KR100852168B1 - 에너지 회복을 하는 매트릭스 디스플레이 구동기 및 매트릭스 디스플레이 구동기를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

에너지 회복 인덕터(L1)를 갖는 매트릭스 디스플레이 구동기에서, 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)는, 루프에서의 인덕터 전류(IL1)를 가능한 한 작게 유지시키고, 인덕터(L1) 양단간의 전압(VL1)을 가능한 한 낮게 유지시키기 위해 인덕터(L1)와 병렬로 연결된다. 따라서, 인덕터에 저장된 에너지는 더 낮아지고, 기생 커패시턴스(Cj)를 갖는 인덕터(L1)의 기생 공진에 의해 야기되는 EMI는 상당히 더 낮아질 것이다.

Description

에너지 회복을 하는 매트릭스 디스플레이 구동기 및 매트릭스 디스플레이 구동기를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치{MATRIX DISPLAY DRIVER WITH ENERGY RECOVERY AND MATRIX DISPLAY APPARATUS COMPRISING SUCH A MATRIX DISPLAY DRIVER}

본 발명은 에너지 회복(energy recovery) 매트릭스 디스플레이 구동기 회로, 및 그러한 구동기 회로를 갖는 매트릭스 디스플레이 장치에 관한 것이다.

LCD, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panels), 플라즈마 어드레싱 액정 디스플레이(PALC: Plasma Addressed Liquid Crystal displays), 및 전자 발광(EL: Electro- Luminescent) 패널과 같은 매트릭스 디스플레이의 전극 사이에는 교류 전압이 필요하다. 전극 사이에 존재하는 커패시턴스, 및 교류 전압의 필요한 급격한 슬로프(slope)로 인해, 비교적 많은 전하 또는 방전 전류는 커패시턴스 양단간의 전압의 극성을 역전시키는데 필요하다. 극성을 역전시키는 동안 전력 손실(power dissipation)을 최소화하기 위해, 외부 인덕턴스가 커패시턴스를 갖는 공진 회로를 형성하는 에너지 회복 회로를 포함하는 구동기 회로는, EP-A-0548051 및 EP-A-0704834에 알려져 있다. 이러한 종래 기술 모두는 PDP를 위한 에너지 회복 회로를 개시한다.

PDP는 서브 필드 모드에서 구동될 수 있는데, 여기서 디스플레이될 비디오 정보의 필드 또는 프레임 동안, 복수의 연속적인 서브 필드 또는 프레임이 발생한 다. 서브 필드는 어드레싱 단계(addressing phase) 및 지속 단계(sustaining phase)를 포함한다. 어드레싱 단계 동안, 플라즈마의 행(rows)은 일반적으로 하나씩 선택되고, 디스플레이될 비디오 정보와 합치되는 데이터는 선택된 행의 픽셀에 기록된다. 지속 단계 동안, 다수의 지속 펄스는 서브 필드의 가중치(weight)에 따라 생성된다. 지속 단계 동안 광을 발생시키기 위해 어드레싱 단계 동안 미리 충전된 픽셀은, 서브 필드의 가중치에 대응하는 지속 단계 동안 광의 양을 방출할 것이다. 비디오 정보의 필드 또는 프레임 기간 동안 픽셀에 의해 발생되는 광의 총 량은, 한 편으로 서브 필드의 가중치와, 다른 한 편으로 픽셀이 광을 발생시키기 위해 미리 충전되는 서브 필드에 따른다.

PDP에서, 전극은 주사 전극 및 공통 전극일 수 있다. 상호 동작(cooperating)하는 주사 전극 및 공통 전극은 쌍을 형성하는데, 상기 전극의 쌍은 각각 플라즈마 채널 중 하나와 연관된다. 지속 단계 동안, 전극의 쌍은 풀 브리지 회로(full-bridge circuit)에 의해 생성된 역상 구형파(anti-phase square-wave) 전압으로 구동된다. 풀 브리지 회로는, 제 1 및 제 2 제어가능한 스위치의 제 1 직렬 배치, 및 제 3 및 제 4 제어가능한 스위치의 제 2 직렬 배치를 포함한다. 제 1 및 제 2 스위치의 주요 전류 경로의 접합은 주사 전극에 연결된다. 제 3 및 제 4 스위치의 주요 전류 경로의 접합은 공통 전극에 연결된다. 제 1 직렬 배치 및 제 2 직렬 배치는 전원 소스(power supply source)의 단자 양단간에 병렬로 배치된다. 제 1 스위치의 주요 전류 경로는 단자 중 제 1 단자와 주사 전극 사이에 배치되고, 제 3 스위치의 주요 전류 경로는 공통 전극과 상기 제 1 단자 사이에 배 치된다. 지속 기간의 제 1 단계 동안, 2개의 스위치가 개방되는 한편, 다른 2개의 스위치는 닫혀서, 전원 소스에 의해 공급된 전원 전압은 상호 동작 전극 사이의 제 1 극성, 이에 따라 커패시턴스 양단간의 제 1 극성에서 이용가능하다. 지속 기간의 제 2 단계 동안, 제 1 단계 동안 개방된 스위치는 이제 닫히고, 닫힌 스위치는 이제 개방되어, 전원 소스에 의해 공급된 전원 전압은 상호 동작 전극 사이의 반대 극성에서 이용가능하다.

이러한 종래의 회로 및 그 동작에 대한 상세한 설명은 도 1 및 도 2의 설명에 주어진다.

종래 기술의 에너지 회복 회로가 효과적인 에너지 회복을 제공할지라도, 이러한 회로는 상당한 양의 전자기 방해(EMI: Electro-Magnetic Interference)를 발생시킨다.

특히, 본 발명의 목적은, 전자기 방해를 덜 발생시키는 효과적인 에너지 회복 회로를 제공하는 것이다.

이 때문에, 본 발명의 제 1 양상은, 청구항 1에 기재된 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로를 제공한다. 본 발명의 제 2 양상은, 청구항 5에 기재된 그러한 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치를 제공한다. 유리한 실시예는 종속항에 기재되어 있다.

공진 기간의 마지막에, 인덕터를 통하는 전류가 극성을 바꿀 때, 이 전류는, 인덕터의 한 단자에서 시작하고 인덕터의 다른 단자에서 끝나는 경로를 따라야 한 다. 종래 기술에서, 이러한 전류는 수 개의 다이오드 및 풀 브리지 스위치 중 하나(이후의 설명 및 청구항에서 제 2 스위치로 칭함)를 통해 흘러야 한다. 따라서, 이러한 전류는 넓은 면적을 갖는 루프를 통해 흐르고, 이에 따라 많은 전자기장을 생성시킨다. 이러한 제 2 스위치가 실제 구현에서 많은 전압을 견디어야 하기 때문에, 상기 제 2 스위치의 임피던스는 매우 높다. 그러므로, 인덕터 양단간의 전압은 매우 높을 것이고, 이에 따라 인덕터에 저장된 에너지의 양은 매우 높을 것이다. 공진 회로를 형성하기 위해 인덕터와 커패시턴스를 연결하는 스위치(이 스위치는 이후의 설명 및 청구항에서 제 1 스위치로 칭함)가, 그 다음 공진 기간의 시작에서 제 1 공진 기간에 관해 용량성 부하 양단간의 전압의 극성을 반대 방향으로 바꾸도록 하기 위해 공진 기간의 마지막에 또는 공진 기간의 마지막 이후에 개방되어야 함에 따라, 인덕터에 저장된 에너지는 제 1 스위치에 연결된 인덕터의 단자에서 기생 커패시턴스를 갖는 고주파수 진동을 야기할 것이다.

본 발명은, 이러한 고주파수 진동이 발생된 EMI의 주요 원인이라는 인식에 기초한다. 사실상, 종래 기술의 문제는, 제 2 스위치를 통하는 루프에서의 전류가 2개 또는 3개의 다이오드에 흘러야 함에 따라 더욱 더 심각해지는데, 이것은, 2개 또는 3개의 다이오드 순방향 전압이 추가된 인덕터 양단간의 전압, 및 제 2 스위치 양단간의 전압을 야기한다.

본 발명에 따른 회로에서, 예비 스위치 회로는, 루프에서의 전술한 전류를 가능한 한 작게 유지하기 위해 인덕터와 병렬로 연결된다. 더욱이, 스위치 회로는 제 2 스위치보다 더 낮은 전압을 견디어야 하고, 실제 구현에서 더 낮은 임피던스 를 가질 것이다. 그러나, 가장 중요한 것은, 2개 또는 3개의 다이오드가 루프 내에 존재하지 않는다는 것이다. 단방향 스위치 회로가 필요할 때조차, 2개 또는 3개의 다이오드 대신 1개의 다이오드만이 루프에 존재한다. 따라서, 본 발명에 따른 회로에서, 인덕터 양단간의 전압은 종래 기술에서보다 상당히 낮아질 것이다. 따라서, 인덕터에 저장된 에너지는 더 낮아지고, 기생 공진에 의해 야기되는 EMI는 상당히 낮아질 것이다.

청구항 2에 기재된 일실시예에서, 스위치 회로는 다이오드 및 제어가능한 스위치의 직렬 배치를 포함한다. 이것은, 제어가능한 스위치만을 통해 스위치의 온 타임(on-time)의 타이밍이 덜 중요하게 된다는 장점을 갖는다. 인덕터를 통하는 전류가 다이오드가 차단되는 극성을 가질 때, 스위치가 온될 때 아무런 문제가 없다.

청구항 3에 기재된 일실시예에서, 청구항 2에 기재된 에너지 회복 회로는 양쪽 공진 단계에서 최적의 효율을 얻기 위해 대칭적으로 이루어졌다.

청구항 4에 기재된 일실시예에서, 상기 스위치 회로의 제공으로 인해, 제 2 스위치를 통해 전원 전압으로부터 용량성 부하로 흐르는 전류를 차단하기 위해 제 2 스위치를 나중에 닫는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 전원으로부터 전력이 덜 방출되고, 효율은 더욱 더 향상된다.

본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상은 이후에 설명되는 실시예로부터 명백해지고, 실시예를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 에너지 회복을 하는 종래 기술의 매트릭스 디스플레이 구동기 회로의 상세한 회로도.

도 2는 도 1의 회로에서 발생하는 신호의 파형도.

도 3은 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 구동기의 일실시예에 대한 상세한 회로도.

도 4는 도 3의 회로에서 발생하는 신호의 파형도.

도 5는 매트릭스 디스플레이, 및 매트릭스 디스플레이를 구동하는 회로의 블록도를 도시한 도면.

도 1은 에너지 회복을 하는 종래 기술의 매트릭스 디스플레이 구동기 회로의 상세한 회로도이다.

구동기 회로는 노드(Nb)와 접지 사이에 배치된 버퍼 커패시터(buffer capacitor)(CB)를 포함한다. 이상적인 스위치(S1) 및 저항(R1)의 직렬 배치는 노드(Nb)와 노드(N1) 사이에 연결된다. 이상적인 스위치(S4) 및 저항(R4)의 직렬 배치는 노드(Nb)와 노드(N2) 사이에 연결된다. 이상적인 스위치 및 해당 저항의 모든 직렬 배치는 저항값과 동일한 온-레지스턴스(on-resistance)를 갖는 실제 스위치(예를 들어, MOSFET)를 나타낸다. 공진 인덕터(L1)는 노드(Nj)와 노드(Nc) 사이에 배치된다. 인덕터를 통하는 전류(IL1)는 노드(Nj)로부터 노드(Nc)로 흐르도록 규정된다. 인덕터 양단간의 전압(VL1)은 노드(Nj)와 노드(Nc) 사이의 전압 차이다. 노드(Nj)는 다이오드(D1)를 통해 노드(N1)에 연결되고, 다이오드(D6)를 통해 노드(N2)에 연결된다. 다이오드(D1)의 캐소드 및 다이오드(D6)의 애노드는 노드(Nj)에 연결된다. 다이오드(D13)는 접지에 연결된 애노드, 및 노드(N1)에 연결된 캐소드를 구비한다. 다이오드(D11)는 노드(N2)에 연결된 애노드, 및 전원 전압(Vcc)을 공급하는 전원 소스(PS)의 양극에 연결된 캐소드를 구비한다. 전원 소스(PS)의 다른 극은 접지에 연결된다. 커패시터(Cp)는 전원 소스(PS)와 병렬로 배치된다. 이상적인 스위치(S2), 저항(R2), 및 선택(optional) 다이오드(D2)의 직렬 배치는 전원 소스(PS)의 양극과 노드(Nc) 사이에 연결된다. 다이오드(D2)의 캐소드는 노드(Nc)쪽으로 향한다. 이상적인 스위치(S5), 저항(R5), 및 선택 다이오드(D8)의 직렬 배치는 노드(Nc)와 접지 사이에 연결된다. 다이오드(D8)의 애노드는 노드(Nc)에 연결된다. 2개의 다이오드(D2 및 D8)는 종래 기술에 개시되지 않는다. 용량성 부하(CL)는 노드(Nc)와 접지 사이에 연결된다. 용량성 부하(CL) 양단간의 전압은 Vc로 표시되고, 노드(Nc)와 접지 사이의 전압 차이다. Vj는 노드(Nj)와 접지 사이의 전압을 표시한다. 전류(IR2)는 저항(R2)에 흐른다.

이 회로의 본질은, 버퍼 커패시터(CB)인 저장소(reservoir)에 블라인드(blind) 에너지를 저장하는 것이고, 에너지를 부하 커패시턴스(CL)로 앞뒤로(back-and-forth) 통과시키는 것이다. 이렇게 앞뒤로 통과하는 것은, 2개의 병렬로 스위칭된 한 방향의 전류 경로를 반대 방향(S1 및 D1, S4 및 D6)으로 구축하고, 그 사이에 무손실 인덕터(L1)를 사용함으로써 실현된다. 인덕터(L1)의 기능은, 인덕터를 통하는 전류 방향의 역전시 전류를 중단시키기 전에 적당한 양의 에너지가 부하(CL)에 통과되는 것을 보장하는 것이다. 이것은, 인덕터(L1) 및 부하 커패시턴스(CL)로 형성되는 직렬 공진 루프의 공진의 절반의 기간 이후에 발생한다. 효 과적으로 동작시키기 위해, 버퍼 커패시터(CB)는 부하 커패시턴스(CL)보다 훨씬 더 큰 값을 가지므로, 이에 따라 버퍼 전압이 부하(CL)로/로부터의 전하 전달에 상관없이 비교적 안정한 상태로 남아있는 것을 보장한다. 따라서, 루프 커패시턴스는 부하(CL)와 대략 동일하다. 공진 루프에서의 총 직렬 저항이 주로 스위치 저항 및 병렬 다이오드 저항으로 형성되고, 공진 루프가 공진 주파수(fres)를 갖는다고 가정해보자. 이것은, 한 사이클 이후에 유지되는 블라인드 에너지의 인자가 다음과 같다는 것을 의미한다:

허용된 스위칭 시간(Tsw)은 가스 항복(gas breakdown)할 시간만큼 고정된다. 이 루프에서 Q는 높고, 이것은, 고유 주파수가 댐핑(damping)에 의해 시프트(shifted)되지 않음을 의미하고, 따라서, 다음과 같이 이루어진다:

L1 및 CL이 이 회로에서 반비례한다고 결론을 내릴 수 있다. 더욱이, L에 대해 상기 식을 사용함으로써, 한 사이클 이후에 유지되는 블라인드 에너지의 양은 다음과 같이 쓸 수 있다:

공진 루프의 고 품질 인자(Q)가 주어지면, 항('R*CL')은 Tsw에 비해 적고, 이에 따라 상기 식은 다음 식에 가까워질 수 있다:

따라서, 블라인드 에너지 손실 인자는 대략 다음과 같다:

인덕터-스위치는 상호 간섭없이 병렬로 위치할 수 있다. 이러한 방식으로, 부하는 많은 회로에 확산되거나, 회로 저항은 병렬로 위치한다. 다른 방식으로, n개의 그러한 회로를 병렬로 위치시키는 결과는 대략 다음의 블라인드 에너지 손실 인자를 제공하는 것이다:

상기 설명에 기초하여, 다음 결론을 도출할 수 있다:

1. 증가된 스크린 크기는 증가된 부하(CL)를 제공하여, 이에 따라 등가적으로 증가한 손실 인자를 제공한다.

2. 증가된 병렬 회로의 수는 손실 인자를 쌍곡선적으로(hyperbolically) 감소시킨다.

3. 더 높은 주사 빈도에 대해 가스가 더 빠르게 되고, 더 빠른 프라임(prime)으로부터 더 많은 광이 나오는 것 등은, Tsw가 더 낮아진다는 것을 의미하고, 이에 따라 손실 인자가 등가적으로 증가된다.

4. 더 높은 해상도 및 더 커다란 스크린 크기(HDTV/SVGA)는 각각 Tsw가 더 낮아진다는 것과, 용량성 부하(CL)가 더 높아진다는 것을 의미하여, 이에 따라 손실 인자는 2차적으로 증가한다.

예를 들어, 실제 21"의 플라즈마 디스플레이에서, 부하(CL)는 2개의 회로 양단간에 미치는 28nF이다. Tsw는 각 회로에서 0.7H의 인덕터(L1)를 사용함으로써 300ns로 설정된다. 스위치 당 저항은 약 200mΩ이다. 지속 사이클은 약 9.6us 걸린다.

도 2는 도 1의 회로에서 발생하는 신호의 파형을 도시한다. 수평축은 시간(t)을 나타내고, 좌측의 수직축은 암페어 단위의 전류(I)를 나타내고, 우측의 수직축은 전압(V)을 나타낸다. 축을 따라 도시된 값은 단지 일례에 불과하다.

회로가, 버퍼 커패시터(CB) 양단간의 전압(Vb)이 전원과 접지 전위 사이의 중간에서 안정(즉 Vb는 Vcc/2이다)될 정도로 충분히 오랫동안 활성화된다고 가정해보자. 부하(CL)가 지속측(부하의 주사측은, 이 회로의 활성 단계 동안 접지로 스위칭되기 때문에 가상 접지를 형성한다)에 관해 접지 전위에 있다고 가정된다. 모든 스위치는 시작시 개방된다. 스위치(S1)가 순간(t1)에서 닫힐 때 사이클이 시작된다. 그 다음에, 에너지는 공진 방식으로 인덕터(L1)를 통해 버퍼(CB)로부터 부하(CL)로 전달된다. 스위치(S1)가 닫힐 때, 인덕터의 부동 단부(floating end){노드(Nj)}는 다이오드(D1)를 통해 버퍼 전압(Vb)에 클램핑(clamped)된다. 그 다음에, 부하 전압(Vc)이 순간(t2)에서 버퍼 전압(Vb)과 동일할 때까지 전류는 인덕터(L1)를 통해 축적된다(builds up). 이후에, 인덕터(L1) 양단간의 전압은 역 전되고, 그 결과 인덕터를 통하는 전류(IL1)는 감소된다. 아크(arcing)를 위한 전류가 가스 항복 이후에 공급되는 스위치인 스위치(2)는 에너지 회복 사이클의 마지막{순간(t3)} 바로 이전에 닫힌다. 이 점에서, 나머지 에너지는 전원(PS) 뿐 아니라 버퍼(CB)로부터 부하 커패시턴스(CL)에 공급된다. 다이오드(D2)는 도통되고 있다. 인덕터 전류(IL1)는 순간(t4)에서 0에 도달한다. 다이오드(D1)가 이상적이면, 이 점에서, 인덕터(L1) 및 스위치(S1)를 통하는 전류(IL1)는 중단된다. 그러나, 다이오드가 역 회복 시간을 갖는데, 이것은, 작은 역 전류{부하(CL)로부터 버퍼(CB)로의 에너지}가, 다이오드(D1)가 역전 상태로 변하기 전에 인덕터(L1)에 축적할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 인덕터(L1)를 통하는 전류(IL1)는, 다이오드(D1)가 도통하는 것을 중지할 때 연속적이어야 하고, 이에 따라 노드(Nj)에서 커패시턴스(Cj)는, 다이오드(D6 및 D11)가 순방향 바이어스로 인해 차단될 때까지 충전되고, 인덕터 전류(IL1)의 나머지는, 양쪽 경로의 임피던스를 따라, 전원(PS) 및/또는 커패시터(Cp)를 통하고, 및/또는 다이오드(D2)를 통하는 인덕터(L1)로 다시 흐른다. 인덕터(L1) 양단간의 전압(VL1)은, 이제 대략 3개의 다이오드 강하(D6, D11, D2)에 스위치(S2)의 저항(R2) 양단간의 전압 강하를 더한 것이다. 이것은, 다이오드(D6 및 D11)가 도통하는 것을 중지할 때까지 인덕터(L1)를 통하는 음의 전류는 감소된다(순방향 바이어스는 너무 낮다). 그 다음에, 인덕터(L1)에서의 나머지 에너지는 노드(Nj)에서의 부유(stray) 커패시턴스(Cj)와 앞뒤로 진동하고, 이 노드에서의 평균 전압은 부하 전압(Vc)과 동일하다. 선택 다이오드(D2)가 존재하지 않는 상황에서, 인덕터(L1) 양단간의 전압은 대략 2개의 다이오드 강하에 스위치(S2) 양단간의 전압 강하를 더한 것이 될 것이다.

유사한 이벤트의 세트는, 부하 전압(Vc)이 0으로 되고 에너지가 버퍼(CB)로 되돌아갈 때의 순간에 발생한다. 스위치(S4)는 닫히고, 다이오드(D6)는 도통되고, 노드(Nj)는 버퍼 전압(Vb)에 클램핑된다. 이것은 인덕터(L1) 양단간에 역전압을 초래하고, 전류(IL1)는 상기 인덕터를 통해 부하(CL)로부터 버퍼(CB)로 축적된다. 스위치(S5)는 공진 마지막에 닫혀지는데, 이것은 부하(CL)로부터 전하를 방출하는데 도움이 된다. 인덕터(L1)를 통하는 전류(IL1)는 방향을 바꾼다(양의 상태가 됨). 다이오드(D6)가 도통하기를 중단할 때, 노드(Nj)에서의 커패시턴스(Cj)는, 다이오드(D1 및 D13)가 순방향 바이어스될 때까지 방전된다. 이 점에서, 인덕터 전류(IL1)는 이러한 다이오드(D1 및 D13) 및 D8을 통해 흐른다. 인덕터 양단간의 역전압(VL1)은 이제 대략 이러한 다이오드(D1, D13, D8) 강하에 스위치(S5)의 저항(R5) 양단간의 전압 강하를 더한 것이 된다. 이것은, 다이오드(D1 및 D13)가 도통하기를 중단할 때까지 인덕터(L1)를 통하는 양의 전류가 감소한다는 것을 의미한다. 그 다음에, 인덕터(L1)에서의 나머지 에너지는 노드(Nj)에서의 부유 커패시턴스(Cj)와 앞뒤로 진동하고, 이 노드(Nj)에서의 평균 전압은 부하 전압(Vc)(즉, 접지 전위)과 동일하게 된다.

에너지 회복에 관해 이 회로에서의 전력 손실에 대한 6개의 주요 영역이 중요하다고 생각된다:

1. 스위치 및 다이오드를 포함하는 회로 저항(블라인드 에너지 손실 인자를 참조).

2. 스위치(S1 및 S4)의 분기에서의 도통 동안 다이오드 순방향 강하.

3. 스위치(S1 및 S4)의 분기에서의 다이오드 역 회복 손실

4. 다이오드 역 회복 동안 인덕터(L1)에 축적되는 에너지.

5. 보충(replenishment) 외에도 스위치(S2)를 통해 전원(PS)으로부터 직접 부하(CL)에 공급되는 에너지.

6. 나머지 에너지 외에도 스위치(S5)를 통해 부하(CL)로부터 직접 접지로 제거되는 에너지.

도 3은 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 구동기의 일실시예에 대한 상세한 회로도이다. 도 1에서의 참조 번호와 동일한 이 도면에서의 참조 번호는 동일한 성분, 신호, 또는 노드를 나타낸다. 도 3의 회로는, 다이오드(D11 및 D13)가 삭제되고 인덕터(L1)와 병렬로 연결되는 스위치 회로가 추가된다는 점에서 도 1의 회로와 구별된다. 도 3에 도시된 본 발명에 따른 실시예에서, 스위치 회로는, 노드(Nj 및 Nc) 사이에 모두 배치된 2개의 직렬 배치를 포함한다. 제 1 직렬 배치는 다이오드(D3) 및 이상적인 스위치(S3) 및 저항(R3)을 포함한다. 다이오드(D3)는 노드(Nc)쪽으로 향하는 캐소드를 갖는다. 제 2 직렬 배치는 다이오드(D9), 이상적인 스위치(S6), 및 저항(R6)을 포함한다. 다이오드(D9)는 노드(Nj)쪽으로 향하는 캐소드를 갖는다.

제어 회로(CC)는 스위치(S1 내지 S6)를 제어하기 위해 스위칭 신호를 공급한다.

도 4는 도 3의 회로에서 발생하는 신호의 파형을 도시한다. 도 4에 도시된 전압은 도 2에 도시된 전압과 동일하고, 이에 따라 동일하게 표시된다.

도 3의 회로가, 버퍼 커패시터(CB)가 전원과 접지 전위 사이의 절반(즉 Vb=Vcc/2)에서 안정될 정도로 충분히 오랫동안 활성화된다고 가정해보자. 부하(CL)는 지속측에 관해 접지 전위인 것으로 가정된다{부하(CL)의 주사측은 가상 접지를 형성하는데, 그 이유는 이 회로의 활성 단계 동안 접지에 스위칭되기 때문이다}. 모든 활성 스위치는 시작시 개방된다.

스위치(S1)가 순간(t'1)에서 닫힐 때 사이클은 시작한다. 그 다음에, 에너지는 버퍼(CB)로부터 부하(CL)로 전달된다. 스위치(S1)가 닫힐 때, 인덕터(L1)의 부동 단부{노드(Nj)}는 다이오드(D1)를 통해 버퍼 전압(Vb)에 클램핑된다. 그 다음에, 전류는, 부하 전압(Vc)이 순간(t'2)에서 버퍼 전압(Vb)과 동일할 때까지 인덕터(L1)를 통해 축적된다. 이것이 이루어진 이후에, 인덕터(L1) 양단간의 전압(VL1)은 역방향이 되어, 전류(IL1)는 감소한다. 스위치(S3){플라이휠(flywheel) 다이오드(D3)가 도통하도록 하는}는, 인덕터(L1) 양단간의 전압이 역전{순간(t'2)으로부터 순간(t'3)쪽으로}된 후에 언제라도 에너지 회복 사이클의 마지막 이전에 닫힌다. 인덕터 전류(IL1)는 순간(t'3)에 0에 도달한다. 다이오드가 이상적이라면, 이 점에서 인덕터(L1) 및 스위치(S1)를 통하는 전류(IL1)는 중단된다. 그러나, 다이오드는 역 회복 시간을 갖는데, 이것은, 다이오드(D1)가 역전되기 전에 작은 역 전류{부하(CL)로부터 버퍼(CB)로의 에너지}가 인덕터(L1)에 축적되는 것을 의미한다. 그러나, 인덕터(L1)를 통하는 전류(IL1)는, 다이오드(D1)가 도통하기를 중단할 때 계속 흘러야 하고(continuous), 이에 따라 플라이휠 다이오드(3)가 순방향 바이 어스로 인해 닫혀서 나머지 인덕터 전류(IL1)가 이 다이오드(D3)를 통해 인덕터(L1)로 다시 흐를 때까지, 노드(Nj)에서의 커패시턴스(Cj)는 충전된다. 이제 대략 인덕터(L1) 양단간의 전압(VL1)이 하나의 다이오드 강하에 더해진다. 이것은, 인덕터(L1)를 통하는 음의 전류가 감소한다는 것을 의미한다. 인덕터(L1) 양단간의 이러한 전압 강하(VL1)는 종래 기술의 회로의 경우에서보다 훨씬 더 적어서, 인덕터(L1)를 통하는 전류(IL1)의 감소율은 종래 기술의 회로보다 더 낮다. 일단 다이오드(D3)가 도통하기를 중단하면, 인덕터(L1)에 남아있는 에너지(제 1회로보다 훨씬 더 적음)는 부유 커패시턴스(Cj)와 앞뒤로 진동한다. 스위치(S2)(아크를 위한 전류가 가스 항복 이후에 공급되는 스위치)는 에너지 회복 사이클{순간(t'5)에서} 이후에 닫힌다. 이 점에서, 나머지 에너지는 전원(PS)으로부터 부하 커패시턴스(CL)에 공급된다.

부하 전압(Vc)이 다시 0으로 되고, 에너지가 버퍼(Cb)로 되돌아갈 때, 유사한 이벤트의 세트는 순간(t'6)에서 발생한다. 스위치(S4)는 닫히고, 다이오드(D6)는 도통되고, 노드(Nj)는 버퍼 전압(Vb)에 클램핑된다. 이것은 인덕터(L1) 양단간에 역전압을 발생시키고, 전류는 상기 인덕터를 통해 부하(CL)로부터 버퍼(CB)로 축적된다. 이 예에서, 스위치(S6)는 150 내지 300ns 나중에 닫히며, 제 2 플라이휠 다이오드(D9)를 활성화시킨다. 인덕터(L1)를 통하는 전류(IL1)는 방향을 바꾼다(양의 상태가 됨). 다이오드(D6)가 도통하기를 중단할 때, 노드(Nj)에서의 커패시턴스(Cj)는, 플라이휠 다이오드(D9)가 순방향 바이어스될 때까지 방전된다. 이 점에서, 인덕터 전류(IL1)는 이러한 다이오드(D9)에 흐른다. 이제 대략 인덕터(L1) 양단간의 전압(VL1)에서 하나의 다이오드 강하를 뺀 것이 된다. 이것은, 인덕터를 통하는 양의 전류는, 다이오드(D9)가 도통하기를 중단할 때까지 감소된다는 것을 의미한다. 그 다음에, 인덕터(L1)에서의 적은 양의 에너지는 부유 커패시턴스(Cj)와 앞뒤로 진동하고, 노드(Nj)에서의 평균 전압은 부하 전압(Vc)(즉, 접지 전위)과 동일하다. 이 예에서, 스위치(S5)는 300ns 나중에 닫히며, 부하(CL)로부터 전하를 방출하는데 도움이 된다.

도 3에 도시된 본 발명의 실시예는, 더 짧은 기간의 전류 흐름 및 더 낮은 인덕터 잔류 에너지로 인해 종래 기술의 회로에 비해 개선된 EMI 동작을 제공한다.

본 발명에 따른 구동기 회로는 이제 약간의 절감(savings)을 제공하지만, 이러한 절감은, 사이클 시간이 감소되고 및/또는 쇼트키(Shottky) 플라이휠 다이오드가 적용가능하게 되는 경우 더 명백해질 것이다(현재 항복 전압은 부족하고, 플라즈마 전압은 너무 높다).

에너지 회복 분기가 도통하기를 중단한 이후까지{예를 들어, 스위치(S2 및 S5)는, 스위치(S1 및 S4) 400ns로 이후에 각각 닫힌다} 스위치(S2 및 S5)가 닫히는 순간의 지연은, 보충 외에도 스위치(S2)를 통해 전원(PS)으로부터 직접 부하(CL)에 공급된 에너지, 및 나머지 에너지 외에도 스위치(S5)를 통해 직접 부하(CL)로부터 접지로 제거된 에너지로 인한 손실을 각각 제거한다. 이 스위치-온 지연이 효율을 향상시킬지라도, 본 발명에 본질적인 것은 아니다.

다이오드 역 회복 동안 인덕터(L1)에 축적된 에너지는, 전원(PS)이 커패시터와 분리되는 경우 감소될 수 있다. 이러한 효과는 인덕터 전류(IL1)를 전원에서 분 리시킨 커패시터(Cp)에 강제로 충전시킨다는 점 때문이고, 이러한 에너지는 나중에 재사용된다. 다른 한 편으로, 이와 동일한 전하는 전압(Vc)을 감소시키는 부하 커패시터(CL) 밖으로 방출되는데, 이것은 스위치(S5)에서의 보충 손실을 증가시킨다. 보충 에너지의 약 50%가 손실된다는 점이 주어지면, 이것은, 전원 분리가 수행되는 경우 손실이 얼마간 변하지 않는(수행되지 않으면 손실은 증가한다)다는 것을 의미한다. 이러한 접근법이 갖는 실제 문제는, 인덕터(L1)와 병렬로 연결된 예비 스위치 회로 없이, 동일한 가스 항복 시간이 존재하면, 인덕터(L1)의 값은, 스위치(S2 및 S3)가 스위치 온되기 전에 에너지 회복을 종료시키기 위해 이전보다 약간 작아야 한다는 점이다. 이것은, 스위치 및 다이오드를 포함하는 회로 저항으로 인한 더 불량한 성능을 초래한다.

도 5는 매트릭스 디스플레이, 및 매트릭스 디스플레이를 구동시키는 회로의 블록도를 도시한다. 도시된 매트릭스 디스플레이는, n개의 플라즈마 채널(PC1, ..., PCn)이 수평 방향으로 연장하고, m개의 데이터 전극(DE1, ..., DEm)이 수직 방향으로 연장하는 PDP의 종류이다. 플라즈마 채널(PC1, ..., PCn) 및 데이터 전극(DE1, ..., DEm)의 교차부는 픽셀과 연관된다. 상호 동작하는 선택 전극(SEi) 및 공통 전극(CEi)의 쌍은 플라즈마 채널(PCi) 중 대응하는 채널과 연관된다. 선택 구동기(SD)는 주사 펄스를 n개의 선택 전극(SE1, ..., SEn)에 공급한다. 공통 구동기(CD)는 공통 펄스를 n개의 공통 전극(CE1, ..., CEn)에 공급한다. 데이터 구동기(DD)는 비디오 신호(Vs)를 수신하고, m개의 데이터 신호를 m개의 데이터 전극(DE1, ..., DEm)에 공급한다. 타이밍 회로(TC)는, 제어 신호(CO1, CO2, 및 CO3) 를 데이터 구동기(DD), 선택 구동기(SD), 및 공통 구동기(CD)에 공급하기 위해 비디오 신호(Vs)에 속해있는 동기 신호(S)를 수신하여, 이러한 구동기에 의해 공급된 펄스 및 신호의 타이밍을 제어한다.

PDP의 어드레싱 단계 동안, 플라즈마 채널(PC1, ..., PCn)은 일반적으로 하나씩 점화된다(ignited). 점화된 플라즈마 채널(PCi)은 낮은 임피던스를 갖는다. 데이터 전극 상의 데이터 전압은, 데이터 전극 및 낮은 임피던스의 플라즈마 채널(PCi)과 연관된 플라즈마 체적(volume)(픽셀) 각각에서의 전하의 양을 결정한다. 어드레싱 기간 이후에 일어나는 지속 기간 동안 광을 발생시키기 위해 이러한 전하에 의해 미리 조정된(preconditioned) 픽셀은 이러한 지속 기간 동안 점등(lit)될 것이다. 낮은 임피던스를 갖는 플라즈마 채널(PCi)은 추가로 선택 라인(픽셀의)으로 언급된다. 어드레싱 단계 동안, 선택된 라인의 픽셀에 저장될 데이터 신호는 데이터 구동기(DD)에 의해 라인마다 공급된다. 지속 단계 동안, 선택 구동기 및 공통 구동기는 선택 펄스 및 공통 펄스를, 데이터가 이전의 어드레싱 단계 동안 저장된 모든 라인에 각각 공급한다. 점등되도록 미리 충전된 픽셀은 연관된 플라즈마 체적이 점화될 때마다 광을 발생시킬 것이다. 플라즈마 체적은, 점등되도록 미리 충전될 때 점화될 것이고, 연관된 선택 전극 및 공통 전극에 의한 플라즈마 체적 양단간에 공급된 지속 전압은 충분한 양만큼 변한다. 점화의 수는 픽셀에 의해 발생된 광의 총 양을 결정한다. 실제 구현에 있어서, 지속 전압은 교류 극성의 펄스를 포함한다. 양의 펄스와 음의 펄스 사이의 전압 차는 광을 발생시키도록 미리 충전된 플라즈마 체적을 점화하도록 선택되고, 광을 발생시키지 않도록 미리 충전된 플라즈마 체적을 점화하지 않는다.

본 발명은 특히 지속 기간 동안 유용한데, 여기서 많은 플라즈마 체적은 동시에 점화될 것이다. 모든 이러한 플라즈마 체적은 선택 전극과 공통 전극 사이에서 큰 커패시턴스를 형성한다. 사실상. 이러한 커패시턴스는 더욱 더 큰데, 그 이유는 이러한 전극이 플랫 패널 디스플레이의 다른 부분과 용량성 커플링(capacitive coupling)을 하기 때문이다. 이러한 상황에서, 커패시턴스(CL)는 이전의 문장에서 언급한 커패시턴스로 형성된다. 커패시턴스(CL)는 선택 전극의 하나 또는 그룹의 픽셀로 구성될 수 있다. 스위치(S1 내지 S6)는 선택 구동기(SD) 또는 공통 구동기(CD)의 부분이다.

도 5가 특정한 PDP를 도시할지라도, 본 발명은 다른 PDP와 관련된다. 예를 들어, 플라즈마 채널은 수직 방향으로 연장할 수 있고, 인접한 플라즈마 채널은 공통적으로 전극을 가질 수 있다. 또는, 더 일반적으로, 본 발명은 PDP, LCD, 또는 EL 디스플레이와 같은 모든 플랫 패널 디스플레이에 관한 것인데, 여기서 커패시턴스 양단간의 전압은 극성을 규칙적으로 변경시켜야 한다.

전술한 실시예가 본 발명을 한정하기보다 예시하고, 첨부된 청구항의 범주에서 벗어나지 않고도 많은 다른 실시예를 당업자가 설계할 수 있을 것임을 주의해야 한다.

회로는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)에서 지속 기능에 관해 설명된다. 이 회로는 PDP에서의 열 및 주사 회로에서 사용하는 것과, 플라즈마 어드레싱 액정 디스플레이에서의 애노드 스위치 및 램프-생성기 기능, 및 LCD용 구동 회로에 적응될 수 있다.

도면에서, 부하 커패시턴스(CL)는 접지에 연결된다. 사실상, 플라즈마 디스플레이 패널에 대해 예를 들어, 부하 커패시턴스(CL)는 평상시 주사 전극과 지속 전극 사이에 연결될 수 있다. 그 다음에, 부하 커패시터(CL)의 양쪽 단부는 펄스를 수신한다.

청구항에서, 괄호 안에 위치한 임의의 참조 번호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 용어 "포함하는" 및 그의 활용어의 사용은 청구항에 기재된 요소 또는 단계 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 수 개의 별도의 요소를 포함하는 하드웨어, 및 적합하게 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 수개의 수단을 열거하는 디바이스 청구항에서, 이러한 수단 중 몇몇은 하드웨어 중 하나의 아이템에 의해 실시될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로, 및 그러한 구동기 회로를 갖는 매트릭스 디스플레이 장치 등에 이용된다.

Claims (5)

1. 용량성 부하(CL) 양단간의 주기적으로 변화하는 극성을 갖는 전압(Vc)을 생성시키기 위한 에너지 회복(energy recovery) 매트릭스 디스플레이 구동기 회로로서,

   상기 용량성 부하(CL)에 연결된 인덕터(L1)와,

   공진 기간(Tr) 동안, 상기 전압(Vc)을 제 1 극성으로부터 제 2 극성으로 변화시키기 위해 상기 인덕터(L1) 및 상기 용량성 부하(CL)를 포함하는 공진 회로를 생성하기 위한 제 1 스위치(S1)와, 상기 공진 기간 이후에, 상기 제 2 극성을 갖는 전원 전압(Vcc)에 상기 용량성 부하(CL)를 커플링(coupling)하기 위한 제 2 스위치(S2)와,

   상기 인덕터(L1)를 통해 전류(IL1)를 순환시키기 위해 상기 인덕터(L1)와 병렬로 연결된 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)로서, 루프가 상기 스위치 회로 및 상기 인덕터(L1)에 의해 형성되고, 상기 전류(IL1)가 상기 공진 기간(Tr)의 마지막에 극성을 변화시키는 순간(instant)보다 늦지 않게 닫히는, 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)와,

   상기 제 1 스위치(S1), 상기 제 2 스위치(S2), 및 상기 스위치 회로를 주기적으로 개방하고 닫히도록 제어하기 위한 제어 회로(CC)를

   포함하는, 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)는 다이오드(D3) 및 제어된 스위치(S3)의 직렬 배치를 포함하고, 상기 직렬 배치는 상기 인덕터(L1)와 병렬로 연결되고, 상기 제어된 스위치(S3)는, 상기 전류(IL1)가 상기 공진 기간(Tr) 마지막에 극성을 변화시키는 순간보다 늦지 않게 닫히고, 상기 다이오드(D3)는 극성을 변화시킨 이후에 상기 전류(IL1)를 도통하도록 극성을 갖는(poled) 것을 특징으로 하는, 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로.
3. 제 2항에 있어서, 상기 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)는 추가 다이오드(D9) 및 추가 제어된 스위치(S6)의 직렬 배치를 추가로 포함하고, 상기 추가 직렬 배치는 상기 인덕터(L1)와 병렬로 연결되고, 상기 추가 제어된 스위치(S6)는, 상기 전류(IL1)가 추가 공진 기간(Tr')의 마지막에 극성을 변화시키는 순간보다 늦지 않게 닫히는데, 상기 추가 공진 기간(Tr')에서, 상기 용량성 부하(CL) 양단간의 전압은 먼저 언급된 공진 기간(Tr)과는 반대 방향으로 극성을 변화시키며, 상기 추가 다이오드(D9)는 먼저 언급된 다이오드(D3)와는 반대 극성을 갖는 것을 특징으로 하는, 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어 회로(CC)는, 상기 루프가 닫히는 순간 이후에 상기 제 2 스위치(S2)를 닫도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로.
5. 교차 전극과 연관된 픽셀의 매트릭스를 갖는 매트릭스 디스플레이 패널과, 용량성 부하(CL) 양단간에 주기적으로 변하는 극성을 갖는 전압(Vc)을 생성시키기 위한 에너지 회복 매트릭스 디스플레이 구동기 회로를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치에 있어서,

   상기 구동기 회로는,

   상기 용량성 부하(CL)에 연결된 인덕터(L1)와,

   공진 기간(Tr) 동안, 상기 전압(Vc)을 제 1 극성으로부터 제 2 극성으로 변화시키기 위해 상기 인덕터(L1) 및 상기 용량성 부하(CL)를 포함하는 공진 회로를 생성하기 위한 제 1 스위치(S1)와, 상기 공진 기간(Tr) 이후에, 상기 제 2 극성을 갖는 전원 전압(Vcc)에 상기 용량성 부하(CL)를 커플링하기 위한 제 2 스위치(S2)와,

   상기 인덕터(L1)를 통해 전류(IL1)를 순환시키기 위해 상기 인덕터(L1)와 병렬로 연결된 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)로서, 루프가 상기 스위치 회로 및 상기 인덕터(L1)에 의해 형성되고, 상기 전류(IL1)가 상기 공진 기간(Tr)의 마지막에 극성을 변화시키는 순간보다 늦지 않게 닫히는, 스위치 회로(S3, D3, S6, D9)와,

   상기 제 1 스위치(S1), 상기 제 2 스위치(S2), 및 상기 스위치 회로를 주기적으로 개방하고 닫히도록 제어하기 위한 제어 회로(CC)를 포함하는,

   매트릭스 디스플레이 장치.

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