KR20010039021A - 전계방출 표시기의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전계방출 표시기의 구동장치는, 외부로부터의 영상신호입력에 따라 전계방출 표시기 패널을 구동시키는 콘트롤러를 구비하며 이 콘트롤러에 의하여 게이트 구동회로 및 소드 구동회로를 구동시키기 위한 제어신호를 생성한다. 상기게이트 구동수단 및 게이트 구동수단은 콘트롤러로부터의 클럭신호 및 제어신호를 입력받아 소정 펄스 폭의 스캔신호를 발생한다. 전계방출 표시기의 구동장치는, 게이트 구동수단 및 게이트 구동수단은 상호 동기되어 발생하는 데이터를 펄스폭 변조하고서 순차적으로 상기 전계방출 표시기 패널에 제공하는 캐소드 구동수단을 구비하여, 게이트와 캐소드 구동수단에 전류제한소자를 사용하여 과도전류 및 구동평균 전류 값을 제한하고 그에 따라 FED패널의 균일한 화상을 제공하게 된다.

이에 따라서, FED 캐소드의 불균일한 상태로 인한 화상의 왜곡을 보상하도록 된다.

Description

전계방출 표시기의 구동장치{Driving Apparatus of Field Emission Display}

본 발명은 전계방출 표시기의 구동장치에 관한 것으로, 상세히 말하자면 펄스폭 변조방식 채용하여 게이트 및 캐소드 구동을 행하도록 된 전계방출 표시기의 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 표시장치에서 발생되는 여러 가지의 전기적인 정보를 시각 정보로 변화시켜 인간에게 전달해 주는 디스플레이의 일 예로서는 전계방출 표시기(Field Emission Display)를 들 수 있다. 이 전계방출 표시기에 채용되는 전계방출 소자의 기본 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이 캐소드 전극(10)에 접속되고 데이터 구동회로에 의해 구동되는 캐소드(11)와, 그 캐소드(11)의 상부에서 일정 간격을 유지한 채로 설치되고 게이트 구동회로에 의해 구동되는 게이트(12) 및, 게이트(12)를 마주 보고 있는 면이 되는 전면기판에 형광막(14)이 코팅된 채로 상기 게이트(12)의 상부에서 일정 간격을 두고 설치되고 고전압 전원단으로부터 고전압을 인가 받는 애노드(13)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 캐소드(11)는 일명 팁(tip)이라고도 하는데, 그 팁은 날카롭게 경사져 있으며, 구동전원에 의해 전자들을 방출시키기 위해 대략 400Å이하의 반경을 가지고 있는 형상이다. 상기 게이트(12)는 상기 캐소드(11)의 상부가 게이트(12)의 홀을 향해 형성되어 있다. 그리고, 상기 애노드(13)는 투명전극에 인가되는 고전압에 의해 방출된 전자들이 상기 캐소드(11)에서 형광하여 발광토록 하고, 또 발광된 광이 형광막(14)을 투과할 수 있도록 투명성을 가진다.

이와 같이 구성된 일반적인 전계방출 소자의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

전계방출 소자에서, 캐소드전극(10)에 네거티브 바이어스(negative bias)를 인가하고 이에 근접한 게이트(12)에 포지티브 바이어스(positive bias)를 인가한 후에 구동전원을 인가시키게 되면, 냉음극의 팁에 강한 전계가 발생되고, 그 강한 전계에 의하여 전자들이 양자역학적인 터널링(tunneling)효과에 의해 캐소드(11)로부터 방출된다.

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.

따라서 게이트 전압에 의해 형광막(14)상에 도달하는 방출 전자의 밀도 등을 변화시키는 것을 이용하면, 상기와 같은 전계방출 소자가 채용된 전계방출 표시기에서 컬러 표시를 실현할 때, 광의 색상이나 휘도는 조절할 수있다. 구체적으로, 상술한 종래의 전계방출 표시기는 게이트(12)로 전기적인 스캔신호가 입력되고 캐소드(11)로 데이터신호가 입력되거나, 반대로 게이트(12)로 데이터신호가 입력되고 캐소드(11)로 스캔신호가 입력되어 게이트(12)와 캐소드(11)간의 동기에 의해 전계방출 표시기 패널(도시 생략)에 원하는 영상을 구현하게 된다.

그런데, 이와 같이 구성된 전계방출 표시기의 패널은 각각의 픽셀을 구성하는 팁들의 전기적 특성이 균일하지 않기 때문에 팁에서 방출되는 전자량이 어레이마다 불균일하게 되어, 결국 패널구동시 화질이 떨어지는 문제가 있으며, 심지어 일부 픽셀이 파괴되기도 한다.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 패널의 어레이의 불균일한 전자량의 형성으로 인하여 발생되는 화상의 왜곡을 보상하여 균일한 화상을 제공하도록 된 전계방출 표시기의 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전계방출 표시기의 구동장치는, 애노드와 캐소드 및 게이트를 갖춘 전계방출 표시기 패널을 구비한 전계방출 표시기에 있어서,

외부로부터의 영상신호입력에 따라 상기 전계방출 표시기 패널을 구동시키는데 필요한 클럭신호와 제어신호 및 데이터를 생성하여 출력하는 콘트롤러와,

상기 콘트롤러로부터의 데이터를 펄스폭 변조하고서 순차적으로 상기 전계방출 표시기 패널에 제공하는 캐소드 구동수단 및

상기 콘트롤러로부터의 클럭신호 및 제어신호를 입력받아 소정 펄스 폭의 스캔신호를 발생하여 상기 캐소드 구동수단에서의 데이터가 순차적으로 출력되게 하는 게이트 구동수단을 구비하고,

상기 캐소드 구동수단은 입력되는 데이터를 순차적으로 샘플링 하는 쉬프트 레지스터와, 상기 쉬프트 레지스터로부터의 데이터를 일시 저장하는 래치와, 데이터의 입력비트수에 따라 주기적인 클럭을 발생하는 클럭 생성부와, 상기 클럭 생성부로부터의 클럭에 따라 상기 래치로부터의 데이터에 대한 출력시간을 선택하고 이 선택된 출력시간에 따라 데이터를 출력하는 복조부 및, 출력 인에이블신호에 의해 동작 인에이블되는 출력 인에이블수단을 매개로 하여 상기 복조부로부터의 데이터를 캐소드로 제공하는 출력단을 구비하며,

상기 게이트 구동수단은 스캔신호를 주기적으로 전달하는 쉬프트 레지스터와, 상기 쉬프트 레지스터로부터의 스캔신호에 의해 게이트로의 전압출력을 행하는 고압출력단을 구비한다.

도 1은 일반적인 전계방출 표시기에 채용되는 전계방출 소자의 기본 구조를 설명하는 도면,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전계방출 표시기의 구동장치의 블록구성도,

도 3은 도 2에 도시된 캐소드 구동수단의 내부구성도,

도 4는 도 2에 도시된 게이트 구동수단의 내부구성도,

도 5는 도 3에 도시된 캐소드 출력단의 내부구성도,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전계방출 표시기의 구동장치에 채용되는 타이밍 차트이다.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 캐소드 전극 11 : 캐소드

12 : 게이트 13 : 애노드

14 : 형광막 15 : 콘트롤러

16 : 캐소드 구동수단 17 : 게이트 구동수단

18 : 전계방출 표시기 패널 20 : 쉬프트 레지스터

22 : 래치 24 : 클럭 생성부

26 : 복조부 28 : 출력 인에이블부

30 : 출력단 40 : 쉬프트 레지스터

41: 고전압 출력단 50 : 전류원

51 : 트랜지스터 52, 53 : 전류제한소자

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전계방출 표시기의 구동장치의 블럭구성도로서, 참조부호 15는 외부로부터 영상신호(NTSC signal)가 입력됨에 따라 애노드와 캐소드 및 게이트를 갖춘 전계방출 표시기 패널(18; 이하 FED패널이라 함)을 구동시키는데 필요한 클럭신호(GCLK, DCLK, M_CLK 등)와 제어신호(GSP, OE, LE 등) 및 데이터(D)를 생성하여 출력하는 콘트롤러를 나타내고, 참조부호 16은 상기 콘트롤러(15)로부터 전송되는 데이터(D)를 입력받아 펄스폭 변조하고서 순차적으로 상기 FED패널(18)에 제공하는 캐소드 구동수단을 나타내며, 참조부호 17은 상기 콘트롤러(15)로부터 전송되는 클럭신호(GCLK) 및 제어신호(GSP)를 입력받아 소정 펄스폭의 스캔신호를 발생하여 상기 캐소드 구동수단(16)에서의 데이터(D)가 순차적으로 출력되게 하는 게이트 구동수단을 나타낸다.

도 3은 상기 캐소드 구동수단(16)의 내부구성도로서, 외부에서 입력되는 소정 비트의 데이터(D; 비디오 신호)를 메인 클럭(M_CLK)에 동기 시켜 순차적으로 쉬프팅시키는 쉬프트 레지스터(20)와, 래치 인에이블신호(LE)에 의해 동작 인에이블되어 상기 쉬프트 레지스터(20)로부터 순차적으로 입력되는 데이터를 일시적으로 저장하는 래치(22), 래치 인에이블신호(LE) 및 복조 클럭(MO_CLK)을 기초로 하여 상기 래치(20)로부터 후술하는 복조부(26)로 입력되고 있는 데이터의 비트수에 맞추어 출력 인에이블부(28)로 출력되는 데이터의 시간을 생성하는 클럭 생성부(24), 상기 클럭 생성부(24)로부터의 클럭에 따라 상기 래치(22)로부터의 데이터에 대한 출력시간을 선택하고 이 선택된 출력시간에 따라 데이터를 출력하는 복조부(26), 출력 인에이블신호(OE)에 의해 동작 인에이블되어 상기 복조부(26)에서 출력되는 데이터를 후술하는 출력단(30)으로 전달하는 출력 인에이블부(28) 및, 상기 출력 인에이블부(28)를 매개로 하여 상기 복조부(26)에서 출력되는 데이터를 캐소드로 제공하여 전자가 방출되게 하는 출력단(30)으로 구성된다.

여기서, 상기 쉬프트 레지스터(20)는 n개의 멀티플렉서와 n개의 4비트 D플립플롭으로 구성할 수 있고, 상기 클럭 생성부(24)는 예컨대 현재 8비트의 데이터가 입력된다고 가정하였을 경우 256단계의 시간으로 분할된 주기적인 클럭을 발생하고 이 클럭이 발생되는 시간은 게이트 스캔시간의 최대시간으로 지정된다.

그리고, 상기 출력단(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 출력 인에이블부(28)로부터의 출력신호에 따라 스위칭 동작하여 저전압 스위칭소자(51; 바이폴라트랜지스터)가 동작한다. 상기 저전압 스위칭소자(51)의 일단(콜렉터)과 캐소드 사이와 상기 저전압 스위칭소자(51)의 일단(콜렉터)과 음전원단(Negative Bias) 사이에 각각 접속되어 베이스(12)에 일정 범위(예컨대, 5V)의 전압이 인가되어 동작하는 전류제한기(52, 53)를 구비한다. 상기 전류제한기(52, 53)는, 바람직하게는 저전압 스위칭소자의 동작을 위해 저전압 바이폴라트랜지스터 및 MOS트랜지스터로 구성된다.

도 3에 도시된 출력단(30)에 따르면, 출력 값이 로우(L)일 경우 저전압 스위칭소자(51)가 턴오프되어 전류제한기(52,53)를 통한 게이트(12)와 음전원단(Negative bias)간의 전류패스가 형성되어 데이터 값을 방출한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전계방출 표시기의 도 2의 게이트 구동수단(17)에 대한 내부구성을 상세히 설명하는 도면으로서, 게이트 구동수단(17)은 스캔신호를 주기적으로 전달하는 쉬프트 레지스터(40)와, 이 쉬프트 레지스터(40)로부터의 스캔신호에 의해 소정의 전압(예컨대, 70V)이 출력되도록 하는 고압 출력단(41)으로 구성된다.

도 4에 있어서, 참조 부호 A는 쉬프트 레지스터(40)에 연결된 오른쪽 스캔펄스 입/출력단이고, 참조 부호CLK는 상기 쉬프트 레지스터(40)에 연결된 클럭 입력단이며, 참조 부호R/L은 상기 쉬프트 레지스터(40)에서의 스캔펄스 쉬프트 방향을 지시하는 쉬프트 방향 제어입력단이며, 참조 부호B는 상기 쉬프트 레지스터(40)에 연결된 왼쪽 스캔펄스 입/출력단이며, 그리고, 참조 부호＾CLR은 상기 쉬프트 레지스터(40)에 연결된 클리어 입력단이다.

도 5는 도 3에 도시된 캐소드 출력단의 내부구성을 나타낸 도면이다. 전계방출 표시기 셀의 캐소드 출력단의 구동방식을 도 1을 참조하여 설명하면, 게이트 구동시, 애노드(13)에 고전압(대략 200∼800V)이 인가되고 있는 상태에서 게이트(12)에 일정범위(대략 0V∼70V)의 포지티브 전압이 걸리고, 캐소드(11)에 일정범위(0V∼-40V)의 네가티브 전압이 인가될 경우에는 상기 게이트(12)와 캐소드(11) 사이의 전압차가 전자방출이 가능할 정도의 전압차를 형성하므로 애노드(13)측으로의 전자방출이 행해진다.

보다 상세히 설명하면, 외부에서의 영상신호가 콘트롤러(15)로 입력되면 그 콘트롤러(15)에서는 캐소드 구동수단(16)으로 클럭신호(DCLK, M_CLK)와 제어신호(LE, OE) 및 데이터(D)를 제공하고, 게이트구동수단(17)으로 클럭신호(GSP, GCLK)를 제공한다(도 1 및 도 2참조). 이때 캐소드 구동수단에는 캐소드전극(10)에 네거티브 바이어스(negative bias)를 인가하고 이에 근접한 게이트(12)에 포지티브 바이어스(positive bias)를 인가한 후에 구동전원을 인가시킨다.

도 6은 전계방출 표시기의 구동장치에 채용되는 타이밍 차트로서, 도 5에 있어서의 구동 동작에 의하여, 상기 캐소드 구동수단(16)에서는 각 컬럼 라인에 대하여 콘트롤러(15)로부터의 데이터 입력상태에 따라 내부적으로 홀딩된 데이터(D)를 순차적으로 출력하게 된다. 이때 상기 캐소드 구동수단(16)에서의 데이터출력이 행해지도록 상기 게이트 구동수단(17)에서는 각 로우 라인에 대하여 순차적인 포지티브 전압의 스캔펄스를 제공한다.

도 6의 타이밍 차트에 의하면, 상기한 도 2에서의 캐소드 구동수단(16)의 경우 데이터와 클럭의 동기는 상승에지에서 발생되며 데이터(D)를 홀딩하기 위한 래치는 신호가 "H"일 때 발생되고, 상기 캐소드 구동수단(16)에서는 메인 클럭(M_CLK)에 대해 입력 데이터(D)의 입력상태("0001", "0011", "0101", ···)에 따라 각기 다른 펄스 폭이 변조된 파형을 출력하게 된다.

도 6에 있어서 캐소드 1 ∼ 640 은 콘트롤러에서 입력된 비디오 신호의 출력을 나타낸 것이고, 게이트 1 ∼ 480은 이 비디오 신호와 동기 되어 출력되는 스캔신호를 나타낸 것이 다. 도 6의 캐소드가 네가티브 신호일 때 게이트가 포지티브 신호이면, 서로 동기되어 전자방출이 일어나게 된다.

그 결과, 상기 게이트 라인에 포지티브 전압이 인가되고 상기 캐소드라인에 네가티브 전압의 데이터가 출력되어 전자방출이 행해진다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 캐소드 구동수단에 전류제한소자와 풀다운 소자를 사용하여 과도전류를 제한하고 캐소드의 불 균일한 제조로 인한 화상의 왜곡 현상을 보상함으로써 FED패널 균일한 화상을 제공하게 된다. 또한, 양전원과 음전원을 동시에 사용하여 게이트와 캐소드에 전원을 분할하여 제공함으로써 저전압 구동회로의 사용을 가능하게 한다.

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

Claims (5)

1. 애노드와 캐소드 및 게이트를 갖춘 전계방출 표시기 패널을 구비한 전계방출 표시기에 있어서,

   외부로부터의 영상신호입력에 따라 상기 전계방출 표시기 패널을 구동시키는데 필요한 클럭신호와 제어신호 및 데이터를 생성하여 출력하는 콘트롤러와,

   상기 콘트롤러로부터의 데이터를 펄스 폭 변조하고서 순차적으로 상기 전계방출 표시기 패널에 제공하는 캐소드 구동수단 및

   상기 콘트롤러로부터의 클럭신호 및 제어신호를 입력받아 소정 펄스 폭의 스캔신호를 발생하여 상기 캐소드 구동수단에서의 데이터가 순차적으로 출력되게 하는 게이트 구동수단을 구비하고,

   상기 캐소드 구동수단은 입력되는 데이터를 순차적으로 샘플링 하기 위한 캐소드 구동의 쉬프트 레지스터와, 상기 쉬프트 레지스터로부터의 데이터를 일시 저장하는 래치와, 데이터의 입력비트수에 따라 주기적인 클럭을 발생하는 클럭 생성부와, 상기 클럭 생성부로부터의 클럭에 따라 상기 래치로부터의 데이터에 대한 출력시간을 선택하고 이 선택된 출력시간에 따라 데이터를 출력하는 복조부 및, 출력 인에이블신호에 의해 동작인에이블되는 출력 인에이블수단을 매개로 하여 상기 복조부로부터의 데이터를 게이트로 제공하는 출력단을 더 구비하며,

   상기 게이트 구동수단은 스캔신호를 주기적으로 전달하기 위한 게이트 구동의 쉬프트 레지스터와, 상기 쉬프트 레지스터로부터의 스캔신호에 의해 게이트로의 전압출력을 행하고,상기 출력 인에이블수단으로부터의 출력신호에 따라 스위칭 동작하여 캐소드 구동수단을 구동시키는 저전압 스위칭소자를 가지는 고전압 출력단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시기의 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 게이트에는 상기 게이트 구동수단으로부터 0V∼70V의 포지티브 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시기의 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐소드에는 상기 캐소드 구동수단으로부터 0V∼-40V의 네가티브 전압의 펄스 폭 변조의 데이터가 인가되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시기의 구동장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력단은 저전압 스위칭소자의 일단과 네가티브 전압을 인가하는 타단에 접속되어 풀다운 역할을 하는 소자 및 캐소드와 저전압 스위칭 소자의 콜렉터사이에 접속되어 전류제한 역할을 하는 전류제한 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시기의 구동장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전류 제한기는 저전압 바이폴라트랜지스터 및 MOS트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시기의 구동장치.