KR100434535B1 - 전계 방출 표시소자의 구동방법 - Google Patents

전계 방출 표시소자의 구동방법 Download PDF

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KR100434535B1 KR10-1998-0054871A KR19980054871A KR100434535B1 KR 100434535 B1 KR100434535 B1 KR 100434535B1 KR 19980054871 A KR19980054871 A KR 19980054871A KR 100434535 B1 KR100434535 B1 KR 100434535B1
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Abstract

전계 방출 표시소자의 구동방법이 개시된다. 소정 거리를 두고 상호 대향 배치되는 양극판과 음극판, 양극판과 대향하고 있는 음극판상에 스트레이트상으로 제1방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 음극라인과, 음극판과 대향하는 양극판상에 소정의 패턴으로 형성된 다수의 양극라인과, 음극라인 위에 소정의 간격으로 배치된 마이크로팁들, 마이크로팁들을 둘러싸도록 음극라인 위에 적층된 절연층, 마이크로팁들의 상부가 열리도록 개구부를 갖고 절연층 상에 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 게이트라인을 구비하는 전계방출 표시소자의 상기 게이트라인들을 순차적으로 스캔라인으로 선택하면서, 스캔라인으로 선택된 게이트라인에는 구동전원으로부터 소정의 구동전압을 인가하고, 스캔라인으로 선택된 게이트라인 이외의 나머지 게이트라인들은 전기적으로 오픈시켜 스캔하는 단계;와, 음극라인들에 표시정보에 대응하는 표시전압을 인가하는 단계;를 포함한다. 이러한 구동방법에 의한면, 결함에 의해 전극라인들간에 수KΩ이하의 라인저항을 갖는 경우에도 라인저항을 통한 누설전류발생이 억제되어, 정상적인 전자방출에 의한 표시정보의 표시가 이루어질 수 있다.

Description

전계 방출 표시소자의 구동방법
본 발명은 전계 방출 표시소자의 구동방법에 관한 것으로서, 상세하게는 이미지 스캔을 위해 선택된 전극으로부터 인접된 전극으로의 누설전류발생이 억제되도록 구동하는 전계 방출 표시소자의 구동방법에 관한 것이다.
전계방출 표시소자(FED; Field Emmision Display)는 화질이 CRT정도로 우수하고, 넓은 시야각을 제공하고, LCD와 같이 저전압 구동이 가능하고, 경박단소화 할 수 있으며, 표시면적을 대형화 할수 있는 등의 장점을 고루 갖추고 있다.
도 1에 일반적인 전계방출 표시소자가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 전계방출 표시소자는 소정 거리를 두고 상호 대향 배치되된 양극판(10)과 음극판(20)을 갖고 있다. 양극판(10)과 대향하고 있는 음극판(20)상에는 스트레이트상으로 제1방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 음극라인(21)이 형성되어 있다. 음극라인(21) 위에는 다수의 마이크로팁(22)이 형성되어 있다. 음극라인(21)위에 적층된 절연층(23)에는 마이크로팁(22)이 노출될 수 있도록 개구(25)가 형성되어 있고, 절연층(23) 위에는 음극라인(21)과 직교하는 제2방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 게이트라인(26)이 형성되어 있다. 양극판(10)에 일정간격을 두고 형성된 양극라인(11)들 위에는 컬러별 형광막(12)이 형성되어 있다. 음극라인(21)과 게이트라인(26) 및 양극라인(11)들은 화상표시를 위한 구동용 전극으로 사용된다.
이상과 같은 구조의 전계방출 표시소자는 음극라인(21)과 게이트라인(26) 사이에 문턱전압이상의 전위차를 유지하게 되면, 형성된 전계에 의해 마이크로팁(22)들로부터 전자가 방출된다. 이렇게 방출된 전자들은 게이트라인(26) 전방에 마련된 양극라인(11)에 걸린 바이어스 전압에 의해 가속되면서 형광막(12)에 부딪혀 빛을 내게된다. 이 빛들이 화상을 표시한다.
상기와 같은 동작을 화상정보에 따라 수행하기 위한 종래의 구동방법을 도 2를 통해 설명한다.
도시된 회로에서, 음극라인(21)들은 화상 데이터를 기입하기 위한 데이터전극으로 사용하고, 게이트라인들은 화상정보 스캔을 위한 스캔전극으로 사용한다.
스캔전극 구동에 대해 도시된 구동회로(30)를 보면, 구동전압원(Vcc)이 스위치소자(31)들을 통해 게이트라인(26)들과 각각 접속되어 있고, 각 스위치소자(31)는 스캔선택신호원(32)과의 접속을 통해 턴온될 수 있도록 되어 있다. 스캔선택신호원(32)과 접속되지 않은 상태에서 게이트라인(26)은 100Ω정도의 저항값을 갖는 저항소자(Rp)를 통해 접지된 상태를 유지한다. 그리고, 음극라인(21)들 각각의 일단은 저항소자(Rc)를 통해 접지되어 있다. 접지되지 않는 음극라인(21)의 타단은 표시정보에 대응한 표시전압을 인가하는데 사용된다.
그 동작을 보면, 스캔선택신호원(32)이 G1, G2, G3게이트라인들(26)을 차례로 접속해나가면서 라인을 스캔하고, C1, C2, C3의 음극라인(21)들의 접지되지 않은 타단을 통해 표시정보에 대응하여 전자방출의 유무를 결정하는 전압을 인가한다. 예컨데 상호 대향하고 있는 음극라인(21)과 게이트라인(26)영역(단위 픽셀영역에 해당함) 사이에 전자방출을 위해 요구되는 문턱전압이 50V이고, 스캔 구동전압을 100V로 사용하는 경우, 현재 스캔하고 있는 라인(26)상에서 발광표시영역과 교차하는 음극라인(21)은 그대로 일단이 접지된 상태로두고, 비발광표시영역과 교차하는 음극라인(21)에는 50V이상의 전압을 접지되지 않은 타단을 통해 인가하면, 현재 스캔라인으로 선택된 라인의 표시정보에 대응하는 선택적 전자방출이 이루어진다.
그러나, 이러한 구동방법은 인접된 게이트라인(26)들간에 누설(leakage) 전류를 발생시킬 수 있는 수KΩ 이하의 라인저항(Rg; 정상적인 경우에는 10MΩ이상)이 존재하고, 대향영역에서의 게이트라인(26)과 음극라인(21)사이의 저항이 수KΩ(정상적인 경우 5MΩ이상) 이하인 결함영역을 갖는 부분이 있는 경우, 게이트라인(26)과 접지된 저항(Rp) 및 결함영역을 통해 누설되는 전류가 많아 스캔라인으로 선택된 게이트라인(26)에 인가된 전위(Vcc)가 그대로 유지되지 않고 보다 낮은 전압으로 유지된다. 그 결과, 누설전류량에 따라 휘도가 떨어지거나, 심하게는 스캔선택된 게이트라인(26)에 유지되는 전압이 전자방출을 위한 문턱전압 이하로 떨어져 전자방출이 아예 이루어지지않는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 창안된 것으로서, 선택된 스캔라인에 대해 공급된 전력이 결함에 의해 인접된 전극을 통해 누설되는 것을 억제시켜 일정한 전자방출조건을 유지할 수 있는 전계방출 표시소자의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 전계방출 표시소자를 나타내보인 부분 절개 사시도이고,
도 2는 도 1의 전계방출 표시소자에 대한 종래의 구동방법을 설명하기 위한 구동회로도이고,
도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 구동방법을 설명하기 위한 구동회로도이고,
도 4는 도 3의 구동회로도에 대한 등가회로도이고,
도 5는 도 2의 구동회로에 대해 게이트라인간의 라인저항이 100MΩ일 때에 대해 스캔라인에 유지되는 전압을 등가회로 시뮬레이션에 의해 측정한 결과의 그래프이고,
도 6은 도 3의 구동회로에 대해 게이트라인간의 라인저항이 100MΩ일 때에 대해 스캔라인에 유지되는 전압을 등가회로 시뮬레이션에 의해 측정한 결과의 그래프이고,
도 7은 도 2의 구동회로에 대해 게이트라인간의 라인저항이 1kΩ일 때에 대해 스캔라인에 유지되는 전압을 등가회로 시뮬레이션에 의해 측정한 결과의 그래프이고,
도 8은 도 3의 구동회로에 대해 게이트라인간의 라인저항이 1KΩ일 때에 대해 스캔라인에 유지되는 전압을 등가회로 시뮬레이션에 의해 측정한 결과의 그래프이고,
도 9는 도 2의 구동회로에 대해 게이트라인간의 라인저항이 100Ω일 때에 대해 스캔라인에 유지되는 전압을 등가회로 시뮬레이션에 의해 측정한 결과의 그래프이고,
도 10은 도 3의 구동회로에 대해 게이트라인간의 라인저항이 100Ω일 때에 대해 스캔라인에 유지되는 전압을 등가회로 시뮬레이션에 의해 측정한 결과의 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10; 양극판 11: 양극라인
12: 형광막 20: 음극판
21: 음극라인 22: 마이크로팁
23: 절연층 25: 개구
26: 게이트라인 30, 50: 구동회로
31: 스위치소자 32: 스캔선택 신호원
51: 구동전원
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 구동방법은 소정 거리를 두고 상호 대향 배치되는 양극판과 음극판, 상기 양극판과 대향하고 있는 상기 음극판상에 스트레이트상으로 제1방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 음극라인과, 상기 음극판과 대향하는 상기 양극판상에 소정의 패턴으로 형성된 다수의 양극라인과, 상기 음극라인 위에 소정의 간격으로 배치된 마이크로팁들, 상기 마이크로팁들을 둘러싸도록 상기 음극라인 위에 적층된 절연층, 상기 마이크로팁들의 상부가 열리도록 개구부를 갖고 상기 절연층 상에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 게이트라인을 구비하는 전계방출 표시소자의 구동방법에 있어서, 상기 게이트라인들을 순차적으로 스캔라인으로 선택하면서, 스캔라인으로 선택된 게이트라인에는 구동전원으로부터 소정의 구동전압을 인가하고, 스캔라인으로 선택된 게이트라인 이외의 나머지 게이트라인들은 전기적으로 오픈시켜 스캔하는 단계와; 상기 음극라인들에 표시정보에 대응하는 표시전압을 인가하는 단계;를 포함한다.
또 다르게는, 상기 음극라인들을 순차적으로 스캔라인으로 선택하면서, 스캔라인으로 선택된 음극라인에는 구동전원으로부터 소정의 구동전압을 인가하고, 스캔라인으로 선택된 음극라인 이외의 나머지 음극라인들은 전기적으로 오픈시키면서 스캔하는 단계와; 상기 게이트라인들에 표시정보에 대응하는 표시전압을 인가하는 단계;를 포함한다.
스캔라인으로 선택된 게이트라인 또는 음극라인에 대해서, 선택되지 않는 나머지 게이트라인 또는 음극라인들은 상기 구동전원의 출력단자들로부터 분리시키는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 방출표시소자의 구동방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 1의 전계방출 표시소자를 구동하기 위한 본 발명의 구동회로가 도 3에 도시되어 있다. 앞서도시된 도면에서와 동일기능을 하는 요소는 동일참조부호로 표기한다.
이하에서는 음극라인(21)들을 화상 데이터를 기입하기 위한 데이터전극으로 사용하고, 게이트라인(26)들을 화상정보 스캔을 위한 스캔전극으로 사용하는 경우에 대해서 설명한다.
스캔구동회로(50)를 보면, 각 G1, G2, G3의 게이트 라인(26)들의 일단을 차례로 구동전원(Vcc)(51)과 스위치 접속할 수 있도록 되어 있다. 그리고, C1, C2, C3 음극라인(21)들 각각의 일단은 저항소자(Rc)를 통해 접지되어 있다.
화면표시를 위한 이미지 스캔 구동시에는 각 게이트라인(26)들을 차례로 구동전원(51)과 접속시켜 나간다. 이러한 과정은 한 화면을 분할하고 있는 전체 게이트 라인(26)을 차례로 모두 스캔할 동안 계속된다. 그리고, 각 게이트라인(26)이 차례로 스캔라인으로 선택될 때마다 음극라인(21)들의 접지되지 않은 타단을 통해 현재 선택된 게이트 라인(26)상의 라인 이미지정보에 대응하여 전자방출의 유무를 결정하는 전압을 인가한다. 예컨데 상호 대향하고 있는 음극라인(21)과 게이트라인(26)영역 사이에 전자방출을 위해 인가되어야할 문턱전압이 50V이고, 스캔 구동전원(51)을 100V로 사용하는 경우, 현재 스캔하고 있는 게이트라인(26)에 대해 발광표시영역과 교차하는 음극라인(21)은 그대로 일단이 접지된 상태로 두고, 비발광표시영역과 교차하는 음극라인(21)에는 50V이상의 전압을 인가하면, 해당라인의 표시정보에 대응하는 선택된 전자방출이 이루어진다. 여기서 음극라인(21)에 인가하는 표시전압은 접지전압이 되고, 비표시전압은 50V이상에서 선택된 소정 전압이 된다.
이러한 구동방법에서 본 발명에서와 같이 스캔을 위해 선택되지 않는 게이트전극들은 전기적으로 오픈된 플로팅(floting)상태로 유지시킴으로써, 표시소자가 인접된 게이트라인(26)들간에 누설(leakage) 전류를 발생시킬 수 있는 수KΩ 이하의 라인저항(Rg; 정상의 경우 10MΩ이상의 저항값을 갖음)이 존재하는 결함부분을 갖고, 전체 표시면적중 픽셀영역 즉, 게이트라인(26)과 음극라인(21)이 상호 교차하여 대향하고 있는 영역들중 일부가 그 저항값이 수KΩ 이하인 결함(비결함영역에서는 5MΩ이상의 저항값을 갖음)을 갖는 경우에도, 픽셀간 결함영역으로의 누설전류 이외에는 별도의 경로를 통해 누설되는 전류가 없어 현재 스캔 선택된 게이트 라인(26)에 인가한 구동전압(Vcc)이 거의 그대로 유지된다.
이러한 결과를 보다 상세하게 알아보기 위해 도 4에 도 1의 전계효과 표시소자의 음극라인(21)들과 게이트라인(26)들간의 등가회로를 구성하였다.
도면에서 Ri와 Ci로 표기된 저항소자와 커패시터는 게이트라인(26)과 음극라인(21)이 상호 교차하는 영역에 대한 등가회로로 단위 화소에 해당한다. Rg는 게이트라인(26)간의 라인저항을 표시한다. RL은 게이트라인(26)과 음극라인(21) 각각의 길이에 따른 저항발생요인을 감안한 것이다. 이러한 등가회로를 이용하여 종래의 구동방법과 본 발명에 따른 구동방법을 도면에 도시된 바와 같이 세 개의 게이트라인(G1)(G2)(G3)중 세 번째 게이트라인(G3)(26)에 100V의 스캔구동전압을 인가하고, 두 번째 게이트라인(G2)(26)과 두 번째 음극라인(C2)(26)사이의 픽셀영역(G2, C2)이 그 Ri값이 수 KΩ의 저항을 갖는 결함영역인 경우에 대해 게이트 라인들간의 라인저항 Rg값을 변화시키면서 스캔라인으로 선택된 G3게이트라인(26)에 유지되는 전압을 측정하였다.
먼저, Rg값을 100MΩ으로하고, Rf저항값을 종래의 구동방법에 의해 100Ω으로 설정하여, 100V의 구동전압인가시 스캔 선택된 G3게이트라인(26)에 대해 측정된 전압은 도 5에서와 같이 전압강하가 거의 없는 100V였다. 한편, 본 발명의 구동방법에 따라 전기적 오픈으로 간주할 수 있도록 Rf의 저항값을 100MΩ으로 설정하고 나머지 파라미터는 도 5의 측정조건과 같은조건에서 G3게이트라인(26)에 대해 측정된 전압은 종래구동방법과 크게 차이없이 100V이다. 이러한 결과는 라인저항Rg가 라인(26)들간의 누설전류를 거의 발생시키지 않는 수메가옴 이상일 때는 전계방출을 위한 정상적인 스캔구동이 수행될 수 있음을 알 수 있다.
다음으로, Rg값을 1KΩ으로 정하고, Rf저항값을 종래의 구동방법에 의해 100Ω으로 설정하여, 100V의 구동전압인가시 스캔 선택된 G3게이트라인(26)에 대해 측정된 전압은 도 7에서와 같이 90V정도인 반면, 본 발명의 구동방법에 따라 전기적 오픈으로 간주할 수 있도록 Rf의 저항값을 100MΩ으로 설정하고 나머지 파라미터는 도 7의 측정조건과 같은조건에서 G3게이트라인(26)에 대해 측정된 전압은 인가전압과 크게 차이없이 100V이다.
다시, Rg값을 100Ω으로 정하고, Rf저항값을 종래의 구동방법에 의해 100Ω으로 설정하여, 100V의 전압인가시 스캔 선택된 G3게이트라인(26)에 대해 측정된 전압은 도 9에서와 같이 약 65V정도인 반면, 본 발명의 구동방법에 따라 전기적 오픈으로 간주할 수 있도록 Rf의 저항값을 100MΩ으로 설정하고 나머지 파라미터는 도 9의 측정조건과 같은조건에서 G3게이트라인(26)에 대해 측정된 전압은 인가전압과 크게 차이없이 100V이다.
이상의 결과로부터 알수 있는 바와 같이 전극라인(26)들간의 라인저항이 수KΩ이하가 될 때 본 발명의 구동방법에서는 스캔구동을 위해 인가되는 구동전압이 거의 전압강하 없이 그대로 게이트라인(26) 전극에 인가됨을 알 수 있다.
또한 본 발명의 구동방법에 있어서, 스캔라인으로 선택된 게이트라인(26) 이외의 나머지 게이트라인(26)들에 대해 전기적으로 오픈시키는 방법은 스캔대상이 아닌 게이트라인(26)들을 구동전원(51)의 출력단자(51a)(51b)들로부터 분리시키는 것 이외에도 구동전원(51)의 출력단자(51a)(51b)들중 어느 하나의 출력단자(51b) (여기서는 접지단자)와 거의 전기적 오픈상태로 간주할 수 있는 수메가옴의 저항소자를 비선택상태에 있는 게이트라인(26)의 일측과 접속되도록 하여 구동해도 된다(수 메가옴의 저항값을 갖는 Rf에 해당함).
지금까지의 설명에서는 절연층(23)을 사이에 두고 상하에서 상호 교차되는 방향을 따라 형성된 게이트라인(26)과 음극라인(21)들중 게이트라인(26)을 스캔전극으로 사용하고, 음극라인(21)을 데이터전극으로 사용한 경우에 대해서 설명했으나, 반대의 경우 즉, 게이트라인(26)을 데이터전극으로 사용하고, 음극라인(21)을 스캔전극으로 사용한 경우에 대해서도 앞서 설명된 구동방법을 그대로 적용하면 된다. 즉, 음극라인(21)을 스캔전극으로 사용할 경우 선택된 음극라인(21)에만 구동전압을 인가하고, 나머지 음극라인(21)은 전기적으로 오픈되도록 하면서 구동하면된다. 이러한 스캔과정중에, 게이트 라인(26)들에 이미지정보에 대응하는 전압을 인가하면 표시화소별 전자방출이 이루어지고, 결과적으로 대응되는 형광막(12)의 발광에 의해 표시정보가 표시된다. 이때, 구동전압과 표시전압은 전자방출이 이루어질 수 있는 조건으로 결정되면된다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 구동방법에 의한면, 결함에 의해 전극라인들간에 수KΩ이하의 라인저항을 갖는 경우에도 라인저항을 통한 누설전류발생이 억제되어, 정상적인 전자방출에 의한 표시정보의 표시가 이루어질 수 있다.

Claims (4)

  1. 소정 거리를 두고 상호 대향 배치되는 양극판과 음극판, 상기 양극판과 대향하고 있는 상기 음극판상에 스트레이트상으로 제1방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 음극라인과, 상기 음극판과 대향하는 상기 양극판상에 소정의 패턴으로 형성된 다수의 양극라인과, 상기 음극라인 위에 소정의 간격으로 배치된 마이크로팁들, 상기 마이크로팁들을 둘러싸도록 상기 음극라인 위에 적층된 절연층, 상기 마이크로팁들의 상부가 열리도록 개구부를 갖고 상기 절연층 상에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 게이트라인을 구비하는 전계방출 표시소자의 구동방법에 있어서,
    상기 게이트라인들을 순차적으로 스캔라인으로 선택하면서, 스캔라인으로 선택된 게이트라인에는 구동전원으로부터 소정의 구동전압을 인가하고, 스캔라인으로 선택된 게이트라인 이외의 나머지 게이트라인들은 전기적으로 오픈시켜 스캔하는 단계와;
    상기 음극라인들에 표시정보에 대응하는 표시전압을 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캔하는 단계에서 스캔라인으로 선택된 게이트라인 이외의 나머지 게이트라인들은 상기 구동전원의 출력단자들로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
  3. 소정 거리를 두고 상호 대향 배치되는 양극판과 음극판, 상기 양극판과 대향하고 있는 상기 음극판상에 스트레이트상으로 제1방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 음극라인과, 상기 음극판과 대향하는 상기 양극판상에 소정의 패턴으로 형성된 다수의 양극라인과, 상기 음극라인 위에 소정의 간격으로 배치된 마이크로팁들, 상기 마이크로팁들을 둘러싸도록 상기 음극라인 위에 적층된 절연층, 상기 마이크로팁들의 상부가 열리도록 개구부를 갖고 상기 절연층 상에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 일정간격을 두고 형성된 다수의 게이트라인을 구비하는 전계방출 표시소자의 구동방법에 있어서,
    상기 음극라인들을 순차적으로 스캔라인으로 선택하면서, 스캔라인으로 선택된 음극라인에는 구동전원으로부터 소정의 구동전압을 인가하고, 스캔라인으로 선택된 음극라인 이외의 나머지 음극라인들은 전기적으로 오픈시키면서 스캔하는 단계와;
    상기 게이트라인들에 표시정보에 대응하는 표시전압을 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스캔하는 단계에서 스캔라인으로 선택된 음극라인 이외의 나머지 음극라인들은 상기 구동전원의 출력단자들로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
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