KR100626055B1 - 디스플레이 패널의 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 패널의 방전셀에 방전이 수행되도록 인가되는 펄스의 상승시간 및 하강시간을 단축하고, 펄스 인가시에 발생하는 스위칭 손실 및 온 상태 손실을 저감하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 복수개의 전극들이 구비되고 복수개의 전극들이 교차하여 방전셀들이 정의되는 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되어 화상이 구현되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서, 제1 전압 및 제2 전압을 교대로 가지는 펄스를 복수개의 전극들 중 하나의 전극에 인가하는 펄스 인가부; 및 펄스가 제2 전압에서 제1 전압에 도달하는 동안에 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 펄스가 제1 전압에서 제2 전압에 도달하는 동안에 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고, 에너지 회수부는, 전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고, 인덕턴스 및 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 제1 전압에서 제2 전압까지 도달하는 시간 또는 제2 전압에서 제1 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 적어도 하나의 자계 스위치(Magnetic switch: MS)를 포함하는 디스플레이 패널의 구동장치를 제공한다.

Description

디스플레이 패널의 구동장치{Apparatus of driving display panel}
도 1은 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 유지펄스를 인가하는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 간략히 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1의 구동장치에 의해 인가되는 유지펄스를 도시한 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 구동장치에 의해 구동되는 플라즈마 디스플레이 패널의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치를 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도 6은 도 3의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법의 일예로서 Y 전극들에 대한 어드레스-디스플레이 분리 구동방법을 보여준다.
도 7은 도 5의 각 구동부에서 출력하는 구동신호의 일 실시예를 보여주는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 자계 스위치의 자계 강도에 대한 자속 밀도의 히스테 리시스(hysteresis) 곡선을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 스위칭 소자의 종류별 특성을 도시한 도면이다.
도 11은 도 8의 구동장치에 의해 인가되는 유지펄스의 일실시예를 도시한 타이밍도이다.
도 12는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치의 다른 실시예로서, Y 구동부를 도시한 회로도이다.
도 13은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치의 다른 실시예로서 A 구동부를 도시한 회로도이다.
도 14는 도 13의 구동장치에 의해 인가되는 어드레스 펄스의 일실시예를 도시한 타이밍도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
X 구동부...108
Y 구동부...104
A 구동부...106
유지펄스 인가부...도 8의 800, 도 12의 1200, 도 13의 1300
에너지 회수부...도 8의 820, 도 12의 1220, 도 13의 1320
제1 자계 스위치...도 8의 MSX1, 도 12의 MSY1, 도 13의 MSA1
제2 자계 스위치...도 8의 MSX2, 도 12의 MSY2, 도 13의 MSA2
에너지 저장 커패시터...도 8의 CX, 도 12의 CY, 도 13의 CA
패널의 커패시턴스...Cp
본 발명은 디스플레이 패널의 구동장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 패널의 방전셀에 방전이 수행되도록 인가되는 펄스를 인가하고, 펄스의 상승시간 및 하강시간을 단축하고, 펄스 인가시에 발생하는 스위칭 손실 및 온 상태 손실을 저감하는 패널의 구동장치에 관한 것이다.
근래에 들어 대형평판 디스플레이 장치 중에서 주목 받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)은, 복수개의 전극이 형성된 두 기판 사이에 방전가스가 봉입된 후 방전 전압이 가해져, 이로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체가 여기되어 원하는 화상을 얻는 장치이다.
한편, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치는 상기 플라즈마 디스플레이 패널에서 방전이 수행되도록 각 전극에 구동신호를 인가하는 장치이다.
도 1은 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 유지펄스를 인가하는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 간략히 도시한 회로도이다.
이하에서 도 1을 참조하여 설명한다. 도면에서 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치는 미국특허 제5,081,400호에 도시된 바와 같다.
도면에서는 플라즈마 디스플레이 패널이 서로 나란한 X 전극 및 Y 전극과, X 전극 및 Y 전극에 교차하는 A 전극을 구비하는 것으로 가정하여, X 전극에 유지 펄스를 인가하는 구동장치만을 도시하였다. 유지방전 전압(Vs)과 접지 전압을 교대로 스위칭하여 출력하는 유지펄스 인가부(10)와, 유지펄스의 인가로 인하여 방전셀 내에 방전이 수행되어 방전셀 내에 축적된 전하를 회수하여 축적하거나 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부(20)를 구비한다.
유지펄스 인가부(10)는 유지방전 전압원(Vs)과 유지방전 전압원(Va)에 연결된 스위칭 소자(Sa)를 포함하여 유지방전 전압(Vs)을 패널의 방전셀 내에 인가하고, 접지단과 접지단에 연결된 스위칭 소자(Sb)를 포함하여 접지 전압을 패널의 방전셀 내에 인가한다. 유지펄스는 유지방전 전압과 접지 전압을 교대로 가지므로, 두개의 스위칭 소자(Sa,Sb)는 교대로 턴 온 된다.
에너지 회수부(20)는 방전셀 내의 전하를 축적하거나 축적된 전하를 방전셀로 방출하는 커패시터(C)와, 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 스위칭 소자(Sc,Sd)와, 패널의 커패시턴스(Cp)와 LC 공진에 의해 접지 전압에서 유지방전 전압까지 도달하는 시간 또는 유지방전 전압에서 접지 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 인덕터(L)를 구비한다.
도 2는 도 1의 구동장치에 의해 인가되는 유지펄스를 도시한 타이밍도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 스위칭 소자(Sc)가 턴 온 되어 접지전압에서 유지방전 전압까지 상승하는 상승 기간(Trise)은, 인덕터의 인덕턴스(L)와 패널의 커패시턴스(Cp)에 의해 LC 공진에 의해 결정된다. 즉 상승 기간(Trise)은
Figure 112005001203443-pat00001
가 된다. 또한 스위칭 소자(Sd)가 턴 온되어 유지방전 전압에서 접지전압까 지 하강하는 시간인 하강 기간(Tfall)도
Figure 112005001203443-pat00002
가 된다.
예를 들어, 패널의 커패시턴스가 대략 70nF이고, 인덕터의 인덕턴스가 대략 250nH라면, 상승 시간 또는 하강 시간은 대략 415ns가 된다.
유지펄스의 일예를 들면, 상승 기간(Trise)은 0.4us 이고, 유지방전 전압의 유지 기간(Ttop)은 1.44us 이고, 하강 기간은 0.44us(Tfall)이고, 접지전압의 유지 기간(Toff)이 2.0us 일 수 있다. 즉, 유지방전 전압의 총 인가 기간(Ton)은 2.28us 이며, 유지펄스의 한 주기는 4.28us가 된다. 따라서 인가되는 유지펄스의 주파수는 234kHz가 되고, 유지펄스의 듀티는 53.35%가 된다. 유지펄스의 다른 예를 들면, 상승 기간(Trise)은 0.3us 이고, 유지방전 전압의 유지 기간(Ttop)은 1.9us 이고, 하강 기간(Tfall)은 0.3us 이고, 접지전압의 유지 기간(Toff)이 2.5us 일 수 있다. 즉, 유지방전 전압의 총 인가 기간(Ton)은 2.5us 이며, 유지펄스의 한 주기는 5us가 된다. 따라서 인가되는 유지펄스의 주파수는 200kHz가 되고, 유지펄스의 듀티는 50%가 된다. 종래에는 상기 실시예와 같은 유지펄스의 파형을 사용하고 있다.
한편, 유지방전이 효율적으로 수행되기 위해서는, 유지펄스의 상승 기간 및 하강 기간을 줄여야 한다. 이러한 시도를 계속 하고 있으나 인덕터의 인덕턴스(L) 및 패널의 커패시턴스(Cp)의 소자 특성에 따른 제약으로 일정 기간 이하로는 유지펄스의 상승 기간 및 하강 기간을 줄일 수 없다는 문제점이 발생한다.
한편, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전가스로 Ne,Xe 등의 혼합 기체가 사용 되며, 방전효율의 향상을 위해 고농도 Xe 가스를 사용하는 추세에서는 고전압의 유지방전 전압을 인가하여야 하는 경우가 발생하고 있다. 이와 같은 추세에서, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-oxide semiconductor field effect teansistor: MOSFET)를 사용하고 있다. 그러나 MOSFET는 스위치 온(On) 상태에서 높은 저항을 가져 높은 전력손실을 가지므로, 고전압의 유지방전 전압을 사용하는 경우에는 전력손실이 크다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 디스플레이 패널의 방전셀에 방전이 수행되도록 인가되는 펄스의 상승시간 및 하강시간을 단축하고, 펄스 인가시에 발생하는 스위칭 손실 및 온 상태 손실을 저감하는 디스플레이 패널의 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 복수개의 전극들이 구비되고 복수개의 전극들이 교차하여 방전셀들이 정의되는 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되어 화상이 구현되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,
제1 전압 및 제2 전압을 교대로 가지는 펄스를 복수개의 전극들 중 하나의 전극에 인가하는 펄스 인가부; 및 펄스가 제2 전압에서 제1 전압에 도달하는 동안에 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 펄스가 제1 전압에서 제2 전압에 도달하는 동 안에 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고,
에너지 회수부는, 전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고, 인덕턴스 및 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 제1 전압에서 제2 전압까지 도달하는 시간 또는 제2 전압에서 제1 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 적어도 하나의 자계 스위치(Magnetic switch: MS)를 포함하는 디스플레이 패널의 구동장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 에너지 회수부는, 방전셀 내의 전하를 소집하여 축적하거나 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 저장 커패시터와, 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 적어도 하나의 스위칭 소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 에너지 저장 커패시터와 패널 사이에 전류가 흐를 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 자계 스위치는, 인덕턴스에 의해 전류의 흐름을 방해하는 역기전력이 유도되어 전류의 크기가 임계치 이상이면 턴 온되고, 전류의 크기가 임계치 미만이면 턴 오프될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 스위칭 소자는, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor :IGBT)일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, IGBT는, 펄스가 제2 전압에서 상승하기 시작하는 순간보다 소정 시간 먼저 턴 온 되는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, IGBT는, 펄스가 제1 전압에서 하 강하기 시작하는 순간보다 소정 시간 먼저 턴 온 되는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스 인가부는, 제1 전압을 공급하는 제1 전압원과, 제1 전압원에 일단이 연결되고 타단은 패널에 연결되어 제1 전압을 스위칭하는 제1 스위칭 소자와, 제2 전압을 공급하는 제2 전압원과, 제2 전압원에 일단이 연결되고 타단은 제1 스위칭 소자의 타단 및 패널에 연결되어 제2 전압을 스위칭하는 제2 스위칭 소자를 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스는, 자계 스위치 및 스위칭 소자가 턴 온되어 제2 전압에서 제1 전압에 도달하고, 제1 스위칭 소자가 턴 온 되어 제1 전압이 유지되고, 자계 스위치 및 스위칭 소자가 턴 온 되어 제1 전압에서 제2 전압에 도달하고, 제2 스위칭 소자가 턴 온 되어 제2 전압이 유지될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 복수개의 전극들은, 서로 나란한 제1 전극 및 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극에 교차하는 제3 전극일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스가 인가되는 전극은 제1 전극일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스가 인가되는 전극은 제2 전극일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스는, 켜져야 할 방전셀로 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 하는 유지펄스일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스가 인가되는 전극은 제3 전극일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 펄스는, 켜져야 할 방전셀을 선택하여 어드레스 방전이 수행되도록 하는 어드레스 펄스일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제2 전압은, 접지 전압일 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 서로 나란한 제1 전극 및 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극에 교차하는 제3 전극을 구비하고, 각 전극들이 교차하는 영역에서 방전셀들이 정의되는 플라즈마 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,
전체 방전셀들에서 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 유지방전 전압 및 접지 전압을 교대로 가지는 유지펄스를 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극에 인가하는 유지펄스 인가부; 및 유지펄스가 유지방전 전압에서 접지 전압에 도달하는 동안에 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 유지펄스가 접지 전압에서 유지방전 전압에 도달하는 동안에 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고,
에너지 회수부는, 방전셀 내의 전하를 소집하여 축적하거나 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 저장 커패시터와, 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 적어도 하나의 IGBT와, IGBT의 스위칭 동작에 의해 에너지 저장 커패시터와 패널 사이에 흐르는 전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고, 인덕턴스 및 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 유지방전 전압에서 접지 전압까지 도달하는 시간 또는 접지 전압에서 유지방전 전압까지 도달하는 시간 을 결정하는 적어도 하나의 자계 스위치를 구비하는 디스플레이 패널의 구동장치를 제공한다.
본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 서로 나란한 제1 전극 및 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극에 교차하는 제3 전극을 구비하고, 각 전극들이 교차하는 영역에서 방전셀들이 정의되는 플라즈마 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,
전체 방전셀들 중 켜져야 할 방전셀을 선택하는 어드레스 방전이 수행되도록 어드레스 전압 및 접지 전압을 교대로 가지는 어드레스펄스를 제3 전극에 인가하는 어드레스펄스 인가부; 및 어드레스펄스가 어드레스 전압에서 접지 전압에 도달하는 동안에 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 어드레스펄스가 접지 전압에서 어드레스 전압에 도달하는 동안에 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고,
에너지 회수부는, 방전셀 내의 전하를 소집하여 축적하거나 축적된 전하를 방전셀 내로 방출하는 에너지 저장 커패시터와, 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 적어도 하나의 IGBT와, IGBT의 스위칭 동작에 의해 에너지 저장 커패시터와 패널 사이에 흐르는 전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고 인덕턴스 및 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 어드레스 전압에서 접지 전압까지 도달하는 시간 또는 접지 전압에서 어드레스 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 적어도 하나의 자계 스위치를 구비하는 디스플레이 패널의 구동장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 구동장치에 의해 구동되는 플라즈마 디스플레이 패널의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 플라즈마 디스플레이 패널의 제1 기판(100) 및 제2 기판(106) 사이에는, A 전극들(A1, ...,Am), 제1 및 제2 유전체층(102,110), Y 전극들(Y1, ...,Yn), X 전극들(X1, ...,Xn), 형광체층(112), 격벽(114) 및 보호층(104)이 마련되어 있다.
A 전극들(A1, ...,Am)은 제1 기판(100) 방향으로 제2 기판(106) 상에 일정한 패턴으로 형성된다. 한편 A 전극은 은, 알루미늄, 구리 등과 같은 도전성 금속으로 형성된다.
제2 유전체층(110)은 A 전극들(A1, ...,Am)을 덮도록 도포된다. 제2 유전체층(110) 위에는 격벽(114)들이 A 전극들(A1, ...,Am)과 평행한 방향으로 형성된다. 한편, 제2 유전체층(110)은 양이온 또는 전자가 A 전극들을 손상시키는 것을 방지하면서도 전하를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
격벽(114)들은 각 방전셀의 방전 영역을 구획하고, 각 방전셀 사이의 광학적 간섭을 방지하는 기능을 한다. 격벽들은 도면에서와 같이 스트라이프 형태로 배치되나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어 매트릭스, 와플, 델타의 형태와 같이 형성될 수 있다. 또한, 방전공간의 횡단면이, 사각형이외에도, 삼각형, 오각형 등의 다각형 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수 있다.
형광체층(112)은 격벽(114)들 사이에서 A 전극들(A1, ...,Am) 상의 제2 유전체층(110)의 상에 도포되며, 순차적으로 적색발광 형광체층, 녹색발광 형광체층, 청색발광 형광체층이 배치된다. 적색 발광 형광체층은 Y(V,P)O4:Eu 등과 같은 형광체를 포함하고, 녹색발광 형광체층은 Zn2SiO4:Mn, YBO3:Tb 등과 같은 형광체를 포함하며, 청색발광 형광체층은 BAM:Eu 등과 같은 형광체를 포함한다.
X 전극들(X1, ...,Xn)과 Y 전극들(Y1, ...,Yn)은 A 전극들(A1, ...,Am)과 직교되도록 제2 기판(106) 방향으로 제1 기판(100) 상에 일정한 패턴으로 형성된다. 각 교차점은 상응하는 방전셀을 설정한다. 각 X 전극들(X1, ...,Xn)과 각 Y 전극들(Y1, ...,Yn)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 재질의 투명 전극(Xna,Yna))과 전도도를 높이기 위한 금속전극(Xnb,Ynb)이 결합되어 형성될 수 있다.
제1 유전체층(102)은 X 전극들(X1, ...,Xn)과 Y 전극들(Y1, ...,Yn)을 덮도록 도포되어 형성된다. 한편, 제1 유전체층(102)은 양이온 또는 전자가 X 전극들 또는 Y 전극들을 손상시키는 것을 방지하면서도 전하를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
강한 전계로부터 패널을 보호하기 위한 보호층(104) 예를 들어, 일산화마그네슘(MgO)층은 제1 유전체층(102)을 덮도록 전면 도포되어 형성된다. 보호층(104)은 주로 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착(E-beam evaporation)법으로 박막(thin film)으로 형성된다.
방전 공간(108)에는 플라즈마 형성용 방전가스가 밀봉된다. 방전가스로는 Ne, Xe 등 및 이들의 혼합기체가 사용된다.
한편, 본 발명의 구동장치에 의해 구동되는 플라즈마 디스플레이 패널은 도 1에 도시된 것에 한정되지 않는다.
도 4는 도 3의 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배치를 간략히 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, Y 전극들(Y1, ...,Yn)과 X 전극들(X1, ...,Xn)이 평행하게 나란히 배치되며, A 전극들(A1, ...,Am)은 Y 전극들(Y1, ...,Yn) 및 X 전극들(X1, ...,Xn)에 교차하도록 배치되며, 교차되는 영역은 방전셀(Ce)을 구획한다.
도 5는 도 3의 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 간략히 도시한 블록도이다. 즉, 3 전극 구조의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치는, 영상처리부(100), 논리제어부(102), Y 구동부(104), 어드레스 구동부(106), X 구동부(108) 및 플라즈마 표시 패널(1)을 구비한다.
영상처리부(100)는 외부로부터 PC 신호, DVD 신호, 비디오 신호, TV 신호등의 외부 영상신호를 입력받아 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 영상 처리하여 내부 영상신호로 출력한다. 내부 영상신호는 각각 8비트의 적 색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 영상 데이터, 클럭 신호, 수직 및 수평 동기 신호들이다.
논리제어부(102)는 내부 영상신호를 입력받아 감마보정, APC(Automatic Power Control)단계 등을 거쳐 각각, 어드레스 구동 제어신호(SA), Y 구동 제어신호(SY)를 출력한다.
Y 구동부(104), 어드레스 구동부(106) 및 X 구동부(108)는 각각 구동 제어신호를 입력받아 플라즈마 표시 패널(1)의 Y 전극들, A 전극들 및 X 전극들 각각에 구동신호를 출력한다.
도 6은 도 3의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동방법의 일예로서 Y 전극들에 대한 어드레스-디스플레이 분리 구동방법을 보여준다.
도면을 참조하면, 단위 프레임은 시분할 계조 표시를 실현하기 위하여 소정개수 예컨대 8개의 서브필드들(SF1, ..., SF8)로 분할될 수 있다. 또한, 각 서브필드(SF1, ...SF8)는 리셋구간(미도시)과, 어드레스 구간(A1, ..., A8)및, 유지방전 구간(S1, ..., S8)로 분할된다.
각 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서는, A 전극들에 어드레스 펄스가 인가됨과 동시에 각 Y 전극들(Y1, ..., Yn)에 상응하는 주사 펄스가 순차적으로 인가된다.
각 유지방전 구간(S1, ...,S8)에서는, Y 전극들(Y1, ..., Yn)과 X 전극들(X1, ..., Xn)에 유지 펄스가 교호하게 인가되어, 어드레스 구간(A1, ..., A8)에서 벽전하들이 형성된 방전셀들에서 유지방전을 일으킨다.
플라즈마 디스플레이 패널의 휘도는 단위 프레임에서 차지하는 유지방전 구간(S1, ..., S8)내의 유지방전 펄스 개수에 비례한다. 예를 들어, 1 화상을 형성하는 하나의 프레임이, 8개의 서브필드와 256계조로 표현되는 경우에, 각 서브필드에는 차례대로 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128의 비율로 서로 다른 유지펄스의 수가 할당될 수 있다. 만일 133계조의 휘도를 얻기 위해서는, 제1 서브필드(SF1), 제3 서브필드(SF3) 및 제8 서브필드(SF8) 동안 셀들을 어드레싱하여 유지방전하면 된다.
각 서브필드에 할당되는 유지방전 수는, APC(Automatic Power Control)단계에 따른 서브필드들의 가중치에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 또한 각 서브필드에 할당되는 유지방전 수는 감마특성이나 패널특성을 고려하여 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예컨대 제4 서브필드(SF4)에 할당된 계조도를 8에서 6으로 낮추고, 제6 서브필드(SF6)에 할당된 계조도를 32에서 34로 높일 수 있다. 또한, 한 프레임을 형성하는 서브필드의 수도 설계사양에 따라 다양하게 변형하는 것이 가능하다.
도 7은 도 5의 각 구동부에서 출력하는 구동신호의 일 실시예를 보여주는 타이밍도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 일단 플라즈마 디스플레이 패널(도 5의 1)을 구동하기 위하여, 1 화상을 형성하는 단위 프레임은 복수개의 서브필드로 나뉘며, 각 서브필드(SF)는 리셋 기간(PR), 어드레스 기간(PA) 및 유지 기간(PS)으로 나뉜다.
먼저 리셋 기간(PR)에는 Y 전극들(Y1, ...,Yn)에 상승펄스와 하강펄스로 이루어진 리셋펄스가 인가되고, X 전극들(X1, ...,Xn)에는 하강펄스 인가시부터 정극 성의 바이어스 전압(Vb)이 인가되어 리셋 방전이 수행된다. 리셋 방전에 의해 전체 방전셀을 초기화된다. 상승펄스는 유지방전 전압(Vs)에서 상승 전압(Vset)만큼 상승하여 최종적으로 상승최고전압(Vset+Vs)에 도달하고, 하강펄스는 유지방전 전압(Vs)에서 하강하여 최종적으로 하강최저 전압(Vnf)에 도달한다.
어드레스 기간(PA)에는 Y 전극들(Y1, ...,Yn)에 주사펄스가 순차적으로 인가되고, A 전극들(A1, ...,Am)에는 상기 주사펄스에 맞춰 어드레스 펄스가 인가되어 어드레스 방전이 수행된다. 어드레스 방전에 의해 유지 기간(PS)에서 발생하는 유지방전이 수행될 방전셀이 선택된다. 주사펄스는 스캔하이 전압(Vsch)을 가지다가 순차적으로 스캔하이 전압(Vsch)보다 전압이 작은 스캔로우 전압(Vscl)을 가지며, 어드레스 펄스는 주사펄스의 스캔로우 전압(Vscl) 인가시에 맞춰 정극성의 어드레스 전압(Va)을 갖는다.
유지 기간(PS)에서는 X 전극들(X1, ...,Xn)과 Y 전극들(Y1, ...,Yn)에 유지펄스가 교호하게 인가되어 유지방전이 수행된다. 유지방전에 의해 각 서브필드마다 할당된 계조 가중치에 따라 휘도가 표현된다. 유지펄스는 유지방전 전압(Vs)과 접지 전압(Vg)을 교대로 갖는다.
한편, 도 7에서 도시된 바와 다른 구동신호가 도 5의 각 구동부에서 출력될 수 있으며, 도 7에 도시된 것에 한정되지는 않는다.
도 8은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 자계 스위치의 자계 강도에 대한 자속 밀도의 히스테 리시스(hysteresis) 곡선을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 스위칭 소자의 종류별 특성을 도시한 도면이다.
이하에서는 도 7 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 8에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치는 도 5에 도시된 X 구동부를 간략히 도시한 도면이다.
일단, X 구동부(108)는 유지펄스 인가부(800)와, 에너지 회수부(820)를 구비한다.
유지펄스 인가부(800)는 전체 방전셀들 중 미리 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 유지방전 전압(Vs) 및 접지 전압(Vg)을 교대로 가지는 유지펄스를 패널의 X 전극들에 인가한다. 유지펄스는 도 7에서 도시된 것과 같이 유지방전 전압(Vs)과 접지 전압(Vg)을 교대로 가질 수 있다. 따라서 유지펄스 인가부(800)는 유지방전 전압(Vs)을 공급하는 유지방전 전압원(Vs)과, 유지방전 전압원(Vs)에 일단이 연결되고 타단은 패널(Cp), 더 자세히는 패널의 X 전극들에 연결되어 스위칭하는 제1 스위칭 소자(SX1)와, 접지 전압(Vg)을 공급하는 접지단과, 접지단에 일단에 연결되고 타단은 제1 스위칭 소자(SX1)의 타단 및 패널(Cp), 더 자세하게는 패널의 X 전극들에 연결되어 스위칭 하는 제2 스위칭 소자(SX2)를 구비한다.
에너지 회수부(820)는 유지펄스가 접지 전압(Vg)에서 유지방전 전압(Vs)에 도달하는 동안에 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 유지펄스가 유지방전 전압(Vs)에서 접지 전압(Vg)에 도달하는 동안에 축적된 전하를 방전셀 내로 방출한다. 이를 위하여, 에너지 회수부(820)는 제1 및 제2 자계 스위치(MSX1,MSX2)와, 제3 및 제4 스 위치(SX3,SX4)와, 에너지 저장 커패시터(CX)를 구비한다. 도면에서는 에너지 저장 커패시터(CX)에 제1 및 제2 자계 스위치(MSX1,MSX2)의 일단이 각각 연결되고, 제1 및 제2 자계 스위치(MSX1,MSX2)의 타단이 각각 제3 및 제4 스위칭 소자(SX3 ,SX4)의 일단에 연결되며, 제3 및 제4 스위칭 소자의 타단은 각각 과전압 방지를 위한 클램핑 목적의 제1 및 제2 다이오드(DX1,DX2)를 거쳐 패널(Cp), 더 자세하게는 패널의 X 전극들에 연결된다.
에너지 저장 커패시터(CX)는 유지펄스가 인가되어 유지방전이 수행된 방전셀 내에 잔류하는 전하를 소집하여 축적하거나, 축적된 전하를 방전셀 내로 다시 방출하는 역할을 한다.
제3, 제4 스위칭 소자(SX3,SX4)는 에너지 저장 커패시터(CX)에 전하를 축적하거나 축적된 전하를 다시 방전셀 내로 방출하는 것을 결정하여, 이는 스위칭 동작에 의해 수행된다.
제1 및 제2 자계 스위치(MSX1,MSX2)는 제3 및 제4 스위칭 소자(SX3,S X4)에 각각 연결되어, 제3 및 제4 스위칭 소자(SX3,SX4)가 턴 온 되면, 에너지 저장 커패시터(CX)에서 패널까지 흐르는 전류의 크기에 따라 인덕턴스가 가변하면서, 가변된 인덕턴스에 의해 역기전력이 발생하여 전류의 흐름을 방해하여 결과적으로 스위칭 동작을 수행하고, 또한 가변된 인덕턴스에 따라 특히 제1 및 제2 자계 스위치(MSX1,MSX2 ) 가 턴 온 동작일 때의 인덕턴스와 패널의 커패시턴스(Cp)의 LC 공진에 의해 유지방전 전압(Vs)에서 접지 전압(Vg)까지 하강하는 기간 또는 접지 전압(Vg)에서 유지방전 전압(Vs)까지 상승하는 기간을 결정한다.
일반적인 자계 스위치의 동작에 대해 상세히 설명하면, 일단 자계 스위치는 강자성체로 이루어진 자심과, 자심을 둘러싸는 도선으로 구성된다. 자계 스위치에 유기되는 역기전력은 인덕턴스의 크기에 비례하므로(수학식 2 참조), 인덕턴스의 크기가 변하면 역기전력도 변하게 된다. 자계 스위치는 자계 스위치를 흐르는 전류의 크기에 의해 인덕턴스가 크게 변화하는 것을 이용한 스위치이다.
도 9는 자계 스위치의 인덕턴스가 자계 스위치를 흐르는 전류의 크기에 의해 크게 변화하는 원리를 설명한다.
Figure 112005001203443-pat00003
여기서 LMS는 자계 스위치의 인덕턴스를 나타내며, uo는 진공에서의 투자율을 나타내며, ur은 진공의 투자율에 대한 비투자율을 나타내며, Am은 자심의 단면적을 나타내며, lm은 자기장의 경로 길이를 나타내며, Nt는 도선의 권선수를 나타낸다.
Figure 112005001203443-pat00004
여기서 I는 자계 스위치에 흐르는 전류를 나타낸다.
이하에서는 수학식 1 및 수학식 2와, 도 9를 참조하여 설명한다.
먼저 도 9의 가로축에는 자계 강도(H)가, 세로축에는 자속 밀도(B)가 도시된다. 자계 강도(H)는 자계 스위치의 도선을 흐르는 전류(I)에 비례한다. 도면에서는 자계 강도(H)가 소정 임계치(Hs)를 초과하면 자계 강도(H)가 임계치(Hs)보다 작은 경우와 비교해서 자속 밀도의 증가율(ΔB)이 대단히 작게 된다. 이것을 자속 밀도의 포화(saturated)라 한다. 한편, 비투자율(ur)은 자계강도에 대한 자속 밀도의 변화율()에 비례하기 때문에 비투자율(ur)도 자계 강도(H)의 임계치(Hs) 전후에서 급속히 작게 된다. 비포화시(unsaturated)의 비투자율(ur)은 대략 1000~100000 정도되고, 포화시(saturated)의 비투자율(ur)은 대략 1에 가깝다. 비포화시의 비투자율을 100000이라한다면, 자속 밀도(B)가 포화하는 전후에서는 비투자율이 대략 100000분의 1 로 되고, 역기전력은 비투자율에 비례하므로, 역기전력(VMS)도 또한 대략 100000분의 1로 된다. 이것에 의해서 자속 밀도가 포화할 때까지는 자계 스위치의 역기전력에 의해 전류가 흐르지 못하게 되고, 포화 후에는 전류가 급속히 회로에 흘러나가게 된다. 이에 의해 스위칭 동작이 수행된다.
한편 포화시의 자계 스위치의 인덕턴스(LMS)도 수학식 1에서와 같이 결정된다. 즉, 자계 스위치의 포화시의 비투자율과, 자심의 면적(Am) 및 도선의 권선 수의 제곱(Nt2)에 비례하며, 자기장의 경로 길이(lm)에 반비례한다. 포화시의 비투자율이 비포화시의 비투자율보다 현격히 작으므로, 포화시의 인덕턴스는 비포화시의 인덕턴스에 비해 현격히 작게 된다. 자심의 면적(Am), 도선의 권선 수(Nt) 및 자기장의 경로 길이(lm)를 조절하여 원하는 인덕턴스를 얻을 수 있게 된다.
한편, 자계 스위치는 자계 스위치 자신으로 흐르는 전류(I)에 비례하는 자계 강도(H)에 의해서 스위치하는 타이밍이 결정되기 때문에 외부로부터 스위칭 동작을 제어하는 것을 할 수 없어 설계 단계에서 스위칭 동작의 타이밍을 결정할 필요가 있다. 이와 같이 수동적인 동작밖에 할 수 없는 반면, 그 구조상 고장 또는 파손 되는 가능성이 대단히 낮은 강건하고 안정적인 스위칭 소자이다.
한편, 제3 스위칭 소자(SX3)와 제4 스위칭 소자(SX4)로는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor :IGBT)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 10은 각 스위칭 소자의 특성을 도시한 도면이다. 도면에서는 MOSEFET, IGBT 및 IGBT+MS 의 특성을 도시하였다.
Figure 112005001203443-pat00005
표 1은 MOSEFET, IGBT 및 IGBT+MS 의 특성을 정리한 것이다.
이하에서는 표 1 및 도 10을 참조하여 설명한다.
먼저 MOSFET는 스위칭 제어 신호로서 턴 온 신호가 인가되면, 턴 온 신호 인가시와 실제 턴 온 시의 기간(TM)이 가장 짧아 가장 빠르게 턴 온 동작이 수행되며, 스위칭시의 전력손실인 스위칭 손실(Switching loss)은 작다. 그러나 턴 온이 된 후의 저항이 커서 턴 온 된 후의 전력손실인 온 상태 손실(On state loss)이 크다는 단점이 있다.
IGBT는 턴 온 신호 인가시와 실제 턴 온 시의 기간(TI)이 MOSFET보다는 길어 늦게 턴 온 동작이 수행되며, 스위칭시의 저항이 커서 스위칭시의 전력 손실인 스위칭 손실(Switching loss)은 크다. 그러나 턴 온이 된 후의 저항이 작아서 턴 온 된 후의 전력손실인 온 상태 손실(On state loss)이 작다는 장점이 있다. 또한 MOSFET에 비해 고전압의 스위칭시에 사용이 가능하다. 방전 효율을 향상시키기 위해 고농도의 Xe가스를 사용하고, 이를 구동하기 위해 고전압을 사용하는 추세에서는, 다른 단점을 제외하면 그 사용을 고려할만 하다.
IGBT+MS는 도 8에 도시된 것과 같이 사용하는 경우의 특성을 설명하는 것이다. 간단히 말하면, IGBT+MS는 MOSFET의 장점과 IGBT의 장점을 모두 가질 수 있다. 즉, IGBR가 턴 온 된 후 흐르는 전류에 따라 MS(Magnetic switch: 마그네틱 스위치)가 턴 온 동작을 수행하므로, 스위칭 시의 전력손실인 스위칭 손실이 작고, 또한 턴 온 된 후의 전력손실인 온 상태 손실 또한 작게 된다. 게다가 고전압을 스위 칭 할 수도 있게 된다. 다만, 턴 온 신호가 인가되면 일정 기간(TI) 후에 IGBT가 실제로 턴 온 되기 시작하며, 소정 시간(TMS) 후에 즉, IGBT가 턴 온 되어 흐르는 전류가 임계치(도 9의 Is)에 다다르면, MS도 턴 온 되기 시작한다. 따라서 도 8의 구동장치에서 도 11의 유지펄스를 인가하기 위해서는 소정 시간(TMS) 전에 미리 IGBT를 턴 온 시켜 MS가 턴 온 동작을 수행하도록 해야 할 필요가 있다.
도 11은 도 8의 구동장치에 의해 인가되는 유지펄스의 일실시예를 도시한 타이밍도이다.
도 8 및 도 11을 참조하여 설명하면, 자계 스위치 및 IGBT가 턴 온 되어 접지 전압에서 유지방전 전압(Vs)까지 상승하는 기간은, 자계 스위치의 인덕턴스(LMSX1)와 패널의 커패시턴스(Cp)에 의해 LC 공진에 의해 결정된다. 즉 상승 기간(Trise)은
Figure 112005001203443-pat00006
가 된다. 또한 유지방전 전압(Vs)에서 접지 전압까지 하강하는 기간인 하강 기간(Tfall)은
Figure 112005001203443-pat00007
가 된다.
예를 들어, 패널의 커패시턴스가 대략 70nF이고, 자계 스위치의 인덕턴스가 대략 28nH라면, 상승 기간(Trise) 또는 하강 기간(Tfall)은 대략 138ns가 된다. 또한, 패널의 커패시턴스가 대략 70nF이고, 자계 스위치의 인덕턴스가 대략 7nH라면, 상승 기간(Trise) 또는 하강 기간(Tfall)은 대략 69ns가 된다.
도 8에 도시된 구동장치에서 발생하는 유지펄스의 일 실시예로 상승 기간 (Trise)은 0.05us이고, 유지방전 전압(Vs)의 유지 기간은 1.44us이고, 하강 기간(Tfall)은 0.05us이고, 접지 전압 인가 기간(Toff)이 1.54us일 수 있다. 즉, 유지펄스의 유지방전 전압(Vs)이 인가되는 총 기간(Ton)은 1.54us 이며, 유지펄스의 한 주기는 3.08us가 된다. 따라서 인가되는 유지펄스의 주파수는 325kHz가 되고, 유지펄스의 듀티는 50%가 된다. 종래의 일예와 비교하여 보면, 유지펄스의 한 주기는 4.28us에서 3.08us로 28%가량 단축될 수 있다.
도 8에 도시된 구동장치에서 발생하는 유지펄스의 다른 실시예로 상승 기간(Trise)은 0.05us이고, 유지방전 전압(Vs)의 유지 기간은 1.9us이고, 하강 기간(Tfall)은 0.05us이고, 접지 전압 인가 기간(Toff)이 2.0us일 수 있다. 즉, 유지펄스의 유지방전 전압(Vs)이 인가되는 총 기간(Ton)은 2.0us 이며, 유지펄스의 한 주기는 4.0us가 된다. 따라서 인가되는 유지펄스의 주파수는 250kHz가 되고, 유지펄스의 듀티는 50%가 된다. 종래의 다른 예와 비교하여 보면, 유지펄스의 한 주기는 5us에서 4us로 20%가량 단축될 수 있다.
이와 같이 유지펄스의 인가기간이 단축되어, 실제로 유지기간이 단축되므로, 단축된 유지 기간(도 7의 PS)만큼 어드레스 기간(도 7의 PA) 또는 리셋 기간(도 7의 PR)을 확장하거나, 1 프레임에 서브필드를 더 추가할 수 있게 된다. 플라즈마 디스플레이 패널의 고해상도 추세에서는 Y 전극들과 X 전극들의 라인 개수가 증가하므로, 순차적으로 라인별로 스캔을 수행하는 어드레스 기간은 점점 증가하게 된 다. 이를 유지펄스의 상승 기간(Trise) 및 하강 기간(Tfall)을 단축하여 보상할 수 있게 된다. 또한 계조를 256계조로 나누어 8개 서브필드로 계조표시를 하는 경우에 서브필드를 더 추가하여 계조표시를 더 확장할 수 있게 된다.
한편, 도 8의 X 구동부의 동작을 도 11을 참조하여 설명하면, 먼저 IGBT(SX3)가 턴 온 되어 에너지 저장 커패시터(CX)에서 패널로 전류가 흐르게 되며, 흐르는 전류에 따라 제1 자계 스위치(MSX1)가 턴 온 되고 LC 공진에 의해 접지 전압에서 유지방전 전압(Vs)까지 상승하게 된다. 다음에 유지펄스 인가부(800)의 제1 스위칭 소자(SX1)가 턴 온 되고, IGBT(SX3)가 턴 오프 되어 유지방전 전압(Vs)이 계속 유지된다. 다음에 제1 스위칭 소자(SX1)가 턴 오프 되고, IGBT(SX4)가 턴 온 되어 패널에서 에너지 저장 커패시터(CX)로 전류가 흐르게 되며 흐르는 전류에 따라 제2 자계 스위치(MSX2)가 턴 온 되고 LC 공진에 의해 유지방전 전압(Vs)에서 접지 전압까지 하강하게 된다. 다음에 유지펄스 인가부(800)의 제2 스위칭 소자(Sx2)가 턴 온 되고 IGBT(SX4)가 턴 오프 되어 접지 전압(Vg)이 계속 유지된다.
한편, 도 8의 X 구동부는 도면에서 도시된 것에 한정되지 않으며, 도 7에 도시된 바이어스 전압을 인가하기 위해 바이어스 전압 인가부를 더 구비할 수 있다. 바이어스 전압 인가부는 바이어스 전압원과 스위칭 소자를 포함하여, 스위칭 소자의 스위칭 동작으로 패널에 바이어스 전압을 인가할 수 있다.
도 12는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치의 다른 실시예로 서, Y 구동부를 도시한 회로도이다.
도 12 에 도시된 회로는 도 8에 도시한 회로와 유사하다. 도 7 및 도 12를 참조하여 설명하면, 일단 도 12에 도시된 회로는 Y 전극들에 유지펄스를 인가하는 Y 구동부(104)를 도시한 것으로서, 유지펄스 인가부(1200)와 에너지 회수부(1220)를 구비한다.
유지펄스 인가부(1200)는 유지방전 전압원(Vs)과, 유지방전 전압을 스위칭하여 패널(Cp), 자세하게는 패널의 Y 전극 라인들에 인가하는 제1 스위칭 소자(SY1)와, 접지단과, 접지 전압(Vg)을 스위칭 하여 패널(Cp), 자세하게는 패널의 Y 전극 라인들에 인가하는 제2 스위칭 소자(SY2)를 구비한다.
에너지 회수부(1220)는 에너지 저장 커패시터(CY)와, 제3 및 제4 스위칭 소자(SY3,SY4)와, 제1 및 제2 자계 스위치(MSY1,MSY2)를 구비한다. 에너지 저장 커패시터(CY)에 제1 및 제2 자계 스위치(MSY1,MSY2)의 일단이 각각 연결되고, 제1 및 제2 자계 스위치(MSY1,MSY2)의 타단은 각각 과전압 방지를 위한 다이오드(DY1 ,DY2)를 거쳐 각각 패널(Cp), 자세하게는 패널의 Y 전극 라인들에 연결된다. 제3 및 제4 스위칭 소자(SY3,SY4)는 IGBT인 것이 바람직하다.
구동장치의 동작을 도 11을 참조하여 설명하면, 먼저 IGBT(SY3)가 턴 온 되면 에너지 저장 커패시터(CY)에서 패널(Cp)까지 전류가 흐르게 되고, 흐르는 전류에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지는 제1 자계 스위치(MSY1)가 턴 온 된다. 제1 자계 스위치(MSY1)의 인덕턴스(LMSY1)와 패널의 커패시턴스(Cp)로 인하여 LC 공진이 발생하여 접지 전압에서 유지방전 전압(Vs)까지 상승하게 된다. 접지 전압에서 유지방전 전압(Vs)까지 상승하는 상승 기간(Trise)은
Figure 112005001203443-pat00008
이 된다. 다음에 IGBT(SY3)가 턴 오프 되고, 유지펄스 인가부(1200)의 제1 스위칭 소자(SY1)가 턴 온 되어 유지방전 전압(Vs)이 유지된다. 다음에 제1 스위칭 소자(SY1)가 턴 오프 되고, IGBT(SY4)가 턴 온 되어 패널(Cp)에서 에너지 저장 커패시터(CY)까지 전류가 흐르게 되고, 흐르는 전류에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지는 제2 자계 스위치(MSY2)가 턴 온 된다. 제2 자계 스위치(MSY2)의 인덕턴스(LMSY2)와 패널의 커패시턴스(Cp)로 인하여 LC 공진이 발생하여 유지방전 전압(Vs)에서 접지 전압(Vg)까지 하강하게 된다. 유지방전 전압(Vs)에서 접지 전압까지 하강하는 하강 기간은
Figure 112005001203443-pat00009
이 된다. 다음에 IGBT(SY4)가 턴 오프 되고 유지펄스 인가부(1200)의 제2 스위칭 소자(SY2)가 턴 온 되어 접지 전압(Vg)이 유지된다.
도 13은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치의 다른 실시예로서 A 구동부를 도시한 회로도이다.
도 14는 도 13의 구동장치에 의해 인가되는 어드레스 펄스의 일실시예를 도시한 타이밍도이다.
도 13에 도시된 회로는 도 8에 도시한 회로와 유사하다. 도 7, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명하면, 일단 도 12에 도시된 회로는 A 전극들에 유지펄스를 인가하는 A 구동부를 도시한 것으로서, 어드레스 펄스 인가부(1300)와 에너지 회수부(1320)를 구비한다.
어드레스 펄스 인가부(1300)는 어드레스 전압원(Va)과, 어드레스 전압을 스위칭하여 패널(Cp), 자세하게는 패널의 A 전극 라인들에 인가하는 제1 스위칭 소자(SA1)와, 접지단과, 접지 전압(Vg)을 스위칭 하여 패널(Cp), 자세하게는 패널의 A 전극 라인들에 인가하는 제2 스위칭 소자(SA2)를 구비한다.
에너지 회수부(1320)는 에너지 저장 커패시터(CA)와, 제3 및 제4 스위칭 소자(SA3,SA4)와, 제1 및 제2 자계 스위치(MSA1,MSA2)를 구비한다. 에너지 저장 커패시터(CA)에 제1 및 제2 자계 스위치(MSA1,MSA2)의 일단이 각각 연결되고, 제1 및 제2 자계 스위치(MSA1,MSA2)의 타단은 각각 과전압 방지를 위한 다이오드(DA1 ,DA2)를 거쳐 각각 패널(Cp), 자세하게는 패널의 A 전극 라인들에 연결된다. 제3 및 제4 스위칭 소자(SA3,SA4)는 IGBT인 것이 바람직하다.
구동장치의 동작을 도 11을 참조하여 설명하면, 먼저 IGBT(SA3)가 턴 온 되면 에너지 저장 커패시터(CA)에서 패널(Cp)까지 전류가 흐르게 되고, 흐르는 전류에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지는 제1 자계 스위치(MSA1)가 턴 온 된다. 제1 자계 스위치(MSA1)의 인덕턴스(LMSA1)와 패널의 커패시턴스(Cp)로 인하여 LC 공진이 발생하여 접지 전압에서 어드레스 전압까지 상승하게 된다. 접지 전압에서 어드레스 전압까지 상승하는 상승 기간(Trise)은
Figure 112005001203443-pat00010
이 된다. 다음에 IGBT(SA3)가 턴 오프 되고, 어드레스 펄스 인가부(1300)의 제1 스위칭 소자(SA1)가 턴 온 되어 어드레스 전압이 유지된다. 다음에 제1 스위칭 소자(SA1)가 턴 오프 되고, IGBT(SA4)가 턴 온 되어 패널(Cp)에서 에너지 저장 커패시터(CA)까지 전류가 흐르게 되고, 흐르는 전류에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지는 제2 자계 스위치(MSA2)가 턴 온 된다. 제2 자계 스위치(MSA2)의 인덕턴스(LMSA2)와 패널의 커패시턴스(Cp)로 인하여 LC 공진이 발생하여 어드레스 전압에서 접지 전압까지 하강하게 된다. 어드레스 전압에서 접지 전압까지 하강하는 하강 기간(Tfall)은
Figure 112005001203443-pat00011
이 된다. 다음에 IGBT(SA4)가 턴 오프 되고 어드레스 펄스 인가부(1300)의 제2 스위칭 소자(SA2)가 턴 온 되어 접지 전압이 유지된다.
도 14와 같이 어드레스 펄스는 접지 전압에서 어드레스 전압까지 상승하는 상승 기간(Trise)과, 어드레스 전압을 유지하는 기간(Ttop) 및 어드레스 전압에서 접지 전압까지 하강하는 하강 기간(Tfall)으로 나뉜다. 어드레스 펄스는 켜져야 할 방전셀을 선택하기 위해 연속해서 인가되므로 접지 전압(Vg)을 유지하는 기간이 없게 된다. 예를 들어 종래에는 상승 기간(Trise) 및 하강 기간(Tfall)이 0.3us 이고, 어드레스 전압을 유지하는 기간(Ttop)은 1us인 어드레스 펄스를 사용하였다. 즉, 총 인가 기간은 1.6us이며, 625kHz의 주파수를 가졌으며, 어드레스 펄스의 듀티는 100%였다. 그러나 본 발명의 구동장치에 의해 발생하는 어드레스 펄스는 상승 기간(Trise) 및 하강 기간(Tfall)이 0.05us 이고, 어드레스 전압을 유지하는 기간(T top)은 1us인 어드레스 펄스를 사용할 수 있게 된다. 즉 총 인가 기간은 1.1us이며,909kHz의 주파수를 가지며, 듀티가 100%이게 된다. 종래에 비해 어드레스 펄스의 상승 기간(Trise) 및 하강 기간(Tfall)이 줄어들게 되어 상승 기간(Trise), 어드레스 전압 유지 기간(Ttop) 및 하강 기간(Tfall)을 포함하는 어드레스 펄스의 인가 기간(Ton )을 줄일 수 있으며, 따라서 어드레스 기간(도 7의 PA)을 단축시킬 수 있게 된다. 따라서 Y 전극 및 X 전극의 라인수를 증대시켜 고해상도를 구현하는 추세에 적합하게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 본 발명의 디스플레이 패널의 구동장치에서, 특히 에너지 회수부에서 자계 스위치와 스위칭 소자를 사용하여, 펄스의 상승 기간 및 하강 기간을 종래보다 줄일 수 있게 된다.
둘째, 플라즈마 디스플레이 패널에서 유지방전이 수행되도록 인가되는 유지펄스의 인가기간이 단축 될 수 있어, 유지 기간이 단축되고, 단축된 기간 만큼 어 드레스 기간 또는 리셋 기간에 할당 할 수 있어, 고해상도 추세에 따라 Y 전극 및 X 전극 라인이 증가하여도 안정적으로 어드레스 방전을 수행할 수 있게 된다.
셋째, 어드레스 펄스 또한 상승 기간 및 하강 기간을 줄일 수 있게 되어 어드레스 기간이 단축될 수 있으며, 고해상도 추세에도 불구하고 안정적으로 어드레스 방전을 수행할 수 있게 된다.
넷째, 단축된 기간을 1 프레임의 서브필드 수를 추가할 수 있어 계조 표시를 더 다양하게 할 수 있어 계조표시능력이 향상된다.
다섯째, 특히나 스위칭 소자로 IGBT를 사용함으로써, 고농도의 Xe 가스를 사용하는 추세에서, 고전압의 방전 전압을 사용할 수 있으므로, 고효율의 방전이 수행되게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 복수개의 전극들이 구비되고 상기 복수개의 전극들이 교차하여 방전셀들이 정의되는 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되어 화상이 구현되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,
    제1 전압 및 제2 전압을 교대로 가지는 펄스를 상기 복수개의 전극들 중 하나의 전극에 인가하는 펄스 인가부; 및,
    상기 펄스가 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압에 도달하는 동안에 상기 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 상기 펄스가 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압에 도달하는 동안에 상기 축적된 전하를 상기 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고,
    상기 에너지 회수부는,
    전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고, 상기 인덕턴스 및 상기 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압까지 도달하는 시간 또는 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 자계 스위치(Magnetic switch: MS)를 포함하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에너지 회수부는,
    상기 방전셀 내의 전하를 소집하여 축적하거나 상기 축적된 전하를 상기 방전셀 내로 방출하는 에너지 저장 커패시터와,
    상기 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 스위칭 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 상기 에너지 저장 커패시터와 상기 패널 사이에 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 자계 스위치는,
    상기 인덕턴스에 의해 상기 전류의 흐름을 방해하는 역기전력이 유도되어 상기 전류의 크기가 임계치 이상이면 턴 온 되고, 상기 전류의 크기가 상기 임계치 미만이면 턴 오프 되는 디스플레이 패널의 구동장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 소자는,
    절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor :IGBT)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 IGBT는,
    상기 펄스가 상기 제2 전압에서 상승하기 시작하는 순간보다 소정 시간 먼저 턴 온 되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 IGBT는,
    상기 펄스가 상기 제1 전압에서 하강하기 시작하는 순간보다 소정 시간 먼저 턴 온 되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 펄스 인가부는,
    상기 제1 전압을 공급하는 제1 전압원과,
    상기 제1 전압원에 일단이 연결되고 타단은 패널에 연결되어 상기 제1 전압을 스위칭하는 제1 스위칭 소자와,
    상기 제2 전압을 공급하는 제2 전압원과,
    상기 제2 전압원에 일단이 연결되고 타단은 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 패널에 연결되어 상기 제2 전압을 스위칭하는 제2 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 펄스는
    상기 자계 스위치 및 상기 스위칭 소자가 턴 온 되어 상기 제2 전압에서 상기 제1 전압에 도달하고,
    상기 제1 스위칭 소자가 턴 온 되어 상기 제1 전압이 유지되고,
    상기 자계 스위치 및 상기 스위칭 소자가 턴 온 되어 상기 제1 전압에서 상기 제2 전압에 도달하고,
    상기 제2 스위칭 소자가 턴 온 되어 상기 제2 전압이 유지되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 전극들은,
    서로 나란한 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 교차하 는 제3 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 및 제2 전압을 교대로 가지는 펄스가 인가되는 전극은 제1 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 및 제2 전압을 교대로 가지는 펄스가 인가되는 전극은 제2 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 펄스는
    켜져야 할 방전셀로 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 하는 유지펄스인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 및 제2 전압을 교대로 가지는 펄스가 인가되는 전극은 제3 전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 펄스는
    켜져야 할 방전셀을 선택하여 어드레스 방전이 수행되도록 하는 어드레스 펄 스인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제2 전압은,
    접지 전압인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  17. 서로 나란한 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 교차하는 제3 전극을 구비하고, 각 전극들이 교차하는 영역에서 방전셀들이 정의되는 플라즈마 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,
    전체 방전셀들에서 선택된 방전셀에서 유지방전이 수행되도록 유지방전 전압 및 접지 전압을 교대로 가지는 유지펄스를 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극에 인가하는 유지펄스 인가부; 및,
    상기 유지펄스가 상기 유지방전 전압에서 상기 접지 전압에 도달하는 동안에 상기 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 상기 유지펄스가 상기 접지 전압에서 상기 유지방전 전압에 도달하는 동안에 상기 축적된 전하를 상기 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고,
    상기 에너지 회수부는,
    상기 방전셀 내의 전하를 소집하여 축적하거나 상기 축적된 전하를 상기 방전셀 내로 방출하는 에너지 저장 커패시터와,
    상기 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 IGBT와,
    상기 IGBT의 스위칭 동작에 의해 상기 에너지 저장 커패시터와 상기 패널 사이에 흐르는 전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고, 상기 인덕턴스 및 상기 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 상기 유지방전 전압에서 상기 접지 전압까지 도달하는 시간 또는 상기 접지 전압에서 상기 유지방전 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 자계 스위치를 구비하는 디스플레이 패널의 구동장치.
  18. 서로 나란한 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 교차하는 제3 전극을 구비하고, 각 전극들이 교차하는 영역에서 방전셀들이 정의되는 플라즈마 디스플레이 패널의 각 방전셀에서 방전이 수행되도록 구동신호를 공급하는 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,
    전체 방전셀들 중 켜져야 할 방전셀을 선택하는 어드레스 방전이 수행되도록 어드레스 전압 및 접지 전압을 교대로 가지는 어드레스펄스를 제3 전극에 인가하는 어드레스펄스 인가부; 및,
    상기 어드레스펄스가 상기 어드레스 전압에서 상기 접지 전압에 도달하는 동안에 상기 방전셀 내의 전하를 축적하거나, 상기 어드레스펄스가 상기 접지 전압에서 상기 어드레스 전압에 도달하는 동안에 상기 축적된 전하를 상기 방전셀 내로 방출하는 에너지 회수부;를 구비하고,
    상기 에너지 회수부는,
    상기 방전셀 내의 전하를 소집하여 축적하거나 상기 축적된 전하를 상기 방전셀 내로 방출하는 에너지 저장 커패시터와,
    상기 전하의 축적 또는 방출을 결정하는 IGBT와,
    상기 IGBT의 스위칭 동작에 의해 상기 에너지 저장 커패시터와 상기 패널 사이에 흐르는 전류의 크기에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지면서 스위칭 동작을 수행하고 상기 인덕턴스 및 상기 패널의 커패시턴스의 LC 공진에 의해 상기 어드레스 전압에서 상기 접지 전압까지 도달하는 시간 또는 상기 접지 전압에서 상기 어드레스 전압까지 도달하는 시간을 결정하는 자계 스위치를 구비하는 디스플레이 패널의 구동장치.
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