CN100423056C - 电力回收电路、等离子显示器及等离子显示器用模块 - Google Patents

电力回收电路、等离子显示器及等离子显示器用模块 Download PDF

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Abstract

一种抑制开关元件误动作的电力回收电路及等离子显示器。其具有，电容器(C2)，其蓄积从面板(C1)回收的电力；第三开关元件(Q3)，其使电容器(C2)放电；第四开关元件(Q4)，其使电容器(C2)充电；电平移位部(28)，其将控制(Q4)的控制信号移位到电容器(C2)的电压电平，(Q4)的阈值电压比(Q3)的阈值电压高。因此，可防止伴随电容器(C2)的电压降而发生(Q4)的误动作。

Description

电力回收电路、等离子显示器及等离子显示器用模块
技术领域
本发明涉及电力回收电路、等离子显示器及等离子显示器用模块，特别是涉及防止构成电力回收电路的开关元件的误动作的电力回收电路、等离子显示器及等离子显示器用模块。
背景技术
等离子显示面板(下面简称为PDP)为薄型结构，且无闪烁，显示对比度大，另外，PDP可形成为较大的画面，响应速度快，为自发光型，也可以利用荧光体进行多色发光。因此，近年来正在广泛应用于计算机相关的显示装置领域及彩色图像显示领域等。
在PDP中，需要用于向作为电容性负载的面板供给电压的驱动电路。另外，还使用用于从面板回收电力的电力回收电路(参照下述专利文献1)。
图7表示驱动PDP的驱动电路100及回收电路101的一例。在驱动电路100中，基于来自作为控制器IC的IC1的控制信号使第一开关元件Q1及第二开关元件Q2进行开关。在以下的说明中，有时将第一开关元件Q1及第二开关元件Q2简单地称为Q1及Q2。Q1和Q2被串联连接，Q1和Q2的连接点与面板C1连接。Q1的漏极电极与Vcc连接，Q2的源极电极被接地。通过Q1及Q2进行开关，使面板C1充电及放电。
回收电路101具有线圈L及电容器C2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4、作为控制器IC的IC2、电平移位部103。在下面的说明中，有时将第三开关元件Q3及第四开关元件Q4简单地称为Q3及Q4。线圈L及电容器C2被串联连接，且蓄积于面板C1中的电荷的一部分向电容器C2进行充电。在电源Vcc电压为180V时，在电容器C2中蓄积90V的电压。
第三开关元件Q3和第四开关元件Q4被串联连接，在两者的连接点连接有线圈L。另外，Q3的漏极电极及Q4的源极电极连接在电容器C2上。
电平移位部103是将IC2产生的控制信号电平移位到以Q4的源极电极电压为基准的控制信号的电路。在此，Q4的源极电极连接在充电90V程度的电容器C2上。因此，来自IC2的控制信号被电平移位到以90V为基准的控制信号，并向第四开关元件Q4的栅极电极供给。
参照图8说明上述结构的驱动电路及回收电路的动作。图8(A)是表示电路动作的电路图，图8(B)是表示面板C1的电压Vp的随时间变化的图表。
参照图8(A)及图8(B)说明PDP驱动电路的维持放电动作。在此，将进行维持放电的动作分成状态1～状态4进行说明。另外，在图8(A)中，由(1)～(4)的路径表示各状态的电流流动。
在状态1中，将蓄积于电容器C2中的电荷向面板C1充电。具体地说，使第三开关元件Q3导通，形成由面板C1及线圈L构成的共振电路，使面板C1充电。通过该动作，面板C1的电压上升到例如180V左右。
在状态2中，使第一开关元件Q1导通，将面板C1的电压Vp钳位在作为电源电压(例如180V)的Vcc。在该状态下，放电电流向PDP的像素流动而发光。
在状态3中，将蓄积于面板C1中的电荷回收于电容器C2中。具体地说，通过使第四开关元件Q4导通，再次形成由面板C1及线圈L构成的共振电路，使电容器C2充电。其结果是，电容器C2的电压达到面板C1的一半电压即90V程度。在该时刻，面板C1的电压Vp下降到接地电平。
在状态4，使第二开关元件Q2导通，将面板C1的电压Vp钳位在接地电平。
通过反复进行上述的维持放电动作，进行PDP的显示。另外，在上述的电路中，由于蓄积于面板C1中的电荷被回收并再利用，故具有省电力的优点。
专利文献1：特公平07-109542号公报
但是，在上述的等离子显示器的驱动电路及回收电路中，构成这些电路的开关元件有可能进行误动作。
具体地说，参照图8(A)，在状态1时使Q3导通，并使电容器C2放电时，电容器C2会稍微电压降。该电压降的值为4V～5V程度。另外，电容器C2与Q4的源极电极连接。因此，随着电容器C2的电压降，Q4的源极电极的电位也降低。另一方面，Q4的栅极电极通过电容器C3及二极管D1的作用而保持稳定。由此，由于电容器C2的电压降，Q4的源极·栅极间的电压上升。
在Q4的阈值电压为4V程度的情况下，如上所述，由于源极·栅极间的电压上升，使Q4在状态1进行ON动作而产生误动作。该误动作有可能使Q4的温度过度上升而造成破坏。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而构成的，本发明的主要目的在于，提供抑制开关元件误动作的电力回收电路及等离子显示器。
本发明提供电力回收电路，从由驱动电路驱动的电容负载回收电力，其特征在于，具有：电容器，其蓄积从所述电容负载回收的电力；第一开关元件，其使所述电容器放电；第二开关元件，其使所述电容器充电；电平移位部，其将控制所述第二开关元件的控制信号移位到以所述电容器的电压为基准的电压电平，所述第二开关元件的阈值电压设定为比所述电容器的电压降的值高，即使由于所述第一开关元件导通而使所述电容器的电压降低，所述第二开关元件也保持OFF动作。
在此，参照图4(A)，所述第一开关元件例如为Q3，第二开关元件为Q4。
另外，本发明提供等离子显示器，其具有驱动电容负载的驱动电路和从所述电容负载回收电力的电力回收电路，其特征在于，所述驱动电路具有使所述电容负载充电的第一开关元件和使所述电容负载放电的第二开关元件，所述电力回收电路具有：电容器，其蓄积从所述电容负载回收的电力；第三开关元件，其使所述电容器放电；第四开关元件，其使所述电容器充电；电平移位部，其将控制所述第四开关元件的控制信号移位到以所述电容器的电压为基准的电压电平，所述第四开关元件的阈值电压设定为比所述电容器的电压降的值高，即使由于所述第三开关元件导通而使所述电容器的电压降低，所述第四开关元件也保持OFF动作。
在此，参照图4(A)，上述的第一开关元件为Q1，第二开关元件为Q2，第三开关元件为Q3，第四开关元件为Q4。
另外，本发明提供等离子显示器用模块，其具有组装了从通过驱动电路驱动的电容负载回收电力的电力回收电路且固定于安装衬底表面的混合集成电路装置，其特征在于，所述电力回收电路具有：电容器，其蓄积从所述电容负载回收的电力；第一开关元件，其使所述电容器放电；第二开关元件，其使所述电容器充电；电平移位部，其将控制所述第二开关元件的控制信号移位到以所述电容器的电压为基准的电压电平，所述第二开关元件的阈值电压设定为比所述电容器的电压降的值高，即使由于所述第一开关元件导通而使所述电容器的电压降低，所述第二开关元件也保持OFF动作，所述第一开关元件及所述第二开关元件内装于所述混合集成电路装置中，所述电容器被直接固定于所述安装衬底上，且通过形成于所述安装衬底表面的导电路将所述第一开关元件及所述第二开关元件和所述电容器连接。
在此，参照图4(A)，所述第一开关元件例如为Q3，第二开关元件为Q4。
根据本发明，可防止在错误的时间构成电力回收电路的开关元件进行ON动作。具体地说，当随着构成电路回收电路的电容器放电，其电压下降时，与该电容器连接的开关元件的栅极-源极电极间的电压上升。在本发明中，设定与电容器连接的开关元件的阈值电压比其它开关元件的高。因此，可抑制伴随电容器电压降的开关元件的误动作，可使开关元件在规定的时间动作。
附图说明
图1是表示本发明的等离子显示器的显示面板的图；
图2是表示本发明的等离子显示器的电气结构的图；
图3是表示本发明的驱动电路及电力回收电路的结构的电路图；
图4是用于说明本发明的驱动电路及电力回收电路的图，(A)是电路图，(B)～(H)是波形图；
图5是表示构成本发明的驱动电路及电力回收电路的开关元件的特性的图表；
图6是表示组装了本发明的驱动电路及电力回收电路的电路模块的图，(A)及(B)是剖面图；
图7是表示现有的驱动电路及电力回收电力的结构的电路图；
图8是说明现有的驱动电路及电力回收电路的动作的图，(A)是电路图，(B)是波形图。
符号说明
10面板
11X电极
12Y电极
13隔板
14地址电极
20显示器
21X电极驱动电路
22Y电极驱动电路
23地址电极驱动电路
24扫描电路
25控制电路
26、27电力回收电路
28电平移位部
Q1～Q4开关元件
50电路模块
51安装衬底
52电容器
53散热片
54导电路
60混合集成电路装置
61电路衬底
62绝缘层
63导电图案
65A开关元件
65BIC
66引线
具体实施方式
图1是表示等离子显示面板10概要的平面图。在显示用面板10上形成有平行配置的X电极11及Y电极12，并与这些正交地形成有地址电极14。X电极11及Y电极12是主要进行用于发光显示的维持放电的电极。通过在该X电极11和Y电极12之间反复施加电压脉冲，进行维持放电。另一方面，地址电极14是用于选择发光的放电单元的电极，在Y电极12和地址电极14之间施加进行用于选择放电单元的写入放电的电压。在地址电极14相互之间形成有用于隔开放电单元的隔板13。
由于等离子显示器的放电只有导通或断开两个值，故以发光的次数表现亮度。即，根据要求的单元亮度调整发光的次数。
图2是表示等离子显示装置的电气结构的图。该图所示的等离子显示装置具有显示器20、X电极驱动电路21、Y电极驱动电路22、地址电极驱动电路23、扫描电路24、控制电路25。另外，在X电极11及Y电极12上分别连接有电力回收电路26、27。
从外部向控制电路25供给同期信号、时钟信号及RGB信号等各种信号。基于这些各种信号，控制电路25控制各驱动电路，将显示数据显示在显示器20上。通过扫描电路24扫描Y电极12，地址电极驱动电路23驱动地址电极14，进行用于将数据写入显示器20的写入放电。另外，通过X电极驱动电路21及Y电极驱动电路22，在写入了数据的单元进行维持放电。另外，电力回收电路26及27具有将蓄积于电极间的电荷回收并再利用的作用。
以上是等离子显示器的概要。下面，参照图3-图6，详述电极驱动电路及电力回收电路。
图3是表示本发明的X电极驱动电路21(或Y电极驱动电路22)及电力回收电路26的结构的电路图。对与图8共通的要素使用了相同符号。
X电极驱动电路21具有串联连接的第一开关元件Q1及第二开关元件Q2、和控制这些开关元件的IC1。在下面的说明中，有时将第一开关元件Q1及第二开关元件Q2简单地称为Q1及Q2。Q1及Q2的连接点连接作为电容性负载的面板C1。Q1的漏极电极与电源Vcc连接，Q2的源极电极接地。
Q1及Q2是MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。在Q1和IC1之间设有放大电路，通过该放大电路，将例如4V程度的控制信号放大到15V程度。这样，通过放大控制信号，可瞬时进行Q1的开关。另外，在Q1和IC1之间设有电阻R1，通过该电阻使Q1的动作稳定化。上述的放大电路及电阻结构在其它开关元件也相同。
电力回收电路26具有串联连接的第三开关元件Q3及第四开关元件Q4。在下面的说明中，有时将第三开关元件Q3及第四开关元件Q4称为Q3及Q4。Q3的漏极电极及Q4的源极电极与电容器C2连接，另外，Q3和Q4的连接点介由线圈L与面板C1连接。另外，电力回收电路26包括用于将Q4的栅极电位电平移位的电平移位部28。
电容器C2是用于蓄积从面板C1放电的电荷的元件，具有大的电容。具体地说，在等离子显示面板为42英寸～50英寸程度的情况下，电容器C2的电容达到8μF～16μF程度。
线圈L形成与面板C1串联的共振电路。由此，向电容器C2充电面板C1一半的电压。例如，在向面板C1充了180V的电压的情况下，向电容器C2充90V的电压。
电平移位部28包括并联连接于Q4的源极电极和栅极电极之间的路径中的电阻R5及稳压二极管D1、和设于Q4的栅极电极和IC2之间的电容器C3。通过设置该电平移位部28，将从IC2产生的控制信号电平移位到以电容器C2的电压为基准的电压。例如，在0V～15V之间跃迁的控制信号被电平移位到在90V～105V之间跃迁的信号。
另外，在Q3的漏极电极及Q4的源极电极上连接有二极管。由此，可防止在Q3及Q4上作用反向偏压。
参照图4，下面说明上述的电路的动作。图4(A)是X电极驱动电路21及电力回收电路26的电路图。图4(B)是向面板C1充电的电压的波形图。图4(C)～图4(F)是表示流过开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的电流值的波形图。图4(G)是表示电容器C2的电压的波形图。图4(H)是表示Q4的源极·栅极电极间的电压的波形图。
说明图4(A)所示的电路图的动作。在此，将进行面板C1的放电维持的动作分成状态1～状态4进行说明。在图4(A)中，由带(1)～(4)序号的路径表示各状态的电流的流动。
在状态1中，由向电容器C2充电了的电荷充电面板C1。具体地说，在该状态下，通过上次的维持放电动作，向电容器C2充电例如90V程度的电压。在该状态下，使第三开关元件Q3导通，经由由面板C1及线圈L构成的共振电路，充电面板C1。通过进行该动作，面板C1的电压上升到例如180V左右。通过Q3的电流的流动形成图4(E)所示的波形。另外，在该状态下，Q3为导通状态，Q1、Q2及Q4为断开状态。
在状态2中，导通第一开关元件Q1，将面板C1的电压Vp钳位在作为电源电压(例如180V)的Vcc。在该状态下，向PDP的像素形成放电电流路径。通过Q1的电流形成图4(C)所示的波形。在该状态下，Q1为导通状态，Q2、Q3及Q4为断开状态。
在状态3中，将向面板C1充电的电荷回收在电容器C2中。具体地说，通过使第四开关元件Q4导通，再次形成由面板C1及线圈L构成的共振电路，使电容器C2充电。其结果是，电容器C2的电压达到面板C1的一半电压的90V程度。在该时刻，面板C1的电压Vp下降到接地电平。在该状态下，通过Q4的电流形成图4(F)所示的波形。另外，在该状态下，Q4为导通状态，Q1、Q2及Q3为断开状态。
在状态4中，导通第二开关元件Q2，将面板C1的电压Vp钳位在接地电平。另外，在面板C1的相反侧连接有Y电极驱动电路22，在面板C1有导通的像素的情况下，放电电流流动。在该状态下，通过Q2的电流形成图4(D)所示的波形。在该状态下，Q2为导通状态，Q1、Q3及Q4为断开状态。
本发明的特征在于，通过提高作为MOSFET或IGBT的Q4的阈值电压，防止了Q4的误动作。参照图4(A)、图4(G)及图4(H)说明该特征。图4(G)是表示电容器C2的电压的波形图，图4(H)是表示Q4的栅极·源极间电压的波形图。
参照图4(G)，在状态1中，当通过导通Q3，将向电容器C2充电的电荷供给于面板C1上时，电容器C2的电压稍微降低。具体地说，电容器C2的电压降低4V程度，达到86V程度。另外，由于电容器C2与Q4的源极电极连接，故Q4的源极电极电压也降低4V程度。
另一方面，Q4的栅极电极通过电容器C3及二极管D1的作用，在断开动作时维持90V程度。由此，伴随电容器C2的电压降低，Q4的栅极·源极间的电压上升4V程度。因此，当Q4的阈值电压为4V程度以下时，在状态1发生Q4导通的误动作。该误动作引起Q4的过热等问题。
参照图4(H)，在本形态中，通过使Q4的阈值电压比其它开关元件的高，抑制上述误动作。例如通过将Q4的阈值电压设为6V～8V程度，抑制由于电容器C2的电压降低造成的误动作。即，Q4保持断开动作。这是由于，Q4的阈值电压比C2的电压降的值大。另外，当提高Q4的阈值电压时，需要高的驱动电压，而在本实施例中，由于使用15V程度的高的控制信号，故使Q4导通是没有问题的。
另外，关于Q1、Q2及Q3，也可以直接使用阈值为4V程度的开关元件。这些开关元件，由于源极电极没有与电容器C2连接，故伴随C2的电压降的栅极·源极间的电压没有变动。另外，通过尽可能采用阈值低的开关元件，具有流过开关元件的电流容易流动的优点。
参照图5的图表，下面，说明上述的开关元件的特性。在该图表中，横轴表示施加于栅极上的电压，纵轴表示流过漏极电极的电流值。在此，将施加于漏极电极上的电压保持稳定的同时，变化栅极电压，测定特性。
在Q1、2及Q3中，在栅极电压超过作为阈值电压的4V的时刻，漏极电流上升。
Q4由于比其它开关元件阈值电压高，故在栅极电压达到7V程度的时刻，漏极电流开始上升。由此，通过降低源极电压，即使模拟性地栅极·源极间的电压上升到4V程度，Q4也不会进行导通动作，不会发生误动作。
参照图6，说明组装了上述的驱动电路的电路模块50的结构。图6(A)是电路模块50的剖面图，图6(B)是构成电路模块50的混合集成电路装置60的剖面图。
参照图6(A)，电路模块50具有安装衬底51、形成于安装衬底51表面的导电路54、与导电路54连接的混合集成电路装置60及电容器52。另外，在安装衬底51上还安装有线圈52。在此，混合集成电路装置60通过将引线66插入安装衬底51上而进行安装。另外，电容器52通过向外部延伸的端子插入安装衬底51上而进行安装。
在混合集成电路装置60的上面固定有由铝等金属构成的散热片53。因此，从内装于混合集成电路装置60内的元件产生的热介由散热片53良好地排出到外部。具体地说，在混合集成电路装置60中内装有以200KHz程度的高频波对高电压、大电流进行开关的元件。由于从这样的元件产生大量的热，故混合集成电路装置60的散热性是重要的。
电容器52具有蓄积从等离子显示器的监视器回收的电荷的功能，是较大型电容器。具体地说，电容器52是高度为12mm程度的大型元件。与此相对，混合集成电路装置60的厚度为4mm程度。因此，难以将电容器52内装到混合集成电路装置60内，故电容器52以单件安装在安装衬底51上。在此，例如并列安装有八个具有1μF电容的电容器52。
电容器52和混合集成电路装置60通过形成于安装衬底51表面的导电路54A连接。在电容器52和混合集成电路60之间授受的电信号是高频且为高电压信号。因此，当导电路54A的路径变长时，从导电路54A产生的阻抗及感应变大，电信号的波形可能劣化。另外，也可能对波形产生噪声。因此，在本形态中，使混合集成电路装置60和电容器52尽可能地接近，减小阻抗引起的恶影响。
另外，载置于混合集成电路装置60上部的散热片53被高温加热。因此，当电容器52和混合集成电路装置60极其接近时，由于散热片53的散热可能会加热到电容器52。因此，在本形态中，将混合集成电路装置60和电容器52分开的距离设定在1cm～0.5cm程度。
参照图6(B)的剖面图，说明混合集成电路装置60的结构。混合集成电路装置60中，在由铝等金属构成的电路衬底61表面，介由绝缘层62形成有导电图案63。
在导电图案63上电连接开关元件65B及IC65A。开关元件65B是构成图4(A)所示的X轴驱动电路21或电力回收电路26的开关元件。另外，IC65A是控制这些开关元件的元件。高频动作且发热量大的开关元件65B也可以介由散热片固定在导电图案63上。另外，如果介由电路衬底61的散热充分，则也可以将开关元件65B直接固定在导电图案63上。
密封树脂68在使电路衬底61的背面露出的状态下将电路衬底61的表面及侧面包覆。另外，引线66被固定在导电图案63上，从密封树脂68导出到外部。

Claims (6)

1. 一种电力回收电路，从由驱动电路驱动的电容负载回收电力，其特征在于，具有：电容器，其蓄积从所述电容负载回收的电力；第一开关元件，其使所述电容器放电；第二开关元件，其使所述电容器充电；电平移位部，其将控制所述第二开关元件的控制信号移位到以所述电容器的电压为基准的电压电平，所述第二开关元件的阈值电压设定为比所述电容器的电压降的值高，即使由于所述第一开关元件导通而使所述电容器的电压降低，所述第二开关元件也保持OFF动作。
2. 如权利要求1所述的电力回收电路，其特征在于，所述第二开关元件是MOSFET或IGBT，所述第二开关元件的电流流出电极与所述电容器连接。
3. 一种等离子显示器，其具有驱动电容负载的驱动电路和从所述电容负载回收电力的电力回收电路，其特征在于，所述驱动电路具有使所述电容负载充电的第一开关元件和使所述电容负载放电的第二开关元件，所述电力回收电路具有：电容器，其蓄积从所述电容负载回收的电力；第三开关元件，其使所述电容器放电；第四开关元件，其使所述电容器充电；电平移位部，其将控制所述第四开关元件的控制信号移位到以所述电容器的电压为基准的电压电平，所述第四开关元件的阈值电压设定为比所述电容器的电压降的值高，即使由于所述第三开关元件导通而使所述电容器的电压降低，所述第四开关元件也保持OFF动作。
4. 如权利要求3所述的等离子显示器，其特征在于，所述第四开关元件是MOSFET或IGBT，所述第四开关元件的电流流出电极与所述电容器连接。
5. 一种等离子显示器用模块，其具有组装了从通过驱动电路驱动的电容负载回收电力的电力回收电路且固定于安装衬底表面的混合集成电路装置，其特征在于，所述电力回收电路具有：电容器，其蓄积从所述电容负载回收的电力；第一开关元件，其使所述电容器放电；第二开关元件，其使所述电容器充电；电平移位部，其将控制所述第二开关元件的控制信号移位到以所述电容器的电压为基准的电压电平，所述第二开关元件的阈值电压设定为比所述电容器的电压降的值高，即使由于所述第一开关元件导通而使所述电容器的电压降低，所述第二开关元件也保持OFF动作，所述第一开关元件及所述第二开关元件内装于所述混合集成电路装置中，所述电容器被直接固定于所述安装衬底上，且通过形成于所述安装衬底表面的导电路将所述第一开关元件及所述第二开关元件和所述电容器连接。
6. 如权利要求5所述的等离子显示器用模块，其特征在于，所述混合集成电路装置和所述电容器分开的距离为1cm～0.5cm。
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