FI87706B - Koppling foer alstring av radvalspulser och foerfarande foer att alstra dylika pulser - Google Patents

Description

87706

Rivivalintapulssien muodostuskytkentä sekä menetelmä näiden pulssien muodostamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen rivivalintapulssien muodostuskytkentä.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä pulssien muodostamiseksi.

Tämä keksintö on tarkoitettu käytettäväksi vaihtovirtatyyp-10 pisten ohutkalvoelektroluminesenssinäyttöjen (ACTFEL) ohjauk sessa. Erityisesti on tarkoitus esittää uusi kytkentä rivivalintapulssien muodostamiseksi symmetrisen ajotavan yhteydessä.

Ohjattavalle näytölle on ominaista, että 15 - näytön kapasitanssi on suuri, tyypillisesti noin 100 pF/mmz, - näyttö on riveistä ja sarakkeista koostuva matriisi, ja 20 - näyttöä ohjataan rivi kerrallaan siten, että valitulle rivil le tuodaan rivivalintapulssi, joka muodostetaan positiivisesta tai negatiivisesta tasajännitteestä (Vwrp tai Vwrn). Ei-valitut rivit kelluvat. Kaikille sarakkeille tuodaan samanaikaisesti em. rivivalintapulssin aikana amplitudiltaan haluttua 25 luminanssitasoa vastaava modulaatiojännitepulssi O...Vm. Seu-raavaksi valitaan seuraava rivi ja näytetään sillä olevat kuva-alkiot käyttäen vastakkaismerkkistä rivivalintapulssia. Kun kaikki rivit, ts. koko kenttä on käyty läpi, käännetään rivivalintapulssin polariteetti ja aloitetaan näyttövaihe uudelleen •30; ensimmäiseltä riviltä lähtien.

Selvyyden vuoksi seuraavassa kuvataan on/off -näytön kuva-alkioiden jännitteiden muodostusta. Jos rivivalintapulssi on negatiivinen, niin on-tilaista kuva-alkiota vastaavalle sarak-35 keelle annettava modulaatiojännite on Vm, off-tilaista vastaava sarake kytketään maahan. Seuraavalla kentällä saman rivin rivivalintapulssi on positiivinen ja on-tilaisen kuva-alkion sarake kytketään maahan ja off-tilaisen jännitteeseen Vm. Tällöin valitun kuva-alkion yli muodostuu jännite Vwrp positii- 2 87706 visen rivivalintapulssin aikana ja valitsemattoman Vwrp-Vm. Negatiivisen rivivalintapulssin aikana vastaavasti Vm-Vwrn ja Vwrn.

5 Tunnettua tekniikkaa on kuvattu mm. seraavissa julkaisuissa : FI patenttijulkaisu 62447 (viite l)

Japan Display 86, S. Harada, T. Ohba, Y. Kanatani, H Uede 10 (viite 2)

Linear and interface circuit applications 1986, Texas Instruments (viite 3) 15 A Low-Power Drive Scheme for AC TFEL Displays, Marvin L.

Higgins, SID 85 DIGEST (viite 4)

Energy Recovery Sustain Circuit for the AC Plasma Display, :: Larry F. Weber and Mark B. Wood, SID 87 DIGEST (viite 5) W:

Symmetristä ajoa on esitelty mm. viitteessä l. Lohkokaavio näytön elektroniikasta on esitetty kuviossa l.

Symmetrisen ajotavan rivipulserikytkentöjä ei ole tiedossa.

25 Viitteessä 2 esitetyn symmetrisen ajotavan selostuksen ja kuvien perusteella voidaan kuitenkin päätellä, että rivipulseri on toteutettu kytkimellä, jolla on sarjavastus rajoittamassa jännitteen nousunopeutta rivivalintapulssin latausvaiheessa. Rivivalintapulssin purku on ilmeisesti toteutettu riviajopiirin :30: avulla.

Refresh-ajOtavan yhteydessä rivipulseri on tavallisimmin toteutettu kytkimillä, joissa jännitteen nousu- ja laskunopeutta on rajoitettu sarjavastuksella (viite 3) tai käytetty vakiovir-’·.3$ takytkimiä (viite 4).

Tehonkulutusta voidaan alentaa muodostettaessa pulssia kapasi- 3 87706 tiiviseen kuorinaan käyttämällä kelaa pulserissa. Tunnetuissa ratkaisuissa kelaa on käytetty sarakepulserissa (viite 4) ja plasmanäytön sustain-pulserissa (viite 5), mutta ei rivipul-sereissa.

5

Viitteessä 4 on esitetty resonanssityyppinen sarakepulseri, jossa on kela ajettavan kapasitiivisen kuorman kanssa sarjassa, neljä kytkintä S1...S4 ja neljä clamp-diodia. Kytkin SI on kelan kautta tapahtuvaa latausta varten, kytkin S2 kuorman 10 purkamista varten kelan kautta, kytkin S3 kelan ja kuorman välistä käyttöjännitelähteeseen amplitudin ylläpitoa varten ja värähtelyn estämiseksi. Kelan ja kuorman välistä maahan sijoitetun kytkimen S4 tehtävänä on estää värähtely purkuvaiheen jälkeen sekä kytkeä kaikki sarakkeet maihin refresh-pulssin 15 ajaksi. Kelan molemmat päät on kytketty diodien D1...D4 kautta maahan ja käyttöjännitteeseen värähtelyn rajoittamiseksi maan ja käyttöjännitteen välille.

Viitteessä 5 on esitetty, kuinka kytkimien ajoitusta muuttamal-20 la viitteen 4 mukaisessa ratkaisussa voidaan kytkennän hyötysuhdetta parantaa ja samalla pienentää virtapulssin maksimiarvoa. Kytkimien ohjauksen vaikeuden vuoksi viitteessä 5 on esitetty toinen ratkaisu, jossa on käytetty hyväksi yleisesti tunnettua LC-piirin ominaisuutta, jonka mukaan kapasitanssin 25 jännite nousee kelan ja kondensaattorin sarjakytkennässä kaksinkertaiseen arvoon askelherätteen amplitudiin nähden. Lisäämällä toinen käyttöjännite, jonka jännite on puolet tarvittavan pulssin amplitudista, ja korvaamalla viitteen 4 kytkimet SI ja S2 yksisuuntaisilla kytkimillä kelan ja em. lisäjännitelähteen 3-0 välissä, poistuu kytkimien ohjauksen tarkka ajoitusvaatimus.

Tunnettuun tekniikkaan liittyy useita epäkohtia.

ACTFEL-näytön luminanssi riippuu rivivalintapulssin toistotaa-.35 juuden lisäksi sen kestosta. Näytön matriisikoon ollessa suuri, noin 400 riviä tai suurempi, viitteen 2 mukaisessa ajotavassa rivivalintapulssi muodostuisi tarpeettoman kapeaksi monivaihei- 4 87706 sen latauksen vuoksi, joten käyttökelpoisempi ajotapa on johdannossa ja viitteessä 1 kuvattu ajotapa. Tällöin ei kuitenkaan voida käyttää viitteen kaksi mukaista yksinkertaista rivipul-seria, vaan on tehtävä erikseen positiivinen ja negatiivinen 5 rivipulseri.

Vastuksen käyttö jännitteen nousunopeuden rajoittamiseen (viite 3) on näytön luminanssin kannalta huono ratkaisu, koska se kaventaa pulssia erityisesti syttymisjännitteen yläpuolella. 10 Toinen merkittävä haitta on tässä samoin kuin viitteen 4 mukaisessa vakiovirtaratkaisussa suuri tehonkulutus. Suuri tehonkulutus johtuu symmetrisessä ajotavassa refresh-tyyppiä suuremmasta kapasitanssista. Käytettäessä symmetrisen ajotavan vaatimia push-pull riviajopiirejä piirin kapasitanssi lisää pulserin 15 kuormitusta.

Rivipulserin kuormana on yhden valitun rivin kapasitanssi sekä riviajopiirien kapasitanssi. Esimerkiksi 480-rivisessä näytössä rivikapasitanssi on noin 3.5 nF ja riviajopiirien kapasitanssi ?;0 ' 4.2 nF. Kun rivivalintapulssin amplitudi on tyypillisesti 180 V, tehonkulutukseksi ilman tehonsäästöpiirejä muodostuisi 4801(3.5nF + 4.2nF)1180ZV2160Hz = 7.2W.

215 Esimerkiksi vakiovirtakytkimiä käytettäessä tästä tehosta kuluisi neljäsosa 1.8W yhdessä kytkimessä, mikä käytännössä estäisi pintaliitostransistorien käytön.

Viitteiden 4 ja 5 mukaisissa sarjakelaa käyttävissä ratkaisuis-30 sa on kaksi merkittävää puutetta.

Toiminnan kannalta merkittävä puute on, että ei ole esitetty käyttökelpoista ratkaisua kuorman purkamiseksi.

3-5' Positiivisen rivipulserin yhteydessä ei rivivalintapulssia voida tehonkulutuksen takia purkaa ei-valittujen kelluvien rivien jännitettä alemmaksi maahan saakka. Tämä johtuu siitä, 5 87706 että em. kelluvien rivien jännite on kuvasisällöstä riippuen välillä O...Vm ja tämä jännite purkautuisi push-pull tyyppisten riviajopiirien ylemmän clamp-diodin kautta nostaen tehonkulutusta huomattavasti, koska pahimmillaan koko paneelin kapasi-5 tanssi olisi kuormana.

Negatiivisen rivipulserin purkuvaiheen toteuttaminen on myös ongelmallinen. Erään kaupallisen riviajopiirin käyttö edellyttää, että ei-valitut rivit kytketään ajopiirin LOW-tilaan 10 positiivisen rivivalintapulssin ajaksi. Tästä seuraa, että negatiivisen rivivalintapulserin lähdön on sallittava kellua välillä O...Vm positiivisen rivivalintapulssin aikana, jotta tehonkulutus ei nousisi huomattavasti.

15 Toinen viitteiden 4 ja 5 mukaisten kytkentöjen merkittävä puute on suojausominaisuuden puuttuminen käynnistys- ja vikatilanteissa. Pyrittäessä mahdollisimman edulliseen ja tilaasäästä-vään ratkaisuun on tärkeää, ettei kytkimiä tarvitse ylimitoittaa em. tilanteiden varalta.

20

Muita esteitä viitteen 4 mukaisen sarakepulseriratkaisun soveltamisen tiellä positiiviseksi rivipulseriksi ovat huono hyötysuhde ja suuri virta lataus- ja purkuvaiheen lopussa, mikä on rivielektrodin kontaktin keston ja EMI-häiriöiden kannalta 25 haitallista.

Lisähaitaksi viitteen 5 mukaista sustain-pulseria sovellettaessa tulee lisäkäyttöjännitteiden tarve. Lisäkäyttö jännitelähteet voidaan korvata pelkillä kondensaattoreilla, mutta tällöin 30 haitoiksi muodostuvat kytkimien ylimitoitustarve käynnistysti- lanteiden suhteen, sekä ajopiirejä ja rivikontakteja rasittava normaalia jyrkempi pulssi käynnistystilanteessa kondensaat-toreiden vaatiman lisätilan ja -kustannuksen ohella. Kuitenkin, jos aikaisemmin mainitut kaksi vakavaa puutetta onnistutaan 35 poistamaan, integrointi helpottuu ja sen myötä lisäkäyttöjänni- telähteiden aiheuttama lisäkustannus voi tulevaisuudessa olla siedettävä.

6 37706 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja aikaansaada aivan uudentyyppinen riviva-lintapulssien muodostuskytkentä sekä menetelmä pulssien muodos-5 tamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että rivivalintapulssien muodostus on jaettu kahteen erilliseen pulseriin, joista toinen tekee positiivisen rivivalintapulssin ja toinen negatiivisen. Kuorman 10 kanssa on sarjassa kela, LI, L1N. Kelan kautta tapahtuvaa kuormakapasitanssin latausta varten kelan ja käyttöjänniteläh-teen Vwrp, Vwrn välillä on kytkin SI, S2N. Amplitudin nosto täyteen arvoon ja ylläpito tapahtuu kytkimellä S3, S3N, joka on käyttöjännitelähteestä kelan ja kuorman välipisteeseen. Kuor-15 makapasitanssin purku tapahtuu kelan kautta kytkimellä S2, S1N, joka on kelan ja maan välissä. Lisäksi kelaan LI (LN1) lataus-ja purkuvaiheessa varastoituvan energian hyödyntämiseksi ja lähtöjännitteen rajoittamiseksi kytkennässä ovat diodit D1..D4 (D1N...D4N) kelan molemmilta puolin käyttöjännitelähteeseen 20 Vwrp (Vwrn) ja maahan. Kytkimiä ohjataan edullisesti kahden ulkoisen ohjaussignaalin PosWRl, PosWR2 (NegWRl, NegWR2) lisäksi lähtöjännitteeseen kytkettyjen kytkinkohtaisten takaisinkyt-kentöjen FB1...FB3 (FB1N...FB3N) avulla, jotka vaikuttavat ON-tilan kytkeytymiseen tai ON-tilan päättymiseen.

25 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kytkennälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tun-nusmerkkiosassa.

30 : Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.

?5 Keksinnön mukaisen kytkennän hyötysuhde on hyvä, jolloin voidaan käyttää integrointia tai pieniä ja edullisia pintaliitos-’*** * kytkimiä. Luotettavuus käynnistys- ja vikatilanteissa on aikai- 7 87706 sempaa suurempi kytkinkohtaisen takaisinkytkennän ansiosta. Virranantokyky syttymisjännitteen yläpuolella on suuri, mikä on luminanssin kannalta tärkeää.

5 Kytkinten määrä on pieni. Rivivalintapulssien purku ja kelluvien rivien tasajännitetason pitäminen nollassa kaikissa tapauksissa on onnistuttu toteuttamaan ilman neljättä kytkintä S4.

10 Ulkoisia ohjaustuloja on vähän, mikä halventaa ja yksinkertaistaa ohjausta. Estotulon PosWR2 (NegWR2) käyttö kytkimen SI (S2N) toiminta-ajan rajoitukseen varmistaa, ettei virta vikatilanteissakaan kasva liian suureksi.

15 Kytkimien ohjaus source-nastan kautta bipolaaritransistorin avulla nopeuttaa kytkentätapahtumaa, mikä on energiansäästön ja kytkimien tehonkulutuksen kannalta oleellista. Toinen etu on bipolaaritransistorin helpompi ohjaus.

20 Bootstrap-kytkimien käyttö positiivisen pulserin kytkiminä SI ja S3 mahdollistaa halvempien ja helpommin saatavien N-FET-transistorien käytön.

Takaisinkytkennän toteutus siten, että se tunnustelee kytkimen 25 yli olevaa jännitettä (kytkimet S3, S3N), varmistaa suojaus-toiminnon riippumatta käyttöjännitteestä.

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti käyttäen apuna kuvioita 1...7.

30

Kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista ACTFEL-matriisinäy-tön elektroniikan lohkokaaviona, jonka lohkoon "Row pulsers" keksinnön mukainen ratkaisu liittyy.

35 Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen positiivisen rivipulserin periaatekuvana.

e B77G6

Kuvio 2B esittää keksinnön mukaisen positiivisen pulserin toimintaselostukseen liittyvän ajoituskuvan.

Kuvio 3 esittää vastaavasti keksinnön mukaisen negatiivisen 5 rivipulserin toteutusperiaatteen.

Kuvio 4 esittää esimerkin keksinnön mukaisen positiivisen rivipulserin toteutuksesta piirikaaviona.

10 Kuvio 5 esittää vastaavasti esimerkin keksinnön mukaisen negatiivisen rivipulserin piirikaaviosta.

Kuviossa 6 on esitetty vaihtoehtoinen keksinnön mukainen ratkaisu positiivisen rivipulserin toteuttamiseksi periaatekuvana. 15

Kuvio 7 esittää positiiviseksi rivipulseriksi toista vaihtoehtoista keksinnön mukaista ratkaisua periaatekuvana.

Tekstissä on käytetty seuraavia symboleja kuvaamaan eri kom-20 ponentteja: - D = diodi, - L = kela, - T = transistori, 25 - ZD = zenerdiodi, ;; - R = vastus, - S = kytkin, ja - C = kondensaattori.

30 Kutakin symbolia seuraa komponenttia vastaava juokseva järjes tysnumero, jonka perusteella komponentti on löydettävissä kuviosta.

ACTFEL-näytön rivivalintapulssien muodostus on keksinnössä 35 jaettu kahteen erilliseen pulseriin, positiiviseen ja negatiiviseen pulseriin. Tämä mahdollistaa modulaatiopulssin syöttämisen sarakkeille samanaikaisesti rivivalintapulssin kanssa ja 9 87706 sen, että sarakeajopiirien suurtaajuisia ohjaussignaaleja ei tarvitse erottaa systeemin maasta.

Kytkimien ja kokonaistehonkulutuksen pienentämiseksi keksinnön 5 perusratkaisuksi on valittu yleisesti tunnettu LC-värähtelypii-ri, jossa kela on sarjassa kapasitilvisen kuorman kanssa.

Kuvion 2 mukaisesti kytkennässä on clamp-diodit D1...D4, DlN-...D4N kelan molemmilla puolilla maan ja käyttöjännitelähteen 10 välillä molempien rivipulserien yhteydessä. Kutakin kytkintä SI...S3 (SIN...S3N) varten on pulserin lähtöjännitteestä oma takaisinkytkentä, joka vaikuttaa kytkimen ON-tilaan kytkeytymiseen tai ON-tilan päättymiseen.

15 Kuormakapasitanssin latausta varten kuviossa 2 on kytkin SI käyttöjännitteen Vwrp ja kelan Li välillä. Kytkimen ulkoinen ohjaustulo PosWRl ja pulserin sisäinen taksinkytkentä FBI tuodaan kytkimen ohjauspiiriin SCI. Ulkoinen estotulo PosWR2 summataan diodin D5 kautta SCl:n takaisinkytkentätuloon. Rivi-20 valintapulssin amplitudin nosto täyteen arvoon ja takaisinvä-rähtelyn esto on kuviossa 2 toteutettu kytkimellä S3, joka on kuorman ja jännitteen Vwrp välillä. Ulkoinen ohjaustulo PosWRl on kytketty tämän kytkimen ohjauspiiriin SC3 takaisinkytkennän FB3 ohella. Purkuvaihetta varten kuvion 2 kytkennässä on kytkin 25 S2 ja sen ohjauskytkin SCS2 sarjassa kelan ja maan välillä. Ohjauskytkimeen SCS2 on kytketty myös takaisinkytkentä FB2 ja ulkoinen ohjaus PosWRl. Rivivalintapulssin amplitudin rajoittamiseksi kaikissa tilanteissa maan ja jännitteen Vwrp välille kytkennässä ovat diodi D3 kuormasta jännitteeseen Vwrp ja diodi 30 D4 kuormasta maahan. Kelaan LI varastoituneen energian siirtämiseksi kuormaan sen jälkeen, kun takaisinkytkentä FBI on avannut kytkimen SI, on kytkentään lisätty diodi D2 maasta kelalle. Vastaavasti purkuvaiheen jatkamiseksi kelaan varastoituneen energian avulla sen jälkeen, kun takaisinkytkentä FB2 35 on avannut kytkimen S2, kytkentään kuuluu diodi Dl kelasta jännitteeseen Vwrp. Kela LI on edullisesti sovitettu resonanssiin kuormakapasitanssin kanssa tomintataajuudella. Toimin- 10 87706 tataajuus on tyypillisesti 30 KHz:ä 480-rivisellä näytöllä, kuormakapasitanssi tyypillisesti n. 7 nF, jolloin kelan induktanssi on sopivasti n. 2 mH (kuviosta 4). Yleisemmin Kelan LI induktanssiarvo valitaan siten, että kelan ja kuormitus-5 kapasitanssin muodostaman resonanssipiirin värähtelyn jak-sonaika Tres on edullisimmillaan 1-2 kertaa suurempi kuin rivivalintapulssin nousu- ja laskuajalle yhteensä varattu aika. Laskemiseen voidaan käyttää seuraavaa kaavaa: 10 L = Tres2/ (4*PI2*C)

Kaavassa L on kelan induktanssi ja C kuormakapasitanssi.

Kuvion 2 kytkentä toimii seuraavasti. Kun ohjaustulo PosWRl 15 asetetaan aktiiviseksi (kuvio 2B), kytkin SI sulkeutuu ja virta alkaa kulkea jännitteestä Vwrp kelan kautta kuormakapasitans-siin. Samalla sallitaan kytkimen S3 sulkeutuminen niin pian kuin takaisinkytkentä FB3 on havainnut jännitteen kuormassa nousseen tarpeeksi, vähintään rivivalintapulssin amplitudin .20 puoleen väliin. Normaalitoiminnassa kytkin SI on avautunut takaisinkytkennän FBI ohjaamana ennen kuin kytkin S3 alkaa johtaa kelan LI energian siirtämiseksi kuormaan. Vikatilanteessa jännite kuormassa ei nouse niin paljon, että takaisinkytkentä FBI avaisi kytkimen SI. Jotta virta ei kasvaisi tällöin ;25* liian suureksi, ohjaussignaali PosWR2 avaa kytkimen määräajan kuluttua. Latausvaiheen lopuksi kytkin S3 nostaa rivivalintapulssin amplitudin täyteen arvoon ja ylläpitää sitä, kunnes purkuvaihe alkaa. Kun ohjaussignaali PosWRl menee ei-ak-tiiviseksi, kytkin S3 avautuu ja kytkin S2 alkaa johtaa. Kun .3Ό. jännite kuormassa on laskenut tarpeeksi, ei kuitenkaan pienemmäksi kuin kelluvien rivien maksimijännite Vm, takaisinkytkentä FB2 avaa kytkimen ja kelan LI energia jatkaa purkuvaihet-ta vielä kelluvien rivien jännitteeseen saakka. Tämän jälkeen rivin jännite menee yhdessä muiden kelluvien rivien jännittei-35 den kanssa nollaan, kun sarakepuolella modulaatio jännite laskee nollaan.

11 87706

Kirjoitusjakson alussa kytkin SI (S2N) sulkeutuu ja avautuu viimeistään silloin, kun kuorman jännite on sama kuin käyttö-jännitelähteen jännite. Kytkin S2 (S1N) sulkeutuu kytkimen S3 ohjauksesta ja avautuu viimeistään silloin, kun positiivisen 5 rivipulserin yhteydessä lähtöjännite on saavuttanut kelluvien ei-valittujen rivien jännitteen ja negatiivisen pulserin yhteydessä lähtöjännite on maassa. Kytkin S3 (S3N) sulkeutuu vasta kun kuorman jännite on saavuttanut yli puolet käyttöjän-nitelähteen jännitteestä. S3 avautuu ajanjakson T jälkeen. T on 10 n. 60 - 70 % koko jaksosta.

Kytkimien ohjaustulot on siten kytketty, että ulkoisia ohjaus-tuloja tarvitaan vain kaksi pulseria kohti, PosWRl ja PosWR2 (NegWRl ja NegWR2). Näistä PosWRl (NegWRl) ollessaan ak- 15 tiivisena kytkee kytkimet SI ja S3 (S2N, S3N) päälle, elleivät takaisinkytkennät sitä estä. PosWRl:n (NegWRl:n) ollessa ei-aktiivisena kytkin S2 (S1N) on päällä, elleivät takaisinkytkentä sitä estä. PosWR2:n (NegWR2:n) tehtävänä on lopettaa SI:n (S2N:n) ON-tila määräajan kuluttua. Kytkin SI on edullisimmil--2j0. laan bootstrap-tyyppinen.

Kuviossa 4 on positiivinen rivipulseri kuvattu yksityiskohtaisella esimerkillä. Kuvion 2 eri lohkoihin kuuluvat komponentit on selostettu seuraavassa. Bootstrap-tyyppisen kytkimen SI 25' muodostavat Tl, T2, Dl, D3, D4, ZD1, Cl, Rl, R2 ja R3. Oh jauspiirin SCI muodostavat komponentit T3, T4, R4, R5, RIO, Rll. Kuvion 2 diodia D5 vastaa kuvion 4 diodi D6. Takaisinkyt-kentäpiiri FBI koostuu zenerdiodista ZD4 ja vastuksesta R12. Kytkimen S2 osat ovat T5 ja R6. Ohjauskytkimen SCS2 osat ovat 30. T6, T7, D5, R7, R8, R9. Takaisinkytkentä FB2 muodostuu kom ponenteista ZD3 ja R13. Kytkin S3 on bootstrap-tyyppinen. Se koostuu osista T8, T10, D7, D8, D9, ZD6, C2, R14, R15, R18. Kytkimen ohjauspiirinä SC3 on T9 ja R17. Varsinainen takaisinkytkentä FB3 muodostuu zenerdiodista ZD5 ja vastuksesta R16. 35 Kytkentään on lisätty vastus R20 varmistamaan, että T8:n source- jännite seuraa kuorman jännitettä. Kuvion 2 diodia Dl kuviossa 4 vastaa diodi D2, diodia D2 vastaa zenerdiodi ZD2 yhdessä 12 87706 T5:n body-diodin kanssa, diodia D3 vastaa D10 ja diodia D4 diodi Dll.

SI:n takaisinkytkennässä FBI on sarjassa zenerdiodi ZD4 ja 5 vastus Rl2. Sl:n tasonsiirtotransistorin T2 source on kytketty transistorin T4 kautta maahan. Takaisinkytkentä FBI kytketään kuormasta T4:n kannalle. T4:n kannalle kytketään diodin D6 kautta myös toinen ohjaustulo, joka ollessaan aktiivisena sulkee kytkimen SI.

10 S2:n takaisinkytkentä FB2 on toteutettu zenerdiodin ZD3 ja vastuksen Rl3 sarjakytkennällä. Kytkimen S2 ohjaus on toteutettu T5:n sourcen ja maan välille sijoitetun darlington transistorin T6, T7 avulla. Takaisinkytkentä FB2 tuodaan ohjaustran-15 sistorin T6 kannalle.

Kytkin S3 on bootstrap-tyyppinen. Takaisinkytkentä on toteutettu tunnustelemalla kytkintransistorin T8 drain-source-jännitettä zenerdiodin ZD5 ja vastuksen R16 sarjakytkennällä, mikä on :2C kytketty käyttöjännitteestä Vwrp transistorin T8 gate-source välille kytketyn transistorin T9 kannalle.

Negatiivinen rivipulseri kytkentä- ja toimintaperiaatteeltaan on edullisimmillaan täysin analoginen kuvion 2 positiivisen 23 pulserin kanssa, vain kelan kautta purkavan kytkimen S1N ohjaus poikkeaa siten, että sen takaisinkytkentä FB1N avaa kytkimen vain määräajaksi. Kytkin S1N alkaa johtaa uudelleen määräajan kuluttua, millä varmistetaan, ettei pulserin lähtö ajaudu esim. pulserin sisäisen virrankulutuksen vuoksi negatiiviseksi pysäy-•30' tystilanteissa.

Jos ei-valitut ajopiirien lähtöasteet kytketään positiivisen rivivalintapulssin aikana alas, clamp-diodit ovat vm:n ja Vwrn:n välillä negatiivisen pulserin yhteydessä. Tällöin on 3? lisäksi diodi D6N sarjassa kytkimen S1N kanssa. Tasajännite-tason nousu negatiivisen pulserin lähdössä estetään takaisinkytkennän ohjaamaa kytkimen S1N johtavaa tilaa lyhentämällä.

13 8 7 706

Kuviossa 3 esitettyyn negatiiviseen pulseriin on perusratkaisuun lisätty diodit D5N, D6N sekä kytketty diodit DIN ja D4N maan asemesta sarakepulserin käyttöjännitteeseen Vm. Syinä 5 muutoksiin ovat seuraavat seikat. Eräät kaupalliset riviajopii-rit toimivat oikein vain, jos ei-valitut riviajopiirien lähdöt ohjataan alas positiivisen rivivalintapulssin ajaksi. Tällöin keskimääräisessä modulaatiojännitteessä olevat kelluvat rivit kytkeytyvät riviajopiirien alemman sink-fetin kautta negatii-10 visen rivipulserin lähtöön. Jotta tehonkulutus ei nousisi, on siis sallittava negatiivisen pulserin lähdön kellua välillä O...Vm positiivisen rivivalintapulssin aikana. Tämän takia on tarpeen lisätä diodi D6N sarjaan kytkimen S1N kanssa sekä kytkeä clamp-diodit DIN ja D4N jännitteeseen Vm. Toinen ongelma 15 on kelluvien rivien tasajännitetason nousutaipumus, mikä täytyy estää näytön kiinnipalamisen estämiseksi. Tämä johtuu siitä, että positiivisen rivivalintapulssin laskiessa laskee myös riviajopiirien kapasitanssin vuoksi negatiivisen rivipulserin lähtö. Kun kytkin S1N pitää kelan toista päätä maassa alkaa -20. siinä kulkea virta ja energiaa varastoituu kelaan. Tämä energia siirtyy sitten kelluville riveille nostaen niiden jännitettä. Tämä voidaan edullisimmin estää valitsemalla kytkimen S1N purkuvaiheen ON-tila normaalia lyhyemmäksi siten, että vasta seuraava positiivinen rivivalintapulssi nostaa negatiivisen 25 pulserin lähdön maahan. Toinen kalliimpi mutta helpommin mitoitettava tapa on kytkeä negatiivisen pulserin lähtö diodin D5N kautta sarakepulserin lähtöön.

Kuviossa 5 on esimerkki negatiivisen pulserin toteutuksesta. 3U Kuvion 3 lohkot koostuvat seuraavasti. Kytkimeen S1N kuuluvat komponentit T12, ZD7, R23 ja R24. Kytkimen ohjauspiiri SCI koostuu osista Tll, C3, C4, R20, R21, R22. Takaisinkytkentään FB1N kuuluvat C8, D14, D15, R35, R36, C9. Diodia D6N vastaa kuvion 5 diodi D12. Kytkimen S2N osat ovat Tl3, ZD8, C5, R26 ja 35 R27. Kytkimen S2N ohjauskytkimeen SCS2N kuuluvat T14, C6, R28...R30. Takaisinkytkennän FB2N muodostaa diodi D18. Kytkimen S3N osat ovat T15, R34. Kytkimen ohjauspiirin SC3N muodostavat 14 87706 R33 ja T16 ja takaisinkytkennän FB3N vastukset R31 ja R32. Diodia DIN vastaa kuviossa 5 diodi D13 ja diodia D4N diodi D16. Diodi D2N koostuu zenerdiodista ZD9 ja T13:n body-diodista. Diodina D3N toimii transistorin T15 body-diodi. Diodia D5N 5 vastaa kuviossa 5 diodi D17. Lisäksi kytkennässä on R25, joka yhdessä takaisinkytkentään FB1N kuuluvan kondensaattorin C8 kanssa muodostaa kelan L2 snubber-piirin.

Kytkimen S2N takaisinkytkentä on toteutettu pulserin lähdön ja 10 kytkimen välisellä diodilla D18, siten että jännitteen lasku pulserin lähdössä alle kytkimen S2N ohjausjännitteen sulkee kytkimen. Kytkimen S2N sourcelle on lisätty ohjaustransistori T14.

15 Kytkimen S1N takaisinkytkentä on toteutettu pulserin lähdön ja kytkimen välisellä diodin D14 ja kondensaattorin C8 sarjakyt-kennällä siten, että kytkin S1N sulkeutuu, kun lähtöjännite on kondensaattoriin C8 varastoidun jännitteen päässä maasta. Kondensaattorina C8 voidaan käyttää kelan L2 snubber-kytkennän 20- kondensaattoria.

Kytkimen S3N takaisinkytkentä on toteutettu vastusjaolla R31, R32 pulserin lähdöstä käyttöjännitelähteeseen Vwrn. Vastusket-jun välipiste on kytketty kytkintransistorin T15 gate-source 2& välille lisätyn ohjaustransistorin T16 kannalle.

Kuvion 5 kytkentä toimii seuraavasti. Kun ohjaussignaali NegWRl nousee ohjaustulon NegWR2 ollessa ylhäällä, transistori Tl3 alkaa johtaa, jolloin kuormakapasitanssi alkaa latautua kohti :50· negatiivista käyttöjännitettä Vwrn. NegWRl:n nousu sallii samalla transistorin T15 päällemenon heti, kun jännite kuormassa on laskenut niin paljon, että ohjaustransistori T16 lakkaa johtamasta. Kun jännite kuormassa on laskenut jännitteeseen Vwrn saakka, diodi D18 vetää transistorin T14 kantaohjauksen 35 alas, jolloin transistori Tl3 lakkaa johtamasta. Tässä vaiheessa kelaan L2 varastoitunut energia alkaa siirtyä transistorin T15 body-diodin ja diodin Dl3 kautta jännitelähteisiin Vm ja is 87706

Vwrn. Jos vikatapauksessa kuorman jännite ei laske riittävästi, ei transistori T15 mene päälle ja transistori T13 jatkaa johtamista, kunnes ohjaussignaali NegWR2 laskee. Kun pulserin lähtö on alhaalla, takaisinkytkentäkondensaattoriin C8 ladataan 5 jännite Vwrn/2. Kun ohjaussignaali NegWRl menee alas, alkaa transistori T12 johtaa, jolloin kuorman jännite alkaa purkautua maahan kelan L2 kautta. Kun kuorman jännite on noussut arvoon Vwrn/2, Tll alkaa johtaa, mikä lopettaa T12:n johtamisen. Kelaan varastoituneen energian avulla purkuvaihe jatkuu tran-10 sistorin Tl3 body-diodin ja zenerdiodin ZD9 kautta. Kun jännite pulserin lähdössä lakkaa nousemasta, alkaa transistori T12 johtaa uudelleen. Tällä varmistetaan, ettei pulserin lähtö ajaudu pysäytystilanceissa negatiiviseksi pulserin sisäisen virrankulutuksen vuoksi.

15

Kuviossa 6 on esitetty positiiviselle rivipulserille vaihtoehtoinen ratkaisu. Siinä kuvion 2 kytkin SI on korvattu uudella kytkennällä käyttämällä lisäkäyttöjännitelähdettä Vwrp/2, jonka jännite on likimain puolet varsinaisen käyttöjännitelähteen 20 jännitteestä. Tämän lisätyn jännitelähteen ja kelan välissä on kytkin SI ja diodi D50 sarjassa latausvaihetta varten. Taka isinkytkentää ei kytkimellä SI tarvita alhaisemman käyttö-jännitteen ansiosta. Kytkimet S2 ja S3 takaisinkytkentöineen ja diodit (D1...D4) ovat kytketyt samoin kuin perusratkaisussa.

:'25 Kytkimillä SI, S2 ja S3 on yksi yhteinen ulkoinen ohjaustulo PosWRl ja kytkimellä SI lisäksi estotulo PosWR2. Vaihtoehtoisesti kytkimellä SI on oma ulkoinen ohjaustulonsa ja kytkimillä S2 ja S3 on yhteinen ohjaustulo. Negatiivinen pulseri - ’ voidaan tehdä analogisesti.

30

Kuvion 6 ratkaisu toimii seuraavasti. Kun ulkoinen ohjaustulo PosWRl aktivoidaan, virta alkaa kulkea kytkimen SI, diodin D50 ja kelan muodostaman sarjakytkennän kautta jännitteestä Vwrp/2 kuormakapasitanssiin. Samalla sallitaan kytkimen S3 päällemeno .35 niin pian kuin sen takaisinkytkentä on havainnut jännitteen kuormassa nousseen riittävästi, vähintään suuremmaksi kuin jännite Vwrp/2. Tunnetun LC-piirin ominaisuuden mukaan kelaan 16 87706 varastoitunut energia jatkaa kuormakapasitanssin jännitteen nostoa häviöttömässä tapauksessa kaksinkertaiseen arvoon si-säänsyötettyyn askel jännitteeseen nähden. Käytännössä häviöiden vuoksi jännite jää jonkin verran alemmaksi, mistä syystä tar-5 vitaan kytkin S3 nostamaan lähtöjännite jännitteeseen Vwrp. Jos vikatapauksessa kelan energia ei nosta kuorman jännitettä yli arvon Vwrp/2, ei kytkin S3 mene päälle. Kytkin SI avautuu, kun estotulo PosWR2 aktivoidaan. Purkuvaiheen toiminta on sama kuin kuvion 2 perusratkaisussa.

10

Kuviossa 7 on kuvion 6 purkukytkin S2 oheiskomponentteineen korvattu kytkimen S2 ja diodin D70 sarjakytkennällä kelan si-säänmenosta modulaatio jännitteeseen Vm. Muutoksella kytkimen S2 ohjaus yksinkertaistuu hiukan, koska takaisinkytkentää ei 15 tarvita. Haittapuolena on jännitelähteen Vwrp tehonkulutuksen kasvu, koska kelaan purkuvaiheessa varastoituva energia ohjataan modulaatiojännitelähteeseen Vm jännitelähteen Vwrp sijasta.

20 Jos ei-valitut rivit kytketään alas positiivisen rivivalin- tapulssin ajaksi, voidaan tasajännitetason nousutaipumus kelluvilla riveillä estää vaihtoehtoisesti kytkemällä negatiivisen pulserin lähtö diodin D5N kautta sarakepulserin lähtöön.

.25 Bootstrap-tyyppiset kytkimet voidaan korvata P-FET transis toreilla ja päinvastoin.

Kytkimien ohjauspiirit kussakin pulserissa, esimerkiksi SCI, SCS2, SC3, voidaan korvata ainakin osittain yhteisellä oh- 30 jauspiirillä, johon tuodaan kaksi ulkoista ohjaussignaalia

PosWRl, PosWR2 ja kytkinkohtaiset takaisinkytkennät FBI, FB2, FB3 ja josta lähtee ainakin kaksi ohjaussignaalia kytkimille.

Ohjauskytkimet SCS2, SCS2N voidaan korvata pääkytkimen S2, S2N 35 ohjaustuloon kytketyllä piirillä.

Kuvioiden 4 ja 5 kytkinkohtaiset takaisinkytkennät ovat esi- i7 87706 merkkejä, joita voi käyttää muunkin kytkimen yhteydessä kuin missä sitä esimerkissä on käytetty.

Claims (10)

1. Rivivalintapulssien muodostuskytkentä vaihtovirtatyyppisten ohutkalvoelektroluminenssinäyttöjen (ACTFEL) symmetrisellä 5 ajotavalla tapahtuvaa ohjausta varten, joka kytkentä käsittää - käyttöjännitelähteen (Vwrp, Vwrn) jännitteen syöttämiseksi kytkentään, 10. maatason maapotentiaalin muodostamiseksi, - kaksi ohjaustuloa (PosWRl, PosWR2; NegWrl, NegWR2) kytkennän ohjaamiseksi, 15. ulostulon (PosRpwDrive, NegRowDrive) rivivalintapulssien syöttämiseksi kuormana toimivalle näytölle, - oleellisen symmetrisen kytkennän maatason toisella puolella vastakkaismerkkisten rivivalintapulssien rauodos- 20 tamiseksi, ja - kuorman kanssa sarjaan sovitetun kelan (LI, L1N), joka on edullisesti sovitettu resonanssiin kuormakapasitanssin kanssa siten, että värähtelyn jaksonaika on n. 1-2 kertaa : . 25 suurempi kuin rivivalintapulssin nousu- ja laskuajalle yhteensä varattu aika, tunnettu siitä, että kytkentä käsittää 30. kelan (LI, L1N) ja käyttöjännitelähteen (Vwrp, Vwrn) tai sen osajännitteen (Vwrp/2, Vwrn/2) välille sovitetun ensimmäisen kytkimen (SI, S2N) kelan (LI, L1N) kautta tapahtuvaa kuormakapasitanssin latausta varten, .35 - käyttöjännitteen (Vwrp, Vwrn) ja kuorman väliin sovitetun toisen kytkimen (S3, S3N), jolla rivivalintapulssin ampli-tudi on nostettavissa täyteen arvoonsa, i9 8 7 7 C 6 - kelan (LI, LIN) sisääntulon ja maapotentiaalin tai maapo-tentiaalia lähellä olevan jännitteen (Vm) väliin sovitetun kolmannen kytkimen (S2, S1N), jolla kuormakapasitanssi on 5 purettavissa, - kelan (LI, L1N) molemmin puolin ylempään ja alempaan potentiaaliin kytketyt estosuuntaiset, ns. clamp-diodit (D1...D4; D1N...D4N) kelaan lataus- ja purkuvaiheessa 10 varastoituvan energian hyödyntämiseksi ja lähtöjännitteen rajoittamiseksi, ja - takaisinkytkennän (FB3) kelan (LI, L1N) ulostulosta ainakin yhteen kytkimeen (S3, S3N) tämän kytkemiseksi 15 johtavaan tilaan tai siitä pois.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä erityisesti negatiivista rivivalintapulseria varten, tunnettu siitä, että estosuuntaiset diodit (DIN, D4N) on kytketty kelan (L1N) molem- 20 miltä puolilta modulaatiojännitelähteeseen (Vm) ja lisätty diodi (D6N) sarjaan maahanpurkavan kolmannen kytkimen (SlN) kanssa siten, että negatiivisen rivivalintapulserin lähtöjännite voi positiivisen rivivalintapulssin aikana kellua modulaati-ojännitelähteen (Vm) antaman jännitteen ja maapotentiaalin 25 välillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentä, .. tunnettu siitä, että kytkimet (SI, S2, S3; SIN, S2N, S3N) ovat ns. Bootstrap-tyyppiä. 30

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että rivivalintapulssin amplitudin täyteen arvoonsa nostavan toisen kytkimen (S3, S3N) takaisinkytkentä (FB3, FB3N) on kytketty siten, että kytkin (S3, S3N) 35 siirtyy johtavaan tilaan vasta, kun kuorman jännite on saavuttanut yli puolet käyttöjännitelähteen (Wwrp, Wwrn) jännitetasosta. 20 877G6

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että kuormakapasitanssin latauksen suorittava ensimmäinen kytkin (SI) on kytketty ensimmäisestä navastaan diodin (D50) kautta kelan (LI) sisäänmenoon ja toi- 5 sesta navastaan lisäjännitelähteeseen (Vwrp/2), jonka jännite on edullisesti noin puolet käyttöjännitelähteen (Vwrp) jännitteestä.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 5 mukainen kytkentä, 10 tunnettu siitä, että positiivisen rivivalintapulserin kuormakapasitanssin purun suorittava kolmas kytkin (S2) on kytketty ensimmäisestä navastaan diodin (D70) kautta kelan (LI) sisäänmenoon ja toisesta navastaan modulaatiojännitelähteeseen (Vm). 15

7. Menetelmä rivivalintapulssien muodostamiseksi kytkennässä vaihtovirtatyyppisten ohutkalvoelektroluminenssinäyttöjen (ACTFEL) symmetrisellä ajotavalla tapahtuvaa ohjausta varten, jossa kytkennässä kuorman kanssa sarjaan sovitettu kela (LI,

20 L1N) on edullisesti sovitettu kuormakapasitanssin kanssa resonanssiin si-5n, että värähtelyn jaksonaika on n. 1-2 kertaa suurempi kuin rivivalintapulssin nousu- ja laskuajalle yhteensä varattu aika, • -25 tunnettu siitä, että - rivivalintapulssi (PosRowDrive, NegRowDrive) muodostetaan • : kolmen ohjattavan kytkimen (SI, S2, S3; SIN, S2N, S3N) sekä kelan (LI, L1N) avulla siten, että 30 - kuormakapasitanssi ladataan ensimmäisellä kytkimellä (SI, S1N), joka on sovitettu kelan (LI, L1N) sisäänmenon ja käyttöjännitteen (Vwrp, Vwrn) tai sen osajännitteen (Vwrp/2, Vwrn/2) välille, ' 35 - rivivalintapulssi nostetaan täyteen arvoonsa toisen kytkimen (S3, S3N) avulla, joka kytkin on sovitettu käyttö- 2i 87 706 jännitteen (Vwrp, Vwrn) ja kelan (LI, L1N) ulostulon väliin, - kuorma puretaan kolmannella kytkimellä (S2, SlN), joka on 5 sovitettu kelan (LI, L1N) sisääntulon ja maapotentiaalin tai maapotentiaalia lähellä olevan potentiaalin (Vm) väliin , - kelaan (LI, L1N) latausvaiheessa varastoituvaa energiaa 10 hyödynnetään jatkamalla tällä energialla lataus- tai purku- vaihetta tai molempia, tai siirtämällä se johonkin käyttö-jännitelähteeseen (Vwrp, Vwrn, Vm) käyttämällä estosuuntai-sia diodeja (D1...D4; D1N...D4N) kelan (LI, L1N) napojen ja ylemmän ja alemman potentiaalin välillä, ja 15 - ainakin jotain kytkimistä (Si, S2, S3; SIN, S2N, S3N) ohjataan ulkoisen ohjauksen lisäksi kelan (LI, L1N) ulostulon jännitteestä saatavan takaisinkytkennän (FB3, FB3N) avulla. 20

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rivivalintapulssi muodostetaan toistuvasti seuraa-villa peräkkäisillä vaiheilla : *25 - ensimmäinen kytkin (SI, S2N) asetetaan johtavaan tilaan : pisimmillään niin pitkäksi aikaa, kunnes kuorman jännite on sama kuin käyttöjännitelähteen (Vwrp, Vwrn) jännite tai . . vikatapauksessa ulkoinen ohjaustulo sen päättää, 30. toinen kytkin (S3, S3N) asetetaan johtavaksi, kun kuorman jännite on saavuttanut vähintään yli puolet käyttöjännitteen (Vwrp, Vwrn) arvosta, - kolmas kytkin (S2, SlN) asetetaan johtavaan tilaan purku- •35 vaiheen aloittamiseksi ja samalla lopetetaan toisen kyt- . . kimen (S3, S3N) johtaminen. 22 87706

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maapotentiaaliin purettaessa kolmas kytkin (S2, S1N) pidetään maksimissaan johtavana niin kauan, kunnes kuorman jännite on saavuttanut kelluvien ei- 5 valittujen rivien jännitteen tai negatiivisen pulserin yh teydessä maatason.

10. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannen kytkimen (S2, S1N) 10 purkaessa modulaatiojännitteeseen (Vm), kytkintä pidetään johtavana seuraavan rivivalintapulssin alkuun saakka.