KR100565729B1 - 전계방출 표시소자 및 그 구동방법 - Google Patents

전계방출 표시소자 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전계방출 표시소자의 휘도레벨을 향상시키는 전계방출 표시소자의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 구동방법은 로오전극의 해당 구동시간 이외의 구간동안 구동전압을 플로팅하여 발광을 유지시킨다.
이에따라, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 구동방법은 게이트전극이 1프레임동안 발광을 유지하게 되므로 휘도레벨을 향상하게 된다.

Description

전계방출 표시소자 및 그 구동방법{Field Emission Display and Method of Driving The Same}
도 1은 종래의 전계방출표시소자의 화소셀의 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래의 전계방출표시소자의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 구조를 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전계방출표시소자의 구동방법을 설명하기위해 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 이미터전극 4,26 : 게이트전극
6 : 애노드전극 8,28 : 칼럼구동부
10,20 : 로오구동부 12 : 화소셀
22 : 다이오드 24 : 로오전극
본 발명은 전계방출 표시소자의 구동방법에 관한 것으로, 특히 전계방출 표시소자의 휘도레벨을 향상시키는 전계방출 표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근들어, 전계방출 표시장치(Field Emission Display; 이하, "FED"라 함)는 우수한 디스플레이 특성 및 제조가격의 경쟁력 등의 이점으로 인하여 차세대 평면 디스플레이 장치로 응용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 FED는 음극선관과 같이 전자선 여기 형광체 발광을 이용하는 것으로 첨예한 음극(즉, 이미터 팁)에 고전계를 집중해 양자역학적인 터널(Tunnel) 효과에 의하여 전자를 방출하는 냉음극을 이용하고 있다. 이때, 방출된 전자를 양극 및 음극간의 전압으로 가속시켜 양극에 형성된 형광체막에 충돌시킴에 의해 형광체가 여기·발광되어 화상을 표시하게 된다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 FED 화소셀은 전자를 방출하는 이미터 전극(2)과, 상기 이미터 전극(2)에서 전자를 인출하는 게이트 전극(4)과, 상기 방출된 전자를 유도함과 아울러 가속시키는 애노드 전극(6)을 구비한다. 이미터 전극(2)은 이미터 전도층(2a)과 이미터 팁(2b)으로 구성되어 있으며, 이미터 구동전압은 이미터 전도층(2a)을 경유하여 이미터 팁(2b)에 인가된다. 또한, 게이트 전극(4)과 이미터 전도층(2a) 사이에는 절연층(도시되지 않음)이 형성되어 게이트 전극(4)과 이미터 전극(2)을 전기적으로 격리시키게 된다. 애노드 전극(6)은 투명전극으로 형성되어 있으며, 애노드 전극(6)의 하면에는 형광체(도시되지 않음)가 도포되어 있다. 이러한 이미터(2)와 게이트(4)는 칼럼과 로오 전극으로 구성되어 매트릭스 구조를 이루며, 각 전극에 구동전압을 공급하는 칼럼 구동부와 로오 구동부가 있다. 게이트 전극(4)에는 로오 구동부(도시되지 않음)에서 양의 전압레벨을 갖는 스캔펄스가 인가되고, 이미터 전극(2)에는 칼럼 구동부(도시되지 않음)에서 음의 전압레벨을 갖는 영상 데이터 펄스가 인가되면, 이미터 전극(2)과 게이트 전극(4) 사이에는 문턱전압 이상의 전압이 공급되어 이미터 팁(2b)에서 전자가 방출된다. 상기 방출된 전자는 애노드 전극(6)에 인가된 구동전압에 의해 유도됨과 아울러 가속되어 형광체(도시되지 않음)와 충돌하여 형광체를 여기·발광시키게 된다. 이때, 각각의 화소(Pixel)는 칼라를 구현하기 위해 적색(Red; 이하 "R"라 함), 녹색(Green; 이하 "G"라 함), 청색(Blue;이하 "B"라 함)의 서브픽셀(Sub-Pixel)을 가지게 된다.
도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 전계방출 표시장치(Field Emission Display ; 이하 "FED"라 함)는 n개의 로오 전극라인들(R1 내지 Rn)에 접속되어 각각의 로우 라인전극들(R1 내지 Rn)을 순차적으로 인에이블 시키는 로오 구동부(Row Driver;10)와, m개의 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)에 접속되어 로오 전극라인이 인에이블되는 기간동안 화상 데이터를 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)에 순차적으로 공급하는 칼럼 구동부(Column Driver;8)와, 상기 로오 전극라인들(R1 내지 Rn)과 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)의 교차부에 매트릭스(Matrix) 형태로 형성된 화소(Pixel;12)를 구비한다. 로오 구동부(10)에서는 제1 내지 제n 로오 전극라인들(R1 내지 Rn)을 순차적으로 인에이블 시키도록 스캔펄스(Scan Pulse)를 공급하게 된다. 칼럼 구동부(8)는 로오 전극라인들이 인에이블되는 동안 화상 데이터를 제1 내지 제m 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)에 순차적으로 공급하게 된다. 예를들어 설명하면, 제1 로오 전극라인(R1)에 스캔펄스가 인가되면 제1 로오 전극라인이 인에 이블 된다. 제1 로오 전극라인(R1)이 인에이블된 동안 제1 내지 제m 칼럼 라인전극들(C1 내지 Cm)에는 화상 데이터가 순차적으로 인가되며, 제1 로오 전극라인에 접속된 화소(12)들에서는 화상 데이터에 대응하는 량의 전자를 방출하게 된다. 즉, 화면상에는 한 라인에 대응하는 화상이 표시되게 된다. 이러한 과정을 순차적으로 제n 로오 전극라인(Rn)까지 수행하게 되면, 하나의 화면에 대응하는 화상이 표시되어 진다.
한편, 각각의 화소(12)들에는 도 1에 도시된바와같이 이미터 전극(2), 게이트 전극(4) 및 애노드전극(6)이 일정한 간격으로 상하로 배치된 구조를 가지므로 패널 캐패시턴스(Capacitance)가 형성된다. 이러한 패널 캐패시턴스는 스캔펄스 및 데이터 펄스를 홀더시켜 화질에 악영향을 끼치게 된다. 이에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다. 각 로오전극들(R1 내지 Rn)에는 구동전압이 순차적으로 공급됨과 아울러, 구동전압의 공급시간이 일정하게 정해져 있다. 각 로오전극들은 해당 로오라인이 구동되는 시간이외에는 기준레벨(예를들면, 0V)을 유지해야한다. 이때, 해당 로오라인이 기준레벨이 아닌 임의의 값을 가질 경우 인접하는 로오전극에 공급되는 구동전압과 오동작을 일으켜 원하지 않는 크로스토크(Crosstalk)가 발생되므로 화질을 저하시키는 문제점이 도출되고 있다. 또한, 종래의 전계방출 표시소자는 각 로오라인이 구동되는 소정의 시간동안만 발광되어 각각의 로오라인이 독립적으로 발광하게 되므로 전체적인 휘도레벨이 저하되는 문제점이 도출되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전계방출 표시소자의 휘도레벨을 향상시키는 전계방출 표시소자 및 그 구동방법을 제공 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 구동방법은 로오전극의 해당 구동시간 이외의 구간동안 구동전압을 플로팅하여 발광을 유지시킨다.
또한, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자는 로오 전극들과 칼럼 전극라인들의 교차부에 매트릭스 형태로 마련된 게이트 전극과, 게이트 전극과 로오전극 사이에 접속된 다이오드를 구비한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전계방출표시소자는 n개의 로오 전극들(R1 내지 Rn)에 접속되어 각각의 로오 전극들(R1 내지 Rn)을 순차적으로 인에이블 시키도록 스캔펄스(Scan Pulse)를 공급하는 로오 구동부(Row Driver;20)와, m개의 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)에 접속되어 로오 전극이 인에이블되는 기간동안 영상신호를 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)에 공급하는 칼럼 구동부(Column Driver;28)와, 상기 로오 전극들(R1 내지 Rn)과 칼럼 전극라인들(C1 내지 Cm)의 교차부에 매트릭스(Matrix) 형태로 형성된 화소를 구비한다. 여기서, 로오전극(24)은 기존의 방식과 같이 칼럼전극(25)을 걸쳐 위치하고, 각 화소를 구성하기 위한 게이트 전극(26)은 칼럼전극(25)과 대향하여 상부에 별도로 위치한다. 이러한, 로오전극(24)과 게이트 전극(26)사이에는 다이오드(22)가 형성되며, 다이오드(22)는 각각의 게이트 전극(26)과 연결되어 있다. 이에, 로오 전극라인(24)에 로오 구동부(20)로부터 구동 펄스(Positive Pulse)가 인가되면 다이오드(22)가 온(On)되어 해당 게이트 전극(26)에 전압이 인가되어 액티브(Active)방식으로 구동한다. 반면, 로오전극(24)에 전압이 인가되지 않으면(0V) 다이오드(22)는 오프(Off)되어 각 화소는 회로적으로 고립되어 독립된 화소로서의 특성을 갖는다. 즉, 로오전극(24)이 선택되면 다이오드(22)가 온(On)되어 정상 동작을 하지만 스캔 라인을 지나 다이오드가 오프(Off)가 되면, 각 화소들은 독립적으로 뜬 상태(Floating)된다. 이 상태에서는 칼럼 구동부(28)로부터 전압을 인가받는 이미터 전극(도시하지 않음)과 게이트 전극(26)은 패널 커패시터(Panel capacitance)의 영향을 받아 로오전극(24)이 선택되었을 때 인가되었던 컬럼전압 즉, 데이터 전압을 유지한다.
도 4를 결부하여 본 발명에 따른 FED의 구동원리에 대하여 살펴보기로 한다.
도 4의 (b)에 도시된바와같이 소정의 전압레벨(예를들면, 10V)을 갖는 스캔펄스가 제1 로오전극 구동시간(tR1)동안에 제1 로오전극(R1)에 인가되고, 이와동시에 도 4의 (a)에 도시된바와같이 소정의 전압레벨(예를들면, 9V)을 갖는 영상신호 가 인가될 경우 해당 게이트 전극(G11)에는 도 4의 (c)에 도시된바와같이 소정의 구동전압(예를들면, 19V)이 인가된다. 한편, 제2 로오전극 구동시간(tR2)동안에 제1 로오전극(R1)은 로우레벨을 가지게 되므로 다이오드(22)가 턴-오프된다. 이때, 제11 게이트전극(G11)은 전기적으로 고립되어 상기 구동전압(예를들면, 19V)를 유지함과 아울러 도 4의 (d)에 도시된바와같이 제2 로오전극 구동시간(tR2)동안 인가되는 소정의 전압레벨(예를들면, 4V)을 갖는 영상신호에의해 플로팅된다. 이 경우, 제11 게이트 전극(G11)에는 인가되는 총 전압은 23V이지만 전자방출에 기여하는 전압은 상기 구동전압(예를들면, 19V)이 된다. 즉, 플로팅전압(예를들면, 4V)은 해당 게이트전극의 전자의 방출에는 기여하지 못하고 그 기준레벨만 변화시키게 된다. 한편, 제3 로오전극 구동시간(tR3)동안에 인가되는 소정의 전압레벨(예를들면, 6V)을 갖는 영상신호에의해 도 4의 (e)에 도시된바와같이 제11 게이트 전극(G11)이 플로팅된다. 이와 동일한 방식에의해 제4 내지 제n 로오전극 구동시간동안 제11 게이트전극(G11)이 각각의 영상신호에 대응하여 플로팅 된다. 본 발명에 따른 전계방출표시장치 구동방법은 로오전극을 구동시키는 시간에만 구동전압을 인가하고 그외의 시간에는 전극을 소정의 레벨로 플로팅시키게 된다. 예를들면, 제2 로오전극 구동시간(tR2)동안 제1 라인 게이트전극들(G11 내지 G1m)은 플로팅되어 각각의 게이트 전극에 인가된 구동전압을 유지하게 된다. 이러한 원리에의해, 제n 로오전극 구동시간(tRn)일 때에도 제1 내지 제n-1라인 게이트전극(G21 내지 Gn-1m)은 자신에게 인가된 구동전압을 유지하게 된다. 즉, 각 셀에서의 구동전압 레벨이 해당 프레임동안 유지할수 있게되어 화면의 휘도레벨을 향상하게 된다.
도 5를 결부하여 본 발명에 따른 FED 구동방법에 대하여 설명하기로 한다. 로오전극에 소정의 전압(예를들면, 10V)을 갖는 스캔펄스를 인가하고, 제1 칼럼라인에 도 4의 (a)에 도시된바와같은 영상신호가 순차적으로 인가될 경우, 제1 칼럼라인에 접속된 게이트전극에는 도 5에 도시된바와같은 전압이 인가된다. 즉, 제1 로오전극(R1)에 접속된 게이트전극(G11)에는 제1 로오전극(R1)에서 인가되는 스캔펄스의 전압(10V)과 제1 칼럼라인에서 인가된 영상신호의 전압(9V)이 합해진 구동전압(19V)이 인가된다. 이 경우, 로오전극에 인가되는 전압레벨(예를들면, 10V)은 전계방출소자에서 전자가 방출될수 있는 문턱전압을 의미한다. 이와동일한 방식에 의해 제2 로오전극(R2)에 접속된 게이트전극(G21)에는 14V의 전압이 인가되고, 제3 로오전극(R3)에 접속된 게이트전극(G31)에는 16V의 전압이 인가된다. 이와 같은 방법은 제n 로오전극(Rn)에 접속된 게이트전극(Gn1)에도 동일하게 적용된다. 한편, 종래의 로오 라인 발광시간은 1 프레임을 로오라인의 수로 나눈 시간 동안만 로오라인이 발광을 유지하지만 본발명의 게이트라인은 발광시간을 1 프레임동안 계속 유지하게 된다. 이에따라, 본 발명에 따른 전계방출표시소자의 구동방법은 로오라인 수의 배수 만큼에 대응하는 발광시간을 유지하게 되어 화면의 휘도레벨을 향상시키게 된다. 예를들어 설명하면, 640 × 480인 화면을 60㎐로 동작시킬 경우, 종래의 한 라인 발광시간은 1 프레임의 시간(즉, 16.67㎳)을 로오라인수(즉, 480 라인)로 나눈값인 34.7㎲가 되지만, 본 발명에서의 한 라인 발광시간은 16.67㎳동안 유지되므로 480배의 휘도향상을 얻게된다. 이 경우, 발광유지시간은 설계자의 의도에 따라 패널의 캐패시턴스량을 조정함에 의해 조절할수 있을 것이다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 전계방출표시소자의 구동방법은 게이트전극이 1프레임동안 발광을 유지하게 되어 휘도레벨을 향상시킬수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 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. n개의 로오 전극들을 순차적으로 인에이블 시키도록 스캔펄스를 공급하는 로오 구동부와, 상기 로오 전극이 인에이블되는 기간동안 영상신호를 m개의 칼럼 전극라인들에 공급하는 칼럼 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자의 구동방법에 있어서,
    상기 칼럼 전극과 로오 전극은 서로 교차하여 형성되며, 상기 로오 전극과 각 화소를 구동하기 위한 게이트 전극사이에는 다이오드가 각각의 게이트 전극과 연결되어, 상기 로오 전극의 해당 구동시간 이외의 구간동안 구동전압을 플로팅하여 발광을 유지하는 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로오구동부에 접속된 다이오드가 로오라인의 해당 구동시간 동안 턴-온되고 나머지 구간동안 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자의 구동방법.
  3. n개의 로오 전극들을 순차적으로 인에이블 시키도록 스캔펄스를 공급하는 로오 구동부와, 상기 로오 전극이 인에이블되는 기간동안 영상신호를 m개의 칼럼 전극라인들에 공급하는 칼럼 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자에 있어서,
    상기 칼럼 전극과 로오 전극은 서로 교차하여 형성되고, 각 화소를 구동하기 위한 게이트 전극은 상기 로오 전극과 별도로 형성되며, 상기 게이트 전극은 각각의 다이오드에 의해 상기 로오 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스캔펄스가 하이레벨을 갖는 동안 상기 다이오드가 턴-온되어 상기 게이트 전극에 구동전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 스캔펄스가 로우레벨을 갖는동안 상기 다이오드가 턴-오프되어 상기 게이트전극에 인가된 전압을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
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