KR20000001691A

KR20000001691A - Circuit for driving cell of electric-field emission display

Info

Publication number: KR20000001691A
Application number: KR1019980022064A
Authority: KR
Inventors: 최창운
Original assignee: 김영남; 오리온전기 주식회사
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-15

Abstract

PURPOSE: Circuit for driving cell of electric-field emission display is provided to reduce change of voltage and maintain stable brightness. CONSTITUTION: The circuit comprises driving means connected to lower of cathode, for driving cell by supplied data signal and filtering means connected between the cathode and ground, for eliminating change part of voltage of the cathode when the voltage supplied to the gate. Thereby archiving stable cell driving by eliminating change part of voltage.

Description

Cell drive circuit of field emission display

본 발명은 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 게이트 전압인가시의 전류원에서의 전류량 변동을 줄이도록 된 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cell drive circuit of a field emission display, and more particularly to a cell drive circuit of a field emission display designed to reduce the amount of current variation in a current source when a gate voltage is applied.

최근에 평판 표시기로서 각광을 받고 있는 것의 하나는 액정 표시기(Liquid Crystal Display)인데, 이것은 액정을 이용하여 광원으로부터의 광빔을 단속하여 화상이 표시되도록 하는 것인데, 구동하는 방법으로는 크게 수동 매트릭스 지정방법과 능동 매트릭스 지정방법이 있다.Recently, one of the spotlights as a flat panel display is a liquid crystal display, which uses an liquid crystal to intercept a light beam from a light source to display an image. And active matrix designation.

수동 매트릭스 지정방법은 상기 액정 표시기의 유리기판의 상판과 하판에 각각 다른 전압을 인가하여 서로 교차하는 곳의 화소에 데이터를 입력하는 방법으로서, 이 방법에 의하면 지정된 화소의 주변 화소들에도 영향을 미치기 때문에 선명한 화면을 구현하기 위한 보상회로를 필요로 하여 구동회로부가 복잡해지는 단점이 있다.The passive matrix designation method is a method of inputting data to pixels at intersections by applying different voltages to the upper and lower plates of the glass substrate of the liquid crystal display, and this method also affects the surrounding pixels of the designated pixel. Therefore, there is a disadvantage in that the driving circuit part is complicated by requiring a compensation circuit for realizing a clear screen.

그리고, 능동 매트릭스 지정방법은 화소당 하나의 셀 트랜지스터 및 하나의 캐패시턴스를 구비하여 다음의 화소 데이터가 입력될 때까지 이전의 화소 데이터에 의하여 하나의 화소가 계속 구동되도록 하는 방법으로서, 화질 개선과 구동회로부의 간단화를 모색한 방법이라 할 수 있다.The active matrix designation method includes one cell transistor and one capacitance per pixel so that one pixel is continuously driven by the previous pixel data until the next pixel data is inputted. It can be said to be the method which simplified the circuit part.

그런데, 상기 능동 매트릭스 지정방법에 따르면 화질 개선과 구동회로부의 간단화를 꾀할 수 있으나, 액정 표시기의 유리기판 위에 많은 수의 트랜지스터와 캐패시턴스를 심어야 하기 때문에 공정상으로 매우 복잡하게 되고 수율도 떨어지는 단점이 있다.However, according to the active matrix designation method, it is possible to improve the image quality and simplify the driving circuit. However, since a large number of transistors and capacitances have to be planted on the glass substrate of the liquid crystal display, the process is very complicated and the yield is also low. have.

이러한 구동방법에 의한 액정 표시기는 현재 가장 많이 평판 표시기 시장을 점유하고 있는데, 광원의 불과 수 %의 빛만이 실제로 화면에 기여하기 때문에 많은 소비 전력이 필요하고, 대면적화하는데 어려움이 있으며, 반액체 상태의 물질(액정)을 사용하기 때문에 주위의 온도 변화에 민감하다. 또한, 압력에 약하고, 화면에 밝지 못하며, 분해능에 한계가 있으므로 응용분야에 제한이 많이 따른다.The liquid crystal display by such a driving method currently occupies the flat panel display market, and since only a few% of the light source actually contributes to the screen, it requires a lot of power consumption, has difficulty in making a large area, and a semi-liquid state. It is sensitive to changes in ambient temperature because it uses a substance (liquid crystal). In addition, it is weak in pressure, not bright on the screen, and has a limited resolution, so many applications are limited.

이러한 문제를 극복할 수 있는 새로운 평판 표시기로서 제안된 것이 바로 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display)이다. 이 전계 방출 디스플레이는 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.A new flat panel indicator that can overcome this problem is a field emission display. The field emission display displays the screen in a manner similar to the cathode ray tube (CRT), which displays the screen using the emitted electrons, which exhibits thermal electron emission in terms of the use of cold electron emission. It is different from the cathode ray tube (CRT) used.

상기 전계 방출 디스플레이는 전자를 방출하는 전계 방출 소자들을 화소별로 설치하고, 상기 전계 방출 소자들로부터의 전자들을 형광막이 도포된 전극에 충돌시켜 화상이 표시되도록 한다. 최근에, 상기 전계 방출 디스플레이는 상기 액정 표시기가 가지고 있는 소비 전력 문제, 대면적화의 문제점, 주위의 온도 변화에 대한 민감도, 압력에 약한 점, 화면이 밝지 못한 점, 분해능의 한계 등 여러 문제를 해결해 줄 수 있는 차세대 평판 표시기로서 각광을 받고 있다.The field emission display installs field emission elements that emit electrons pixel by pixel and impinges electrons from the field emission elements on an electrode coated with a fluorescent film so that an image is displayed. Recently, the field emission display has solved various problems such as power consumption problems of the liquid crystal display, problems of large area, sensitivity to changes in ambient temperature, weakness of pressure, lack of screen brightness, and limitation of resolution. It is getting the spotlight as the next generation flat panel indicator that can give.

상기 전계 방출 디스플레이는 하나의 화소를 이루기 위해 수백 내지 수천개의 전계 방출 소자들을 공정에 따라 집적할 수 있는데, 상기 전계 방출 디스플레이의 화소를 구성하는 상기 전계 방출 소자는 도 1에 도시된 바와 같이 캐소드 전극(10)과 접속된 캐소드(cathode; 11)와, 이 캐소드(11)의 위쪽에 일정한 간격을 두고 설치된 게이트(12) 및, 배면에 형광막(14)이 도포된 양극판(anode;13)을 구비한다.The field emission display may integrate hundreds to thousands of field emission devices according to a process to form one pixel, and the field emission devices constituting the pixels of the field emission display may include a cathode electrode as shown in FIG. 1. A cathode 11 connected to the 10, a gate 12 provided at a predetermined interval above the cathode 11, and an anode plate 13 having a fluorescent film 14 coated on the back thereof; Equipped.

여기서, 상기 형광막(14)은 충돌되는 전자량에 해당하는 광을 발생하여 화상이 표시되도록 한다.Here, the fluorescent film 14 generates light corresponding to the amount of electrons colliding to display an image.

그리고, 상기 양극판(13)은 상기 캐소드(11)에서 방출된 전자들을 끌어 당기는 역할을 담당하고, 또한 상기 형광막(14)에 의한 광이 투과될 수 있도록 투명성을 갖는다.In addition, the positive electrode plate 13 plays a role of attracting electrons emitted from the cathode 11 and has transparency so that light by the fluorescent film 14 can be transmitted.

또한, 상기 캐소드(11)는 촉부의 상부를 형성하는 뿔의 형상을 갖고 상기 캐소드 전극(10)으로부터의 구동전원에 의하여 자신의 촉부로부터 전자들이 방출되도록 한다.In addition, the cathode 11 has the shape of a horn forming the upper part of the tent and allows electrons to be emitted from its own tent by a driving power source from the cathode electrode 10.

또, 상기 게이트(12)는 상기 양극판(13)에 인가되는 전압보다 낮은 고전압에 의하여 상기 캐소드(11)로부터 전공으로의 전자의 방출을 유도하게 되고, 그 방출되는 전자는 보다 높은 전압이 걸려 있는 양극판(13)쪽으로 향하게 된다.In addition, the gate 12 induces the emission of electrons from the cathode 11 to the hole by a high voltage lower than the voltage applied to the positive electrode plate 13, the emitted electrons are applied with a higher voltage It is directed toward the positive plate (13).

이와 같이 구성된 일반적인 전계 방출 소자의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the general field emission device configured as described above are as follows.

캐소드(11)를 접지시키고 이에 근접한 게이트(12)를 포지티브 바이어스(positive bias)시킨 후에 구동전원을 인가시키게 되면, 냉음극의 팁에 강한 전계가 발생되고, 그 강한 전계에 의하여 전자들이 양자역학적인 터널링(tunneling)효과에 의해 캐소드(11)로부터 방출된다.When the driving power is applied after the cathode 11 is grounded and the gate 12 adjacent to the cathode 11 is positively biased, a strong electric field is generated at the tip of the cold cathode. It is emitted from the cathode 11 by the tunneling effect.

그 방출된 전자는 게이트(12)를 통과하면서 가속화되어 진공 상태를 이동하여 투명 전극상의 양극판 형광막(14)을 코팅한 스크린의 화소에 높은 에너지를 가지고 충돌하여 발광하게 된다. 이때, 게이트(12)에 의해 흡수되는 전자가 거의 없기 때문에 높은 효율을 갖게 되고, 거의 모든 전자가 형광막(14)을 코팅한 스크린에 도달하게 된다.The emitted electrons are accelerated while passing through the gate 12 to move the vacuum state and collide with the high pixel energy on the screen of the positive electrode plate fluorescent film 14 coated on the transparent electrode to emit light. At this time, since almost no electrons are absorbed by the gate 12, high efficiency is achieved, and almost all electrons reach the screen coated with the fluorescent film 14.

이와 같은 전계 방출 소자가 채용된 전계 방출 디스플레이에서 컬러 표시를 실현할 때, RGB의 화소를 동시에 발광시키게 되므로 색이 표시되는 것이다.When color display is realized in a field emission display employing such a field emission element, colors are displayed because the pixels of RGB are simultaneously emitted.

한편, 광의 색상이나 휘도는 게이트 전압에 의해 형광막(14)상에 도달하는 방출 전자의 밀도 등을 변화시켜 조절하게 된다.On the other hand, the color and brightness of light are adjusted by changing the density of emitted electrons reaching the fluorescent film 14 by the gate voltage.

이러한 전계 방출 디스플레이에 채용되는 셀 구동회로로는 도 2에 도시된 바와 같이 당사 특허출원 제 97-35025호에 따른 전류제어방식의 회로가 제안된 바 있다.As a cell driving circuit employed in the field emission display, a current control circuit according to Korean Patent Application No. 97-35025 has been proposed as shown in FIG. 2.

즉, 종래의 셀 구동회로는 캐소드(11)의 하단과 접지단 사이에 전류미러 형태로 설치되는데, 저항(R)을 매개로 전원전압(Vdd)과 접지 사이에 접속되고 자신의 게이트가 자신의 드레인에 접속된 다이오드 접속용 NMOS트랜지스터(N1)와, 상기 캐소드(11)의 하단에 접속되면서 게이트가 상기 NMOS트랜지스터(N1)의 게이트에 접속된 NMOS트랜지스터(N2) 및, 상기 NMOS트랜지스터(N2)와 접지 사이에 접속되고 게이트로 데이터신호(data)를 입력받아 온/오프스위칭동작하는 NMOS트랜지스터(N3)로 구성된다.That is, the conventional cell driving circuit is installed in the form of a current mirror between the lower end of the cathode 11 and the ground terminal, connected between the power supply voltage (Vdd) and the ground via a resistor (R) and its gate is A diode-connected NMOS transistor N1 connected to a drain, an NMOS transistor N2 connected to a lower end of the cathode 11, and a gate connected to a gate of the NMOS transistor N1, and the NMOS transistor N2. And an NMOS transistor N3 connected between the ground and ground and receiving ON / OFF switching of the data signal data to the gate.

이와 같은 종래의 셀 구동회로에 따르면, 게이트(12)에 스캔펄스를 인가하고 나서 구동전원(즉, Vdd)을 인가하고 데이터신호(data)를 입력하게 되면 NMOS트랜지스터(N2, N3)에 의해 캐소드(11)와 접지 사이에 전류패스가 형성되어 냉음극의 팁에 강한 전계가 발생하게 되고, 그 결과 그 강한 전계에 의해 전자들이 캐소드(11)로부터 방출되어 그 게이트(12)의 홈을 통과하여 애노드(도시 생략)로 향하게 된다.According to the conventional cell driving circuit, when the scan pulse is applied to the gate 12, the driving power (ie, Vdd) is applied, and the data signal data is inputted, the cathode is formed by the NMOS transistors N2 and N3. A current path is formed between the ground 11 and the ground to generate a strong electric field at the tip of the cold cathode. As a result, electrons are released from the cathode 11 by the strong electric field and pass through the groove of the gate 12. Headed to the anode (not shown).

그런데, 상기 게이트(12)에 인가되는 스캔펄스는 통상적으로 100V이상의 고전압이므로, 그 고전압의 스캔펄스가 게이트(12)에 인가되면 순간적으로 캐소드 팁의 전압이 스캔펄스 전압과 함께 상승하게 되어 하위에 연결된 전류원에 손상을 입히게 되고, 그로 인해 전류원의 전류량 변동을 야기시키는 문제가 발생된다.However, since the scan pulse applied to the gate 12 is typically a high voltage of 100V or more, when the scan pulse of the high voltage is applied to the gate 12, the voltage of the cathode tip instantly rises together with the scan pulse voltage. This causes damage to the connected current source, thereby causing a problem that causes a change in the amount of current in the current source.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 게이트 전압을 인가하는 순간에 발생하는 캐소드의 급격한 전압변동을 최소화시킴과 더불어 고른 휘도를 유지할 수 있도록 한 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The cell driving circuit of the field emission display which minimizes abrupt voltage fluctuations of the cathode occurring at the moment of applying the gate voltage and maintains uniform luminance is provided. The purpose is to provide.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 애노드와 캐소드 및 게이트를 갖춘 전계 방출 소자를 다수개 구비한 전계 방출 디스플레이에 있어서,According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, in the field emission display having a plurality of field emission elements having an anode, a cathode and a gate,

상기 캐소드 하단에 설치되고 입력되는 데이터신호에 의해 셀을 구동하는 구동수단과, 상기 캐소드와 접지 사이에 설치되고 상기 게이트로 전압이 인가될 때 상기 캐소드의 전압변동분을 제거하는 필터링수단을 구비한 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로가 제공된다.An electric field having driving means for driving a cell by a data signal input and input at the bottom of the cathode, and filtering means for removing a voltage variation of the cathode when a voltage is applied between the cathode and the ground and applied to the gate A cell drive circuit of an emission display is provided.

도 1은 일반적인 전계 방출 소자의 기본 구조를 설명하는 도면,1 is a view for explaining the basic structure of a general field emission device,

도 2는 일반적인 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로도,2 is a cell driving circuit diagram of a typical field emission display;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로도이다.3 is a cell driving circuit diagram of a field emission display according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>

10 : 캐소드 전극 11 : 캐소드10 cathode electrode 11 cathode

12 : 게이트 13 : 애노드12: gate 13: anode

14 : 형광막 16 : 구동수단14 fluorescent film 16 driving means

18 : 필터링수단18: filtering means

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로도로서, 참조부호 16은 입력되는 데이터신호(data)에 의해 셀을 구동하는 전류미러 형태의 전류원으로서의 구동수단을 나타내는데, 그 구동수단(16)은 저항(R)을 매개로 전원전압(Vdd)과 접지 사이에 접속되고 자신의 게이트가 자신의 드레인에 접속된 다이오드 접속용 NMOS트랜지스터(N1)와, 상기 캐소드(11)의 하단에 접속되면서 게이트가 상기 NMOS트랜지스터(N1)의 게이트에 접속된 NMOS트랜지스터(N2) 및, 상기 NMOS트랜지스터(N2)와 접지 사이에 접속되고 게이트로 데이터신호(data)를 입력받아 온/오프스위칭동작하는 NMOS트랜지스터(N3)로 구성된다.3 is a cell driving circuit diagram of a field emission display according to an embodiment of the present invention, wherein reference numeral 16 denotes a driving means as a current mirror type current source for driving a cell by an input data signal data. (16) is connected between the power supply voltage (Vdd) and ground via a resistor (R) and its gate is connected to its drain, and the NMOS transistor (N1) for connection is connected to the bottom of the cathode (11). A NMOS transistor N2 and a gate connected to the gate of the NMOS transistor N1 and the NMOS transistor N2 connected to ground while being connected to receive a data signal data through a gate to perform on / off switching operation. NMOS transistor N3.

참조부호 18은 상기 게이트(11)로 고전압의 스캔펄스가 인가되면 그 순간에 캐소드(11)에서 발생되는 전압변동분을 제거하는 필터링수단을 나타내는데, 그 필터링수단(18)은 상기 캐소드(11)의 하단과 접지 사이(즉, NMOS트랜지스터(N2)의 드레인과 NMOS트랜지스터(N3)의 소오스)에서 상호 병렬로 접속된 저항(Rf)과 캐패시터(Cf)로 이루어진 고역필터로 구성된다.Reference numeral 18 denotes filtering means for removing the voltage variation generated in the cathode 11 at the moment when a high voltage scan pulse is applied to the gate 11, the filtering means 18 of the cathode 11; It consists of a high-pass filter consisting of a resistor (Rf) and a capacitor (Cf) connected in parallel between the bottom and ground (that is, the drain of the NMOS transistor (N2) and the source of the NMOS transistor (N3)).

그리고, 전계 방출 디스플레이 패널에서 측면부로 갈수록 공정상의 문제로 인하여 팁의 결함이 발생되어 휘도 저하현상이 발생하는데, 이를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에서는 전계 방출 디스플레이 패널의 측면부에 위치하는 저항(Rf)의 저항치를 중앙부에 위치하는 저항(Rf)의 저항치보다 적은 값으로 설정함으로써 패널 전체적으로 고른 휘도를 유지시킨다.In addition, a defect of the tip is generated due to a process problem toward the side part of the field emission display panel, and thus a luminance decrease occurs. To solve this problem, in an embodiment of the present invention, the resistance (Rf) located at the side part of the field emission display panel is solved. By setting the resistance value of N) to a value smaller than the resistance value of the resistor Rf located at the center, the uniform luminance is maintained throughout the panel.

한편, 상기 저항(Rf)의 저항치는 실제 패널이 나왔을 때 실험을 통하여 구체적인 데이터를 구할 수 있으머, 이렇게 구한 값을 저항(Rf)값으로 고정하여 사용할 수도 있고, 구동회로 외부에 조정단자를 연결하여 양산시에 마지막 검사공정에서 화질을 보면서 조정할 수도 있다.On the other hand, the resistance value of the resistance (Rf) can be obtained through the experiment when the actual panel comes out, specific data can be obtained by fixing this value as the resistance (Rf) value, or connect the control terminal to the outside of the drive circuit It can be adjusted while watching the image quality in the final inspection process at the time of mass production.

이어, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 디스플레이의 셀 구동회로의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.Next, the operation of the cell driving circuit of the field emission display according to the embodiment of the present invention configured as described above is as follows.

게이트(12)에 고전압의 스캔펄스를 인가하게 되면 그 순간에 캐소드(11)의 하단에서는 스파크 전류 등으로 인해 전압상승이 발생하게 되는데, 이 전압상승분은 저항(Rf)과 캐패시터(Cf)로 구성된 필터링 수단(18)을 통해 접지로 보내지게 된다.When a high voltage scan pulse is applied to the gate 12, a voltage rise occurs at the bottom of the cathode 11 due to a spark current, which is composed of a resistor Rf and a capacitor Cf. It is sent to ground through filtering means 18.

따라서, 캐소드(11) 하단에서의 전압상승은 줄어들게 되므로, 전류원으로서의 구동수단(16)은 입력되는 데이터신호(data)에 의해 안정된 셀 구동을 행하게 된다.Therefore, the voltage rise at the lower end of the cathode 11 is reduced, so that the driving means 16 as a current source performs stable cell driving by the input data signal data.

그리고, 전계 방출 디스플레이 패널의 측면부에 위치하는 저항(Rf)의 저항치를 중앙부에 위치하는 저항(Rf)의 저항치보다 적게 설정하였기 때문에, 상기 게이트(12)에 고전압의 스캔펄스가 인가되면 상기 측면부의 저항(Rf)이 중앙부의 저항(Rf)보다 큰 미소전류를 흘리게 된다. 따라서, 전계 방출 디스플레이 패널의 전체적인 관점에서 볼때 고른 휘도를 유지하게 된다.In addition, since the resistance value of the resistor Rf positioned in the side portion of the field emission display panel is set to be smaller than the resistance value of the resistor Rf positioned in the center portion, when a high voltage scan pulse is applied to the gate 12, The resistor Rf flows a small current larger than the resistance Rf in the center portion. Thus, even luminance is maintained from the overall perspective of the field emission display panel.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 게이트에 고전압의 스캔펄스 인가시 필터링수단에 의해 캐소드 하단에서의 전압상승분이 제거되므로 안정된 셀 구동을 행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필터링수단을 구성하는 저항의 저항치를 위치에 따라 가변시킴으로써 전계 방출 디스플레이 패널의 휘도가 전체적으로 일정하게 유지된다.According to the present invention as described above, when the high voltage scan pulse is applied to the gate, the voltage rise at the lower end of the cathode is eliminated by the filtering means, so that not only stable cell driving can be performed but also the resistance value of the resistor constituting the filtering means. By varying accordingly, the luminance of the field emission display panel is kept constant throughout.

한편 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있다.On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, but may be modified and modified without departing from the scope of the present invention.

Claims

A field emission display having a plurality of field emission devices having an anode, a cathode and a gate,

Drive means for driving a cell by a data signal installed at the bottom of the cathode and input;

And a filtering means provided between the cathode and the ground and removing the voltage variation of the cathode when a voltage is applied to the gate.

The cell driving circuit of a field emission display according to claim 1, wherein said filtering means comprises a high pass filter in which a resistor and a capacitor are connected in parallel with each other.

3. The cell driving circuit of a field emission display according to claim 2, wherein the resistance value of the resistance located at the side of the field emission display panel is set smaller than the resistance value of the resistance located at the center of the field emission display panel.