KR20060006825A - 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 에너지 복구 디바이스 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널을 위한 에너지 복구 디바이스 Download PDF

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KR20060006825A
KR20060006825A KR1020057020426A KR20057020426A KR20060006825A KR 20060006825 A KR20060006825 A KR 20060006825A KR 1020057020426 A KR1020057020426 A KR 1020057020426A KR 20057020426 A KR20057020426 A KR 20057020426A KR 20060006825 A KR20060006825 A KR 20060006825A
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display panel
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KR1020057020426A
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프란시스커스 제이. 보센
샌더 더크슨
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디스플레이 패널, 특히 플라즈마 디스플레이 패널에서 에너지를 복구하기 위한 에너지 복구 디바이스가 개시되었다. 여기서, 에너지 복구 저장 유닛(Lrecover)은 유지 기간에 이어지는 에너지 복구 기간 도중 디스플레이 패널과 연결된다. 본 발명의 독창성은 에너지 복구 저장 유닛(Lrecover)이 상기 유지 단계에 충전된다는 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널을 위한 에너지 복구 디바이스{ENERGY RECOVERY DEVICE FOR A PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은, 유지 기간에 뒤이어 에너지 복구 기간을 수행하도록 디스플레이 패널과 결합하도록 적응된 에너지 복구 저장 수단을 포함하는, 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 위한 에너지 복구 유지 디바이스에 관한 것이다.
더 나아가, 본 발명은, 위에 언급된 에너지 복구 유지 디바이스를 포함하는, 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 구동하기 위한 구동 장치에 관한 것이다. 또한, 더 나아가, 본 발명은, 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 및 그러한 에너지 복구 유지 디바이스를 포함하는, 영상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에, 디스플레이 패널의 크기의 증가와 함께 얇은 디스플레이 장치가 요구되어 왔다. 플라즈마 디스플레이 패널(이후, 단순히 "PDP"로 지칭함)는 패널의 두께와 무게의 감소 및 평면 스크린 모양과 대형 스크린 표면의 제공을 쉽게 구현할 수 있기 때문에, PDP는, 종래의 음극선관을 대체하는, 차세대의 가장 중요한 디스플레이 디바이스 중 하나가 될 것으로 기대되고 있다.
표면 방전을 하는 PDP에 있어서, 한 쌍의 전극이 전면 유리 기판 내부 표면 위에 형성되고, 천연 가스가 패널 안에 채워진다. 전극에 전압이 인가되면, 전극 표면 상에 형성된 보호 층과 유전층의 표면에서 표면 방전이 일어나고, 그럼으로써, 자외선을 발생시킨다. 삼원색 적색, 녹색, 청색의 형광 물질이 뒷면 유리 기판의 내부 표면 상에 코팅되고, 자외선에 응답하여 형광 물질로부터 광 방출을 여기시킴으로써 칼라 디스플레이가 만들어진다.
PDP는 복수의 열 전극들(어드레스 전극들)과 열 전극들과 교차하도록 배열된 복수의 행 전극들을 포함한다. 각각의 행 전극 쌍과 열 전극은 방전 공간 위에서 전기 층에 의해 커버되고, 하나의 픽셀에 대응하는 방전 셀이 행 전극 쌍과 열 전극의 교차점에서 형성되는 구조를 갖는다. PDP는 방전 현상을 이용하여 광 방출 디스플레이를 제공하기 때문에, 각각의 방전 셀은, 광 방출이 수행되는 상태와, 수행되지 않는 상태의 두 개의 상태만을 갖는다.
픽셀을 구성하는 셀의 열과 행 전극들 사이의 전압을 조정함으로써 방전은 달성된다. 방전된 빛의 양이 변화하여 셀 안의 방전의 수를 조정한다. 매트릭스 형태로, 각각의 셀의 열 및 행 전극에 디지털 비디오 신호, 방전을 유지하기 위한 유지 펄스를 주사하기 위한 스캔 펄스, 및 방전된 셀의 방전을 제거하기 위한 소거 펄스를 입력하기 위한 기록 펄스를 구동함으로써 전체적인 스크린이 얻어진다.
따라서, PDP에서, 시간 상의 다른 단계는 (움직이는) 영상을 생성하도록 사용된다. 일반적으로, 세 개의 단계, 즉, 완전한 디스플레이 패널을 지우기 위한 소거/셋업 단계, 디스플레이될 영상을 프로그래밍하기 위한 프로그래밍/어드레싱 단 계, 및 디스플레이 패널 상에 영상을 보여주기 위한 유지 단계가 존재한다. PDP 상에서 실시간 비디오를 디스플레이하기 위해, 삭제 단계, 어드레스 단계 및 유지 단계에 의해 하부필드가 형성된다. 유지 단계에서, PDP에 의해 실제 빛이 생성되고, 상기 PDP는 상대적으로 높은 전압으로 구동되고, 결과적으로 큰 높은 주파수의 전류 피크가 포함된다. 회로 비용과 EMI(전자기 간섭)에 관한 한, 이들 대부분은 유지 단계에 집중된다.
주로 디스플레이 패널의 용량성 특성 때문에, 적절한 에너지 복구 유지 회로를 사용해, 보이지 않는 전력 낭비가 크게 감소될 수 있다. 그러한 에너지 복구 유지 회로는 보통, 외부 인덕터가 패널 캐패시턴스로 공명 루프를 형성하는, 회로에 근거한다.
PDP를 구동하기 위해 에너지 복구 유지 회로가 제안되었다(웨버, 엘. 에프. 및 엠. 비. 우드 저서, 1987년, 시드 87 다이제스트, 페이지 92-95, "교류 플라즈마 디스플레이를 위한 에너지 복구 유지 회로" 참조). 그러한 에너지 복구 유지 회로에 있어서, 풀 브리지 드라이버 회로와 병렬로, 패널 캐패시턴스 안에 저장된 에너지가 복구되는, 추가의 회로가 설치된다. 웨버 토폴로지라고 불리우는 복구 에너지의 토폴로지의 개략적인 원리가 도 1에 도시되었다.
웨버 토폴로지에 있어서, 도 1에서 캐패시턴스(Cpanel)로 도시된 디스플레이 패널은 스위치(C1)를 통해 유지 전압 소스(Vsustain)로 연결되고, 스위치(C2)를 통해 공통 측(CS)의 접지로 연결되고, 스위치(S1)를 통해 유지 전압 소스(Vsustain)로 연결 되며, 스위치(S2)를 통해 스캔-측(SS)의 접지로 연결된다. 더 나아가, 디스플레이 패널은 스위치(e1, e2)를 통해 공통 측의 제 1 에너지 복구 인덕터(Lrecover)에 연결되고, 스위치(e3, e4)를 통해 스캔-측의 제 2 에너지 복구 인덕터(Lrecover)에 연결된다. 두 개의 에너지 복구 인덕터(Lrecover)들은 각각 버퍼 캐패시터(Cbuffer)에 연결되고, 이것은 다시 접지에 연결된다. 따라서, 디스플레이 패널의 각 측, 즉, 스캔-측 및 공통 측에서, 두 개의 에너지 복구 인덕터(Lrecover)가 사용되도록, 에너지 복구 인덕터(Lrecover)가 제공된다.
다음 유지 기간 동안 재 사용되는 에너지를 저장하기 위해 버퍼 캐패시터(Cbuffer)가 제공된다. 에너지 복구로, 패널 상의 전압은 두 개의 순차적인 단계로 역전된다. 이러한 단계들은 도 2a 내지 도 2d에 도시되었고, 이 회로에서의 대응하는 전류의 흐름과 전압 스윙(swing)이 도 2e에 도시되었다.
제 1 유지 펄스가 패널의 스캔-측에 주어졌다. 이것은 도 2a에 도시되었다. 스위치(S1, C2)를 활성화(폐쇄)함으로써, PDP 안의 플라즈마 셀들이 점등되고 광 펄스가 방출된다. 광 펄스에 대응하여, 매우 높은 전류 피크가 패널을 통과하여 흐른다.
스위치(S1)은 비활성화(개방)되지만 스위치(C2)는 활성화된 채 유지되는, 도 2b에서, 패널 캐패시턴스(Cpanel)의 스캔-측은 방전되고, PDP 측에 제공된 버퍼 캐패 시턴스(Cbuffer)안에 저장된다. 후속적으로, (Cpanel) 캐패시턴스 패널의 공통 측은 PDP 측의 버퍼 캐패시터(Cbuffer)에 의해 충전된다. 이 때, 스위치(C2)는 비활성화(개방)되고, 스위치(S2)는 활성화(폐쇄)된다(도 2c).
이 공명 사이클이 끝난 후, 공통-측은 스위치(C1, S2)를 활성화함으로써 유지된다(도 2d). 유지 기간의 후반부에서, 패널 캐패시턴스의 에너지는 방전되고 반대 방향으로 다시 충전된다. 전하는 패널 캐패시턴스(Cpanel)로부터 버퍼 캐패시턴스(Cbuffer)로 또는 그 반대 방향으로 전달된다.
회로의 적절한 동작을 위해, 매우 큰 버퍼 캐패시터가 요구된다. 만약 이런 경우라면, 버퍼 캐패시터(Cbuffer) 상의 전압 상승 및 강하{패널 캐패시터(Cpanel)의 방전 및 충전}는 무시할만 할 것이고 유지 전압을 반으로 안정화시킬 것이다.
PDP의 패널 캐패시턴스 안에 저장된 에너지를 복구하는 추가의 기존 방식이지만 더 직접적인 방법은 미국 특허 5,670,974A에 개시되고 있다. 오바(Ohba) 토폴로지라고 불리는 이 토폴로지의 개략적인 원리는 도 3에 도시되었다. 위에 언급된 웨버 토폴로지와의 커다란 차이는 버퍼 캐패시터의 부재이다. 위에 언급된 웨버 토폴로지와의 추가의 차이는, 스위치(e1, e2)를 통해 병렬로 디스플레이 패널과 연결되는, 단지 하나의 에너지 복구 인덕터(Lrecover)만이 사용된다는 것이다. 따라서, 패널 캐패시턴스(Cpanel) 안의 전하는 버퍼 캐패시터 안에 저장되지 않고, 패널 캐패시 턴스(Cpanel)와 병렬로 연결된 에너지 복구 인덕터(Lrecover)에 의해 직접적으로 복구된다. 이 토폴로지의 동작은 도 4a 내지 도 4c에 도시되었고, 이 회로의 대응하는 전류 흐름과 전압 스윙은 도 4d에 도시되었다.
도 4a의 스위치(S1, C2)를 활성화(폐쇄)함으로써, 패널 캐패시턴스(Cpanel)는 유지 전압으로 충전된다. (S1)과 (C2)가 비활성화(개방)되면, 패널 캐패시턴스(Cpanel) 안의 전하가 유지되는 동안 패널 캐패시턴스(Cpanel)는 플로팅(floating)한다. 스위치(e2)를 닫음으로써(도 4b), 인덕터(Lrecover)는 직렬로 패널 캐패시턴스(Cpanel)와 연결된다. 싸인파 전류가 흐르기 시작하면, 패널 캐패시턴스(Cpanel) 상에 코싸인 형태의 전압이 존재한다(예를 들어, 도 4d).
에너지 복구 도중 흐르는 전압과 패널 전압이 도 4b옆에 도시되었다. 이 토폴로지는 공명 현상의 반주기를 이용한다. 싸인파의 반이 완료되면, 전류(Irecover)는 제로 크로싱(zero crossing)을 통과한다. 공명 루프 안에 다이오드를 삽입함으로써, 전류(Irecover)는 음의 값을 가질 수 없게 된다(도 4d). 이 지점에서, 패널 캐패시턴스(Cpanel) 상의 전압은 역전된 최대 값을 가지고, 전류가 막혀있기 때문에, 전압 레벨은 일정하게 남아 있게 된다. 스위치(e2)는 비활성화될 수 있고, 이렇게 되면, 에너지 복구 사이클은 끝난다. 스위치(C1, S2)를 활성화시키면(도 4c),공명 경로 안의 필수적인 손실은 보상되며 적절한 유지 펄스가 도달된다.
이 순간에, 유지 기간의 반이 완료된다. 후반부는 전반부와 매우 비슷하지만, 이제 에너지는 다른 방향으로 복구된다. 그렇게 한 후에, 다시 PDP의 스캔-측은 다시 도 4a에 도시된 것처럼 유지될 수 있다.
삭제 단계 및 어드레스 단계는 위에 언급된 웨버 토폴로지의 것과 동일하다.
미국 특허 5642018A는 패널 전극 및 패널 캐패시턴스를 갖는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 에너지 구동기 회로를 개시한다. 이 알려진 회로는, 패널 전극에 연결된 인덕터 수단, 구동 전압원, 구동 전압보다 더 큰 크기의 공급 전압을 제공하기 위한 전압원, 및 상승하는 입력 신호 전이에 대응하여 구동 전압을 인덕터에 선택적으로 연결하기 위한 제 1 스위치 디바이스을 포함한다. 입력 신호 전이는, 패널 캐패시턴스를 충전하도록 인덕터를 통해 제 1 전류 흐름이 발생하는, 제 1 상태를 개시한다. 인덕터는 패널 전극이 구동 전압을 초과한 전압으로 상승하도록 하고, 이 지점에서, 제 1 전류 흐름은 영에 도달한다. 인덕터 및 패널 전극에 선택적으로 전원을 연결하도록 제 2 스위치 디바이스가 제공된다. 스위치 제어는 인덕터 안의 전류 흐름에 대응하고, 개방된 상태에서 초기에 제 2 스위치 디바이스를 유지하도록 제 1 상태 도중에, 인덕터로부터 도출된 신호에 대응하여, 제 1 전류 흐름이 영에 도달하였을 때 제 2 스위치 디바이스가 완전히 전도되게 하는 순간에 제 2 스위치 디바이스의 폐쇄를 일으키도록 동작가능하고, 이렇게 함으로써, 이어지는 제 2 상태 도중에 공급 전압원은 두 개의 패널 전극에 전류를 공급하고, 상기 인덕터에 플라이백(flyback) 전류를 공급한다. 유사한 회로가 강하하는 입력 신호 전이에서 비슷하게 동작가능하다.
일본 특허 10268831A는 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 전기적 전력 복구 회로를 도시한다. 이 알려진 회로에서, 캐패시터와 저항으로 이루어진 RC 회로는 전기적 전력 복구 캐패시터로부터 전압을 출력하기 위한 전력 복구 코일에 병렬로 연결된다. 이렇게 함으로써, 전력 복구 코일에서 생성된 스파이크 전압은 효과적으로 흡수되고 높은 전압 및 높은 주파수의 전류가 순간적으로 생성되는 것이 억제된다. 따라서, 오실레이션(oscillation)은 댐핑(damping)되지만, 이것은 에너지를 발산한다. 더 나아가, 몇몇 전압 단계들은 하드 스위칭 도중에 여전히 최소한 일어난다.
미국 특허 2002/0047577A1은 X 및 Y 전극을 통합하는 에너지 복구 유지 회로를 포함하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 에너지 복구 유지 회로를 개시한다. 이 회로는 부하 캐패시터, 부하 캐패시터를 미리 결정된 양의 전압으로 충전하기 위한 제 1 및 제 4 스위칭 요소, 부하 캐패시터를 미리 결정된 음의 전압으로 충전하기 위한 제 2 및 제 3 스위칭 요소, 특정 기간 도중 미리 결정된 양 또는 음의 전압을 부하 캐패시터에 연속적으로 유지하도록 부하 캐패시터에 외부 전압을 인가하기 위한 제 5 스위칭 요소, 부하 캐패시터를 충전하기 위한 특정한 양 또는 음의 전압을 생성하기 위한 인덕터, 그리고 인덕터를 통해 흐르는 전류를 충전 또는 방전하기 위한 제 1 및 제 2 캐패시터를 포함한다. 이 토폴로지는 모든 단계에 대한 완전한 회로를 제공한다. 하지만, 패널에 가까운 하프 브리지의 전압을 분리하기는 어렵다. 더 나아가, 유지 단계의 플라즈마 방전 도중 전원 및 패널과 직렬로 추가적으로 적어도 하나의 MOSFET이 존재한다.
미국 특허 2002/0033806 A1은, 네 개의 제어가능한 스위치를 포함하는 풀-브리지 구동 회로가 평면 패널 디스플레이의 제 1 및 제 2 전극 사이에서 교번하는 극성을 갖는 전압을 공급하는, 평면 패널 디스플레이를 위한 구동 회로 안의 에너지 복구를 개시한다. 여기서, 제 1 및 제 2 전극 사이에 존재하는 캐패시턴스의 직렬 배열, 인덕터, 및 다이오드는 스위치 중 하나와 병렬로 배열된다. 풀-브리지 구동 회로를 형성하는 것 이외에 다른 어떠한 제어 가능한 스위치를 요구하지 않으면서 에너지-효율적인 방식으로 전압의 극성을 바꾸기 위해 인덕터와 캐패시턴스가 공명 회로를 형성하도록 제어 회로가 스위치 중 하나를 폐쇄하는, 공명 단계 도중, 상기 다이오드는 전도성이 되도록 극성이 정해진다. 하지만, EMI에 관한 한, 이 개념은 덜 EMI 친화적이다.
하지만, 종래의 기술 토폴로지에 있어서, 어떤 손실이 생긴다. 특히, 위에 언급된 웨버와 오바 토폴로지에 있어서, 패널 캐패시턴스와 인덕터 사이의 공명 루프는 임의의 손실을 겪게 된다. 단지 전형적으로 에너지의 약 80%가 복구된다. 에너지 복구 사이클이 끝난 후, 복구된 패널 전압에 전압 단계를 추가함으로써 그러한 손실은 보상된다. 하지만, 매우 가파른 경사를 갖는 그러한 추가의 전압 단계는 EMI에 대해 매우 유익하지 않은 것으로 고려된다.
그래서, 본 발명의 목적은 더 EMI-친화적인 에너지 복구 유지 토폴로지를 제공하는 것이다. 본 발명은 독립 청구항에 의해 한정된다. 종속 청구항은 유리한 실시예를 한정한다.
본 발명의 교시에 따르면, 에너지 복구 저장 수단이 다시 방전되는 대응하는 에너지 복구 기간 이전에, 에너지 복구 저장 수단은 선-충전된다. 에너지 복구 저장 수단의 선-충전에 의해, 추가적인 전압 단계의 제공을 위한 요구 조건이 얻어질 수 있다. 그리고, 차례로, 향상된 EMI 특성이 도달될 수 있다. 특히, 패널 캐패시턴스 안의 저장된 에너지를 복구함에 있어서 완전한 전압 스윙이 얻어질 수 있다.
본 발명의 토폴로지의 추가의 장점은 종래의 기술에서 보다 더 적은 수의 스위치가 에너지 복구 유지 사이클을 수행하는데 있어 요구된다는 것이다. 결과적으로, 더 작은 수의 스위치는 전체 디바이스의 더 저렴한 구성을 초래한다.
바람직하게, 에너지 복구 저장 수단은 에너지 복구 기간 도중 공명 사이클을 생성하기 위한 디스플레이 패널의 캐패시턴스와 함께 공명 회로를 형성하도록 적응된 인덕터 수단을 포함한다. 보통, 인덕터 수단은 디스플레이 패널과 병렬로 연결된다.
디스플레이 패널은 제 1 터미널 수단과 제 2 터미널 수단을 포함하고, 이 때, 보통 제 1 터미널 수단은 공통 터미널 수단이고, 제 2 터미널 수단은 스캔 터미널 수단이다.
바람직한 실시예에서, 인덕터 수단은 제 1 터미널 수단과 제 2 터미널 수단을 포함한다. 이 때, 디스플레이 패널의 제 1 터미널 수단과 인덕터 수단은 제 1 노드에 연결가능하고, 디스플레이 패널의 두 개의 제 2 터미널 수단과 인덕터 수단은 제 2 노드에 연결가능하며, 제 1 노드는 제 1 전압 레벨에 연결되고, 제 2 노드는 제 2 전압 레벨에 연결되거나, 접지되거나, 제 2 전압 레벨과 접지로부터 연결 해제되도록 제공된다. 제 2 전압 레벨은 접지에 대해 상대적으로 제 1 전압 레벨보다 더 높아야 한다.
보통 제 1 전압 레벨은 제 1 전압 소스 수단에 의해 생성된다. 이 제 1 전압 소스 수단은 제 1 노드와 접지 사이에 연결되어야 한다.
더 나아가, 제 2 전압 레벨은 보통 제 2 전압 소스에 의해 생성된다. 이 때, 제 2 노드는 유지 기간 도중에 폐쇄되고 에너지 복구 기간 도중에 개방되는 제 1 스위치를 통해 제 2 전압 소스에 연결될 수 있다. 더 나아가, 제 2 노드는 유지 기간 도중에 폐쇄되고 에너지 복구 기간 도중에 개방되는 제 2 스위치를 통해 접지에 연결될 수 있다.
추가로 바람직한 실시예에서, 유지 기간 도중에 제 1 스위치 또는 제 2 스위치가 폐쇄되고, 에너지 복구 기간 도중에 제 1 및 제 2 스위치 둘 다 개방된다. 특히, 제 1 및 제 2 스위치의 폐쇄는 에너지 복구 기간 안에 완전한 전압 스윙을 생성하기 위해 교번하는 방식으로 행해져야 한다. 즉, 그렇게 함에 있어서, 제 1 유지 기간에 제 1 스위치가 폐쇄되고 제 2 스위치가 개방되며, 후속적인 제 1 에너지 복구 기간에서 제 1 및 제 2 스위치가 개방되고, 후속적인 제 2 유지 기간에서 제 1 스위치는 개방되고 제 2 스위치는 폐쇄되며, 후속적인 제 2 에너지 복구 기간에서 제 1 및 제 2 스위치가 다시 개방된다. 이 때, 제 1 유지 기간, 제 1 에너지 복구 기간, 제 2 유지 기간 및 제 2 에너지 복구 기간으로 구성된 순서가 반복된다.
패널 전압을 완전한 전압 스윙으로 역전시키는 것은 특히 그러한 스위치들이 MOSFET으로 구성된 경우에 제 1 및 제 2 스위치에 대해 유리하다. 즉, 그러한 스위치가 활성화(폐쇄)되었을 때, 드레인-소스 전압은 영이다. 활성화되었을 때 그러한 스위치에 아무런 전압이 존재하지 않으면, 그 손실은 크게 감소된다. 이것은 차례로 전력 발산, EMI, 및 에너지 복구 효율에 대해 유익하다.
추가의 바람직한 실시예에서, 제 2 전압 소스는 더 높은 전위 단자와 더 낮은 전위 단자를 포함하고, 이 때, 더 높은 전위 단자는 제 2 스위치에 연결되고 더 낮은 단자는 제 1 노드에 연결된다. 그래서, 제 1 및 제 2 전압 소스는 직렬로 연결된다. 이것은 제 2 전압 소스가 접지에 대해 완전한 전압 레벨을 생성할 필요가 없고 제 1 전압 레벨과 제 2 전압 레벨 사이의 차이만이 더 간단한 구조를 초래하는 유리한 결과를 가져온다.
다음에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 바람직한 실시예에 근거하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 종래의 웨버 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 도시하는 개략적인 도면.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 토폴로지의 다른 동작 모드를 도시하는 도면.
도 2e는 디스플레이 패널의 전압을 역전시킬 때 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시하는 도면.
도 3는 종래의 오바 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 토폴로지의 다른 동작 모드를 도시하는 도면.
도 4d는 디스플레이 패널의 전압을 역전시킬 때 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따른 토폴로지의 다른 동작 모드를 도시하는 도면.
도 6e는 디스플레이 패널의 전압을 역전시킬 때 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시하는 도면.
도 7은 도 5의 회로의 전류 및 전압 파형을 도시하는 또 다른 그래프.
도 8a 내지 도 8b는 디스플레이 패널을 삭제할 때 다른 동작 모드의 본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 디스플레이 패널을 어드레싱할 때 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 세 개의 동작 모드의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 10d는 유지 기간의 전반기 도중의 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 세 개의 동작 모드의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 11d는 유지 기간의 후반기 도중의 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시하는 도면.
도 5는 제 1 바람직한 실시예의 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시한다. 풀-브리지 드라이버 구조 대신에, 도 5에 도시된 에너지 복구 유지 토폴로지에서 하프 드라이버 구조가 구현된다. 이러한 결과로, 드라이버에 대한 공급 전압은 두배가 되어야 한다. 도 5의 실시예에서, 두 개의 170V 유지 전압 써플라이(supply)가 스택되고, 이로써, 패널의 공통 측은 두 개의 써플라이의 가운데에 연결된다. 따라서, 사용되는 스위치들은 유지 전압의 두배, 즉 340V를 견뎌야 한다.
공명 경로는 디스플레이 패널과 병렬로 연결된 인덕터(Lrecover)에 의해 형성된다. 이 토폴로지에서, 인덕터(Lrecover)는 임의의 추가의 스위치없이 패널 캐패시턴스(Cpanel)와 병렬로 설치된다. 도 5에 도시된 것처럼, 공통 측에서 {단지 캐패시턴스(Cpanel)로 묘사된) 디스플레이 패널과 에너지 복구 인덕터(Lrecover)의 제 1 단자는 함께 연결되어 제 1 전압 소스의 더 높은 전위 단자에 연결된 제 1 노드(node)를 형성하는 반면, 이 제 1 전압 소스의 더 낮은 전위 단자는 접지에 연결된다. 더 나아가, 스캔-측에서 디스플레이 패널과 에너지 복구 인덕터(Lrecover)의 제 2 단자는 함께 연결되어 스위치(s1)를 통해 제 2 전압 소스의 더 높은 전위 단자에 연결되고 스위치(s2)를 통해 접지에 연결된 제 2 노드를 형성한다. 제 2 전압 소스의 더 낮은 전위 단자는 제 1 노트에 연결된다. 따라서, 두 개의 전압 소스는 직렬로 연결되며, 각각의 두 전압 소스는 유지 전압(Vsustain)을 생성한다. 도 5의 실시예에서, 각각의 전압 소스에 의해 생성된 상기 유지 전압은 170V이다.
단순히 두 개의 스위치(s1, s2) 로, PDP가 새로운 토폴로지에 따른 복구 에너지로 유지될 수 있다는 것이 보여질 것이다. 더 나아가, 공명 경로 상에서 손실을 보상하기 위해 더 이상 경사진 전압 스텝이 존재하지 않는다는 것이 보여질 것이다.
도 6a 내지 6d는 도 5의 회로의 네 개의 다른 동작 모드를 개략적으로 도시하고, 도 6e는 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시한다.
도 6a에서, 스위치(s1)는 활성화된다. 즉, 폐쇄된다. 디스플레이 패널의 공통 측(CS)이 단일 유지 전압, 즉, 170V에 대응하는 전압에 유지되는 반면, 디스플레이 패널의 스캔 측(SS)은 유지 전압의 두 배인, 즉, 340V의 전압이 인가된다. 패널을 170V 유지 전압으로 구동하면서, 플라즈마 셀은 점화하고 광 펄스가 방출된다. 패널 전압과 플라즈마 전류 안의 대응하는 피크는 도 6e에 도시되었다. 플라즈마 전류가 흐르는 한(전형적으로 약 1.25μs), 스위치(s1)는 활성화된 채로 유지된다. 동시에 패널을 170V로 구동시킴에 있어서 에너지 복구 인덕터(Lrecover)는 또한 170V로 구동된다. 이 때문에, 인덕터를 통한 전류는 선형적으로 증가할 것이다(VL = Lㆍdi/dt).
스위치(s1)를 풀면서, 즉, 개방하면서, (Lrecover)를 갖는 패널 캐패시턴스는 이제 공명 경로를 형성한다. 에너지 복구 사이클의 시작에서 충전된 인덕터 때문에, 전류는 사인-파 모양이 아니다. 인덕터(Lrecover){및 패널 캐패시턴스(Cpanel)}를 통하는 전류는 최대치로 "휘고" 다시 감소한다. 모든 공명 경로에서처럼, 여기에도 복구 에너지의 임의의 손실이 존재한다. 하지만, (Lrecover)를 통한 전류의 선형적인 증가 때문에, 특정 양의 에너지가 이 인덕터 안에 존재한다. 공명 경로의 손실만큼 동등한 양의 에너지를 (Lrecover)안에 저장하는 것이 가능하다. 그렇게 함에 있어서, 패널 전압은 170V의 풀 스윙에 도달한다. 이 새로운 토폴로지에 따라 에너지를 복구하는 것이 도 6b에 도시되었고, 도 6e에 흐르는 전류와 패널 전압이 도시되었다.
에너지 복구 사이클이 완료되었을 때(예 도 6c), 스위치(s2)는 약 1.25μs동안 활성화된다(폐쇄된다). 이 때, 패널의 스캔 측은 접지로 연결되는 반면, 공통 측은 170V로 유지된다. 적절한 플라즈마 셀이 점화되고, 다시 (Lrecover)를 통해 전류가 선형적으로 증가한다. 스위치(s2)가 풀리고(개방되고), 에너지는 다른 방향으로 복구된다. 패널 전압을 다시 역전시키는 것은 도 6d에 도시되었다. 이것으로, 이 에너지 복구 유지 토폴로지로 완전 유지 기간이 완료된다.
위에 설명된 것처럼, 에너지 복구 중에 완전 전압 스윙이 도달된다. 이것은 또한 유지 스위치(s1, s2)에 유익하다. 드레인-소스 전압이 영일 때, 스위치(s1, s2) 가 각각 활성화된다. 그렇게 함에 있어서, '스위치 손실'은 크게 감소되고 또한 전력 발산은 덜하다. 더 나아가, PDP와 드라이버의 EMI 특성은 더 나아진다.
PDP 구동 전압 및 도 5의 회로의 흐르는 전류의 오실로스코프의 그림이 도 7에 도시되었다. t=0에서, 스위치(s1)가 활성화된다. (Lrecover)를 통하는 전류는 의도한 것처럼 선형적인 방식으로 증가한다. 1.25μs 동안 스위치(s1)는 활성화된 채로 유지되고, 그런 후에, 인덕터는 적절한 레벨로 충전된다. 스위치(s1)를 비-활성화시키는 것은 에너지 복구 사이클(ER)을 시작한다. 1μs 만에 패널 전압이 역전되고, 이것은 (Lrecover)와 (Cpanel) 사이의 0.5 MHz의 공명 주파수와 대응한다. 패널 전압은 영에 도달하고, 스위치(s2)는 활성화되어 PDP를 (Vsus)와 접지 사이에 고정시킨다. 플라즈마 셀은 점화되고 (광 펄스와 대응하는) 약 1A의 전류 피크가 측정된다. 동시에, 인덕터는 다음의 에너지 복구 사이클 동안 적절한 전류 레벨까지 충전된다. 1.25μs 후에, 스위치(s2)는 비-활성화되고 에너지는 다른 방향으로 복구된다. 이렇게 함으로써, 하나의 완전 유지 기간이 완료된다.
에너지 복구 시간을 1μs로 설정하면, 플라즈마 셀의 점화 이전에 적절한 스위치(s1, s2)가 활성화된다. 이렇게 함으로써, 플라즈마 전류는 공명 회로로부터가 아니라 써플라이로부터 유도된다. 스위치(s1, s2)를 각각 1.25μs 동안 활성화(폐쇄)하면서, 에너지 복구 사이클의 손실을 보상하기에 딱 알맞은 에너지가 인덕터에 충전된다. 이렇게 함으로써, 패널상의 완전 전압 스윙이 도달된다. 4.5μs 동안 하 나의 완전 유지 기간이 지속되고, 이것은 220kHz의 주파수에 대응한다. 또한 이 주파수는 PDP를 유지하기에 적절한 것으로 보인다.
도 5의 실시예에서, 에너지 복구 인덕터는 패널과 병렬로 직접 연결된다. 소거 단계에서, 스캔 측(SS)은 340V로 구동되고, 공통 측(CS)은 접지된다. 약 12μs 동안, PDP는 이런 식으로 구동된다. 그런 후, PDP의 양 측은 접지되고, 이것은 소거 단계를 완료한다. 패널 캐패시턴스(Cpanel)와 직접 병렬로 연결된 복구 인덕터(Lrecover)로, 소거 단계에서 또한 구동되어야 한다. 12μs 안에, 인덕터를 통하는 전류는 매우 높이 증가할 수 있다. 어드레싱 단계 동안, 비슷한 감소가 행해질 수 있다. PDP를 어드레스하기 위해, PDP의 공통 측(CS)에서(예를 들어 도 5에서 오른쪽 측) 모든 행은 함께 연결되고 전형적으로 60V로 구동된다. 단순한 어드레싱 방식에서, PDP는 한번에 하나의 행씩, 즉, 행 1, 행 2, 행 3, 행 4 등의 순으로 어드레싱된다. 어드레스될 행은 스캔 측(SS)(예를 들어 도 5에서 왼쪽 측)에서 전형적으로 -160V로 구동되는 반면, 나머지 행들은 전형적으로 -60V로 유지된다. 그러한 전압 레벨(즉, 공통 측에서 60V 스캔 측에서 -60V -160V)은 현재 시장에 있는 PDP를 위한 적절한 어드레스 레벨과 대응한다. 어드레싱 단계 도중에 PDP 안의 모든 행들을 어드레싱하는 것은 1ms가 걸린다. 이 상대적으로 긴 어드레싱 시간 때문에, 인덕터는 그 시간 동안에 연결해제되어야 한다.
그래서, 소거 및 어드레스 단계 도중에 인덕터를 구동하는 것을 피하기 위해, 인덕터가 PDP로부터 연결 해제될 수 있게 하는 추가의 스위치가 제공될 수 있 다. 도 8은 제 2 바람직한 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시한다. 여기서, 에너지 복구 인덕터(Lrecover)는 디스플레이 패널과 병렬로 스위치(e1, e2)를 통해 연결되고, 따라서, 패널 캐패시턴스(Cpanel)과 연결된다. 도 8에 도시된 것처럼, 스위치(e1, e2)가 에너지 복구 인덕터(Lrecover)와 직렬로 제공된다.
PDP를 소거함에 있어서, 스위치(s1)가 사용된다. 유지 전압(340V) 두 배의 전압 소스에서 연결되어, PDP를 적절하게 소거하도록 충분히 높다. PDP를 유지 및 소거하기 위한 스위치(s1)를 활성화하면서, 소거하기 위한 별개의 스위치가 절약된다. 도 8a에서, 340V 펄스로 어떻게 PDP가 소거되는지 도시되었다. 도 8b에서 후속적으로, PDP의 양 측은 접지되고, 이것은 소거 단계를 완료한다.
소거 단계를 도시하는 도 8에서 에너지 복구 인덕터를 흐르려는 전류가 막아진다는 것을 명백히 알 수 있다. PDP를 소거한 후, 스위치(s2a, s2b, c2)를 활성화함으로써 양 측은 접지된다. 도 8b의 전류의 방향에 따라서, 스위치(s2b, c2)만을 활성화시키는 것이 충분할 것이다.
PDP를 어드레싱함에 있어서, 공통 측은 양(60V)으로 구동되고, 스캔 측은 음으로(-60V 내지 -160V) 구동된다. 인덕터를 통한 전류는 다시 막히고, 따라서 도 9에 도시된 것처럼 PDP를 어드레싱하도록 PDP만이 구동된다. 모든 행이 스캔되고 결과적으로 적절한 셀들이 어드레싱되었을 때, PDP의 양 측은 도 8b에 도시된 것과 같은 방식으로 접지된다.
도 5 내지 도 7에 연관해 설명된 회로에서, PDP와 인덕터는 유지 단계에서 동시에 구동된다. 1.25μs의 시간은, 에너지가 복구되면 완전 전압 스윙에 도달하는데 충분한 에너지로 인덕터(Lrecover)를 충전하는데 충분하다. 더 기존의 방식에서, PDP는 약 2μs 동안 유지된다. 인덕터를 PDP와 동시에 구동하는 대신에, 인덕터를 나중에 구동하는 것이 유리할 수 있다. 스위치(e1, e2)를 적절하게 시간 조절함에 있어서, 2μs 동안 PDP를 유지하고 인덕터를 1.25μs 동안 구동하는 것이 가능하다.
도 10a 내지 10c는 세 개의 동작 모드의 제 2 실시예에 따른 토폴로지의 기본적인 회로 블록도를 개략적으로 도시하고, 도 10d는 유지 기간의 전반기 도중 패널 및 복구 전류 및 패널 전압의 대응하는 파형을 도시한다.
도 10a에서, 인덕터가 연결해제된 채로 유지되는 동안, PDP의 스캔 측은 유지된다. PDP를 170V로 구동하는 것은 플라즈마 셀이 점화되도록 하고 결과적으로 전류 피크는 패널을 통해 흐른다. 플라즈마 전류의 대응하는 피크는 도 10d에 도시되었다.
주어진 시간에, 스위치(e1)는 적절한 전류로 에너지 복구 인덕터를 충전하도록 활성화된다(도 10b). 스캔 집적 회로(scan-IC)와 병렬로 연결된 전압 써플라이 때문에, 인덕터는 270V(=340V-100V-170V)로 구동된다. 인덕터(Lrecover)를 통한 전류는 도 10d에 도시된 것처럼 선형적으로 증가한다. 에너지 복구의 완전 전압 스윙에 도달하도록 정확한 값이 증가할 때, 스위치(s1, c1)는 비-활성화된다. 따라서, 도 10d에 도시된 것처럼, 패널 전류와 패널 전압을 가지고, 패널 캐패시턴스(Cpanel)에 저장된 에너지는 복구된다. 시간 상 이 시점에서, 유지 기간의 반이 완료되고, PDP는 반대 방향으로 유지될 것이다.
어드레싱된 플라즈마 셀의 점화 이전에, 스위치(s2b, c1)는 활성화(폐쇄)되어야 한다. 따라서, 공통 측은 170V 유지 전압으로 구동된다(도 11a). 패널을 통과하는 대응하는 플라즈마 전류는 도 11d에 도시되었다. 같은 방식으로 유지 기간의 전반부에 행해진 것처럼, 에너지 복구 인덕터(Lrecover)는 적절한 시간에 충전된다. 이제 스위치(e2)가 활성화(폐쇄)되면(도 11b), 인덕터 전류는 선형적으로 증가한다. 다시 스캔-IC를 위한 100V 써플라이는 인덕터를 위한 구동 전압과 직렬로 설정된다. 여기서, 인덕터(Lrecover)는 270V(170V+100V)로 구동된다. 인덕터(Lrecover)의 정확한 충전 전류가 도달되면, 두 개의 스위치(s2b, c1)는 비-활성화된다. 에너지가 복구되면, 다시 충전된 에너지 복구 인덕터(Lrecover)에 의해 패널 전압의 완전 스윙이 달성된다. 도 11c에서, 유지 기간이 끝나면, 전체의 시퀀스가 도 10a에 도시된 동작 모드로 다시 시작할 수 있다.
PDP 안의 에너지를 유지하고 복구하는 경우, 큰 전류가 관여된다. 스캔-IC의 백 게이트 다이오드는 뒤따르는 MOS-트랜지스터보다 더 큰 전류를 처리할 수 있다. 이러한 이유로, 만약 스캔-IC가 '삼-상(tri-state)' 모드로 설정될 수 있으면, 유 리하다. 유지 기간의 모든 논의된 단계에서, 스캔-IC의 스위치는 각각의 삼-상 모드로 유지되고, 전류는 백-게이트 다이오드에 의해 전도된다.
첨부된 도면에 도시된 예를 참조로 본 발명이 설명되었으나, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 첨부된 청구항에 개시된 범위 내에서 수많은 방식으로 변형될 수 있다는 것은 명백하다. 청구항에서, 괄호 사이에 놓인 임의의 참조 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. "포함하다"는 단어는 청구항에 기재된 것 이외의 구성 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 구성 요소의 단수 표현은 그러한 구성 요소의 복수의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇 가지 독특한 구성 요소를 포함하는 하드웨어를 이용하여, 그리고 적절하게 프로그램된 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 몇 가지 수단을 나열하고 있는 디바이스 청구항에 있어서, 이러한 수단들의 몇 가지는 하드웨어의 하나 및 동일한 항목에 의해 구현될 수 있다. 임의의 방법이 서로 다른 종속항에서 반복된다는 단순한 사실은 이러한 방법들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 의미하지 않는다.
본 발명은, 유지 기간에 뒤이어 에너지 복구 기간을 수행하도록 디스플레이 패널과 결합하도록 적응된 에너지 복구 저장 수단을 포함하는, 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 위한 에너지 복구 유지 디바이스에 응용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널을 위한 에너지 복구 유지 디바이스로서,
    유지 기간에 이어서 에너지 복구 기간을 수행하기 위해 디스플레이 패널과 결합하도록 적응된 에너지 복구 저장 수단(Lrecover)과,
    상기 유지 기간 중에 상기 에너지 복구 저장 수단(Lrecover)을 충전하기 위한 수단을 포함하는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 에너지 복구 저장 수단은 상기 에너지 복구 기간 도중 공명 사이클을 생성하기 위해 디스플레이 패널의 캐패시턴스(Cpanel)를 갖는 공명 회로를 형성하기 위한 인덕터 수단(Lrecover)을 포함하는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 인덕터 수단(Lrecover)이 디스플레이 패널과 병렬로 결합되도록 제공되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 디스플레이 패널은 제 1 디스플레이 단자 수단과 제 2 디 스플레이 단자 수단을 포함하고, 상기 인덕터 수단(Lrecover)은 제 1 인덕터 단자 수단과 제 2 인덕터 단자 수단을 포함하고, 상기 제 1 디스플레이 단자 수단과 상기 제 1 인덕터 단자 수단은 제 1 노드에 연결가능하고, 상기 제 2 디스플레이 단자 수단과 상기 제 2 인덕터 단자 수단은 제 2 노드에 연결가능하고, 상기 제 1 노드는 제 1 전압 레벨에 연결가능하고, 상기 제 2 노드는 제 2 전압 레벨이나 접지에 연결되도록 또는 상기 제 2 전압 레벨과 접지로부터 연결해제되도록 제공되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 디스플레이 단자 수단은 공통 단자 수단이고, 제 2 디스플레이 단자 수단은 스캔 단자 수단인, 에너지 복구 유지 디바이스.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 2 전압 레벨은 접지에 대해 상기 제 1 전압 레벨보다 더 높은, 에너지 복구 유지 디바이스.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 전압 레벨은 상기 제 1 노드와 접지 사이에 연결되는 제 1 전압 소스 수단에 의해 생성되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 제 2 전압 레벨은 제 2 전압 소스에 의해 생성되고, 상기 제 2 노드는 유지 기간 도중에 폐쇄되고 에너지 복구 기간 도중에 개방되는 제 1 스위치(s1)를 통해 상기 제 2 전압 소스에 연결되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 2 노드는 유지 기간 도중에 폐쇄되고 에너지 복구 기간 도중에 개방되는 제 2 스위치(s1)를 통해 접지에 연결되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  10. 제 9항에 있어서, 유지 기간 도중 상기 제 1 스위치(s1) 또는 상기 제 2 스위치(s2)가 폐쇄되고, 에너지 복구 기간 도중 상기 제 1 및 제 2 스위치가 개방되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  11. 제 10항에 있어서,
    제 1 유지 기간 도중 상기 제 1 스위치(s1)가 폐쇄되고 상기 제 2 스위치(s2)가 개방되고,
    후속적인 제 1 에너지 복구 기간 도중 상기 제 1 및 제 2 스위치(s1, s2)가 개방되고,
    후속적인 제 2 유지 기간 도중 상기 제 1 스위치(s1)가 개방되고 상기 제 2 스위치(s2)가 폐쇄되고,
    후속적인 제 2 에너지 복구 기간 도중 상기 제 1 및 제 2 스위치(s1, s2)가 개방되고,
    상기 제 1 유지 기간, 상기 제 1 에너지 복구 기간, 상기 제 2 유지 기간 및 제 2 에너지 복구 기간으로 구성된 순서가 반복되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 전압 소스는 더 높은 전위 단자와 더 낮은 전위 단자를 포함하고, 상기 더 높은 전위 단자는 상기 제 2 스위치에 연결되고 상기 더 낮은 전위 단자는 상기 제 1 노드에 연결되는, 에너지 복구 유지 디바이스.
  13. 제 1항에 따른 에너지 복구 유지 디바이스를 포함하는 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동 장치.
  14. 디스플레이 패널, 특히, 플라즈마 디스플레이 패널과 제 1항에 따른 에너지 복구 유지 디바이스를 포함하는, 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치.
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