KR20020014551A - 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법 - Google Patents

전계 방출 표시소자 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극수를 저감시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.
본 발명의 전계 방출 표시소자는 캐소드전극과, 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성되어 캐소드전극과의 교차부에서 2개 이상의 화소를 포함할 수 있도록 폭 방향으로 신장된 게이트전극과, 게이트전극과 나란하게 형성됨과 아울러 게이트전극의 절반 이하의 폭으로 형성되는 애노드전극을 구비한다.
본 발명에 의하면, 캐소드전극의 수를 종래와 동일하게 유지하면서 게이트전극의 수를 절반으로 감소시킬 수 있다. 또한, 전계 방출 표시소자를 2개의 서브필드로 분할 구동함으로써 인접되는 화소간에 발생되는 크로스토크 현상을 최소화 할 수 있다.

Description

전계 방출 표시소자 및 그 구동방법{Field Emission Display and Driving Method thereof}
본 발명은 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법에 관한 것으로 특히, 전극수를 저감시킬 수 있도록 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, 콘트라스트 및 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 여기시킴으로써화상을 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.
도 3은 종래의 전계 방출 표시소자의 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 전계 방출 표시소자의 구동장치는 m 개의 캐소드 전극들(R)에 접속되어 각각의 캐소드 전극들(R)을 순차적으로 인에이블 시키는 캐소드 구동부(52)와, n 개의 게이트 전극들(C)에 접속되어 캐소드 전극들(R)이 인에이블 되는 기간동안 화상 데이터를 게이트 전극들(C)에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부(50)를 구비한다. 게이트 전극들(C)과 캐소드 전극들(R)의 교차부에 매트릭스(Matrix) 형태로 형성된 화소(Pixel)(48)가 위치된다. 캐소드 구동부(52)는 제 1 내지 제 m 캐소드 전극들(R1내지Rm)에 순차적으로 스캔펄스(Scan Pulse)를 공급한다. 게이트 구동부(50)는 제 1 내지 제 m 캐소드 전극들(R1내지Rm)에 스캔펄스가 공급될 때 인에이블 되어 화상 데이터를 제 1 내지 제 n 게이트 전극들(C1내지Cn)에 공급한다.
화상을 표시하기 위하여, 도 3과 같이 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 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키게 된다. 이때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발광된다. 형광체(6)는 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. 즉, 인접되는 화소(48)간에 크로스토크 현상이 발생된다. 이때, 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, 종래의 VGA(480×640)급의 해상도를 가지는 FED에서 게이트전극(16)은 640×3 = 1920 라인이다. 특히, FED가 고해상도를 갈수록 게이트전극(16)의 수는 더욱 늘어나게 되고, 이와 같이 게이트전극(16)의 수가 늘어나게 되면 화소(48)의 발광면적을 축소되어 휘도가 저하되게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 4와 같은 전계 방출 표시소자가 제안되었다.
도 4를 참조하면, 종래의 FED는 하부기판 상에 형성되는 2m 개의 캐소드 전극들(R)과, 하부기판 상에 캐소드 전극들(R)과 교차되는 방향으로 형성되는 n/2 개의 게이트 전극들(C)과, 상부기판 상에 게이트 전극들(C)과 나란하게 형성되는 애노드 전극들(A)로 구성된다. 캐소드 전극들(R)과 게이트 전극들(C)이 교차되는 부분에는 화소(60)가 위치된다. 이러한 화소(60)는 기수번째(odd) 캐소드 전극들(R1,R3,…,R2m-1)과 우수번째(even) 캐소드 전극들(R2,R4,…,R2m)의 사이에 위치된다. 게이트 전극들(C)은 하나의 게이트 전극들(C)에 폭 방향으로 2개의 화소(60)가 위치될 수 있도록 넓은 폭으로 형성된다. 즉, 하나의 게이트 전극들(C)에는 기수번째 캐소드 전극들(R1,R3,…,R2m-1)과 우수번째캐소드 전극들(R2,R4,…,R2m)에 의해 화소(60)가 형성된다. 따라서, 게이트 전극들(C)의 수는 종래에 비해 절반으로 감소한다. 이와 같은 게이트 전극들(C) 상/하로 분할되어 구동된다. 즉, 기수번째 게이트 전극들(C1,C3,…,Cn/2-1)은 도시되지 않은 제 1 캐소드 구동부로부터 화상데이터를 공급받고, 우수번째 게이트전극들(C2,C4,…,Cn/2)은 도시되지 않은 제 2 캐소드 구동부로부터 화상데이터를 공급받는다. 애노드 전극들(A)은 게이트 전극들(C)과 나란하게 형성됨과 아울러 게이트 전극들(C)의 절반 이하의 폭으로 형성된다. 즉, 각각의 게이트 전극(C) 마다 2개의 애노드 전극(A)이 형성된다. 이와 같은 애노드 전극들(A)은 우수번째와 기수번째로 분할되어 구동파형을 공급받는다.
도 5는 도 4에 도시된 FED의 전극들에 공급되는 구동파형을 나타내는 파형도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 제 1 캐소드 전극(R1)은 도시되지 않은 캐소드 구동부로부터 스캔펄스를 공급받는다. 이때, 기수번째 및 우수번째 게이트전극(C)에는 제 1 캐소드 전극(R1)에 공급되는 스캔펄스에 동기되어 화상데이터가 공급된다. 또한, 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)들에는 스캔펄스에 동기되어 고전압의 인가된다. 이와 같이 제 1 캐소드 전극(R1)에 부극성(-)의 스캔펄스가 인가되고, 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성(+)의 고전압이 인가됨과 아울러 기수번째 및 우수번째 게이트 전극(C)에 정극성(+)의 화상데이터가 공급되면 도시되지 않은 에미터로부터 전자빔이 방출되게 된다. 이와 같은 전자빔은 애노드 전극들(A)의 배면에 형성된 도시되지 않은 형광체와 충돌하여 형광체를 여기시키고, 여기된 형광체에서는 가시광이 발광된다. 이때, 인접되게 형성되어 있는 우수번째 애노드 전극들(A2,A4,…,An)에 고전압이 인가되지 않기 때문에 크로스토크를 최소화 할 수 있다. 제 1 캐소드 전극(R1)에 스캔펄스가 인가된 후 제 2 캐소드 전극(R2)에 스캔펄스가 인가된다. 이때, 기수번째 및 우수번째 게이트전극(C)에는 제 2 캐소드 전극(R2)에 공급되는 스캔펄스에 동기되어 화상데이터가 공급된다. 또한, 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)들에는 스캔펄스에 동기되어 고전압이 인가되어 화상을 표시하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 FED는 기수번째 캐소드전극들(R1,R3,…,R2m-1)에 스캔펄스가 공급될 때 기수번째 애노드 전극들(A1,A3,…,An-1)에 고전압이 인가되고, 우수번째 캐소드 전극들(R2,R4,…,R2m)에 스캔펄스가 공급될 때 우수번째 애노드 전극들(A2,A4,…,An)에 고전압이 인가된다. 이와 같이, 기수번째 애노드 전극들(A1,A3,…,An-1)과 우수번째 애노드 전극들(A2,A4,…,An)에 교번적으로 고전압을 인가함으로써 크로스토크를 최소화할 수 있다. 또한, 색순도를 향상시킴과 아울러 게이트전극(C)의 수를 절반으로 줄일 수 있었다.
하지만, 이와 같은 종래의 FED는 게이트전극의 수를 절반으로 줄이는 반면에 캐소드전극의 수는 2배로 늘어나게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전극수를 저감시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전계 방출 표시소자의 단면도.
도 3은 종래의 전계 방출 표시소자의 구동장치를 나타내는 도면.
도 4는 종래의 전계 방출 표시소자의 전극구조를 나타내는 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 전극라인들에 공급되는 파형을 나타내는 파형도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 전계 방출 표시소자의 전극구조를 나타내는 평면도.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 전극라인들에 공급되는 파형을 나타내는 파형도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 상부 유리기판 4 : 애노드전극
6 : 형광체 8 : 하부 유기기판
10 : 캐소드전극 12 : 저항층
14 : 게이트 절연층 16 : 게이트전극
22 : 에미터 30 : 전자빔
32 : 전계 방출 어레이 40 : 스페이서
48,60,70 : 화소 50 : 게이트 구동부
52 : 캐소드 구동부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계 방출 표시소자는 캐소드전극과, 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성되어 캐소드전극과의 교차부에서 2개 이상의 화소를 포함할 수 있도록 폭 방향으로 신장된 게이트전극과, 게이트전극과 나란하게 형성됨과 아울러 게이트전극의 절반 이하의 폭으로 형성되는 애노드전극을 구비한다.
본 발명의 전계 방출 표시소자의 구동방법은 기수번째 애노드전극에 고전압이 공급될 때 화상이 표시되는 제 1 서브필드와, 우수번째 애노드전극에 고전압이 공급될 때 화상이 표시되는 제 2 서브필드를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 6 내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 전계 방출 표시소자를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 FED는 하부기판 상에 형성되는 m 개의 캐소드 전극들(R)과, 하부기판 상에 형성되는 캐소드 전극들(R)과 교차되는 방향으로 형성되는 n/2개의 게이트 전극들(C)과, 상부기판 상에 게이트 전극들(C)과 나란하게 형성되는 애노드 전극들(A)로 구성된다. 캐소드 전극들(R)과 게이트 전극들(C)이 교차되는 부분에는 화소(70)가 위치된다. 게이트 전극들(C)은 하나의 게이트 전극들(C)의 폭 방향으로 2개의 화소(70)가 위치될 수 있도록 넓은 폭으로 형성된다. 즉, 하나의 게이트 전극들(C)에는 캐소드 전극들(R)에 의해 2개의 화소(70)가 위치된다. 또한, 본 발명의 FED의 게이트 전극들(C)은 상/하로 분할되어 구동된다. 즉, 기수번째 게이트 전극들(C1,C3,…,Cn/2-1)은 도시되지 않은 제 1 캐소드 구동부로부터 화상데이터를 공급받고, 우수번째 게이트 전극들(C2,C4,…,Cn/2)은 도시되지 않은 제 2 캐소드 구동부로부터 화상데이터를 공급받는다. 애노드 전극들(A)은 게이트 전극들(C)과 나란하게 형성됨과 아울러 게이트 전극들(C)의 절반 이하의 폭으로 형성된다. 즉, 각각의 게이트 전극들(C) 마다 2개의 애노드전극(A)이 형성된다. 이와 같은 애노드 전극들(A)은 우수번째와 기수번째로 분할되어 구동파형을 공급받는다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 FED의 전극들에 공급되는 구동파형을 나타내는 파형도이다.
도 7a는 제 1 서브필드의 구동파형을 나타내고, 도 7b는 제 2 서브필드의 구동파형을 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 먼저 제 1 캐소드 전극(R1)은 도시되지 않은 캐소드 구동부로부터 스캔펄스를 공급받는다. 이때, 기수번째 및 우수번째 게이트전극(C)에는 제 1 캐소드 전극(R1)에 공급되는 스캔펄스에 동기되어 화상데이터가 공급된다. 또한, 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)들에는 스캔펄스에 동기되어 고전압이 인가된다. 이와 같이 제 1 캐소드 전극(R1)에 부극성(-)의 스캔펄스가 인가되고, 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성(+)의 고전압이 인가됨과 아울러 기수번째 및 우수번째 게이트 전극(C)에 정극성(+)의 화상데이터가 공급되면 도시되지 않은 에미터로부터 전자빔이 방출되게 된다. 이와 같은 전자빔은 기수번째 애노드 전극들(A1,A3,…,An-1)의 배면에 형성된 도시되지 않은 형광체와 충돌하여 형광체를 여기시키고, 여기된 형광체에서는 가시광이 발광된다. 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성(+)의 고전압이 인가된 후 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)에 정극성(+)의 고전압이 인가된다. 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)에 정극성(+)의 고전압이 인가될 때 캐소드 전극(R)에 스캔펄스가 공급되지 않는다. 따라서, 스캔펄스에 동기되어 게이트 전극(C)에 공급되는 화상데이터도 공급되지 않는다. 즉, 제 1 서브필드에서 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)에 정극성(+)의 고전압이 인가될 때 화상이 표시되지 않는다. 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)에 정극성(+)의 고전압이 인가된 후 제 2 캐소드 전극(R2)에 스캔펄스가 인가된다. 이때, 기수번째 및 우수번째 게이트전극(C)에는 제 2 캐소드 전극(R2)에 공급되는 스캔펄스에 동기되어 화상데이터가 공급된다. 또한, 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)들에는 제 2 캐소드 전극(R2)에 공급되는 스캔펄스에 동기되어 고전압이 인가되어 화상을 표시하게 된다. 즉, 도 7a와 같이 제 1 서브필드에서는 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 고전압이 인가될 때 화상이 표시된다. 따라서, 제 1 서브필드에서는 하나의 게이트전극(C)에 형성되어 있는 2개의 화소중 첫 번째 화소만이 구동펄스를 공급받는다.
도 7b를 참조하면, 먼저 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성(+)의 고전압이 인가된다. 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성(+)의 고전압이 인가될 때 캐소드 전극(R)에는 스캔펄스가 공급되지 않는다. 따라서, 스캔펄스에 동기되어 게이트 전극(C)에 공급되는 화상데이터도 공급되지 않는다. 즉, 제 2 서브필드에서 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성의 고전압이 인가될 때 화상이 표시되지 않는다. 기수번째 애노드 전극(A1,A3,…,An-1)에 정극성의 고전압이 인가된 후 제 1 캐소드 전극(R1)에 스캔펄스가 인가된다. 이때, 기수번째 및 우수번째 게이트전극(C)에는 제 1 캐소드 전극(R1)에 공급되는 스캔펄스에 동기되어 화상데이터가 공급된다. 또한, 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)들에는 스캔펄스에 동기되어 고전압이 인가된다. 이와 같이 제 1 캐소드 전극(R1)에부극성(-)의 스캔펄스가 인가되고, 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)에 정극성(+)의 고전압이 인가됨과 아울러 기수번째 및 우수번째 게이트 전극(C)에 정극성(+)의 화상데이터가 공급되면 에미터로부터 전자빔이 방출된다. 이와 같은 전자빔은 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An)의 배면에 형성된 형광체와 충돌하여 형광체를 여기시키고, 여기된 형광체에서는 가시광이 발광된다. 즉, 도 7b와 같이 제 2 서브필드에서는 우수번째 애노드 전극(A2,A4,…,An-1)에 고전압이 인가될 때 화상이 표시된다. 따라서, 제 2 서브필드에서는 하나의 게이트전극(C)에 형성되어 있는 2개의 화소중 두 번째 화소만이 구동펄스를 공급받는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자 및 그 구동방법에 의하면 캐소드전극의 수를 종래와 동일하게 유지하면서 게이트전극의 수를 절반으로 감소시킬 수 있다. 또한, 전계 방출 표시소자를 2개의 서브필드로 분할 구동함으로써 인접되는 화소간에 발생되는 크로스토크 현상을 최소화 할 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 (7)

  1. 캐소드전극과,
    상기 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성되어 상기 캐소드전극과의 교차부에서 2개 이상의 화소를 포함할 수 있도록 폭 방향으로 신장된 게이트전극과,
    상기 게이트전극과 나란하게 형성됨과 아울러 상기 게이트전극의 절반 이하의 폭으로 형성되는 애노드전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기수번째 게이트전극에 구동파형을 공급하기 위한 제 1 게이트구동부와,
    상기 우수번째 게이트전극에 구동파형을 공급하기 위한 제 2 게이트구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기수번째 애노드전극들은 전기적으로 서로 접속되고, 상기 우수번째 애노드전극들은 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드전극은 상기 게이트 전극의 폭 방향으로 위치되는 상기 화소마다 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  5. 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극 및 게이트전극과, 상부기판 상에 형성되는 애노드전극을 포함하는 전계 방출 표시소자의 구동방법에 있어서,
    기수번째 애노드전극에 고전압이 공급될 때 화상이 표시되는 제 1 서브필드와,
    우수번째 애노드전극에 고전압이 공급될 때 화상이 표시되는 제 2 서브필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기수번째 애노드전극에 인가되는 고전압에 동기되어 상기 캐소드전극에 스캔펄스가 공급되는 단계와,
    상기 스캔펄스에 동기되어 상기 게이트전극에 화상데이터가 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 우수번째 애노드전극에 인가되는 고전압에 동기되어 상기 캐소드전극에 스캔펄스가 공급되는 단계와,
    상기 스캔펄스에 동기되어 상기 게이트전극에 화상데이터가 공급되는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자의 구동방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100893602B1 (ko) * 2007-02-21 2009-04-20 나노퍼시픽(주) 전계방출 장치 및 그 구동 방법

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