JP2009042712A - 電子放出素子及びこれを利用した液晶表示装置 - Google Patents

電子放出素子及びこれを利用した液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】残光時間を利用して発光效率を高めることができる電子放出素子、及びこれを利用した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、前記カソード駆動部で発生される前記カソード駆動信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達される。
【選択図】図5

Description

本発明は、電子放出素子及びこれを利用した液晶表示装置に関し、より詳細には、残光時間を利用して発光效率を高めることができる電子放出素子、及びこれを利用した液晶表示装置に関する。
平板表示装置は、基板上にマトリックス形態で複数の画素を配置して表示領域とし、各画素に走査線とデータ線を連結して画素にデータ信号を選択的に印加してディスプレイする。
平板表示装置は、画素の駆動方式に従ってパッシブマトリックス型表示装置とアクティブマトリックス型表示装置に分けられて、解像度、コントラスト、動作速度の観点から単位画素ごとに選択して点燈するアクティブマトリックス型が主類になっている。
このような平板表示装置は、パーソナルコンピューター、携帯電話、PDAなどの携帯情報端末機などの表示装置や各種情報器機のモニターとして使用されており、液晶パネルを利用した液晶表示装置、有機発光素子を利用した有機電界発光表示装置、プラズマパネルを利用したPDP、及び電子放出素子を利用した電子放出表示装置などが知られている。また、平板表示装置の中で電子放出表示装置は液晶表示装置のバックライト部として使うこともできる。
図1は、一般的なパッシブマトリックス型平板ディスプレイパネルに入力される入力波形を示す波形図である。
図1を参照して説明すれば、パッシブマトリックス型平板ディスプレイパネルは、一番目垂直同期信号Vsyncが入力された後、二番目垂直同期信号Vsyncが入力される時間に対応して一フレームの時間が決定される。一フレームの時間内に走査信号Snが伝達されて走査信号Snが伝達された画素にデータ信号を伝達して画素がデータ信号に対応して発光させる。
この時、階調表現をするためにスキャン信号のパルス波の幅を調節する方法であるパルス幅変造方式(Pulse Width Modulation)を利用する。すなわち、明るい階調を表現するためにはスキャン信号のパルス幅を長くして暗い階調を表現するためにはスキャン信号のパルス幅を短くして発光時間によって階調が表現されるようになる。
上記のような方式を利用して電子放出表示素子を駆動する場合、電子放出表示素子はゲート電極、カソード電極の電圧差に対応して電子を放出し、放出された電子が蛍光膜が形成されたアノード電極にぶつかって光を発光するようになる。この時、ゲート電極、カソード電極、及びアノード電極には高電圧が印加されて明るい階調を表現するために発光時間を増加する場合、ゲート電極、カソード電極及びアノード電極に高電圧による損傷が懸念され、電子放出表示素子の寿命が落ちるという問題点がある。
米国特許公開番号US2007/0115685A1 米国特許公開番号US2007/0176884A1
したがって、本発明の目的はパッシブマトリックス型平板表示装置において、発光效率を高められるように垂直同期時間内に伝達されるゲート信号を複数個のパルスで分割し、パルスとパルスの間にパルスの下降時間によってゲート電極に所定の電圧が維持されることを利用することで、ゲート電極に信号が伝達される時間を減らして発光效率が高くなってエミッタの寿命が増加されるようにする電子放出表示素子及びこれを利用した液晶表示装置を提供するのである。
前記目的を果たすために本発明による電子放出表示素子は、複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、及び映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、前記カソード駆動部で発生される前記カソード駆動信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達される電子放出表示素子である。
前記目的を果たすために本発明による電子放出表示素子は、複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、前記ゲート駆動部で発生される前記スキャン信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達される電子放出表示素子である。
また、本発明による液晶表示装置は複数の液晶セルを含み、データ信号と走査信号によって選択的に伝達された光源を透過または遮断して画像を表現する画素部と、前記画素部に前記データ信号を伝達するデータ駆動部と、前記画素部に前記走査信号を伝達する走査駆動部と、前記画素部に前記光源を伝達するバックライト部を含むが、前記バックライト部は複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、及び映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、前記カソード駆動部で発生される前記カソード駆動信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達される液晶表示装置である。
また、本発明による液晶表示装置は、複数の液晶セルを含み、データ信号と走査信号によって選択的に伝達された光源を透過または遮断して画像を表現する画素部と、前記画素部に前記データ信号を伝達するデータ駆動部と、前記画素部に前記走査信号を伝達する走査駆動部と、前記画素部に前記光源を伝達するバックライト部を含むが、前記バックライト部は、複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、前記ゲート駆動部で発生される前記スキャン信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達される液晶表示装置である。
さらに、前記目的を果たすために本発明による液晶表示装置の駆動方法は、液晶セルにデータ信号と走査信号によって光源を透過率を調節して画像を表現する液晶表示装置の駆動方法において、走査信号とデータ信号が前記液晶セルに伝達されて一フレームの時間の間前記データ信号が維持される段階と、一フレーム時間中液晶セルが維持される時間の間バックライト部で生成された前記光源が複数のパルス形態で伝達される段階とを含む。
本発明による電子放出表示素子及びこれを利用した液晶表示装置によれば、電子放出表示素子を液晶表示装置のバックライト部として使うことができ、電子放出表示素子のアノード電極の発熱が減少されて発光效率が向上し、エミッタの寿命が向上するようになる。また、液晶表示装置のバックライト部で階調表現をすることも可能である。
以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して説明する。
図2は、本発明による電子放出表示素子の構造を示す構造図である。図2を参照して説明すれば、電子放出表示装置は光源部10、カソード駆動部20、及びゲート駆動部30を含む。
光源部10は、カソード電極C1、C2．．．Cnとゲート電極G1、G2．．．Gnが交差する部分に複数の光源11が形成されてカソード電極C1、C2．．．Cnから放出された電子がアノード電極に衝突して蛍光逓加発光することで光を発光する。光を発光する量はカソード電極C1、C2．．．Cnから放出された電子の量によって決められ、映像信号の階調値に対応して決定される。
カソード駆動部20は、カソード電極C1、C2．．．Cnと連結されて映像信号の伝達を受けてカソード信号を生成して光源部10に伝達する。
ゲート駆動部30は、ゲート電極G1、G2．．．Gnと連結されてゲート信号を生成して光源部10に伝達する。ラインスキャン方式によって光源部10を水平ライン単位で一定時間ずつ順次発光させることで全体画面を表示する方式で回路原価及び消費電力を減らしながら駆動することができる。
図3は、本発明による液晶表示装置を示す構造図である。
図3を参照して説明すれば、液晶表示装置は画素部100、データ駆動部200、走査駆動部300、バックライト部400を具備する。
画素部100は、複数のデータ線D1、D2．．．Dmと複数の走査線S1、S2、．．．Snが交差して複数のデータ線D1、D2．．．Dmと複数の走査線S1、S2、．．．Snが交差される領域に複数の画素101が形成される。一つの画素は一つの液晶セルが対応されて、液晶セルはデータ線D1、D2．．．Dmと走査線S1、S2、．．．Snによってデータ信号と走査信号の伝達を受けて液晶セルの液晶配列を調節して光を透過したり遮断したりして画像を表現できるようにする。
そして、画素部100は複数のブロックに区分されてブロック単位で別途の光源の伝達を受けて画像を表現できるようにする。明るい画像を表現するブロックは、明るい光源から光の伝達を受け、暗い画像を表現するブロックは、暗い光源から光の伝達を受けて一画面で暗い部分と明るい部分を別途の明るさで調節できるようにする。
データ駆動部200は、複数のデータ線D1、D2．．．Dmと連結されて複数のデータ線D1、D2．．．Dmにデータ信号を伝達してデータ信号が画素101に伝達されるようにする。
走査駆動部200は、複数の走査線S1、S2、．．．Snと連結されて複数の走査線S1、S2、．．．Snに走査信号を伝達して走査信号によって選択された画素101にデータ信号が伝達されるようにする。
バックライト部400は、光を生成して画素部に伝達してバックライト部400で生成された光を画素部100それぞれの液晶セルで透過または遮断して映像を表現できるようにする。この時、バックライト部400は、図2に示された複数の電子放出表示素子を含む電子放出表示装置で構成することができ、複数の電子放出表示素子が複数の光源になって各光源が一つのブロックに対応されてブロック単位で光を伝達受けることができるようにする。そして、電子放出表示素子は炭素ナノチューブCNTを含む。
そして、バックライト部400は、画素部100が一フレーム区間の間発光する輝度に対応して全体輝度を調節するようにする。すなわち、一フレーム区間の間、画素部の各画素で高輝度を表現する画素が多い場合に、バックライト部400は所定の輝度より低い輝度で発光するようになって、画素部100の各画素で低輝度を表現する画素が多い場合にバックライト部400は、所定の輝度より高い輝度で発光するようにする。
したがって、画素部100が高い輝度で発光する場合にバックライト部400の輝度を下げて表現される輝度をある程度低くして眩しさを防止するようにする。また、画素部100が低輝度で発光する場合、輝度をある程度高くして明暗比を高めて見認性が高くなるようにする。そして、高輝度で発光するようになる場合、輝度をある程度低くすれば消費電力を減らすことができる。
図4は、本発明による電子放出表示素子で光を発光する概念を示す波形図である。
図4を参照して説明すれば、aに図示されているようにカソード電極またはゲート電極に球形波形態の波形が伝達されても光源部にある抵抗成分とキャパシター成分によって信号遅延が発生するようになる。そこで、bに図示されているように上昇時間と下降時間が示されるようになって入力信号が印加される時間よりもっと長い時間の間カソード電極またはゲート電極に信号が印加される。
したがって、本発明は入力される信号が抵抗成分とキャパシター成分によって下降時間の示されることを利用するもので、下降時間にもカソード電極またはゲート電極に信号が伝達されるので電子放出表示素子は電子を持続的に放出して発光するようになる。すなわち、発光時間の間一つのパルスを伝達するより複数のパルスを伝達する時、下降時間によってカソード電極またはゲート電極に電圧が印加される時間がもっと短くなり、アノード電極に電子が衝突する時間もさらに短くなってカソード電極、ゲート電極及びアノード電極が損傷されることを減らして寿命を増加させることができる。
図5は、本発明による液晶表示装置に入力される信号の波形を示す波形図である。
LCD信号は液晶セルに印加される信号で、LCD応答は液晶セルが反応して色を表現する時間を示す。そして、ゲート信号はゲート駆動部から出力されるゲート信号の波形を示して、ゲート応答はゲート駆動部から出力されたゲート信号がゲート電極に伝達される波形を示す。
図5を参照して説明すれば、液晶セルには一フレームの時間の間データ信号などが印加される。しかし、液晶セルは印加される信号に対応して液晶配列が変わるようになるが、この時所定の時間が必要とされる。したがって、液晶が維持される時間は、一フレーム時間の間の一部となる。そして、液晶表示装置のバックライト部として使われる電子放出表示素子で液晶が維持される時間の間ゲート信号が複数のパルス波形態で出力されれば、図4に説明したように、電極に伝達される信号に遅延が発生されてゲート電極に信号が印加される時間が増加するようになる。ゲート電極に信号が伝達されれば、電子放出表示素子はゲート電極とカソード電極の電圧差によって電子を放出するようになって発光時間が増加することになる。また、映像信号に対応してゲート駆動部から出力されるゲート信号の電圧を調節すれば電子放出表示素子は階調表現も可能になる。
以上、本発明の望ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図面の範囲内色々と変形して実施することが可能であり、これもまた本発明の範囲に属するのは当然である。
一般的なパッシブマトリックス型平板ディスプレイパネルに入力される入力波形を示す波形図である。 本発明による電子放出表示素子の構造を示す構造図である。 本発明による液晶表示装置を示す構造図である。 本発明による電子放出表示素子で光を発光する概念を示す波形図である。 本発明による液晶表示装置に入力される信号の波形を示す波形図である。
符号の説明
10 光源部
20 駆動部
30 駆動部
100 画素部
200 データ駆動部
300 走査駆動部
400 バックライト部

Claims (11)

  1. 複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、
    スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、
    映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、
    前記カソード駆動部で発生される前記カソード駆動信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達されることを特徴とする電子放出表示素子。
  2. 前記複数のパルス波形は、前記映像信号に対応してパルスの電圧が調節されることを特徴とする請求項1記載の電子放出表示素子。
  3. 前記光源部は、前記映像信号の階調は前記カソード駆動信号のパルス幅に対応して調節されることを特徴とする請求項1記載の電子放出表示素子。
  4. 複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、
    スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、
    映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、
    前記ゲート駆動部で発生される前記スキャン信号は、一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達されることを特徴とする電子放出表示素子。
  5. 複数の液晶セルを含み、
    データ信号と走査信号によって選択的に伝達された光源を透過または遮断して画像を表現する画素部と、
    前記画素部に前記データ信号を伝達するデータ駆動部と、
    前記画素部に前記走査信号を伝達する走査駆動部と、
    前記画素部に前記光源を伝達するバックライト部を含むが、
    前記バックライト部は、
    複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、
    スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、
    映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、
    前記カソード駆動部で発生される前記カソード駆動信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達されることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記複数のパルス波形は、前記映像信号に対応してパルスの電圧が調節されることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。
  7. 前記光源部は、前記映像信号の階調は前記データ信号のパルス幅に対応して調節されることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。
  8. 前記カソード信号は一垂直同期時間中一部の時間に伝達されることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。
  9. 複数の液晶セルを含み、データ信号と走査信号によって選択的に伝達された光源を透過または遮断して画像を表現する画素部と、
    前記画素部に前記データ信号を伝達するデータ駆動部と、
    前記画素部に前記走査信号を伝達する走査駆動部と、
    前記画素部に前記光源を伝達するバックライト部を含むが、
    前記バックライト部は、
    複数のゲート電極と複数のカソード電極が交差されて、前記ゲート電極と前記カソード電極の電圧に対応して電子を放出して、放出された電子がアノード電極にぶつかって発光する光源部と、
    スキャン信号を生成して前記ゲート電極に伝達するゲート駆動部と、
    映像信号に対応するカソード駆動信号を生成して前記カソード電極に前記データ信号を伝達するカソード駆動部を含むが、
    前記ゲート駆動部で発生される前記スキャン信号は一垂直同期時間内に複数のパルス波形で伝達されることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 液晶セルにデータ信号と走査信号によって光源を透過率を調節して画像を表現する液晶表示装置の駆動方法において、
    走査信号とデータ信号が前記液晶セルに伝達されて一フレームの時間の間前記データ信号が維持される段階と、
    一フレーム時間中液晶セルが維持される時間の間バックライト部で生成された前記光源が複数のパルス形態で伝達される段階と、
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  11. 前記バックライト部は、パルス幅変造方式によって前記光源の輝度を調節することを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置の駆動方法。
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