KR100433230B1 - 전계방출 표시소자의 구동장치 - Google Patents

전계방출 표시소자의 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정상적인 신호가 입력되지 않을 때 고전압을 차단하기 위한 전계방출 표시소자의 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 전계방출 표시소자의 구동장치는 전계방출 표시소자에 형성되는 애노드전극과, 애노드전극에 고전압을 공급하기 위한 고전압 공급부와, 전계방출 표시소자에 공급되는 동기신호 또는 구동신호의 이상여부를 판단하여 고전압의 공급여부를 결정하는 고전압 차단장치를 구비한다.

Description

전계방출 표시소자의 구동장치{DRIVING APPARATUS FOR FIELD EMISSION DISPLAY}
본 발명은 전계방출 표시소자의 구동장치에 관한 것으로 특히, 정상적인 신호가 입력되지 않을 때 고전압을 차단하기 위한 전계방출 표시소자의 구동장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : 이하 "FED"라 함) 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel : PDP), 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 등이 있다. 표시품질을 개선하기 위하여, 평판 표시장치의 휘도, 콘트라스트 및 색순도를 높이기 위한 연구개발이 활발이 진행되고 있다.
이중 FED는 음극선관(CRT)과 동일하게 형광체의 발광을 이용한 표시소자이다. 이에 따라, FED는 음극선관(CRT)의 뛰어난 특성을 유지하면서도 화상의 뒤틀림 없는 저 소비전력의 평면형 디스플레이로 구현될 가능성이 높다.
일반적으로, FED는 종래의 음극선관(CRT)과 같은 3극관이지만 열음극(Hot Cathod)을 이용하지 않고 첨예한 음극 즉, 이미터(Emitter)에 고전계를 집중하여 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의해 전자를 방출하는 냉음극을 이용하고 있다. 그리고, 이미터로부터 방출된 전자는 양극 및 음극간에 인가된 전압에 의해 가속되어 양극에 형성된 형광체막에 충돌됨으로써 형광체를 발광시키게 된다.
도 1 및 도 2는 팁형 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 팁형 FED는 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8)과, 상부 유리기판(2) 및 하부 유리기판(8) 사이의 진공공간을 유지하는 스페이서(40)와, 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(32)를 구비한다.
전계방출 어레이(32)는 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 캐소드 전극(10) 및 저항층(12)과, 저항층(12)상에 형성되는 게이트 절연층(14) 및 에미터(22)와, 게이트 절연층(14) 상에 형성되는 게이트 전극(16)을 구비한다.
캐소드 전극(10)은 에미터(22)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(12)은 캐소드 전극(10)으로부터 에미터(22) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(22)에균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다.
게이트 절연층(14)은 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(16) 사이를 절연하게 된다. 게이트 전극(16)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 스페이서(40)는 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)을 지지한다.
화상을 표시하기 위하여, 캐소드 전극(10)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드 전극(4)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(22)로부터 방출된 전자빔(30)이 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키게 된다. 이때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발광된다.
이와 같은 FED에선 애노드 전극(4)에는 1㎸ 내지 10㎸ 정도의 고전압이 인가된다. 이와 같이 애노드 전극(4)에 고전압을 인가함으로써 형광체(6) 쪽으로 전자빔(30)을 가속시킬 수 있다.
도 3은 종래의 평면형 전계 방출 표시장치의 화소셀을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 평면형 전계 방출 표시소자의 화소셀(100)은 애노드전극(44) 및 형광체(46)가 적층된 상부기판(42)과, 하부기판(48) 상에 형성되는 전계 방출 어레이(56)를 구비한다.
전계 방출 어레이(56)는 하부기판(48) 상에 형성되는 캐소드전극(50), 절연층(52) 및 게이트전극(54)을 구비한다. 절연층(52)은 캐소드전극(50)으로부터의전자가 터널링할 수 있도록 박막으로 형성된다.
화상을 표시하기 위하여, 캐소드전극(50)에 부극성(-)의 제 1펄스가 인가되고 게이트전극(54)에 정극성(+)의 제 2펄스가 인가된다. 그리고, 애노드전극(44)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그러면, 전자가 캐소드전극(50)으로부터 게이트전극(54)으로 터널링(Tunneling)하여 애노드전극(44) 쪽으로 가속된다.
이 전자들은 적색, 녹색 및 청색의 형광체(46)에 충돌하여 형광체(46)를 여기시키게 된다. 이때, 형광체(46)에 따라 적색, 녹색, 청색 중 어느 한 색의 가시광이 발생된다.
이와 같은 종래의 팁형 FED 및 평면형 FED의 애노드전극(4,44)에는 전자를 가속시키기 위하여 고전압이 인가된다. 이때, 애노드전극(4,44)에 인가되는 고전압은 신호(동기신호 또는 구동신호 등)의 유/무에 관계없이 인가된다.
이와 같이 애노드전극(4,44)에 신호의 유/무에 관계없이 고전압이 인가되면 FED에 정상적인 신호가 공급되지 않을 때에도 애노드 전극(4)에 고전압이 공급되게 된다. 이와 같이 FED에 정상적인 신호가 입력되지 않을 때 애노드 전극(4)에 고전압이 인가되므로써 원하지 않는 화상이 표시됨과 아울러 높은 고전압에 의하여 시스템이 불안정하게 된다. 아울러, 애노드 전극(4)에 공급되는 높은 고전압에 의하여 많은 소비전력이 소모되게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 정상적인 신호가 입력되지 않을 때 고전압을 차단하기 위한 전계방출 표시소자의 구동장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 팁형 전계방출 표시소자를 나타내는 사시도.
도 2는 종래의 팁형 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도.
도 3은 종래의 평면형 전계방출 표시소자를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전계방출 표시소자의 구동장치를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 전계방출 표시소자의 구동장치를 나타내는 회로도.
도 6은 도 5에 도시된 고전압 공급부의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 7은 도 4에 도시된 신호 감지부에 입력되는 구동신호를 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,42 : 상부유리기판 4,44 : 애노드전극
6,46 : 형광체 8,48 : 하부유리기판
10,50 : 캐소드전극 12 : 저항층
14 : 게이트절연층 16,54 : 게이트전극
22 : 에미터 30 : 전자빔
32,56 : 전계방출 어레이 40 : 스페이서
52 : 절연층 60 : 비교기
62 : 신호 감지부 64 : 비교부
66 : 고전압 차단부 68 : 고전압 공급부
100 : 화소셀
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계방출 표시소자의 구동장치는 전계방출 표시소자에 형성되는 애노드전극과, 애노드전극에 고전압을 공급하기 위한 고전압 공급부와, 전계방출 표시소자에 공급되는 동기신호 또는 구동신호의 이상여부를 판단하여 고전압의 공급여부를 결정하는 고전압 차단장치를 구비한다.
상기 고전압 차단장치는; 동기신호 또는 구동신호를 입력받고, 입력받은 동기신호 및 구동신호를 직류신호로 변환하기 위한 신호 감지부와; 직류전압을 체크하여 동기신호 및 구동신호의 정상여부를 판별하기 위한 비교부와; 동기신호 및 구동신호가 비정상신호일 때 애노드전극에 공급되는 고전압을 차단하기 위한 고전압 차단부를 구비한다.
상기 동기신호는 수평동기신호 및 수직동기신호 중 어느 하나이다.
상기 구동신호는 전계방출 표시소자의 스캔전극을 구동하기 위한 스캔구동부에 입력되는 신호이다.
상기 신호감지부는 적분회로로 구성된다.
상기 비교부는, 일측 단자에 직류신호가 공급되는 비교부와, 비교부의 다른측 단자에 기준전압을 공급하기 위한 분압저항들을 구비한다.
상기 기준전압은 직류신호의 전압이 정상적인 전압을 가질 때의 전압값을 가진다.
상기 비교기는 기준전압과 직류신호의 전압값이 동일 할 때 제 1제어신호를 생성하고, 기준전압과 직류신호의 전압값이 상이할 때 제 2제어신호를 생성한다.
상기 고전압 차단부는, 제 2제어신호가 입력될 때 턴-온되는 제 1스위칭소자와, 제 1스위칭소자가 턴-온될 때 턴-온되는 제 2스위칭소자와, 제 2스위칭소자와 애노드전극 사이에 설치되어 제 2스위칭소자가 턴-온될 때 고전압을 제 2스위칭소자를 경유하여 기저전압원으로 공급하기 위한 다이오드를 구비한다.
상기 제 1 및 제 2스위칭소자는 제 1제어신호가 입력될 때 턴-오프된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 고전압 차단장치를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 고전압 차단장치는 신호 감지부(62), 비교부(64), 고전압 차단부(66) 및 고전압 공급부(68)을 구비한다.
고전압 공급부(68)는 애노드전극에 소정의 고전압을 공급한다. 신호 감지부(62)는 외부로부터 구동신호 또는 동기신호를 입력받는다. 신호 감지부(62)로 입력되는 동기신호로는 수직동기신호 또는 수평동기신호가 이용될 수 있다.
또한, 신호 감지부(62)로 입력되는 구동신호로는 도시되지 않은 스캔 구동부의 그라운드 단자로 공급되는 구동신호가 이용될 수 있다. 다시 말하면, 스캔 구동부의 그라운드 단자에는 도 7과 같이 스캔펄스(SP) 및 리셋펄스(RP)가 입력된다.스캔 구동부는 자신의 그라운드 단자로 공급되는 스캔펄스(SP)를 스캔라인에 순차적으로 공급함과 아울러 리셋펄스(RP)를 스캔라인에 공통적으로 공급한다.
신호 감지부(62)에는 이와 같은 구동신호가 입력될 수 있다. 동기신호 또는 구동신호를 입력받은 신호 감지부(62)는 자신에게 입력된 동기신호 또는 구동신호를 비교부(64)로 공급한다.
비교부(64)는 신호 감지부(62)로 입력되는 수직동기신호, 수평동기신호 또는 구동신호가 정상 신호인지를 체크한다. 신호 감지부(62)로부터 입력되는 수직동기신호, 수평동기신호 또는 구동신호가 정상신호라면 신호 감지부(62)는 제 1제어신호를 생성한다. 신호 감지부(62)로부터 입력되는 수직동기신호, 수평동기신호 또는 구동신호가 정상신호가 아니라면 신호 감지부(62)는 제 2제어신호를 생성한다.
고전압 차단부(66)는 비교부(64)로부터 제 2제어신호가 입력될 때 고전압 공급부(68)에서 공급되는 고전압을 차단하고, 제 1제어신호가 입력될 때 고전압 공급부(68)에서 애노드 전극으로 고전압이 공급될 수 있도록 제어한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 고전압 차단장치를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 구동신호 또는 동기신호를 입력받는 신호 감지부(62)는 RC 적분회로로 구성된다. 즉, 신호 감지부(62)는 비교부(64)에 접속되는 제 1저항(R1)과, 제 1저항(R1)과 비교부(64)의 공통부와 기저전압원(GND) 사이에 접속되는 제 1커패시터(C1)를 구비한다. 이와 같은 RC 적분회로는 자신에게 입력되는 구동신호 또는 동기신호를 적분하여 소정의 직류신호로 변환한다.
신호 감지부(62)에서 생성된 소정의 직류신호는 비교부(64)로 공급된다. 비교부(64)는 신호 감지부(62)에서 입력된 직류신호의 전압값을 체크하여 신호의 정상유/무를 판별한다.
이를 위해 비교부(64)는 비교기(60)와, 분압저항들(R2,R3)을 구비한다. 비교기(60)의 일측단자에는 신호 감지부(62)로부터 소정의 직류신호가 입력된다. 분압 저항들(R2,R3)은 신호 감지부(62)가 정상으로 입력되었을 때의 전압(즉, 기준전압)을 비교기(60)의 다른측 단자로 공급한다. 비교기(60)는 자신에게 입력된 전압을 비교하여 신호 감지부(62)로부터 입력된 소정의 직류신호가 정상적인 전압을 갖는지를 체크한다.
비교기(60)는 신호 감지부(62)에서 입력된 직류신호가 정상적인 전압을 갖는다면 제 1제어신호("1"의 논리값)을 생성하고, 직류신호가 정상적인 전압을 갖지 않는다면 제 2제어신호("0"의 논리값)를 생성한다.
고전압 차단부(66)는 제 4저항(R4)을 경유하여 자신에게 입력되는 제 1제어신호 또는 제 2제어신호에 의하여 고전압 공급부(68)에서 애노드전극쪽으로 공급되는 고전압의 공급여부를 결정한다.
이를 위해, 고전압 차단부(66)는 제 1 및 제 2스위칭소자(S1,S2)를 구비한다. 제 1스위칭소자(S1)의 에미터단자는 소정의 전압원(+5V)에 접속된다. 제 1스위칭소자(S1)의 베이스단자는 제 4저항(R4)에 접속되고, 컬렉터단자는 제 2스위칭소자(S2)의 소오스단자에 접속된다.
제 2스위칭소자(S2)의 드레인단자는 제 2다이오드(D2)의 캐소드에 접속된다. 제 2다이오드(D2)의 애노드는 고전압 공급부(68)에 접속된다. 제 2스위칭소자(S2)의 게이트단자는 기저전압원(GND)에 접속된다.
이와 같은 고전압 차단부(66)의 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 비교부(64)로부터 제 4저항(R4)을 경유하여 제 2제어신호가 입력되면 제 1스위칭소자(S1)는 턴-온된다. 제 1스위칭소자(S1)가 턴-온되면 +5V의 전압이 제 2스위칭소자(S2)로 공급된다. 이때, 제 2스위칭소자(S2)가 턴-온된다.
제 2스위칭소자(S2)가 턴-온되면 고전압 공급부(68)로부터 공급되는 고전압(HV)은 제 2다이오드(D2) 및 제 2스위칭소자(S2)를 경유하여 기저전압원(GND)으로 공급된다. 다시 말하여, 본 발명에서는 비정상적인 신호가 입력될 때 애노드전극으로 고전압(HV)이 공급되는 것을 방지한다.
다음, 비교부(64)로부터 제 4저항(R4)을 경유하여 제 1제어신호가 입력되면 제 1스위칭소자(S1)는 턴-오프된다. 제 1스위칭소자(S1)가 턴-오프되면 +5V의 전압이 제 2스위칭소자(S2)로 공급되지 않고, 이에 따라 제 2스위칭소자(S2)는 턴-오프된다. 제 2스위칭소자(S2)가 턴-오프되면 고전압 공급부(68)로부터 공급되는 고전압(HV)은 애노드전극으로 공급된다. 다시 말하여, 본 발명에서는 정상적인 신호가 입력될 때 애노드전극에 고전압(HV)을 공급한다.
한편, 고전압 공급부(68)는 소정의 고전압(HV)과, 고전압의 드롭(Drop)을 방지하기 위한 제 2커패시터(C2)와, 역전류를 방지하기 위한 제 1다이오드(D1)를 구비한다.
도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 고전압 차단장치의 회로는 다양하게 응용될 수 있다. 예를 들어, 고전압 차단부(66)는 도 6과 같이 설치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 고전압 차단부(66)는 제 1스위칭소자(S1)의 컬렉터단자와 기저전압원(GND) 사이에 추가로 제 3다이오드(D3) 및 제 3커패시터(C3)를 구비할 수 있다. 제 3다이오드(D3)는 역전류를 방지하기 위하여 설치되고, 제 3커패시터(C3)는 제 3다이오드(D3)를 경유하여 공급되는 전류를 충/방전 하므로써 제 2스위칭소자(S2)를 턴-온 및 턴-오프시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 구동장치에 의하면 전계방출 표시소자에 공급되는 동기신호 또는 구동신호의 이상여부를 검사하여 애노드전극에 고전압을 공급하게 된다. 다시 말하여, 전계방출 표시소자에 이상신호가 입력될 때 애노드전극에 고전압을 공급하지 않는다. 이와 같이 이상신호가 입력될 때 애노드전극에 고전압이 공급되지 않으면 패널에 원하지 않는 화상이 표시되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 이상신호가 입력될 때 애노드전극에 고전압이 공급되지 않으므로 소비전력의 낭비를 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전계방출 표시소자에 형성되는 애노드전극과,
    상기 애노드전극에 고전압을 공급하기 위한 고전압 공급부와,
    상기 전계방출 표시소자에 공급되는 동기신호 또는 구동신호의 이상여부를 판단하여 상기 고전압의 공급여부를 결정하는 고전압 차단장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고전압 차단장치는;
    상기 동기신호 또는 구동신호를 입력받고, 입력받은 상기 동기신호 및 구동신호를 직류신호로 변환하기 위한 신호 감지부와;
    상기 직류전압을 체크하여 상기 동기신호 및 구동신호의 정상여부를 판별하기 위한 비교부와;
    상기 동기신호 및 구동신호가 비정상신호일 때 애노드전극에 공급되는 고전압을 차단하기 위한 고전압 차단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동기신호는 수평동기신호 및 수직동기신호 중 어느 하나인것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동신호는 상기 전계방출 표시소자의 스캔전극을 구동하기 위한 스캔구동부에 입력되는 신호인것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 신호감지부는 적분회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 비교부는,
    일측 단자에 상기 직류신호가 공급되는 비교부와,
    상기 비교부의 다른측 단자에 기준전압을 공급하기 위한 분압저항들을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기준전압은 상기 직류신호의 전압이 정상적인 전압을 가질 때의 전압값을 가지는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 비교기는 상기 기준전압과 상기 직류신호의 전압값이 동일 할 때 제 1제어신호를 생성하고,
    상기 기준전압과 상기 직류신호의 전압값이 상이할 때 제 2제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 고전압 차단부는,
    상기 제 2제어신호가 입력될 때 턴-온되는 제 1스위칭소자와,
    상기 제 1스위칭소자가 턴-온될 때 턴-온되는 제 2스위칭소자와,
    상기 제 2스위칭소자와 상기 애노드전극 사이에 설치되어 상기 제 2스위칭소자가 턴-온될 때 상기 고전압을 상기 제 2스위칭소자를 경유하여 기저전압원으로 공급하기 위한 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2스위칭소자는 상기 제 1제어신호가 입력될 때 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자의 구동장치.
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