CN1326103C - 等离子体显示面板及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动等离子体显示面板(plasma display panel，PDP)的装置。该PDP包括持续放电单元、第一充放电单元以及第二充放电单元。持续放电单元将面板电容一端的电压保持为持续放电电压或地电压。第一充放电单元将面板电容的一端充电到持续放电电压，或者将面板电容的一端放电到地电压。第二充放电单元将面板电容的另一端充电到持续放电电压，或者将面板电容的另一端放电到地电压。

Description

等离子体显示面板及其驱动方法
对相关申请的交叉引用
在此声明本申请的优先级高于2001年10月15日提交的韩国专利申请号2001-0063454，并且包括该申请的权益。
技术领域
本发明涉及一种等离子体显示面板(plasma display panel，PDP)及其驱动方法，特别涉及一种直接为PDP发光配电的持续放电电路及其驱动方法。
背景技术
平板显示器如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、场发射显示器(Field Emission Display，FED)和等离子体显示面板(PDP)近来正在积极的开发当中。在这些平板显示器中，PDP与其它平板显示器相比具有更高的亮度和发光效率以及更广的视角。因此，PDP公认为能够在大于40英寸的大型显示器中代替传统阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)的显示器。
PDP是使用由气体放电产生的等离子体显示文字或图像的平板显示器。范围从数十万到超过上百万的象素根据PDP的尺寸以矩阵的形式进行排列。PDP根据施加驱动电压的波形形状和放电分区(discharge cell)的结构，分为直流型(Direct Current，DC)PDP和交流型(Alternating Current，AC)PDP。
当在DC PDP中施加电压的时候，直接在放电空间中产生电流，因为其电极暴露在放电空间。因此，必须在DC PDP的外部使用用于限制电流的电阻。另一方面，在AC PDP的情况下，因为电介质层覆盖电极，所以电流由于电容的自然形成而受到限制。AC PDP比DC PDP具有更长的寿命，因为它能够防止电极在放电期间遭到因离子产生的电击。
图1是AC PDP的局部透视图。
如图1所示，在第一玻璃基板1上相互平行地形成彼此成对并且用电介质层2和保护膜3覆盖的扫描电极(scan electrode)4和支撑电极(sustainelectrode)5。在第二玻璃基板6上安装多个用电介质层7覆盖的寻址电极8。在寻址电极8之间的电介质层7上平行于寻址电极(address electrode)8形成条形障壁9。在电介质层7的表面以及条形障壁9的两侧形成荧光层10。第一玻璃基板1和第二玻璃基板6相互面对，中间形成放电空间11，从而彼此成对的扫描电极4和支撑电极5与寻址电极8交叉。位于彼此成对的扫描电极4和支撑电极5与寻址电极8交叉处的放电空间形成放电分区12。
图2示出PDP电极的布置。
如图2所示，PDP电极的结构为m×n矩阵。具体地说，寻址电极A1到Am排列在列方向上，并且n行支撑电极X1到Xn以及扫描电极Y1到Yn以Z字形图案排列在行方向上。图2所示的放电分区对应于图1所示的放电分区12。
一般，用于驱动AC PDP的方法包括复位(初始化)周期、写入(寻址)周期、持续周期和擦除周期。
在复位周期内，对各个分区的状态进行初始化，从而顺利地对分区进行寻址。在写入周期内，选择打开的分区和关闭的分区，并且在打开的分区(寻址分区)上积累壁电荷。在持续周期内，执行放电，从而在寻址分区上实际显示画面。在擦除周期内，减少分区的壁电荷，从而结束持续放电。
在AC PDP中，由于用于执行AC PDP持续放电的扫描电极(Y电极)和支撑电极(X电极)用作电容性负载，因此在扫描电极与支撑电极之间存在电容。为了施加用于持续放电的波形，不同于放电功率的无功功率是必要的。用于恢复并重用无功功率的电路称作持续放电电路或能量恢复电路。
现在将对传统AC PDP的持续放电电路及其驱动方法进行描述。
图3和4示出传统持续放电电路和传统持续放电电路的工作波形。
由L.F.Weber提出并且在美国专利号4,866,349和5,081,400中公开的持续放电电路为AC PDP的持续放电电路或能量恢复电路。在AC PDP的驱动电路中，X电极的持续放电电路10与Y电极的持续放电电路11(未示出)具有相同的结构。为方便起见，现在将对X电极的持续放电电路进行描述。
传统持续放电电路10包括具有两个开关Sa和Sb的能量恢复电路、两个二极管D1和D2、电感Lc、能量恢复电容Cc以及具有两个开关Sc和Sd的持续放电单元。
面板连接到两个开关Sc和Sd之间的触点。面板示为等效电容Cp。
具有上述结构的传统持续放电电路根据开关Sa到Sd的开关操作在四个模式下工作，如图4所示。根据开关操作分别示出流经电感Lc的电流IL和输出电压Vp的波形。
在初始阶段，面板两端的电压保持为0，因为反向相连在闭合开关Sd之后就闭合开关Sa。此时，能量恢复电容Cc先前以持续放电电压Vs一半的电压Vs/2进行过充电，从而当开始持续放电时不产生涌流。
在面板两端的电压Vp保持为0的状态下，在时间点t0，开始模式1的操作，此时，闭合开关Sa并且断开开关Sb、Sc和Sd。
在模式1的t0到t1的操作周期内，以开关Sa、二极管D1、电感Lc和等离子体面板电容Cp的电流路径形成LC谐振电路。因此，如图4所示，流经电感Lc的电流IL由于LC谐振形成半波，并且面板的输出电压Vp缓慢增大，并且几乎变为持续放电电压Vs。在面板的输出电压Vp变为持续放电电压Vs的时间点，几乎没有电流经过电感Lc。
当完成模式1时，模式2开始，此时，闭合开关Sa和Sc并且断开开关Sb和Sd。在模式2的t1到t2的操作周期内，外部施加电压Vs通过开关Sc作用到面板电容Cp，因此保持面板输出电压Vp。此时，在t1执行零电压开关，因为开关Sc两端的电压在理想情况下为0。
当在保持面板输出电压Vp的放电的状态下完成模式2时，模式3开始，此时，闭合开关Sb并且断开开关Sa、Sc和Sd。
在模式3的t2到t3的操作周期内，以等离子体面板电容Cp、电感Lc、二极管D2、开关Sb和能量恢复电容Cc的电流路径形成LC谐振电路。因此，如图4所示，流经电感Lc的电流IL和面板输出电压Vp减小。因此，电感Lc的电流IL和面板输出电压Vp在时间点t3变为0。
在模式4的t3到t4的操作周期内，闭合开关Sb和Sd，并且断开开关Sa和Sc。从而，面板输出电压Vp保持为0。当在该状态下再次闭合开关Sa时，过程返回到模式1的操作。从而，重复这些操作。
在传统持续放电电路中，由于实际电路的寄生元件如电感的寄生电阻、电容和面板的寄生电阻以及开关的电导电阻，对于开关执行零电压开关是不可能的。因此，当闭合开关时，开关损耗显著增大。也就是，根据传统持续放电电路，当面板电容的一端在理想情况下增加到持续放电电压Vs时，存储在电感Lc中的磁能为0。从而，当面板电容的一端由于实际电路的寄生元件而没有增加到持续放电电压Vs时，不存在用于增大面板电容一端的电压的电压源。因此，对于实际开关Sc执行零电压开关是不可能的。从而，当闭合开关时，开关损耗显著增大。
另外，在传统持续放电电路中，就在开始发光之后，能量恢复电容Cc必须总是在之前充电到电压Vs/2。在能量恢复电容没有充电到电压Vs/2的状态下，当开始持续放电脉冲时，将产生非常大的涌流。因此，必须额外包括用于限制涌流的保护电路。
发明内容
根据本发明，提供一种用于驱动等离子体显示面板(PDP)的装置和方法，尽管实际电路中存在寄生元件，仍能够执行零电压开关。
而且，根据本发明，提供一种用于驱动PDP的装置和方法，在开始持续放电操作时，能够消除涌流。
根据本发明的一方面，提供一种用于驱动等离子体显示面板(PDP)的装置，其中，PDP包括多个彼此成对的扫描电极和支撑电极，并且在扫描电极和支撑电极之间包括面板电容。该装置包括一个持续放电单元，具有串联在第一电压和第二电压之间的第一和第二开关，第一和第二开关的触点连接到面板电容的一端，并且具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四开关，第三和第四开关的触点连接到面板电容的另一端。持续放电单元将面板电容一端的电压保持为所述第一电压或所述第二电压。该装置还包括第一充放电单元，具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第一和第二电容，以及连接到第一和第二电容的触点与面板电容一端的第一电感。第一充放电单元将面板电容的一端充电到所述第一电压，或者将面板电容的一端放电到所述第二电压。该装置还包括第二充放电单元，具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四电容，以及连接到第三和第四电容的触点与面板电容的第二电感。第二充放电单元将面板电容的另一端充电到所述第一电压，或者将面板电容的另一端放电到所述第二电压。
第一充放电单元进一步包括第五开关，用于开关第一电感和面板电容之间的电流路径。第二充放电单元进一步包括第六开关，用于开关第二电感和面板电容之间的电流路径。
根据本发明的另一方面，提供一种用于驱动PDP的方法。闭合第二和第四开关，从而将面板电容两端的电压都保持为第一电压。闭合第五开关，并且断开第二开关，从而将面板电容一端的电压提高到第二电压。当面板电容一端的电压提高到第二电压时闭合第一开关，从而将面板电容两端的电压分别保持为第一电压和第二电压。断开第一开关，从而将面板电容一端的电压降低到第二电压。当面板电容一端的电压降低到第二电压时闭合第二开关，从而将面板电容一端的电压保持为第二电压。
根据本发明的另一方面，提供一种PDP，其中的面板包括多个寻址电极以及与寻址电极交叉并且彼此成对的多个扫描电极和支撑电极。在扫描电极和支撑电极之间存在面板电容。控制器接收外部视频信号，并且生成寻址驱动控制信号和持续放电信号。寻址驱动器从控制器接收寻址驱动控制信号，并且将用于选择要显示放电分区的显示数据信号施加到寻址电极。扫描和持续驱动器从控制器接收持续放电信号，并且将持续放电电压交替输入到扫描电极和支撑电极，从而执行所选放电分区的持续放电。
扫描和持续驱动器包括一个持续放电单元，具有串联在第一电压和第二电压之间的第一和第二开关以及连接到面板电容一端的触点，并且具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四开关以及连接到面板电容另一端的触点。持续放电单元将面板电容一端的电压保持为所述第一电压或所述第二电压。第一充放电单元具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第一和第二电容，以及连接到第一和第二电容的触点与面板电容一端的第一电感。第一充放电单元将面板电容的一端充电到所述第一电压，或者将面板电容的一端放电到所述第二电压。第二充放电单元具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四电容，以及连接到第三和第四电容的触点与面板电容另一端的第二电感。第二充放电单元将面板电容的另一端充电到所述第一电压，或者将面板电容的另一端放电到所述第二电压。
附图说明
图1是交流型等离子体显示面板(AC PDP)的局部透视图；
图2示出PDP电极的布置；
图3和4分别示出传统持续放电电路和传统持续放电电路的工作波形；
图5示出根据本发明实施例的PDP；
图6示出根据本发明实施例的持续放电电路；
图7示出图6所示持续放电电路的驱动波形；
图8A到8D分别示出根据本发明实施例的操作模式。
具体实施方式
图5示出根据本发明实施例的等离子体显示面板(PDP)。
如图5所示，根据本发明实施例的PDP包括等离子体面板100、寻址驱动器200、扫描和持续驱动器300以及控制器400。
等离子体面板100包括在列方向上排列的多个寻址电极A1到Am，以及在行方向上以Z字形图案排列的多个扫描电极Y1到Yn与支撑电极X1到Xn。
寻址驱动器200从控制器400接收寻址驱动控制信号，并且将用于选择要显示放电分区的显示数据信号施加到各个寻址电极。
扫描和持续驱动器300从控制器400接收持续放电信号，并且将持续脉冲电压交替输入到扫描电极和支撑电极，从而执行所选放电分区的持续放电。
控制器400接收外部视频信号，生成寻址驱动控制信号和持续放电信号，并且将寻址驱动控制信号和持续放电信号分别施加到寻址驱动器200和扫描和持续驱动器300。
根据本发明实施例的扫描和持续驱动器300包括图6所示的持续放电电路320，用于恢复和重用无功功率。
如图6所示，根据本发明实施例的持续放电电路320包括持续放电单元322、Y电极充放电单元324和X电极充放电单元326。
持续放电单元322包括分别连接到持续放电电压Vs或地电压的四个晶体管S1、S2、S3和S4，其中每个晶体管都具有一个体二极管。面板电容两端的电压Vy和Vx通过四个晶体管的开关操作保持为持续放电电压Vs或地电压。
Y电极充放电单元324包括串联在持续放电电压Vs与地电压之间的电容C1和C2、一端连接到电容C1和C2间触点的电感L2、以及连接到电感L2另一端和面板电容的Y电极端的反向相连开关Ya和Yb。每个反向相连开关Ya和Yb均具有一个体二极管。反向相连开关Ya和Yb由晶体管形成，其中，体二极管的阴极或阳极相互连接。Y电极充放电单元324以持续放电电压Vs对面板电容的Y电极端进行充电，或者以地电压对面板电容的Y电极端进行放电。
X电极充放电单元326包括串联在持续放电电压Vs和地电压之间的电容C3和C4、一端连接到电容C3和C4间触点的电感L1、以及连接到电感L1另一端和面板电容的X电极端的反向相连开关Xa和Xb。每个反向相连开关Xa和Xb均具有体二极管。反向相连开关Xa和Xb由晶体管形成，其中，体二极管的阴极或阳极相互连接。X电极充放电单元326以持续放电电压Vs对面板电容的X电极端进行充电，或者以地电压对面板电容的X电极端进行放电。
Y电极充放电单元324和X电极充放电单元326的反向相连开关在复位周期、寻址周期和擦除周期内断开，并且在上述周期内保持电容C1、C2、C3和C4的电压。
现在将参照图7和图8A到8D对根据本发明实施例的用于驱动PDP的方法进行描述。
在复位周期、寻址周期和擦除周期内，断开反向相连开关，从而保持充电到电容C1、C2、C3和C4的电压。
在持续周期内，反向相连开关根据时间在四个操作模式下工作，现在将要对此进行描述。根据本发明的实施例，在持续周期内总是闭合开关Yb和Xb。
1)第一模式(t0到t1)
当t早于t0时，假定电感L2的感应电流具有最大值IL2pk，闭合开关S2和S4，并且面板两端的电压Vy和Vx分别为0。在第一模式下闭合开关S2和Ya，从而形成电容C2、电感L2、开关Ya、开关Yb、面板电容Cp和开关S4的谐振电流路径。因此，面板电容Y电极的电压Vy和面板两端的电压差Vp＝Vy-Vx增大。在第一模式下，积累到电容C2中的电荷通过电感L2施加到Y电极(扫描电极)，并且X电极(支撑电极)接地。在本发明的实施例中，电容C1和C2设计为远大于面板电容Cp。因此，在第一模式下，电容C1和C2两端的电压Vc1和Vc2波动可以忽略不计。当t等于t1时，电容Y电极的电压充电到持续放电电压Vs，也就是，面板两端的电压充电到持续放电电压Vs，并且结束第一模式。根据本发明的实施例，第一模式的周期非常短。因此，如图7所示，面板线性充电到电流源IL2的几乎最大值IL2pk。
2)第二模式(t1到t2)
当t等于t1时，在电压Vy变为持续放电电压Vs的情况下，闭合开关S1的体二极管。此时，由于如图7所示在开关的漏极和源极之间的电压为0的状态下闭合开关S1，也就是，由于开关S1执行零电压开关，因此不发生开关S1的闭合开关损耗。根据本发明的实施例，由于甚至在面板电容Y电极的电压在理想情况下提高到持续放电电压Vs的时间点，在电感L2中存储有足够的能量，因此在电路中存在寄生元件的实际情况下，面板电容Y电极的电压可以通过存储在电感L2中的能量提高到持续放电电压Vs。在第二模式下，持续放电电压Vs施加到Y电极，并且X电极接地。因此，在等离子体面板100的放电分区中的形成壁电荷的放电分区，开始持续放电，即显示放电。
在第二模式下，由于面板电容Y电极的电压保持为持续放电电压Vs，并且面板电容X电极的电压保持为接地，因此面板电容两端的电压保持为持续放电电压Vs。因此，面板发光。在第二模式下，如图7和8B所示，流经电容C1、开关S1和电感L2的电流减小。当t等于t2时，流经电感L2的电流IL2几乎变为-IL2pk，并且断开开关S1。因此，结束第二模式。
3)第三模式(t2到t3)
在第三模式下，断开开关S1，从而形成开关S4、面板电容Cp、开关Yb、开关Ya、电感L2和电容C2的谐振路径。因此，面板电容Y电极的电压Vy减小。结果，面板两端的电压差Vp减小。在第三模式下，居于经过持续放电的放电空间的Y电极周围的壁电荷收集在电容C2中。当t等于t3时，面板两端的电压差Vp变为0，并且结束第三模式。第三模式周期比整个开关周期短得多。电感电流IL2的变化值忽略不计。
4)第四模式(t3到t4)
当t等于t3时，在面板电容Y电极的电压变为0的情况下，闭合开关S2的体二极管。此时，当在开关S2的漏极和源极之间的电压为0的状态下闭合开关S2时，不发生闭合开关损耗。当t等于t4时，在IL1变为IL1pk并且断开开关S2的情况下，结束第四模式，并且开始另一半周期的操作。
如上所述，根据本发明的实施例，甚至当存在电路寄生元件时，面板电容Y电极或X电极的电压可以通过存储在电感L2或L1的能量提高到持续放电电压Vs。因此，当闭合S1或S3时，可以执行零电压开关。
另外，根据本发明的实施例，将用于恢复功率的电容C1和C2以及电容C3和C4之间的电压先前充电到Vs/2是没有必要的；并且在复位周期、寻址周期和擦除周期内通过反向相连开关保持电容C1和C2以及电容C3和C4的电压是可能的。因此，防止在开始持续放电脉冲时产生涌流是可能的。
尽管本发明是结合目前认为是实际的实施例来描述的，但应该理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反包括在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下的各种修改和等价装置。
如上所述，根据本发明，尽管存在电路寄生元件仍执行零电压开关，并且防止在开始持续放电操作时产生涌流是可能的。

Claims (13)

1.一种用于驱动等离子体显示面板的装置，其中，等离子体显示面板包括多个彼此成对的扫描电极和支撑电极，并且在扫描电极和支撑电极之间包括面板电容，该装置包括：
持续放电单元，具有串联在第一电压和第二电压之间的第一和第二开关，第一和第二开关的触点连接到面板电容的一端，并且具有串联所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四开关，第三和第四开关的触点连接到面板电容的另一端，持续放电单元将面板电容一端的电压保持为所述第一电压或所述第二电压；
第一充放电单元，具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第一和第二电容，以及连接到第一和第二电容的触点与面板电容一端的第一电感，第一充放电单元将面板电容的一端充电到所述第一电压，或者将它放电到所述第二电压；以及
第二充放电单元，具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四电容，以及连接到第三和第四电容的触点与面板电容另一端的第二电感，第二充放电单元将面板电容的另一端充电到所述第一电压，或者将它放电到所述第二电压。
2.如权利要求1所述的装置，其中，第一充放电单元进一步包括第五开关，用于开关第一电感和面板电容之间的电流路径；
并且其中，第二充放电单元进一步包括第六开关，用于开关第二电感和面板电容之间的电流路径。
3.如权利要求2所述的装置，其中，第五开关和第六开关在复位周期、寻址周期和擦除周期内断开。
4.如权利要求3所述的装置，其中，第五开关是由一对晶体管电路形成的第一反向相连开关，其中每个晶体管电路具有一个二极管，这两个二极管以极性相反的方式进行连接；
并且其中，第六开关是由一对晶体管电路形成的第二反向相连开关，其中每个晶体管电路具有一个二极管，这两个二极管以极性相反的方式进行连接。
5.如权利要求1所述的装置，其中，第一到第四开关是晶体管，其中每个晶体管均具有一个体二极管。
6.如权利要求1所述的装置，其中，第一电压为持续放电电压，并且第二电压是地电压。
7.一种等离子体显示面板，包括；
面板，包括多个寻址电极以及与寻址电极交叉并且彼此成对的多个扫描电极和支撑电极，并且在扫描电极和支撑电极之间包括面板电容；
控制器，用于接收外部视频信号，并且生成寻址驱动控制信号和持续放电信号；
寻址驱动器，用于从控制器接收寻址驱动控制信号，并且将用于选择要显示的放电分区的显示数据信号施加到寻址电极；
扫描和持续驱动器，用于从控制器接收持续放电信号，并且将持续放电电压交替输入到扫描电极和支撑电极，从而执行所选放电分区的持续放电，
其中，扫描和持续驱动器，包括：
持续放电单元，具有串联在第一电压和第二电压之间的第一和第二开关，第一和第二开关的触点连接到面板电容的一端，并且具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四开关，第三和第四开关的触点连接到面板电容的另一端，持续放电单元将面板电容一端的电压保持为所述第一电压或所述第二电压；
第一充放电单元，具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第一和第二电容，以及连接到第一和第二电容的触点与面板电容一端的第一电感，第一充放电单元将面板电容的一端充电到所述第一电压，或者将它放电到所述第二电压；以及
第二充放电单元，具有串联在所述第一电压和所述第二电压之间的第三和第四电容，以及连接到第三和第四电容的触点与面板电容另一端的第二电感，第二充放电单元将面板电容的另一端充电到所述第一电压，或者将它放电到所述第二电压。
8.如权利要求7所述的等离子体显示面板，其中，第一充放电单元进一步包括第五开关，用于开关第一电感和面板电容之间的电流路径；
并且其中，第二充放电单元进一步包括第六开关，用于开关第二电感和面板电容之间的电流路径。
9.如权利要求8所述的等离子体显示面板，其中，第五开关和第六开关在复位周期、寻址周期和擦除周期内断开。
10.如权利要求7所述的等离子体显示面板，其中，第一电压为持续放电电压，并且第二电压是地电压。
11.一种用于驱动如权利要求2所述装置的等离子体显示面板的方法，包括：
闭合第二和第四开关，从而将面板电容两端的电压都保持为第二电压；
闭合第五开关，并且断开第二开关，从而将面板电容一端的电压提高到第一电压；
当面板电容一端的电压提高到第一电压时闭合第一开关，从而将面板电容两端的电压分别保持为第一电压和第二电压；
断开第一开关，从而将面板电容一端的电压降低到第二电压；以及
当面板电容一端的电压降低第二电压时闭合第二开关，从而将面板电容一端的电压保持为第二电压。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括在复位周期、寻址周期和擦除周期内断开第五和第六开关，从而保持第一到第四电容的充电电压。
13.如权利要求11所述的方法，其中，第一电压为持续放电电压，并且第二电压是地电压。
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