CN1581688A - 用于在等离子体显示器的控制电路中产生电压倾斜的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在等离子体显示板中产生电压倾斜的设备。为了起动和/或复位出现在等离子体显示板的单元的壁上的电荷，已知的是，将电压倾斜施加在显示板的单元的电极之间。用于产生该倾斜的设备通常包括至少一个DC电压源、电感器、在线性模式下操作的开关、以及二极管。在用作开关的晶体管中耗散的能量相对较高。为了减小该耗散，本发明提出了一种其中开关工作在斩波模式下的设备。

Description

用于在等离子体显示器的控制电路中产生电压倾斜的设备
技术领域
本发明涉及一种在等离子体显示板中产生电压倾斜的设备。
背景技术
之后被称为PDP的等离子体显示板是平面显示器。其通常包括两个平行绝缘板，每一个承载了一个或多个电极阵列，并且在其间限定了填充气体的空间。所述板连接在一起，从而限定这些阵列电极之间的交点，电极的每一个交点均限定了基本单元，其对应于由隔板肋部分定界的气体空间，并且当激活单元时，发生放电。通常，两个交叉电极的阵列，每一个阵列设置在不同的板上，用于寻址单元中的放电，并且两个平行共面电极的阵列用于保持这些放电。通常，共面电极阵列之一用于寻址和保持。因此，所述显示板包括三个电极阵列。在其余的描述中，仅用于寻址PDP的单元的电极阵列由A来表示，仅用于保持PDP的单元的电极阵列由X来表示，而同时用于寻址和保持PDP的单元的电极阵列由Y来表示。阵列X和Y设置在相同的板上，并且电极阵列A与阵列X和阵列Y的电极正交。这些阵列覆盖有介电层，特别用于提供存储效应。该介电层自身覆盖有保护和第二电子发射层，通常是基于氧化镁的。
阵列X的每一个电极与阵列Y的电极形成了一对电极，在其间限定了一连串的光放电区域，通常沿显示板的放电区域的行分布。因此，电极阵列X和Y向放电区域的行供电，而仅用于寻址的电极阵列A向放电区域的列供电。光放电区域在显示板上形成了二维矩阵。
相邻的放电区域，至少那些发射不同颜色的放电区域通常由隔板肋来界定。光放电区域的壁通常部分地涂覆有对来自光放电的紫外线辐射敏感的磷光体。相邻放电区域设置有发出不同原色的磷光体，从而三个相邻区域组合形成了图像元或像素。
当等离子体板操作时，为了显示图像，利用放电区域的矩阵来执行一连串的显示或子显示操作。每一个子显示操作通常包括以下步骤：
-首先，选择性寻址步骤，该步骤的目的在于：通过将至少一个电压脉冲施加到在这些区域中相交的阵列A和Y的电极之间，修改每一个要激活放电区域中的介电层上的电荷；以及
-然后，非选择性保持步骤，在该步骤期间，将一连串的电压脉冲施加在阵列X和Y的电极之间，从而仅在已经预先激活的放电区域中引起一连串的光放电。
在子显示操作之后，放电区域可以处于非常不同的内部电压状态，特别是取决于这些区域在该子显示操作期间已经还是未被激活；其他因素引起了该内部电压状态的弥散，例如，与这些区域相对应的磷光体的特性、这些放电区域中的尺寸特性上不可避免的波动、以及在这些区域的壁的表面成分的波动，这些因素都是由于显示板制造工艺所造成的。
为了使要寻址的放电区域的内部电压状态变得均匀，在大部分寻址步骤之前存在复位这些区域的步骤，该步骤的目的在于：必要地将要寻址的所有放电区域复位到相同的内部电压状态，无论其在前面的子显示操作期间是否已经被激活；通常，该复位步骤包括：电荷起动操作，其后跟随着电荷调整操作，也被称为“清除”操作，在该操作中，清除这些电荷，并且在该操作之后，理想地，在每一个放电区域内的内部电压接近于所述区域的触发阈值(ignition threshold)。
对于放电区域的每一对寻址或保持电极，能够将施加在这些电极之间的外部电压与在分离覆盖这些电极的材料的气体空间中的内部电压相关联。由于在覆盖电极的绝缘材料的表面以及在放电区域中的这些介电材料和气体之间的界面上出现的表面电荷，内部电压通常与外部电压不同。
一方面，这些表面电荷由于限定了放电区域的材料的介电特性造成的容性效果而产生，另一方面，这些表面电荷由于在这些放电区域的气体内由前面的放电所产生的被称为“记忆”电荷的电荷的累积而产生。
通常通过将电压倾斜施加到PDP的阵列Y的电极上，来执行这些起动和清除操作，使在PDP的阵列X或A上的电极上的电位保持恒定。更准确地，通过将上升的电压倾斜施加到阵列Y的电极上，来获得在PDP的单元上的电荷的起动，并且再次将下降的电压倾斜施加到PDP的阵列Y的电极上，来获得对电荷的调整。
当前，在等离子体板中，由使用电压源和操作在线性模式下的功率晶体管的电路来产生电压倾斜。因此，晶体管在线性模式下的该操作引入了能量损耗，遵循CV2F型定律，其中C表示要设置的单元组的总电容，该电容是电极阵列Y相对于另两个阵列A和X的电容，V是要达到的最大充电电压，其大约为400到600V，F是每秒中在单元内的充电和放电次数。当前所达到的相应功率大约为10W。值得做的是，减小该能量损耗，不仅是为了改善设备的能量效率，而且为了减小消耗该能量的晶体管的温度上升，并因而减小这些晶体管的尺寸和用于耗散这些能量的散热器的尺寸。
为了减小这些损耗，已知的是，创建等离子体板的电容与电感器的谐振。在以LG电子公司的名义递交的国际专利申请WO 02/058041中公开了这样一种设备。在该设备中，能量损耗遵循Rpi2型的定律，其中，Rp是设备的残余电阻，通过选择弱电阻组件，能够减小所述的残余电阻，这在某种程度上表示成本。该设备还具有以下的缺陷：
-所产生的电压波形不是线性变化的电压倾斜，而是部分正弦曲线信号，该波形由用于创建谐振的电感器的值来定义；
-由于显示板的总电容大约为80nF到100nF，因此，电感的值必须相对较高，以便符合起动和清除倾斜所需的上升和下降时间；
-在制造时，可以仅通过机械地调节电感器的值，来优化给定显示板的斜率，由于电感器的较高值，这是较为困难的；以及
-最后，除了用于寻址和保持单元的电源之外，该设备需要附加的电压源。
发明内容
本发明提出了一种用于在等离子体板中产生电压倾斜的设备，产生了减小的能量损耗，并且完全或部分地减轻了前述的缺陷。
本发明涉及一种在包括多个单元的等离子体显示板中产生电压倾斜的设备，将所述电压倾斜施加到等离子体显示板的单元的电极上，以便起动和/或复位所述单元的壁上的电荷；所述设备包括DC电压源、电感器、开关和二极管，其特征在于：为了产生所述电压倾斜，至少一个所述开关操作在斩波模式下。
根据一个特定的实施例，所述设备包括四个开关，每一个均具有并联二极管。于是，所述设备包括：
-电压源，包括正端子和负端子，并且产生正向DC电压；
-第一和第二开关，串联在DC电压源的正端子和负端子之间，第一和第二二极管，分别与所述第一和第二开关并联，所述第一二极管的阴极与DC电压源的正端子相连，而所述第二二极管的阳极与DC电压源的负端子相连；
-电感器，其第一端与位于所述第一和第二开关之间的点相连，以便与所述显示板的单元的容性负载形成谐振电路；
-第三和第四开关，串联在等离子体显示板的单元的所述电极之间，第三和第四二极管，分别与所述第三和第四开关并联，所述第三二极管的阴极与所述显示板的单元的一个电极相连，而所述第四二极管的阳极与所述显示板的单元的另一电极相连，并且与DC电压源的负端子相连；以及
-控制电路，用于在斩波模式下断开和接通开关，以便在显示板的单元的电极上产生可编程的电压倾斜。
附图说明
通过阅读参考附图所给出的以下描述，其他特征和优点将变得明显，其中：
-图1是根据本发明，用于产生具有上升沿和下降沿的倾斜的设备；以及
-图2是示出了图1所示的设备的各种操作阶段的电压曲线。
具体实施方式
根据本发明，该设备的开关操作在斩波模式下，以便产生电压倾斜。所产生的电压倾斜可以是上升的或下降的，对于该上升和下降，其能够是线性的或非线性的。
图1示出了根据本发明的设备。该设备包括：用于提供电压VS的DC电压源G、四个开关M1、M2、M3和M4、四个二极管D1、D2、D3和D4、以及电感器。CP表示该显示板的容性负载。
开关M1和M2串联在DC电压源G的正端子和负端子之间。在本实例中，电源G的负端子与地相连，而这并不是必须的。这些开关是MOS功率晶体管。晶体管M1的漏极与电压源G的正端子相连，其源极与晶体管M2的漏极相连，而晶体管M2的源极与电压源G的负端子相连。而且，二极管D1与晶体管M1并联，其阴极与电压源G的正端子相连，而且二极管D2与晶体管M2并联，其阳极与电压源G的负端子相连。
开关M3和M4串联在等离子体板的阵列Y的电极和电压源G的负端子之间。形成了开关M3的晶体管的漏极与阵列Y的电极相连，而其源极与形成了开关M4的晶体管的漏极相连。晶体管M4的源极与电压源G的负端子相连。二极管D3与晶体管M3并联，其阴极与晶体管M3的漏极相连，而二极管D4与晶体管M4并联安装，其阳极与电压源G的负端子相连。电感器L连接在开关M1和M2的中点与开关M3和M4的中点之间。
设置控制电路(未示出)，以便断开和接通开关M1到M4。
下面将参考图2来描述该设备的操作。图2在其上部示出了由图1所示的设备所提供的电压曲线的实例，而在其下部，示出了表示针对曲线的每一个部分，该设备中的开关状态的表格。
在图2上部的曲线示出了图1所示的设备的多个操作阶段。该曲线作为实例给出，以便描述可以利用图1所示的设备获得的不同电压波形。在实际操作条件下，如该图所示，这些阶段并不彼此跟随。该一连串的阶段的目的在于：简单地示出该设备能够产生上升和下降电压倾斜和上升和下降电压沿。
这些阶段由1到9来表示。在每一个阶段中，设备的开关或者处于断开状态、或者处于接通状态、或者处于斩波模式下，在斩波模式下，该开关以斩波频率f在接通状态和断开状态之间交替。
在图2下部示出的表格示出了针对每一个操作阶段，该设备的开关的状态。表格中的每一列表示设备的操作阶段，由其数字表示，表格中的每一行表示开关。
在表格中，处于接通状态的开关由“接通”来表示，处于断开状态的开关由“断开”来表示，并且操作在斩波模式下的开关由“斩波模式”来表示。
在阶段1内，由设备提供的电压信号是添加在DC电压VS上的上升电压倾斜。在该阶段期间，开关M1处于接通状态，开关M2和M3处于断开状态，而开关M4操作在斩波模式下。当开关M4导电(接通状态)时，电感器L充电，而当开关M4断开时，电感器L经由二极管D3向电容CP放电。在该阶段期间，由该设备提供的电压达到了VP＝400V。由于电感器L的存在，可以获得该电压，而无需附加电压发生器。在等离子体板的单元的起动阶段期间，特别地使用该正向电压倾斜。
用于获得该上升电压倾斜的另一方法在于：使开关M1在斩波模式下操作，以便在倾斜的开始处获得更好的线性。在该操作模式下，开关M1的操作与开关M4的操作同步。当M1和M4接通时，电感器L充电，而当其断开时，电感器L经由二极管D2和D3向电容器CP放电。每一次开关M1和M4断开/接通时，跨越CP的端子之间的电压增加了dVP。
在阶段2期间，所产生的电压是从VP向VS下落的下降沿。通过使开关M3接通而使开关M1、M2和M4断开来获得该下降沿。将晶体管M3保持在接通状态，以便使电感器L与电容器CP发生谐振。经由二极管D1将能量从电容器CP传递到电压源G。
在阶段3期间，所产生的电压是从VS向更低的电压下降的下降沿，例如，如果电源G的负端子与地相连，为0伏特。在该阶段期间，开关M2和M3操作在斩波模式下，而开关M1和M4处于断开状态下。对开关M2和M3进行同步控制，并且开关M2和M3同时处于相同的状态。当开关M2和M3均处于接通位置时，将跨越电容CP的端子两端的电压和能量从电容CP传递到电感器L，并且当开关M2和M3处于断开位置时，将存储在L中的能量经由二极管D1和D4传递到电压源G。
在阶段4期间，所产生的电压是处于谐振模式下的上升沿，从电压V向电压VS变化。在该阶段期间，开关M1处于接通位置，而其他开关处于断开位置。电感器L与电压源VS、电容CP和二极管D3形成谐振电路。在电容CP的端子两端的电压达到所需值，在这种情况下为数值VS，所需的时间内，将开关M1保持在接通位置。例如，这在完成向电容CP的电感器L的放电之后获得。
阶段5对应于设备中的所有开关处于断开位置的休息阶段。在该阶段期间，不存在能量传递。电压VS保持在电容CP中。
在阶段6期间，所产生的电压是从VS向0伏下降的下降沿。在该阶段期间，开关M2和M3处于接通状态而开关M1和M4处于断开状态。将能量从电容CP传递到电感器L中。
图7等同于阶段5，并且对应于在设备中的所有开关处于断开位置的休息阶段。在该阶段期间，将电感器L中所存储的能量经由二极管D1和D4传递到电压源G。将电容CP的端子两端的电压保持在零。
阶段8是其中所产生的电压是从0向VS变化的上升电压倾斜的阶段。在该阶段期间，开关M1和M4操作在斩波模式下，其他开关处于断开状态。在M1和M4导通的同时，利用电压VS下的能量对电感器L进行充电，然后，在断开M1和M4之后，电感器经由二极管D2和D3将所述能量传递到电容CP中。
最后，阶段9是等同于阶段7的休息阶段。将在阶段8的末尾处所获得的电容CP的端子之间的电压保持在电容CP的端子之间。
实际上，开关的斩波频率处于100和500kHz之间。在每一个斩波周期处，电容CP的端子之间的电压以量值dV变化。通过改变斩波频率和斩波模式下开关的导通时间来调整倾斜的斜率。
本发明的设备具有许多优点，具体如下：
-由于其在斩波模式下使用，在晶体管中具有较低的损耗；
-能够通过改变斩波占空比和开关的频率来调整倾斜的斜率，而不依赖于电感器的容差；该斜率还可以由控制环来控制，所述控制环将显示板的电压或电流信息与模拟或数字参考倾斜进行比较；
-能够在等离子体板的整个寿命内调整倾斜的斜率，以便补偿在单元的氧化镁层中的变化；
-不需要附加的DC电压源—在用于保持单元的等离子体板中已经存在了所使用的电压源；以及
-能够提供用于存储多个斜率值的查询表，并且通过从所述表格中进行读取来自动地调节倾斜的斜率。

Claims (5)

1.一种在包括多个单元的等离子体显示板中产生电压倾斜的设备，将所述电压倾斜施加到等离子体显示板的单元的电极上，以便起动和/或复位位于所述单元的壁上的电荷；所述设备包括DC电压源、电感器、开关和二极管，其特征在于：为了产生所述电压倾斜，至少一个所述开关操作在斩波模式下。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述设备包括：
-电压源(G)，包括正端子和负端子，并且产生正向DC电压(Vs)；
-第一和第二开关(M1，M2)，串联在DC电压源的正端子和负端子之间，第一和第二二极管(D1，D2)，分别与所述第一和第二开关(M1，M2)并联，所述第一二极管(D1)的阴极与DC电压源的正端子相连，而所述第二二极管(D2)的阳极与DC电压源的负端子相连；
-电感器(L)，其第一端与位于所述第一和第二开关(M1，M2)之间的点相连，以便与所述显示板的单元的容性负载(Cp)形成谐振电路；
-第三和第四开关(M3，M4)，串联在等离子体显示板的单元的所述电极之间，第三和第四二极管(D3，D4)，分别与所述第三和第四开关(M3，M4)并联，所述第三二极管(D3)的阴极与所述显示板的单元的一个电极相连，而所述第四二极管(D4)的阳极与所述显示板的单元的另一电极相连，并且与DC电压源的负端子相连；以及
-控制电路，用于在斩波模式下断开和接通开关，以便在显示板的单元的电极上产生可编程的电压倾斜。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：为了产生上升电压倾斜，所述第四开关(M4)操作在斩波模式下，而所述第一开关(M1)处于接通状态，并且第二和第三开关(M2，M3)处于断开状态。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：为了产生上升电压倾斜，所述第一和第四开关(M1，M4)同步地操作在斩波模式下，而所述第二和第三开关(M2，M3)处于断开状态。
5.根据权利要求2到4之一所述的设备，其特征在于：为了产生下降电压倾斜，所述第二和第三开关(M2，M3)同步地操作在斩波模式下，而所述第一和第四开关(M1，M4)处于断开状态。
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