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等离子体显示器的驱动方法

基本信息

  • 申请号 CN00121781.X 
  • 公开号 CN1336627A 
  • 申请日 2000/07/28 
  • 公开日 2002/02/20 
  • 申请人 达碁科技股份有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 刘承璋 黄日锋  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 台湾省新竹市科学工业园区 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 柳沈知识产权律师事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 李晓舒 
  • 有效性 授权 
  • 法律状态 审查中-公开
  •  

摘要

一种等离子体显示器的驱动方法,显示面板包括多个等离子体显示单元,每显示单元形成等效电容并包括第一第二电极,并其中封存有电离气体经驱动电路而于电极表面形成壁电荷,驱动电路包括第一电感电连接于第一电极,该方法是利用驱动电路对第一电感充电,以于二电极表面形成壁电荷,并在二电极间开始建立电位差;利用第一电感与等离子体显示单元等效电容共振,使电位差特性曲线形成正弦波形,并利用正弦波形斜率变化连续特性。
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权利要求书


1.一种等离子体显示器的驱动方法,该等离子体显示器具有一显示面 板,该显示面板并包括有多个等离子体显示单元,每一等离子体显示单元形 成一等效电容并包括有一第一电极及一第二电极,该等离子体显示单元中封 存有一电离气体可经由一驱动电路的施加电压而于该二电极表面形成壁电 荷(wall charges),该驱动电路并包括一共振单元电连接于该等离子体显示单 元的第一电极,该方法包括有: 对该共振单元充电以改变该第一电极的电压,以于该等离子体显示单元 的二电极间建立一电位差,使该等离子体显示单元的二电极表面形成壁电 荷;以及 利用该共振单元与该等离子体显示单元的等效电容共振,使该电位差变 化的特性曲线形成一正弦波形,并利用该正弦波形斜率变化连续的特性,使 该等离子体显示单元二电极间不会产生强烈放电。

2.如权利要求1所述的驱动方法,其中该等离子体显示器另包括一控制 器电连接于该驱动电路,以控制该等离子体显示器的操作,而该共振单元包 括有一定电压源、一开关以及一电感,该控制器可经由控制该开关的导通与 关闭以使该定电压源对该电感充放电。

3.如权利要求2所述的驱动方法,其中该控制器会首先导通该开关,以 使该电压源自一零电流状态开始对该电感充电,并使该电感与该等离子体显 示单元的等效电容产生共振,并于该共振所产生的正弦波形回复至该零电流 状态时关闭该开关,以达成零电流切换。

4.如权利要求1所述的驱动方法,其中该驱动电路另包括有二驱动单 元,分别电连接于该等离子体显示单元的二电极,用来往复驱动该电离气体 于该二电极之间以使该等离子体显示单元得以持续发出光线。

5.一种驱动电路,用来驱动一等离子体显示器,该等离子体显示器具有 一显示面板其中包括有多个等离子体显示单元,每一等离子体显示单元形成 一等效电容并包括有一第一电极及一第二电极,该等离子体显示单元中封存 有一电离气体可经由该驱动电路的施加电压而于该电极表面形成壁电荷 (wall charges),该驱动电路包括有一共振单元连接于该等离子体显示单元的 第一电极,该驱动电路会对该共振单元充电,以于该等离子体显示单元的二 电极表面形成壁电荷,并开始于该等离子体显示单元的二电极间建立一电位 差,其中该共振单元会与该等离子体显示单元的等效电容共振,而使该电位 差的特性曲线形成一正弦波形,并利用该正弦波形斜率变化连续的特性,使 该等离子体显示单元不会在预备放电阶段产生强烈放电而以此提高该显示 面板的图像对比度。

6.如权利要求5的驱动电路,其中该等离子体显示器另包括一控制器电 连接于该驱动电路,以控制该等离子体显示器的操作,该共振单元包括有一 定电压源、一开关以及一电感,该控制器可经由控制该开关的导通与关闭以 使该定电压源对该电感充放电。

7.如权利要求6所述的驱动电路,其中该控制器会首先导通该开关,以 使该电压源自一零电流状态开始对该电感充电,并使该电感与该等离子体显 示单元的等效电容产生共振,并于该共振所产生的正弦波形回复至该零电流 状态时关闭该开关,以达成零电流切换。

8.如权利要求5所述的驱动电路,其中该驱动电路另包括有二驱动单 元,分别电连接于该等离子体显示单元的二电极,用来往复驱动该电离气体 于该二电极之间以使该等离子体显示单元得以持续发出光线。
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说明书

本发明涉及一种等离子体显示器中等离子体显示单元的驱动方法,特别 涉及一种在预备放电(initialization)阶段利用共振的方式产生一正弦波形,以 使等离子体显示单元不会产生强烈放电而以此提高其显示面板的图像对比 度并可同时减低其电能损耗的驱动方法。
等离子体显示器(plasma display panel)的尺寸大而薄,而且没有幅射线, 因此是未来大尺寸显示器的主流。
等离子体显示器中包括有排成阵列(matrix) 的多个等离子体显示单元,其中密封有惰性气体,并由一驱动电路按照一定 的驱动程序(driving sequence)来驱动这些等离子体显示单元,以使其中的惰 性气体激发电离而放电发光。
等离子体显示器的电路特性约略可等效视为一 个电容性的负载,其驱动原理是提供电流以对此电容充电,并通过在电容两 端施加高压高频的交流电,使等离子体显示单元中等离子体的电荷来回驱 动,在驱动的过程中放出紫外线来打击管壁上的萤光剂而发出光线。
请参阅图1。
图1为现有等离子体显示器10的示意图。
现有等离子体 显示器10包括有平行安装的后板12以及透明前板14。
前板14的下侧设有 多个电极对(electrode pair)16,每一电极对16包括有二电极18、19,且每 一电极18、19都为固定宽度的长条形。
一介电层20设于前板14的下侧并 覆盖电极对16,用来提供交流驱动时所需的电容以防止电崩溃(Electric Breakdown)。
一保护层22设于介电层20的下侧,通常由氧化镁(MgO)构成, 用来保护介电层20不受等离子体的溅射而造成劣化。
后板12上设有多个阻 隔壁(rib)24,多个数据电极(data electrode)26位于阻隔壁24之间,以及蓝色、 红色与绿色萤光体(phosphor)30B、30R、30G依序地填入阻隔壁24之间。
每两相邻的阻隔壁24之间充填有电离气体。
多个阻隔壁24的顶端固定于保 护层22的下侧,用来阻隔以使阻隔壁24两边的等离子体无法相互流通干 扰。
等离子体显示器10的电极18、19又称X、Y维持电极(sustain electrode)。
X、Y维持电极18、19为一较宽且接近透明的导体,通常由 氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)所制成,用来引发并维持放电。
X、Y维持 电极18、19另各包括有一个辅助电极(bus electrode)36、38设置于其下 侧。
辅助电极36、38为一较细且不透明的金属导线,通常由铬-铜-铬所 制成,用来辅助X、Y维持电极18、19引发放电,并降低X、Y维持电 极18、19的电阻。
如图1所示,每两阻隔壁24与电极对16的交会处(intersection)形成一 次像素单元(subpixel unit)32B、32R、或32G。
三个次像素单元32B、32R、 32G组成一像素单元(pixel unit)34。
次像素单元32B、32R、32G以及像素 单元34为图1所示虚线下方所含括的区域。
当施加一电压于次像素单元 32B、32R、32G中的X、Y维持电极18、19以及数据电极26之间时, X、Y维持电极18、19以及数据电极26之间会形成一电场,引发电离气 体放电产生紫外线,并照射萤光体30B、30R、或30G而发光。
请参考图2,图2为现有等离子体显示器的驱动程序时序图40。
现有 等离子体显示器的驱动程序通常可分为下列几个阶段:(a)预备放电阶段 (initialization period),(b)数据写入阶段(data writing period),(c)维持阶段 (sustain period),(d)数据消除阶段(data erase period)。
在等离子体显示器处于 预备放电阶段时,会先对X、Y维持电极18、19施加一大电压,在这个阶 段的目的主要是让所有电极表面的壁电荷(wall charge)的起始状态一致,以便 于后续的数据写入阶段可将图像数据正确写入,并于维持阶段使等离子体显 示单元中惰性气体激发电离而放电发光来显示图像。
在现有技术如美国专利USP6037916号所揭露的等离子体显示器中,其 驱动程序的预备放电阶段通常会先对X、Y维持电极18、19施加如标号 Pc1所示的电压波形,然而由于电压波形Pc1的施加容易造成等离子体显示 单元中电压的瞬间改变,于是使得某些处于高能阶的离子强烈放电,而造成 自我消除式的放电情形(self-erase discharge),并且会放出强烈紫外线打击到 管壁上的萤光剂,如此一来,造成原本于预备放电阶段应该尽量保持低度发 光的等离子体显示单元发出相当亮度的光线,因此与真正预定要发光显像的 维持阶段相比较,其亮暗的对比减小,因此造成对比度无法提高的副作用。
鉴于上述问题,如美国专利USP5745086号的现有技术即针对此一问题 研究,揭露了一种较缓慢的上升电压波形及下降电压波形用来产生壁电荷, 以解决电压波形瞬间改变所造成的副作用,其技术手段是利用一组上升时间 控制电路(rise time control circuit)及下降时间控制电路(fall time control circuit) 来产生所需的电压波形。
上述控制电路的基本原理是利用定电流源对电阻性 元件及等离子体显示器的等效电容充电,再适当设计的电阻-电容充放电时 间(RC time constant)来控制其电压波形上升或下降的速度。
然而,由于使用 了电阻性元件,使得有部分电能会损耗在电阻性元件上,再加上其使用的是 定电流源的电源供应方式,定电流源本身会再次消耗电能,因此,此种现有 技术即使可以有效提高对比度,却不能有效控制其电能损耗。
本发明的目的在于提供一种等离子体显示单元新的驱动方法,其能简单 而有效的以共振的方式产生一正弦波形,以使得等离子体显示单元不会误发 放电而以此提高其显示面板的图像对比度,同时又能有效控制其电能损耗至 最低,以解决上述问题。
本发明的目的是这样实现的,即提供一种等离子体显示器的驱动方法, 该等离子体显示器具有一显示面板,该显示面板并包括有多个等离子体显示 单元,每一等离子体显示单元形成一等效电容并包括有一第一电极及一第二 电极,该等离子体显示单元中封存有一电离气体可经由一驱动电路的施加电 压而于该二电极表面形成壁电荷(wall charges),该驱动电路并包括一共振单 元电连接于该等离子体显示单元的第一电极,该方法包括有:对该共振单元 充电以改变该第一电极的电压,以于该等离子体显示单元的二电极间建立一 电位差,使该等离子体显示单元的二电极表面形成壁电荷;以及利用该共振 单元与该等离子体显示单元的等效电容共振,使该电位差变化的特性曲线形 成一正弦波形,并利用该正弦波形斜率变化连续的特性,使该等离子体显示 单元二电极间不会产生强烈放电。
本发明还提供一种驱动电路,用来驱动一等离子体显示器,该等离子体 显示器具有一显示面板其中包括有多个等离子体显示单元,每一等离子体显 示单元形成一等效电容并包括有一第一电极及一第二电极,该等离子体显示 单元中封存有一电离气体可经由该驱动电路的施加电压而于该电极表面形 成壁电荷(wall charges),该驱动电路包括有一共振单元连接于该等离子体显 示单元的第一电极,该驱动电路会对该共振单元充电,以于该等离子体显示 单元的二电极表面形成壁电荷,并开始于该等离子体显示单元的二电极间建 立一电位差,其中该共振单元会与该等离子体显示单元的等效电容共振,而 使该电位差的特性曲线形成一正弦波形,并利用该正弦波形斜率变化连续的 特性,使该等离子体显示单元不会在预备放电阶段产生强烈放电而以此提高 该显示面板的图像对比度。
下面结合附图,详细说明本发明的实施例,其中: 图1为现有等离子体显示器的示意图; 图2为现有等离子体显示器的驱动程序的时序图; 图3为本发明等离子体显示器的结构示意图; 图4为本发明等离子体显示单元的驱动电路的示意图; 图5为图4驱动电路中各开关M1至M5及各电极的时序图。
请参阅图3,图3为本发明等离子体显示器110的结构示意图。
本发明 等离子体显示器110包括有一等离子体显示面板112用来显示图像,以及一 驱动电路120,用来驱动并控制等离子体显示面板112上图像的显示状态。
等离子体显示面板112包括有多个等离子体显示单元114,每一个等离子体 显示单元114中存放有电离气体,此外,还有一组数据电极115与两组维持 电极116、118。
驱动电路120包括有一X维持电极驱动单元122、Y维持 电极驱动单元124、数据电极驱动单元126、一控制器128以及一共振单元 130。
共振单元130用来于预备放电阶段与等离子体显示单元114形成共振, 数据电极驱动单元126则于数据写入阶段对各等离子体显示单元114写入数 据,以决定哪些等离子体显示单元114于维持阶段可以发出光线,X、Y维 持电极驱动单元122、124分别用来驱动X、Y维持电极116、118,使等 离子体显示单元114中的电离气体于维持阶段可于X、Y维持电极116、 118之间往复被驱动,而使等离子体显示单元114得以持续发出光线,而X 维持电极驱动单元122、Y维持电极驱动单元124、数据电极驱动单元126 以及共振单元130都受到控制器128的控制,以便于适当时机驱动各等离子 体显示单元114。
请参阅图4,图4为本发明等离子体显示单元114的驱动电路120的示 意图。
由于等离子体显示单元114的电路特性约略可等效视为一个电容性的 负载(以PDP表示),而X、Y维持电极驱动单元122、124则分别连接于 此一电容性负载的两端,用来经由持续的来回充放电来维持一图像信号的显 示,因此X、Y维持电极驱动单元122、124具有对称性,且个别可称为 一单边驱动单元,两个合起来可称为一双边驱动单元。
此外,驱动电路120 还包括一电压源以提供工作电压Vs给X、Y维持电极驱动单元122、124, 以及一控制电路(未显示)用来控制X、Y维持电极驱动单元122、124,以 使电压源Vs得以经由X、Y维持电极驱动单元122、124来对等离子体显 示单元114来回充放电。
X维持电极驱动单元122包括有一开关M2电连接于电压源Vs与等离 子体显示单元114的X端之间,一开关M4电连接于等离子体显示单元114 的X端与接地线G之间。
  Y维持电极驱动单元124包括有一开关M1电连 接于电压源Vs与等离子体显示单元114的Y端之间,一开关M3电连接于 等离子体显示单元114的Y端与接地线G之间。
控制器128会控制X、Y 维持电极驱动单元122、124中的开关M1至M4于适当的时间开启或关闭, 以使电压源Vs得以经由X、Y维持电极驱动单元122、124来对等离子体 显示单元114来回充放电;共振单元130中包括一电压源1/2Vw、一开关 M5以及一电感L,另外有一二极管连于电压源Vw及等离子体显示单元114 的X端之间。
上述五个开关M1至M5最常见可由MOS(metal oxide semiconductor)晶体管所组成。
请参阅图5,图5为图4驱动电路120中各开关M1至M5及各电极的 时序图。
开关M1、M2、M3与M4会经由控制器128的控制而循序开启 与关闭,以使电压源Vs得以对等离子体显示单元114来回充电,至于其余 数据写入阶段及维持阶段的详细的控制时序,及维持电极X上的电压波形和 先前技术相似,故在此则不予以详述。
在数据消除阶段施加了数据消除波形 后,等离子体显示单元114中的正负壁电荷产生复合而减少,接下来就进入 预备放电阶段。
在预备放电阶段中,首先控制器128会使开关M5导通,因 此电压源1/2Vw会对电感L充电,电感L中的电流由零而逐渐增加,也连带 使等离子体显示单元114的Y端的电压逐渐上升,同时电感L因与等离子体 显示单元114的电容性负载产生共振,因此Y端电压是以类似正弦波形的型 态逐渐上升,最大的振幅并可达到电压源1/2Vw的两倍,也就是Vw。
当Y 端电压达到最大振幅后,电感L中的电流自然地逐渐进入共振负半周,也连 带使得等离子体显示单元114的Y端的电压逐渐以类似正弦波形的型态减 小。
当电感L中的电流回到零时,控制器128会使开关M5关闭,并将M3 开关导通,预备放电阶段因此结束而进入数据写入阶段。
在此需加以说明,由于预备放电阶段中,控制器128适时控制开关M5 的导通与关闭,因此使得电感L与等离子体显示单元114的电容性负载产生 共振,等离子体显示单元114的Y端的电压因此呈现类似正弦波形的变化。
由于正弦波形有斜率变化连续的特性,因此等离子体显示单元114的电压不 会有突升或突降的情形,也就避免了先前技术中容易于预备放电阶段产生自 我消除式的放电情形(self-erase discharge)。
不当放电及发光的情形减少,可 形成较完全的黑暗背景,相形在维持阶段的放电发光就会显得更明亮,因此 也就提高了等离子体显示面板112的图像对比度。
依据本发明的驱动方法, 暗室对比(dark room contrast ratio)约可高达600∶1。
此外,由于,开关M5的 导通与关闭都是在电感L中的电流为零时进行,因此,可形成零电流切换 (zero-current switching)的情形,也就是说,开关M5的导通与关闭不会造成 任何能量损耗,可使等离子体显示器110的耗电力降低。
与现有技术相比较,本发明等离子体显示单元114的优点在于,其驱动 电路包括有一共振单元,其中具有一电感可与等离子体显示单元114的电容 性负载PDP产生共振,由于电感与电容的共振使等离子体显示单元114于预 备放电阶段的电压呈现一正弦波形,利用正弦波形斜率变化为连续的特性, 使等离子体显示单元114在形成壁电荷的预备放电阶段不会有电压突升或突 降的情形,所以,本发明等离子体显示单元114于预备放电阶段产生的放电 强度小,也就是说,等离子体显示单元114在预备放电阶段因放电而发出的 光相当弱,因而可作为后续放电发光时一良好的黑暗背景对照,就使用者而 言,如果等离子体显示器110的等离子体显示面板112在预备放电阶段可提 供较完全的黑暗背景时,相形在维持阶段的放电发光就会显得更明亮,因此 也就提高了等离子体显示面板112的图像对比度。
本发明的另一项优点在于,等离子体显示单元114于预备放电阶段的能 量损耗可以减小。
由于等离子体显示单元114产生壁电荷所需的正弦波形是 利用电感与电容的共振来形成,因此能量只是在电感与电容之间转移,再加 上本发明开关M5的导通与关闭均在零电流的情况下切换,因此两者几乎都 不会有能量上的消耗。
相比之下,如美国专利USP5745086号产生壁电荷所 需的上升或下降电压波形,是使用定电流源及等离子体显示器的等效电容的 组合来达成,而定电流源本身就会损耗能量;另外,如美国专利USP6037916 号产生壁电荷所需的上升或下降电压波形,是使用电阻性元件及等离子体显 示器的等效电容的组合来达成,而电阻性元件无可避免地会造成相当能量损 耗;因此,本发明相比之下可以将预备放电阶段的能量损耗减至最小。
本发明的另一项优点在于等离子体显示单元114于数据写入阶段所需的 电压可以降低。
通常等离子体显示单元114在预备放电阶段必须累积一定数 量的壁电荷,才可以形成相对应的电压,而此电压值却又要保持不至于在维 持阶段造成放电;由于先前技术所施加的电压波形Pc1容易造成等离子体显 示单元中电压的瞬间改变,因此会造成强烈放电,并于陡降时导致壁电荷产 生复合而自我清除的情形,因此于后续数据写入阶段所需的电压必须较大, Y维持电极和数据电极之间的电压差必须达220伏特左右,才可以确保数据 写入正确,使得等离子体显示单元114于维持阶段可如原先设计正常放电发 光。
本发明的等离子体显示单元114,由于在预备放电阶段所施加电位差的 特性曲线形成一正弦波形,使等离子体显示单元114不会产生强烈放电,并 通过调整正弦波的波形,可控制所累积的壁电荷所形成的电压接近Y维持电 极和数据电极之间放电所需电压值,且低于该电压值,而不会如先前技术因 电压陡降导致壁电荷产生复合而自我清除的情形,因此等离子体显示单元 114于数据写入阶段所需的电压就可以较小,Y维持电极和数据电极之间的 电压差约为130伏特左右,就可以将数据正确写入,因此数据电极驱动单元 126或其相关IC的驱动电压就可以降低,如此一来,更有助于使等离子体显 示器110的耗电力降低,以节省能源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变 化与修饰,都应属本发明专利的涵盖范围。
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