 입력 전원의 입력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 출력 단자 사이의 전압이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 교대로 가지는 구형파 전압이 되도록 동작하는 스위칭 회로부, 그리고
    상기 스위칭 회로부의 제1 및 제2 출력 단자에 각각 제1단 및 제2단이 연결되어 있는 1차 코일과 패널 커패시터의 양단에 직접 연결되어 있는 2차 코일을 포함하는 트랜스포머
    를 포함하는 플라즈마 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 입력 전원에 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 트랜지스터와 접지단 사이에 연결되어 있는 제2 트랜지스터를 포함 하는 플라즈마 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유지 기간에서 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 제어 단자로 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 온오프를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어부
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 트랜지스터를 교대로 턴온시키는 플라즈마 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터의 접점과 상기 1차 코일의 제1단 사이에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는 플라즈마 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 커패시터와 상기 1차 코일의 제1단 사이에 연결되어 있는 인덕터를 더 포함하는 플라즈마 표시 장치.
  6. 유지 기간에서 유지 방전을 수행하는 제1 및 제2 전극에 의해 형성되는 패널 커패시터를 포함하는 플라즈마 표시 장치의 구동 장치에 있어서,
    적어도 하나의 스위칭 소자, 그리고 제1 및 제2 출력 단자를 포함하며, 상기 유지 기간에서 상기 적어도 하나의 스위칭 소자를 이용하여 입력 전원의 입력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 출력 단자 사이의 전압이 양의 제1 전압과 음의 제2 전압을 교대로 가지는 구형파 전압이 되도록 동작하는 스위칭 회로부, 그리고
    상기 스위칭 회로부의 제1 및 제2 출력 단자 사이에 연결되어 있는 1차 코일과 패널 커패시터의 양단에 직접 연결되어 있는 2차 코일을 포함하는 트랜스포머
    를 포함하며,
    상기 트랜스포머는,
    상기 적어도 하나의 스위칭 소자의 온오프에 응답하여 상기 패널 커패시터의 제1단에서 제2단으로의 전류 경로와 상기 패널 커패시터의 제2단에서 제1단으로의 전류 경로를 형성시키는 구동 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 입력 전원의 제1단에 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 트랜지스터와 상기 입력 전원의 제2단 사이에 연결되어 있는 제2 트랜지스터를 포함하는 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유지 기간에서 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 제어 단자로 상기 제1 및 제2 트랜지스터를 온오프시키는 제1 및 제2 제어 신호를 각각 출력하는 제어부
    를 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터는 동일 타입의 트랜지스터이고, 상기 제1 및 제2 제어 신호는 그 위상이 반대인 구동 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터의 접점과 상기 1차 코일 사이에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는,
    상기 커패시터와 상기 1차 코일 사이에 연결되어 있는 인덕터를 더 포함하는 구동 장치.
  12. 삭제
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전압의 절대값은 상기 제2 전압의 절대값과 동일한 구동 장치.
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