KR20040082165A - 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치 및 이를구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치 및 이를구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 관한 것이다. 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치는, 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들 및 Y 전극 라인들과 어드레스 전극 라인들이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터와 공진되어 충방전 전력을 회수하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 있어서, 공진 인덕터와, 전력 회수용 커패시터, 및 제어 스위치를 구비한다. 상기 공진 인덕터는 상기 패널 커패시터의 일단에 연결되어, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작 시에 공진한다. 상기 전력 회수용 커패시터는 상기 공진 인덕터와 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터와 공진 인덕터의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장한다. 상기 제어 스위치는 상기 공진 인덕터 및 전력 회수용 커패시터와 직렬로 연결되어 상기 충방전 전력의 회수를 제어한다. 상기 제어 스위치는, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 제어 스위치와 제2 제어 스위치를 구비한다. 본 발명에 따르면, 경로 다이오드 없이 전력 회수 스위치들의 배치만을 변경하여 전력 회수가 가능하므로, 회로 구성을 간단하게 할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치{Energy recovery circuit of plasma display panel and driving apparatus therewith}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통상의 전력 회수 회로의 구성을 변경하여 필요한 회로 소자의 수를 줄여, 회로의 구성을 간단하게 한 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)은 방전셀내에 형성된 형광체를 여기하여 화상을 표시하는 발광 소자로서, 제조공정이 간단하고 박형 및 대화면이 용이한 특성 때문에 현황 게시판, 화상 회의용 디스플레이, 그리고 최근에는 대화면의 벽걸이 텔레비전에 사용되는 표시장치로서, 그 이용이 증대되고 있는 추세이다.
도 1은 통상적인 3-전극 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 보여주는 내부 사시도이다.
도면을 참조하면, 통상적인 면방전 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 앞쪽 및 뒤쪽 글라스 기판들(10, 13) 사이에는, 어드레스 전극 라인들(AR1, AG1, ..., AGm, ABm), 유전층(11, 15), Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn), X 전극 라인들(X1, ..., Xn), 형광층(16), 격벽(17) 및 보호층으로서의 일산화마그네슘(MgO)층(12)이 마련되어 있다.
어드레스 전극 라인들(AR1, AG1, ..., AGm, ABm)은 뒤쪽 글라스 기판(13)의 앞쪽에 일정한 패턴으로 형성된다. 아래쪽 유전층(15)은 어드레스 전극 라인들(AR1, AG1, ..., AGm, ABm)의 앞쪽에서 전면(全面) 도포된다. 아래쪽 유전층(15)의 앞쪽에는 격벽(17)들이 어드레스 전극 라인들(AR1, AG1, ..., AGm, ABm)과 평행한 방향으로 형성된다. 이 격벽(17)들은 각 방전셀의 방전 영역을 구획하고 각 방전셀 사이의 광학적 간섭(cross talk)을 방지하는 기능을 한다. 형광층(16)은, 격벽(17)들 사이에서 형성된다.
X 전극 라인들(X1, ..., Xn)과 Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)은 어드레스 전극 라인들(AR1, AG1, ..., AGm, ABm)과 직교되도록 앞쪽 글라스 기판(10)의 뒤쪽에 일정한 패턴으로 형성된다. 각 교차점은 상응하는 방전셀을 설정한다. 각 X 전극 라인(X1, ..., Xn)과 각 Y 전극 라인(Y1, ..., Yn)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 재질의 투명 전극 라인과 전도도를 높이기 위한 금속 전극 라인이 결합되어 형성된다. 앞쪽 유전층(11)은 X 전극 라인들(X1, ..., Xn)과 Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)의 뒤쪽에 전면(全面) 도포되어 형성된다. 강한 전계로부터 패널(1)을 보호하기 위한 보호층(12) 예를 들어, 일산화마그네슘(MgO)층은 앞쪽 유전층(11)의 뒤쪽에 전면 도포되어 형성된다. 방전 공간(14)에는 플라즈마 형성용 가스가 밀봉된다.
상기한 바와 같은 구조의 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 구동방법으로, 주로 사용되는 어드레스-디스플레이 분리 구동방법이 미국특허 제5541618호에 개시되어 있다.
도 2는 도 1의 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 구동 장치를 보여주는 블록도이다.
도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 통상적인 구동 장치는 영상 처리부(26), 제어부(22), 어드레스 구동부(23), X 구동부(24) 및 Y 구동부(25)를 포함한다. 영상 처리부(26)는 외부 아날로그 영상 신호를 디지털 신호로 변환하여 내부 영상 신호 예를 들어, 각각 8 비트의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 영상 데이터, 클럭 신호, 수직 및 수평 동기 신호들을 발생시킨다. 제어부(22)는 영상 처리부(26)로부터의 내부 영상 신호에 따라 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)을 발생시킨다. 어드레스 구동부(23)는, 제어부(22)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)중에서 어드레스 신호(SA)를 처리하여 표시 데이터 신호를 발생시키고, 발생된 표시 데이터 신호를 어드레스 전극 라인들에 인가한다. X 구동부(24)는 제어부(22)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)중에서 X 구동 제어 신호(SX)를 처리하여 X 전극 라인들에 인가한다. Y 구동부(25)는 제어부(22)로부터의 구동 제어 신호들(SA, SY, SX)중에서 Y 구동 제어 신호(SY)를 처리하여 Y 전극 라인들에 인가한다.
도 3은 어드레스-디스플레이 분리 구동 방법에 의하여 단위 서브필드에 도 1의 패널에 인가되는 구동 신호들을 보여주는 타이밍도이다.
도 3에서 참조부호 SAR1..ABm은 각 어드레스 전극 라인(도 1의 AR1, AG1, ..., AGm, ABm)에 인가되는 구동 신호를, SX1..Xn은 X 전극 라인들(도 1의 X1, ...Xn)에 인가되는 구동 신호를, 그리고 SY1, ..., SYn은 각 Y 전극 라인(도 1의 Y1, ...Yn)에 인가되는 구동 신호를 가리킨다.
도면을 참조하면, 단위 서브-필드(SF)의 리셋 주기(PR)에서는, 먼저 X 전극 라인들(X1, ..., Xn)에 인가되는 전압을 접지 전압(VG)으로부터 제2 전압(VS) 예를들어, 155 볼트(V)까지 지속적으로 상승시킨다. 여기서, Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)과 어드레스 전극 라인들(AR1, ..., ABm)에는 접지 전압(VG)이 인가된다. 이에 따라, X 전극 라인들(X1, ..., Xn)과 Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn) 사이, 및 X 전극 라인들(X1, ..., Xn)과 어드레스 전극 라인들(A1, ..., Am) 사이에 약한 방전이 일어나면서 X 전극 라인들(X1, ..., Xn) 주위에 부극성의 벽전하들이 형성된다.
다음에, Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)에 인가되는 전압이 제2 전압(VS) 예를 들어, 155 볼트(V)부터 제2 전압(VS)보다 제3 전압(VSET)만큼 더 높은 최고 전압(VSET+VS) 예를 들어, 355 볼트(V)까지 지속적으로 상승된다. 여기서, X 전극 라인들(X1, ..., Xn)과 어드레스 전극 라인들(AR1, ..., ABm)에는 접지 전압(VG)이 인가된다. 이에 따라, Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)과 X 전극 라인들(X1, ..., Xn) 사이에 약한 방전이 일어나는 한편, Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)과 어드레스 전극 라인들(AR1, ..., ABm) 사이에 더욱 약한 방전이 일어난다.
다음에, X 전극 라인들(X1, ..., Xn)에 인가되는 전압이 제2 전압(VS)으로 유지된 상태에서, Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)에 인가되는 전압이 제2 전압(VS)으로부터 접지 전압(VG)까지 지속적으로 하강된다. 여기서, 어드레스 전극 라인들(AR1,..., ABm)에는 접지 전압(VG)이 인가된다.
이에 따라, 이어지는 어드레스 주기(PA)에서, 어드레스 전극 라인들에 표시 데이터 신호가 인가되고, 제2 전압(VS)보다 낮은 제4 전압(VSCAN)으로 바이어싱된 Y 전극 라인들(Y1, ..., Yn)에 접지 전압(VG)의 주사 신호가 순차적으로 인가됨에 따라, 원활한 어드레싱이 수행될 수 있다. 각 어드레스 전극 라인(AR1, ..., ABm)에 인가되는 표시 데이터 신호는 방전셀을 선택할 경우에 정극성 어드레스 전압(VA)이, 그렇지 않을 경우에 접지 전압(VG)이 인가된다. 이에 따라 접지 전압(VG)의 주사 펄스가 인가되는 동안에 정극성 어드레스 전압(VA)의 표시 데이터 신호가 인가되면 상응하는 방전셀에서 어드레스 방전에 의하여 벽전하들이 형성되며, 그렇지 않은 방전셀에서는 벽전하들이 형성되지 않는다. 여기서, 보다 정확하고 효율적인 어드레스 방전을 위하여, X 전극 라인들(X1, ...Xn)에 제2 전압(VS)이 인가된다.
이어지는 유지방전 주기(PS)에서는, 모든 Y 전극 라인들(Y1, ...Yn)과 X 전극 라인들(X1, ...Xn)에 제2 전압(VS)의 디스플레이 유지 펄스가 교호하게 인가되어, 상응하는 어드레스 주기(PA)에서 벽전하들이 형성된 방전셀들에서 디스플레이 유지를 위한 방전을 일으킨다.
플라즈마 디스플레이 패널은 구동 시에 방전셀 내의 유지 전극(X 전극, Y 전극) 간에 방전 가스의 방전 개시 전압 이상의 고전압을 지속적으로 교대로 가해주어야 한다. 이때, 유지 전극 위에는 유전체가 도포되어 있으며, 이로 인하여 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 전극인 X 전극과 Y 전극에는 일정량의 용량 성분인 패널 커패시터(panel capacitor)가 존재한다.
따라서, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 시에 유지전극 간에 양극(+)과 음극(-)의 고전압이 교대로 인가되기 위해서는 상기 패널 커패시터의 충방전 동작이 이루어져야 한다. 이때, 상기 패널 커패시터는 충방전 동작 시에 상당한 무효 전력을 소모하고, 디스플레이 패널의 크기에 비례하여 패널 커패시터가 커져 그 전력 소모량이 더욱 증가된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 미국특허 제4,866,349호에서는 상기 패널 커패시터의 충방전 동작 시에 발생되는 전력 손실을 절감하기 위한 전력 회수 장치를 구동 장치에 적용하고 있다.
도 4는 통상의 외부 커패시터를 이용한 전력 회수 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도면을 참조하면, 통상의 전력 회수 회로(30)는 디스플레이 패널의 패널 커패시터(Cp)와 함께 LC 공진회로를 형성하는 인덕터(inductor, L1)를 구비하여, 패널 커패시터(Cp)의 방전 시에 손실되는 에너지를 상기 인덕터(L1)를 통해 회수하여 일시 저장한 후, 저장된 전류 에너지를 패널 커패시터(Cp)의 다음 충전 동작 시에 이용함으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 시에 발생되는 무효 전력의 손실을 절감하는 회로이다.
이는, 종래의 외부 커패시터를 이용한 전력 회수 장치의 구성을 나타낸 것으로서, 플라즈마 디스플레이 패널을 유지전압(Vs)으로 유지 구동하고, 패널 커패시터(Cp)의 방전 동작 시에 손실되는 에너지를 회수하여 다음 충전 동작 시에 회수된 에너지를 패널 커패시터(Cp)로 공급하기 위한 제1 및 제2 전력 회수부(30, 40)로 구성되고, 제1 및 제2 전력 회수부(30, 40)는 패널 커패시터(Cp)를 사이에 두고 대칭적으로 구성된다.
또한, 제1 및 제2 전력 회수부(30, 40)는 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작 시에 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vp)이 양극(+)과 음극(-)으로 교번되도록 각각 교대로 동작한다.
도면에서, 제1 전력 회수부(30)는 디스플레이 패널의 유지 구동시 패널 커패시터(Cp)에 유지 전압(Vs)을 공급하기 위한 제어 스위치(S1)와, 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작 시에 공진되는 인덕터(L1)와, 공진 전류의 역류를 방지하는 역류 방지용 다이오드(D15, D16)와, 상기 인덕터(L1)와 패널 커패시터(Cp)의 공진 동작 시에 회수되는 에너지를 저장하기 위한 외부 커패시터(C1)와, 상기 패널 커패시터(Cp)와 외부 커패시터(C1) 사이에 접속되어 에너지 회수 경로를 절환하는 제어 스위치(S11, S12)를 구비하여 이루어진다.
도 5는 도 1에 도시된 전력 회수 장치에서 각 제어 스위치의 스위칭 구동에 따른 파형도이다.
도면을 참조하면, 통상의 전력 회수 장치에서 각 제어 스위치의 스위칭 구동에 따른 패널 커패시터(Cp) 양단 전압 파형과 인덕터(L1)에 흐르는 전류 파형은 각각 도면상의 (Ⅰ)과 (Ⅱ)에 도시한 된 바와 같다.
먼저, 종래의 전력 회수 장치는 시스템 전원이 인가된 후, 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 구동 후에, 패널 커패시터(Cp)의 충전 전하를 다시 방전시킴에 따라 발생되는 무효 전력에 의한 손실을 줄이도록 구성된 것이다. 또한, 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작 시에 에너지 전달은 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L1) 간의 공진 동작을 통하여 이루어진다.
또한, 상기 전력 회수 장치의 동작은 도면에 도시된 바와 같이 4구간(T1~T4)으로 구분되어 동작되고, 상기 제2 전력 회수부(40)의 동작은 이하 설명되는 제1 전력 회수부(30)의 동작과 동일한 방식으로 이루어진다.
먼저 패널 커패시터(Cp)의 충전 에너지는 인덕터(L1)와의 공진 동작을 통해 외부 커패시터(C1)에 저장된다.
다음, 제1 전력 회수부(30) 내의 외부 커패시터(C1)로부터 인덕터(L1)와 패널 커패시터(Cp)의 공진 전류(i1)가 형성되고, 상기 공진 전류(i1)에 의해 패널 커패시터 (Cp)의 양단 전압(Vp)은 (Ⅰ)에 도시된 바와 같이 유지 전압(Vs)까지 상승하게 된다. 이때, 전류 경로를 제공하도록 제어 스위치(S11)는 온 구동된다.(T1 구간)
다음, 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 구동을 위해 제어 스위치(S1)가 온 구동되고, 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vp)은 유지 전압(Vs)이 지속적으로 인가된다.(T2 구간)
다음, 디스플레이 패널의 유지 구동 후에, 패널 커패시터(Cp)의 방전 동작 시에 인덕터(L1)와 패널 커패시터(Cp)가 공진되어 패널 커패시터(Cp)의 충전 에너지는 제1 전력 회수부(30)의 외부 커패시터(C1)로 회수된다. 이때, 전류 경로를 제공하도록 제어 스위치(S12)는 온 구동된다.(T3 구간)
다음, 제어 스위치(S2)가 온 구동되고, 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vp)은 0 전위를 유지하게 된다.(T4 구간)
이때, 상기 T1 구간에서 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vp)은 유지 전압(Vs)의 절반에 해당하는 Vs/2로 충전되어 있는 외부 커패시터(C1)로부터 인덕터(L1)와 패널 커패시터(Cp)의 공진 동작에 의해 유지 전압(Vs)까지 올라가는데, 실제로는 패널까지의 선로 저항 및 회로내 소자들의 저항 성분(기생 저항)에 의한 손실(Δ)이 발생되고, 디스플레이 패널의 유지 구동 전 방전 현상에 따라 에너지 회수 효율 및 패널의 구동 특성이 저하된다.
특히, 종래의 디스플레이 패널의 전력 회수 장치의 경우, 전력 회수 장치의 구성에 필요한 회로 소자의 수가 필요 이상 요구되어 전력 회수 장치의 용적을 증대시키고, 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.
또한, 전력 회수 경로 상에 위치하는 경로 다이오드를 방열하기 위하여 사용하는 방열판은 구동회로 전체의 면적에서 상당 부분을 차지하므로, 전체적인 방열 구조가 열악해질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 통상의 전력 회수 회로에서 전력 회수 경로 상에 위치한 다이오드를 제거하여 회로 구성을 간단하게 한 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 통상적인 3-전극 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 보여주는 내부 사시도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 구동 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 어드레스-디스플레이 분리 구동 방법에 의하여 단위 서브필드에 도 1의 패널에 인가되는 구동 신호들을 보여주는 타이밍도이다.
도 4는 통상의 외부 커패시터를 이용한 전력 회수 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전력 회수 장치에서 각 제어 스위치의 스위칭 구동에 따른 파형도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 전력 회수 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 7은 도 6의 전력 회수 장치를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 8은 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치의 모드 1과 모드 2에서의 전류 경로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 9는 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치의 모드 3과 모드 4에서의 전류 경로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 10은 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 의한 유지 구동을 개략적으로 도시한 타이밍도이다.
도 11은 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 의한 유지 방전 펄스의 출력을 개략적으로 도시한 파형도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
50: 전력 회수 장치 Cp: 패널 커패시터
Lr, L6, L7: 공진 인덕터 Cr, C6, C7: 전력 회수용 커패시터
Dc, D6, D7: 클램핑 다이오드 Yerp, Yerg: 제어 스위치
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치는, 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들 및 Y 전극 라인들과 어드레스 전극 라인들이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터와 공진되어 충방전 전력을 회수하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 있어서, 공진 인덕터와, 전력 회수용 커패시터, 및 제어 스위치를 구비한다.
상기 공진 인덕터는 상기 패널 커패시터의 일단에 연결되어, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작 시에 공진한다. 상기 전력 회수용 커패시터는 상기 공진 인덕터와 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터와 공진 인덕터의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장한다. 상기 제어 스위치는 상기 공진 인덕터 및 전력 회수용 커패시터와 직렬로 연결되어 상기 충방전 전력의 회수를 제어한다. 상기 제어 스위치는, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 제어 스위치와 제2 제어 스위치를 구비한다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치는, 상기 공진 인덕터에 대하여, 상기 전력 회수용 커패시터 및 제어 스위치와 병렬로 연결되는 클램핑 다이오드를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 경로 다이오드 없이 전력 회수 스위치들의 배치만을 변경하여 전력 회수가 가능하므로, 회로 구성을 간단하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는, 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들 및 Y 전극 라인들과 어드레스 전극 라인들이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터와 공진되어 충전 및 방전 전력을 회수하는 전력 회수부를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 있어서, 유지 구동부와 전력 회수부를 구비한다.
상기 유지 구동부는 전원 공급단에 접속되고, 외부 제어 신호에 따라 스위칭되어 디스플레이 패널이 유지 구동되도록 상기 패널 커패시터에 유지 전압을 공급하고, 주기적으로 상기 충전 전력을 방전한다.
상기 전력 회수부는 공진 인덕터와, 전력 회수용 커패시터, 및 제어 스위치를 구비하는데, 상기 공진 인덕터는 상기 패널 커패시터의 일단에 연결되어, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작 시에 공진한다. 상기 전력 회수용 커패시터는 상기 공진 인덕터와 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터와 공진 인덕터의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장한다. 상기 제어 스위치는 상기 공진 인덕터 및 전력 회수용 커패시터와 직렬로 연결되어 상기 충방전 전력의 회수를 제어한다. 상기 제어 스위치는, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 제어 스위치와 제2 제어 스위치를 구비한다.
상기 전력회수부가 상기 패널 커패시터의 양단에 대칭적으로 접속되는 제1및 제2 전력 회수부를 구비하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 전력 회수 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치(50)는, 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들(도 1의 X1,...,Xn) 및 Y 전극 라인들(도 1의 Y1,...,Yn)과 어드레스 전극 라인들(도 1의 AR1,...,ABm)이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터(Cp)가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터(Cp)와 공진되어 충방전 전력을 회수하는 것으로서, 공진 인덕터(Lr)와, 전력 회수용 커패시터(Cr), 및 제어 스위치(S51, S52)를 구비한다.
상기 공진 인덕터(Lr)는 상기 패널 커패시터(Cp)의 일단에 연결되어, 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작 시에 공진한다. 상기 전력 회수용 커패시터(Cr)는 상기 공진 인덕터(Lr)와 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터(Cp)와 공진 인덕터(Lr)의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장한다. 상기 제어 스위치(S51, S52)는 상기 공진 인덕터(Lr) 및 전력 회수용 커패시터(Cr)와 직렬로 연결되어 상기 충방전 전력의 회수를 제어한다. 상기 제어 스위치(S51, S52)는, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 제어 스위치(S51)와 제2 제어 스위치(S52)를 구비한다.
상기 패널 커패시터(Cp)와, 공진 인덕터(Lr)와, 전력 회수용 커패시터(Cr), 및 제어 스위치(S51, S52)가 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터(Cp)에 남아 있는 전하를 상기 전력 회수용 커패시터(Cr)에 회수하고, 회수된 전하를 다시 상기 패널 커패시터(Cp)에 충전하는 경로를 형성한다.
상기 제어 스위치(S51, S52)는, 제1 제어 스위치(S51)와 제2 제어 스위치(S52)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제1 제어 스위치(S51)는 전력 회수용 커패시터(Cr)와 공진 인덕터(Lr)의 직렬 공진의 시작과 종료를 제어하고, 상기 제2 제어 스위치(S52)는 전력 회수용 커패시터(Cr)에 직렬 공진에 필요한 전하의 충전을 제어한다.
제1 및 제2 제어 스위치(S51, S52)를 포함한 스위치들은 각각 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)와 역병렬 연결되는 내부 다이오드로 구성되거나, 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어지는 것이 가능하다. 본 실시예의 경우에는 MOSFET와 내부 다이오드로 구성된 스위치를 이용하였다.
이때, 제1 제어 스위치(S51)와 제2 제어 스위치(S52)는 도시된 바와 같이 각각의 제어 스위치(S51, S52) 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 제어 스위치(S51)와 제2 제어 스위치(S52) 모두가개방(open)되는 경우에 전력 회수용 커패시터(Cr)가 상기 공진 인덕터(Lr)와 전기적으로 접속되지 않도록 한다.
또한, 상기 전력 회수용 커패시터(Cp)가 상기 제1 제어 스위치(S51)와 제2 제어 스위치(S52) 사이에 연결되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 전력 회수용 커패시터(Cp)가 상기 제1 제어 스위치(S51)와 제2 제어 스위치(S52) 모두가 개방(open)되는 경우에 회로내의 다른 소자들과 전기적으로 접속되지 않도록 한다.
본 발명에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같은 통상의 전력 회수 장치에 있어서, 공진 전류의 역류를 방지하는 역류 방지용 다이오드들(도 4의 D15, D16)을 사용하지 아니하고, 전력 회수 스위치들의 배치만을 변경하여 전력 회수 및 충전이 가능하다.
따라서, 간단한 회로 구성으로 패널 커패시터(Cp)의 충방전 전력을 회수 및 충전이 가능하다.
또한, 전력 회수 장치에 필요한 회로 소자의 수가 감소되므로, 전력 회수 장치의 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
전력 회수 경로 상에 위치하는 경로 다이오드를 방열하기 위하여 사용하는 방열판은 구동회로 전체의 면적에서 상당 부분을 차지하므로, 전체적인 방열 구조가 열악해진다. 따라서, 본 발명에 의하여 경로 다이오드를 제거하여 구동 회로 전체의 방열 구조를 개선할 수 있다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치(50)는 클램핑 다이오드(Dc)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 클램핑 다이오드(Dc)는 상기공진 인덕터(Lr)에 대하여, 상기 전력 회수용 커패시터(Cr) 및 제어 스위치(S51, S52)와 병렬로 연결된다. 상기 클램핑 다이오드(Dc)는, 상기 패널 커패시터(Cp)에 인가되는 전원이 일정 전압 이상 혹은 일정 전압 이하가 되는 것을 방지하기 위하여, 유지 방전 펄스의 오버슈트(overshoot)와 언더슈트(undershoot)를 클램핑(clamping)한다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치(50)는 디스플레이 패널에 형성된 패널 커패시터(Cp)를 충방전 구동하는 어드레스 구동부 또는 유지 구동부 등의 다양한 구동부에 적용될 수 있다.
도 7은 도 6의 전력 회수 장치를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는, 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들(도 1의 X1,...,Xn) 및 Y 전극 라인들(도 1의 Y1,...,Yn)과 어드레스 전극 라인들(도 1의 AR1,...,ABm)이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터와 공진되어 충전 및 방전 전력을 회수하는 것으로서, 유지 구동부(80)와 전력 회수부(60, 70)를 구비한다.
이때, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는 디스플레이 패널에 형성된 패널 커패시터(Cp)를 충방전 구동하는 어드레스 구동부 또는 유지구동부 등의 다양한 구동부에 적용될 수 있으나, 이하에서는 유지 구동부에 적용되는 실시예를 중심으로 기술한다. 또한, 도 6의 전력 회수 장치와 동일한 구성요소들은 동일한 기능을 하는 것으로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 유지 구동부(80)는 전원 공급단에 접속되고, 외부 제어 신호에 따라 스위칭되어 디스플레이 패널이 유지 구동되도록 상기 패널 커패시터(Cp)에 유지 전압을 공급하고, 주기적으로 상기 충전 전력을 방전한다.
상기 전력 회수부(60, 70)는 상기 패널 커패시터(Cp)의 양단에 대칭적으로 접속되는 제1 전력 회수(60)및 제2 전력 회수부(70)를 구비한다.
상기 제1 및 제2 전력 회수부(60, 70)는 공진 인덕터(L6, L7)와, 전력 회수용 커패시터(C6, C7), 및 제어 스위치(Yerp, Yerg, Xerp, Xerg)를 구비한다.
상기 공진 인덕터(L6, L7)는 상기 패널 커패시터(Cp)의 일단에 연결되어, 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작 시에 공진한다. 상기 전력 회수용 커패시터(C6, C7)는 상기 공진 인덕터(L6, L7)와 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터(Cp)와 공진 인덕터(L6, L7)의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장한다. 상기 제어 스위치(Yerp, Yerg, Xerp, Xerg)는 상기 공진 인덕터(L6, L7) 및 전력 회수용 커패시터(C6, C7)와 직렬로 연결되어 상기 충방전 전력의 회수를 제어한다.
상기 제어 스위치(Yerp, Yerg, Xerp, Xerg)는, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 제어 스위치(Yerp, Xerp)와 제2 제어 스위치(Yerg, Xerg)를 구비한다.
상기 유지 구동부(80)는, 각각의 일단이 서로 연결되어 상기 Y 전극 라인들에 공통 접속되는 제1 및 제2 스위치(Ys, Yg)와, 각각의 일단이 서로 연결되어 상기 X 전극 라인들에 공통 접속되는 제3 및 제4 스위치(Xs, Xg)를 구비한다.
이때, 상기 제1 전력 회수부(60)는 Y 전극 라인들과 접속되어, 상기 제1 스위치(Ys) 및 제2 스위치(Yg)의 접속부와 연결되고, 상기 제2 전력 회수부(70)는 상기 X 전극 라인들과 접속되어, 상기 제3 스위치(Xs) 및 제4 스위치(Xg)의 접속부와 연결된다.
상기 제1 스위치(Ys)는 제1 전력 회수부(60)의 제2 제어 스위치(Yerg)와 동시에 도통되어서는 안되며, 각각에 인가되는 신호는 서로 반대되는 타이밍을 가지므로, 하나의 신호를 사용하여 제어할 수 있다.
또한, 상기 제3 스위치(Xs)는 제2 전력 회수부(70)의 제2 제어 스위치(Xerg)와 동시에 도통되어서는 안되며, 각각에 인가되는 신호는 서로 반대되는 타이밍을 가지므로, 하나의 신호를 사용하여 제어할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는 클램핑 다이오드(D6, D7, D51, D52)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 클램핑 다이오드들(D6, D7)이 각각 공진 인덕터(L6, L7)에 대하여, 상기 전력 회수용 커패시터(C6, C7) 및 제어 스위치(Yerp, Yerg, Xerp, Xerg)와 병렬로 연결되고, 클램핑 다이오드들(D51, D52)이 각각 인가되는 유지 전압(Vs)에 대하여 제1 및 제3 스위치(Ys, Xs)와 병렬로 연결된다. 상기 클램핑 다이오드들(D6, D7, D51, D52)은, 상기 패널 커패시터(Cp)에 인가되는 전원이 일정 전압 이상 혹은 일정 전압 이하가 되는 것을 방지하기 위하여, 유지 방전 펄스의 오버슈트(overshoot)와 언더슈트(undershoot)를 클램핑(clamping)한다.
또한, 상기 전력 회수용 커패시터(C6, C7)에 회수되는 전력이 유지 전압의 전압 레벨(Vs)의 절반에 해당하는 전압 레벨(Vs/2)로 충전되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전력 회수용 커패시터(C6, C7)의 만충전 전압의 레벨이 상기 유지 전압 레벨(Vs)의 절반이다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 스위치(Ys, Yg, Xs, Xg) 각각에는 유지 방전 전압과 동일한 Vs 전압이 걸리나, 전력 회수부의 제어 스위치(Yerp, Yerg, Xerp, Xerg)에는 Vs/2의 전압이 걸린다. 따라서, 전력 회수에 사용되는 스위치들을 저내압 부품을 사용할 수 있도록 하여, 회로 구성에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에 의하면, 상기 Y 전극 라인들과 X 전극 라인들 사이에 펄스 전압을 교대로 인가하여 선택된 방전셀들에서 디스플레이 방전을 일으키게 하고, 상기 펄스 전압의 하강 시점에서 상기 방전셀에 남아있는 전하들을 수집하여 상기 펄스 전압의 상승 시점에서 수집된 전하들을 상기 패널에 충전한다.
이하, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치의 작동을 기술한다.
도 8은 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치의 모드 1과 모드 2에서의 전류 경로를 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 9는 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치의 모드 3과 모드 4에서의 전류 경로를 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 10은 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 의한 유지구동을 개략적으로 도시한 타이밍도이다. 도 11은 도 7의 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 의한 유지 방전 펄스의 출력을 개략적으로 도시한 파형도이다.
도면을 참조하면, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치에서, 시스템 전원이 인가된 후, 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 구동 후에, 패널 커패시터(Cp)의 충전 전하를 다시 방전시킴에 따라 발생되는 무효 전력에 의한 손실을 줄이도록 구성된 것이다. 또한, 패널 커패시터(Cp)의 충방전 동작 시에 에너지 전달은 패널 커패시터(Cp)와 인덕터(L6, L7) 간의 공진 동작을 통하여 이루어진다.
또한, 상기 전력 회수 장치의 동작은 도면에 도시된 바와 같이 4구간(M1~M4)으로 구분되어 동작되고, 상기 제2 전력 회수부(70)의 동작은 이하 설명되는 제1 전력 회수부(60)의 동작과 동일한 방식으로 이루어진다. 따라서, 제2 전력 회수부(70)의 동작에 대해서는 그 설명을 생략한다.
먼저, 패널 커패시터(Cp)의 충전 에너지는 인덕터(L6)와의 공진 동작을 통해 전력 회수용 커패시터(C6)에 저장된다.
다음, 제1 제어 스위치(Yerp)와 제2 제어 스위치(Yerg)가 온(ON) 구동되고, 도 8의 M1 전류 경로가 형성된다.(M1 구간) 제1 전력 회수부(60) 내의 전력 회수용 커패시터(C6)로부터 인덕터(L6)와 패널 커패시터(Cp)의 공진 전류가 형성되고, 상기 공진 전류에 의해 패널 커패시터 (Cp)의 양단 전압(Vp)은 유지 전압(Vs)까지 상승하게 된다.
다음, 플라즈마 디스플레이 패널의 유지 구동을 위해 제1 스위치(Ys)가 온(ON) 구동되어, 도 8의 M2 전류 경로가 형성된다.(M2 구간) 이때, 패널커패시터(Cp)의 양단 전압(Vp)은 유지 전압(Vs)이 지속적으로 인가된다. 이때, 제1 스위치(Ys)는 제2 제어 스위치(Yerg)와 동시에 도통되어서는 안되며, 두 신호는 서로 정반대의 타이밍을 가지므로, 하나의 신호를 사용하여 제어가 가능하다.
다음, 제1 스위치(Ys)가 오프(OFF) 구동되고, 제2 제어 스위치(Yerg)가 온(ON) 구동되어, 도 9의 M3 전류 경로가 형성된다.(M3 구간) 이때, 디스플레이 패널의 유지 구동 후에, 패널 커패시터(Cp)의 방전 동작 시에 인덕터(L6)와 패널 커패시터(Cp)가 공진되어 패널 커패시터(Cp)의 충전 에너지는 제1 전력 회수부(60)의 전력 회수용 커패시터(C6)로 회수된다. 제1 제어 스위치(Yerp)는 제어 신호에 상관없이 내부 다이오드를 통하여 도통된다.
다음, 제2 스위치(Yg)가 온 구동되고, 도 9의 M4 전류 경로가 형성되어, X 전극과 Y 전극 모두 접지 전위 상태가 유지된다.(M4 구간) 이때, 패널 커패시터(Cp)의 양단 전압(Vp)은 접지 전위를 유지하게 된다. 상기 M4 구간은 제어 신호의 타이밍에 따라서, 짧게 하거나 길게 하거나 혹은 제거할 수도 있다.
도 11에서, (Ⅰ)은 X 출력을 나타내며, (Ⅱ)는 Y 출력을 나타낸다. (Ⅱ)에는 Y 전극의 공진 인덕터(L6)에 흐르는 전류 파형이 도시되어 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 의하면, 추가되는 부품이 없이 전력 회수 회로에 필요한 경로 다이오드를 삭제하고, 전력 회수 스위치들의 배치만을 변경하여 전력 회수가 가능하므로, 회로 구성을 간단하게 할 수 있다.
또한, 전력 회수 장치에 필요한 회로 소자의 수가 감소되므로, 전력 회수 장치의 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들 및 Y 전극 라인들과 어드레스 전극 라인들이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터와 공진되어 충방전 전력을 회수하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치에 있어서,
    상기 패널 커패시터의 일단에 연결되어, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작 시에 공진되는 공진 인덕터와;
    상기 공진 인덕터와 직렬로 연결되어, 상기 패널 커패시터와 상기 공진 인덕터의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장하는 전력 회수용 커패시터; 및
    상기 공진 인덕터 및 상기 전력 회수용 커패시터와 직렬로 연결되어 충방전전력의 회수를 제어하는 것으로, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 제어 스위치와 제2 제어 스위치를 구비하는 제어 스위치를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 회수용 커패시터가 상기 제1 제어 스위치와 상기 제2 제어 스위치 사이에 연결되는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공진 인덕터에 대하여, 상기 전력 회수용 커패시터 및 상기 제어 스위치와 병렬로 연결되는 클램핑 다이오드를 더 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치.
  4. 교대로 나란히 배열되는 X 전극 라인들 및 Y 전극 라인들과 어드레스 전극 라인들이 교차되는 영역에 방전셀들이 형성되고, 상기 전극 라인들 중에서 적어도 두 개의 전극 라인들 사이에 패널 커패시터가 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작에 따라, 상기 패널 커패시터와 공진되어 충전 및 방전 전력을 회수하는 전력 회수부를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치에 있어서,
    전원 공급단에 접속되고, 외부 제어 신호에 따라 스위칭되어 디스플레이 패널이 유지 구동되도록 상기 패널 커패시터에 유지 전압을 공급하고, 주기적으로 상기 충전 전력을 방전하는 유지 구동부와;
    상기 패널 커패시터의 일단에 연결되어, 상기 패널 커패시터의 충방전 동작 시에 공진되는 공진 인덕터와, 상기 공진 인덕터와 직렬로 연결되어 상기 패널 커패시터와 상기 공진 인덕터의 공진 동작에 의하여 회수되는 전력을 저장하는 전력 회수용 커패시터, 및 상기 공진 인덕터 및 상기 전력 회수용 커패시터와 직렬로 연결되어 상기 충방전 전력의 회수를 제어하는 것으로, 각각의 내부에 형성된 내부 다이오드의 방향이 서로 반대가 되도록 상호 직렬로 연결되는 제1 및 제2 제어 스위치를 포함하는 제어 스위치를 구비하여 이루어지는 전력 회수부를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전력회수부가 상기 패널 커패시터의 양단에 대칭적으로 접속되는 제1 및 제2 전력 회수부를 구비하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유지 구동부가, 각각의 일단이 서로 연결되어 상기 Y 전극 라인들에 공통 접속되는 제1 및 제2 스위치와, 각각의 일단이 서로 연결되어 상기 X 전극 라인들에 공통 접속되는 제3 및 제4 스위치를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전력 회수부가 상기 Y 전극 라인들과 접속되고, 상기 제1 스위치와 상기 제1 전력 회수부의 제2 제어 스위치의 동작 상태들이 서로 반대되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전력 회수부가 상기 X 전극 라인들과 접속되고, 상기 제3 스위치와 상기 제2 전력 회수부의 제2 제어 스위치의 동작 상태들이 서로 반대되는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 전력 회수용 커패시터의 만충전 전압의 레벨이 상기 유지 전압 레벨의 절반인 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 공진 인덕터에 대하여, 상기 전력 회수용 커패시터 및 제어 스위치와 병렬로 연결되는 클램핑 다이오드를 더 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 전력 회수용 커패시터가 상기 제1 제어 스위치와 제2 제어 스위치 사이에 연결되는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치.
KR1020030016841A 2003-03-18 2003-03-18 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 회수 장치 및 이를구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동장치 KR100647580B1 (ko)

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