摘要：彩色PDP顯示系統(tǒng)是目前大型壁掛式電視、HDTV和大型多媒體顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),文中為PDP顯示屏的特點(diǎn)出發(fā),介紹了彩色PDP驅(qū)動(dòng)集成電路的基本結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn),并給出了PDP顯示屏的兩種接口電路。

    關(guān)鍵詞：PDP  彩色等離子體顯示屏  驅(qū)動(dòng)  SN755XX

近年來(lái),彩色PDP技術(shù)不斷取得進(jìn)步,采用彩色PDP的大型壁掛式電視、HDTV和適用于多媒體顯示的大型顯示設(shè)備都已接近完成。1995年以來(lái),世界各大廠商相繼建線投產(chǎn)各種類型的彩色PDP。這些成績(jī)的取得,不僅僅歸功于彩色PDP顯示屏本身的開(kāi)發(fā)成功及生產(chǎn)技術(shù)的建立,更重要的應(yīng)當(dāng)歸功于驅(qū)動(dòng)集成電路技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于一個(gè)性能良好的PDP彩色電視來(lái)說(shuō),其驅(qū)動(dòng)集成電路系統(tǒng)占總成本的70～80%。

彩色PDP顯示屏按其結(jié)構(gòu)的不同可分為兩種類型,即交流型彩色PDP和直流型彩色PDP（AC型和DC型）。按驅(qū)動(dòng)方式又可分為行順序制驅(qū)動(dòng)方式和存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)方式兩種。

彩色PDP是主動(dòng)發(fā)光器件,其亮度與各個(gè)像素的發(fā)光時(shí)間成正比。一般情況下,在進(jìn)行矩陣平面的行順序驅(qū)動(dòng)時(shí),隨著掃描線數(shù)據(jù)的增加,其亮度會(huì)下降。因此,不管是AC或DC彩色PDP,都采用存儲(chǔ)式驅(qū)動(dòng)來(lái)增加實(shí)際的發(fā)光時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)高亮度。

存儲(chǔ)式驅(qū)動(dòng)方式基本上由寫入、發(fā)光維持和擦除三個(gè)周期組成,驅(qū)動(dòng)集成電路的作用是給彩色PDP施加定時(shí)的、周期性的脈沖電壓和電流。

為此,彩色PDP的驅(qū)動(dòng)集成電路有兩組：第一組是處理顯示數(shù)據(jù)的尋址驅(qū)動(dòng)器,也叫列驅(qū)動(dòng)器;第二組是負(fù)責(zé)寫入時(shí)掃描和維持放電的掃描驅(qū)動(dòng)器,也叫行驅(qū)動(dòng)器。

本文著重介紹SN、μPD系列彩色等離子體顯示板的幾種驅(qū)動(dòng)集成電路,同時(shí),也將介紹三電及結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路。

1 彩色PDP驅(qū)動(dòng)集成電路結(jié)構(gòu)及性能

1.1 結(jié)構(gòu)特性

圖1為彩色PDP驅(qū)動(dòng)集成電路的基本結(jié)構(gòu)。通常將驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩部分：一是邏輯電路,用于控制顯示屏信號(hào)和處理顯示數(shù)據(jù);二是驅(qū)動(dòng)電路,用于將信號(hào)電平移位和對(duì)顯示屏施加發(fā)光所需的脈沖。尤其是驅(qū)動(dòng)部分,要使彩色PDP進(jìn)行氣體放電,必須提供高電壓,所以這種結(jié)構(gòu)需要特殊的集成電路工藝技術(shù),這一點(diǎn)和一般的邏輯集成電路不同,具體的特殊性能如下：

●高耐壓輸出

彩色PDP驅(qū)動(dòng)器的耐高壓輸出能力是其最重要而且是最基本的性能,這完全是由彩色PDP本身的結(jié)構(gòu)特性所決定的。因此,要求彩色PDP的制造者和半導(dǎo)體集成電路的制造者必須建立緊密合作的關(guān)系,以便共同開(kāi)發(fā)彩色PDP的驅(qū)動(dòng)集成電路。

目前的驅(qū)動(dòng)器已能確保彩色PDP的需求。隨著彩色PDP本身結(jié)構(gòu)的改善,所需的驅(qū)動(dòng)電壓會(huì)下降,同時(shí),驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)也在向著最優(yōu)化的方向發(fā)展。

以AC-PDP為例,尋址驅(qū)動(dòng)的輸出耐壓為60～100V,輸出電路同步源和漏電流都在10～30mA之間,掃描驅(qū)動(dòng)器的輸出耐壓為150～200V,輸出源、漏電流均為200～400mA,其輸出電流大都取決于所采用的顯示屏的尺寸以及所驅(qū)動(dòng)的顯示屏電極上所施加的切換脈沖。

●邏輯部分

驅(qū)動(dòng)器的邏輯部分的性能通常用移位寄存器（將串行信號(hào)變換為并行信號(hào)的電路）的最大時(shí)鐘工作頻率fmax來(lái)表示。在CMOS邏輯電路中,柵極長(zhǎng)度（L）越小,fmax越大,因此,集成電路芯片的面積和電路的功耗越小越有利。

目前,實(shí)用的驅(qū)動(dòng)器邏輯部分的柵極長(zhǎng)度L為1.0～2.5μm,fmax為20～36MHz。這樣的速度,對(duì)于HDTV和高精度的數(shù)據(jù)顯示所必要的尋址驅(qū)動(dòng)器而言,完全可以滿足其數(shù)據(jù)移位的要求。

●彩色PDP驅(qū)動(dòng)集成電路的功耗

為了有效地發(fā)揮平面顯示彩色PDP的特性,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將與顯示無(wú)關(guān)的其它電子元器件的功耗設(shè)計(jì)得盡可能小。因?yàn)轵?qū)動(dòng)器本身的功耗會(huì)給整個(gè)彩色PDP的顯示性能帶來(lái)影響。

彩色PDP的電流部分的功耗大致分為三部分：（1）邏輯部分;（2）電平移位寄存器;（3）高壓驅(qū)動(dòng)部分。這三部分都應(yīng)降低功耗。正常情況下,邏輯部分功耗在20mW以下（高耐壓64路輸出啟動(dòng)顯示板）,電平移位寄存器部分應(yīng)在200mW以下。至于因顯示屏電容部分的充放電而產(chǎn)生的高壓驅(qū)動(dòng)電路的無(wú)效功耗,目前利用功率分散驅(qū)動(dòng)方式（采用電流開(kāi)關(guān)電路等）已經(jīng)能夠在100腳塑料封裝的自然散熱條件下滿足彩色PDP的顯示需求。

●串?dāng)_現(xiàn)象

高耐壓CMOS驅(qū)動(dòng)集成電路在系統(tǒng)中常常會(huì)出現(xiàn)相互串?dāng)_的現(xiàn)象。如圖2所示,彩色PDP屏包括高壓在內(nèi)一共有四組以上的電源系統(tǒng)。只要驅(qū)動(dòng)電路使它們工作,就會(huì)產(chǎn)生很大的串?dāng)_噪聲,在系統(tǒng)間造成相互影響。此外,作為驅(qū)動(dòng)區(qū)負(fù)載的彩色PDP顯示屏,在放電時(shí)和非放電時(shí)的狀態(tài)也截然不同,這也助長(zhǎng)了串?dāng)_現(xiàn)象的發(fā)生。

為了克服串?dāng)_現(xiàn)象,彩色PDP的驅(qū)動(dòng)集成電路在設(shè)計(jì)和工藝上比普通的集成電路采取了更為嚴(yán)格的控制措施。例如,在開(kāi)發(fā)集成驅(qū)動(dòng)電路的同時(shí)開(kāi)發(fā)特殊的耐高壓工藝,對(duì)于集成電路上的元器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電路布局等,也都給予了特殊地注意。另外,還要盡可能地抑制集成電路內(nèi)的電容,切斷可能產(chǎn)生半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件作用的總線等。

●功率回收

在彩色PDP的驅(qū)動(dòng)過(guò)程中,需要盡可能地減少對(duì)發(fā)光無(wú)用的功耗。除了放電能量向發(fā)光能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的損耗外,無(wú)效功率主要來(lái)自電極的電阻部分和電容的充放電。上述兩種寄生負(fù)載——電阻分量和電容分量的值是顯示器本身固有結(jié)構(gòu)所決定的。從驅(qū)動(dòng)器方面來(lái)改善電阻分量是不可能的。但是,對(duì)于電容充放電的電能,驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)法回收一部分,這樣,可以在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)計(jì)功率回收電路,但要求在進(jìn)行回收時(shí),驅(qū)動(dòng)集成電路本身不能產(chǎn)生寄生負(fù)載。

●電源順序

在彩色PDP系統(tǒng)中,一共有四組以上的電源（其中包括高壓電源）共處在一個(gè)系統(tǒng)之中,電源依照規(guī)定時(shí)刻同步工作。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于電源接通的順序以及發(fā)生錯(cuò)誤工作時(shí)的保護(hù)等問(wèn)題都要予以仔細(xì)地考慮。尤其是直接與彩色PDP顯示屏相連接的驅(qū)動(dòng)器,如果發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作,則不僅會(huì)破壞集成電路本身,甚至?xí)�毀壞顯示屏以致整個(gè)系統(tǒng)。因此,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)當(dāng)具備故障保護(hù)功能以及順序斷開(kāi)電源的功能。

1.2 PDP驅(qū)動(dòng)集成電路

a.尋址驅(qū)動(dòng)集成電路SN755831

圖3給出尋址驅(qū)動(dòng)集成電路SN755831的內(nèi)部功能方框圖,表1為其技術(shù)參數(shù)。

該驅(qū)動(dòng)器具有64個(gè)端口,三態(tài),最大耐壓160V輸出,其邏輯電路全部由5V CMOS器件構(gòu)成,可以直接輸入來(lái)自彩色PDP信號(hào)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

另外,利用集成電路的內(nèi)部控制可消除高壓開(kāi)關(guān)時(shí)的穿透電流;SN755831利用TSC端子可以完成輸出的高阻抗模式。由于采用了介質(zhì)分離工藝,從而使SN755831內(nèi)部的輸出嵌位二極管可避免串?dāng)_現(xiàn)象。

b.掃描驅(qū)動(dòng)器SN755834

圖4是最大耐壓為210V的64端口掃描驅(qū)動(dòng)器SN755834的內(nèi)部方塊圖,表2為其主要參數(shù)。作為掃描驅(qū)動(dòng)器,其輸出耐壓足以驅(qū)動(dòng)100cm級(jí)的顯示屏。另外,SN75834具有200mA漏線電流能力以及400mA的輸出電流二極管。

表1 SN755831的技術(shù)參數(shù)