KR20090050311A - 플라즈마 디스플레이 장치 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 구동 신호를 공급하기 위한 에너지 회수 회로 및 그를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로, 그 장치는 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔 전극에 서스테인 전압을 공급하기 위해 턴온되는 스위치를 제어하기 위한 구동 IC를 아이솔레이터(isolator)를 이용해 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 구동 회로를 이용해 플라즈마 디스플레이 패널에 구동 신호를 공급하는 경우, 스위칭 소자를 구동시키는 구동 IC에 아이솔레이터를 적용함으로써 구동 IC의 손상 및 오동작을 방지할 수 있으며, 그로 인해 플라즈마 디스플레이 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 장치{Plasma display apparatus}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널에 구동 신호를 공급하기 위한 구동 회로에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel,이하 PDP라 함)은 불활성 혼합가스의 방전시 발생하는 진공자외선(VUV)에 의해 형광체를 여기 발광시킴으로써 화상을 표시한다.
이러한 PDP는 대형화와 박막화가 용이할 뿐만 아니라 구조가 단순해짐으로 제작이 용이해지고 아울러 다른 평면 표시장치에 비하여 휘도 및 발광효율이 높다는 장점을 가진다. 특히, 교류 면방전형 3전극 플라즈마 디스플레이 패널은 방전시 표면에 벽전하가 축적되어 방전에 의해 발생되는 스퍼터링으로부터 전극들을 보호하기 때문에 저전압 구동과 장수명의 이점을 가진다.
플라즈마 디스플레이 패널은 화상의 계조를 구현하기 위하여, 모든셀을 초기화 하기 위한 리셋(Reset)기간, 셀을 선택하기 위한 어드레스 기간(Address)과 선택된 셀에서 표시방전을 일으키는 서스테인 기간(Sustain)으로 시분할 구동된다.
구동 회로가 플라즈마 디스플레이 패널에 구동 신호들을 공급하기 위해서는, 다수의 스위칭 소자 및 클램핑 다이오드가 요구되기 때문에 부품수 증가로 인한 비용 증가 및 사이즈 증대의 문제점이 있으며, 나아가 다수의 회로 부품으로 인해 패널 구동회로의 소비 전력이 많이 소모되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 패널 구동 회로에 있어, 제조 비용을 감소시키고 안정성을 향상시킬 수 있는 구동 회로가 구비된 플라즈마 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치는, 복수의 스캔 전극들 및 서스테인 전극들이 형성된 플라즈마 디스플레이 패널; 및 상기 스캔 전극에 구동 신호를 공급하는 스캔 구동 구동회로를 포함하며, 상기 스캔 구동 회로는 상기 패널의 커패시턴스와 함께 공진 회로를 형성하는 인덕터; 상기 스캔 전극에 서스테인 전압을 공급하기 위해 턴온되는 제1 스위치; 상기 스캔 전극에 기준 전압을 공급하기 위해 턴온되는 제2 스위치; 상기 스캔 전극으로의 에너지 공급 및 회수를 각각 제어하는 제3, 4 스위치; 및 상기 제1 스위치에 제어 신호를 공급하는 서스업 구동 IC를 포함하고, 상기 서스업 구동 IC은 아이솔레이터(isolator)를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 구동 회로를 이용해 플라즈마 디스플레이 패널에 구동 신호를 공급하는 경우, 스위칭 소자를 구동시키는 구동 IC에 아이솔레이터를 적용함으로써 구동 IC의 손상 및 오동작을 방지할 수 있으며, 그로 인해 플라즈마 디스플레이 장치의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 구조에 대한 일실시예를 사시도로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 상부기판(10) 상에 형성되는 유지 전극 쌍인 스캔 전극(11) 및 서스테인 전극(12), 하부기판(20) 상에 형성되는 어드레스 전극(22)을 포함한다.
상기 유지 전극 쌍(11, 12)은 통상 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide;ITO)로 형성된 투명전극(11a, 12a)과 버스 전극(11b, 12b)을 포함하며, 상기 버스 전극(11b, 12b)은 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 금속 또는 크롬/구리/크롬(Cr/Cu/Cr)의 적층형이나 크롬/알루미늄/크롬(Cr/Al/Cr)의 적층형으로 형성될 수 있다. 버스 전극(11b, 12b)은 투명전극(11a, 12a) 상에 형성되어, 저항이 높은 투명전극(11a, 12a)에 의한 전압 강하를 줄이는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면 유지 전극쌍(11, 12)은 투명전극(11a 12a)과 버스 전극(11b, 12b)이 적층된 구조 뿐만 아니라, 투명 전극(11a, 12a)이 없이 버스 전극(11b, 12b)만으로도 구성될 수 있다. 이러한 구조는 투명 전극(11a, 12a)을 사용하지 않으므로, 패널 제조의 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 이러한 구조에 사용되는 버스 전극(11b, 12b)은 위에 열거한 재료 이외에 감광성 재료등 다양한 재료가 가능할 것이다.
스캔 전극(11) 및 서스테인 전극(12)의 투명전극(11a, 12a)과 버스전극(11b, 11c)의 사이에는 상부 기판(10)의 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광차단의 기능과 상부 기판(10)의 퓨리티(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 기능을 하는 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM, 15)가 배열된다.
본 발명의 일실시예에 따른 블랙 매트릭스(15)는 상부 기판(10)에 형성되는데, 격벽(21)과 중첩되는 위치에 형성되는 제1 블랙 매트릭스(15)와, 투명전극(11a, 12a)과 버스전극(11b, 12b)사이에 형성되는 제2 블랙 매트릭스(11c, 12c)로 구성될 수 있다. 여기서, 제 1 블랙 매트릭스(15)와 블랙층 또는 블랙 전극층이라고도 하는 제 2 블랙 매트릭스(11c, 12c)는 형성 과정에서 동시에 형성되어 물리적으로 연결될 수 있고, 동시에 형성되지 않아 물리적으로 연결되지 않을 수도 있다.
또한, 물리적으로 연결되어 형성되는 경우, 제 1 블랙 매트릭스(15)와 제 2 블랙 매트릭스(11c, 12c)는 동일한 재질로 형성되지만, 물리적으로 분리되어 형성되는 경우에는 다른 재질로 형성될 수 있다.
스캔 전극(11)과 서스테인 전극(12)이 나란하게 형성된 상부기판(10)에는 상부 유전체층(13)과 보호막(14)이 적층된다. 상부 유전체층(13)에는 방전에 의하여 발생된 하전입자들이 축적되고, 유지 전극 쌍(11, 12)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 보호막(14)은 가스 방전시 발생된 하전입자들의 스피터링으로부터 상부 유전체층(13)을 보호하고, 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다.
또한, 어드레스 전극(22)은 스캔 전극(11) 및 서스테인 전극(12)과 교차되는 방향으로 형성된다. 또한, 어드레스 전극(22)이 형성된 하부기판(20) 상에는 하부 유전체층(24)과 격벽(21)이 형성된다.
또한, 하부 유전체층(24)과 격벽(21)의 표면에는 형광체층(23)이 형성된다. 격벽(21)은 세로 격벽(21a)와 가로 격벽(21b)가 폐쇄형으로 형성되고, 방전셀을 물리적으로 구분하며, 방전에 의해 생성된 자외선과 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다.
본 발명의 일실시예에는 도 1에 도시된 격벽(21)의 구조뿐만 아니라, 다양한 형상의 격벽(21)의 구조도 가능할 것이다. 예컨대, 세로 격벽(21a)과 가로 격벽(21b)의 높이가 다른 차등형 격벽 구조, 세로 격벽(21a) 또는 가로 격벽(21b) 중 적어도 하나 이상에 배기 통로로 사용 가능한 채널(Channel)이 형성된 채널형 격벽 구조, 세로 격벽(21a) 또는 가로 격벽(21b) 중 하나 이상에 홈(Hollow)이 형성된 홈형 격벽 구조 등이 가능할 것이다.
여기서, 차등형 격벽 구조인 경우에는 가로 격벽(21b)의 높이가 높은 것이 더 바람직하고, 채널형 격벽 구조나 홈형 격벽 구조인 경우에는 가로 격벽(21b)에 채널이 형성되거나 홈이 형성되는 것이 바람직할 것이다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 R, G 및 B 방전셀 각각이 동일한 선상에 배열되는 것으로 도시 및 설명되고 있지만, 다른 형상으로 배열되는 것도 가능할 것이다. 예컨대, R, G 및 B 방전셀이 삼각형 형상으로 배열되는 델타(Delta) 타입의 배열도 가능할 것이다. 또한, 방전셀의 형상도 사각형상 뿐만 아니라, 오각형, 육각형 등의 다양한 다각 형상도 가능할 것이다.
또한, 형광체층(23)은 가스 방전시 발생된 자외선에 의해 발광되어 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B) 중 어느 하나의 가시광을 발생하게 된다. 여기서, 상부/하부 기판(10, 20)과 격벽(21) 사이에 마련된 방전공간에는 방전을 위한 He+Xe, Ne+Xe 및 He+Ne+Xe 등의 불활성 혼합가스가 주입된다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치에 대한 일실시예를 도시한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 복수의 방전셀들은 도 2에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 배치되는 것이 바람직하다. 복수의 방전셀들은 각각 스캔 전극 라인(Y1 내지 Ym), 서스테인 전극 라인(Z1 내지 Zm) 및 어드레스 전극 라인(X1 내지 Xn)의 교차부에 마련된다. 스캔 전극 라인(Y1 내지 Ym)은 순차적으로 구동되거나 동시에 구동될 수 있고, 서스테인 전극 라인(Z1 내지 Zm)은 동시에 구동될 수 있다. 어드레스 전극라인(X1 내지 Xn)은 기수 번째 라인들과 우수 번째 라인들로 분할되어 구동되거나 순차적으로 구동될 수 있다.
도 2에 도시된 전극 배치는 본 발명에 따른 플라즈마 패널의 전극 배치에 대한 일실시예에 불과하므로, 본 발명은 도 2에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치 및 구동 방식에 한정되지 아니한다. 예컨데, 상기 스캔 전극 라인(Y1 내지 Ym)들 중 2 개의 스캔 전극 라인이 동시에 스캐닝되는 듀얼 스캔(dual scan) 방식도 가능하다. 또한, 상기 어드레스 전극 라인(X1 내지 Xn)은 패널의 중앙 부분에서 상, 하로 분할되어 구동될 수도 있다.
도 3은 하나의 프레임(frame)을 복수의 서브필드로 나누어 시분할 구동시키는 방법에 대한 일실시예를 타이밍도로 도시한 것이다. 단위 프레임은 시분할 계조 표시를 실현하기 위하여 소정 개수 예컨대 8개의 서브필드들(SF1, ..., SF8)로 분할될 수 있다. 또한, 각 서브필드(SF1, ...SF8)는 리셋 구간(미도시)과, 어드레스 구간(A1, ..., A8)및, 서스테인 구간(S1, ..., S8)로 분할된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따르면 리셋 구간은 복수 개의 서브필드 중 적어도 하나에서 생략될 수 있다. 예컨대, 리셋 구간은 최초의 서브필드에서만 존재하거나, 최초의 서브필드와 전체 서브필드 중 중간 정도의 서브필드에서만 존재할 수도 있다.
각 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서는, 어드레스 전극(X)에 표시 데이터 신호가 인가되고, 각 스캔 전극(Y)에 상응하는 스캔 펄스가 순차적으로 인가된다.
각 서스테인 구간(S1, ...,S8)에서는, 스캔 전극(Y)과 서스테인 전극(Z)에 서스테인 펄스가 교호하게 인가되어, 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서 벽전하들이 형성된 방전셀들에서 서스테인 방전을 일으킨다.
플라즈마 디스플레이 패널의 휘도는 단위 프레임에서 차지하는 서스테인 방전 구간(S1, ..., S8)내의 서스테인 방전 펄스 개수에 비례한다. 1 화상을 형성하는 하나의 프레임이, 8개의 서브필드와 256계조로 표현되는 경우에, 각 서브필드에는 차례대로 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128의 비율로 서로 다른 서스테인 펄스의 수가 할당될 수 있다. 만일 133계조의 휘도를 얻기 위해서는, 서브필드1 구간, 서브필드3 구간 및 서브필드8 구간 동안 셀들을 어드레싱하여 서스테인 방전하면 된다.
각 서브필드에 할당되는 서스테인 방전 수는, APC(Automatic Power Control)단계에 따른 서브필드들의 가중치에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 즉, 도 3에 서는 한 프레임을 8개의 서브필드로 분할하는 경우를 예로 들어 설명하였으나 본 발명은 그에 한정되지 아니하며, 한 프레임을 형성하는 서브필드의 수를 설계사양에 따라 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예를 들어, 한 프레임을 12 또는 16 서브필드 등과 같이, 8 서브필드 이상으로 분할하여 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시킬 수 있다.
또한 각 서브필드에 할당되는 서스테인 방전 수는 감마특성이나 패널특성을 고려하여 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예컨대, 서브필드 4에 할당된 계조도를 8에서 6으로 낮추고, 서브필드 6 에 할당된 계조도를 32 에서 34 로 높일 수 있다.
도 4는 상기 분할된 하나의 서브필드에 대해, 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 구동 신호들에 대한 일실시예를 타이밍도로 도시한 것이다.
상기 서브필드는 스캔 전극들(Y) 상에 정극성 벽전하를 형성하고 서스테인 전극들(Z) 상에 부극성 벽전하를 형성하기 위한 프리 리셋(pre reset) 구간, 프리 리셋 구간에 의해 형성된 벽전하 분포를 이용하여 전 화면의 방전셀들을 초기화하기 위한 리셋(reset) 구간, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스(address) 구간 및 선택된 방전셀들의 방전을 유지시키기 위한 서스테인(sustain) 구간을 포함한다.
리셋 구간은 셋업(setup) 구간 및 셋 다운(setdown) 구간으로 이루어지며, 상기 셋업 구간에서는 모든 스캔 전극으로 상승 램프 파형(Ramp-up)이 동시 인가되어 모든 방전셀에서 미세 방전이 발생되고, 이에 따라 벽전하가 생성된다. 상기 셋다운 구간에는 상기 상승 램프 파형(Ramp-up)의 피크 전압보다 낮은 정극성 전압에 서 하강하는 하강 램프파형(Ramp-down)이 모든 스캔 전극(Y)으로 동시에 인가되어 모든 방전셀에서 소거방전이 발생되고, 이에 따라 셋업 방전에 의해 생성된 벽전하 및 공간전하 중 불요 전하를 소거시킨다.
어드레스 구간에는 스캔 전극으로 부극성의 스캔 신호(scan)가 순차적으로 인가되고, 이와 동시에 상기 어드레스 전극(X)으로 정극성 전압(Va)을 가지는 데이터 신호(data)가 인가된다. 이러한 상기 스캔 신호(scan)와 데이터 신호(data) 간의 전압 차와 상기 리셋 구간 동안 생성된 벽전압에 의해 어드레스 방전이 발생 되어 셀이 선택된다. 한편, 상기 셋다운 구간과 어드레스 구간 동안에 상기 서스테인 전극에는 서스테인 전압을 유지하는 신호가 인가된다.
상기 서스테인 구간에는 스캔 전극과 서스테인 전극에 교번적으로 서스테인 전압(Vs)을 가지는 서스테인 펄스가 인가되어 스캔 전극과 서스테인 전극 사이에 면방전 형태로 서스테인 방전이 발생된다.
도 4에 도시된 구동 파형들은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 신호들에 대한 일실시예로서, 상기 도 4에 도시된 파형들에 의해 본 발명은 한정되지 아니한다. 예컨데, 상기 프리 리셋 구간이 생략될 수 있으며, 도 4에 도시된 구동 신호들의 극성 및 전압 레벨은 필요에 따라 변경이 가능하고, 상기 서스테인 방전이 완료된 후에 벽전하 소거를 위한 소거 신호가 서스테인 전극에 인가될 수도 있다. 또한, 상기 서스테인 신호가 스캔 전극(Y)과 서스테인(Z) 전극 중 어느 하나에만 인가되어 서스테인 방전을 일으키는 싱글 서스테인(single sustain) 구동도 가능하다.
도 5는 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔 전극에 구동 신호를 공급하는 스캔 구동 회로의 구성을 회로도로 도시한 것으로, 상기 스캔 구동 회로는 에너지 회수부(20), 서스테인 구동부(30), 리셋 구동부(40) 및 스캔 IC(50)를 포함하여 이루어진다.
서스테인 구동부(30)는 서스테인 구간 동안 고전위 서스테인 전압(Vsus)을 공급하는 서스테인 전압 전원(Vsus)과, 서스테인 전압(Vsus)이 스캔 전극(10)에 인가되도록 턴온되는 서스-업 스위치(Sus_up)와, 스캔 전극(10)에 인가되는 전압이 그라운드 전압까지 하강하도록 턴온되는 서스-다운 스위치(Sus_dn)를 포함한다. 즉, 서스테인 구동부(30)는 서스-업 스위치(Sus_up)가 서스테인 전압 전원(Vsus)과 연결되고, 서스-다운 스위치(Sus_dn)가 서스-업 스위치(Sus_up) 및 그라운드와 연결된다.
에너지 회수부(20)는 스캔 전극(10)에 공급된 에너지를 회수하여 저장하는 소스 커패시터(Cs), 소스 커패시터(Cs)에 저장된 에너지가 스캔 전극(10)에 공급되도록 턴온되는 에너지 공급 스위치(ER_up) 및 스캔 전극(10)으로부터 에너지가 회수되도록 턴온되는 에너지 회수 스위치(ER_dn)를 포함한다. 소스 커패시터(Cs)는 인덕터(L)와 함께 공진회로를 형성하여, 스캔 전극(10)으로의 에너지 공급 및 회수를 가능하게 한다.
리셋 구동부(40)는 점진적으로 상승하는 셋업 신호를 스캔 전극(10)에 공급하기 위해 턴온되는 셋-업 스위치(Set_up), 전압원(Vy)과 연결되어 부극성 전압(-Vy)까지 점진적으로 하강하는 셋다운 신호를 스캔 전극(10)에 공급하기 위해 턴온 되는 셋-다운 스위치(Set_dn) 및 스캔 전극(10)과 전류 패스 경로를 형성하는 패스 스위치(Pass_sw)를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 셋-업 스위치(Set_up)는 드레인(Drain)이 서스테인 전압 전원에 연결되고, 소오스(Source)가 패스 스위치(Pass_sw)와 연결되며, 게이트(Gate)가 가변 저항(미도시)과 연결되며, 상기 가변 저항의 저항값이 변함에 따라 점진적으로 상승하는 상기 셋업 신호가 생성된다.
셋다운 스위치(Set_dn)는 드레인(Drain)이 스캔 IC(50)와 연결되고, 소오스(Source)가 부극성 전압(-Vy)과 연결되고, 게이트(Gate)로 가변 저항(미도시)가 연결되며, 가변 저항(미도시)의 저항값이 변함에 따라 점진적으로 하강하는 셋다운 신호가 생성된다.
스캔 IC(50)는 스캔 전극(10)에 스캔 전압(Vsc)을 인가하기 위해 턴온되는 스캔 전압 전원과 연결된 스캔-업 스위치(Q1), 스캔 전극(10)에 그라운드 전압을 인가하기 위해 턴온되는 스캔-다운 스위치(Q2)를 포함한다.
도 6은 플라즈마 디스플레이 패널에 공급되는 서스테인 신호의 파형에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 에너지 공급 구간(ER_up)에서는 소스 커패시터(Cs)로부터 스캔 전극(10)으로 에너지가 공급되어, 스캔 전극(10)에 인가되는 서스테인 신호의 전압이 점진적으로 상승한다. 그를 위해, 에너지 공급 구간(ER_up)에서는 스캔-다운 스위치(Q2), 패스 스위치(Pass_sw) 및 에너지 공급 스위치(ER_up)가 턴온될 수 있다.
서스테인 전압 유지 구간(SUS_up)에서는 에너지 공급 스위치(ER_up)가 턴오프되고, 스캔-다운 스위치(Q2), 패스 스위치(Pass_sw) 및 서스-업 스위치(Sus_up)가 턴온되어, 스캔 전극(10)에 인가되는 서스테인 신호의 전압이 서스테인 전압(Vs)을 유지한다.
에너지 회수 구간(ER_down)에서는 스캔 전극(10)으로부터 에너지회수부(20)의 소스 커패시터(Cs)로 에너지가 회수되어 스캔 전극(10)으로부터 소스 커패시터(Cs) 방향의 전류 흐름이 생기며, 그에 따라 스캔 전극(10)에 인가되는 리셋 신호의 전압이 서스테인 전압(Vs)으로부터 점진적으로 하강할 수 있다.
에너지회수 구간(ER_down)에서는, 상기한 바와 같은 전류 흐름을 위해 스캔-다운 스위치(Q2), 패스 스위치(Pass_sw) 및 에너지 회수 스위치(ER_dn)가 턴온될 수 있다.
또한, 그라운드 전압 유지 구간(SUS_dn)에서는 에너지 회수 스위치(ER_dn)가 턴오프되고, 스캔-다운 스위치(Q2), 패스 스위치(Pass_sw) 및 서스-다운 스위치(Sus_dn)가 턴온되어, 스캔 전극(10)에 인가되는 서스테인 신호의 전압이 기준 전압(GND), 예를 들어 그라운드 전압을 유지한다.
도 7은 본 발명에 따른 스캔 구동 회로의 구성에 대한 실시예를 회로도로 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에 구비되는 스캔 구동 회로는 도 5에 도시된 바와 같은 패스 스위치(Pass_sw)를 포함하지 아니하며, 에너지 공급 스위치(ER_up)를 통한 스캔 전극으로의 에너지 공급 경로(a)와 에 너지 회수 스위치(ER_dn)를 통한 스캔 전극으로부터의 에너지 회수 경로(b)가 서로 분리되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 서스-업 스위치(Sus_up)는 에너지 공급 경로(a)와 연결될 수 있으며, 서스-다운 스위치(Sus_dn)는 에너지 회수 경로(b)와 연결될 수 있다.
상기한 바와 같이 에너지 공급 경로(a)와 에너지 회수 경로(b)를 분리하고, 서스-업 스위치(Sus_up)와 서스-다운 스위치(Sus_dn)를 에너지 공급 경로(a)와 에너지 회수 경로(b)에 각각 연결함으로써, 대용량의 패스 스위치(Pass_sw)를 제거할 수 있으며, 스캔 전극에 구동 신호를 공급하기 위한 스캔 구동 회로의 제어가 용이해질 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예에 의하면, 에너지 공급 스위치(ER_up)의 일단에 서스-업 스위치(Sus_up)가 연결되고, 타단에는 인덕터(L)가 연결될 수 있다. 또한, 에너지 회수 스위치(ER_dn)의 일단에는 서스-다운 스위치(Sus_dn)가 연결되고, 타단에는 인덕터(L)가 연결될 수 있다.
상기 스위치들의 턴온/턴오프를 제어하기 위해, 상기 스위치들의 게이트(gate) 단자에는 스위칭 제어 신호를 공급하기 위한 구동 IC들이 연결되어 있을 수 있다.
도 7에 도시된 본 발명에 따른 스캔 구동 회로의 경우, 스캔 전극에 셋다운 신호를 공급하기 위한 셋다운 스위치(Set_dn)와 서스-업 스위치(Sus_up) 사이에 패스 스위치(Pass_sw)가 연결되어 있지 않고, 셋다운 스위치(Set_dn)와 서스-업 스위 치(Sus_up) 직접 연결되어 있으므로, 셋다운 스위치(Set_dn)가 턴온되는 경우 서스-업 스위치(Sus_up) 일단의 전압이 -Vy까지 하강할 수 있다.
그에 따라, 서스-업 스위치(Sus_up)에 스위칭 제어 신호를 공급하는 서스업 구동 IC의 VB 전압이 -Vy까지 떨어질 수 있으며, 그로 인해 서스업 구동 IC가 오동작하거나 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같은 VB 전압이 낮은 부극성 전압까지 하강함에 따라 발생하는 문제를 개선하기 위해, 본 발명에 따른 스캔 구동 회로의 경우 서스-업 스위치(Sus_up)에 연결된 서스업 구동 IC는 아이솔레이터(isolator)를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다.
아이솔레이터(isolator)를 이용해 서스업 구동 IC의 입력단과 출력단을 절연시킴으로써, VB 전압이 낮은 부극성 전압, 예를 들어 -100V 이하로 하강하는 경우에도 상기 서스업 구동 IC가 오동작하거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 스캔 구동 회로의 구성에 대한 다른 실시예를 회로도로 도시한 것으로, 도 8에 도시된 스캔 구동 회로의 구성 중 도 7을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 에너지 공급 경로(a)와 에너지 회수 경로(b) 각각에서 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지하기 위해, 인덕터(L)와 에너지 공급 스위치(ER_up) 사이 또는 인덕터(L)와 에너지 회수 스위치(ER_dn) 사이에 다이오드(D1, D2)가 연결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 제1 다이오드(D1)의 애노드(anode) 단자가 인덕터(L)에 연결되고 캐소드(cathode) 단자가 에너지 공급 스위치(ER_up)에 연결되어, 에너지 공급 경로(a)에서 스캔 전극으로부터 소스커패시터(Cs) 방향으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 다이오드(D1)의 캐소드(cathode) 단자가 인덕터(L)에 연결되고 애노드(anode) 단자가 에너지 회수 스위치(ER_dn)에 연결되어, 에너지 회수 경로(b)에서 소스커패시터(Cs)로부터 스캔 전극 방향으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
한편, 서스테인 전압 유지 구간(SUS_up)에서, 인덕터(L) 일단의 전압이 서스테인 전압(Vs)를 향해서 높은 주파수로 공진할 수 있으며, 그에 따라 인덕터(L) 일단에서 서스테인 전압(Vs) 이상의 피크(peak) 전압이 발생하여 전자파 장애(EMI) 문제가 발생하고 불필요한 공진현상이 발생되며 인덕터가 손상되는 문제가 있을 수 있다.
또한 기준 전압 유지 구간(SUS_dn)에서도, 인덕터(L) 일단의 전압이 기준 전압(GND)를 향해서 높은 주파수로 공진하게 되어 상기와 동일한 문제가 생길 수 있다.
상기와 같은 동작에 의해, 에너지 회수 회로에 흐르는 순환 전류의 크기가 순간적으로 증가하게 될 수 있으며, 그로 인해 스위치 발명이 증가하고 에너지 효율이 감소할 수 있다.
상기와 같은 문제를 개선하기 위해, 본 발명에 따른 스캔 구동 회로의 경우 인덕터(L) 일단에 클램핑(clamping) 다이오드가 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 서스테인 전압원(Vs)과 인덕터(L) 사이 에 제1 클램핑 다이오드(D3)가 연결되어, 인덕터(L) 일단의 전압이 서스테인 전압 이상으로 크게 공진하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기준 전압원(GND)과 인덕터(L) 사이에 제2 클램핑 다이오드(D4)가 연결되어, 인덕터(L) 일단의 전압이 기준 전압 이하로 크게 공진하는 것을 방지할 수 있다.
제1, 2 클램핑 다이오드(D3, D4)의 위치는 도 8에 도시된 것과 다르게 변경 가능하다.
도 8에 도시된 스캔 구동 회로의 경우에도, 서스-업 스위치(Sus_up)에 연결된 서스업 구동 IC의 VB 전압이 낮은 부극성 전압까지 하강할 수 있으므로, 상기 서스업 구동 IC는 아이솔레이터(isolator)를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 스캔/서스테인 구동 회로의 구성에 대한 일실시예를 회로도로 도시한 것으로, 도 9에 도시된 스캔/서스테인 구동 회로의 구성 중 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 패널에 형성된 스캔 전극과 서스테인 전극에 구동 신호를 공급하기 위한 구동 회로를 하나의 스캔/서스테인 구동 회로로 공통 사용할 수 있다.
이 경우, 서스테인 구간에서 스캔 전극과 서스테인 전극에 서스테인 신호가 교번적으로 공급되므로, 스캔 전극에 서스테인 신호를 공급하기 위해 서스테인 전극에 충전된 에너지를 회수하여 스캔 전극에 공급할 수 있으며, 반대로 서스테인 전극에 서스테인 신호를 공급하기 위해 스캔 전극에 충전된 에너지를 회수하여 서스테인 전극에 공급할 수 있다.
도 9를 참조하면, 스캔 전극의 에너지 공급 구간(ER_up)에서는 에너지 공급 스위치(ER_up)가 턴온되어, 에너지 공급 경로(a)를 통해 서스테인 전극에 충전된 에너지가 회수되어 스캔 전극으로 공급될 수 있다. 그에 따라 스캔 전극에 공급되는 서스테인 신호의 전압이 점진적으로 상승하며, 서스테인 전극에 공급되는 서스테인 신호의 전압이 점진적으로 하강할 수 있다.
서스테인 전압 유지 구간(SUS_up)에서는 제1 서스-업 스위치(Sus_up1) 및 제2 서스-다운 스위치(Sus_dn2)가 턴온되어, 스캔 전극에 인가되는 서스테인 신호의 전압이 서스테인 전압(Vs)을 유지하며, 서스테인 전극에 인가되는 전압이 기준 전압(GND)을 유지할 수 있다.
스캔 전극의 에너지 회수 구간(ER_dn)에서는 에너지 회수 스위치(ER_dn)가 턴온되어, 에너지 회수 경로(b)를 통해 스캔 전극에 충전된 에너지가 회수되어 서스테인 전극으로 공급될 수 있다. 그에 따라 스캔 전극에 공급되는 서스테인 신호의 전압이 점진적으로 하강하며, 서스테인 전극에 공급되는 서스테인 신호의 전압이 점진적으로 상승할 수 있다.
또한, 스캔 전극의 기준 전압 유지 구간(SUS_dn)에서는 제2 서스-업 스위치(Sus_up2) 및 제1 서스-다운 스위치(Sus_dn1)가 턴온되어, 스캔 전극에 인가되는 서스테인 신호의 전압이 기준 전압(GND)을 유지하며, 서스테인 전극에 인가되는 전압이 서스테인 전압(Vs)을 유지할 수 있다.
도 9에 도시된 스캔 구동 회로의 경우에도, 서스-업 스위치(Sus_up)에 연결된 서스업 구동 IC의 VB 전압이 낮은 부극성 전압까지 하강할 수 있으므로, 상기 서스업 구동 IC는 아이솔레이터(isolator)를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기에서는 본 발명에 따른 구동 회로를 플라즈마 디스플레이 장치에 이용하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 플라즈마 디스플레이 패널 이외에 LCD, OLED 등 여러 디스플레이 패널에 공급되는 구동 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 구조에 대한 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치에 대한 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 하나의 프레임(frame)을 복수의 서브필드(subfield)로 나누어 플라즈마 디스플레이 패널을 시분할 구동시키는 방법에 대한 일실시예를 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 구동 신호들에 대한 일실시예를 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔 전극에 구동 신호를 공급하는 스캔 구동 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 6은 플라즈마 디스플레이 패널에 공급되는 서스테인 신호의 파형에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 스캔 구동 회로의 구성에 대한 실시예들을 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스캔/서스테인 구동 회로의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 회로도이다.

Claims (5)

  1. 복수의 스캔 전극들 및 서스테인 전극들이 형성된 플라즈마 디스플레이 패널; 및 상기 스캔 전극에 구동 신호를 공급하는 스캔 구동 구동회로를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 스캔 구동 회로는
    상기 패널의 커패시턴스와 함께 공진 회로를 형성하는 인덕터;
    상기 스캔 전극에 서스테인 전압을 공급하기 위해 턴온되는 제1 스위치;
    상기 스캔 전극에 기준 전압을 공급하기 위해 턴온되는 제2 스위치;
    상기 스캔 전극으로의 에너지 공급 및 회수를 각각 제어하는 제3, 4 스위치; 및
    상기 제1 스위치에 제어 신호를 공급하는 서스업 구동 IC를 포함하고,
    상기 서스업 구동 IC은 아이솔레이터(isolator)를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 스위치를 통한 에너지 공급 경로와 상기 제4 스위치를 통한 에너지 회수 경로가 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1, 2 스위치는 상기 에너지 공급 경로와 에너지 회수 경로에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 회수 경로와 스캔 IC 사이에 연결되며, 직렬 연결된 제7 스위치 및 전압원을 포함하는 셋다운 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셋다운 구동부는 상기 제1 스위치와 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
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