KR100748983B1 - 플라즈마 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 서스테인 구간동안 패널로부터 회수되는 전류가 충전되는 복수개의 커패시터와, 상기 복수개의 커패시터 사이에 연결되어 패널로 향하는 전류의 경로를 형성하는 스위치부와, 상기 스위치부와 패널 사이에서 공진 전류를 형성하는 인덕터를 포함하여 구성되어, 다수개의 커패시터 또는/ 및 인덕터를 사용하여 에너지 공급 및 회수 동작을 수행하여 에너지 회수 회로의 구동 효율을 높일 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널, 에너지 회수, 커패시터, 인덕터, 공진

Description

플라즈마 디스플레이 장치{Plasma display panel device}
도 1 은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조가 도시된 도,
도 2 는 플라즈마 디스플레이 패널로 인가되는 구동파형이 도시된 도,
도 3 은 종래 기술에 의한 에너지 회수 회로가 도시된 도,
도 4 는 종래 에너지 회수 회로에 의해 형성되는 파형 및 전류 특성이 도시된 도,
도 5a 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 1 실시예가 도시된 도,
도 5b 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 1 실시예에 의해 형성되는 파형이 도시된 도,
도 6a 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 2 실시예가 도시된 도,
도 6b 내지 6c 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 2 실시예에 의해서 형성되는 파형이 도시된 도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
S1: 충전 스위치 S2: 회수 스위치
C1 내지 C3: 제 1 내지 제 3 커패시터
L1 내지 L4: 제 1 내지 제 4 인덕터
본 발명은 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것으로써, 특히 다수개의 커패시터를 사용하여 에너지 회수부를 구성함에 따라, 복수개의 에너지 회수 전압을 사용하여 에너지 공급 및 회수 동작을 수행하여 서스테인 펄스를 형성할 수 있는 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 패널 내부의 가스를 방전시켜 발생하는 진공자외선(VUV)이 패널 내부의 형광체와 충돌하여 빛을 발생시키는 표시장치이다. 플라즈마 디스플레이 패널은 도 1 에 도시된 바와 같이 크게 전면기판(A)과 배면기판(B)으로 이루어진다.
상기 전면기판(A)에는 순차적으로 형성되는 스캔 전극(1) 및 서스테인 전극(2)과, 상기 스캔 전극 및 서스테인 전극위에 적층되는 유전체층(3)과, 상기 유전체층 상에 형성되는 유전체 보호층(4)으로 이루어진다.
상기 배면기판(B)에는 상기 스캔 전극(1) 및 서스테인 전극(2)과 직교하도록 어드레스 전극(6)이 형성되고, 상기 어드레스 전극 위로 벽전하가 축적되는 유전체층(8)이 순차적으로 형성된다.
상기 유전체층(8) 상에는 방전 공간을 구획하는 격벽(7) 및 상기 격벽의 측면 및 상기 방전 공간 저면부에 형광체(9)가 형성된다.
상기와 같이 구성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 화상을 표시하기 위하여 하나의 프레임을 발광 횟수가 다른 여러 서브필드로 나누어 시분할 구동한다. 상기 각 서브필드는 도 2 에 도시된 바와 같이, 리셋 기간(R), 어드레스 기간(A), 서스테인 기간(S)으로 이루어진다.
상기 리셋 기간(R)동안에는 셋업 리셋 신호(R_up)과 셋다운 리셋 신호(R_dn)가 연속적으로 공급되어 리셋 방전을 통해 방전셀을 초기화 시킨다.
어드레스 기간(A)이 시작되면 상기 스캔 전극(Y)으로는 스캔 전압(Vsc)이 인가되어 상기 스캔 전극은 스캔 바이어스 전압(Vby)을 유지한다. 상기 스캔 전극으로 순차적으로 부(-)극성의 스캔 펄스(scp)가 인가되고, 상기 스캔 펄스와 동기되어 어드레스 전극(X)으로는 영상 데이터에 따라 정(+) 극성의 데이터 펄스(dp)가 인가되면 어드레스 방전이 발생한다.
서스테인 기간(S)동안에는 상기 스캔 전극(Y)과 서스테인 전극(Z)에 교번적으로 서스테인 펄스(sus)가 공급되어 상기 스캔 전극 및 서스테인 전극간 서스테인 방전이 발생되어 화면이 표시된다.
상기 서스테인 기간(S)동안 상기 스캔 전극(Y) 및 서스테인 전극(Z)으로 인가되는 서스테인 펄스는 수십V 이상의 전압이 전류 스위칭에 의해서 생성된다.
즉, 서스테인 기간(S)동안 상기 플라즈마 디스플레이 패널에서 화상이 표시될 때, 플라즈마 디스플레이 패널 자체의 부하만으로는 에너지 소모가 거의 없지만 상기 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 서스테인 펄스는 전류 스위칭에 의하여 생성되므로 에너지 손실이 많아진다.
따라서 상기 서스테인 펄스 생성시 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지를 회수하여 재사용하는 것이 일반적이다. 이를 위하여 서스테인 펄스 생성 회로는 패널의 무효 전류를 회수하여 서스테인 펄스 생성시 재사용하는 에너지 회수부(ER)를 포함하여 구성된다.
일반적인 에너지 회수부(ER)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널 자체의 부하로 대변되는 용량성 부하(Cp)와, 상기 용량성 부하로부터 회수된 에너지가 축적되는 소스 커패시터(Cs)와, 상기 용량성 부하와 공진 회로를 형성하여 공진 전류를 형성하는 인덕터(L)와, 상기 소스 커패시터와 인덕터 사이에 병렬로 접속되어 에너지 공급/회수를 제어하는 하나 이상의 스위치(S1, S2)를 구비한다.
상기 제 1 스위치(S1)으로 제어신호가 인가되어 턴 온(turn on)되면 상기 인덕터(L)와 용량성 부하(Cp)에 의하여 공진 회로가 형성되어 상기 소스 커패시터(Cs)에 저장된 전압의 두 배 가량의 전압이 상기 용량성 부하로 인가된다.
상기 소스 커패시터(Cs)에는 서스테인 전압(Vs)의 절반 가량의 전압(Vs/2)이 저장되어 있으므로, 상기 제 1 스위치(S1)가 도통되어 공진회로가 형성되면 상기 용량성 부하(Cp)로 서스테인 전압이 인가되어야 한다. 하지만 상기 회로상 존재하는 기생 저항 또는 스위치 및 다이오드에 의한 전압 강하로 인하여 공진만으로는 상기 용량성 부하(Cp)로 서스테인 전압(Vs)이 인가되지 못한다.
상기 제 2 스위치(S2)가 턴 온(turn on)되면 상기 용량성 부하(Cp)로부터 상기 인덕터(L) 및 상기 제 2 스위치를 거쳐 상기 소스 커패시터(Cs)로 이어지는 전류 패스가 형성된다.
따라서, 상기 용량성 부하(Cp)에 축적된 에너지가 상기 소스 커패시터(Cs)로 회수되어 상기 소스 커패시터에는 서스테인 전압의 절반(Vs/2)가량의 전압이 축적된다.
이때에도 상기 제 2 스위치(S2)가 도통됨에 따라 공진회로가 형성되면 상기 용량성 부하(Cp)의 전압이 그라운드 레벨(GND)로 감소되어야 하나, 회로의 기생 저항 또는 회로 소자로 인한 전압 강하로 인하여 공진만으로는 상기 용량성 부하의 전압이 저전위 서스테인 전압인 그라운드 레벨까지 감소되지 못한다.
따라서, 도 4 에 도시된 바와 같이 상기 공진에 의해 용량성 부하(Cp)로 인가되는 전압과 고전위 또는 저전위 서스테인 전압(Vs)간의 차동분(Vd, Vd')을 보상하기 위하여 상기 에너지 회수부와 연결되는 서스테인부(ⓢ)를 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 서스테인부(ⓢ)는 상기 용량성 부하(Cp)와 상기 인덕터(L) 사이에 병렬로 접속되는 다수개의 스위치(S3, S4)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제 1 스위치(S1)가 온 된 상태에서 상기 제 3 스위치(S3)를 턴 온(turn on)시켜 상기 용량성 부하(Cp)로 서스테인 전압(Vs)이 인가되도록 한다.
또한, 상기 제 2 스위치(S2)가 도통된 상태에서 상기 제 4 스위치(S4)를 턴 온(turn on)시켜 상기 용량성 부하(Cp)가 그라운드 레벨의 전압가지 낮아지도록 한 다.
상기와 같이 에너지 회수부(ER) 및 서스테인부(ⓢ)에 의해 형성되는 서스테인 펄스(a)와 이때 상기 인덕터(L)에 형성되는 공진전류(b)는 도 4 에 도시된 바와 같다.
상기 제 1 스위치(S1)가 도통되면 상기 소스 커패시터(Cs)로부터 용량성 부하(Cp)로 공진 전류(IL)가 흐르는데, 상기 공진 전류 단독으로는 상기 용량성 부하로 고전위 서스테인 전압(Vs)이 인가될 수는 없다. 따라서, 상기 공진이 최대가 되는 시점에서 상기 제 3 스위치(S3)을 턴온시켜 상기 공진 전압과 고전위 서스테인 전압간의 차동분(Vd)을 보상한다.
소정의 시간후, 상기 제 2 스위치(S2)가 도통되면 상기 용량성 부하(Cp)로부터 상기 소스 커패시터(Cs)로 공진 전류(-IL)가 흐르는데, 이때 형성되는 공진전류는 에너지 공급시 형성되는 공진전류와 반대방향으로 형성된다.
이때에도 역시, 상기 공진 전류(-IL) 단독으로는 용량성 부하(Cp)의 전압을 그라운드 레벨(GND)까지 낮출 수 없으므로, 공진이 최대가 되는 시점에서 상기 제 4 스위치(S4)를 턴온시켜 상기 용량성 부하의 전압이 그라운드 레벨까지 낮아지도록 함에 따라 상기 공진 전압과 저전위 서스테인 전압간의 차동분(Vd')을 보상한다.
상기와 같이 에너지를 회수 및 공급하여 서스테인 펄스를 형성하는 경우, 에너지 공급 및 회수의 전압 기준은 상기 소스 커패시터(Cs)에 저장된 전하에 의해서 결정된다.
상기 에너지 회수부(ER)에는 하나의 소스 커패시터(Cs)가 구비되므로, 상기 소스 커패시터에 저장되는 전압은 서스테인 전압(Vs)의 절반 정도(Vs/2)를 유지하게 된다. 즉, 상기 소스 커패시터에 회수되는 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압의 중간값을 유지하게 된다.
에너지 회수 또는 공급시에는 상기 소스 커패시터(Cs)에 저장된 전압을 기준으로 공진을 수행하므로, 이론적으로는 상기 소스 커패시터에 충전된 전압이 서스테인 전압의 절반(Vs/2) 정도이므로 공진만에 의해서도 상기 패널로 서스테인 전압(Vs)을 인가할 수 있다.
그러나 회로의 기생 성분 및 회로 소자의 전압 강하로 인하여 상기 공진에 의하여 서스테인 펄스가 공진에 의하여 저전위 서스테인 전압(본 명세서에서는 그라운드 전압으로 예시됨)에서부터 고전위 서스테인 전압(본 a명세서에서는 Vs로 예시됨)까지 상승 또는 하강할 수 없으므로 상기 에너지 회수부(ER)를 통해서 회수되는 전압이 한정된다.
이때, 상기 공진에 의해 형성되는 ER 상승 전압과 고전위 서스테인 전압까지의 차동분(Vd) 및 상기 ER 하강 전압과 저전위 서스테인 전압과의 차동분(Vd')이 작을수록 에너지 회수 효율이 좋아진다.
최근 저전력 고속 구동되는 플라즈마 디스플레이 패널의 요구가 늘어가고 있는 바, 상기 차동분(Vd 내지 Vd')을 줄여 에너지 회수부(ER)의 에너지 회수 효율을 높여야 하지만 상기 소스 커패시터(Cs)에 저장된 전압이 일정하므로 에너지 회수율 이 제한된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 다수개의 커패시터를 사용하여 에너지 회수 회로를 구성함에 따라 다양한 회수 전압을 형성하여 에너지 회수 효율이 높은 플라즈마 디스플레이 장치 및 그 구동방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 장치는 서스테인 구간동안 패널로부터 회수되는 전류가 충전되는 복수개의 커패시터와, 상기 복수개의 커패시터 사이에 연결되어 패널로 향하는 전류의 경로를 형성하는 스위치부와, 상기 스위치부와 패널 사이에서 공진 전류를 형성하는 인덕터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 커패시터는 제 1 , 제 2, 제 3 커패시터가 직렬로 연결되고, 상기 제 3 커패시터는 외부전원과 연결되어 구성될 수 있다.
상기 스위치부는 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터에 충전된 전류를 패널로 인가하는 충전 스위치와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 커패시터로 회수하는 회수 스위치를 포함하여 구성되는데, 턴 온됨에 따라 상기 제 1 커패시터 및 제 3 커패시터로 충전 경로를 형성하는 스위치가 상기 제 2 커패시터와 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 장치의 또 다른 특징은 서스테인 구간동안 패널로부터 회수되는 전류가 충전되는 복수개의 커패시터와, 상기 커패시터 사이에 연결되어 패널로 향하는 전류의 경로를 형성하는 하나 이상의 스위치부와, 각각의 스위치부와 패널 사이에서 공진 전류를 형성하는 하나 이상의 인덕터부를 포함하여 구성된다.
상기 스위치부는 상기 제 1 커패시터와 제 2 커패시터 사이에 연결되어 전류가 공급 및 회수되는 경로를 형성하는 제 1 스위치부와, 상기 제 2 및 제 3 커패시터 사이에 연결되어 전류가 공급 및 회수되는 경로를 형성하는 제 2 스위치부를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제 1 스위치부는 상기 제 1 커패시터에 충전된 전류를 패널로 인가하는 제 1 충전 스위치와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 커패시터로 회수하는 제 1 회수 스위치를 포함하여 구성되고, 상기 제 2 스위치부는 상기 제 1 및 제 2 커패시터에 충전된 전류를 패널로 인가하는 제 2 충전 스위치와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 및 제 2 커패시터로 회수하는 제 2 회수 스위치를 포함하여 구성된다.
또한 상기 인덕터부는 하나 이상의 인덕터가 직렬로 연결되고, 소정의 인덕터는 공진시간 가변을 위한 스위치가 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 1 실시예가 도시된 도이고, 도 5b 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 1 실시예에 의해 형성되는 파형이 도시된 도이고, 도 6a 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 2 실시예가 도시된 도이고, 도 6b 내지 6c 는 본 발명에 의한 에너지 회수 회로의 제 2 실시예에 의해 형성되는 파형이 도시된 도이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 복수의 어드레스 전극과, 복수의 스캔 전극 및 서스테인 전극을 포함하여 구성된다. 상기 스캔 전극은 각 서스테인 전극에 대응해서 형성되며, 상기 서스테인 전극은 그 일단이 서로 연결된다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 스캔 전극 및 서스테인 전극이 형성된 전면패널과 상기 어드레스 전극이 형성된 배면패널이 접합되어 이루어지는데, 상기 스캔전극 및 서스테인 전극과 상기 어드레스 전극의 교차부에 있는 방전공간이 기본적인 하나의 방전셀을 형성한다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위해서는 어드레스 전극으로 데이터를 인가하는 데이터 구동부와, 스캔 전극을 구동하기 위한 스캔 구동부와, 서스테인 전극을 구동하기 위한 서스테인 구동부와, 상기 구동부을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 데이터 구동부는 상기 제어부로부터 타이밍 제어신호에 응답하여 데이터를 샘플링하고 래치한 후, 상기 데이터를 어드레스 전극으로 공급한다.
상기 스캔 구동부는 상기 제어부의 제어하에, 스캔 펄스, 서스테인 펄스를 상기 스캔 전극으로 공급하고, 상기 서스테인 구동부는 상기 제어부상기 스캔 구동부와 교번적으로 동작하여 서스테인 펄스를 상기 서스테인 전극으로 공급한다.
상기 제어부는 수직/수평 동기신호 및 클럭 신호를 입력받아 상기 각 구동부에 필요한 타이밍 제어신호를 발생하고, 상기 타이밍 제어신호를 해당하는 구동부으로 공급한다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널은 계조(Gray Scale)를 표현하기 위하여 하나의 프레임을 방전 횟수가 다른 하나 이상의 서브필드로 나누어 구동하는데, 상기 서브필드는 크게 리셋 기간, 어드레스 기간, 서스테인 기간으로 나누어 시분한 구동한다.
상기 리셋 기간동안에는 고전압을 상기 스캔 전극으로 인가하여 리셋 방전을 발생시켜 방전셀을 초기화 시키고 어드레스 기간동안에는 영상 데이터에 따라 방전셀에서 어드레스 방전을 발생시켜 온(On) 셀을 선택한다.
서스테인 기간동안에는 상기 스캔 전극과 서스테인 전극으로 교번되게 서스테인 펄스를 인가하여 방전을 통해 화상을 표시하는데, 상기 서스테인 펄스는 다양하게 구현될 수 있다.
상기 서스테인 펄스의 ER 상승 시간(ER_up) 또는/및 ER 하강 시간(ER_down)을 가변시키거나 저전위 서스테인 전압에서 고전위 서스테인 전압까지 상승 또는 하강시 1회 이상의 공진을 수행하여 서스테인 펄스를 형성하면 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 에너지 회수율을 가변할 수 있게 된다.
이를 위하여 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치는 상기 스캔 전극 또는 서 스테인 전극으로 서스테인 펄스를 인가하기 위해서 상기 스캔 구동부 또는 서스테인 구동부에는 패널의 무효전류를 회수하여 이를 재사용하는 에너지 회수부(ER)와, 상기 에너지 회수부와 접속하여 공진에 의해 형성되는 ER 전압의 부족분을 보상하는 서스테인부(ⓢ)가 구비된다.
상기 에너지 회수부(ER)는 도 5a 에 도시된 바와 같이, 서스테인 기간(S)동안 패널(Cp)로부터 회수되는 전류가 충전되는 복수개의 커패시터(C1 내지 C3)와, 상기 복수개의 커패시터 사이에 연결되어 패널로 향하는 전류의 경로를 형성하는 스위치부와, 상기 스위치부와 패널 사이에서 공진 전류를 형성하는 인덕터(L1)를 포함하여 구성된다.
종래에는 ER 상승 또는 하강시의 공진 중심 전압이 동일하게 형성되고, 상기 공진 중심 전압이 서스테인 전압의 절반(Vs)정도로 형성되기 때문에 상기 공진에 의하여 서스테인 펄스의 형성이 불가능해진다.
즉, ER 상승시에는 상기 공진 중심 전압이 서스테인 전압(Vs)의 절반(Vs/2) 이상이 되어야 공진에 의해서 서스테인 펄스가 고전위 서스테인 전압(Vs)까지 도달할 수 있다.
반대로 ER 하강시에는 상기 공진 중심 전압이 서스테인 전압 절반(Vs/2) 이하가 되어야 공진에 의해서 서스테인 펄스가 저전위 서스테인 전압까지 도달할 수 있게 된다.
따라서, 공진에 의한 서스테인 펄스 형성시 ER 상승시와 하강시의 공진 중심 전압이 다르게 설정되어야 에너지 회수율을 높일 수 있게 된다. 이와 같이 공진 중 심 전압을 복수개로 설정하기 위해서는 에너지 회수부의 소스 커패시터 전압이 복수개로 설정되어야 한다. 이를 위하여 본 발명의 에너지 회수부(ER)에는 회수된 전압이 저장되는 커패시터가 복수개로 구성된다.
이때, 상기 복수개의 커패시터는 제 1 , 제 2, 제 3 커패시터(C1 내지 C3)가 직렬로 연결되고, 상기 제 3 커패시터(C3)는 외부전원(Vs)과 연결되어 구성된다. 또한 상기 제 2 커패시터(C2) 양단에 스위치(S5)가 연결되어 구성될 수 있다.
상기 복수개의 커패시터(C1 내지 C3)는 모두 동일한 커패시턴스를 가지도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 커패시터가 상이한 커패시턴스를 가지도록 구성될 수도 있다.
상기 스위치부는 상기 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)에 충전된 전류를 패널(Cp)로 인가하는 충전 스위치(S1)와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 커패시터로 회수하는 회수 스위치(S2)를 포함하여 구성된다.
상기 서스테인부(ⓢ)에는 상기 인덕터(L1)와 패널(Cp) 사이에 연결되어 저전위 서스테인 전압 또는 고전위 서스테인 전압을 형성하도록 제어되는 서스테인 스위치(S3, S4)가 구비된다.
도 5b 를 참고로 하여 상기 에너지 회수부(ER) 및 서스테인부(ⓢ)에 의해서 형성되는 서스테인 펄스를 살펴보면 다음과 같다.
우선, ER 상승시에는 상기 충전 스위치(S1)가 도통되고, 이에 따라 상기 패널(Cp)과 상기 인덕터(L1) 사이에는 공진에 의해 전압이 형성된다.
상기 충전 스위치(S1)가 도통되면 상기 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터 (C2)에 충전된 전압을 기준으로 공진 전류가 형성되어 상기 패널(Cp)로 전압이 인가된다. 상기 제 1 내지 제 3 커패시터(C1 내지 C3)의 커패시턴스가 모두 동일한 경우 상기 ER 상승시에는 서스테인 전압의 절반(Vs/2)보다 높은 지점(2Vs/3)을 중심으로 공진하게 된다.
ER 전압이 고전위 서스테인 전압(Vs)에 도달한 경우 상기 제 1 서스테인 스위치(S3)을 도통시키면 고전위 서스테인 전압(Vs)을 유지한다. 이미 공진에 의해서 서스테인 펄스가 고전위 서스테인 전압에 도달했으므로 상기 제 1 서스테인 스위치가 도통된다 하더라도 상기 패널로 추가 인가되는 전압이 없으므로 ER 상승시 소모되는 전력을 최소화 할 수 있다.
즉, 상기 공진 중심 전압(2Vs/3)이 서스테인 전압의 절반(Vs/2)보다 높으므로 공진에 의해서도 충분히 고전위 서스테인 전압(Vs)까지 도달할 수 있게 된다.
ER 하강시에는 상기 회수 스위치(S2)가 도통되고, 이에 따라 상기 패널(Cp)과 상기 인덕터(L1) 사이에는 공진이 발생한다. 상기 회수 스위치(S2)가 도통되면 상기 패널의 전류가 회수된다. 이때 공진 중심 전압은 상기 복수개의 커패시터(C1 내지 C3)의 커패시턴스가 모두 동일한 경우 서스테인 전압의 절반(Vs/2)보다 낮은 지점(Vs/3)에서 형성된다.
즉, ER 하강시 공진 중심 전압(Vs/3)이 서스테인 전압의 절반(Vs/2)보다 낮으므로 공진에 의해서도 충분하게 저전위 서스테인 전압까지 도달할 수 있게된다.
공진에 의하여 패널(Cp)의 전압이 그라운드 레벨(GND)까지 하강하면, 상기 제 2 서스테인 스위치(S4)를 도통시켜 상기 패널이 그라운드 레벨의 저전위 서스테 인 전압을 유지하도록 하여 전극으로 서스테인 펄스가 인가되도록 한다.
이때, 상기 커패시터(C1 내지 C3)의 커패시턴스를 변경하면, 상기 ER 상승 또는 하강시 공진 중심 전압을 가변할 수 있으므로 에너지 회수율을 조정할 수 있다.
상기 커패시터(C1 내지 C3)의 커패시턴스를 가변하여 상기 공진 중심 전압을 조정하여 적절한 에너지 회수 효율을 가지는 회로를 구성할 수 있다.
상기 제 2 커패시터(C2) 양단에 스위치(S5)를 추가로 연결하고, ER 상승 또는 하강시 상기 스위치의 온/오프를 제어하여 공진 중심 전압을 가변화 할 수 있다.
상기 제 2 커패시터(C2) 양단에 병렬로 연결된 스위치(S5)를 온/오프 제어하여 멀티 스탭 서스테인 펄스를 구현할 수 있다.
예를 들어, 1회의 공진을 통해 서스테인 펄스를 형성하는 경우에는 상기 스위치(S5)를 온시켜 두 개의 커패시터(C1, C3)만을 사용하여 서스테인 펄스를 형성할 수 있다.
상기 스위치(S5)가 온되고, 상기 제 1 및 제 3 커패시터(C1, C3)의 커패시턴스가 동일하게 형성되면 상기 각 커패시터에는 Vs/2의 전압이 각각 저장된다.
따라서, 상기 충전 스위치(S1)가 도통되면 상기 제 1 커패시터(C1)에 충전된 전압(Vs/2)을 기준으로 공진하여 서스테인 펄스를 형성하는데, 이 경우에는 상기 공진만에 의해서 고전위 서스테인 전압까지 상승할 수 없으므로 상기 제 1 서스테인 스위치(S3)를 도통시켜 공진 이후에 고전위 서스테인 전압까지 상승하도록 한 다.
상기 스위치(S5)를 오프시키면 도 5b 에 도시된 바와 같이 2회의 공진을 통해 서스테인 펄스가 형성되므로 공진만으로도 고전위 서스테인 전압까지 도달할 수 있으므로 에너지 회수율을 높일 수 있다.
상기 에너지 회수부(ER)는 도 6a 에 도시된 바와 같이, 한 번 이상의 공진에 의하여 서스테인 펄스가 형성되도록 서스테인 기간(S)동안 패널(Cp)로부터 회수되는 전류가 충전되는 복수개의 커패시터(C1 내지 C3)와, 상기 커패시터 사이에 연결되어 패널로 향하는 전류의 경로를 형성하는 하나 이상의 스위치부(Sa, Sb)와, 각각의 스위치부와 패널 사이에서 공진 전류를 형성하는 하나 이상의 인덕터부(L1 내지 L2)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 스위치부는 상기 제 1 커패시터(C1)와 제 2 커패시터 사이에 연결되어 상기 제 1 커패시터와 상기 패널(Cp) 사이에 전류의 공급 및 회수되는 경로를 형성하는 제 1 스위치부(Sa)와, 상기 제 2 및 3 커패시터(C2, C3) 사이에 연결되어상기 제 1 및 제 2 커패시터(C1,C2)와 패널 사이에 전류가 공급 및 회수되는 경로를 형성하는 제 2 스위치부(Sb)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 스위치부(Sa)는 상기 제 1 커패시터(C1)에 충전된 전류를 패널(Cp)로 인가하는 제 1 충전 스위치(S1a)와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 커패시터로 회수하는 제 1 회수 스위치(S2a)를 포함하여 구성된다.
상기 제 2 스위치부(Sb)는 상기 제 1 및 제 2 커패시터(C1, C2)에 충전된 전류를 패널(Cp)로 인가하는 제 2 충전 스위치(S1b)와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 및 제 2 커패시터로 회수하는 제 2 회수 스위치(S2b)를 포함하여 구성된다.
상기 스위치부(Sa, Sb)에는 공진 전류를 형성하는 인턱터(L1 내지 L2)가 각각 연결된다.
상기와 같이 구성되는 에너지 회수부(ER)를 사용하면, 멀티 스탭으로 상승 또는 하강하는 서스테인 펄스를 생성할 수 있다.
우선, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 1차 ER 상승시에는 상기 제 1 충전 스위치(S1a)를 도통시켜 상기 제 1 커패시터(C1)에 저장된 전압을 기준으로 1차 공진을 수행한다. 이때에는 상기 제 1 스위치부(Sa)와 연결된 제 1 인덕터(L1)가 공진회로를 형성한다.
이어서 상기 제 2 충전 스위치(S1b)가 도통되면 상기 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)에 저장된 전압을 기준으로 2차 공진을 수행한다. 이때에는 상기 제 2 스위치부(Sb)와 연결된 제 2 인턱터(L2)가 공진회로를 형성한다.
상기 2차 공진의 공진 전압 기준은 서스테인 전압의 절반(Vs/2)보다 높게 형성되므로 2회에 걸친 공진을 통해 고전위 서스테인 전압(Vs)까지 도달하게 된다.
상기 2차에 걸친 공진을 통해 패널(Cp)의 전압이 고전위 서스테인 전압(Vs)에 다다르면, 상기 제 1 서스테인 스위치(S3)가 도통되어 상기 고전위 서스테인 전압을 유지하게 된다.
ER 하강시에도 역시 2번에 걸친 공진을 수행하는데, 우선 1차 ER 하강시에는 상기 제 2 회수 스위치(S2b)를 먼저 도통시켜 상기 패널(Cp)에 저장된 전류는 상기 제 2 인덕터(L2)를 거쳐 제 1 및 제 2 커패시터(C1, C2)로 회수된다. 상기 1차 ER 하강에 의해서 패널은 서스테인 전압의 절반(Vs/2) 근처까지 하강하게 된다.
이어서 상기 제 1 회수 스위치(S2a)가 도통되면 상기 패널(Cp)로부터 상기 제 1 인덕터(L1)를 거쳐 상기 제 1 커패시터(C1)로 공진회로가 형성되어 전압이 회수된다. 상기 2차 ER 하강시 상기 패널은 저전위 서스테인 전압까지 하강하게 된다.
즉, 상기 패널(Cp)로의 서스테인 펄스 인가시 충/방전을 1회 이상 실시하여 멀티 스탭으로 서스테인 펄스가 고전위 서스테인 전압까지 상승하고 저전위 서스테인 전압까지 하강하게 된다.
이 경우에도 역시, 상기 커패시터(C1 내지 C3)에 저장된 전압을 충분히 활용하여 공진회로를 형성함에 따라 에너지 회수 효율을 높일 수 있다.
특히, 상기 커패시터(C1 내지 C3)의 커패시턴스가 동일한 경우에는 서스테인 펄스 형성 초기에는 상기 1차 내지 2차 공진 중심 전압이 Vs/3, 2Vs/3 으로 각각 형성되지만(ER 상승을 기준으로) 서스테인 펄스가 여러번 인가되어 에너지 회수/공급 동작이 균형을 가지게 되면 1차 공진 중심 전압은 Vs/4, 3Vs/4로 각각 형성된다(ER 상승을 기준으로).
상기와 같이 에너지 회수/공급 동작이 균형을 가지면 1차 내지 2차 공진 중심 전압과 서스테인 전압의 절반간의 차이가 더욱 커지므로 공진에 의해서도 충분히 고전위 서스테인 전압 또는 저전위 서스테인 전압까지 도달할 수 있다.
그러므로 상기 각 커패시터(C1 내지 C3)의 커패시턴스를 가변하여 상기 1차 또는/및 2차 공진 중심 전압을 가변하여 다양한 서스테인 펄스를 형성할 수 있다.
하나 이상의 인덕터를 직렬로 연결하고, 소정의 인덕터에는 스위치(S6, S7) 가 병렬로 연결되도록 하여 에너지 공급 또는 회수시 인덕턴스를 가변하여 서스테인 펄스를 형성할 수 있다.
즉, 상기 제 1 스위치부(Sa)와 연결된 제 1 인덕터(L1)에 추가로 인덕터(L3)를 연결하고, 상기 추가로 연결된 제 3 인덕터(L3)에는 병렬로 스위치(S6)를 연결한다.
또한 상기 제 2 스위치부(Sb)에 연결된 제 2 인덕터(L2)에도 추가로 제 4 인덕터(L4)를 연결하고, 이에 스위치(S7)를 병렬로 연결한다.
상기와 같이 인턱더(L3 내지 L4)를 추가로 연결하고, 이에 병렬로 스위치(S6, S7)를 연결하면 에너지 공급/회수 동작시 인덕턴스를 가변함에 따라 형성되는 서스테인 펄스의 ER 상승/하강 타임을 가변할 수 있게 된다.
공진 회로에서 인덕턴스가 증가하면 공진 시간이 길어지게 되어 서스테인 펄스의 ER 시간이 증가한다. 따라서 상기 인턱터(L3 내지 L4)에 연결된 스위치(S6, S7)을 조정하여 공진회로의 인덕턴스를 가변하면 서스테인 펄스의 ER 상승 또는 하강 시간을 조정할 수 있다.
즉, 도 6c 에 도시된 바와 같이 상기 인덕터(L3 내지 L4)에 연결된 스위치(S6, S7)를 도통시키면 상기 회로의 인덕턴스는 감소하게 된다. 인덕턴스가 감소되면 ER 상승 시간이 짧아지게 되므로 서스테인 펄스 형성시 상기 스위치(S6, S7)를 온시키면 ER 상승 시간이 짧은 서스테인 펄스를 형성할 수 있다(a).
반대로 상기 인덕터(L3 내지 L4)에 연결된 스위치(S6, S7)를 도통시키면 상기 회로의 인덕턴스는 증가하게 된다. 인덕턴스가 증가하면 공진 시간이 길어지므 로 ER 상승 시간이 길어지게 되어 ER 상승 시간이 긴 서스테인 펄스를 형성할 수 있다(b).
이와 같이, 매 서스테인 펄스마다 ER 상승 또는 하강시 상승 단계를 다변화하거나 각 상승/하강시의 공진 중심 전압을 가변시켜 다양한 서스테인 펄스의 구성이 가능해진다.
서스테인 펄스의 구성이 다양해지면 서스테인 방전에 의해서 표현되는 휘도를 다양화할 수 있으므로, 플라즈마 디스플레이 패널 구동시 다양한 휘도 표현이 가능해져 콘트라스트를 높일 수 있다.
일반적으로, 서스테인 펄스의 ER 타임을 길게하면 소비 전력이 줄어들고, 변위 전류 감소로 인하여 전체적인 효율이 증가된다. 반대로, 서스테인 펄스의 ER 타임을 짧게 하면 휘도를 높일 수 있다.
특히, 화면의 로드가 커질수록 소비 전력이 높아지는데, 상기와 같이 다양한 서스테인 펄스를 구성하여 소비전력은 줄이면서 화면의 휘도를 높일 수 있다.
즉, 화면의 로드가 증가하면 인덕턴스를 가변하여 ER 타임이 긴 서스테인 펄스를 형성하여 휘도를 확보하면서 상기 멀티 스텝의 서스테인 펄스를 사용하여 에너지 회수율을 높여 소비 전력을 줄일 수 있다.
반대로 화면의 로드가 감소하면 인덕턴스를 가변하여 ER 타임이 짧은 서스테인 펄스를 형성하거나 단일 스텝의 서스테인 펄스를 사용하여 휘도 특성과 에너지 회수율을 확보할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치는 서스테인 기간동안, 하나 이상의 공 진 중심 전압을 사용하여 상승 또는/ 및 하강하는 서스테인 펄스를 인가한다.
상기 서스테인 펄스는 두 가지의 공진 중심 전압을 기준으로 2 회에 걸쳐 공진하여 상승 구간이 형성되고, 제 1 공진 중심 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압간 전압 차이의 절반보다 작게 형성되고, 제 2 공진 중심 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압간 전압 차이의 절반보다 크게 형성될 수 있다.
반대로 하강시에는 두 가지의 공진 중심 전압을 기준으로 2 회에 걸쳐 공진하여 하강 구간이 형성되고, 제 3 공진 중심 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압간 전압 차이의 절반보다 크게 형성되고, 제 4 공진 중심 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압간 전압 차이의 절반보다 작게 형성된다. 이때 형성되는 서스테인 펄스는 도 6b 에 도시된 바와 같다.
이 경우에는 상기 서스테인 펄스가 2단계에 걸쳐 상승 또는 하강을 수행하고, 제 1 공진 중심 전압은 상기 제 3 공진 중심 전압보다 크게 형성되고 제 2 공진 중심 전압은 상기 제 4 공진 중심 전압보다 작게 형성되어 공진에 의해서 저전위 서스테인 전압 또는 고전위 서스테인 전압을 형성할 수 있으므로 에너지 회수 효율을 높일 수 있다.
또한 상기 서스테인 펄스는 상기 서스테인 펄스는 하나의 공진 중심 전압을 기준으로 공진하여 상승 구간이 형성되고, 상승시의 공진 중심 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압간 전압 차이의 절반(Vs/2)보다 크게 형성된다.
반대로, 하나의 공진 중심 전압을 기준으로 공진하여 하강 구간에 있어서 상 기 하강시의 공진 중심 전압은 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압간 전압 차이의 절반(Vs/2)보다 작게 형성된다.
즉, 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압 사이를 상승/하강하여 형성되는 서스테인 펄스에 있어서, 저전위 서스테인 전압으로부터 고전위 서스테인 전압까지 상승하는 구간에 있어서의 공진 중심 전압은 고전위 서스테인 전압으로부터 저전위 서스테인 전압까지 하강하는 구간에 있어서의 공진 중심 전압보다 크다. 이때의 서스테인 펄스(멀티 스텝 서스테인 펄스)는 도 6c 에 도시된 바와 같다.
종래에는 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압 사이를 상승/하강하여 형성되는 서스테인 펄스에 있어서, 상승시 또는 하강시의 공진 중심 전압은 서스테인 전압(Vs)의 절반(Vs/2)정도로 거의 동일하게 형성되었다.
그러나 본 발명의 서스테인 펄스는 1회에 걸쳐 공진을 수행하여 저전위 서스테인 전압으로부터 고전위 서스테인 전압까지 상승할 때의 공진 중심 전압이 서스테인 전압의 절반(Vs/2)보다 크므로 에너지 회수부에 구비된 커패시터에 충전된 전압만을 가지고도 고전위 서스테인 전압을 형성할 수 있으므로 에너지 회수 효율을 높일 수 있다.
특히, 상기 서스테인 펄스가 단일 단계로 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인 전압 사이를 상승/하강하여 형성(단일 스텝 서스테인 펄스)되므로 복수개의 단계로 저전위 서스테인 전압과 고전위 서스테인전압 사이를 상승/하강하면서 형성되는 서스테인 펄스보다 ER 상승 또는 하강 시간이 짧게 형성된다.
뿐만 아니라, 상기 서스테인 펄스를 생성하는 회로의 인덕턴스를 가변하여서 도 상기 서스테인 펄스의 ER 상승 시간 또는 하강 시간을 가변하여 사용할 수 있다.
즉, 단일 스텝 서스테인 펄스라 하더라도 다양한 ER 상승 시간 및 하강 시간을 가지도록 하여 휘도 특성을 개선할수 있고, 멀티 스텝 서스테인 펄스에 있어서도 ER 상승 시간 및 하강 시간을 가변하여 다양한 서스테인 펄스를 형성하여 적용할 수 있다.
일반적으로 서스테인 펄스의 ER 상승 시간 또는 하강시간이 짧게 형성되면 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 특성을 개선할 수 있으므로, 상기 단일 스텝 서스테인 펄스와 멀티 스텝 서스테인 펄스의 ER 상승 시간 또는 하강 시간을 적절히 가변하여 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하면 휘도 특성을 개선할 수 있다.
즉, 저계조의 경우에는 단일 스텝 서스테인 펄스를 사용하거나 ER 상승 시간 또는 하강시간이 짧은 서스테인 펄스를 사용하여 에너지 회수율을 높이는 동시에 높은 휘도 특성을 가지도록 한다. 반대로 고계조의 경우에는 멀티 스텝 서스테인 펄스 또는 ER 상승 시간 또는 하강시간이 긴 서스테인 펄스를 사용하여 에너지 회수율을 높여 플라즈마 디스플레이 패널의 효율을 높이는 동시에 휘도를 개선할 수 있게 된다.
특히, 하나의 서브필드 동안 인가되는 서스테인 펄스의 ER 타임을 가변하거나, 단일 스텝 서스테인 펄스와 멀티 스텝 서스테인 펄스를 섞어서 사용하는 경우에도 휘도 특성을 개선하고 에너지 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 장치에 관하여 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 플라즈마 디스플레이 장치는 에너지 회수부에 복수개의 커패시터를 구비하고, 상기 에너지 회수부의 커패시턴스를 가변하여 에너지 회수 및 공급 동작에 의해 형성되는 서스테인 펄스의 ER 타임을 다양하게 가변하여 서스테인 펄스를 형성하여 에너지 회수 효율을 높일 뿐만 아니라, 소비 전력을 줄이고 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 마진을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 패널과, 상기 패널로 서스테인 기간동안 서스테인 펄스를 공급하는 서스테인 부와, 상기 서스테인 기간동안 패널로부터 전류를 회수하여 충전하고, 충전된 전류를 공급하는 에너지 회수부를 포함하고,
    상기 에너지 회수부는 서스테인 전압원과 연결되어 전압이 분배되도록 직렬 연결되는 복수의 커패시터와, 상기 복수의 커패시터 중 적어도 하나의 커패시터와 병렬 연결되어 온/오프됨에 따라 각 커패시터에 분배되는 전압을 결정하는 분배 스위치와, 각 커패시터 사이에 연결되어 상기 패널로 향하는 전류의 경로를 형성하는 적어도 하나의 스위치부와, 상기 스위치부와 상기 패널 사이에서 공진 전류를 형성하는 적어도 하나의 인덕터부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 복수개의 커패시터는 제 1 , 제 2, 제 3 커패시터가 직렬로 연결되고, 상기 제 3 커패시터는 외부전원과 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에서,
    상기 스위치부는 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터에 충전된 전류를 패널로 인가하는 충전 스위치와, 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 커패시터로 회수하는 회수 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  4. 청구항 2에서,
    상기 분배 스위치는 상기 제 2 커패시터와 병렬로 연결되고,
    턴온시 상기 서스테인 전압이 상기 제 1 및 제 3 커패시터에 분배되도록 하고, 턴오프시 상기 서스테인 전압이 상기 제 1 내지 제 3 커패시터에 분배되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 2에서,
    상기 스위치부는 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이에 연결되어 전류가 회수 및 공급되는 경로를 형성하는 제 1 스위치부와, 상기 제 2 및 제 3 커패시터 사이에 연결되어 전류가 회수 및 공급되는 경로를 형성하는 제 2 스위치부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  9. 청구항 8에서,
    상기 제 1 스위치부는 상기 제 1 커패시터에 충전된 전류를 패널로 인가하는 제 1 충전 스위치와, 상기 패널 커패시터에 충전된 전류를 상기 제 1 커패시터로 회수하는 제 1 회수 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  10. 청구항 8에서,
    상기 제 2 스위치부는 상기 제 1 및 제 2 커패시터에 충전된 전류를 패널로 인가하는 제 2 충전 스위치와, 상기 패널에 충전된 전류를 상기 제 1 및 제 2 커패시터로 회수하는 제 2 회수 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에서,
    상기 인덕터부는 복수의 인덕터가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  13. 청구항 12에서,
    상기 복수의 인덕터 중 적어도 하나의 인덕터와 병렬 연결되어 온/오프됨에 따라 공진시간을 가변시키는 스위치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  14. 청구항 1에서,
    상기 서스테인 기간동안 패널로 공급되는 서스테인 펄스의 파형은,
    상기 에너지 회수부에 의해 저전위 서스테인 전압으로부터 고전위 서스테인 전압까지 하나 이상의 단계를 거쳐 상승 또는 하강하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  15. 청구항 14 에 있어서,
    상기 저전위 서스테인 전압으로부터 고전위 서스테인 전압 사이에서 상승 또는/및 하강하는 단계의 수는,
    화면 로드가 큰 경우가 작은 경우보다 많은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
  16. 청구항 14에서,
    상기 서스테인 펄스가 상승하는 시간은,
    화면 로드가 큰 경우가 작은 경우보다 긴 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
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