KR19990043892A - 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치에 관한 것으로, 궤환을 통해 캐소드와 접지 사이에 일정전류를 흐르게 하는 연산 증폭기와 N채널 모스 트랜지스터로 구성된 전압 팔로워의 궤환노드와 접지 사이에 병렬연결된 다수개의 저항과, 상기 저항을 선택적으로 연결하는 스위칭 소자로 이루어진 저항 가변부를 구비하여서 상기 캐소드와 접지 사이의 일정전류를 가변시킴으로써, 밝기레벨의 조정을 위해 요구되었던 연산 증폭기의 수를 줄여서 칩의 설계면적을 줄임과 동시에 소모전력을 감소시켜 효율을 향상시킨 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치에 관한 것이다.

Description

전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치

본 발명은 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 병렬연결된 저항과 상기 저항을 선택적으로 연결해 주는 스위칭 소자로 구성된 저항 가변부를 사용하여 전류제어를 하므로써 칩의 설계면적을 줄임과 동시에 소모전력을 줄인 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치에 관한 것이다.

새로운 평판 표시기로 각광받고 있는 전계 방출 표시기(Field Emission Display; FED)는 방출된 전자를 이용하여 화면을 표시하는 음극선관(CRT)과 유사한 방법으로 화면을 표시하는데, 냉전자 방출(cold electron emission)을 이용한다는 면에서 열전자 방출(thermal electron emission)을 이용하는 음극선관(CRT)과는 차이가 있다.

이러한 전계 방출 표시기(FED)는 전자를 방출하는 전계 방출 소자들을 픽셀(pixel)별로 수백 내지 수천개 설치하고, 상기 전계 방출 소자들로부터의 전자들을 형광막이 도포된 전극에 충돌시켜 화상이 표시되도록 하는 것이 일반적이다.

그래서, 종래에는 상기 전계 방출 표시기의 구동회로로 전류제한 능력을 갖는 전류미러를 이용하여 방출되는 전자량을 직접 제어하는 방식을 취하였는데, 이는 전계 방출 표시기(FED)의 소자들이 전류-전압특성이 약간씩 다르다 하여도 정확하게 방출되는 전자량을 제어할 수 있으며, 또한 따로 전류제한 회로를 구현해야 할 필요가 없기 때문이었다.

그런데, 전류미러를 이용한 전계 방출 표시기의 구동장치는 회로 특성상 불안정한 출력특성을 갖는 관계로 현재에는 이의 보완을 위해 전류미러 구조 대신 연산 증폭기를 이용하여 전계 방출 표시기를 구동하고 있다.

도 1 은 종래의 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치를 나타낸 회로도로서, 미국 특허 출원번호 제5,157,309호에 제시된 회로도이다.

동 도면에 따른 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치는, 기준전압(Vref)과 궤환노드(N1)를 통해 피드백된 전압을 차연산하여 증폭하는 연산 증폭기(13)와 상기 연산 증폭기(13)의 출력전압이 게이트로 인가되며 캐소드(10)와 상기 궤환노드(N1) 사이에 직렬로 연결된 제1 N채널 모스 트랜지스터(MN1)로 이루어진 전압 팔로워(voltage follower :30)와, 상기 캐소드(10)와 제1 N채널 모스 트랜지스터(MN1) 사이에 연결되며 게이트로 인에이블 신호인 컬럼 어드레스 신호 또는 로우 어드레스 신호(s1)가 인가되어 상기 캐소드(10)와 접지 사이의 전류경로(current path)를 형성하는 제2 N채널 모스 트랜지스터(MN2)로 이루어지는 인에이블부(20)와, 상기 전압 팔로워(voltage follower :30)의 궤환노드(N1)와 접지 사이에 직렬연결된 저항(R)으로 구성된다.

상기 구성으로 이루어지는 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치의 출력 전류(I)는 Vref /R이 된다.

그리고, 상기 캐소드(10)와 접지 사이에 형성된 전류경로에 의해 캐소드의 상단부, 즉, 팁에서 전자가 발생되고, 상기 전자는 게이트(11)에 인가된 고전압(애노드(12)에 인가되는 전압보다 낮다)에 의해 홀쪽으로 가속된 후, 형광막(도면에는 도시되지 않음)이 도포되어 있는 애노드(12)의 배면으로 충돌하여 그 충돌 전자량에 해당하는 광을 발생하여 화상이 표시되도록 한다.

그런데, 연산 증폭기(13)를 사용하여 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치를 구현하게 되면, 전압 팔로워(voltage follower :30)를 구성하는 연산 증폭기(13)와 N채널 모스 트랜지스터(MN1) 사이의 궤환을 통해 궤환노드(N1)의 전압이 기준전압(Vref)으로 일정해지므로 캐소드(10) 상단 즉, 팁을 통해 방출되는 전자량이 일정해지게 되므로 이전의 전류미러를 사용한 것에 비해 보다 안정적인 출력 특성을 갖고, 또한 기준전압(Vref)을 외부에서 조절하므로써 펄스폭 변조방식(Pulse Width Modulation: PWM)에도 적용이 가능해지는 장점이 있다.

그러나, 연산 증폭기를 사용하여 구현한 전류원은 하나의 저항과 하나의 연산 증폭기를 구비하기 때문에 전류량의 조절을 위해서는 입력전압과 저항값을 조정하여야만 한다.

그래서, 예를들어 4레벨의 밝기 조정을 위해서는 2개의 연산증폭기와 2개의 저항이 요구되어 상기 도1에 도시된 장치가 두개 필요하며, 마찬가지로 16레벨의 밝기를 조정할 경우에는 4개의 연산 증폭기와 4개의 저항이 요구되어 도1에 도시된 장치가 4개 필요해진다. 물론 그 이상의 레벨의 밝기조정에 있어서도 마찬가지이다.

그런데, 연산 증폭기는 자체의 면적이 커서 이를 다수 사용할 경우 칩의 면적이 상당히 커지게 되어 칩의 소형화 측면에도 부합되지 않으며, 또한 다수의 저항과 연산 증폭기를 구동시키는 데 많은 전력소모가 잇따르게 되는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 연산증폭기의 수를 줄임으로써 칩의 설계면적을 줄임과 동시에 소모전력을 감소시켜 효율을 향상시킨 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치는, 궤환을 통해 일정 전압을 유지케 하므로써 회로를 안정화시키는 N 채널 모스 트랜지스터와 연산 증폭기로 구성된 전압 팔로워의 궤환노드와 접지 사이에 병렬연결된 다수개의 저항과 상기 저항을 선택적으로 연결하는 스우칭 소자로 이루어진 저항 가변부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치를 나타낸 회로도

도 2는 본 발명에 의한 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치를 나타낸 블럭 구성도

도 3은 도 2의 상세 회로도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 캐소드 11 : 게이트

12 : 애노드 13 : 연산 증폭기

20 : 인에이블부 30 : 전압 팔로워

40 : 저항 가변부

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 의한 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치를 나타낸 블럭 구성도로, 캐소드(10) 하단에 연결되어 로우 어드레스신호/컬럼 어드레스신호등의 인에이블 신호에 의해 동작이 제어되어 상기 캐소드(10)와 접지 사이의 전류경로(current path)를 형성하는 인에이블부(20)와, 상기 인에이블부(20)에 연결되어 궤환을 통해 일정 전류를 흐르게 하는 전압 팔로워(voltage follower :30)와, 상기 전압 팔로워(voltage follower :30)와 접지 사이에 연결되어 외부 제어신호에 의해 상기 캐소드(10)와 접지 사이의 전류량을 가변시키는 저항 가변부(40)로 구성된다.

그리고, 도 3 은 도 2 의 블럭 구성도를 보다 상세히 나타낸 상세 회로도로, 저항 가변부(40)는 병렬연결된 두개의 저항(R1, R2)과, 이를 선택적으로 연결해 주어 저항값을 조절하도록 외부 입력 제어신호에 의해 동작이 제어되는 스위칭기능의 N채널 모스 트랜지스터(MN3)로 이루어진다.

동도면의 경우, 저항 가변부(40)를 두개의 저항을 채용해 구현하였으나 필요에 따라 세개 이상의 저항으로도 구현할 수 있다.

상기 구성으로 이루어지는 본 발명에 의한 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치의 동작은 다음과 같다.

연산 증폭기(13)와 N채널 모스 트랜지스터(MN1)로 구성된 전압 팔로워(voltage follower :30)는 궤환을 통하여 일정 전류를 흐르게 하므로써, 궤환 노드(N1)에는 상기 연산 증폭기의 1입력인 기준전압(Vref)이 일정하게 유지된다.

이 때, 저항 가변부(40)의 등가저항을 Req라 하면 전류(I)는 Vref/Req이 된다.

그래서, 저항 가변부(40)의 저항값을 조절하는 스위칭 기능의 N채널 모스 트랜지스터(MN3)의 게이트단으로‘로우’레벨의 제어신호가 인가되면 N채널 모스 트랜지스터(MN3)가 턴-오프되므로 저항(R1)을 통해서만 전류가 흐르게 되어 등가저항(Req)은 R1이 되고 이때 흐르는 전류(I)는 Vref/R1이 된다.

반대로, ‘하이’ 레벨의 제어신호를 N채널 모스 트랜지스터(MN3)의 게이트단으로 인가해 주면 상기 N채널 모스 트랜지스터(MN3)가 턴-온되어 두 저항(R1, R2) 모두에 전류가 흐르게 되므로 등가저항(Req)은 R1·R2/(R1 + R2)이 되고 이때의 전류(I)는

Vref(R1 + R2)/R1·R2가 되므로 R2값을 조절하여 흐르는 전류량을 늘릴 수 있게 된다.

그래서, 만약 R2=R1으로 하면 저항 가변부(40)의 등가저항(Req)은 R1²/2R1 즉, R1/2이므로 전류(I)는 2Vref/R1이 되어서 N채널 모스 트랜지스터(MN3)의 게이트단으로‘로우’레벨의 제어신호가 인가된 경우에 비해 2배의 전류가 흐르게 된다.

상기 방법에 의해, 저항 가변부(40)를 구성하는 저항의 수를 늘리면 그만큼 저항이 줄어들게 되어 결과적으로 전류는 더 증가하게 되는 것이다.

그래서, 본발명에 의한 전계 발생 표시기의 캐소드 구동장치는 저항 가변부(40)의 스위칭 기능 N채널 모스 트랜지스터(MN3)를 사용해 저항값을 조절하여 회로에 흐르는 전류량을 제어함으로써 밝기 조절 및 여러색의 컬러를 구현할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치에 의하면, 설계상 넓은 면적을 차지하는 연산 증폭기의 수를 줄임으로써 칩의 설계 면적을 줄일 수 있고, 동시에 연산증폭기의 구동에 요구되었던 전력소모를 없앨 수 있게 되어 저전력으로 보다 안정된 발광특성을 갖도록 할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

1. 애노드와 게이트 및 캐소드를 갖춘 전계 방출 소자를 구비한 전계 방출 표시기에 있어서,

   상기 캐소드 하단에 연결되어 인에이블 신호인 로우 어드레스신호/컬럼 어드레스신호에 의해 동작이 제어되어 상기 캐소드와 접지 사이의 전류경로를 형성하는 인에이블부와,

   상기 인에이블부에 연결되어 궤환을 통해 일정 전류를 흐르게 하는 전압 팔로워와,

   상기 전압 팔로워와 접지 사이에 연결되며 외부 제어신호에 의해 저항값을 변화시켜상기 캐소드와 접지 사이의 전류량을 변화시키는 저항 가변부로 구성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 저항 가변부는 다수개의 병렬연결된 저항과, 상기 저항을 선택적으로 연결하여 저항값을 제어해 주는 스위칭 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 저항은 모두 동일한 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 저항은 서로 다른 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 스위칭 소자는 모스 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시기의 캐소드 구동장치.