CN1447300A - 电容负载驱动电路和等离子体显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种低成本电容负载驱动电路，其中参考电压，第一电压和第二电压供给电容负载，以及一种使用这种低成本电容负载驱动电路的等离子体显示装置已经公开。该电容负载驱动电路包括击穿电压适当调整的参考电压开关，第一开关，参考电压相位调整电路，以及第一相位调整电路，并且即使当使用不同击穿电压的器件时，由于开关特性不同而导致的故障也可以避免发生。

Description

电容负载驱动电路和等离子体显示装置
技术领域
本发明涉及一种电容负载驱动电路，其用作等离子体显示装置的保持电极和扫描电极的驱动电路，并涉及一种等离子体显示装置，其包括用作保持电极和扫描电极驱动电路的电容负载驱动电路。
背景技术
等离子体显示装置已经作为平面显示器被推向实际应用，并且它是具有高亮度的薄显示器。图1显示传统三电极AC驱动等离子体显示装置的通用结构。如示意图所示，等离子体显示装置包括由两个衬底组成的等离子体显示板(PDP)，放电气体密封于在两个衬底之间，每个衬底具有相邻交替排列的多个X电极(X1，X2，X3，...，Xn)和Y电极(Y1，Y2，Y3，...，Yn)，在垂直于它们的方向上排列的多个地址电极(A1，A2，A3，...，Am)，和位于交叉点的荧光体，将地址脉冲施加到地址电极的地址驱动器2，将保持放电脉冲施加到X电极的X公共驱动器3，将扫描脉冲顺序地施加到Y电极的扫描驱动器4，向扫描驱动器4提供施加到Y电极的保持放电脉冲的Y公共驱动器5，以及控制各个部分的控制电路6，并且控制电路6进一步包括，包括帧存储器的显示数据控制部分7以及由扫描驱动器控制部分9和公共驱动器控制部分10组成的驱动控制电路8。X电极也称作保持电极而Y电极也称作扫描电极。因为等离子体显示装置广为人知，完整装置的更详细描述不在这里给出，仅进一步描述涉及本发明的X公共驱动器3和Y公共驱动器5。等离子体显示装置的X公共驱动器，扫描驱动器和Y公共驱动器已经公开，例如，在日本专利号3201603，日本未审查专利公开(Kokai)号9-68946和日本未审查专利公开(Kokai)号2000-194316中。
图2显示如上所描述已经公开的X公共驱动器，扫描驱动器和Y公共驱动器的结构的一个实例。多个X电极通常被连接在一起并由X公共驱动器3驱动。X公共驱动器3包括输出器件(晶体管)Q8，Q9，Q10和Q11，这些晶体管分别在公共X电极终端和电压源+Vs1之间，公共X电极终端和-Vs2之间，公共X电极终端和+Vx之间，以及公共X电极终端和地(GND)之间。通过导通任何一个晶体管，相应的电压将供给到公共X电极终端。
扫描驱动器4由供给各个Y电极的各个驱动器组成，各个驱动器包括晶体管Q1和Q2以及分别与Q1和Q2并联的二极管D1和D2。各个驱动器的晶体管Q1和Q2以及二极管D1和D2的一端连接到各个Y终端，而另一端通常连接到Y公共驱动器5。Y公共驱动器5包括晶体管Q3，Q4，Q5，Q6和Q7，这些晶体管分别在来自扫描驱动器4的线和电压源+Vs1，-Vs2，+Vwy，+Vy，和地(GND)之间，并且晶体管Q3，Q5和Q7连接到晶体管Q1和二极管D1，而晶体管Q4和Q6连接到晶体管Q2和二极管D2。
在复位期间，Q5和Q11导通，而其它晶体管保持关闭，从而+Vwy施加到Y电极并且0V施加X电极以产生使显示板1中的显示单元进入一致状态的全写/擦除脉冲。这时，电压+Vwy经由Q5和D1施加到Y电极。在寻址期间，Q6，Q7和Q10导通，而其它晶体管保持关闭，从而+Vx施加到X电极，电压GND施加到Q2的终端，并且-Vy施加到Q1的终端。在这种状态下，将Q1导通并将Q2关闭的扫描脉冲顺序地施加到各个驱动器。这时，在扫描脉冲没有施加的各个驱动器中，Q1关闭而Q2导通，因此，-Vy经由Q1施加到扫描脉冲所施加的Y电极，GND经由Q2施加到其它Y电极，并且在正数据电压所施加的地址电极和扫描脉冲所施加地Y电极之间引发地址放电。这样，显示板中的每个单元进入与显示数据对应的一种状态。
在保持放电期间，Q1，Q2，Q5～Q7，Q10和Q11保持关闭，而Q3和Q9以及Q4和Q8交替导通。这些晶体管称作保持晶体管，其中这里连接到高电位端电源的Q3和Q8称作高端开关，而连接到低电位端电源的Q4和Q9称作低端开关。这样，+Vs1和-Vs2交替施加到Y电极和X电极，并且保持放电在寻址期间已经引发地址放电的单元中引发，从而显示被执行。这时，如果Q3导通，+Vs1经由D1施加到Y电极，而如果Q4导通，-Vs2经由D2施加到Y电极。换句话说，在保持放电期间，电压Vs1+Vs2以相反的极性交替地施加到X电极和Y电极。这一电压在这里称作保持电压。
上面所描述的实例仅是各种实例中的一个，并且关于复位期间，寻址期间和保持放电期间施加何种电压而有各种修改，并且扫描驱动器4，Y公共驱动器5和X公共驱动器6也有各种修改。特别地，在上面所描述的驱动电路中，+Vs1和-Vs2交替地施加到Y电极和X电极以施加Vs1+Vs2＝Vs的保持电压，但是有另一种方法，在这种方法中Vs和GND交替地施加，并且这种方法被广泛使用。
在通用等离子体显示装置中，电压Vs设置为150V～200V，并且驱动电路由大额定电压(击穿电压)的晶体管构成。与此相反，在例如日本专利号3201603，日本未审查专利公开(Kokai)号9-68946和日本未审查专利公开(Kokai)号2000-194316中公开的驱动方法中，正负保持电压(+Vs/2和-Vs/2)交替地施加到X电极和Y电极。这有一个优点，将可以减小供给保持电压的电源的平滑电容器的击穿电压。
扫描脉冲必须顺序地施加到各个Y电极，因此，涉及扫描脉冲施加的Q1和Q2需要能够高速操作。而且，因为引发保持放电的次数影响显示亮度，并且在固定期间必须引发尽可能多的保持放电，所以涉及保持放电脉冲施加的保持晶体管Q3，Q4，Q8和Q9也需要能够高速操作。另一方面，在等离子体显示装置中，必须向各个电极施加高电压以便引发放电，因此，晶体管需要具有高击穿电压。具有高的击穿电压但是具有相对低的操作速度的晶体管，或者具有高的操作速度但是具有相对低的击穿电压的晶体管，可以以低成本制造，但是不仅具有高的击穿电压而且具有高的操作速度的晶体管是高成本的。
在图2的晶体管中，Q6，Q7，Q10和Q11的操作速度可以相对低，因为它们不直接涉及需要高速操作的扫描脉冲和保持放电脉冲的施加。虽然Q1和Q2需要高速操作，但是它们的击穿电压可以相对小，因为D1和D2与它们并联，所施加的电压是-Vy和GND，并且它们之间电压差相对小。
与此相反，保持晶体管Q3，Q4，Q8和Q9需要能够高速操作，并且在其上施加高电压。在图2电路中的所施加的电压中，最大的是复位电压+Vwy而最小的是-Vs2。当Q5导通时，复位电压+Vwy被施加，因此，电压Vwy+Vs2作为结果施加到保持晶体管Q4。通常，-Vy大于-Vs2(绝对值小于)并且+Vx小于+Vsl。施加到其它保持晶体管Q3，Q8和Q9的最大电压是Vs1+Vs2，这个电压小于施加到Q4的电压Vwy+Vs2。
如上所述，由等离子体显示装置的驱动电路供给的电压有各种修改实例，因此，施加到各个保持晶体管的最大电压从而彼此不同。一般而言，当大于高电位端保持电压的电压被施加时，施加到构成低端开关的保持晶体管的最大电压大于保持电压，而当小于低电位端保持电压的电压被施加时，施加到构成高端开关的保持晶体管的最大电压大于保持电压。
在传统装置中，选择相同击穿电压(额定电压)的保持晶体管，而不管施加的最大电压的不同，如上所述。换句话说，选择器件使得它们的击穿电压对应于接收最大电压的保持晶体管的击穿电压，并且从具有相同击穿电压的那些晶体管中选择其它保持晶体管。这意味着，当选择不同击穿电压的器件时选择不同种类或大小的晶体管，结果，各个晶体管的开关性能不同。而且，高击穿电压的器件具有高饱和电压，并且需要一种电路结构，在这种电路结构中多个设备并联驱动以便降低饱和电压。因此，如果使用不同击穿电压的保持晶体管，各个保持晶体管的开关性能彼此不同从而导致它们不能稳定地导通/关闭的问题。在保持(保持放电)操作中，电荷从一个电极移到另一个电极，并且施加保持电压的同步是重要的，因此，如果同步不正确则导致保持操作终止的问题。
出于上面提及的原因，电容附加驱动电路，例如等离子体显示装置保持电极的驱动电路和扫描电极的驱动电路，不通过组合不同击穿电压的驱动晶体管(输出器件)来配置。
另一方面，在传统等离子体显示装置中，保持电压通过向一个电极施加GND来供给，但是一种结构，其中供给保持电压的电源的平滑电容器的击穿电压可以通过向X电极和Y电极交替地施加正负电压而降低，如上所述，已经在日本专利号3201603，日本未审查专利公开(Kokai)号9-68946和日本未审查专利公开(Kokai)号2000-194316中公开。为了以上面所描述的方式施加保持电压，需要能够以高精度稳定地供给正负电压的小型电源电路。
发明内容
本发明的第一个目的在于，通过使用适当的保持晶体管实现一种低成本的电容负载驱动电路，第二个目的在于，实现一种执行正负保持电压施加的高可靠性的等离子体显示装置。
本发明第一方面的电容负载驱动电路是向电容负载供给参考电压，第一电压和第二电压的驱动电路，并且当参考电压与第二电压之间的电压差大于第一电压与第二电压之间的电压差时，选择供给第一电压的第一开关的额定电压，使得低于(较低的击穿电压)供给参考电压的参考电压开关的额定电压，并且当第一电压与第二电压之间的电压差大于参考电压与第二电压之间的电压差时，选择参考电压开关的额定电压，使得低于第一开关的额定电压。然后，提供调整驱动参考电压开关的驱动脉冲的相位的参考电压相位调整电路和调整驱动第一开关的驱动脉冲的相位的第一相位调整电路，据称两个开关的同步可以精确地调整。这样，即使使用不同击穿电压的器件(晶体管)，由于不同击穿电压而开关性能不同导致的故障发生可以避免，并且开关中并联器件的数目可以减少从而晶体管芯片的大小可以减小。
为简单起见，在假设第一电压大于参考电压，第二电压大于第一电压，并且施加到参考电压开关的最大电压大于施加到第一开关的最大电压的基础上，描述一个实例，但是，显然施加到第一开关的最大电压大于施加到参考电压开关的最大电压的情况也可以适用于相反的方式。
第二电压通过第一开关或直接供给电容负载。当第二电压通过第一开关供给时，它经由第五开关和第二二极管供给第一开关，但是在这种情况下，第一开关被驱动使得当第五开关导通时导通，以便阻止低电位参考电压和第二电压之间的差动电压施加到第一开关。
当第二电压直接供给电容负载时，在电容负载和第一开关之间提供保护性二极管。
为了减小驱动力，提供在低电位参考电压和第一电压之间的第三电压，并且当供给电容负载的电压从低电位参考电压变化到第一电压时，第三电压经由第三开关暂时供给电容负载，并且当供给电容负载的电压从第一电压变化到低电位参考电压时，第三电压经由第四开关暂时供给电容负载，但是在这种情况下，提供调整驱动第三开关的驱动脉冲的相位的第三相位调整电路和调整驱动第四开关的驱动脉冲的相位的第四相位调整电路，并且使第三开关的额定电压低于第四开关的额定电压。
另外，如果第三和第四开关的终端经由电感连接到电容负载，那么可以配置涉及向电容负载供给低电位参考电压和第一电压的功率回收路径。
虽然，显然地参考电压开关和第一开关都可以由功率MOSFET或绝缘栅极双极型晶体管来配置，根据本发明，也可以由功率MOSFET来配置低击穿电压的第一开关，而由绝缘栅极双极型晶体管来配置高击穿电压的参考电压开关。
当设置使得低电位参考电压是负电压并且在低电位参考电压和第一电压之间的中间电位是GND时，它可以是这样一种情况，其中X电极和Y电极设为GND。在这种情况下，如果在提供第三和第四开关的配置中第三电压设为GND，可以通过使用第三和第四开关来将X电极和Y电极设为GND，并且不必要提供另一个开关来将X电极和Y电极设为GND。
如果上面提及的电容负载驱动电路用作等离子体显示装置中的X公共驱动器或Y公共驱动器，那么可以实现一种高可靠性的小型等离子体显示装置。
在这种等离子体显示装置中，当低电位参考电压是负电压时，需要产生第一正电压和负电压的电源电路，并且第一正电压和负电压需要以高精度产生。因此，电源电路由以高精度产生第一电压的第一电压电路和以高精度产生负电压的负电压电路配置，每个电路监控产生的电压以保持电压值稳定。
配置使得负电压从第一正电压产生也是可能的。
通过使用具有变压器的电源电路，整流取自变压器次级侧的电流以产生第一电压和负电压，并检测它们中一个的电压值以控制用来控制供给变压器初级侧的电流的开关，来以高精度产生第一电压和负电压也是可能的。
附图说明
本发明的特征和优点将从下面结合附图的描述中更清楚地理解，其中：
图1显示等离子体显示装置的完整结构；
图2显示X电极和Y电极驱动电路的传统实例；
图3显示本发明第一实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图4显示第一实施方案中的驱动波形；
图5显示本发明第二实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图6显示第二实施方案中的驱动波形；
图7显示本发明第三实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图8显示第三实施方案中的驱动波形；
图9显示本发明第四实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图10显示第四实施方案中的驱动波形；
图11显示本发明第五实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图12显示本发明第六实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图13显示本发明第七实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图14显示本发明第八实施方案中的电容负载驱动电路的结构；
图15显示本发明第九实施方案中的等离子体显示装置的Y电极驱动电路的结构；
图16显示第九实施方案中的X电极驱动电路的结构；
图17显示第九实施方案中的包括相位调整电路的结构；
图18A～图18C显示相位调整电路结构的实例；
图19显示第九实施方案中的驱动波形；
图20显示本发明第十实施方案中的Y电极驱动电路的结构；
图21显示第十实施方案中的驱动波形；
图22显示本发明第十一实施方案中的等离子体显示装置的完整结构；
图23A和图23B显示第十一实施方案中的电源电路结构的实例；
图24A和图24B显示第十一实施方案中的电源电路结构的实例；
图25显示本发明第十二实施方案中的等离子体显示装置的完整结构；
图26显示第十二实施方案中的电源电路结构的实例；
图27显示第十二实施方案中的电源电路结构的实例。
具体实施方式
图3显示本发明第一实施方案中的电容负载驱动电路的结构。如示意图所示，电容负载CL的一端连接到地GND，并且电容负载驱动电路向电容负载CL的另一端供给电压V0。所供给的电压V0是低电位参考电压GND，作为第一电压的正电压Vs，以及大于第一电压Vs的Vw。
在第一实施方案的电容负载驱动电路中，构成第一开关的晶体管SWCU与构成第二开关的晶体管SWCD串联，并且SWCU和SWCD的连接点连接到CL。SWCD的一端经由二极管D3连接到供给Vs的电源，并且同时经由构成第五开关的晶体管SWR连接到供给Vw的电源。SWCD的另一端连接到GND。SWCU的控制信号ICU在相位调整电路11中相位调整成为信号ACU，并且在放大电路12中放大后施加到SWCU的栅极。类似地，SWCD的控制信号ICD在相位调整电路13中相位调整成为信号ACD，并且在放大电路14中放大后施加到SWCD的栅极。控制信号IVW施加到SWR的栅极。
第一实施方案中的电容负载驱动电路的特征在于构成第一开关的晶体管SWCU由低击穿电压(低额定电压)的器件组成，构成第二开关的晶体管SWCD由高击穿电压(高额定电压)的器件组成，并且驱动信号ICU和ICD相位调整并施加于SWCU和SWCD的栅极。具体地说，SWCD的额定电压在高电压Vw作为最大电压施加的假设上给定，而SWCU的额定电压在电压Vs作为最大电压施加的假设上给定。SWCU和SWCD在这里由绝缘栅极双极型晶体管组成。下面描述第一实施方案中的电容负载驱动电路的操作。
在这一电路中，在晶体管SWCD关闭的状态下，晶体管SWCU导通以向电容负载CL供给第一电压Vs。另一方面，在SWCU关闭的状态下，SWCD导通以将施加到电容负载CL的电压V0降低到GND。另外，在SWCD关闭而SWCU导通的状态下，SWR导通以向电容负载CL供给第二电压Vw。当第二电压Vw供给电容负载CL时，二极管D3关闭而二极管D4导通。
在这一电路中，当第二电压Vw供给电容负载CL时，电压Vw施加到晶体管SWCD。因此，SWCD由高击穿电压器件组成。与此相反，SWCU使用低击穿电压器件，因此，防止Vw施加到SWCU是必要的。例如，当施加到电容负载CL的电压V0是GND时，如果SWR先导通然后SWCU才导通，那么在SWCU从关闭状态向导通状态转换期间的初始阶段中高电压VW有可能施加到SWCU。但是，SWCU的额定电压在电压Vs作为最大电压施加的假设上给定，因而如果高电压Vw施加，SWCU有可能毁坏。为了避免这一点，控制第一实施方案中的电容负载驱动电路，使得当SWR导通时SWCU必定导通。具体地说，设计同步使得SWCU导通之后SWR导通，并且SWR关闭之后SWCU关闭。
二极管D3用来防止SWR导通时电压Vw的电源和电压Vs的电源之间的短路。二极管D4用来防止当电压Vw低于电压Vs时，例如启动时，电流回流到SWR。
图4显示第一实施方案的电容负载驱动电路中的驱动波形。如示意图所示，当SWR导通并且电压Vw施加时，SWCU也导通。而且，因为在这一电容负载驱动电路中，低击穿电压器件用于SWCU而高击穿电压器件用于SWCD，开关特性不一定相同。因此，提供相位调整电路11和13以使电流操作稳定。相位调整电路11和13调整在控制信号ICU和ICD上升沿的延迟量和在下降沿的延迟量。结果，可以适当地确定相位余量(在SWCU和SWCD都关闭的期间)a和b，并且可以实现稳定的操作。
另一方面，当不使用相位调整电路时，选择具有类似开关特性的SWCU(低击穿电压部件)和SWCD(高击穿电压部件)或者当为稳定操作设计控制信号ICU和ICD时考虑开关特性的差别是必要的。
图5显示本发明第二实施方案中的电容负载驱动电路的结构。第二实施方案中的电容负载驱动电路是第一实施方案中的电容负载驱动电路的改进电路，其中提供功率损耗抑止/功率回收电路。在功率损耗抑止/功率回收电路中，电压Vp由直接连接在SWCU的终端和GND之间的电容器CP1和CP2形成，电压Vp在电压Vs和GND之间，并且电容器CP1和CP2相同从而Vp为Vs/2。晶体管SWLU的一端经由电感器件L1和二极管D5连接到CL，而另一端连接到CP1和CP2的连接点。在相位调整电路16中相位调整后，SWLU的控制信号ILU在放大电路17中放大并施加到SWLU的栅极。在相位调整电路18中相位调整后，SWLD的控制信号ILD在放大电路19中放大并施加到SWLD的栅极。
图6显示第二实施方案中的电容负载驱动电路的驱动波形。如示意图所示，SWCU和SWCD的驱动信号DCU和DCD具有与第一实施方案中相同的波形。在第二实施方案中，SWLU刚好在SWCU导通之前导通，积累在电容器CP1和CP2中的电荷经由电感器件L1和二极管D5供给电容负载CL。SWLD刚好在SWCD导通之前导通，积累在电容负载CL中的电荷经由电感器件L2和二极管D6供给电容器CP1和CP2。这样，通过经由电感器件L1和L2实现向电容负载CL供给电荷/从电容负载CL恢复电荷，SWCU和SWCD的功率损耗可以减小。在这种情况下，原则上可以形成无损的电容负载驱动电路，因为可以利用LC电路的谐振。
在第二实施方案的电容负载驱动电路中，当供给电容负载CL的电压V0在Vs和GND之间改变时，它暂时改变到中间电压Vp然后改变到目标电压，因此，功率改变量被抑止，并且可以获得不使用电感器件L1和L2却可以抑止功率损耗的效果。
例如，假设P1为第一实施方案中的没有SWLU和SWLD的电路的功率损耗，P1如下表示：
P1＝CL×Vs×Vs/2，
其中CL是电容负载的电容。
而且，假设P2为第二实施方案中的带有SWLU和SWLD的电路的功率损耗，P2如下表示：
P2＝CL×Vp×Vp/2+CL×(Vs-Vp)×(Vs-Vp)/2。
如果Vp＝Vs/2，那么，
P2＝CL×Vs×Vs/4＝P1/2。
这意味着原则上可以不使用电感器件L1和L2而使功率损耗减半。
在第二实施方案的电路中，即使当电压Vw施加到电容负载，可以通过二极管D5来阻止电压施加到SWLU，因此，SWLD需要由高击穿电压器件来实现，但是SWLU可以由与SWLD比较较低击穿电压的器件来配置。SWLD由IGBT配置而SWLU由MOS晶体管配置。
当SWLU的击穿电压不同于SWLD的击穿电压时，通过提供相位调整电路16和18以调整同步或者通过考虑所使用器件的开关特性而设计控制信号ILU和ILD，来实现稳定操作是必需的，因为开关特性不一定相同。相位调整电路16和18调整在控制信号ILU和ILD在上升沿和在下降沿的延迟量。结果，可以适当地确定图6中所示的相位余量(在SWCU和SWCD都关闭的期间)c，d，e和f，并且可以实现稳定的操作。
虽然在第一和第二实施方案中低电位端参考电压设为地GND，低电位端参考电压也可以设为负电压-Vs。第三和第四实施方案是低电位端参考电压设为负电压-Vs的实施方案。
图7显示本发明第三实施方案中的电容负载驱动电路的结构。这个电路不同于第一实施方案中的电路，其中晶体管SWCD的一端连接到电压-Vs2的电源并且Vs1供给二极管D3。在这种情况下，保持电压是Vs1+Vs2。SWCU由低击穿电压器件组成而SWCD由高击穿电压器件组成。因为操作与第一实施方案中相同，所以省略描述。这里，SWCD由IGBT组成而SWCU由MOS晶体管组成。
图8显示第三实施方案的电容负载驱动电路中的驱动波形。它们不同于第一实施方案中的驱动波形，其中在VS1和-Vs2作为V0供给。
图9显示本发明第四实施方案中的电容负载驱动电路的结构。这个电路不同于第二实施方案中的电路，其中晶体管SWCD的一端连接到电压-Vs2的电源，Vs1供给二极管D3，并且SWLU和SWLD的一端连接到GND。因为这一点，第二实施方案中的电容器Cp1和Cp2可以省略。保持电压为Vs1+Vs2，SWCU由低击穿电压器件组成而SWCD由高击穿电压器件组成。因为操作与第二实施方案中相同，所以省略描述。
在保持过程中+Vs1和-Vs2(Vs1＝Vs2)交替地供给保持电极和扫描电极的等离子体显示装置中，可能有一种情况，其中GND施加到保持电极和扫描电极。在第四实施方案的电路中，SWLU和SWLD的一端连接到GND，并且可以施加GND到电容负载CL，因此，如果使用第四实施方案中的电路，不必要提供另一个电路来向保持电极和扫描电极施加GND。
图10显示第四实施方案中的电容负载驱动电路的驱动波形。它们不同于第二实施方案中的驱动波形，其中VS1和-Vs2作为V0供给。
虽然在第一到第四实施方案中，高电压Vw经由晶体管SWCU来供给，也可以直接向电容负载CL供给Vw。第五到第八实施方案是本发明应用于Vw直接供给电容负载CL的结构中的实施方案。
图11显示本发明第五实施方案中的电容负载驱动电路的结构。这个电路不同于第一实施方案中的电路，其中二极管D4的阴极直接连接到电容负载CL并且SWCU经由二极管D7连接到电容负载CL。在这种情况下，二极管D3可以省略。在第五实施方案的电路中，高电压Vw不施加到SWCU，与SWR和SWCU的操作同步无关。因为操作与第一实施方案中相同，所以省略描述。
图12显示本发明第六实施方案中的电容负载驱动电路的结构，这个电路不同于第二实施方案中的电路，其中二极管D4的阴极直接连接到电容负载CL并且SWCU经由二极管D7连接到电容负载CL。
图13显示本发明第七实施方案中的电容负载驱动电路的结构，这个电路不同于第三实施方案中的电路，其中二极管D4的阴极直接连接到电容负载CL并且SWCU经由二极管D7连接到电容负载CL。
图14显示本发明第八实施方案中的电容负载驱动电路的结构，这个电路不同于第四实施方案中的电路，其中二极管D4的阴极直接连接到电容负载CL并且SWCU经由二极管D7连接到电容负载CL。
接下来，将描述本发明的电容负载驱动应用于等离子体显示装置中X公共驱动器3和Y公共驱动器5的情况。这种情况的基本特征在于，大于保持电压的最大电压所施加的保持晶体管由高击穿电压器件组成，而最大电压为保持电压的保持晶体管由低击穿电压器件组成。例如，当图2的电路中+Vwy大于+Vs1时，晶体管Q4由高击穿电压器件组成而晶体管Q3由低击穿电压器件组成。当+Vx大于+Vs1时，晶体管Q9由高击穿电压器件组成而晶体管Q8由低击穿电压器件组成。
接下来，描述本发明应用于图1中所示的等离子体显示装置中X公共驱动器3和Y公共驱动器5的具体实施方案。在这个等离子体显示装置中，+Vs1和-Vs2作为保持电压来施加。在复位过程中施加到Y电极的复位电压Vw大于+Vs1，并且在寻址过程中施加到X电极的+Vx也大于+Vs1。
图15显示本发明第九实施方案的等离子体显示装置中包括扫描驱动器4和Y公共驱动器5的Y电极驱动电路的结构。如在传统结构中一样，扫描驱动器4包括串联的晶体管Q1和Q2，与Q1并联的二极管D1，和与Q2并联的二极管D2。Q1和Q2需要执行快速操作但是它们不需要具有高击穿电压。
Y公共驱动器5包括Y保持电路21，在Y保持电路21和电压源+Vs1之间提供的二极管D13，Y复位电路22，连接在D2的阴极和地GND之间的晶体管QGY，在D1的阳极和电压源-Vs2之间提供的开关SWS，转换控制信号GY和SY的电平的电平移位电路35和37，以及将电平移位电路35和37的输出施加到晶体管QGY和Qs栅极的预驱动电路36和38。开关SWS通过串联晶体管Qs和二极管来配置。
Y保持电路包括连接到D1阳极的保持晶体管Q23，连接到D2阴极的保持晶体管Q24，经由二极管D15和电感器件L11连接到D1阳极的晶体管Q31，经由二极管D16和电感器件L12连接到D2阴极的晶体管Q32，转换晶体管Q23，Q24，Q31和Q32的控制信号CUY，CDY，LUY和LDY的电平的电平移位电路23，25，27和29，将电平移位电路23，25，27，29的输出施加到晶体管Q23，Q24，Q31和Q32栅极的预驱动电路24，26，28和30，连接在Q23和Q31的终端之间的电容器C1，连接在Q24和Q32的终端之间的电容器C2，以及连接在Q23和Q24的终端之间的电容器Cs。晶体管Q31和Q32，电容器C1和C2，二极管和电感器件构成功率回收电路，该功率回收电路当在保持放电期间转换施加到Y电极的电压时回收功率以将它用于下一次转换。因为这个电路已经在日本未审查专利公开(Kokai)号7-160219中公开，这里省略详细的描述。
Y复位电路包括晶体管Qw，其一个终端连接到电压源Vw而另一个终端经由电阻器和二极管连接到Q23的另一个终端，转换控制信号W的电平的电平移位电路31，以及将电平移位电路31的输出施加到晶体管Qw栅极的预驱动电路32。
在上面所描述的电容负载驱动电路中，晶体管Q23，Q24，Q31，Q32和Qw分别对应于SWCU，SWCD，SWLU，SWLD和SWR，并且D13，D14，D15，D16，L11，L12，C1和C2分别对应于D3，D4，D5，D6，L1，L2，CP1和CP2。
在第九实施方案的电路中，保持晶体管Q23和Q31由低击穿电压器件组成，而保持晶体管Q24和Q32由高击穿电压器件组成。电平移位电路23，25，27，29和31移位控制信号的电平，该控制信号用作为输出器件参考电平(-Vs2)基准的GND来产生。
图16显示第九实施方案中的X公共驱动器3的结构。X公共驱动器3包括X保持电路11，在X保持电路和电压源+Vs1之间提供的二极管D23，以及Vx电路12。
X保持电路11包括连接到X电极的保持晶体管Q28和Q29，经由二极管D25和电感L21连接到X电极的晶体管Q33，经由二极管D26和电感L22连接到X电极的晶体管Q34，连接在X电极和GND之间的晶体管QGX，转换晶体管Q28，Q29，Q33，Q34和QGX的控制信号CUX，CDX，LUX，LDX和GX的电平的电平移位电路41，43，45，47和53，将电平移位电路41，43，45，47和53的输出施加到晶体管Q28，Q29，Q33，Q34和QGX栅极的预驱动电路42，44，46，48和54，连接在Q28和Q33的终端之间的电容器C3，以及连接在Q29和Q34的终端之间的电容器C4。晶体管Q33和Q34，电容器C3和C4，二极管和电感构成功率回收电路，该功率回收电路当在保持放电阶段转换施加到Y电极的电压时回收功率，以将它用于下一次转换。
Vx电路12包括晶体管Qx，其一端连接到电压源Vx而另一端经由电阻器和二极管D24连接到Q28的另一个终端，转换控制信号X的电平的电平移位电路49，和将电平移位电路49的输出施加到晶体管Qx栅极的预驱动电路50。
在上面所描述的电容负载驱动电路中，晶体管Q28，Q29，Q33，Q34和Qx分别对应于SWCU，SWCD，SWLU，SWLD和SWR，并且D23，D24，D25，D26，L21，L22，C3和C4分别对应于D3，D4，D5，D6，L1，L2，CP1和CP2。
保持晶体管Q28和Q33由低击穿电压器件组成，而保持晶体管Q29和Q34由高击穿电压器件组成。电平移位电路41，43，45，47和49用来移位控制信号的电平，该控制信号用作为输出器件参考电平(-Vs2)基准的GND来产生。
在第九实施方案中，供给Y保持电路21和X保持电路11的控制信号PCU，PCD，PGU和PGD在相位调整电路65，66，67和68中相位调整后供给电平移位电路，如图17中所示。这样，精确地调整保持脉冲改变沿的相位，即使当使用不同击穿电压的晶体管时以适当的同步来施加保持脉冲，并且提高功率回收的效率是可能的。
相位调整电路可以通过，例如图18A～图18C中所示的电路来实现。图18A显示可变电阻器R11和电容C11组合的实例，图18B显示电阻器R12和可变电容器C12组合的实例，图18C显示电子可调式电阻器R13和电容C13组合的实例。
图19显示在第九实施方案的等离子体显示装置中使用的驱动波形。如示意图所示，在复位期间，在X电极和地址电极设为0V的状态下，高电压Vw施加到Y电极以引发擦除放电。在寻址期间，在+Vs施加到X电极的状态下，-Vs2的扫描脉冲顺序地施加到Y电极，并且当扫描脉冲没有施加时，GND施加到Y电极，数据电压Vd与扫描脉冲的施加同步地施加到显示单元的地址电极，并且GND施加到非显示单元的地址电极。这样，所有单元被带入与显示数据一致的状态。虽然这里使用-Vs2的扫描脉冲，另一个电压也可以使用。但是，在这种情况下，提供供给这种电压的电压源是必需的。
在保持放电时期，在GND施加于地址电极的状态下，+Vs1和-Vs2顺序地施加到X电极和Y电极。在这种情况下，-Vs2用作基准并且在-Vs2施加到X电极和Y电极的状态下，在+Vs1施加之后-Vs2再施加到它们中的一个，然后在+Vs1施加之后-Vs2再施加到它们中的另一个，并且重复这些操作。这样，保持电压Vs1+Vs2施加在X电极和Y电极之间，保持放电在显示单元中引发，从而显示被执行。
图20显示本发明第十实施方案的等离子体显示装置中Y电极驱动电路的结构。从与图15的比较中显而易见，这个电路不同于第九实施方案中的电路，其中晶体管Q31和Q32，即SWLU和SWLD除了电容器C1和C2连接到GND。另一方面，可以省略电感L11和L12。其它操作与第九实施方案中相同。第十实施方案中的X电极驱动电路与第九实施方案中相同。
图21显示第十实施方案的等离子体显示中的驱动波形和晶体管Q31的开/关操作。该驱动波形不同于第九实施方案中的驱动波形，其中施加到X电极和Y电极的电压当在保持放电期间在Vs1和-Vs2之间转换时暂时设为GND。如在第二实施方案中所描述的，通过提供保持放电脉冲波形中的电平差来减少在保持放电脉冲在上升沿和下降沿的电压改变量以减少功率损耗是可能的。另一方面，因为晶体管Q31和Q32连接到GND，可以通过将它们导通来将Y电极设为GND电位。
图22显示本发明第十一实施方案中的等离子体显示装置的通用结构。在第十一实施方案的等离子体显示装置中，+Vs1和-Vs2作为保持电压来施加。因此，电源电路70产生+Vs1和-Vs2，并且经由二极管DS1和DS2将它们供给X保持电路11和Y保持电路21。
图23A和图23B显示电源电路70的结构实例，其中图23A显示产生电源电压+Vs1的部分的结构，而图23B显示产生电源电压-Vs2的部分的结构。如示意图所示，在初级侧上的电流通过控制电源控制电路72和74中的晶体管使得它们导通/关闭来控制。初级端上电流的间断流根据变压器Tr绕组数的比率在次级侧上产生交流电压。这个电压由电容器整流，平滑，并产生+Vs1和-Vs2。由电源电压+Vs1和-Vs2的输出端供给的电荷量依赖于所显示的图象而不同。因为这一点，输出+Vs1和-Vs2由电压检测电路71和73检测，并且检测值反馈到电源控制电路72和74。电源控制电路72和74根据所检测的电压来改变晶体管导通的占空率，使得恒定的电源电压+Vs1和-Vs2总可以输出。
图24A和图24B显示电源电路70的其它结构实例，其中图24A说明结构，而图24B说明操作。如在图24A中所示，次级侧上两个绕组中每个的一个终端连接到另一个。
在图24A所示的电路中，电压-Vs2由电压检测电路75来检测，并且从电源控制电路76供给晶体管的驱动信号被控制使得电压-Vs2保持恒定。负载电流从电压-Vs2的输出终端流出的时期对应于由图24B中电压VN表示的整流时期。当VN波形的整流时期与电压VP的整流时期一致时，负载电流也从电压-Vs2的输出终端流出。通过设计图24A中所示的变压器Tr使得建立这种极性，负载电流从电压Vs1的输出终端流出的时期与负载电流从电压-Vs2的输出终端流出的时期相一致是可能的。结果，即使当仅有电压-Vs2被检测时，如上所示，调整电压Vs1到合适的电压也是可能的。本发明展示一种效果，通过使用图24A中所示的电路，代替图23A和图23B中所示的电路，电路例如电压检测电路和电压控制电路可以由单个电路实现。这对于仅有电压Vs1，代替-Vs2，被检测和控制的情况也可以适用。
图25显示本发明第十二实施方案中的等离子体显示装置的通用结构。图25中的电源电路70产生电源电压Vs1。-Vs2产生电路80和81通过电压Vs1的DC/DC转换来产生电源电压-Vs2。
-Vs2产生电路80和81的结构的具体实例在图26中显示。虽然这个电路不同于图23B中所示的电路，其中电压Vs1用作输入电压，但是基本的操作与图23B中的电路相同。
图27显示-Vs2产生电路80和81的其它具体实例。在这个电路中，电压振幅Vs1的脉冲通过交替地导通/关闭第一电源开关QE1和第二电源开关QE2来产生。通过使用钳位二极管DE1来将脉冲的高电平钳位到GND，脉冲的低电平可以设为电压-Vs1。通过在由二极管DE2和电容器CE2组成的整流电路中整流电压-Vs1，产生直流电压-Vs2(＝-Vs1)。图27中所示的电路与图26中所示的电路比较有一个优点，即电压-Vs2可以不使用变压器而产生。
在第十二实施方案的等离子体显示装置中，在电源电路70中产生的保持电压的类型数可以减少。而且，虽然在第十二实施方案中描述使用电压Vs1来产生电压-Vs2的方法，但是也可以在电源电路中产生电压-Vs2，然后通过DC/DC转换来产生Vs1。
在本发明的电容负载驱动电路中，使用低击穿电压器件作为输出器件，降低器件的饱和电压，抑止平行驱动的器件数目，以及减小芯片的大小从而导致成本减少是可能的。
并且，根据本发明的等离子体显示装置，使用低击穿电压器件在用于例如保持电路的电容负载驱动电路中用作输出器件，降低器件的饱和电压，减少平行驱动的器件数目，以及减小芯片的大小从而导致成本减少是可能的。

Claims (27)

1.一种电容负载驱动电路，其中参考电压，第一电压和第二电压供给电容负载，该电容负载驱动电路包括向电容负载供给第一电压的第一开关，向电容负载供给参考电压的第二开关，调整驱动第一开关的驱动脉冲的相位的第一相位调整电路，以及调整驱动第二开关的驱动脉冲的相位的第二相位调整电路，其中参考电压和第二电压之间的电压差大于第一电压和第二电压之间的电压差，同时，第一开关的额定电压小于第二开关的额定电压，或者第一电压和第二电压之间的电压差大于参考电压和第二电压之间的电压差并且同时第二开关的额定电压小于第一开关的额定电压。
2.一种电容负载驱动电路，其中低电位参考电压，第一正电压和大于第一电压的第二电压供给电容负载，该电容负载驱动电路包括向电容负载供给第一电压的第一开关，向电容负载供给低电位参考电压的第二开关，调整驱动第一开关的驱动脉冲的相位的第一相位调整电路，以及调整驱动第二开关的驱动脉冲的相位的第二相位调整电路，其中第一开关的额定电压小于第二开关的额定电压。
3.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中第一电压经由第一二极管供给第一开关，第二电压经由第五开关和第二二极管供给第一开关，并且第一开关被驱动使得当第五开关导通时它总是导通。
4.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中第一电压经由第一二极管供给第一开关，第二电压经由第五开关和第二二极管供给电容负载，并且在电容负载和第一开关之间提供保护性二极管。
5.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中提供第三开关，当供给电容负载的电压从低电位参考电压变化到第一电压时将低电位参考电压和第一电压之间的第三电压供给电容负载，第四开关，当供给电容负载的电压从第一电压变化到低电位参考电压时供给第三开关，调整驱动第三开关的驱动脉冲的相位的第三相位调整电路，以及调整驱动第四开关的驱动脉冲的相位的第四相位调整电路，并且第三开关的额定电压小于第四开关的额定电压。
6.如权利要求5的电容负载驱动电路，其中提供串联在低电位参考电压的终端和第一电压的终端之间的两个电容器，并且第三开关的一个终端连接在两个电容器之间，第四开关的一个终端连接在两个电容器之间。
7.如权利要求5的电容负载驱动电路，其中第三开关和第四开关每个的一个终端连接到第三电压的源。
8.如权利要求6的电容负载驱动电路，其中第三开关的另一个终端经由第三二极管和第一电感器件连接到电容负载，并且第四开关的另一个终端经由第四二极管和第二电感器件连接到电容负载。
9.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中第一开关和第二开关由功率MOSFET组成。
10.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中第一开关和第二开关由绝缘栅极双极型晶体管组成。
11.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中第一开关由功率MOSFET组成而第二开关由绝缘栅极双极型晶体管组成。
12.一种电容负载驱动电路，其中低电位参考电压，第一正电压和大于第一电压的第二电压分别供给电容负载，该电容负载驱动电路包括由功率MOSFET组成的并向电容负载供给第一电压的第一开关，以及由绝缘栅极双极型晶体管组成的并向电容负载供给低电位参考电压的第二开关，其中第一开关的额定电压小于第二开关的额定电压。
13.如权利要求12的电容负载驱动电路，进一步包括：调整驱动第一开关的驱动脉冲的相位的第一相位调整电路，以及调整驱动第二开关的驱动脉冲的相位的第二相位调整电路。
14.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中低电位参考电压为地电位。
15.如权利要求2的电容负载驱动电路，其中低电位参考电压为负电压。
16.一种电容负载驱动电路，其中负电压，第一正电压和大于第一电压的第二电压分别供给电容负载，该电容负载驱动电路包括向电容负载供给第一电压的第一开关，向电容负载供给负电压的第二开关，当供给电容负载的电压从负电压变化到第一电压时将负电压和第一电压之间的第三电压供给电容负载的第三开关，以及当供给电容负载的电压从第一电压变化到负电压时提供第三电压的第四开关。
17.一种等离子体显示装置，其中至少保持电极驱动电路或扫描电极驱动电路包括权利要求16中所提出的电容负载驱动电路，其中除了当供给电容负载的电压从负电压变化到第一电压时和当从第一电压变化到负电压时之外，当第三电压供给电容负载时，第三开关和第四开关也导通。
18.一种等离子体显示装置，其中至少保持电极驱动电路或者扫描电极驱动电路包括权利要求1中所提出的电容负载驱动电路。
19.一种等离子体显示装置，其中至少保持电极驱动电路或者扫描电极驱动电路包括权利要求16中所提出的电容负载驱动电路，其中提供供给负电压和第一电压的电源电路。
20.如权利要求19的等离子体显示装置，其中电源电路包括第一电压检测电路，其用于检测待输出的第一电压的电压值，第一电压控制电路，其用于根据由第一电压检测电路检测的电压来稳定待输出的第一电压的电压值，负电压检测电路，其用于检测待输出的负电压的电压值，以及负电压控制电路，其用于根据由负电压检测电路检测的电压来稳定待输出的负电压的电压值。
21.如权利要求20的等离子体显示装置，其中负电压电路从由第一电压电路产生的第一电压来产生负电压。
22.如权利要求21的等离子体显示装置，其中负电压电路包括第一电源开关，其一端连接到第一电压电路的输出终端，连接在第一电源开关的另一端和地端之间的第二电源开关，电压转换电容器，其一端连接到第一电源开关和第二电源开关的连接点，连接在电压转换电容器的另一端和地端之间的钳位二极管，以及连接到电压转换电容器的另一端和钳位二极管的连接点的整流电路。
23.如权利要求19的等离子体显示装置，其中电源电路包括变压器，用于控制到变压器初级侧的电流供给的开关，通过从变压器的次级侧取出并整流电流来产生第一电压的第一整流电路，通过从变压器的次级侧取出并整流电流来产生负电压的第二整流电路，检测第一电压或负电压的电压值的电压检测电路，以及根据由电压检测电路检测的电压来控制开关的电源控制电路。
24.一种等离子体显示装置，其中正电压的保持电压和负电压的保持电压交替地供给保持电极和扫描电极，其中提供供给正电压和负电压的电源电路，并且电源电路包括正电压电路和负电压电路，正电压电路具有用于检测待输出的正电压的电压值的正电压检测电路和用于根据由正电压检测电路检测的电压来稳定待输出的正电压电压值的正电压控制电路，负电压电路具有用于检测待输出的负电压的电压值的负电压检测电路和用于根据由负电压检测电路检测的电压来稳定待输出的负电压电压值的负电压控制电路。
25.如权利要求24的等离子体显示装置，其中负电压电路从由正电压电路产生的正电压来产生负电压。
26.如权利要求25的电容负载驱动电路，其中负电压电路包括第一电源开关，其一端连接到正电压电路的输出终端，连接在第一电源开关的另一端和地端之间的第二电源开关，电压转换电容器，其一端连接到第一电源开关和第二电源开关的连接点，连接在电压转换电容器的另一端和地端之间的钳位二极管，以及连接到电压转换电容器的另一端和钳位二极管的连接点的整流电路。
27.一种等离子体显示装置，其中正电压的保持电压和负电压的保持电压交替地供给保持电极和扫描电极，其中提供供给正电压和负电压的电源电路，并且电源电路包括变压器，用于控制到变压器初级侧的电流供给的开关，通过从变压器的次级侧取出并整流电流来产生正电压的第一整流电路，通过从变压器的次级侧取出并整流电流来产生负电压的第二整流电路，检测正电压或负电压的电压值的电压检测电路，以及根据由电压检测电路检测的电压来控制开关的电源控制电路。
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