KR100778750B1 - 2극형 전계 방출 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하여 전자방출 에미터를 가지는 음극을 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결시키고, 형광체를 가지는 양극을 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결시키는 구조의 간단한 회로 그리고 각 스위칭 수단에 의한 제어신호의 인가 및 제어신호의 인가 시간을 제어하는 간단한 구동방식에 의하여 칼라를 표현할 수 있는 2극형 전계 방출 디스플레이가 개시된다.

전계 방출 디스플레이, 전자방출, 에미터, 스위칭 수단, 형광체, 접지

Description

2극형 전계 방출 디스플레이{Dipole Field Emission Display}

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이의 한 화소의 구조를 도시한 개략도(아래)와 상부 유리 기판 상의 양극 배열 상태도(위 왼쪽) 및 하부 유리 기판 상의 음극 배열 상태도(위 오른쪽)를 나타낸 것이다.

도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이의 한 화소의 구조를 도시한 개략도(아래)와 상부 유리 기판 상의 양극 배열 상태도(위 왼쪽) 및 하부 유리 기판 상의 음극 배열 상태도(위 오른쪽)를 나타낸 것이다.

도 1c는 양극과 음극의 매트릭스 신호선들의 교차 상태도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 각 음극 신호선이 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되는 회로 구성의 한 실시예를 나타낸 것이다.

도 3은 도 2의 회로 구성을 포함하는 음극판(하부판) 상의 배열을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 각 양극 신호선이 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되는 회로 구성의 한 실시예를 나타낸 것이다.

도 5은 도 4의 회로 구성을 포함하는 양극판(상부판) 상의 배열을 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이의 구동방식에 관한 모식도이다.

도 7은 본 발명에 따른 각 화소의 색도 및 휘도의 표현방식을 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6: 트랜지스터의 드레인 7: 트랜지스터의 게이트

8: 트랜지스터의 소스 11: 하부 유리기판

12: 음극(캐소드) 13: 전자방출 에미터

14: 상부 유리기판 15, 15': 양극(애노드)

16: 형광체 17: 블랙 매트릭스

본 발명은 2극형 전계 방출 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 음극의 신호선들과 양극의 신호선들에 인가되는 디스플레이 제어신호를 간단한 회로 및 구동방식에 의하여 구현할 수 있는 2극형 전계 방출 디스플레이에 관한 것이다.

전계 방출 디스플레이(Field Emission Display; FED)는 전계 에미터를 가지는 음극판(cathode plate)과 형광체를 가지는 양극판(anode plate)를 서로 평행하 게 좁은 간격으로 진공 패키징하여 제작되는 것으로서, 전계 에미터에 일정 이상의 전계를 걸어주면 전계 에미터로부터 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시하는 표시장치이다. 이러한 전계 방출 디스플레이는 종래의 브라운관(CRT)을 대체할 수 있는 평판 디스플레이로서 꾸준히 연구되어 왔다.

전계 방출 소자의 구조는 크게 캐소드와 애노드로 구성된 2극형(dipole type)과 캐소드, 게이트 그리고 애노드로 구성된 3극형(triode type)으로 분류할 수 있다. 에미터 물질로는 주로 금속, 실리콘, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, 카본 나노튜브 등이 사용된다.

2극형 전계 방출 소자는 소자의 구조가 간단하고 소자의 제조공정이 간단하여 경제성이 높다는 장점을 가진다. 그리고 2극형 소자는 방출되는 전자의 스퍼터링 효과가 크지 않고 이로 인하여 전계 에미터의 손상 우려가 적으며 게이트 및 게이트 절연막의 파괴 문제가 없다는 장점을 가진다.

한편, 2극형 전계 방출 소자는 3극형 소자와는 달리 전자 방출을 제어하는 게이트 전극을 가지지 않기 때문에 전자 방출 제어성이 나쁘다는 점과 저전압 구동이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 특히, 2극형 소자는 고전압의 디스플레이 신호를 인가하여야 하므로 고가의 고전압 구동회로가 필요할 뿐만 아니라 디스플레이의 색도, 휘도 등을 제어하기 위한 제어신호 생성을 위한 제어회로가 복잡해질 수 있다. 또한 2극형 소자는 주로 박막형으로 구성되는 2극형 전계 에미터의 전자 방출 특성이 불안정하고 균일성과 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다.

대한민국 특허등록 제0319453호는 이러한 2극형 전계 방출 디스플레이의 단 점을 극복하기 위하여, 전계 에미터에 행렬 매트릭스에 의한 신호들(스캔신호 및 데이터신호)를 인가하는 방식의 2극형 전계 방출 디스플레이를 개시하였다. 이 특허의 소자는 스캔신호 및 데이터신호가 각각 트랜지스터의 2개의 단자에 입력되고 트랜지스터의 나머지 단자는 전계 에미터에 연결된 구조를 가지고 있는데, 스캔신호에 의하여 각 전계 에미터가 작동하고 데이터신호에 의하여 각 화소의 휘도, 색도 등이 제어된다. 이러한 방식에서는 스캔신호 및 데이터신호는 각각 그것을 제어하는 회로에 의하여 생성되어야 하므로 회로구조가 복잡해질 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 2극형 전계 방출 소자의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은 2극형 전계 에미터의 불안정한 전자 방출 특성로 인하여 제어회로가 더욱 복잡해질 수 있음을 고려하여 디스플레이의 색도, 휘도 등을 간단한 회로구성에 의하여 제어할 수 있는 2극형 전계 방출 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명은 2극형 전계 방출 디스플레이를 제공한다. 본 발명에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이는 유리기판 상에 병렬로 형성된 띠 형상의 복수의 음극(캐소드전극), 상기 각 음극 상에 정해진 면적으로 반복적으로 형성되어 전계의 인가에 의하여 전자를 방출하는 전계 에미터를 포함하는 음극판을 가진다. 또한 본 발명의 디스플레이는 유리기판 상에 상기 음극의 띠와 수직하는 방향으로 병렬로 형성된 띠 형상의 복수의 양극(애노드전극), 상기 각 양극 상에 정해진 면적으로 반복적으로 형성되어 상기 전계 에미터로부터 방출된 전자의 충돌에 의하여 발광하는 형광체를 포함하는 양극판을 포함한다. 여기에서, 상기 각 음극들(신호선들)은 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되어 상기 각 음극 신호선들이 상기 접지에 접속(스위칭 온)할 때 상기 전계 에미터가 전자를 방출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 각 양극들(신호선들)은 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되고 또한 저항 소자를 통하여 전압 인가용 전원 또는 회로에 연결되어 상기 각 스위칭 수단이 상기 각 양극 신호선들을 상기 접지와의 접속을 끊을(스위칭 오프) 때 상기 각 양극 신호선들에 작동 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 디스플레이에서, 상기 음극 신호선들에의 신호 입력 및 상기 양극 신호선들에의 신호 입력의 조합에 의하여 상기 각 전계 에미터에서의 전자 방출 및 상기 각 형광체에서의 발광이 동시에 또는 순차적으로 조절되는 것이 바람직하다. 보다 특징적으로, 상기 양극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 스위칭 오프되어 상기 양극들에 순차적으로 작동전압이 인가되고, 상기 각 양극에 작동전압이 인가되는 동안에 상기 음극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 또는 동시적으로 스위칭 온되어 상기 각 음극에 접지전압이 인가됨으로써 접지전압이 인가된 상기 음극 상의 상기 전계 에미터들에 대응되는 상기 양극 상의 상기 형광체들에서 순차적으로 또는 동시적으로 발광(화소의 발광)하는 방식 또는 이와 반대로 상기 음극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 스위칭 온되어 상기 음극들에 순차적으로 접지 전압이 인가되고, 상기 각 음극에 접지 전압이 인가되는 동안에 상기 양극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 또는 동시적으로 스위칭 오프되어 상기 각 양극에 작동 전압이 인가됨으로써 접지전압이 인가된 상기 음극 상의 상기 전계 에미터들에 대응되는 상기 양극 상의 상기 형광체들에서 순차적으로 또는 동시적으로 발광(화소의 발광)하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 발광되는 화소의 휘도는 미리 정해진 각 화소의 최대 발광시간 대비 실제 발광시간을 조절함으로써 결정되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 각 양극 신호선에 작동전압이 인가될 때 한 화소의 삼원색에 대응하는 3개의 음극들에 동시적으로 접지전압이 인가되는 방식으로 구현된다. 이 때, 상기 발광되는 화소의 휘도는 미리 정해진 각 화소의 최대 발광시간 대비 실제 발광시간을 조절함으로써 결정되는 것이고, 이 때 각 삼원색의 발광시간의 차이에 의하여 각 화소의 색도가 조절되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 상기 스위칭 소자는 트랜지스터인 것이 바람직하고, 상기 전계 에미터는 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 카본 나노튜브로 이루어진 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 구체적인 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이의 한 화소 의 구조를 도시한 개략도(아래)와 상부 유리 기판 상의 양극 배열 상태도(위 왼쪽) 및 하부 유리 기판 상의 음극 배열 상태도(위 오른쪽)를 나타낸 것이고, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이의 한 화소의 구조를 도시한 개략도(아래)와 상부 유리 기판 상의 양극 배열 상태도(위 왼쪽) 및 하부 유리 기판 상의 음극 배열 상태도(위 오른쪽)를 나타낸 것이며, 도 1c는 양극과 음극의 매트릭스 신호선들의 교차 상태도를 도시한 것이다.

도 1a을 참조하면, 하부 유리 기판(11) 상에 띠 형상의 복수의 음극(캐소드전극)(12)이 병렬로 형성되고, 각 음극(12) 상에 정해진 면적으로 반복적으로 복수의 전자방출 에미터(13)가 형성된다. 음극은 통상적으로 금속, 특히 알루미늄으로 형성되고, 전자방출 에미터는 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 카본 나노튜브로 형성된다. 한편 상부 유리 기판(14) 상에 띠 형상의 복수의 양극(애노드전극)(15)이 병렬로 형성되고, 각 양극(15) 상에 정해진 면적으로 반복적으로 복수의 형광체(16)가 형성된다. 그리고 형광체들 사이에는 블랙 매트릭스(17)가 형성된다. 양극은 투명도전체, 특히 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되며, 형광체 및 블랙 매트릭스의 재료는 일반적으로 알려져 있다. 이렇게 구성되는 상부판(양극판)과 하부판(음극판)은 서로 평행하게 좁은 간격, 예를 들어 수백 미크론의 간격으로 진공 패키징되어 전계 방출 디스플레이의 패널로 제조된다. 이 때, 상부판의 양극선들과 하부판의 음극선들은 서로 수직 방향으로 배열되며, 하부판의 각 전자방출 에미터와 상부판의 각 형광체들이 서로 대응되게 대향하여 배치된다.

디스플레이에서 시각적으로 표시되는 하나의 점을 화소(pixel)라고 하는데, 칼라 디스플레이에서는 통상적으로 빛의 삼원색인 빨강색(R), 녹색(G) 및 파랑색(B)의 3개의 형광체와 이것들과 대응하는 3개의 전자방출 에미터로 이루어진 단위를 한 화소로 정의할 수 있고, R, G 및 B의 각 형광체와 이와 대응하는 1개의 전자방출 에미터로 이루어진 단위를 하나의 부화소(subpixel)로 정의할 수 있다. 한편 흑백 디스플레이에서는 1 개의 형광체와 이와 대응하는 1개의 전자방출 에미터로 이루어진 단위를 하나의 화소로 정의된다. 따라서, 상부판의 양극선들과 하부판의 음극선들은 형광체 및 전자방출 에미터에 신호를 제공하는 신호선들로서, 도 1c에서 보는 바와 같이, 위 또는 아래 방향에서 보았을 때 서로 교차되고 그 교차점은 각 화소 또는 각 부화소에 해당된다.

도 1b는 다른 실시예의 디스플레이 구조를 도시한 것으로서, 도 1a의 상부판의 투명전극 대신에 알루미늄 양극(15')을 사용하는 것인데, 불투명한 알루미늄(Al) 양극을 상부판에 사용하기 위해서는 도 1c에 도시한 바와 같이 형광체 상에 적층하여야 한다. 그리하여 아래쪽(알루미늄 양극 쪽)에서 상부판을 보았을 때, 형광체가 보이지 않는다(도 1c의 위 왼쪽). 한편, 도 1a 및 도 1b의 위 오른쪽에 하나의 음극선 상에 칼라 R, G 및 B에 대응하는 전자방출 에미터가 형성된 것으로 표현되어 있으나 이것은 한 화소(R, G 및 B로 구성)의 표현 단위를 시각적으로 보여주기 위한 것으로 실제로는 각 음극선에 칼라 R, G 및 B에 대응하는 전자방출 에미터가 독립적으로 형성되어 있다.

도 2는 본 발명에 따라 각 음극 신호선이 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되는 회로 구성의 한 실시예를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 회로 구성을 포함하 는 음극판(하부판) 상의 배열을 나타낸 것이다.

도 2 및 3을 참조하면, 음극(12)은 스위칭 수단을 통하여 접지(9)에 연결된다. 이 때, 스위칭 수단으로서 게이트 전극(7)에 의하여 소스(8)로부터 드레인(9)으로의 전자 흐름을 제어하는 MOS FET, MES FET 및 J FET를 포함하는 N 채널 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용할 수 있다. 스위칭 수단으로는 전계효과 트랜지스터 이외에도 NPN BJT, NPN IGBT 등과 같은 다른 종류의 트랜지스터를 사용할 수 있다. 이 때, 다른 종류의 트랜지스터를 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 연결하는 방식은 도 2를 참조하면 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 통상적 지식에 속하므로 상세한 설명은 생략한다.

이러한 회로 구성에 대하여, 트랜지스터의 게이트 전극(7)에 제어용 정해진 고전위(High Voltage; 약 0.7~20V)가 인가되면 트랜지스터의 드레인(6)과 소스(8)가 전기적으로 연결(스위치 온)됨으로써 전자방출 에미터(13)에 저전위(접지전위)가 인가되어 전자를 방출할 수 있는 조건을 갖추게 된다. 이 때 전자방출 에미터(13)에 인가되는 저전위를 조절할 수 있는 수단(예를 들어, 가변저항의 부가 또는 게이트 전위 조절에 의한 음극 전압의 조절이 가능한 트랜지스터)을 부가한다면 그것에 의하여 디스플레이의 칼라 발광 상태를 조절할 수 있다. 반면에 게이트 전극(7)에 저전위(Low Voltage; 약 0~0.5V)가 인가되면 드레인과 소스가 전기적으로 절단(스위치 오프)됨으로써 전자방출 에미터(13)에 전위가 인가되지 않음으로써 전자방출이 일어나지 않게 된다. 이와 같은 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되는 음극(12)의 회로구성은 도 3에 도시된 바와 같이, 각 음극 신호선들에 대하여 각각 적용된다. 도 3에서 CNT는 카본 나노튜브를 지칭하는 것으로서 음극(12) 상의 전자방출 에미터(13)를 의미한다. 그리하여 각 스위칭 수단의 게이트 전극에 인가되는 전압을 제어함으로써 각 음극들의 전자방출 상태를 제어할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따라 각 양극 신호선이 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되는 회로 구성의 한 실시예를 나타낸 것이고, 도 5은 도 4의 회로 구성을 포함하는 양극판(상부판) 상의 배열을 나타낸 것이다.

도 4 및 5를 참조하면, 양극(15)은 스위칭 수단을 통하여 접지(9)에 연결된다. 이 때, 스위칭 수단으로서 게이트 전극(7)에 의하여 소스(8)로부터 드레인(9)으로의 전자 흐름을 제어하는 MOS FET, MES FET 및 J FET를 포함하는 N 채널 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용할 수 있음은 위와 같다. 스위칭 수단으로는 전계효과 트랜지스터 이외에도 NPN BJT, NPN IGBT 등과 같은 다른 종류의 트랜지스터를 사용할 수 있음도 위와 같다. 한편 양극(15)은 또한 양극에 전압을 인가하는 전원(10) 또는 회로에 연결된다. 이러한 전원(10)은 양극(15)을 통하여 스위칭 수단 및 접지(9)에 연결될 수도 있으나, 양극(15)을 거치지 않고 곧바로 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 전원(10)으로부터의 입력은 양극(15)와 접지(9) 방향(트랜지스터)으로 분기된다. 이 때 전원(10)으로부터의 양극(15)과 접지(9) 방향의 분기점과 전원(10) 사이에는 저항(11)이 배치된다.

이러한 회로구성에서, 스위칭 수단인 트랜지스터의 게이트 전극(7)에 고전위(0.7~20V)를 인가하면 드레인(6)과 소스(8)가 전기적으로 연결됨에 따라 양극(15)에 접지전압이 인가되는 결과가 된다. 이 경우 위 저항(11)이 없다면 전원(10)이 곧바로 0V의 양극(15)에 연결되는 결과가 되므로 과전류가 흐르는 사고가 발생할 수 있기 때문에 저항(11)은 이를 방지하기 위한 것이다. 양극(15)에 접지전압이 걸리면 음극에서 전자방출 여부에 관계 없이 전자를 가속시키는 전계를 제공하지 못하므로 양극(15) 상의 형광체(16)는 발광하지 않게 된다. 반면에 게이트 전극(7)에 저전위(0~0.5V)가 인가되면 드레인(6)과 소스(8)의 전기적 연결이 절단되고 이에 따라 양극(15)에는 소정의 작동전압이 걸리게 되어 음극에서 전자방출이 발생했다면 전자를 가속시켜 양극(15) 상의 형광체(16)에 방출된 전자가 충돌되게 할 수 있다. 이와 같은 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되는 양극(15)의 회로구성은 도 5에 도시된 바와 같이, 각 양극 신호선들에 대하여 각각 적용된다. 그리하여 각 스위칭 수단의 게이트 전극에 인가되는 전압을 제어함으로써 각 양극들의 형광체 발광 상태를 제어할 수 있게 된다.

위에서 설명한 바와 같이, 음극 신호선들에 대해서는 트랜지스터의 게이트 전극에 고전위 신호가 인가되면 음극의 전자방출 에미터로부터 전자가 방출될 수 있는 상태가 되는데, 이 상태를 이하에서는 "활성 상태"라고 하고 그 신호들(게이트전극의 제어신호 및 음극 신호선의 신호)을 "활성 신호"라고 부르기로 한다. 한편 양극 신호선들에 대해서는 트랜지스터의 게이트 전극에 저전위 신호가 인가되면 양극의 형광체가 발광할 수 있는 상태가 되는데, 이 상태를 이하에서, Z마찬가지로 "활성 상태"라고 하고 그 신호들(위와 같음)을 "활성 신호"라고 부르기로 한다. 그리고 활성 상태 및 활성 신호가 아닌 것을 각각 "불활성 상태" 및 "불활성 신호"라고 부르기로 한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 2극형 전계 방출 디스플레이의 구동방식에 관한 모식도이다. 도 6은 한 화소가 하나의 형광체와 하나의 전자방출 에미터의 조합으로 구성된 경우의 단색 디스플레이 구동방식을 보여준다. 여기에서는 도 3 및 도5에 나타낸 바와 같이, 음극(12)의 신호선들을 열 전극 또는 열 신호선으로 표현하고 양극(15)의 신호선들을 행 전극 또는 행 신호선으로 표현한다. 그리고 CNT는 카본 나노튜브를 지칭하는 것으로서 음극(12) 상의 전자방출 에미터(13)를 의미한다.

먼저 1행의 양극(15)에 접속되는 스위칭 수단인 트랜지스터의 게이트 전극(7)에 1행 전계인가 제어단자전압으로서 저전위(Low)를 인가하고(활성 제어신호 인가), 나머지 행의 양극 신호를 제어하는 게이트 전극에 고전위(High)를 인가하면(불활성 제어신호 인가), 1행의 양극에만 작동전압이 걸리고 나머지 행들의 양극에는 접지전압이 걸리게 된다. 이 상태를 소정 시간 동안 유지한 후 다음으로 2행의 양극에만 작동전압이 걸리고(해당 게이트 전극에 저전위 인가) 나머지 행들의 양극에는 접지전압이 걸리게 하여(해당 게이트 전극에 고전위 인가) 동일한 소정 시간 동안 유지한다. 그리고 이러한 과정을 반복적으로 수행한다.

한편, 1행의 양극에만 작동전압이 인가되는(해당 게이트 전극에 저전위 인가) 시간 동안에, 1열의 음극에서 N열의 음극까지 해당 열의 음극에만 순차적으로 분할된 소정 시간 만큼 접지전위(해당 게이트 전극에 고전위 인가)를 인가한다. 그러면 디스플레이의 1행은 1열부터 N열까지 순차적으로 제어신호에 따른 이미지를 출력하게 된다. 1행의 이미지 신호가 이와 같은 방식으로 스캔이 완료되면 위에서 설명하는 바와 같이 2행에 작동전압이 인가되어 활성화되고 동일한 방식으로 디스플레이의 2행이 1열부터 N열까지 순차적으로 이미지를 출력하게 된다. 이와 같이, (1행, 1열)에서부터 (N행, N열)까지의 모든 화소가 스캔되면 디스플레이의 한 화면에 이미지가 출력되는 것이다. 이 때, 이러한 스캔은 인간의 시각으로는 인지할 수 없을 정도의 빠른 속력으로 이루어지기 때문에 사람은 착시에 의하여 한 화면에 화상이 동시에 표현되는 것으로 인지하게 된다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았지만, 삼원색에 의해 색상을 표현하는 칼라 디스플레이에서도 위와 동일한 방식으로 구동된다. 다만 단색 디스플레이와의 차이점은 칼라 디스플레이는 삼원색(R, G 및 B)에 의하여 여러 또는 모든 색상을 구현하여야 하기 때문에 양극의 행 신호가 인가되는 것에 대하여 음극의 열 신호가 순차적으로 인가될 때 한 화소의 양극들의 R, G 및 B의 형광체들에 대응하는 음극의 열 신호들은 동시적으로 인가되어야 한다는 것이다. 한편, 위에서 행 신호가 인가된 상태를 기준으로 열 신호가 순차적으로 인가되어 스캔되는 것으로 설명하였으나, 열 신호가 인가된 상태를 기준으로 행 신호가 순차적으로 인가되어 스캔되더라도 무방하며 위 두 스캔 방식은 실질적으로 차이가 나지 않는 것이다. 다만, 칼라 디스플레이에 있어서는 한 화소의 부화소들의 신호는 항상 동시적으로 인가되어야 칼라 표시가 가능하다.

일반적으로 칼라 디스플레이의 각 화소의 색도 및 휘도 등을 표현하기 위해서는 각 음극 신호선과 각 양극 신호선에 걸리는 전압들을 조절하여야 하지만 많은 화소에 대하여 그 전압들의 조절에 의하여 칼라 이미지 표현을 정확하게 제어하는 것이 쉽지 않고 또한 제어회로가 복잡하게 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 신호선들에서의 전압 조절에 의한 칼라 이미지 표현 방식을 완전히 또는 부분적으로 배제할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 음극에 실질적으로 접지전압이 인가되거나 또는 전압이 인가되지 않게 하고, 또한 예를 들어 양극의 모든 행 신호에 동일한 작동전압이 걸리게 하여 구동방식을 단순화시킬 수 있다. 이러한 경우 전압에 의해서는 다양한 칼라를 표현할 수 없으므로 본 발명은 아래에서 설명하는 바와 같이, 각 화소의 색도 및 휘도의 표현을 각 화소의 부화소들(R, G 및 B)의 발광시간을 조절하는 단순한 방식으로 구현한다.

도 7은 본 발명에 따른 각 화소의 색도 및 휘도의 표현방식을 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 위에서 설명한 바와 유사하게, 어떤 한 행의 활성 양극 신호가 인가된 동안에 한 화소의 3개의 부화소들(R, G 및 B)에 대한 활성 음극 신호가 그 화소에 대하여 설정된 소정 시간 내에 동시에 인가된다. 이 때, 각 부화소의 음극 신호의 활성 시간은 그 화소에서 표현될 색상, 색도 및 휘도에 따라 조절된다. 도 7은 한 화소의 1열(R), 2열(G) 및 3열(B)에 대한 활성 시간을 지속적 방식으로 구현한 예를 보여주는데, 이러한 활성시간(발광시간)에 따라 실제로는 동시적으로 발광하는 시간에 대해서는 해당 색상이 합성되고 단독으로 발광하는 색상은 합성이 되지 않지만 인간의 시각으로는 착시현상에 의하여 실제 합성되지 않는 시간 영역에서의 단색 발광도 해당 화소의 칼라로 합성되어 보이게 된다. 한편 한 화소의 4열(R), 5열(G) 및 6열(B)에 대한 활성시간에 대해서는 단속적 반복 방식의 구현 예를 보여주는데, 위에서 설명한 바와 유사하게 인간 시력의 착시현상을 이용한 칼라 의 합성에 의하여 다양한 색상을 구현할 수 있다. 이러한 간단한 방식으로 칼라의 색상, 색도 및 휘도를 표현함으로써 간단한 회로구성 및 구동방식에 의하여 다양한 칼라를 구현할 수 있게 된다.

본 발명은 전자방출 에미터를 가지는 음극을 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결시키고, 형광체를 가지는 양극을 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결시키는 구조의 간단한 회로 그리고 각 스위칭 수단에 의한 제어신호의 인가 및 제어신호의 인가 시간을 제어하는 간단한 구동방식에 의하여 칼라를 표현할 수 있는 2극형 전계 방출 디스플레이를 제공한다.

Claims (9)

1. 유리기판 상에 병렬로 형성된 띠 형상의 복수의 음극(캐소드전극), 상기 각 음극 상에 정해진 면적으로 반복적으로 형성되어 전계의 인가에 의하여 전자를 방출하는 전계 에미터를 포함하는 음극판과 유리기판 상에 상기 음극의 띠와 수직하는 방향으로 병렬로 형성된 띠 형상의 복수의 양극(애노드전극), 상기 각 양극 상에 정해진 면적으로 반복적으로 형성되어 상기 전계 에미터로부터 방출된 전자의 충돌에 의하여 발광하는 형광체를 포함하는 양극판을 포함하고,

   상기 각 음극들(신호선들)은 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되어 상기 각 음극 신호선들이 상기 접지에 접속(스위칭 온)할 때 상기 전계 에미터가 전자를 방출하고, 상기 각 양극들(신호선들)은 스위칭 수단을 통하여 접지에 연결되고 또한 저항 소자를 통하여 전압 인가용 전원 또는 회로에 연결되어 상기 각 스위칭 수단이 상기 각 양극 신호선들을 상기 접지와의 접속을 끊을(스위칭 오프) 때 상기 각 양극 신호선들에 작동 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 음극 신호선들에의 신호 입력 및 상기 양극 신호선들에의 신호 입력의 조합에 의하여 상기 각 전계 에미터에서의 전자 방출 및 상기 각 형광체에서의 발광이 동시에 또는 순차적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
4. 제1항에 있어서,

   상기 양극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 스위칭 오프되어 상기 양극들에 순차적으로 작동전압이 인가되고, 상기 각 양극에 작동전압이 인가되는 동안에 상기 음극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 또는 동시적으로 스위칭 온되어 상기 각 음극에 접지전압이 인가됨으로써 접지전압이 인가된 상기 음극 상의 상기 전계 에미터들에 대응되는 상기 양극 상의 상기 형광체들에서 순차적으로 또는 동시적으로 발광(화소의 발광)하는 방식 또는 이와 반대로 상기 음극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 스위칭 온되어 상기 음극들에 순차적으로 접지 전압이 인가되고, 상기 각 음극에 접지 전압이 인가되는 동안에 상기 양극 신호선들에 연결된 상기 스위칭 소자들이 순차적으로 또는 동시적으로 스위칭 오프되어 상기 각 양극에 작동 전압이 인가됨으로써 접지전압이 인가된 상기 음극 상의 상기 전계 에미터들에 대응되는 상기 양극 상의 상기 형광체들에서 순차적으로 또는 동시적으로 발광(화소의 발광)하는 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
5. 제4항에 있어서,

   상기 발광되는 화소의 휘도는 미리 정해진 각 화소의 최대 발광시간 대비 실제 발광시간을 조절함으로써 결정되는 것임을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
6. 제4항에 있어서,

   상기 각 화소가 빨강색(R), 녹색(G) 및 파랑색(B)의 빛의 삼원색으로 이루어진 형광체로 된 부화소(subpixel)들로 이루어지는 경우, 상기 각 양극 신호선에 작동전압이 인가될 때 한 화소의 삼원색에 대응하는 3개의 음극들에 동시적으로 접지전압이 인가되는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
7. 제6항에 있어서,

   상기 발광되는 화소의 휘도는 미리 정해진 각 화소의 최대 발광시간 대비 실제 발광시간을 조절함으로써 결정되는 것이고, 이 때 각 삼원색의 발광시간의 차이에 의하여 각 화소의 색도가 조절되는 것임을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스위칭 소자는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.
9. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전계 에미터는 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 카본 나노튜브로 이루어진 것임을 특징으로 하는 2극형 전계 방출 디스플레이.

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