KR20020002968A - 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법 - Google Patents

전계 방출 표시소자 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

색순도를 높임과 아울러 저전압으로 구동되도록 한 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.
본 발명의 전계 방출 표시소자는 서브화소셀이 소정 시간차를 가지고 구동되도록 애노드 전극에 위상이 다른 교류전압을 각각 공급하기 위한 양극 구동부와, 애노드 전극에 교류신호가 공급될 때 서브화소셀에 형성된 모든 캐소드 전극에 구동전압을 공급하기 위한 음극 구동부를 구비한다.
본 발명에 의하면 애노드 전극에 교번적으로 교류전압을 공급함으로써 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 동일한 색의 애노드 전극에만 교류전압이 공급되므로 전자의 확산 현상을 최소화하여 색순도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 애노드 전극에 교류전압이 공급될 때 하나의 픽셀에 형성된 3개의 캐소드 전극 모두에 구동전압을 공급함으로써 고휘도의 화상을 표시할 수 있다.

Description

전계 방출 표시소자 및 그 구동방법{Field Emission Display and Method of Driving the same}
본 발명은 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 색순도를 높임과 아울러 저전압으로 구동되도록 한 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : 이하 "FED"라 함) 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함), 일렉트로 루미네센스(Electro-luminescence : 이하 "EL"이라 함) 등이 있다. 표시품질을 개선하기 위하여, 평판 표시장치의 휘도, 콘트라스트및 색순도를 높이기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
FED는 첨예한 음극(에미터)에 고전계를 집중해 양자역학적인 터널(Tunnel) 효과에 의하여 전자를 방출하고, 방출된 전자를 이용하여 형광체를 여기시킴으로써 화상을 표시하게 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 애노드 전극(4) 및 형광체(6)가 적층된 상부 유리기판(2)과, 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(32)를 구비한 FED가 도시되어 있다. 전계방출 어레이(32)는 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 캐소드 전극(10) 및 저항층(12)과, 저항층(12)상에 형성되는 게이트 절연층(14) 및 에미터(22)와, 게이트 절연층(14) 상에 형성되는 게이트 전극(16)을 구비한다. 캐소드 전극(10)은 에미터(22)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(12)은 캐소드 전극(10)으로부터 에미터(22) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(22)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다. 게이트 절연층(14)은 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(16) 사이를 절연하게 된다. 게이트 전극(16)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이에는 스페이서(40)가 설치된다. 스페이서(40)는 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)을 지지한다.
화상을 표시하기 위하여, 캐소드 전극(10)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드 전극(4)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(22)로부터 방출된 전자빔(30)이 애노드 전극(4) 쪽으로 가속된다. 이 전자빔(30)이 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키기 된다. 이때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발생된다. 형광체(6)는 도 3과 같이 적색, 녹색, 청색의 순으로 배치되어 있다. 따라서, 서브화소 또는 화소 내에서 발생된 전자빔(30)이 형광체(6) 쪽으로 가속될 때, 전자빔(30)의 확산에 의해 인접한 다른 색의 형광체(6)를 발광시키게 된다. 또한, 형광체(6)상에 형성되는 모든 애노드 전극(4)에는 전자를 가속시키기 위하여 10㎸정도의 고전압이 인가된다. 따라서, 애노드 전극(4)에 인가되는 고전압에 의해 전자빔(30) 확산현상을 촉진시키게 됨과 아울러 많은 소비전력이 낭비된다. 그 결과, 많은 소비전력이 소모될 뿐만 아니라 표시되는 화상의 색순도가 떨어지게 된다. 또한, 모든 애노드 전극(4)에 고전압이 인가될 때 적색, 녹색 및 청색의 형광체(6)의 배면에 형성된 캐소드 전극(10)중 어느 하나에만 캐소드 전압이 인가된다. 따라서, 하나의 캐소드 전극(10)에서만 전자빔(30)이 인출되었기 때문에 고 휘도의 화상을 표현하기에 곤란했다.
따라서, 본 발명의 목적은 색순도를 높임과 아울러 저전압으로 구동되도록 한 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전계 방출 표시소자를 나타내는 단면도.
도 3은 종래의 전계 방출 표시장차의 전극구조 및 형광체 배치를 나타내는 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 애노드 전극 및 애노드 전극 구동부를 나타내는 도면.
도 6는 도 5에 도시된 애노드 전극 구동부의 구동파형을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 한 프레임을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 캐소드 전극을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 의해 구동되는 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 상부 유리기판 4,42,48,52 : 애노드 전극
6,44,50,54 : 형광체 8 : 하부 유리기판
10,70,72,74 : 캐소드전극 12 : 저항층
14 : 게이트 절연층 16 : 게이트 전극
22 : 에미터 전극 30 : 전자빔
32 : 전계 방출 어레이 60 : 제어부
62 : 적색 구동부 64 : 녹색 구동부
66 : 청색 구동부 80 : 픽셀
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계 방출 표시소자는 서브화소셀이 소정 시간차를 가지고 구동되도록 애노드 전극에 위상이 다른 교류전압을 각각 공급하기 위한 양극 구동부와, 애노드 전극에 교류신호가 공급될 때 서브화소셀에 형성된 모든 캐소드 전극에 구동전압을 공급하기 위한 음극 구동부를 구비한다.
본 발명의 전계 방출 표시의 구동방법은 위상차를 이용하여 서브화소셀 각각을 소정 시간차를 두고 구동시키는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 애노드 전극 및 애노드 전극 구동회로를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구동회로는 적색 형광체(R)(44) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(42)에 교류전압을 공급하기 위한 R 구동부(62)와, 녹색 형광체(G)(50) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(48)에 교류전압을 공급하기 위한 G 구동부(64)와, 청색 형광체(B)(54) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(52)에 교류전압을 공급하기 위한 B 구동부(66)와, R 구동부(62), G 구동부(64) 및 B 구동부(66)를 제어하기 위한 제어부(60)를 구비한다. 이를 종래와 대비해 보면, 종래에는 모든 애노드전극들에 10㎸ 정도의 직류전압을 일정하게 공급했다. 하지만, 본 발명에서는 형광체들(44,50,54) 별로 애노드전극들(42,48,52)을 나누어 구동시킨다. 구동부들(62,64,66)은 제어부(60)의 제어신호에 응답하여 10㎸ 정도의 교류전압을 애노드전극들(42,48,52)에 공급한다. 이때, 제어부(60)로부터 공급되는 제어신호는 도 6과 같이 1 프레임동안 R 구동부(62), G 구동부(64) 및 B 구동부(66)로 순차적으로 인가된다. 이를 상세히 설명하면, 먼저 제어부(60)로부터 도 6과 같이 제어신호가 R 구동부(62)로 공급된다. R 구동부(62)는 제어부(60)로부터 입력되는 제어신호에 응답하여 10㎸ 정도의 교류전압을 적색 형광체(44) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(42)에 공급한다. 적색 형광체(44) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(42)에 교류전압이 공급된 후 제어부(60)로부터 제어신호가 G 구동부(64)로 공급된다. G 구동부(64)는 제어부(60)로부터 입력되는 제어신호에 응답하여 10㎸ 정도의 교류전압을 녹색 형광체(50) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(48)에 공급한다. 녹색 형광체(50) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(48)에 교류전압이 공급된 후 제어부(60)로부터 제어신호가 B 구동부(66)로 공급된다. B 구동부(66)는 제어부(60)로부터 입력되는 제어신호에 응답하여 10㎸ 정도의 교류전압을 청색 형광체(54) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(52)에 공급한다. 즉, 본 발명에서는 1 프레임을 도 7과 같이 3개의 서브 필드로 나누어 구동한다. 제 1 필드에서는 적색 형광체(44) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(42)에 교류 전압을 공급한다. 제 2 필드에서는 녹색 형광체(50) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(48)에 교류전압을 공급한다. 제 3 필드에서는 청색 형광체(54) 위에 형성되어 있는 애노드 전극(52)에 교류전압을 공급한다.
도 8은 본 발명의 캐소드 전극을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 하나의 픽셀(Pixel)(80)을 구성하는 3개의 캐소드 전극(70,72,74)이 공통으로 접속되어 있다. 즉, 3개의 캐소드 전극(70,72,74)에는 동시에 캐소드 전압이 인가된다.
화상을 표시하기 위하여, 먼저 캐소드 전극들(70,72,74)에 부극성의 캐소드 전압(-)이 인가되고 적색 형광체(44)의 위에 형성되어 있는 애노드 전극(42)에 교류전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(22)로부터 방출된 전자들은 애노드 전극(42) 쪽으로 가속된다. 이때, 하나의 픽셀에 형성되어 있는 캐소드 전극들(70,72,74) 공통적으로 캐소드 전압(-)이 인가되므로 3개의 캐소드 전극들(70,72,74)에서 전자들이 방출된다. 이를 종래와 대비해 보면, 종래에는 하나의 캐소드 전극에 캐소드 전압이 인가되기 때문에 캐소드 전압이 인가된 하나의 캐소드 전극에서만 전자가 방출되었다. 3개의 캐소드 전극들(70,72,74)에서 방출된 전자들은 도 9와 같이 전압이 인가된 애노드 전극(42), 즉 적색 형광체(44) 위에 형성된 애노드 전극(42) 쪽으로 가속된다. 이 전자들이 적색 형광체(44)에 충돌하여 형광체(44)를 여기시키게 된다. 이를 종래와 대비해 보면, 종래에는 모든 애노드 전극들에 공통적으로 직류전압이 인가되기 때문에 인접되는 형광체로 전자들이 확산된다. 하지만, 본 발명에서는 하나의 애노드 전극에만 전압이 인가되기 때문에 전자들의 확산현상을 최소화 할 수 있다. 적색 형광체(44)위에 형성된 애노드 전극(42)에 교류전압이 인가된 후 녹색 형광체(50)위에 형성된 애노드 전극(48) 및 청색 형광체(54)위에 형성된 애노드 전극(52)에 순차적으로 교류전압이 공급되어 녹색 형광체(50) 및 청색 형광체(54)를 여기시키게 된다,
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법에 의하면 애노드 전극에 교번적으로 교류전압을 공급함으로써 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 동일한 색의 애노드 전극에만 교류전압이 공급되므로 전자의 확산 현상을 최소화하여 색순도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 애노드 전극에 교류전압이 공급될 때 하나의 픽셀에 형성된 3개의 캐소드 전극 모두에 구동전압을 공급함으로써 고휘도의 화상을 표시할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 양극전압이 인가되는 애노드전극과 음극전압이 인가되는 캐소드전극을 구비하며 서로 다른 색의 가시광을 발생하는 서브화소셀을 가지는 전계 방출 표시소자에 있어서,
    상기 서브화소셀이 소정 시간차를 가지고 구동되도록 상기 애노드 전극에 위상이 다른 교류전압을 각각 공급하기 위한 양극 구동부와,
    상기 애노드 전극에 상기 교류신호가 공급될 때 상기 서브화소셀에 형성된 모든 캐소드 전극에 구동전압을 공급하기 위한 음극 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류 전압은 적색, 녹색, 청색의 형광체 상에 형성된 애노드 전극에 순차적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적색, 녹색, 청색의 형광체 상에 형성된 애노드 전극에 공급되는 상기 교류전압은 상기 한 프레임 동안 공급되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  4. 양극전압이 인가되는 애노드전극과 음극전압이 인가되는 캐소드전극을 구비하며 서로 다른 색의 가시광을 발생하는 서브화소셀을 가지는 전계 방출 표시소자의 구동방법에 있어서,
    위상차를 이용하여 상기 서브화소셀 각각을 소정 시간차를 두고 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 애노드 전극에 교류전압이 순차적으로 공급되는 단계와,
    상기 교류전압이 공급될 때 상기 화소셀에 형성된 모든 캐소드 전극에 구동전압이 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
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