KR100469975B1 - 정전류 회로를 사용하는 평면형 전계방출 표시장치의구동장치 - Google Patents

정전류 회로를 사용하는 평면형 전계방출 표시장치의구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각 스캔라인의 전류를 항상 일정하게 하여 패널의 데이터량에 관계없이 화면의 밝기를 균일하게 하기 위한 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치는 다수의 데이터라인과; 상기 데이터라인과 교차하는 방향으로 형성되는 다수의 스캔라인과; 상기 데이터라인과 상기 스캔라인의 교차부에 위치하는 다수의 화소셀과; 상기 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동부와; 스캔펄스가 공급될 스캔라인을 선택하는 스캔라인 선택부, 공통 노드에 접속되는 기저전압원, 리셋전압원 및 스캔전압원, 상기 기저전압원, 상기 리셋전압원 및 상기 스캔전압원을 각각 온/오프 제어하는 제 1, 제 2 및 제 3 스위치를 갖는 출력전압 공급부 및 상기 스캔라인에 동일한 전류가 흐르도록 하는 정전류 회로를 포함하고 상기 정전류 회로가 상기 제 3 스위치와 상기 노드 사이에 위치하는 스캔 구동부를 구비한다.

Description

정전류 회로를 사용하는 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING METAL-INSULATOR-METAL FIELD EMISSION DISPLAY USING CONSTANT-CURRENT CIRCUIT}
본 발명은 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치에 관한 것으로서, 특히 평면형 전계방출 표시장치의 구동시 각 스캔라인의 전류를 항상 일정하게 하여 패널의 데이터량(구동되는 화소셀의 수에 따름)에 관계없이 화면의 밝기를 일정하게 유지하도록 한 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평면 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평면 표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel : PDP) 및 일렉트로루미니센스(Electro-Luminescence : EL) 등이 있다. 이와 같은 평면표시장치에서는 표시품질을 개선하기 위하여 평면표시장치의 휘도, 콘트라스트 및 색순도를 높이기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
이중 FED는 전계방출 어레이로부터 방출된 전자를 형광체에 충돌시켜 발생하는 빛을 이용하여 화상을 표시한다. 이 FED에는 팁형(FE형), 평면형(MIM 또는 MIS형) 또는 표면전도형(SCE형) 등이 있다.
FE형의 전계방출 표시장치에서는 게이트 전극에 전압을 걸어 전자방출 부분에 전계를 인가함으로써 실리콘이나 몰리브덴으로 제작된 콘 형태의 돌기부분으로부터 전자를 방출시킨다. MIM형 또는 MIS형 전계방출 표시장치에서는 금속, 절연체층, 반도체층 등을 포함하는 적층 구조를 형성하며, 금속층 측으로부터 전자를 터널 효과를 이용하여 절연체층에 주입·통과시켜 전자방출부로부터 외부로 인출한다. 또한, SCE형 전계방형 표시장치에서는 기판상에 형성된 박막의 면내방향으로 전류를 흐르게 하여, 미리 형성된 전자방출부(일반적으로는 박막의 통전 영역내에 존재하는 미세한 균열부분)로부터 전자를 방출시킨다.
이중에서도 평면형 FED는 금속, 절연층 및 반도체층이 적층된 구조를 가지며, 터널효과를 이용하여 전자를 방출한다. 이러한 평면형 FED는 팁형 FED보다 낮은 수 V에서 10V 정도의 저전압으로 구동할 수 있고, 또한 전자가 직진성으로 방출되어 방출효율이 높다는 이점을 갖는다. 따라서, 최근에는 평면형 FED에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 평면형 전계방출 표시장치의 화소셀을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 평면형 FED 셀은 애노드전극(104)과 형광체(106)가 적층된 상부기판(100), 하부기판(102) 및 이 하부기판(102) 상에 형성된 전계방출 어레이(108)를 구비한다.
전계방출 어레이(108)는 하부기판(102) 상에 형성되는 스캔전극(114), 스캔전극(114) 상에 형성되는 절연체층(112) 및 절연체층(112) 상에 형성되는 데이터전극(110)을 구비한다. 스캔전극(114)은 도시되지 않은 스캔 구동부로부터 스캔펄스를 공급받는다. 데이터전극(110)은 도시되지 않은 데이터 구동부로부터 데이터펄스를 공급받는다. 절연체층(14)은 스캔전극(10)과 데이터전극(8)을 절연시킨다.
화상을 표시하기 위하여, 상부기판(100) 상의 애노드전극(104)에는 정극성(+)의 전압이 인가된다. 그리고, 하부기판(102) 상의 스캔전극(114)에는 부극성(-)의 스캔펄스가 인가되고, 데이터전극(110)에는 정극성(+)의 데이터펄스가 인가된다. 이와 같이 하면, 스캔전극(114)의 일부 전자가 절연체층(14)을 터널링(tunneling)하여 형광체(106)쪽으로 가속된다. 이와 같이 가속된 전자는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 형광체(106)와 충돌하여 형광체(106)를 여기시키게된다. 이 때, 형광체(106)에 따라 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 어느 한색의 가시광이 발생되어 화상을 표시하게 된다.
통상, 이와 같은 평면형 FED 셀들은 데이터라인과 스캔라인의 교차부에 위치하게 된다. 그리고, 이 평면형 FED 셀을 구동하기 위한 구동부는 데이터라인들에 데이터펄스를 공급하기 위한 데이터 구동부와, 스캔라인들에 스캔펄스를 공급하기 위한 스캔 구동부로 구성된다.
도 2에는 종래 기술에 따른 스캔 구동부의 전체 블록도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 종래의 스캔 구동부는 스캔펄스가 공급될 스캔라인들을 선택하기 위한 스캔라인 선택부(300)와, 스캔라인 선택부에 의해 선택된 스캔라인에 출력전압을 공급하기 위한 출력전압 공급부(302)를 구비한다.
스캔라인 선택부(300)는 소정의 주기(즉, 스캔펄스의 공급 타이밍)로 스캔데이터를 공급하기 위한 타이밍 제어부(304), 스캔데이터를 일시 저장하기 위한 제 1 및 제 2 버퍼(306, 310), 제 1 및 제 2 버퍼를 절연시키기 위한 포토 커플러(308), 및 제 2 버퍼로부터 스캔 데이터를 공급받아 스캔라인들을 순차적으로 또는 스캔라인들 전체를 활성화시키기 위한 스캔 구동 IC(312)를 구동한다. 그리고, 제 1 및 제 2 버퍼(306, 310)에는 타이밍 제어부(304) 및 포토 커플러(308)로부터 스캔 데이터가 각각 공급되어 일시 저장된다.
타이밍 제어부(304)는 스캔 데이터를 소정의 주기로 제 1 버퍼(306)에 공급하고, 또한 출력전압 공급부(302)에 설치된 제 1 내지 제 3 스위치(314, 316, 318)에 구동신호를 공급한다.
포토 커플러(308)는 기저전압원(GND)에 접속되는 제 1 버퍼(306)와, 스캔 구동 IC(312)에 접속되는 제 2 버퍼(310)를 전기적으로 절연시킨다.
스캔 구동 IC(312)는 제 2 버퍼로부터 스캔데이터를 공급받아 스캔라인들(S1 내지 Sn)을 순차적으로 활성화한다. 한편, 스캔 구동 IC(312)는 특정 시점(리셋펄스(RP)가 공급되는 시점)에서 모든 스캔라인들(S1 내지 Sn)을 활성화한다. 이때, 활성화된 스캔라인(S)에는 출력전압 공급부로부터 공급되는 소정의 전압(예를 들어 +5V, -5V 또는 기저전압(GND))이 출력된다.
출력전압 공급부(302)는 기저전압원(GND)과 노드(N) 사이에 접속되는 제 1 스위치(314), 리셋전압원(+5V)과 노드(N) 사이에 접속되는 제 2 스위치(316), 및 스캔전압원(-5V)과 노드(N) 사이에 접속되는 제 3 스위치(318)를 구비한다.
제 1 내지 제 3 스위치(314, 316, 318)는 타이밍 제어부(304)로부터 공급되는 구동신호에 의하여 턴-온(Turn-on) 또는 턴-오프(Turn-off)된다. 제 3 스위치(318)가 턴-온되면 스캔전압원(-5V)의 전압이 활성화된 스캔라인(S)에 공급된다. 즉, 제 3 스위치(318)가 턴-온되면 활성화된 스캔라인(S)에 스캔펄스가 공급된다. 스캔라인(S)에 스캔펄스가 공급된 후, 즉 제 3 스위치(318)가 턴-오프된 후, 제 1 스위치(314)가 턴-온된다. 제 1 스위치(314)가 턴-온되면 기저전압원(GND)의 전압이 활성화된 스캔라인(S)에 공급된다. 즉, 제 1 스위치(314)가 턴-온되면 스캔펄스가 공급된 스캔라인의 전압은 기저전압원(GND)까지 상승한다.
이와 같은 과정을 거쳐 모든 스캔라인들(S1 내지 Sn)에 스캔펄스가 공급된후 제 2 스위치(316)가 턴-온된다. 제 2 스위치(316)가 턴-온될 때 모든 스캔라인들(S1 내지 Sn)은 활성화된다. 따라서, 제 2 스위치(316)가 턴-온되면 모든 스캔라인들(S1 내지 Sn)에 리셋펄스가 공급된다. 이후, 제 1 스위치(314)가 턴-온되어, 리셋펄스가 공급된 스캔전극들(S1 내지 Sn)의 전압을 기저전압원까지 하강시킨다.
이와 같이 동작하는 종래의 평면형 FED의 화소셀들에는 높은 전압의 공급 등을 이유로 순간적인 과전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 외부의 충격 또는 구동회로의 오작동으로 인하여 과전류가 화소셀들에 공급될 수 있다. 이와 같이, 과전류가 화소셀에 공급되면 박막으로 형성된 절연체층(14)이 손상을 받게된다. 또한, 과전류가 소정 회수 반복하여 공급되면 절연체층(112)이 파괴되고, 이에 따라 스캔전극(114) 및 데이터전극(110)의 쇼트현상이 발생하게 된다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 스캔 구동부를 적용하는 경우에 있어서 패널의 데이터량에 따른 휘도의 차이를 보여주는 도이다. 도 3을 참조하면, 화면 중심에 일정한 크기의 흑(black) 신호를 가하면 도시된 바와 같이 데이터량이 많은 부분(밝은 부분)에서는 화면의 좌측에서 우측으로 갈수록, 즉 구동부에서 멀리 떨어질수록 감소하고, 데이터량이 적은 부분(즉, 흑표시가 있는 부분)에서는 일정함을 알 수 있다. 이와 같은 패널의 데이터량에 따른 휘도의 차이는 평면형 전계방출 표시장치의 구동시 스캔라인의 전류가 일정하지 않기 때문에 발생한다. 다시 말하면, 한 스캔라인에서 데이터량에 따라 대다수의 화소셀이 구동되는 경우에 구동부에서 멀리 떨어질수록 전류가 감소하기 때문에 전류 감소 현상이 발생하게 되어 휘도의차이가 발생하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 각 스캔라인에 순간적으로 과전류가 흐르거나 패널의 데이터량에 따라 전류가 감소하는 경우에도 각 스캔라인의 전류를 일정하게 하여 화면의 밝기를 동일하게 유지할 수 있는 평면형 FED의 구동장치를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 평면형 전계방출 표시장치의 화소셀을 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 스캔 구동부의 전체 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 스캔 구동부를 적용하는 경우에 패널의 데이터량에 따른 휘도의 차이를 보여주는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정전류 회로를 갖는 스캔 구동부의 전체 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정전류 회로의 상세한 구성을 보여주는 도로서, (a)는 PNP 트랜지스터와 저항을 이용한 정전류 회로이고, (b)는 PNP 트랜지스터와 다이오드를 이용한 정전류 회로이며, (c)는 정전류 회로의 일반적인 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 평면형 전계방출 표시장치에 의해 발생되는 구동 파형을 나타내는 파형도이다.
도 7은 본 발명에 따른 정전류 회로를 갖는 스캔 구동부를 적용하는 경우에패널의 데이터량에 따른 휘도의 차이를 보여주는 도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 상부기판 102 : 하부기판
104 : 애노드전극 106 : 형광체
108 : 전계방출 어레이 110 : 데이터전극
112 : 절연체층 114 : 스캔전극
300 : 스캔라인 선택부 302 : 출력전압 공급부
304 : 타이밍 제어부 306 : 제 1 버퍼
308 : 포토 커플러 310 : 제 2 버퍼
312 : 스캔 구동 IC 314 : 제 1 스위치
316 : 제 2 스위치 318 : 제 2 스위치
400 : 정전류 회로
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치는 다수의 데이터라인과; 상기 데이터라인과 교차하는 방향으로 형성되는 다수의 스캔라인과; 상기 데이터라인과 상기 스캔라인의 교차부에 위치하는 다수의 화소셀과; 상기 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동부와; 스캔펄스가 공급될 스캔라인을 선택하는 스캔라인 선택부, 공통 노드에 접속되는 기저전압원, 리셋전압원 및 스캔전압원, 상기 기저전압원, 상기 리셋전압원 및 상기 스캔전압원을 각각 온/오프 제어하는 제 1, 제 2 및 제 3 스위치를 갖는 출력전압 공급부 및 상기 스캔라인에 동일한 전류가 흐르도록 하는 정전류 회로를 포함하고 상기 정전류 회로가 상기 제 3 스위치와 상기 노드 사이에 위치하는 스캔 구동부를 구비한다.
상기 정전류 회로는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자에 병렬로 접속되는 저항을 구비한다.
또한, 상기 정전류 회로는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자와 병렬로 접속되는 다이오드를 구비한다.
또한, 상기 스위칭소자로는 PNP 트랜지스터 및 NPN 트랜지스터 중 어느 하나가 선택된다.
상기 목적들 이외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 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 발명에 따른 정전류 회로를 갖는 스캔 구동부의 전체 블럭도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 정전류 회로의 상세한 구성을 보여주는 도로서, (a)는 PNP 트랜지스터와 저항을 이용한 정전류 회로이고, (b)는 PNP 트랜지스터와 다이오드를 이용한 정전류 회로이며, (c)는 정전류 회로의 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 4에 있어서는 제 3 스위치와 노드 사이에 각 스캔라인에 일정한 전류를 흐르도록 하기 위한 정전류 회로를 추가한 점을 제외하고 도 2의 구성과 유사하다. 따라서, 여기에서는 정전류 회로의 동작에 대해서만 설명하고, 나머지 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 타이밍 제어부로부터 제 3 스위치에 구동신호가 공급되면, 제 3 스위치가 턴-온된다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 제 3 스위치가 턴-온될 때, 각 스캔라인에는 과전류가 흐를 수 있다. 또한, 제 3 스위치가 턴-온된 후처리할 데이터량이 많을 경우에는 구동부에서 멀어질수록 스캔라인의 전류가 감소하는 경우도 있다. 그러나, 양자의 경우에 있어서는 제 3 스위치와 노드 사이에 설치된 정전류 회로에 의해 각 스캔라인에는 일정한 전류가 흐르게 된다.
도 5를 참조하여 본 발명에 따른 정전류 회로에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 5의 (c)에서 정극성의 데이터라인측에서 부극성의 스캔라인측으로 흐르는 전류는 Iset로 표시되어 있다. 도면에서 Iset는 부하(저항)(Rref)를 통해서 흐르는 전류 Ir과 스위칭소자의 내부전류원에 의한 전류 Ibias의 합으로 된다. 즉,
Iset = Ir + Ibias = Vr/Rref + Ibias
이다(Vr은 부하(Rref)의 양단에 걸리는 전압). 여기서 스위칭소자의 내부전류원에 의한 전류 Ibias는 항상 일정하고, 또한 부하의 양단에 걸리는 전압(Vr)도 일정하기 때문에, 전류 Iset는 부하(Rref)에 의해서만 정해지며, 따라서 Rref를 적절히 조절함으로써 전류 Iset는 항상 일정하게 유지된다. 이와 같이 하여, 각 스캔라인에는 일정한 전류 Iset가 흐르게 된다. 따라서, 순간적인 과전류가 흐르거나 구동부에서 멀리 떨어질수록 전류의 크기가 감소하는 경우에도 화면의 밝기를 동일하게 유지할 수 있게 된다.
도 5의 (a)의 PNP 트랜지스터(Q)와 저항(R)으로 구성된 정전류 회로를 참조하면, 트랜지스터(Q)의 베이스에 인가되는 전류가 크면, 에미터와 베이스 사이의 채널폭이 작아져 전류가 감소하고, 또한 전류가 작으면 에미터와 베이스 사이의 채널폭이 커져 전류가 증가한다. 따라서, 항상 일정한 전류를 유지할 수 있는 것이다.
또한, 도 5의 (b)에 있어서도 동일한 결과가 얻어진다.
여기에서, 도 5의 예에서는 스위칭소자로서 PNP 트랜지스터(Q)를 사용하고 있지만, 그 이외의 것, 예를 들어 NPN 트랜지스터를 사용하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 예에서는 각각 저항(R)과 다이오드(D)를 이용하여 부하를 구성하였지만, 다른 소자를 이용하는 경우에도 동일한 결과를 얻을 수 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치에 의해 발생되는 구동 파형을 나타내는 파형도이다.
도 6을 참조하면, 평면형 FED의 스캔라인들(S1 내지 Sn)에는 부극성(-)의 스캔 펄스가 순차적으로 공급되고, 데이터라인들(D)에는 부극성의 스캔펄스에 동기되는 정극성(+)의 데이터펄스가 공급된다. 이때, 스캔펄스 및 데이터펄스가 공급된 화소셀에서는 스캔펄스 및 데이터펄스의 전압차에 의해 전자가 방출된다. 예를 들어, 제 1 스캔라인에 -5V의 스캔펄스가 인가되고, 데이터라인에 +5V의 데이터펄스가 인가되면, 제 1 스캔라인에 연결된 화소셀들에서는 10V의 전압차가 발생하고, 데이터펄스가 인가된 화소셀로부터 전자가 방출되게 된다. 즉, 평면형 FED는 데이터펄스의 유무에 따라 전자방출이 결정되고, 방출된 전자들에 의해 화상이 표시된다. 한편, 모든 화소셀이 구동된 후, 스캔라인들(S1 내지 Sn)에는 리셋펄스가 공급되어 화소셀들이 초기화된다.
도 7은 본 발명에 따른 정전류 회로를 갖는 스캔 구동부를 적용하는 경우에 패널의 데이터량에 따른 휘도의 차이를 보여주는 도이다.
도 7을 참조하면, 화면 중심에 일정한 크기의 흑(black) 신호를 가할 때 데이터량이 많은 부분이나 적은 부분에 있어서 화면의 밝기가 일정함을 알 수 있다. 즉, 정전류 회로를 사용하여 각 스캔라인의 전류를 일정하게 함으로써 화면 전체에 걸쳐 동일한 밝기를 갖게 할 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치는 스캔라인에 일정한 전류가 흐르도록 하는 정전류 회로를 구비한다. 이와 같은 구성에 의해 본 발명은 패널의 데이터량에 관계없이 각 스캔라인에 일정한 전류가 흐르도록 하여 화면의 밝기를 동일하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 화면 전체에 있어서 균일성을 유지할 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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 다수의 데이터라인과;
    상기 데이터라인과 교차하는 방향으로 형성되는 다수의 스캔라인과;
    상기 데이터라인과 상기 스캔라인의 교차부에 위치하는 다수의 화소셀과;
    상기 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동부와;
    스캔펄스가 공급될 스캔라인을 선택하는 스캔라인 선택부, 공통 노드에 접속되는 기저전압원, 리셋전압원 및 스캔전압원, 상기 기저전압원, 상기 리셋전압원 및 상기 스캔전압원을 각각 온/오프 제어하는 제 1, 제 2 및 제 3 스위치를 갖는 출력전압 공급부 및 상기 스캔라인에 동일한 전류가 흐르도록 하는 정전류 회로를 포함하고 상기 정전류 회로가 상기 제 3 스위치와 상기 노드 사이에 위치하는 스캔 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정전류 회로는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자에 병렬로 접속되는 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 정전류 회로는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자에 병렬로 접속되는 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭소자로는 PNP 트랜지스터 및 NPN 트랜지스터 중 어느 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 평면형 전계방출 표시장치의 구동장치.
KR10-2001-0065738A 2001-10-24 2001-10-24 정전류 회로를 사용하는 평면형 전계방출 표시장치의구동장치 KR100469975B1 (ko)

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