KR100262335B1 - 전계방출표시기의에미터구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스폭 변조방식에 의해 전자방출 시간을 조절하여 에미터 팁에 흐르는 전류량을 조절할 수 있도록 된 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 게이트와 에미터 및 그 에미터와 접지단 사이에 전류경로를 형성하는 구동소자를 갖춘 전계 방출 표시기에서, 상기 구동소자로 입력되는 구동펄스에 대한 변조를 행하는 콘덴서와 저항으로 된 시정수 소자와, 상기 시정수 소자에 접속되어 그 시정수 소자의 저항값을 조절하는 스위칭소자를 구비함으로써, 에미터에 흐르는 전류량에 대한 정확한 조절이 가능할 뿐만 아니라 희망하는 비트의 계조표시를 손쉽게 행할 수 있게 된다.

Description

전계 방출 표시기의 에미터 구동회로

본 발명은 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄스폭 변조 방식을 이용한 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로에 관한 것이다.

최근에 평판 표시기로서 각광을 받고 있는 장치의 일예로는 액정 표시기(Liquid Crystal Display)가 있는데, 이것은 액정을 이용하여 광원으로부터의 광빔을 단속하여 화상이 표시되도록 하는 것으로서, 구동하는 방법으로는 크게 수동 매트릭스 지정방법과 능동 매트릭스 지정방법이 있다.

상기 수동 매트릭스 지정방법은 상기 액정 표시기의 유리기판의 상판과 하판에 각각 다른 전압을 인가하여 서로 교차하는 곳의 화소에 데이터를 입력하는 방법으로서, 이 방법에 의하면 지정된 화소의 주변 화소들에도 영향을 미치기 때문에 선명한 화면을 구현하기 위한 보상회로를 필요로 하여 구동회로부가 복잡해지는 단점이 있다.

그리고, 상기 능동 매트릭스 지정방법은 화소당 하나의 셀 트랜지스터 및 하나의 캐패시턴스를 구비하여 다음의 화소 데이터가 입력될 때까지 이전의 화소 데이터에 의하여 하나의 화소가 계속 구동되도록 하는 방법으로서, 화질 개선과 구동회로부의 간단화를 모색한 방법이라 할 수 있다.

그런데, 상기 능동 매트릭스 지정방법에 따르면 화질 개선과 구동회로부의 간단화를 꾀할 수 있으나, 액정 표시기의 유리기판 위에 많은 수의 트랜지스터와 캐패시턴스를 심어야 하기 때문에 공정상으로 매우 복잡하게 되고 수율도 떨어지는 단점이 있다.

이러한 액정 표시기는 현재 가장 많이 평판 표시기 시장을 점유하고 있는데, 광원의 불과 수 %의 빛만이 실제로 화면에 기여하기 때문에 많은 소비 전력이 필요하고, 대면적화하는데 어려움이 있으며, 반액체 상태의 물질(액정)을 사용하기 때문에 주위의 온도 변화에 민감하다. 또한, 압력에 약하고, 화면에 밝지 못하며, 분해능에 한계가 있으므로 응용분야에 제한이 많이 따른다.

이러한 문제를 극복할 수 있는 새로운 평판 표시기로서 제안된 것이 바로 전계 방출 표시기(Field Emission Display)이다. 이 전계 방출 표시기는 방출된 전자를 이용하여 화면을 표시하는 음극선관(CRT)과 유사한 방법으로 화면을 표시하는데, 냉전자 방출(cold electron emission)을 이용한다는 면에서 열전자 방출(thermal electron emission)을 이용하는 음극선관(CRT)과는 차이가 있다.

상기 전계 방출 표시기는 전자를 방출하는 전계 방출 소자들을 화소별로 설치하고, 상기 전계 방출 소자들로부터의 전자들을 형광막이 도포된 전극에 충돌시켜 화상이 표시되도록 한다. 최근에, 상기 전계 방출 표시기는 상기 액정 표시기가 가지고 있는 소비 전력 문제, 대면적화의 문제점, 주위의 온도 변화에 대한 민감도, 압력에 약한 점, 화면이 밝지 못한 점, 분해능의 한계 등 여러 문제를 해결해 줄 수 있는 차세대 평판 표시기로서 각광을 받고 있다.

상기 전계 방출 표시기는 하나의 화소를 이루기 위해 수백 내지 수천개의 전계 방출 소자들을 공정에 따라 집적할 수 있는데, 상기 전계 방출 표시기의 화소를 구성하는 상기 전계 방출 소자는 제1도에 도시된 바와 같이 에미터 전극(10)에 접속된 에미터(emitter; 12)와, 이 에미터(12)의 위쪽에 일정한 간격을 두고 설치된 게이트 전극(14) 및, 배면에 형광막(16)이 도포된 양극판(anode;18)을 구비한다.

여기서, 상기 형광막(16)은 충돌되는 전자량에 해당하는 광을 발생하여 화상이 표시되도록 한다.

그리고, 상기 양극판(18)은 상기 에미터(12)에서 방출된 전자들을 끌어 당기는 역할을 담당하고, 또한 상기 형광막(16)에 의한 광이 투과될 수 있도록 투명성을 갖는다.

또한, 상기 에미터(12)는 촉부의 상부를 형성하는 뿔의 형상을 갖고 상기 에미터 전극(10)으로부터의 구동전원에 의하여 자신의 촉부로부터 전자들이 방출되도록 한다.

또, 상기 게이트 전극(14)은 상기 양극판(18)에 인가되는 전압보다 낮은 고전압에 의하여 상기 에미터(12)로부터 진공상태로의 전자 방출을 유도하게 되고, 그 방출되는 전자는 보다 높은 전압이 걸려 있는 양극판(18)쪽으로 향하게 된다.

이와 같은 전계 방출 소자를 갖춘 통상적인 전계 방출 표시기의 구동방식으로는 대부분 게이트 전극에 고전압 스캔신호를 인가하고 에미터단에 저전압의 데이터신호를 인가하며, 그 데이터신호의 펄스 크기를 변조하는 방식을 이용하여 에미터 팁에 흐르는 전류량을 조절함으로써 그레이 스케일을 구현하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 펄스폭 변조방식에 의해 전자방출 시간을 조절하여 에미터 팁에 흐르는 전류량을 조절할 수 있도록 된 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 게이트와 에미터 및 그 에미터와 접지단 사이에 전류경로를 형성하는 구동소자를 갖춘 전계 방출 표시기에 있어서, 그 구동소자로 입력되는 구동펄스에 대한 변조를 행하는 콘덴서와, 구동펄스를 반전시키는 제1인버터 및 상기 콘덴서의 충방전결과에 따른 신호를 반전시키는 제2인버터와, 입력되는 데이터전압을 변화시키는 복수개의 저항과, 상기 복수개의 저항 값을 조절하는 스위칭 소자를 구비하여, 상기 복수개의 저항은 상호 직렬 접속되고, 상기 스위칭 소자는 상호 직렬 접속되고, 상기 각 저항과는 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시기의 에미터 구동회로가 제공된다.

제1도는 종래의 전계 방출 소자의 구조를 설명하는 도면.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로도.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로에 대한 개략적인 동작 원리를 설명하기 위해 채용된 회로도.

제4도는 제3도에 도시된 각 부의 신호파형도.

제5a도는 제3도에 도시된 총저항이 클 경우에 구동소자로 인가되는 구동파형도.

b도는 제3도에 도시된 총저항이 작을 경우에 구동소자로 인가되는 구동파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 에미터 전극 12 : 에미터

14 : 게이트 전극 16 : 형광막

18 : 양극판 20, 22, 24, 26 : 아날로그 스위치

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로도로서, 본 발명의 실시예는 입력단에 접속되어 그 입력단으로 입력되는 구동펄스를 반전시키는 인버터(IV1)와, 그 인버터(IV1)의 출력단에 접속되어 그 인버터(IV1)에서 출력되는 신호를 충방전하는 콘덴서(C)와, 그 콘덴서(C)와 에미터 구동용 트랜지스터(Q)의 베이스 사이에 설치되어 그 콘덴서(C)의 충방전결과에 따른 신호를 반전시켜서 그 트랜지스터(Q)로 인가하는 인버터(IV2)와, 상기 콘덴서(C)와 인버터(IV2)사이에 상호 직렬로 접속되어 전압강하된 전압(V_DD)을 그 접속점에 인가하는 복수의 저항(R1, R2, R3, R4) 및, 그 저항(R1)의 일단과 저항(R4)의 일단 사이에 상호 직렬로 접속되되 각각의 저항에 대해 일대일로 병렬접속된 복수의 스위칭소자(20, 22, 24, 26)로 구성된다.

여기서, 상기 콘덴서(C)와 복수의 저항(R1, R2, R3, R4)은 상기 구동소자(즉, 트랜지스터(Q))로 입력되는 구동펄스에 대한 변조를 행하는 시정수 소자가 된다.

본 발명의 실시예에서는 저항을 4개 사용하여 4비트(16 그레이)의 계조표시를 가능하게 하였으나, 필요에 따라서는 그 수를 가감할 수 있다.

그리고, 상기 복수의 스위칭소자(20, 22, 24, 26)는 아날로그 스위치로서, 그 각각의 스위칭소자에는 데이터신호(D1, D2, D3, D4)가 인가되고, 그 데이터신호의 인가여부에 따라 각 아날로그 스위치의 온/오프가 결정된다.

즉, 예를 들어 상기 전원단(V_DD) 및 콘덴서(C)와 인버터(IV2)사이의 접속점까지에서의 총저항을 제3도에 예시적으로 도시한 바와 같은 Rx라고 설정하였을 경우 그 노드의 총저항(Rx)은 데이터신호(D1, D2, D3, D4) 입력상태에 따라 다음의 표 1에 도시된 바와 같이 된다.

[표 1]

이어, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

제3도에 있어서, 입력단(노드 1)에 소정 듀티비를 갖는 입력펄스(제4a도 참조)가 입력되면 인버터(IV1)를 통해 노드(2)에는 그에 반대되는 신호 파형(제4b도 참조)이 전달되고, 이어 콘덴서(C)의 충방전 및 총저항(Rx)을 통해 전달된 신호의 파형이 합성되어 노드(3)에는 제4c도에 예시된 바와 같은 파형이 실리게 되며, 최종적으로 인버터(IV2)를 통해 노드(4)에는 제4d도에 예시된 바와 같은 신호 파형이 실려서 에미터 구동용 트랜지스터(Q)의 베이스로 인가된다. 그에 따라, 그 트랜지스터(Q)는 바이어싱되는 신호 파형(제4d도 참조)의 폭에 따라 에미터(12)에서의 전자방출시간이 조절될 뿐만 아니라 접지로 흐르는 전류량 역시 조절된다.

다시 말해서, 총저항(Rx)이 크면 노드(3)에서의 전압(V_DD)이 적어지게 되므로 충전시간이 제5a도에 예시된 바와 같이 길어지게 되고, 그로 인해 노드(4)에 실리는 신호 파형의 폭은 넓게 되어 그 신호 파형의 폭만큼 트랜지스터(Q)가 턴온상태로 있게 되므로 에미터(12)에서의 전자방출시간 역시 길어지게 된다.

이에 반하여, 총저항(Rx)이 작으면 노드(3)에서의 전압(V_DD)이 크게 되므로 충전시간이 제5a도에 예시된 바와 같이 짧아지게 되고, 그로 인해 노드(4)에 실리는 신호 파형의 폭은 좁게 되어 그 신호 파형의 폭만큼 트랜지스터(Q; 제2도 참조)가 턴온상태로 있게 되므로 에미터(12)에서의 전자방출시간 역시 짧아지게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 펄스폭 변조방식을 이용함으로써 에미터에 흐르는 전류량에 대한 정확한 조절이 가능할 뿐만 아니라 복수의 저항을 이용하여 잔류량을 제한함으로써 희망하는 비트의 계조표시를 손쉽게 행할 수 있게 된다.

한편 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있다. 당업자에 의해 용이하게 실시할 수 있을 정도의 수정 및 변형은 다음의 특허청구범위에 속하는 기술로 보아도 무방하다.

Claims (1)

1. 게이트와 에미터 및 그 에미터와 접지단 사이에 전류경로를 형성하는 구동소자를 갖춘 전계 방출 표시기에 있어서, 상기 구동소자로 입력되는 구동펄스에 대한 변조를 행하는 콘덴서와, 구동펄스를 반전시키는 제1인버터 및 상기 콘덴서의 충방전결과에 따른 신호를 반전시키는 제2인버터와, 입력되는 데이터전압을 변화시키는 복수개의 저항과, 상기 복수개의 저항 값을 조절하는 복수개의 아날로그 스위칭 소자를 구비하여, 상기 복수개의 저항은 상호 직렬 접속되고, 상기 스위칭 소자는 상호 직렬 접속되고, 상기 각 저항과는 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시기의 에미터 구동회로.

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