KR20040003246A - 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 서로 쌍을 이루어 지그재그로 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하며, 주사전극과 유지전극 사이에 패널 캐패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서, 제1 전압(유지방전전압)과 제2 전압(접지전압) 사이에 직렬로 연결되며 접점이 패널 캐패시터의 일단에 연결되는 제1 및 제2 스위치, 제1 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 패널 캐패시터의 타단에 연결되는 제3 및 제4 스위치를 포함하며, 패널 캐패시터의 단자의 전압을 제1 전압 또는 제2 전압으로 유지하는 유지방전부 및, 패널 캐패시터의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 인덕터를 포함하며, 패널 캐패시터의 양단 전압이 유지 방전 전압을 유지하고 있는 동안 전류를 부스팅하여 제1 인덕터에 에너지를 저장시키고, 제1 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 패널 캐패시터의 양단 전압 극성을 바꾸는 충방전부를 포함한다. 이때, 충방전부는 제1 인덕터와 전기적으로 연결되어 불필요한 에너지 손실을 방지할 수 있는 포화 인덕터(SATURABLE INDUCTOR)를 포함하며, 스위치의 영전압 스위칭을 달성할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치{A DRIVING APPARATUS OF PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플라즈마 디스플레이 패널의 발광에 직접 기여하는 전력 회수 회로에 관한 것이다.

최근 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 전계 방출 표시장치(field emission display; FED), PDP 등의 평면 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 이들 평면 표시 장치 중에서 PDP는 다른 평면 표시 장치에 비해 휘도 및 발광효율이 높으며 시야각이 넓다는 장점이 있다. 따라서, PDP가 40인치 이상의 대형 표시 장치에서 종래의 CRT(cathode ray tube)를 대체할 표시 장치로서 각광받고 있다.

PDP는 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 평면 표시 장치로서, 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 픽셀(pixel)이 매트릭스(matrix)형태로 배열되어 있다. 이러한 PDP는 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구분된다.

직류형 PDP는 전극이 방전 공간에 그대로 노출되어 있어서 전압이 인가되는 동안 전류가 방전공간에 그대로 흐르게 되며, 이를 위해 전류제한을 위한 저항을 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면 교류형 PDP에서는 전극을 유전체층이 덮고 있어 자연스러운 캐패시턴스 성분의 형성으로 전류가 제한되며 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비해 수명이 길다는 장점이 있다.

도 1은 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 유리기판(1) 위에는 유전체층(2) 및 보호막(3)으로 덮인 주사전극(4)과 유지전극(5)이 쌍을 이루어 평행하게 설치된다. 제2유리기판(6) 위에는 절연체층(7)으로 덮인 복수의 어드레스전극(8)이 설치된다. 어드레스전극(8)들 사이에 있는 절연체층(7) 위에는 어드레스전극(8)과 평행하게 격벽(9)이 형성되어 있다. 또한, 절연체층(7)의 표면 및 격벽(9)의 양측면에 형광체(10)가 형성되어 있다. 제1 유리기판(1)과 제2 유리기판(6)은 주사전극(4)과 어드레스전극(8) 및 유지전극(5)과 어드레스전극(8)이 직교하도록 방전공간(11)을 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 어드레스전극(8)과 쌍을 이루는 주사전극(4)과 유지전극(5)과의 교차부에 있는 방전공간이 방전셀(12)을 형성한다.

도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배열도를 나타낸다.

도 2에 도시한 바와 같이, PDP 전극은 m ×n의 매트릭스 구성을 가지고 있으며, 구체적으로 열 방향으로는 어드레스전극(A1~Am)이 배열되어 있고 행방 향으로는 n행의 주사전극(Y1~Yn) 및 유지전극(X1~Xn)이 지그재그로 배열되어 있다. 도 2에 도시된 방전셀(12)은 도 1에 도시된 방전셀(12)에 대응한다.

일반적으로 AC PDP의 구동 방법은 리셋(초기화)기간, 기록(어드레싱)기간, 유지기간, 소거기간으로 구성된다.

리셋기간은 셀에 어드레싱 동작이 원할히 수행되도록 하기 위해 각 셀의 상태를 초기화시키는 기간이며, 기록기간은 패널에서 켜지는 셀과 켜지지 않는 셀을 선택하여 켜지는 셀(어드레싱된 셀)에 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다. 유지 기간은 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이며, 소거기간은 셀의 벽전하를 감소시켜 유지방전을 종료시키는 기간이다.

AC형 PDP는 그 유지 방전을 위한 주사전극(이하에서는 이를 'Y 전극'이라 한다.) 및 유지전극(이하에서는 이를 'X전극'이라 한다.)이 용량성 부하로 작용하기 때문에 주사 전극 및 유지 전극에 대한 캐패시턴스가 존재하며, 유지 방전을 위한 파형을 인가하기 위해서는 방전을 위한 전력 이외에 무효 전력이 필요하다. 이런 무효 전력을 회수하여 재 사용하는 회로를 전력회수회로(또는 유지 방전 회로)라고 한다.

이하에서는 종래의 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 전력회수회로와 그의 구동방법을 설명한다.

도 3 및 도 4는 종래의 전력회수회로와 그 동작 파형을 나타내는 도면이다.

첨부한 도3에서와 같이, L.F. Weber에 의해 제안된 전력회수회로(미국 특허 번호 4,866,349 및 5,081,400)는 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 전력회수회로로서, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동회로는 X 전극의 전력회수회로(10)와 Y 전극의 전력회수회로(11)(도시하지 않음)가 각각 동일하게 구성된다. 이하에서는 편의상 하나의 전극에 대한 전력회수회로에 대해 설명한다.

종래의 전력회수회로(10)는 두 개의 스위치(Sa, Sb), 다이오드(D1, D2), 인덕터(Lc) 및 전력회수용 캐패시터(Cc)로 구성되는 전력 회수부와, 직렬로 연결된 두 개의 스위치(Sc, Sd)로 구성되는 유지 방전부를 포함한다.

유지 방전부의 두 개의 스위치(Sc, Sd) 사이의 접점에는 플라즈마 디스플레이 패널이 연결되며, 이 플라즈마 디스플레이 패널을 등가적으로 캐패시터(Cp)로 나타내었다.

이와 같이 구성된 종래의 전력회수회로는 첨부한 도4에서와 같이, 스위치(Sa ~ Sd)의 스위칭 동작에 따라 4가지 모드로 동작하고, 스위칭 동작에 따라 출력전압(Vp)과 인덕터(Lc)에 흐르는 전류(IL)의 파형이 각각 나타나게 된다.

초기 상태에서는 스위치(Sa)가 도통 되기 직전에 스위치(Sd)가 도통되어 있어서 패널의 양단 전압(Vp)은 0 V를 유지하게 된다. 이때, 전력회수용 캐패시터(Cc)는 유지방전전압(Vs)의 1/2만큼의 전압(Vs/2)으로 미리 충전되어 유지 방전 개시시 돌입 전류가 발생하지 않도록 한다.

이렇게 패널의 양단 전압(Vp)을 0 V로 유지한 상태에서, t0 시점이 되면, 스위치(Sa)가 온(On)되고 스위치(Sb, Sc, Sd)가 오프(Off)되는 모드 1의 동작이 시작된다.

모드 1의 동작구간(t0 ~ t1)에서는 전력회수용 캐패시터(Cc), 스위치(Sa),다이오드(D1), 인덕터(Lc) 및 플라즈마 패널 캐패시터(Cp)의 경로로 LC 공진회로가 형성된다. 따라서, 도4에 도시한 바와 같이 인덕터(Lc)에 흐르는 전류(IL)는 LC 공진에 의해 반파형을 이루며, 패널의 출력 전압(Vp)은 점차적으로 증가하여 거의 유지방전전압(Vs)이 된다. 이때, 패널의 출력 전압(Vp)이 유지방전전압(Vs)이 되는 시점에서는 인덕터(Lc)에 거의 전류가 흐르지 않는다.

모드 1이 완료되면, 스위치(Sa, Sc)가 온 되고 스위치(Sb, Sd)가 오프되는 모드 2가 시작된다. 모드 2의 동작구간(t1 ~ t2)에서는 외부 인가전압(Vs)이 스위치(Sc)를 통해 그대로 패널 캐패시터(Cp)로 흐르게 되어 패널의 출력 전압(Vp)을 유지하게 된다. 이때, t1에서 이상적으로는 스위치(Sc)양단의 전압이 0이므로 영전압 스위칭(zero voltage switching)을 하게 된다.

패널의 출력 전압(Vp)의 방전을 유지한 상태에서 모드 2가 완료되면, 스위치(Sb)가 온 되고 스위치(Sa, Sc, Sd)가 오프되는 모드 3이 시작된다.

모드 3의 동작구간(t2 ~ t3)에서는, 모드 1에서와 반대의 경로 즉, 플라즈마 패널 캐패시터(Cp), 인덕터(Lc), 다이오드(D2), 스위치(S2) 및 전력회수용 캐패시터(Cc)의 경로로 LC 공진회로가 형성되어, 도4에서와 같이 인덕터(Lc)에 전류(IL)가 흐르고 패널의 출력 전압(Vp)은 감소하여 t3 시점에서 인덕터(Lc)의 전류(IL) 및 패널 출력 전압(Vp)은 0이 된다.

모드 4의 동작구간(t3 ~ t4)에서는 스위치(Sb, Sd)가 온 되고, 스위치(Sa, Sc)가 오프되어 패널 출력 전압(Vp)은 0 V를 그대로 유지한다. 이 상태에서 스위치(Sa)가 다시 도통되면 모드 1의 동작으로 사이클(cycle)이 반복된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 전력회수회로는 실제 회로의 기생 성분(인덕터의 기생 저항, 캐패시터 및 패널의 기생 저항, 스위치의 도통 저항)에 의해 회로를 구성하는 스위치가 영전압 스위칭하는 것이 불가능하고, 이에 따라 스위치의 턴온시에 스위칭 손실이 매우 커진다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 전력회수회로에 따르면, 이상적으로 패널 캐패시터의 한쪽 단자가 유지방전전압(Vs) 만큼 증가한 경우 인덕터(Lc)에 저장되어 있는 자기 에너지는 0이기 때문에, 실제 회로의 기생 성분에 의해 패널 캐패시터의 한쪽 단자가 유지방전 전압(Vs)에 이르지 못한 경우에 패널 캐패시터의 한쪽 단자를 Vs 전압까지 상승시킬 전압 소스가 없게 된다. 따라서, 실제 스위치(Sc)의 영전압 스위칭이 불가능하여 스위치의 턴온시에 스위칭 손실이 매우 커진다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 전력회수회로에서는 발광 개시 직후 전력 회수용 캐패시터(Cc)가 항상 Vs/2 전압만큼 충전되어야 하며, 전력 회수용 캐패시터가 Vs/2 만큼 충전되고 있지 않은 상태에서는 유지 방전 펄스 개시시에 매우 큰 돌입 전류가 발생하고, 이를 제한하는 보호 회로를 따로 구비해야 하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 포화 인덕터(SATURABLE INDUCTOR) 및 상기 포화 인덕터 코일의 감는 방향 조정을 이용한 자속의 방향 조정을 통해 순환 전류(circulating current)를 차단시켜 불필요한 에너지의 손실을 감소시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이다.

도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배열도이다.

도 3 및 도 4는 각각 종래 전력회수회로와 그의 구동 파형을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치(PDP)를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 회로를 나타내는 도면이다.

도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 전력 회수 회로의 각 동작 모드를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 타이밍을 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명에 실시예에 따른 포화 인덕터(saturable inductor)를 나타내는 도면이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 플라즈마 패널

200 : 어드레스 구동부

300 : 주사·유지 구동부

310 : 유지 방전부

320 : Y 전극 충방전부

330 : X 전극 충방전부

400 : 제어부

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는, 서로 쌍을 이루어 지그재그로 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하며, 상기 주사전극과 유지 전극 사이에 패널 캐패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서, 제1 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 일단에 연결되는 제1 및 제2 스위치와, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 타단에 연결되는 제3 및 제4 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 단자의 전압을 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압으로 유지하는 유지 방전부; 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 캐패시터, 상기 제1 및 제2 캐패시터 사이의 접점에 직렬로 연결되는 제1 인덕터 및 제1 포화 인덕터(SATURABLE INDUCTOR), 상기 제1 포화 인덕터와 상기 패널 캐패시터의 일단 사이에 연결되는 제5 및 제6 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 일단을 상기 제1 전압으로 충전하거나 상기 제2 전압으로 방전하는 제1 충방전부; 및 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 캐패시터, 상기 제3 및 제4 캐패시터 사이의 접점에 직렬로 연결되는 제2 인덕터 및 제2 포화 인덕터, 상기 제2 포화 인덕터와 상기 패널 캐패시터의 타단 사이에 직렬로 연결되는 제7 및 제8 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 타단을 상기 제1 전압으로 충전하거나 상기 제2 전압으로 방전하는 제2 충방전부를 포함한다. 여기서, 상기 제1 내지 제8 스위치는 각각 바디 다이오드를 가지는 트랜지스터이며, 상기 제1 전압은 유지방전전압이고,상기 제2 전압은 접지전압인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는, 서로 쌍을 이루어 지그재그로 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하며, 상기 주사전극과 유지전극 사이에 패널 캐패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서, 제1 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 일단에 연결되는 제1 및 제2 스위치와, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 타단에 연결되는 제3 및 제4 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 단자의 전압을 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압으로 유지하는 유지 방전부; 및 상기 패널 캐패시터의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 인덕터를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 양단 전압이 유지 방전 전압을 유지하고 있는 동안 전류를 부스팅하여 상기 제1 인덕터에 에너지를 저장시키고, 상기 제1 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 상기 패널 캐패시터의 양단 전압의 극성을 바꾸는 충방전부를 포함하며, 상기 충방전부는 상기 부스팅되는 전류가 소정의 기준치 이상이 되면, 상기 기준치 이후에 추가적으로 저장되는 전류를 감소시켜 에너지 손실을 최소화하는 제1 포화 인덕터를 추가로 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 나타내는도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 PDP는 플라즈마 패널(100), 어드레스 구동부(200), 주사·유지 구동부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.

플라즈마 패널(100)은 열 방향으로 배열되어 있는 다수의 어드레스 전극(A1~Am), 행 방향으로 지그재그로 배열되어 있는 다수의 주사전극(Y1~Yn) 및 유지전극(X1~Xn)을 포함한다.

어드레스 구동부(200)는 제어부(400)로부터 어드레스 구동 제어 신호를 수신하여 표시하고자 하는 방전 셀을 선택하기 위한 표시 데이터 신호를 각 어드레스 전극에 인가한다.

주사·유지 구동부(300)는 제어부(400)로부터 유지 방전 신호를 수신하여 주사전극과 유지전극에 유지펄스전압을 번갈아 입력함으로써 선택된 방전셀에 대하여 유지방전을 수행한다.

제어부(400)는 외부로부터 영상 신호를 수신하여 어드레스 구동제어 신호와 유지 방전 신호를 생성하여 각각 어드레스 구동부(200)와 주사·유지 구동부(300)에 인가한다.

본 발명의 실시예에 따른 주사·유지 구동부(300)는 무효 전력을 회수하여 재 사용하는 회로인 전력회수회로를 포함하는데, 본 발명의 실시예에 따른 전력회수회로(320)를 도 6에 도시하였다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전력회수회로(320)는 유지방전부(310), Y 전극 충방전부(320) 및 X 전극 충방전부(330)를 포함한다.

유지방전부(310)는 유지방전전압(Vs) 또는 접지전압에 연결되며 각각 바디 다이오드를 가지는 MOSFET으로 이루어지는 4개의 서스테인 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함한다. 패널 캐패시터(Cp)의 양 단자의 전압(Vy, Vx)은 이들 4개의 스위치의 스위칭 동작에 의해 유지방전전압(Vs) 또는 접지전압을 유지한다.

Y 전극 충방전부(320)는 유지방전전압(Vs)과 접지전압 사이에 직렬로 연결되는 전력회수용 캐패시터(C1, C2), 전력 회수용 패널 캐패시터(Cp)의 양단간 전압(Vp)을 상승시키거나 하강시키기 위해 캐패시터(C1, C2)의 사이의 접점과 직렬로 연결되는 인덕터(L1), 인덕터(L1)와 패널 캐패시터(Cp) 사이에 형성되는 에너지 회수 스위치(Ya, Yb)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 Y 전극 충방전부(320)는 인덕터(L1)와 에너지 회수 스위치(Ya, Yb) 사이에 직렬로 각각 연결되어 있는 포화 인덕터(La)를 더 포함할 수 있다.

이러한 Y 전극 충방전부(320)는 패널 캐패시터(Cp)의 Y 전극 단자를 유지방전전압(Vs)으로 충전하거나 접지전압으로 방전시키는 역할을 한다.

여기서, 포화 인덕터에 대해 첨부된 도면을 통해 간략히 언급하면 다음과 같다.

포화 인덕터(SATURABLE INDUCTOR)란, 인덕터의 권선에 흐르는 전류의 양에 따라 그 크기를 제한하고 코어의 자속 방향 조정에 따라 흐르는 전류를 차단하는 인덕터이다.

상세히 설명하면, 인덕터는 그 권선에 흐르는 전류가 일정 수준 이상 흐르게 되면, 인덕터에 발생하는 자속은 포화된다. 즉, 인덕터의 자속이 포화되기 전에는 해당 자속이 전류의 증가에 비례하여 증가하고 인덕턴스는 일정한 값을 유지한다. 반면, 인덕터의 자속이 포화된 후에는 소정의 관계(권선의 인덕턴스∝자기저항)에 의해 자기 저항은 포화 이전에 비해 증가하고, 인덕턴스는 급격히 감소하게 된다.

이로 인해, 포화 인덕터에 흐르는 전류가 정상 수준인 경우, 즉 전류량이 차단 전류 이하인 경우에는 포화 인덕터의 인덕턴스가 낮아 상기 포화 인덕터로 전원을 공급하는 장치에 거의 영향을 주지 않는다. 반면, 포화 인덕터에 흐르는 전류가 차단 전류 이상이 되면 상기 포화 인덕터의 인덕턴스가 높아져 인덕터에 흐르는 전류의 상승 속도를 감소시킨다.

또한, 이러한 포화 인덕터는, 첨부된 도 9와 같이, 코어(201), 영구 자석(202) 및 코일(203) 등으로 이루어지는데, 코어를 감는 방향(즉, 코어의 포화 자속 방향)에 따라 포화 인덕터에 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 즉, 포화 인덕터에 흐르는 전류의 방향과 코어의 감는 방향을 반대로 하여 흐르는 전류량의 급격한 상승을 차단하거나 또는 완전히 차단시킴으로써, 흐르는 전류로 인해 손실되는 전력을 줄일 수 있다.

다음으로, X 전극 충방전부(330)는 유지방전전압(Vs)과 접지전압 사이에 직렬로 연결되는 전력회수용 캐패시터(C3, C4), 전력회수용 패널 캐패시터(Cp)의 양단간 전압(Vp)을 상승시키거나 하강시키기 위해 캐패시터(C3, C4)의 사이의 접점과 직렬로 연결되는 인덕터(L2), 인덕터(L2)와 패널 캐패시터(Cp) 사이에 형성되는 에너지 회수 스위치(Xa, Xb)를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 X 전극 충방전부(330)는 캐패시터(C3, C4)의 사이의 접점과 인덕터(L2) 사이에 직렬로 각각 연결되어 있는 포화 인덕터(Lb)를 더 포함할 수 있다.

이러한 X 전극 충방전부(330)는 패널 캐패시터(Cp)의 X 전극 단자를 유지방전전압(Vs)으로 충전하거나 접지전압으로 방전시키는 역할을 한다.

다음은 도 7a 내지 도 7d 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법을 설명하되, 하나의 전극(Y 전극)에 대한 전력 회수 회로에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에서는 모드 1이 시작되기 전 상태인 초기 상태에서는 인덕터(L1)의 전류(IL1)는 피크치(peak)이고, 스위치(S4, S2)는 도통되어 있는 상태로서, 패널의 양단 전압(Vp)은 0V라 가정한다. 이때, 전력을 회수하기 위한 캐패시터(C1, C2)는 유지방전전압(Vs)으로 미리 충전되어 유지 방전 개시시 돌입 전류가 발생하지 않도록 한다.

이렇게 패널의 양단 전압(Vp)이 0V로 유지한 상태에서 t0 시점이 되면, 스위치(S2)가 차단되는 모드 1의 동작이 시작된다.

① 모드 1(t0-t1) - 도 7a 참조

모드 1 구간에서는 스위치(S4)가 도통된 상태에서 스위치(S2)가 차단되어 전력회수용 캐패시터(C1), 인덕터(L1), 포화 인덕터(La), 에너지 회수 스위치(Ya, Yb), 패널 캐패시터(Cp) 및 스위치(S4)의 경로로 LC 공진 회로가 형성된다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 모드 1 동작구간(t0-t1)에서는 패널의 출력 전압(Vp)이 점차적으로 증가하여 t1 순간에서는 유지 방전 전압(Vs)에까지 증가한다. 이때, 인덕터(L1)에 흐르는 전류(ILI)는 선형적으로 계속 증가하다가 피크치가 되는 순간, 서서히 감소하여 t1 순간이 되는 시점에서는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 패널의 출력 전압(Vp)이 유지 방전 전압(Vs)이 되는 시점에서는 전류가 흐르지 않는다.

이는, 인덕터(L1)와 직렬로 연결되어 있는 포화 인더터(La)가 제 1 인덕터(L1)에 흐르는 전류량의 크기를 서서히 감소시켰기 때문이다. 즉, 인덕터(L1) 및 포화 인덕터(La)에 흐르는 전류의 방향과 포화 인덕터(La) 코일(203)의 감는 방향을 반대로 하여 인덕터(L1)에 흐르는 전류량의 급격한 상승을 서서히 감소시킨 것이다.

② 모드 2(t1-t2) - 도 7b 참조

모드 2의 동작구간(t1-t2)에서는 스위치(S1)를 도통시킴으로 인해 스위치(S1)의 드레인-소스 사이의 전압이 O 전압인 상태에서 도통하게 되므로, 즉 스위치(S1)가 영전압 스위칭을 하기 때문에, 스위치(S1)의 턴온 스위칭 손실이 발생하지 않는다.

본 발명의 실시예에 따르면 이상적으로 패널 캐패시터(Cp)의 Y전극의 전압이 유지방전전압(Vs)에 도달하는 시점에서도 인덕터(L1)에 충분한 에너지가 저장되어 있기 때문에, 회로의 기생 성분 등이 있는 경우에도 영 전압 스위칭(zero voltage switching)을 할 수 있다.

이러한 모드 2의 구간 동안에는 패널 캐패시터(Cp)의 Y 전극의 전압(Vy)이 Vs를 유지하고, 패널 캐패시터(Cp)의 X 전극의 전압(Vx)이 접지전압을 유지하기 때문에, 패널의 캐패시터의 양단 전압(Vp)이 +Vs를 유지하여 패널은 발광하게 된다.

한편, 모드 2의 동작 구간(t1-t2)에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 인덕터(L1)에 계속적으로 전류가 흐르지 않으며, 이로 인해 플라즈마 디스플레이 패널 내의 불필요한 전력 손실을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는 회전 전류(circulating current)로 인한 전력 손실을 방지하기 위해 포화 인덕터(La) 코일의 감는 방향(회전 전류 방향의 반대 방향)을 조정하여 회전 전류가 흐르지 못하도록 함으로써, 그로 인한 전력 손실을 방지한다.

③ 모드 3(t2-t3) - 도 7c 참조

패널의 출력 전압(Vp)이 방전을 유지한 상태에서 모드 2가 완료되면, 스위치(S4)가 도통된 상태에서 스위치(S1)가 차단되는 모드 3이 시작된다.

모드 3의 동작 구간(t2-t3)에서는 스위치(S4), 패널 캐패시터(Cp), 에너지 회수 스위치(Ya, Yb), 포화 인덕터(La), 인덕터(L1) 및 전력 회수용 캐패시터(C2)의 경로로 LC 공진회로가 형성된다.

이를 통해, 도 8에서와 같이, 패널의 출력 전압(Vp)은 감소하여 t3 시점에서의 패널 출력 전압(Vp)은 0이 되며, 패널 캐패시터(Cp)에 저장된 에너지는 에너지 회수 스위치(Ya, Yb)의 바디 다이오드를 통해 전력 회수용 캐패시터(C2)로 회수된다. 또한, 인덕터(L1)에 흐르는 전류(IL1) 역시, 모드 1에서 언급한 바와 같이 포화 인덕터(La)를 통해 제어된다.

여기서, 인덕터(L1)를 통해 흐르는 전류(IL1)가 음의 값을 가지는 것은 전류의 흐름 방향이 기준 방향과 반대 방향으로 전류가 흐르는 것을 의미한다.

④ 모드 4(t3-t4) - 도 7d 참조

모드 4의 동작구간(t3-t4)에서는 패널 출력 전압(Vp)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 0V를 그대로 유지하며, 인덕터(L1)에 흐르는 전류(IL1) 역시, 모드 2에서 언급한 대로, 포화 인덕터를 통한 제어에 의해 흐르지 않는다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는 100% 전력 회수 및 과전류 차단용 포화 인덕터를 이용하여 불필요한 에너지 손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스위치(S1)의 영전압 스위칭을 달성할 수 있다.

도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는, 회전 전류 (circulation current)로 인한 전력 손실을 포화 인덕터 및 상기 포화 인덕터의 코일 방향 조정 등을 통해 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 스위치(S1)의 영전압 스위칭을 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 서로 쌍을 이루어 지그재그로 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하며, 상기 주사전극과 유지 전극 사이에 패널 캐패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,

   제1 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 일단에 연결되는 제1 및 제2 스위치와, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 타단에 연결되는 제3 및 제4 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 단자의 전압을 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압으로 유지하는 유지 방전부;

   상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 캐패시터, 상기 제1 및 제2 캐패시터 사이의 접점에 직렬로 연결되는 제1 인덕터 및 제1 포화 인덕터(SATURABLE INDUCTOR), 상기 제1 포화 인덕터와 상기 패널 캐패시터의 일단 사이에 연결되는 제5 및 제6 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 일단을 상기 제1 전압으로 충전하거나 상기 제2 전압으로 방전하는 제1 충방전부; 및

   상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 캐패시터, 상기 제3 및 제4 캐패시터 사이의 접점에 직렬로 연결되는 제2 인덕터 및 제2 포화 인덕터, 상기 제2 포화 인덕터와 상기 패널 캐패시터의 타단 사이에 직렬로 연결되는 제7 및 제8 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 타단을 상기 제1 전압으로 충전하거나 상기 제2 전압으로 방전하는 제2 충방전부

   를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 내지 제8 스위치는 각각 바디 다이오드를 가지는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 제1 전압은 유지방전전압이고, 상기 제2 전압은 접지전압인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
4. 서로 쌍을 이루어 지그재그로 배열된 다수의 주사전극과 유지전극을 포함하며, 상기 주사전극과 유지전극 사이에 패널 캐패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에 있어서,

   제1 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 일단에 연결되는 제1 및 제2 스위치와, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 접점이 상기 패널 캐패시터의 타단에 연결되는 제3 및 제4 스위치를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 단자의 전압을 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압으로 유지하는 유지 방전부; 및

   상기 패널 캐패시터의 일단에 전기적으로 연결되는 제1 인덕터를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 양단 전압이 유지 방전 전압을 유지하고 있는 동안 전류를부스팅하여 상기 제1 인덕터에 에너지를 저장시키고, 상기 제1 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 상기 패널 캐패시터의 양단 전압의 극성을 바꾸는 충방전부

   를 포함하며,

   상기 충방전부는 상기 부스팅되는 전류가 소정의 기준치 이상이 되면, 상기 기준치 이후에 추가적으로 저장되는 전류를 감소시켜 에너지 손실을 최소화하는 제1 포화 인덕터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 충방전부는,

   상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 상기 패널 캐패시터로 전력을 공급하거나 상기 패널 캐패시터로부터 전력을 회수하기 위한 제1 전력 회수용 캐패시터, 상기 제1 전력 회수용 캐패시터 사이의 접점과 상기 제1 인덕터 사이에 직렬로 연결되며 상기 패널 캐패시터의 일단을 상기 제1 전압으로 상승시키거나 상기 제2 전압으로 하강시키는 스위칭 동작을 수행하는 제5 및 제6 스위치를 포함하는 제1 충방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 충방전부는,

   상기 패널 캐패시터의 타단에 전기적으로 연결되는 제2 인덕터를 포함하며, 상기 패널 캐패시터의 양단 전압이 유지 방전 전압을 유지하고 있는 동안 전류를 부스팅하여 상기 제2 인덕터에 에너지를 저장시키고, 상기 제2 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 상기 패널 캐패시터의 양단 전압의 극성을 바꾸는 제2 충방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 제2 충방전부는,

   상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되며 상기 패널 캐패시터로 전력을 공급하거나 상기 패널 캐패시터로부터 전력을 회수하기 위한 제3 및 제4 전력 회수용 캐패시터, 상기 제3 및 제4 전력 회수용 캐패시터 사이의 접점과 상기 패널 캐패시터의 타단 사이에 직렬로 연결되며 상기 패널 캐패시터의 타단을 상기 제1 전압으로 상승시키거나 상기 제2 전압으로 하강시키는 스위칭 동작을 수행하는 제7 및 제8 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 제1 포화 인덕터는,

   상기 제1 인덕터와 상기 제5 및 제6 스위치 사이에 직렬로 연결되어 상기 제1 인덕터에 기준치 이상의 전류가 추가적으로 부스팅되면, 상기 부스팅되는 전류를 0으로 감소시키며,

   상기 제2 포화 인덕터는,

   상기 제2 인덕터와 상기 제7 및 제8 스위치 사이에 직렬로 연결되어 상기 제2 인덕터에 기준치 이상의 전류가 추가적으로 부스팅되면, 상기 부스팅되는 전류를 0으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 포화 인덕터는,

   상기 패널 캐패시터의 양단 전압이 유지 방전 전압 또는 접지 전압을 유지하고 있는 동안 상기 제1 및 제2 인덕터의 전류량을 0으로 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 포화 인덕터는 코어, 자석 및 코일로 이루어지며,

    상기 코일을 감는 방향 조정에 따라 상기 제1 및 제2 인덕터의 전류량을 0으로 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치.