KR100552625B1 - 에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동장치 - Google Patents

에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 표시 패널의 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명은 a) 캐패시터에 충전된 서스테인 전압만큼의 에너지를 코일과의 공진을 이용하여 전극을 통해 플라즈마 표시 패널에 공급하는 제1 스위치, b) 제1 스위치의 동작에 의하여 전극의 전위가 일정 전압에 도달할 때 전압원에 의한 서스테인 전압을 전극에 인가하는 제2 스위치, c) 제2 스위치의 동작에 의하여 전압원에 의한 서스테인 전압이 인가될 때 캐패시터에 상기 전압원에 의한 서스테인 전압이 충전되도록 하는 다이오드 및 전극의 전위를 그라운드 레벨이 되도록 하는 제3 스위치를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치는 캐패시터에 서스테인 전압을 충전시킴으로써 에너지 효율이 높고 구성이 간단하여 제조 원가를 절감할 수 있다.

Description

에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치{Device for Driving Plasma Display Panel Including Energy Recovery Circuit}
도 1은 일반적인 플라즈마 표시 패널의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로이다.
도 3은 종래의 에너지 회수 회로에서 서스테인 펄스의 파형도이다.
도 4는 종래의 에너지 회수 회로에 의해 소비되는 에너지를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로이다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로의 동작에 의한 서스테인 펄스의 파형도이다.
도 7은 본 발명에 따른 에너지 회수 회로의 에너지 효율을 설명하기 위한 것이다.
본 발명은 플라즈마 표시 패널의 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel)은 He+Xe 또는 Ne+Xe 불활성 혼합가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다.
도 1은 일반적인 플라즈마 표시 패널의 구조를 나타낸 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 표시 패널은 상부기판(10) 상에 형성되어진 Y전극(12A) 및 Z전극(12B)과, 하부기판(18) 상에 형성되어진 X전극(20)을 구비한다.
Y전극(12A)과 Z전극(12B) 각각은 투명전극 및 버스전극을 포함한다. 투명전극은 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO)로 형성된다. 버스전극은 저항을 줄이기 위한 금속으로 형성된다.
Y전극(12A)과 Z전극(12B)이 형성된 상부기판(10)에는 상부 유전체 층(14)과 보호막(16)이 적층된다.
상부 유전체 층(14)에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 축적된다. 보호막(16)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전체 층(14)의 손상을 방지함과 아울러 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 보호막(16)은 통상 산화마그네슘(MgO)으로 형성된다.
한편, X전극(20)이 형성된 하부기판(18) 상에는 하부 유전체 층(22), 격벽(24)이 형성된다. 하부 유전체 층(22)과 격벽(24)의 표면에는 형광체 층(26)이 도포된다.
X전극(20)은 Y전극(12A) 및 Z전극(12B)과 교차되는 방향으로 형성된다. 격벽(24)은 X전극(20)과 나란하게 형성되어 방전에 의해 생성된 자외선 및 가시광 이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다.
형광체층(26)은 플라즈마 방전시 발생된 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 가시광선을 발생하게 된다. 상/하부기판(10,18)과 격벽(24) 사이에 마련된 방전셀의 방전공간에는 방전을 위한 He+Xe 또는 Ne+Xe 등의 불활성 혼합가스가 주입된다.
도 2는 종래에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로이고, 도 3은 종래의 에너지 회수 회로에서 서스테인 펄스의 파형도이다.
종래의 에너지 회수 회로는 크게 4단계의 동작순서에 따라 작동한다.
제1 단계에서는 Y전극용 에너지 회수 회로(210)에 포함된 Y 전극용 제1 스위치(Q1)와 Z 전극용 제4 스위치(Q4')가 턴온되고 Y 전극용 제2 내지는 제4 스위치(Q2,Q3,Q4)와 Z 전극용 제1 내지는 제3 스위치(Q1', Q2', Q3')는 턴오프된다.
이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 캐패시터(CS1)에 저장되어 있던 에너지가 코일(L1)의 공진에 따라 패널(CP)에 공급되면서 Y전극에 인가되는 서스테인 펄스 전압(이하, VPY)가 상승한다.
다음으로 제2 단계에서는 Y 전극용 제2 스위치(S2)가 턴온되고 Z 전극용 제4 스위치(Q4')가 턴온 상태를 유지하며, Y 전극용 제1 스위치(Q1), Y 전극용 제3 스위치(Q3)와 Y 전극용 제4 스위치(Q4)가 턴오프된다. 이에 따라 VPY는 서스테인 전압(VS)를 유지한다.
이 후, 제3 단계에서는 Y 전극용 제3 스위치(Q3)가 턴온되고 Z 전극용 제4 스위치(Q4')가 턴온 상태를 유지하며, Y 전극용 제1 스위치, Y 전극용 제3 스위치 및 Y 전극용 제4 스위치(Q1, Q3, Q4)는 턴오프된다.
이에 따라 캐패시터(CP)에 저장되어 있던 에너지가 코일(L1)의 공진에 따라 캐패시터(CS)로 방전되면서 에너지가 회수되고 VPY는 강하한다.
마지막으로 제4 단계에서는 Y 전극용 제4 스위치(Q4)가 턴온되고 Z 전극용 제4 스위치(Q4')가 턴온 상태를 유지하며, Y 전극용 제1 스위치, Y 전극용 제2 스위치 및 Y 전극용 제3 스위치(Q1, Q2, Q3)는 턴오프된다. 이에 따라 VPY은 그라운드 레벨이 된다.
이와 같은 과정을 거쳐 Y 전극에 서스테인 펄스가 인가되고 Z전극에 서스테인 펄스가 인가되는 과정에서 Z 전극용 제1 내지는 제4 스위치(Q1'∼ Q4')의 동작 앞서 설명된 Y 전극용 제1 내지는 제4 스위치(Q1∼Q4)의 동작 순서와 동일하다.
이와 같은 종래의 에너지 회수 회로는 LC 공진을 이용하지만 캐패시터(CS1) 에 충전되는 전하는 서스테인 전압(Vs)의 절반인 Vs/2 에 해당되어 실제 에너지 회수시 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
도 4는 종래의 에너지 회수 회로에 의해 소비되는 에너지를 나타낸 것이다. 종래의 에너지 회수 회로에 포함된 캐패시터(CS1)는 서스테인 전압의 절반인 Vs/2 에 해당하는 전하만을 충방전하므로 소모되는 에너지는 다음의 수학식 1과 같다.
Figure 112004029064683-pat00001
이 때, Cp는 패널의 캐패시턴스, Vs는 서스테인 전압, VCS1은 캐패시터(CS1)에 충전되는 전하에 의한 전압이고 F는 공진주파수이다. 즉, 서스테인 전압과 캐패시터(CS1)에 충전되는 전하에 의한 전압의 차때문에 소모되는 에너지가 크다.
또한, 종래의 Y전극용 에너지 회수 회로(210)는 4개의 스위치와 2개의 다이오드(D1, D2)가 필요하므로 회로 구성이 복잡하고 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 구성이 간단하고 에너지 효율이 높은 에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치 및 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 a) 캐패시터에 충전된 서스테인 전압만큼의 에너지를 코일과의 공진을 이용하여 전극을 통해 플라즈마 표시 패널에 공급하는 제1 스위치, b) 제1 스위치의 동작에 의하여 전극의 전위가 일정 전압에 도달할 때 전압원에 의한 서스테인 전압을 전극에 인가하는 제2 스위치, c) 제2 스위치의 동작에 의하여 전압원에 의한 서스테인 전압이 인가될 때 캐패시터에 상기 전압원에 의한 서스테인 전압이 충전되도록 하는 다이오드 및 전극의 전위를 그라운드 레벨이 되도록 하는 제3 스위치를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로이고, 도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로의 동작에 의한 서스테인 펄스의 파형도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 에너지 회수 회로는 Y 전극용 에너지 회수 회로(510)와 Z 전극용 에너지 회수 회로(520)를 포함한다. Y 전극용 에너지 회수 회로(510)와 Z 전극용 에너지 회수 회로(520) 각각의 동작은 서로 동일하므로 Y 전극용 에너지 회수 회로(510)의 동작에 대해서만 설명한다.
본 발명에 따른 에너지 회수 회로는 종래의 에너지 회수 회로와는 다르게 캐패시터(CS1)에 항상 서스테인 전압(Vs)에 해당하는 전하가 충전되도록 하고, 3개의 스위칭 소자만으로 Y전극 또는 Z전극에 서스테인 펄스를 인가함으로써 에너지 효율이 높으면서도 구성이 간단하다.
Y 전극용 에너지 회수 회로(510)의 제1 스위치(Q1)가 턴온하고 제2 스위치(Q2) 및 제3 스위치(Q3)가 턴오프하며 Z 전극용 에너지 회수 회로(520)의 제3 스위치(Q3??)가 턴온하면, 서스테인 전압(Vs)만큼 충전된 캐피시터(CS1)의 전하가 LC 공진에 의하여 패널(Cp)에 충전되면서 Y 전극의 전위(Vy)가 서스테인 전압(Vs)까지 상승하고 Z 전극의 전위(Vz)는 그라운드 레벨이 된다.
Y 전극의 전위(Vy)가 서스테인 전압(Vs)이 되는 순간 제2 스위치(Q2)가 턴온하고 제1 스위치(Q1)와 제3 스위치(Q3)가 턴오프하고 Z 전극용 에너지 회수 회로(520)의 제3 스위치(Q3')는 턴온 상태를 유지한다.
이에 따라 Y 전극의 전위(Vy)는 서스테인 전압(Vs)을 유지하고 턴오프된 제1 스위치(Q1)의 제1 바디 다이오드(body diode)(Db1)를 통하여 서스테인 전압이 캐패시터(CS1)에 인가되어 캐패시터(CS1)는 다시 서스테인 전압에 해당하는 전하가 충전된다. Z 전극의 전위(Vz)는 그라운드 레벨을 유지한다.
이때 캐패시터(CS1)에 충전된 전압이 서스테인 전압(Vs)보다 작으면 제1 스위치(Q1)의 제1 바디 다이오드(Db1)를 통해서 충전이 계속 이루어진다. 또한, 캐패시터(CS1)에 충전된 전압이 서스테인 전압(Vs)보다 높으면 제1 바디 다이오드(Db1)에 역바이어스(reverse bias)가 걸려 더 이상 충전은 일어나지 않는다.
따라서 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 에너지 회수 회로의 캐패시터(CS1)는 Vs/2만큼 충전되지만 본 발명에 따른 에너지 회수 회로의 캐패시터(CS1)는 Vs만큼 충전되므로 에너지 효율이 증가한다.
이후 제3 스위치(Q3)가 턴온하고 제1 스위치(Q1)는 턴오프 상태를 유지하고 제2 스위치(Q2)는 턴오프한다. Z 전극용 에너지 회수 회로(520)의 제3 스위치(Q3')는 턴온 상태를 유지한다.
이에 따라 Y 전극의 전위(Vy)는 그라운드 레벨로 고정된다. 이와 같이 제3 스위치(Q3)가 턴온하더라도 제1 스위치(Q1)가 턴오프 상태이고 캐패시터(CS1)의 전위가 서스테인 전압(Vs)이므로 제1 바디 다이오드(Db1)에 역바이어스가 걸려 캐패시터(CS1)에 충전된 전하는 방전되지 않고 충전된 상태를 유지한다.
도 7은 본 발명에 따른 에너지 회수 회로의 에너지 효율을 설명하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 에너지 회수 회로에서는 서스테인 전압만큼 충전된 캐패시터(CS1)의 전하가 그대로 패널(Cp)에 충전된다. 이로 인하여 제2 스위치(Q2)가 턴온하더라도 앞서의 수학식에서 설명한 바와 같이 (Vs-VCS1)의 값이 거의 0에 가까우므로 소비되는 에너지는 거의 없다. 따라서 에너지 효율이 매우 높다.
본 발명에 따른 에너지 회수 회로에서는 제2 스위치(Q1)의 턴온에 의하여 캐패시터(CS1)는 무조건적으로 서스테인 전압(Vs)만큼 충전되므로 종래에 비하여 에너지 효율이 클 뿐만 아니라 스위칭 소자 및 다이오드의 개수를 줄일 수 있으므로 회로의 구성이 간단하다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 에너지 회수 회로를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치는 캐패시터에 서스테인 전압을 충전시킴으로써 에너지 효율이 높고 구성이 간단하여 제조 원가를 절감할 수 있다.

Claims (3)

  1. 캐패시터에 충전된 서스테인 전압만큼의 에너지를 코일과의 공진을 이용하여 전극을 통해 플라즈마 표시 패널에 공급하는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치의 동작에 의하여 상기 전극의 전위가 일정 전압에 도달할 때 전압원에 의한 서스테인 전압을 상기 전극에 인가하는 제2 스위치;
    상기 제2 스위치의 동작에 의하여 상기 전압원에 의한 서스테인 전압이 인가될 때 상기 캐패시터에 상기 전압원에 의한 서스테인 전압이 충전되도록 하는 다이오드; 및
    상기 전극의 전위를 그라운드 레벨이 되도록 하는 제3 스위치를 포함하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는 상기 제1 스위치의 바디 다이오드인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다이오드의 애노드 단은 상기 제1 스위치의 드레인단에 연결되고 상기 다이오드의 캐소드 단은 상기 제1 스위치의 소오스단에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 구동 장치.
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