CN100437697C

CN100437697C - 等离子体显示装置及其驱动装置

Info

Publication number: CN100437697C
Application number: CNB2006100514053A
Authority: CN
Inventors: 梁振豪; 郑宇埈; 郑成俊; 金泰城
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: US20060267877A1; US7609233B2; CN1870101A; KR100612290B1; JP4504304B2; JP2006330669A

Abstract

一种用于等离子体显示装置的维持或扫描电极驱动器包括功率恢复电路、电压存储电路、以及开关电路。通过将处于负维持电压的电源耦接到维持或扫描电极驱动器电路而实现功率恢复，其中维持或扫描电极驱动器电路包括用于产生与面板电容器的谐振并且恢复在维持放电中使用的功率的电容器和电感器。通过在驱动器电路中使用将开关的端子保持为预定电平的附加电容器，可以减小在驱动器电路中使用的开关的功率损耗，并且可以提高功率恢复效率。

Description

等离子体显示装置及其驱动装置

技术领域

本发明涉及一种包括等离子体显示面板(PDP)的等离子体显示装置、以及用于PDP的驱动方法。

背景技术

等离子体显示装置是平板显示器，其使用通过气体放电过程而生成的等离子体显示字符或图像。根据其尺寸，它包括以矩阵模式排列的大于几十万到几百万的像素。

一般地，等离子体显示装置的驱动方法可以被表达为根据包括重置周期、寻址周期和维持周期的时间的操作变化。

重置周期用于初始化每个放电室的状态，以便帮助对放电室的寻址操作。寻址周期用于选择导通/关断的放电室(即，要被导通或关断的放电室)，并且在导通的放电室(即，被寻址放电室)中累积壁电荷。维持周期用于产生放电，以便在被寻址放电室上显示图像。

在等离子体显示装置的驱动器中，当施加维持脉冲时，对应于无功功率的位移电流流到各个放电室，并且当壁电压和外加电压之和超过放电点火电压时，因为放电电流流到各个放电室，所以执行维持放电。当施加预定电压并且将预定放电条件提供给放电室时，形成维持放电。当没有将预定放电条件提供给放电室时，没有放电电流流动，但是位移电流流到放电室。位移电流量根据面板电容器Cp的电容而变化，面板电容器Cp的电容根据相应的像素类型和元件而变化。这种驱动器具有高功耗。因为面板电容器消耗相当多的无功功率，所以需要驱动电路中的能量再生电路，以便减小无功功率的消耗。

公知的功率恢复电路包括用于使用1/2Vs电压的电源的电路，其中Vs表示维持脉冲的幅度。该电路施加具有在+1/2Vs和-1/2Vs之间的电压变化范围的维持脉冲。通过使用这样的电路，可以使用耐受1/2Vs的电压的开关。

然而，在这样的公知电路中，可能极大地增加用于形成一个维持脉冲的开关操作的数目并且可能采用硬开关方法.当提供了用于软开关操作的能量再生电路时，可能进一步增加了操作开关的数量，并且开关顺序变得更加复杂化。

因此，在现有技术中公开的PDP驱动器中，不易于改变输出电压范围，并且因为需要使用能够耐受高电压的元件，所以增加了制造成本。

在该背景部分中公开的以上信息仅仅用于增强对发明背景的理解，因此它可能包含并不形成在本国对于本领域的普通技术人员已经是公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的实施例提供了一种等离子体显示装置、以及驱动该等离子体显示装置的方法，其中该等离子体显示装置用于容易地改变用于该装置的驱动电路的输出电压范围，并且具有低电压元件。

根据本发明实施例的示例性等离子体显示装置包括多个第一电极、第一开关、第一二极管、第二开关、第二二极管、至少一个电感器、第一电容器、第三开关、第四开关、第二电容器、以及第三二极管。第一开关的第一端电耦接到提供第一电压的第一电源。第一二极管的阴极耦接到第一开关的第二端。第二开关的第一端电耦接到第一电源。第二二极管的阳极耦接到第二开关的第二端。至少一个电感器的第一端电耦接到第一二极管的阳极和第二二极管的阴极，并且其第二端电耦接到第一电极。第一电容器的第一端耦接到第二开关的第二端。第三开关的第一端电耦接到第一电容器的第二端，并且其第二端耦接到第一电极。

第四开关的第一端耦接到提供小于第一电压的第二电压的第二电源，并且其第二端电耦接到第一电极。第二电容器的第一端耦接到第三开关的第一端，并且其第二端耦接到提供第三电压的第三电源。第三二极管的阳极耦接到第一开关的第二端，并且其阴极耦接到第一电容器的第二端。

根据本发明实施例的等离子体显示装置的示例性驱动器包括第一开关、第二开关、至少一个电感器、电压降低路径、电压升高路径、第一电容器、第三开关、第四开关、第二电容器、以及充电路径，其中该驱动器施加电压到多个第一电极。第一开关的第一端电耦接到提供第一电压的第一电源。第二开关的第一端电耦接到第一电源。至少一个电感器的第一端电耦接到第一电极。电压降低路径在第一开关被导通时减小第一电极的电压，并且耦接在第一开关的第二端和电感器的第二端之间。电压升高路径在第二开关被导通时增加第一电极的电压，并且耦接在第二开关的第二端和电感器的第二端之间。第一电容器的第一端耦接到第二开关的第二端。第三开关的第一端电耦接到第一电容器的第二端，并且其第二端电耦接到第一电极。第四开关的第一端耦接到提供小于第一电压的第二电压的第二电源，并且其第二端电耦接到第一电极。第二电容器的第一端耦接到第三开关的第一端，并且其第二端耦接到提供第三电压的第三电源。充电路径对第一电容器进行充电，并且通过将第一电容器的第二端电耦接到第一电源并且将第一电容器的第一端电耦接到第二电源而形成。

附图说明

图1示出了表示根据本发明示例性实施例的等离子体显示装置的图。

图2示出了根据本发明第一示例性实施例的Y电极驱动器的电路图。

图3示出了根据本发明第一示例性实施例的用于驱动Y电极驱动器的开关定时和输出电压波形。

图4示出了根据本发明第二示例性实施例的Y电极驱动器的电路图。

图5示出了根据本发明第二示例性实施例的用于驱动Y电极驱动器的开关定时和输出波形。

图6示出了表示根据本发明第二示例性实施例的Y电极驱动器的输出波形的详图。

图7示出了根据本发明第三示例性实施例的Y电极驱动器的电路图。

图8示出了根据本发明第三示例性实施例的Y电极驱动器的输出波形。

具体实施方式

图1示出了表示根据本发明示例性实施例的等离子体显示装置的图。该等离子体显示装置包括等离子体显示面板(PDP)100、寻址驱动器200、Y电极驱动器300、X电极驱动器400、以及控制器500。

PDp 100包括在列方向上延伸的多个寻址电极A1-Am、以及在行方向上延伸的第一电极Y1-Yn(以下，被称为Y电极)和第二电极X1-Xn(以下，被称为X电极)。

寻址驱动器200从控制器500接收寻址驱动控制信号S_A，并且将用于选择导通放电室(即，要被导通的放电室)的显示数据信号施加到寻址电极A1-Am。Y电极驱动器300和X电极驱动器400分别从控制器500接收Y电极驱动信号S_Y和X电极驱动信号S_X，并且将它们施加到Y电极Y1-Yn和X电极X1-Xn。

从外部接收视频信号的控制器500生成寻址驱动控制信号S_A、Y电极驱动信号S_Y、以及X电极驱动信号S_X，并且分别将它们施加到寻址驱动器200、Y电极驱动器300、以及X电极驱动器400。

现在将参考图2和图3描述Y电极驱动器300的示例性配置和操作。

图2示出了根据本发明第一示例性实施例的Y电极驱动器301的电路图。根据本发明第一示例性实施例的Y电极驱动器301包括重置驱动器320、扫描驱动器330、扫描IC 340、以及维持驱动器310。

在重置周期期间，重置驱动器320将电压，即逐渐升高或降低的电压，施加到Y电极。在寻址周期期间，扫描驱动器330将扫描信号施加到Y电极。扫描IC 340包括多个选择电路，并且选择由选择电路向其施加扫描信号的Y电极。

在维持周期期间，包括功率恢复单元311、电压存储单元312和开关单元313的维持驱动器310将用于执行维持放电的电压提供给Y电极。维持驱动器310还通过开关单元313的开关操作，将一对外部直流电源VS1和VS2以及存储在电压存储单元312中的电压提供给面板电容器Cp。

更详细地说，功率恢复单元311包括：电感器L，其第一端耦接到用于输出电压Vo的输出端；二极管D1，其阳极耦接到电感器L的第二端；二极管D2，其阴极耦接到电感器L的第二端；开关SW1，其第一端耦接到二极管D1的阴极；以及开关SW2，其第一端耦接到二极管D2的阳极。开关SW1和SW2彼此串联，从而形成耦接到电源VS1的节点。在二极管D1和开关SW1之间形成第一节点N1，并且在二极管D2和开关SW2之间形成第二节点N2。通过开关SW1和开关SW2的开关操作调节第一节点N1和第二节点N2之间的电压。

电压存储单元312包括：二极管D3，其阳极耦接到第一节点N1；以及电容器C1，耦接在第二节点N2和作为二极管D3的阴极的第三节点N3之间。电容器C1存储第一和第二节点N1和N2之间的电压，其中该电压通过功率恢复单元311的开关操作来调节。

开关单元313包括：开关SW3，耦接在第三节点N3和输出端Vo之间；以及开关SW4，耦接在输出端Vo和电源VS2之间。开关单元313通过开关SW3和SW4的开关操作，将从电源VS2提供的电压或第三节点的电压V3施加到面板电容器Cp。

从电源VS2提供的电压被设置成小于从电源VS1提供的电压。例如，可以将电压VS1设置成地电压0V并且将电压VS2设置成电压-Vs。因此，当可以通过使用0V和-Vs的电压来执行功率恢复操作时，可以将具有与电压0V和电压-Vs之间的差值幅度的两倍相对应的2Vs电压的脉冲作为维持脉冲提供给面板电容器Cp。

以下，将基于电源VS2提供电压-Vs以及电源VS1提供地电压0V，描述根据本发明第一示例性实施例的维持驱动器310的操作。

图3示出了根据本发明第一示例性实施例的用于驱动维持驱动器310的开关定时、各个节点的电压波形、以及电感器L的电流波形。

如图3所示，在时间t0，关断开关SW1和SW4，并且开关SW2和SW3保持关断。输出电压Vo保持为电压-Vs，这是因为在t0关断该开关之前，通过开关SW4将电压-Vs施加到面板电容器Cp。

其后，当在时间t1导通开关SW2时，第二节点N2的电压V2和二极管D1和D2之间的节点的电压V_L陡增至0V，从而在电感器L和面板电容器Cp之间产生串联电感器/电容器(LC)谐振。然后，输出电压Vo从电压-Vs逐渐增加到接近于电压Vs的电压。因为由于电路阻抗而引起了能量损耗，所以输出电压Vo仅仅增加到接近于电压Vs的电压。

另外，因为电压Vs在电容器C1中充电，并且通过导通开关SW2并将节点N2耦接到在本例中为0V的电源VS1，电容器C1的第一端的电压保持为0V，所以作为开关SW3的电压源的、第三节点N3处的电压V3保持为电压Vs。

时间t2和时间t3之间的周期对应于二极管D2的反向偏压恢复时间。反向偏压恢复时间将被称为“反向恢复时间(Trr)”。也就是，当在时间t2导通开关SW3时，输出电压V1达到电压Vs。在这种情况下，电感器L的电流IL从正电流变到负电流，并且二极管D2从正向偏压状态变到反向偏压状态。然而，根据PN结(PN-conjunction)二极管的特征，二极管D2在反向恢复时间(Trr)的预定初始部分可以保持导电。

其后，在时间t3，因为二极管D2变到反向偏压状态，所以第二节点N2和电感器L短路。因此，电压V_L不可以保持为0V，而是随着流过电感器L的电流而增加。在这种情况下，当对开关SW1的内部电容和该开关SW1的内部二极管的结电容(conjunction capacitance)进行充电时，电压V_L增加到电压V_S。

当电压V_L在时间t4达到电压V_S时，二极管D3变到正向偏压状态，并且空程(freewheeling)电流流过开关SW3、电感器L、二极管D1和二极管D3。空程电流由空程路径的电阻消耗，并且逐渐减小。当图1所示的X电极驱动器400处的电压为电压-Vs时，因为在输出电压Vo为电压Vs时产生维持放电电压，所以可以从时间t2产生空程电流。另外，放电电流流过电源VS1、开关SW2、电容器C1和开关SW3。

在时间t5，关断开关SW2、SW3和SW4，并且开关SW1保持关断。在时间t5，通过存储在电感器L中的能量，输出电压Vo保持为电压Vs。

在时间t6，导通开关SW1。对于时间t6和时间t7之间的时间段，通过将能量存储在电感器L中来对面板电容器Cp进行充电。也就是，当在时间t6导通开关SW1时，第一节点N1的电压V1和电感器L的第一端的电压V_L陡减至0V，在电感器L和面板电容器Cp之间产生串联LC谐振，并且输出电压Vo从电压Vs逐渐减小到电压-Vs。在这种情况下，通过电感器L将能量从面板电容器Cp恢复到电源VS1。

时间t7和时间t8之间的时间段是反向恢复时间Trr。也就是，通过在时间t7导通开关SW4，将输出电压Vo减小到电压-Vs。在这种情况下，电感器L的电流I_L从负电流变到正电流，并且二极管D1从正向偏压状态变到反向偏压状态。

当二极管D1变到反向偏压状态时，电压V_L可以不保持为0V，而是将减小到电压-V_S。在这种情况下，电压V_L减小，同时开关SW2的内部电容和开关SW2的内部二极管的结电容也减小。

当在时间t9电压V_L达到电压-Vs时，二极管D2变回到正向偏压状态，并且流过电感器L的电流I_L被放电并且加到用于对电容器C1处的电压进行再充电的电流。也就是，通过电源VS1、开关SW1、二极管D3、电容器C1、二极管D2、电感器L、开关SW4、以及电源-Vs，将电压再充电到电容器C1。

在这种情况下，因为电容器C1具有大于面板电容器Cp的电容，所以在电容器C1和电感器L之间不产生谐振，并且电容器C1用作低通滤波器LPF。从而，电流没有快速地流动。当在时间t9产生维持放电时，开关SW4控制(cover)放电电流。

通过重复地在时间t0到t9执行以上操作，可以将在电压Vs和电压-Vs之间摆动的维持脉冲提供给面板电容器Cp。

另外，当简化对电容器C1充电的路径时，可以减少对电容器C1充电的时间。现在将描述用于简化对电容器C1充电的路径的电路。

图4示出了根据本发明第二示例性实施例302的Y电极驱动器300的电路图。图5示出了根据本发明第二示例性实施例的用于驱动Y电极驱动器300的开关定时和输出波形。图6示出了表示根据本发明第二示例性实施例的Y电极驱动器302的输出波形的详图。

如图4所示，除了电压存储单元312’的配置之外，根据本发明第二示例性实施例的Y电极驱动器302具有与本发明的第一示例性实施例301相同的配置，从而将省略上述部分。

更详细地说，根据本发明第二示例性实施例的电压存储单元312’还包括耦接在第二节点N2和电源VS2之间的开关SW5。

如图5所示，从时间t0到时间t9的操作和输出波形与根据本发明第一示例性实施例的相同。也就是，从时间t0到时间t9，开关SW5保持关断，并且在时间t9，它被导通。然后，通过电源VS1、开关SW1、二极管D3、电容器C1、开关SW5、以及处于电压-Vs的电源VS2形成充电电流路径。

因此，第二示例性实施例中的电容器C1的充电电流路径省略了存在于第一示例性实施例中的通过二极管D2、电感器L、开关SW4和电源-VS2的部分。从而，简化了充电路径。因此，对电容器C1进行快速再充电，以便补充由先前放电消耗的电荷。在这种情况下，如图5所示，因为空程电流流过开关SW5、二极管D2、电感器L、开关SW4、以及电源VS2，所以流过电感器L的电流I_L逐渐减少。如上所述，电源VS2可以处于电压-Vs。

根据本发明的第一和第二示例性实施例301、302，当在时间t1导通开关SW2时，第二节点N2的电压V2和电压V_L增加到0V，并且电压Vo通过电感器L和面板电容器Cp之间的谐振而逐渐增加。另外，通过导通开关SW2将电压V1保持为0V，同时在时间t1之前将电压Vs充电到电容器C1，因此在开始谐振之前，第三节点N3的电压V3瞬时增加到电压Vs。在t1保持关断的开关SW3具有电容分量Csw3。电容分量Csw3与面板电容器Cp串联，从而分配电压。如下面方程式所示，增加电压Vo。

Vo＝-Vs+Csw3/(Csw3+Cp)Vs

具体地说，在将金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)用于开关SW3的情况下，当在开关的漏极和源极之间并联提供附加电容器，以便减少由于开关操作而产生的电磁干扰(EMI)时，进一步增加电压Vo。

参考图6，在时间t1导通开关SW2，并且在谐振开始时间t1’，第二节点的电压V2从电压-Vs增加到0V，并且第三节点的电压V3从0V增加到电压Vs。另外，通过开关SW3的电容分量Csw3，输出电压Vo从电压-Vs增加到电压Vstart。也就是，即使假定100％的谐振效率，电压Vend(即，在谐振结束时间的电压)等于电压-Vstart，并且没有达到电压Vs，这是因为在电压Vstart开始谐振，其中电压Vstart具有小于-Vs的绝对值，或者换句话说，它比电压-Vs更接近于0V。因此，也降低了功率恢复效率。另外，在导通开关SW2时，增加了功率损耗，这是因为在时间t1和时间t2之间的时间段内，用于增加电压V2的电流以及用于增加电压V3和Vo的电流流过开关SW2。

因此，将描述用于增加谐振之后的电压峰值和功率恢复效率、并且减小开关SW2的功率损耗的电路。

图7示出了根据本发明第三示例性实施例303的Y电极驱动器300的电路图，并且图8示出了根据本发明第三示例性实施例的Y电极驱动器的输出波形。

如图7所示，除了电压存储单元312”的配置之外，根据本发明第三示例性实施例的Y电极驱动器303具有相同于根据本发明第二示例性实施例302的配置，从而将省略上述部分。

根据本发明第三示例性实施例的电压存储单元312”还包括：二极管D4，其阳极耦接到第三节点N3，并且其阴极耦接到开关SW3；以及电容器C2，其第一端耦接到第四节点N4，其中第四节点N4是二极管D4和开关SW3之间的节点。

因为以电压Vs对电容器C2充电，所以第四节点N4的电压V4保持为电压Vs，并且在导通开关SW2时，二极管D4阻止电流从第四节点N4回流到第三节点N3。

更详细地说，在时间t1导通开关SW2，并且第二节点的电压V2从电压-Vs增加到0V，并且在谐振开始时间t1’内，第三节点的电压V3从0V增加到电压Vs。在这种情况下，因为电压Vs被存储在电容器C2中，从而第四节点的电压V4保持为电压Vs，所以输出电压Vo不受开关SW3的电容分量的影响。

因此，对于时间t1和时间t1’之间的时间段，因为第二节点的电压V2增加到0V，所以输出电压Vo随着流过电感器L的电流而增加，并且如图8所示，在谐振开始点t1’的输出电压Vo的电压Vstart’保持低于图6所示的电压Vstart，即，更负和更接近于-Vs。

在本发明的第二示例性实施例中，因为在低于电压Vstart的电压Vstart’开始朝向0V的谐振，所以在谐振结束点的电压Vend’也高于图6所示的电压Vend。因此，也提高了功率恢复效率。另外，因为在时间t1和时间t2之间的时间段内，用于增加电压V2的电流流过开关SW2，所以当导通开关SW2时，减小了功率损耗。

虽然结合目前被认为是实用的示例性实施例来描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意欲涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效方案。

例如，虽然根据本发明示例性实施例的电路应用于本发明的第一到第三示例性实施例中的Y电极，但是它也可以应用于X电极驱动器。

根据本发明的示例性实施例，通过使用处于电压-Vs的电源并且使用GND作为另一电源，可以执行功率恢复，并且可以施加增至电压Vs的维持脉冲。

另外，因为为了将开关SW3的端子的电压保持为预定电平而将电容器C2加到电压存储单元中，，所以可以减小开关SW2的功率损耗并且可以提高功率恢复效率。

Claims

1.一种等离子体显示装置，包括：

多个第一电极；

第一开关，其第一端电耦接到提供第一电压的第一电源；

第一二极管，其阴极耦接到第一开关的第二端；

第二开关，其第一端电耦接到第一电源；

第二二极管，其阳极耦接到第二开关的第二端；

至少一个电感器，其第一端电耦接到第一二极管的阳极和第二二极管的阴极，并且其第二端电耦接到第一电极；

第一电容器，其第一端耦接到第二开关的第二端；

第三开关，其第一端电耦接到第一电容器的第二端，并且其第二端耦接到第一电极；

第四开关，其第一端耦接到提供小于第一电压的第二电压的第二电源，并且其第二端电耦接到第一电极；

第二电容器，其第一端耦接到第三开关的第一端，并且其第二端耦接到提供第三电压的第三电源；以及

第三二极管，其阳极耦接到第一开关的第二端，并且其阴极耦接到第一电容器的第二端。

2.如权利要求1所述的等离子体显示装置，还包括第四二极管，其阴极耦接到第二电容器的第一端，并且其阳极耦接到第一电容器的第二端。

3.如权利要求1所述的等离子体显示装置，还包括第五开关，其第一端电耦接到第一电容器的第一端，并且其第二端电耦接到第二电源。

4.如权利要求1所述的等离子体显示装置，其中，在维持周期期间：

通过导通第二开关，增加第一电极的电压；

通过导通第三开关，将高于第一电压的第四电压施加到第一电极；

通过导通第一开关，减小第一电极的电压；以及

通过导通第四开关，将第二电压施加到第一电极。

5.如权利要求4所述的等离子体显示装置，其中第二电压和第四电压之差是第一电压和第二电压之差的两倍。

6.如权利要求1所述的等离子体显示装置，其中第三电压等于第一电压。

7.如权利要求5所述的等离子体显示装置，其中第一电压为地电压。

8.一种等离子体显示装置的驱动器，该驱动器施加电压到多个第一电极，包括：

第一开关，其第一端电耦接到提供第一电压的第一电源；

第二开关，其第一端电耦接到第一电源；

至少一个电感器，其第一端电耦接到第一电极；

电压降低路径，用于在第一开关被导通时减小第一电极的电压，并且该电压降低路径耦接在第一开关的第二端和电感器的第二端之间；

电压升高路径，用于在第二开关被导通时增加第一电极的电压，并且该电压升高路径耦接在第二开关的第二端和电感器的第二端之间；

第一电容器，其第一端耦接到第二开关的第二端；

第三开关，其第一端电耦接到第一电容器的第二端，并且其第二端电耦接到第一电极；

充电路径，用于对第一电容器进行充电，并且该充电路径通过将第一电容器的第二端电耦接到第一电源并且将第一电容器的第一端电耦接到第二电源而形成。

9.如权利要求8所述的驱动器，其中：

电压降低路径，包括第一二极管，其阴极耦接到第一开关的第二端，并且其阳极耦接到电感器的第二端；以及

电压升高路径，包括第二二极管，其阳极耦接到第二开关的第二端，并且其阴极耦接到电感器的第二端。

10.如权利要求8所述的驱动器，其中充电路径包括二极管，其阳极耦接到第一电源，并且其阴极电耦接到第一电容器的第二端。

11.如权利要求10所述的驱动器，其中充电路径还包括第五开关，其第一端电耦接到第一电容器的第一端，并且其第二端电耦接到第二电源。

12.如权利要求8所述的驱动器，还包括二极管，其阴极耦接到第二电容器的第一端，并且其阳极耦接到第一电容器的第二端。

13.如权利要求8所述的驱动器，其中第三电压等于第一电压。

14.如权利要求13所述的驱动器，其中第一电压为地电压。