臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要是對電漿顯示面板之驅動電路作分析與設計，並研製出一雛型機。在本文中，首先介紹光學及氣體放電原理，並引入到電漿顯示面板之放電原理、結構及其特性，以做為研製電漿顯示面板驅動器之參考。緊接著對面板之驅動時序做說明，使我們能夠得到適當的驅動時序來驅動顯示面板，並且以此驅動時序選擇適當的驅動器電力級之電路拓樸結構，再由此架構來設計驅動控制級之小信號，以達成顯示面板驅動器之研製。最後，以實例來驗證此驅動器之可行性。

This thesis presents analysis, design and implementation of plasma-display-panel drivers. First of all, principle and phenomenon of optic theory and gaseous discharge are introduced, from which the discharge principle, structure and electrical characteristics of plasma-display-panel are described. Several driving schemes used for driving panels are addressed. From these driving schemes, one of them is adopted for designing power stage of the driver. Furthermore, a control circuit of the driver and its control signals are also derived. Finally, a prototype is implemented to demonstrate the feasibility of the proposed plasma-display-panel driver.

中文摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧i
英文摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ii
目錄‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧iii
表目錄‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧vii
圖目錄‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧viii
第一章 緒論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 1
1.1　背景與動機‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧2
1.2　本論文之研究綱要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6
第二章　電漿顯示面板之原理、構造及其特性‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 7
2.1　顯示面板一般特性要求‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 7
2.1.1　亮度‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧7
2.1.2　對比度與灰度‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧8
2.1.3　解析度‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧8
2.1.4　顯示顏色‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧8
2.1.5　餘輝時間‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧8
2.2　光學原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧10
2.3　電漿顯示面板原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧12
2.3.1　氣體放電原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧12
2.3.2　電漿顯示面板之原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 13
2.3.2.1　放電生成的紫外線放射與螢光體‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 14
2.3.2.2　附記憶性的電漿顯示面板的原理‧‧‧‧‧‧‧‧ 15
2.4　電漿顯示面板之構造及動作原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 17
2.4.1　直流型電漿顯示面板之構造及其動作原理‧‧‧‧‧‧‧ 17
2.4.2　交流型電漿顯示面板之構造及其動作原理‧‧‧‧‧‧ 19
2.4.2.1　交流兩極式電漿顯示面板之構造及其動作原理 19
2.4.2.2　交流三極式電漿顯示面板之構造及其動作原理 21
2.5　電漿顯示面板之特性‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 24
2.5.1　直流型電漿顯示面板之特性‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 24
2.5.2　交流顯示面板的特性‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 26
2.5.2.1　壁電荷與壁電壓的關係‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 26
2.5.2.2　形成穩定放電條件‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 28
2.5.2.3　電壓轉移曲線的應用‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 30
2.5.3　直流與交流電漿顯示面板之優缺點‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 31
2.6　討論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 31
第三章　電漿顯示面板驅動時序之探討‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 33
3.1　驅動時序之組合‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 33
3.1.1　電漿顯示面板之基本動作‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 33
3.1.2　驅動時序之子圖場(sub-field) ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 35
3.1.3　圖場‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 37
3.2　中間灰階原理及其實現方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 38
3.2.1　彩色顯示面板之色彩顯示原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 38
3.2.2　中間灰階原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 39
3.2.3　中間灰階實現方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 40
3.3　驅動時序之動作說明及其比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 43
3.3.1　連續顯示線的驅動及自我定址消除方式(The sequential
line driving and self-erase addressing method) ‧‧‧‧‧ 43
3.3.2　分離掃描/定址自我消除之維持放電方式(The separately
and sustain discharging type self-erase addressing method) 46
3.3.3　連續顯示線驅動及定址選擇寫入方式(The sequential
line driving and selective-write addressing method)‧‧‧‧ 48
3.3.4　驅動時序之比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧49
3.4　討論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧51
第四章　電漿顯示面板驅動器電力級之分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 52
4.1　驅動器電力級之架構‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧52
4.2　驅動器電力級之方塊圖介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧54
4.3　驅動器電力級驅動方式比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧56
4.3.1　單組X-電極驅動方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 56
4.3.2　多組X-電極驅動方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 58
4.3.3　氣體放電AND邏輯驅動方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 62
4.3.4　各種驅動方式之比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 66
4.4　驅動器電力級之動作原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧68
4.5　能量回復電路之介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 82
4.5.1　半橋式能量回復方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 82
4.5.1.1　半橋截止式能量回復電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 82
4.5.1.2　半橋鉗制式能量回復電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 86
4.5.2　全橋式能量回復方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 89
4.5.2.1　全橋切換式能量回復電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 89
4.5.2.2　全橋相移式能量回復電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 92
4.5.3　各種能量回復電路之優、缺點比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 96
4.6　討論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 97
第五章　驅動器控制級電路設計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 99
5.1　控制級電路架構‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧99
5.2　控制電路實現方塊圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 100
5.2.1　X-電極、Y-電極共同驅動之電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 100
5.2.2　Y-電極驅動IC之電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 102
5.2.3　定址A-電極驅動IC之電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 103
5.2.4　能量回復電路‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧103
5.3　驅動器控制級之設計步驟‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧104
5.4　討論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧104
第六章　電漿顯示面板驅動器之電腦模擬及實作驗證‧‧‧‧‧‧ 106
6.1　設計實例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧106
6.1.1　驅動時序之選擇‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 106
6.1.2　驅動器電力級及能量回復電路拓樸結構之選擇‧‧‧‧ 107
6.1.3　驅動器控制級之設計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 110
6.1.4　能量回復電路之電感設計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 117
6.2　能量回復電路之模擬與實作驗證‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 118
6.3　 電漿顯示面板之實測波形‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 122
6.4　討論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧130
第七章 結論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧132
參考文獻‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧134

[1] 劉榴娣、常本康、黨長民，"顯示技術"，北京理工大學出版社，1993年8月。
[2] 田志豪、趙中興，"顯示器原理與技術"，全華科技圖書股份有限公司，1997年9月。
[3] R. A. Salmon, "Progress in Plasma Display Panels for HDTV," Proceedings of International Broadcasting Convention Conf., Sept. 1996, pp. 506-511.
[4] Tannas, L. E., Jr. "Flat-Panel Displays Displace Large, Heavy, Power-Hungry CRTs," IEEE Spectrum, Vol. 26, No. 9, Sept. 1989, pp. 34-35.
[5] P. H. Holloway, S. Jones, P. Rack, J. Sebastian and T. Trottier, "Flat Panel Dis-plays: How Bright and Colorful is the Future ?" Proceedings of the Tenth IEEE International Symposium, Aug. 1996, pp. 127-133.
[6] 李傳亮，"高解像度顯示技術"， 全華科技圖書股份有限公司，1998年7月。
[7] 吳財福、余德鴻，"電子安定器綜論"，全華科技圖書股份有限公司，1995年8月。
[8] 洪金泉(民國85年)，"串聯諧振並聯負載調光安定器之分析與設計"， 國立中正大學電機工程研究所碩士論文。
[9] 吳財福、余德鴻、劉原全，"單級高功因安定器"，全華科技圖書股份有限公司，1997年11月。
[10] 趙中興，"彩色電漿顯示面板的現況與未來的展望"，電子技術月刊，1997年8月，146-160頁。
[11] 蔡增喜，?世紀壁掛電視－PDP"，工業材料第140期，1998年8月，159-167頁。
[12] Y. Motoyama, M. Ushirozawa and T. Mizutani, "Improvement in Lifetime of Color DC PDP," IEEE Trans. on Electron Devices, Vol. 42, No. 5, May 1995, pp. 1007-1008.
[13] K. Kobayashi, H. Murakami, Y. Sasaka and K. Takahashi, "A 42-Inch_Diagonal HDTV Plasma Display," Proceedings of IEEE ISCE''97, Dec. 1997, pp. 55-58.
[14] K. Sasaki, Y. Kobayashi, K. Fujii, A. Takahashi and H. Sawai, "Discharge Characteristics of Full-Color Plasma Display Panels with Resistors in Display and Auxiliary Cells," SID Digest, 1995, pp. 819-822.
[15] Y. Kanazawa and Kawasaki, "Method and Apparatus for Driving Display Panel," U. S. Patent 5420602, May 30, 1995.
[16] M. Seki, Y. Takano, T. Takei, S. Ueda, T. Kawai, T. Katoh, T. Yamamoto, T. Kuriyama, J. Koike, H. Murakami, Y. Sasaoka, T. Atsumi, F. Sakamoto, K. Kiriyama and K. Wani, "Improved 40-Inch Plasma Display for Wall-hanging HDTV Receiver," IEEE Trans. on Broadcasting, Sept. 1996, pp. 208-214.
[17] S. Mikoshiba, "Recent Advances of Color Plasma Displays II－Driving Methods and Performances," Proceedings of the Fourth Asian Symposium, Feb. 1997, pp. 21-24.
[18] S. Y. Lin, C. L. Chen and K. Lee, "Novel Regenerative Sustain Driver for Plasma Display Panel," Proceedings of IEEE PESC''98, May 1998, pp. 1739-1743.
[19] Y. Kanazawa and Kawasaki, "Plasma Display Panel Device and Method of Driving the Same," U. S. Patent 5436634, Jul. 25, 1995.
[20] Y. Kanazawa and T. Kishi, "AC Plasma Display Unit and its Device Circuit," U. S. Patent 5654728, Aug. 5, 1997.
[21] 張德安、鄭玫玲，"電漿平面顯示器"，全華科技圖書股份有限公司，1999年5月。