KR100343379B1 - 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로 - Google Patents

교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 X,Y 전극을 유지방전하는 유지 방전부에 외부 인가전압을 유지 방전하는 전력회수부를 단일 스위치로 구동할 수 있도록 한 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로에 관한 것으로,
본 발명은 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 유지방전하는 유지방전회로에 있어서, 패널과; 상기 패널을 충방전 하도록 직렬 연결되는 두개의 MOSFET 스위치로 구성된 유지방전부와; 상기 유지방전부에 외부 인가전압을 온/오프 하면서 유지 방전하는 단일 스위치의 전력회수부를 포함한다.

Description

교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로{AC plasma display panel of sustain circuit}
본 발명은 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 X,Y 전극을 유지방전하는 유지 방전부에 외부 인가전압을 유지방전하는 전력회수부를 단일 스위치로 구동할 수 있도록 한 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널은 기체방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 차세대 평판 디스플레이 장치로서, 상기 플라즈마 디스플레이 패널은 크기에 따라 수십에서 수백만개 이상의 픽셀이 매트릭스(matrix)형태로 배열되어 있다.
그리고 상기 플라즈마 디스플레이 패널은 인가되는 구동전압 파형의 형태와 방전셀의 구조에 따라 직류(DC)형과 교류(AC)형으로 구분된다.
상기 직류형과 교류형의 구조적인 가장 큰 차이는 직류형의 경우 전극이 방전공간에 그대로 노출되어 있어 전압이 인가되는 동안 방전공간에 그대로 흐르게 된다.
그러므로 전류제한을 위한 저항을 외부적으로 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면에 교류형의 경우 전극을 유전체층이 덮고 있어 자연스러운 용량성 형성으로 전류가 제한되며, 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비하여 수명이 길다.
상기 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 중요한 특성중의 하나인 메모리특성도 전극을 덮고 있는 유전체층에 의한 용량성으로부터 기인한다.
상기 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 발광원리를 보면, X전극과 Y전극에 펄스형태의 전위차가 형성되어 방전이 일어나고, 이때 방전과정에서 생성된 진공 자외선이 적(R),녹(G),청(B)의 형광체에 각각 여기되면서 상기 각각의 형광체는 광 조합에 의한 발광을 하게 된다.
상기 방전은 여러가지 파라메터(parameter)에 영향을 받게 되지만, 상기 플라즈마 디스플레이 패널 내부의 방전기체의 종류와 압력 그리고 산화마그네슘(MgO) 보호막의 이차전자 방출특성에 크게 관계하며, 전극의 구조와 구동조건에 따라 많이 달라진다.
여기서 상기 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동을 위한 종래 기술을 살펴보면, 도 1 에 도시한 바와 같이 L.F.Webber에 의해 발표된 SID'87 Digest, pp.92-95에 서술된 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로도로서, 상기 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로는 X전극의 유지방전회로와 Y전극의 유지방전회로(도시되지 않음)가 각각 동일하게 구성되게 된다.
그러나 편의상 하나의 전극에 대한 유지방전 회로를 설명하면, 두개의 MOSFET 스위치(S1,S2)와 다이오드(D1,D2) 및 캐패시터(Cc)로 구성되는 전력회수부와; 직렬 연결된 두개의 MOSFET 스위치(S3,S4)로 구성되는 유지방전부와; 상기 전력회수부의 다이오드(D1,D2)와 유지방전부의 MOSFET 스위치(S3,S4)간에는 인덕터(Lc)로 연결되고. 상기 유지방전부에는 패널인 캐패시터(Cp)를 가지는 부하가 연결된다. 이때, 기생저항은 무시한다.
상기와 같이 구성되는 종래 유지방전 회로는 도 2에 도시한 바와 같이 MOSFET 스위치(S1∼S4)의 스위칭 시퀀스(sequence)동작에 따라 4가지 모드로 동작하게 되고, 상기 스위칭 시퀀스 동작에 따라 출력전압(Vp)과 인덕터(Lc)에 흐르는 전류(IL)의 파형이 각각 나타나게 된다.
따라서 초기상태에서는 스위치1(S1)이 도통되기 직전에 스위치4(S4)가 도통되어 있어 패널의 양단 전압(Vp)은 "0"으로 유지하게 된다. 이때 전력회수용 캐패시터(Cc)는 외부 인가전압(+Vs)의 1/2만큼의 전압(+Vs/2)이 미리 충전되어 유지방전 개시시 돌입 전류가 발생되지 않도록 한다.
상기와 같이 패널의 양단전압(Vp)을 "0"으로 유지한 상태에서 "t0" 시점이 되면, 먼저 스위치1(S1) 온, 스위치2,3,4(S2,S3,S4) 오프 되는 모드1(t0<t<t1)의 동작이 시작된다.
따라서 모드1 동작 구간(t0<t<t1)에는 전력회수용 캐패시터(Cc), 스위치1(S1), 다이오드1(D1), 인덕터(Lc) 및 패널 캐패시터(Cp)의 경로로 LC공진회로가 형성되어, 인덕터(Lc)에 전류(IL)가 흐르고 패널 출력전압(Vp)은 증가한다.
이때 도 2에 도시한 바와 같이 인덕터(Lc)에 흐르는 전류(IL)는 기생저항 등에 의하여 서서히 감소하여 "t1"시점에서 "0"이 되고, 출력전압(Vp)은 외부 인가전압(+Vs)이 된다.
상기 모드 2 동작 구간 t1 이 시작되면 상기 스위치1,2,4(S1,S2,S4) 오프(off), 유지방전부의 스위치3(S3) 온(on) 되면서 모드2의 동작이 시작되게 되는데, 이때, 스위치3(S3)의 양단에 걸리는 전압은 "t1" 시점에서 "0"이므로 영전압 스위칭(zero voltage switching)을 하게 되고, 이상적으로 스위칭 손실은 "영(zero)"이 된다.
그래서, 모드 2 구간동안(t1<t<t2)에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 외부 인가전압(+Vs)이 스위치3(S3)를 통해서 그대로 패널 캐패시터(Cp)로 흐르게 되어 패널의 출력전압(Vp)은 방전을 유지하게 된다.
상기 출력전압(Vp)의 방전을 유지한 상태에서 모드 2 구간(t1)이 완료되고 모드 3 구간(t3)이 시작되면 스위치1,3,4(S1,S3,S4)는 오프(off)되고 스위치2(S2)가 온(on)되면서 모드3의 동작이 시작된다.
따라서 모드3 구간(t2<t<t3)동작은 모드1의 반대 경로 즉, 패널 캐패시터(Cp), 인덕터(Lc), 다이오드2(D2), 스위치2(S2), 전력회수용 캐패시터(Cc) 경로로 LC공진회로가 형성되어, 도 2 에 도시한 바와 같이 인덕터(Lc)에 공진전류(IL)가 흐르고 출력전압(Vp)은 감소하여 "t3"시점에서 인덕터(Lc)의 전류 및 출력전압(Vp)은 "0"이 된다.
이어서 상기 스위치1,2,3(S1,S2,S3)가 차단되고 유지방전부의 스위치4(S4)가 도통되면 모드4의 동작이 시작되어 스위치4(S4)의 양단에 걸리는 전압은 모드 3 "t3" 시점에서 "0"이므로 영전압 스위칭을 하게 되고, 이상적으로 스위칭 손실은 영(zero)이 된다.
그래서, 모드4 구간 동안(t3<t<t4)은 도 2에 도시한 바와 같이, 출력전압(Vp)은 "0" 그대로 유지한다. 이 상태에서 스위치1(S1)이 다시 도통되면 모드1의 동작으로 사이클이 반복된다.
상기와 같이 구성되는 종래 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로는 전력회수부의 스위치가 2개로 X 및 Y전극을 모두 고려할 경우 그 수가 많아져 구동드라이버가 복잡해지고, 실제 구현시 고비용의 MOSFET 스위치 소자들을 이용해야 하므로, 저가의 유지방전회로의 구현이 어렵다.
따라서 본 발명의 목적은 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 X,Y 전극을 유지 방전하는 각각의 유지방전회로에 단일 스위치의 전력회수부를 구성하여 저가의 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로를 제공하고자 하는데 있다.
도 1은 종래 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로도
도 2는 도 1 의 동작 전류 및 전압 파형도,
도 3은 본 발명 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로도
도 4는 도 3 의 동작 전류 및 전압 파형도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 패널 11 : 클램핑회로
20 : 유지방전부 30 : 전력회수부
Sa,S1,S2 : MOSFET스위치 Lc : 인덕터
Cc,Cp : 캐패시터 D1∼D6 : 다이오드
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 유지방전하는 유지방전회로에 있어서, 패널과; 상기 패널을 충방전 하도록 직렬 연결되는 두개의 MOSFET 스위치로 구성된 유지방전부와; 상기 유지방전부에 외부 인가전압을 온/오프 하면서 유지 방전하는 단일 스위치의 전력회수부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 3 은 본 발명 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로도이고, 도 4 는 도 3 의 동작 전류 및 전압 파형도로서, 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 유지방전하는 유지방전회로에 있어서, 캐패시터(Cp)를 가지는 패널(10)과; 상기 패널(10)을 충방전하는 유지방전부(20)와; 상기 유지방전부(20)에 외부 인가전압을 온/오프 하면서 유지방전하는 전력회수부(30)로 구성한다.
상기 유지방전부(20)는 패널(10)을 충방전하는 두개의 MOSFET 스위치(S1,S2) 로 구성되게 된다.
상기 전력회수부(30)는 외부 인가전압이 충전된 캐패시터(Cc)와; 상기 캐패시터(Cc)에 접속되는 브리지 다이오드(D1~D4)와; 상기 브리지 다이오드(D1~D4)간에 연결되어 외부 인가전압을 패널(10)에 공급 및 상기 유지방전부(20)를 유지방전하는 단일 MOSFET 스위치(Sa)와; 상기 MOSFET 스위치(Sa)의 내전압을 제한하는 다이오드(D5,D6)로 구성되는 클램핑회로(11)와; 상기 브리지 다이오드(D1~D4)와 패널(10)간에 인덕터(Lc)를 구성하여서 된 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 도 4 에 도시된 바와 같이 스위치들(Sa,S1,S2)의 스위칭 시컨스에 따라 4가지 모드로 동작한다.
초기상태에서는 전력회수용 스위치(Sa)가 온(on)되기 직전에 스위치2(S2)가 온 되어 있어 도 4 에 도시된 바와 같이 패널(10)의 양단 전압(Vp)은 "0"으로 유지하게 되고 "t0" 시점이 되면, 전력회수부(30)의 MOSFET 스위치(Sa)가 도통되어 유지 방전부(20)의 스위치2(S2)는 오프 되어 모드1(t0＜t＜t1)의 동작이 시작된다.
이때, 클래핑회로(11)는 다이오드(D5,D6)를 통해 전력회수부(30)의 MOSFET 스위치(Sa)의 내전압을 제한하게 되고, 상기 모드1 구간 동안(t0＜t＜t1), 전력 회수용 캐패시터(Cc), 다이오드1(D1), MOSFET 스위치(Sa), 다이오드4(D4), 인덕터(Lc) 및 패널(10)의 캐패시터(Cp)로 LC공진회로가 형성되어, 도 4 에 도시한 바와같이 인덕터(Lc)에 공진전류(IL)가 흐르고 패널(10)의 캐패스터(Cp) 출력전압(Vp)은 상기 모드 1 구간 "t1" 시점까지 증가한다.
이어서 상기 모드 1 구간이 "t1"시점에 도달하게 되면 인덕터(Lc)의전류(IL)는 "0"이 되고, 패널(10)의 양단전압(Vp)은 외부 인가전압(+Vs)이 된다.
상기 패널(10)의 양단전압(Vp)이 외부 인가전압(+Vs)상태가 되면 전력회수부(30)의 MOSFET 스위치(Sa)를 오프하고, 유지방전부(20)의 스위치1(S1)을 온하여 모드2 (t1＜t＜t2)의 동작을 시작하게 된다.
이때, 유지방전부(20)의 스위치1(S1)양단에 걸리는 전압은 상기 "t0" 시점에서 "0"이므로 영전압 스위칭(zero voltage switching)을 하게 되고, 이상적으로 스위칭 손실은 "영(zero)"이 된다.
따라서 상기 모드2 "t2" 시점에서는 도 4 에 도시된 바와 같이, 출력전압(Vp)은 외부 인가전압(+Vs)을 그대로 유지하고, 반면에 패널(10)의 캐패시터(Cp)는 방전을 유지한다.
이어서 상기 모드2 "t2" 시점이 경과하면, 상기 전력회수부(30)의 MOSFET 스위치(Sa)가 온 되고, 반면에 유지방전부(20)의 스위치1(S1)은 오프되어 모드3(t2＜t＜t3)의 동작이 시작된다.
상기 모드3 구간동안(t2＜t＜t3)에는 상기 모드1의 반대 경로 즉, 패널(10)의 캐패시터(Cp), 인덕터(Lc), 다이오드3(D3), 전력회수부(30)의 MOSFET 스위치(Sa), 다이오드2(D2) 및 전력회수부(30)의 캐패시터(Cc)로 LC공진회로가 형성되어, 도 4 에 도시한 바와 같이 인덕터(Lc)에 공진전류가 흐르고 패널(10)의 출력전압(Vp)은 감소하고, 상기 모드3 구간 "t3"시점에서 인덕터(Lc)의 전류(IL) 및 출력전압(Vp)은 "0"이 된다.
상기 인덕터(Lc)의 전류(IL) 및 출력전압(Vp)은 "0"이 된 상태에서, 전력회부(30)의 MOSFET 스위치(Sa)는 다시 오프 되고, 반면에 스위치2(S2)가 도통되어 모드4의 동작이 시작된다.
이때, 스위치2(S2)의 양단에 걸리는 전압은 "t3"시점에서 "0"이므로 영전압 스위칭을 하게 되고, 이상적으로 스위칭 손실은 "영"이 된다.
이어서 상기 "t3" 시점이 경과하면 도 4 에 도시한 바와 같이, 모드4(t3＜t)을 시작되면서, 출력전압(Vp)은 "0" 그대로 유지하게 되며, 이 상태에서 전력회수부(30)의 MOSFET 스위치(Sa)는 다시 온 되면서 상기 모드1의 동작으로 사이클이 반복된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 유지방전하는 유지방전회로에 있어서, 상기 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 X,Y 전극을 유지방전하는 각각의 유지방전회로에 단일 스위치의 전력회수부를 구성함으로써, 저가의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로 구현은 물론, 상기 유지방전회로의 게이트 드라이버(gate driver)의 수를 줄일 수 있어, 신뢰성 및 품질향상을 기대할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (6)

  1. 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로에 있어서, 패널과; 상기 패널을 충방전하도록 직렬 연결되는 두개의 MOSFET 스위치로 구성된 유지방전부와; 상기 유지방전부에 외부 인가전압을 온/오프 하면서 유지방전하는 단일 스위치의 전력회수부로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전력회수부는 외부 인가전압이 충전된 캐패시터와; 상기 캐패시터에 접속되는 브리지 다이오드와; 상기 브리지 다이오드간에 연결되어 외부 인가전압을 패널에 공급 및 상기 유지방전 회로를 유지 방전하는 단일 MOSFET 스위치와; 상기 MOSFET 스위치의 내전압을 제한하는 다이오드로 구성되는 클램핑회로와; 상기 브리지 다이오드와 패널간에 인덕터를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전력회수부는 기동후 전력 회수부의 MOSFET 스위치를 온 시켜 공진회로를 형성하여 상기 패널 양단에 걸리는 전압을 증가시켜 외부 인가전압이 되도록 함을 특징으로 하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전회로.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전력회수부는 패널 양단에 외부 인가전압이 걸리면 상기 전력회수부의 MOSFET 스위치를 오프시켜 상기 유지방전부에서 영전압 스위칭이 되도록 하여 "영(zero)"의 스위칭 손실로 상기 패널 양단에 걸린 외부 인가전압을 유지방전 시킴을 특징으로 하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 전력회수부는 유지방전 후 상기 전력회수용 스위치를 도통시켜 유지방전 전에 형성된 공진회로의 반대 경로로 공진회로를 형성하여 상기 패널 양단에 걸리는 전압을 감소시켜 "0"이 되도록 함을 특징으로 하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 전력회수부는 패널 양단에 걸리는 전압이 "0"이 되면 상기 전력회수용 스위치를 차단시켜 상기 유지방전부에서 영전압 스위칭 되도록 하여 "영(zero)"의 스위칭 손실로 상기 패널 양단 전압을 "0"으로 유지시킴을 특징으로 하는 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 유지방전 회로.
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