KR20010039027A - 전계 방출 표시장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

FED 팁의 형성은 제조공정상의 문제점으로 인하여 균일하게 만들기가 매우 어렵다. 따라서 현재 일반적인 FED 팁 제조공정시 FED 팁과 캐소드 라인사이에 저항층을 형성시켜 발광하는 전자의 양을 제어하는 방식을 사용한다. 본 발명에서는 FED 후반부에 온도 센서를 장착하여 온도변화를 감지하여 게이트 구동회로와 캐소드 구동회로의 전압을 조절하여 발광되는 전자의 양을 일정하게 하도록 하여 FED에 원하는 영상을 디스플레이 할 때 FED의 온도가 증가해도 발광되는 전자의 양을 일정하게 하여 시간이 흐를수록 밝아지는 현상이 생기지 않도록 한다.

Description

전계 방출 표시장치 및 방법{Field Emission Display and Method thereof}

본 발명은 전압을 구동하기 위한 전계 방출 표시장치(Field Emission Display,이하 FED라고 칭함)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하자면, FED 후면부에 온도 센서를 장착하고 이 온도 센서값에 따라 게이트 구동회로와 캐소드 구동회로의 전압을 조절하여 발광되는 전자의 양을 일정하게하는 온도 보상효과를 가진 전계방출장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 전계방출장치의 전압 인가 방법에 있어서, 인가방식은 각각의 화소를 제어하기 위해서 게이트 라인과 캐소드 라인을 직교하도록 배치한다. 그리고 각 라인에 적정한 신호를 인가함으로써 교차하는 위치에 있는 화소를 개별적으로 선택한다.

다시말해 화소 선택에 의하여 신호를 제어할 수 있는 방식인 매트릭스 방식을 사용한다. 이 매트릭스 방식은 스캔 구동회로인 게이트 구동회로(30)와 캐소드 구동회로인 데이터 구동회로(40)가 필요하게 된다.(도 1, 도 8참조)

전계 방출소자가 디스플레이 소자로 사용될 때 일정량의 전자가 발광을 하게 되면 전자의 발광량에 따라서 열이 발생하게 되고 FED는 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 동작상태에 따라서 FED에는 온도의 변화가 생기게 되고 대기 온도에 따라서도 FED의 온도가 변화하게 된다. 저항층은 FED 팁과 캐소드 라인 사이에 형성되므로 FED 게이트 라인에 일정 전압이 인가되고 캐소드 라인에 일정한 전압을 인가시켜 발광을 할 경우 발광되는 전자의 수를 결정하는 게이트와 FED 팁 사이의 전압인(Vgt)는 저항값이 변화함에 따라서 변하게 되는 문제가 생긴다.

즉, 전계방출장치에서의 FED 팁의 형성은 제조공정상의 문제점으로 인하여 균일하게 만들기가 매우 어렵기 때문에 현재는 일반적인 FED 팁 제조공정 시 FED 팁과 캐소드 라인사이에 저항층을 형성시켜 발광하는 전자의 양을 제어하는 방식을 사용한다. 그런데 여기서 사용된 저항층은 반도체의 물질인 a-Si을 사용하여 형성하며 온도가 변화함에 따라서 저항값이 변화하는 특성을 가지고 있으므로, 발광되는 전자의 수를 결정하는 게이트와 FED 팁 사이의 전압인 Vgt 는 저항값이 변화함에 따라서 변하게되는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, FED에서 대기 온도에 따라서 FED 팁과 캐소드 라인 사이에 형성되는 저항층에서의 저항값이 변화하지 않도록 전계 방출 표시장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전계 방출 표시장치의 단면도,

도 2는 도 1의 전계 방출 표시장치의 구성을 나타내는 도면으로서,

도 2(a)는 본 발명에 따른 팁의 단면도, 도 2(b)는 본 발명의 도 2(a)에 따른 전기적 등가회로도,

도 3은 온도 센서와 특성을 나타낸 그래프로서, 도 3(a)는 온도 센서를 나타내는 그래프, 도 3(b)는 온도 센서의 전기적인 등가회로도, 도 3(c)는 온도 센서의 특성을 나타내는 그래프,

도 4(a)는 과전압 검출기단의 회로도,

도 4(b)는 온도 변화에 대해서 검출된 전압 특성도,

도 5(a)는 전압 조절기의 회로도,

도 5(b)는 온도가 증가함에 전압조절회로의 출력특성도,

도 6(a)는 본발명에서 제안하는 첫 번째 방식의 구동회로에 따른 특성을 보인 그래프,

도 6(b)는 도 6(a의) 캐소드 구동회로에 따른 특성을 나타낸 그래프,

도 7(a)는 FED 팁에서 발광되는 전자의 양을 결정하는 게이트와 캐소드 팁간의 전압인 Vgt를 나타낸 그래프,

도 7(b)는 도 7(a)에서의 게이트와 캐소드 팁간의 전류특성을 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 단면도.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 온도 센서 22 : 애노드

24 : 게이트 26 : 캐소드

28 : 캐소드 라인 30 :게이트 구동회로

40 : 데이터 구동회로 50 : 과전압 검출기

60 : 전압 조절기 100 : FED 패널

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 온도가 변화함에 따라서 저항값이 변하더라도 게이트 라인에 인가되는 전압을 낮추거나 캐소드라인에 인가되는 전압을 높여서 게이트와 FED 팁 사이의 전압인(Vgt)을 일정하게 하도록 하여 FED의 온도가 변화하더라도 일정양의 전자가 발광되도록 하여 온도변화에 대해서 FED 밝기가 변하지 않도록 한다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법에 있어서,

전계 방출 소자 셀을 구비한 FED 패널(100)로서,

전원 공급장치에 전원을 인가하는 단계;

상기 전원 공급장치로부터의 전원 공급에 의하여 게이트 구동회로(30)와 캐소드 구동회로인 데이터 구동회로(40)를 구동하는 단계;

온도 센서(10)를 통해서 감지된 온도를 전압으로 변환시키는 단계;

과전압 검출기(50)에서 변화된 전압을 제어신호로 사용해서 전압 조절기(60)가 게이트 구동회로의 출력단 고전압인 HV_DD와 캐소드 출력단 고전압인 HV_DD1을 조절하는 단계; 및,

상기 FED 패널 후반부에 온도 센서를 포함하여 상기 온도 센서의 검출값에 따라 서 과전압 검출기(50)에 의해서 FED 패널의 온도변화를 감지하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 전계 방출방법은, 상기 온도를 전압으로 변환시키는 단계에서 변환된 전압을 전압조절기의 입력전압으로 한다. FED 패널의 온도는 증가함에 따라서 게이트와 개소드 사이에 인가된 전압을 낮추기 위해서 게이트 구동회로의 고전압을 낮게 한다. 한편, 상기 캐소드 구동회로의 고전압을 높일 수도 있다.

표시장치는 온도 센서를 부착하여 온도변화를 전압으로 감지하는 장치인 과전압 검출기와 이 전압의 변화를 제어신호로 사용하여 게이트 구동회로와 캐소드 구동회로의 고전압 인가전압을 전압조절기에 의하여 조절한다.

또한, 표시장치의 전계 방출방법에 의하면, 온도 센서에서 온도를 감지하고 변화된 온도를 과전압 검출기에서 전압으로 변화한 후 A/D 변환기에서 디지털 코드로 변화시킨 후 마이크로 프로세서에서 제어신호로 변화시키며, 디지털 방식의 전압 조절기에서 게이트와 캐소드의 전압을 조절하여 FED가 온도변화에 대해서도 일정한 발광을 하도록 구동하는 것을 특징으로 한다.

또는, 전계 방출 소자 셀을 구비한 전계 방출 표시장치에 있어서, FED 패널(100)과, 데이터 구동수단이 외부로부터의 신호를 입력받아 데이터신호에 의해 구동되는 전원 공급장치와, 게이트 구동회로(30)와 캐소드 구동회로인 데이터 구동회로(40), 온도 센서(10)를 통해서 감지된 온도를 전압으로 변환시키는 과전압 검출기(50), 상기 과전압 검출기(50)에서 변화된 전압을 제어신호로 사용해서 게이트 구동회로의 출력단 고전압인 HV_DD와 캐소드 출력단 고전압인 HV_DD1을 조절하는 전압 조절기(60), 상기 FED 패널 후반부에 부착하여서 FED 패널의 온도변화를 감지하는 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 특징들, 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하며, 종래와 같은 구조는 동일 부호를 부여하여 설명한다.

도 1은 FED의 단면도를 나타낸다. 도 1에서 제안한 FED는 일반적인 방법으로 사용되는 게이트 구동회로(30)와 캐소드 구동회로인 데이터 구동회로(40), FED 패널(100)과 FED 패널의 온도를 감지하는 온도 센서(10), 온도 센서(10)를 통해서 감지된 온도를 전압으로 변환시키는 과전압 검출기(50), 여기서 변화된 전압을 제어신호로 사용해서 게이트 구동회로의 출력단 고전압인 HV_DD와 캐소드 출력단 고전압인 HV_DD1을 조절하는 전압 조절기(60)로 구성되어 있다.

도 2는 FED 팁(21)과 그 특성을 나타낸다. 도 2(a)는 FED 팁의 단면도를 나타낸다. FED의 스크린 역할을 하는 애노드(22)와 발광되는 전자의 양을 조절하는 게이트(24)와 접지 역할을 하는 캐소드(26)로 구성되어 있다. 캐소드는 FED 팁과 하단에 a-Si 로 이루어진 저항층과 크롬으로 구성되어 있는 캐소드 라인으로 되어 있다. 도 2(b)는 FED 팁의 전기적 등가회로를 나타내며 팁과 캐소드 라인(28)에 저항이 연결되어 있다. 도 2(c)는 a-Si로 만들어진 저항층의 온도 특성을 타나낸 그래프이다. 도 2(c)는 온도가 증가함에 따라서 저항값이 감소하는 특성을 나타낸다. 도 2(d)는 저항값이 변화함에 따라서 게이트와 캐소드 팁사이의 전압을 나타내고 있다. 도 2(d)는 온도가 증가함에 따라서 증가하는 특성을 나타낸다.

도 3은 온도 센서와 특성을 나타낸다. 도 3의 (a)는 온도 센서(10)를 나타내고 있다. 도 3의 (b)는 온도 센서의 전기적인 등가회로로서 나타내고, 온도가 변화함에 따라서 저항값이 변하는 가변저항으로 나타낼 수 있다. 도 3의 (c)는 온도 센서의 특성을 나타내고 있다. 도 3의 (c)는 온도가 증가함에 따라서 온도 센서의 저항값이 증가하고 있는 특성을 보여 주고 있다.

도 4의 (a)는 온도 센서에서 온도를 변화를 감지하여 전압으로 출력을 내보내는 과전압 검출기단의 회로 구성을 나타내고, 도 4의 (b)는 온도 변화에 대해서 검출된 전압 특성을 나타내고 있다. 도 4의 (b)는 FED의 온도가 증가함에 따라서 검출된 전압의 양도 증가되고 있다.

도 5의 (a)는 전압 조절기의 회로 구성을 나타내고 있다. 도 5의 (a)는 과전압 출력단이 입력으로 사용되고 이 전압 조절기의 회로는 입력 전압이 증가함에 따라서 출력전압인 H_VDD(T)는 감소하는 특성을 나타낸다. 또 이 회로는 게이트 구동회로의 전원단으로 사용된다. 캐소드 구동회로의 고전압 전원단도 이러한 방식으로 만들 수 있다.

도 5의 (b)는 온도가 증가함에 전압조절회로의 출력특성을 나타낸다. 도 5의 (b)는 온도가 증가함에 따라 감소하는 특성을 나타낸다.

도 6의 (a)는 본발명에서 제안하는 첫 번째 방식으로 온도가 증가함에 따라서 게이트 구동회로의 고전압 출력단 인가전압인 H_VDD(T)를 낮추는 것을 나타내고, 도 6의 (b)는 캐소드 구동회로의 고전압 출력단 인가전압인 H_VDD1(T)를 온도가 증가함에 따라서 높이는 방법을 나타내고 있다.

도 7의 (a)는 온도 보상을 하였을 때와 하지 않았을 때의 FED 팁에서 발광되는 전자의 양을 결정하는 게이트와 캐소드 팁간의 전압인 Vgt를 나타내고 있다. 도 7의 (a)에서는 온도보상을 하지 않은 경우 이 전압은 온도가 증가함에 따라서 증가하고 온도보상을 한 경우는 온도가 증가해도 일정함을 나타낸다.

도 7의 (b)는 온도 보상을 한 경우와 하지 않았을 때 캐소드에서 애노드로 흐르는 전류 특성을 나타내고 있으며 온도 보상을 하지 않았을 경우 전류는 증가하는 특성을 나타내고 온도보상을 한 경우 온도가 증가해도 일정양의 전류가 흐르는 것을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다. 이 방식을 온도 센서를 통해서 과전압 검출기를 거쳐 나온 전압을 A/D 변환기를 통과시켜 디지털 값으로 코드화 한 후 마이크로 프로세서단에서 일정한 제어신호로 변화시켜 전압 조절단에서 게이트와 캐소드 단에 인가되는 고전압을 조절하게 된다. 이는 또한 디지털 방식을 사용함으로 보다 정확하게 제어할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 모든 FED 구동시스템에서 전압제어 방식을 하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식과 FRC(Frame Rate Control)방식 등과 같은 모든 전압제어 방식에 사용할 수 있다. 또한, FED의 온도변화를 감지하여 게이트 구동회로와 캐소드 구동회로의 전압을 조절하여 발광되는 전자의 양을 일정하게 하므로 FED에 원하는 영상을 디스플레이 할 때 FED의 온도가 증가하게되고 발광되는 전자의 양이 증가하여 시간이 흐를수록 밝아지는 현상이 생기지 않도록 한다. 따라서, 본 발명을 사용하면 대기 온도의 변화에 대해서도 온도보상 효과를 볼 수 있다.

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 (7)

1. 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법에 있어서,

   전계 방출 소자 셀을 구비한 FED 패널(100)로서,

   전원 공급장치에 전원을 인가하는 단계;

   상기 전원 공급장치로부터의 전원 공급에 의하여 스캔 구동회로(30)와 데이터 구동회로(40)를 구동하는 단계;

   온도 센서(10)를 통해서 감지된 온도를 전압으로 변환시키는 단계;

   과전압 검출기(50)에서 변화된 전압을 제어신호로 사용해서 전압 조절기(60)가 게이트 구동회로의 출력단 고전압인 HV_DD와 캐소드 출력단 고전압인 HV_DD1을 조절하는 단계; 및,

   상기 FED 패널 후반부에 온도 센서를 포함하여 상기 온도 센서의 검출값에 따라 서 과전압 검출기(50)에 의해서 FED 패널의 온도변화를 감지하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도를 전압으로 변환시키는 단계에서 변환된 전압을 전압조절기의 입력전압으로 하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도를 전압으로 변환시키는 단계에서 FED 패널의 온도가 증가함에 따라서 게이트와 캐소드 사이에 인가된 전압을 낮추기 위해서 게이트 구동회로의 고전압을 낮추는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 온도를 전압으로 변환시키는 단계에서 캐소드 구동회로의 고전압을 높이는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 과전압 검출기 전압의 변화를 제어신호로 사용하여 게이트 구동회로와 캐소드 구동회로의 고전압 인가전압을 전압조절기에 의하여 조절하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 과전압 검출기에서 전압으로 변화한 후 A/D 변환기에서 디지털 코드로 변화시키는 단계와;

   그후 마이크로 프로세서에서 제어신호로 변화시키는 단계와,

   디지털 방식의 전압 조절기에서 게이트와 캐소드의 전압을 조절하여 FED가 온도변화에 대해서도 일정한 발광을 하도록 구동하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치의 전계 방출방법.
7. 전계 방출 소자 셀을 구비한 전계 방출 표시장치에 있어서,

   FED 패널(100)과

   데이터 구동수단이 외부로부터의 신호를 입력받아 데이터신호에 의해 구동되는 전원 공급장치와,

   게이트 구동회로(30)와 캐소드 구동회로인 데이터 구동회로(40),

   온도 센서(10)를 통해서 감지된 온도를 전압으로 변환시키는 과전압 검출기(50),

   상기 과전압 검출기(50)에서 변화된 전압을 제어신호로 사용해서 게이트 구동회로의 출력단 고전압인 HV_DD와 캐소드 출력단 고전압인 HV_DD1을 조절하는 전압 조절기(60),

   상기 FED 패널 후반부에 부착하여서 FED 패널의 온도변화를 감지하는 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.