KR20060104840A - 전자 방출 표시장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 방출 표시장치 및 그 제어방법에 관한 발명으로서, 특히, 영상 레벨에 따라 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압을 조절하는 전자 방출 표시장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영상 레벨에 따라 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압을 조절함으로써, 영상 레벨이 낮은 경우에는 높은 명암비를 얻고, 영상 레벨이 높은 경우에는 소비전력을 제한하고 열화를 방지할 수 있는 전자 방출 표시장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 복수의 데이터선 및 복수의 주사선의 교차 영역에 형성되는 복수의 전자 방출 소자를 포함하는 화소부; 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 상기 복수의 데이터선에 인가하는 데이터 구동부; 상기 복수의 주사선에 주사신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부; 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 전원을 인가하는 전원 공급부; 및 상기 영상 데이터의 영상 레벨에 대응하여 상기 복수의 전자 방출 소자의 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압 차를 제어하는 전압 레벨 제어부를 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공한다.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 전자 방출 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 화소부의 일부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 데이터 구동부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 주사 구동부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 전압 레벨 제어부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 8은 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 있어서, 데이터선이 캐소드 전극으로 사용되고, 주사선이 게이트 전극으로 사용된 경우의 영상 레벨에 따른 데이터 신호 및 주사 신호의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 표시장치의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 화소부 110 : 화소
200 : 데이터 구동부 210 : 직렬-병렬 변환부
220 : 펄스 폭 변조부 230, 320 : 레벨 조절부
300 : 주사 구동부 310 : 쉬프트 레지스터
400 : 전원 공급부 500 : 전압 레벨 제어부
510 : 영상 레벨 판단부 520 : 전압 레벨 결정부
본 발명은 전자 방출 표시장치 및 그 제어방법에 관한 발명으로서, 특히, 영상 레벨에 따라 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압을 조절하는 전자 방출 표시장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
전자 방출 표시장치는 화소마다 전자 방출 소자(Electron Emission Device)를 구비하는 표시장치이다. 전자 방출 소자는 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압에 대응하여 캐소드 전극으로부터 전자가 방출되며, 방출된 전자는 애노드 전극에 의하여 가속되어 형광체에 충돌하여 발광하는 방식으로 동작하는 소자이다. 일반적으로, 전자 방출 소자는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이 용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
FEA 형 전자 방출 소자는 일 함수(Work Function)가 낮거나 β Function이 높은 물질을 전자 방출원으로 사용하여 진공 중에서 전계차에 의하여 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 탄소계 물질 또는 나노물질을 전자 방출원을 적용한 소자가 개발되고 있다. SCE 형 전자 방출 소자는 기판 상에 서로 마주보며 배치된 2개의 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성한 소자이다. 상기 소자는 전극에 전압을 인가하여 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 상기 미세 갭인 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다. MIM 형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다. BSE 형 전자 방출 소자는 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균자유행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여 오믹 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자공급층을 형성하고, 전자공급층위에 절연층과 금속박막을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것 에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
전자 방출 표시장치에 있어서, 캐소드 전극과 게이트 전극 간의 전압차를 증가시켜 각 화소의 캐소드 전극으로부터 방출되는 전자의 양을 증가시키면 휘도가 증가되어 더 밝은 영상을 표현할 수 있고, 명암비(contrast)를 개선할 수 있다. 그러나, 캐소드 전극으로부터 방출되는 전자의 양이 증가하면, 전자 방출 소자의 열화가 가속되고, 소비 전력이 증가한다는 문제점이 있다. 이와 반대로, 전자 방출 표시장치에 있어서, 캐소드 전극과 게이트 전극 간의 전압차를 감소시켜 각 화소의 캐소드 전극으로부터 방출되는 전자의 양을 감소시키면 전자 방출 소자의 열화가 감속되고, 소비 전력이 감소하나, 더 밝은 영상을 표현할 수 없으며, 명암비가 악화된다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영상 레벨에 따라 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압을 조절함으로써, 영상 레벨이 낮은 경우에는 높은 명암비를 얻고, 영상 레벨이 높은 경우에는 소비전력을 제한하고 열화를 방지할 수 있는 전자 방출 표시장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로써, 본 발명의 제 1측면은 복수의 데이터선 및 복수의 주사선의 교차 영역에 형성되는 복수의 전자 방출 소자를 포함하는 화소부; 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 상기 복수의 데이터선에 인가하는 데이터 구동부; 상기 복수의 주사선에 주사신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부; 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 전원을 인가하는 전원 공급부; 및 상기 영상 데이터의 영상 레벨에 대응하여 상기 복수의 전자 방출 소자의 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압 차를 제어하는 전압 레벨 제어부를 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공한다.
본 발명의 제2 측면은 복수의 데이터선 및 복수의 주사선에 의해 정의되는 복수의 전자 방출 소자를 포함하는 화소부; 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 상기 복수의 데이터선에 인가하는 데이터 구동부; 상기 복수의 주사선에 주사신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부; 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 전원들을 인가하는 전원 공급부; 및 상기 영상 데이터의 영상 레벨에 대응하여 상기 전원들 중 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부 중 적어도 하나에 인가되는 전원의 전압 레벨이 변경되도록 상기 전원 공급부를 제어하는 전압 레벨 제어부를 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공한다.
본 발명의 제 3 측면은 영상 데이터의 영상 레벨을 측정하는 단계; 및 상기 영상 레벨에 대응하여 전자 방출 소자의 게이트 전극 및 캐소드 전극 사이의 전압 차를 조절하는 단계를 포함하는 전자 방출 표시장치의 제어방법을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 전자 방출 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 전자 방출 표시장치는 화소부(100), 데이터 구동부(200), 주사 구동부(300), 전원 공급부(400) 및 전압 레벨 제어부(500)를 포함한다.
화소부(100)는 n개의 주사선들(S1, S2, ... Sn), m개의 데이터선들(D1, D2, ... Dm) 및 애노드 전극(ANODE)을 포함한다. 주사선들(S1, S2, ... Sn)과 데이터 선들(D1, D2, ... Dm)은 서로 교차하도록 형성된다. 애노드 전극(ANODE)은 도면에 표현된 바와 같이 화소부의 전 영역에 걸쳐 형성될 수도 있으며, 또한, 도면에 표현되어 있지는 아니하나, 주사선들과 유사하게 행 방향으로 형성된 복수의 스트라이프 형태로 형성될 수도 있고, 데이터선들과 유사하게 열 방향으로 형성된 복수의 스트라이프 형태로 형성될 수도 있고, 메쉬 형태로 형성될 수도 있다. 애노드 전극이 복수의 스트라이프 형태로 형성되거나 메쉬 형태로 형성된 경우에도, 일반적으로 애노드 전극 전체에는 동일 전압(Vanode)이 인가된다. 캐소드 전극, 게이트 전극 및 애노드 전극을 구비하는 전자 방출 소자(110)는 주사선과 데이터선이 교차하는 영역에 형성되며, 주사선 및 데이터선 중 어느 하나가 캐소드 전극으로 작용하며, 주사선 및 데이터선 중 나머지 하나가 게이트 전극으로 작용한다.
데이터 구동부(200)는 입력되는 영상 데이터(DATA)에 대응하는 데이터 신호 를 데이터선들(D1, D2, ... Dm)에 인가하는 기능을 수행한다. 본 발명에서는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM이라고도 함) 방식의 데이터 구동부를 중심으로 설명하나, 입력되는 영상 데이터에 대응하여 전자 방출 소자(110)의 전자 방출 기간을 조절하는 어떠한 데이터 구동부도 본 발명의 범주에 포함된다.
주사 구동부(300)는 주사선들(S1, S2, ... Sn)에 주사신호를 순차적으로 인가하는 기능을 수행한다.
전원 공급부(400)는 데이터 구동부(200)에 제 1 전원(VS1) 및 제 2 전원(VS2)을 인가하고, 주사 구동부(300)에 제 3 전원 및 제 4 전원을 인가한다.
전압 레벨 제어부(500)는 영상 데이터(DATA)의 영상 레벨을 구한 후, 구한 영상 레벨에 대응하여, 캐소드 전극에 인가되는 전압 및 게이트 전극에 인가되는 전압 중 적어도 하나를 가변하는 기능을 수행한다. 여기에서 영상 레벨이란, 화소부(100) 전체의 밝기에 대응하는 개념으로서, 영상 레벨이 높다는 것은 화소부(100)가 밝다는 것을 의미하고, 영상 레벨이 낮다는 것은 화소부(100)가 어둡다는 것을 의미한다. 영상 레벨은 일례로 한 프레임의 영상 데이터(DATA)를 합산하는 방식으로 구할 수 있다. 전압 레벨 제어부(500)는 영상 레벨이 낮아지면, 전자 방출시의 캐소드 전압과 게이트 전압의 차이를 증가시키도록 전원 공급부(400)를 제어한다. 또한, 전압 레벨 제어부(500)는 영상 레벨이 높아지면, 전자 방출시의 캐소드 전압과 게이트 전압의 차이를 감소시키도록 전원 공급부(400)를 제어한다. 전원 공급부(400)는 전압 레벨 제어부(500)의 제어에 따라, 데이터 구동부(200) 및 주사 구동부(300)에 인가하는 전원들(VS1, VS2, VS4, VS4) 중 적어도 하나의 전압 레벨 을 변경한다. 이에 따라, 데이터 구동부(200) 및 주사 구동부(300)에서 출력되는 데이터 신호 및/또는 주사 신호의 전압 레벨이 변경되어, 결과적으로 전자 방출 소자(110)의 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차가 변경된다. 만일 데이터선이 캐소드 전극으로 작용하고, 주사선이 게이트 전극으로 작용하는 경우, 영상 레벨이 낮아지면, 데이터 구동부(200)가 데이터선에 인가하는 전압을 낮추거나, 주사 구동부(300)가 주사선에 인가하는 전압을 높이거나, 또는 상기의 두 동작이 모두 수행되도록 전압 레벨 제어부(500)는 전원 공급부(400)를 제어한다. 또한, 데이터선이 캐소드 전극으로 작용하고, 주사선이 게이트 전극으로 작용하는 경우, 영상 레벨이 높아지면, 데이터 구동부(200)가 데이터선에 인가하는 전압을 높이거나, 주사 구동부(300)가 주사선에 인가하는 전압을 낮추거나, 또는 상기의 두 동작이 모두 수행되도록 전압 레벨 제어부(500)는 전원 공급부(400)를 제어한다. 이와 같이 전자 방출시의 캐소드 전압과 게이트 전압의 차이가 증가되면, 명암비가 증가하게 되고, 전자 방출시의 캐소드 전압과 게이트 전압의 차이가 감소되면, 전력 소모가 감소하고, 전자 방출 소자(110)의 수명이 증가하게 된다.
도 2는 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 화소부의 일부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 화소부는 전자 방출 기판(120) 및 화상 형성 기판(130)을 포함한다. 또한, 전자 방출 기판(120)과 화상 형성 기판(130)의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서(140)를 추가적으로 포함할 수 있다.
전자 방출 기판(120)은 캐소드 전극(122) 및 게이트 전극(124) 사이의 전압에 대응하여 전자를 방출하는 기판으로서, 배면기판(121), 캐소드 전극(122), 절연층(123), 게이트 전극(124) 및 전자 방출부(125)을 구비한다.
배면 기판(121)은 일례로 유리 또는 실리콘 기판일 수 있으며, 전자방출부(125)로 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
캐소드 전극(122)은 배면 기판 상에 스트라이프 형태로 형성될 수 있다. 캐소드 전극(122)에는 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 데이터 신호 또는 주사 신호가 공급된다. 캐소드 전극(122)은 도전체일 수 있으며, 배면기판(121)과 동일한 이유로, 투명 도전체 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)일 수 있다.
절연층(123)은 배면기판(121)과 캐소드 전극(122) 상부에 형성되며, 캐소드 전극(122)과 게이트 전극(124)을 전기적으로 절연한다. 절연층(123)은 절연 물질, 예컨대, PbO와 SiO2 혼합 유리질로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(124)은 절연층(123) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드 전극(122)과 교차하는 방향으로 배치되며, 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호가 공급된다. 게이트 전극(124)은 전도성이 양호한 금속, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료로 이루어질 수 있다. 절연층(123) 및 게이트 전극(124)은 캐소드 전극(122)이 노출되 도록 캐소드 전극(122)과 게이트 전극(124)의 교차영역에 적어도 하나의 제1 개구부(126)를 구비한다.
전자 방출부(125)는 제1 개구부(126)에 의해 노출된 캐소드 전극(122) 상에 전기적으로 접속되어 위치하며, 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합에 의한 나노튜브; 또는 Si 또는 SiC의 나노 와이어로 이루어지는 것이 바람직하다.
화상 형성 기판(130)은 전자 방출 기판(120)에서 방출된 전자가 충돌하여 빛을 냄으로써, 화상을 형성하는 기판으로서, 전면기판(131), 애노드 전극(132), 형광체(133), 광차폐막(134) 및 금속 반사막(135)을 포함한다.
전면기판(131)은 형광체(133)로부터 발광하는 빛이 외부로 전달되도록 투명한 재질, 예컨대 글래스로 이루어지는 것이 바람직하다.
애노드 전극(132)은 형광체(133)로부터 발광하는 빛이 외부로 전달되도록 투명한 재질, 예컨대 ITO 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다. 애노드 전극(132)은 전자 방출 소자로부터 방출된 전자를 보다 더 양호하게 가속하는데, 이를 위해 애노드 전극(132)에는 고압의 정(+) 전압이 인가되어 전자를 형광체(133) 방향으로 가속한다.
형광체(133)는 전자 방출 기판(120)에서 방출된 전자의 충돌에 의하여 발광하며, 애노드 전극(132) 상에 임의의 간격을 두고 선택적으로 배치된다. G 형광체, 즉 녹색을 발색하는 형광체로는 예컨대, ZnS:Cu, Zn2SiO4:Mn, ZnS:Cu+Zn2SiO4:Mn, Gd2O2S:Tb, Y3Al5O12:Ce, ZnS:Cu,Al, Y2O2S:Tb, ZnO:Zn, ZnS:Cu,Al+In2O3, LaPO4:Ce,Tb,BaO·6Al2O3:Mn, (Zn,Cd)S:Ag, (Zn, Cd)S:Cu,Al,ZnS:Cu,Au,Al, Y3(Al,Ga)2O12:Tb, Y2SiO5:Tb, 또는 LaOCl:Tb이 사용될 수 있다. 또한, B 형광체, 즉 청색을 발색하는 형광체로는 예컨대, ZnS:Ag, ZnS:Ag,Al, ZnS:Ag,Ga,Al, ZnS:Ag,Cu,Ga,Cl, ZnS:Ag+In2O3, Ca2B5O9Cl:Eu2+, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+, Sr10(PO4)6C2:Eu2+, BaMgAl16O26:Eu2+, CoO,Al2O3 첨가된 ZnS:Ag, ZnS:Ag 또는 Ga이 사용될 수 있다. 또한, R 형광체, 즉 적색을 발하는 형광체로는 예컨대, Y2O2S:Eu, Zn3(PO4)2:Mn, Y2O3:Eu, YVO4:Eu, (Y, Gd)BO3:Eu, γ-Zn3(PO4)2:Mn, (ZnCd)S:Ag, (ZnCd)S:Ag+In2O3, 또는 Fe2O3 첨가된 Y2O2S:Eu이 사용될 수 있다.
광차폐막(134)은 외부 빛을 흡수 및 차단하며 광학적 크로스 토크를 방지하여, 명암비를 향상시키기 위해 형광체(133) 사이에 임의의 간격을 두고 배치된다.
금속 반사막은 형광체(133) 위에 형성되어, 전자 방출 기판(120)으로부터 방출된 전자를 보다 더 양호하게 집속하며, 전자의 충돌에 의해 형광체(133)에서 발광하는 빛을 전면기판(131)으로 반사시켜 반사효율을 향상시키는 역할을 한다. 한편, 금속 반사막이 애노드 전극의 역할을 한다면 애노드 전극(132)의 형성은 선택적이며, 불필요한 구성요소일 수 있다.
도 3은 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 데이터 구동부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 데이터 구동부는 직렬-병렬 변환부(210) 및 펄스 폭 변조부(220) 및 레벨 조절부(230)를 포함한다.
직렬-병렬 변환부(210)는 순차적으로 입력되는 영상 데이터(DATA)를 병렬 영상 데이터로 변환하여 출력한다.
펄스 폭 변조부(220)는 직렬-병렬 변화부(210)에서 출력되는 병렬 영상 데이터를 펄스 폭 변조한 데이터 신호를 출력한다. 따라서, 만일 병렬 영상 데이터가 고 계조에 해당하는 데이터인 경우에는 펄스 폭 변조부(220)에서 출력되는 데이터 신호는 넓은 펄스 폭을 가지며, 만일 병렬 영상 데이터가 저 계조에 해당하는 데이터인 경우에는 펄스 폭 변조부(220)에서 출력되는 데이터 신호는 좁은 펄스 폭을 가진다.
레벨 조절부(230)는 전원 공급부로부터 인가되는 제 1 및 제 2 전원(VS1, VS2)에 따라, 펄스 폭 변조부(220)에서 출력되는 데이터 신호의 전압 레벨을 조절하여 데이터선(D1, D2, ... Dm)에 출력하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 레벨 조절부(230)에서 출력되는 데이터 신호의 하이 레벨의 전압은 제 1 전원(VS1)의 전압에 해당하고, 로우 레벨의 전압은 제 2 전원(VS2)의 전압에 해당한다. 따라서, 제 1 전원(VS1)의 전압 및/또는 제 2 전원(VS2)의 전압이 변경됨에 따라 데이터 신호의 하이 레벨의 전압 및/또는 로우 레벨의 전압이 변경된다. 만일 데이터선(D1, D2, ... Dm)이 캐소드 전극으로 사용되는 경우에는, 데이터 신호가 로우 레벨의 전압 즉 제 2 전원(VS2)의 전압을 가질 때 전자 방출 소자가 전자를 방출하므로, 전 원 공급부는 제 2 전원(VS2)의 전압 레벨을 변경함으로써, 전자 방출시의 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변경할 수 있다. 이 때, 제 1 전원(VS1)의 전압 레벨은 고정적일 수도 있으며, 제 2 전원(VS2)의 전압 레벨이 변경됨에 따라 변경될 수도 있다. 또한, 만일 데이터선(D1, D2, ... Dm)이 게이트 전극으로 사용되는 경우에는, 데이터 신호가 하이 레벨의 전압 즉 제 1 전원(VS1)의 전압을 가질 때 전자 방출 소자가 전자를 방출하므로, 전원 공급부는 제 1 전원(VS1)의 전압 레벨을 변경함으로써, 전자 방출시의 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변경할 수 있다. 이 때, 제 2 전원(VS2)의 전압 레벨은 고정적일 수도 있으며, 제 1 전원(VS1)의 전압 레벨이 변경됨에 따라 변경될 수도 있다.
만일 전압 레벨 제어부가 주사 구동부에서 출력되는 주사 신호의 전압 레벨만을 제어하고, 데이터 구동부에서 출력되는 데이터 신호의 전압 레벨을 제어하지 아니하는 경우에는 제 1 전원(VS1) 및 제 2 전원(VS2)의 전압 레벨은 고정적일 수 있으며, 또한 데이터 구동부는 레벨 조절부(230)를 포함하지 아니하고, 펄스 폭 변조부(220)에서 출력되는 데이터 신호가 바로 데이터선들(D1, D2, ... Dm)로 전달될 수도 있다.
도 4는 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 주사 구동부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 주사 구동부는 쉬프트 레지스터(310) 및 레벨 조절부(320)를 포함한다.
쉬프트 레지스터(310)는 주사신호를 순차적으로 출력하는 기능을 수행한다.
레벨 조절부(320)는 전원 공급부로부터 인가되는 제 3 및 제 4 전원(VS3, VS4)에 따라, 쉬프트 레지스터(310)에서 출력되는 주사 신호의 전압 레벨을 조절하여 주사선(S1, S2, ..., Sn)에 출력하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 레벨 조절부(320)에서 출력되는 신호의 하이 레벨의 전압은 제 3 전원(VS3)의 전압에 해당하고, 로우 레벨의 전압은 제 4 전원(VS4)의 전압에 해당한다. 따라서, 제 3 전원(VS3)의 전압 및/또는 제 4 전원(VS4)의 전압이 변경됨에 따라 레벨 조절부(320)에서 출력되는 신호의 하이 레벨의 전압 및/또는 로우 레벨의 전압이 변경된다. 만일 주사선(S1, S2, ..., Sn)이 캐소드 전극으로 사용되는 경우에는, 주사 신호가 로우 레벨의 전압 즉 제 4 전원(VS4)의 전압을 가질 때 전자 방출 소자가 전자를 방출하므로, 전원 공급부는 제 4 전원(VS4)의 전압 레벨을 변경함으로써, 전자 방출시의 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변경할 수 있다. 이 때, 제 3 전원(VS3)의 전압 레벨은 고정적일 수도 있으며, 제 4 전원(VS4)의 전압 레벨이 변경됨에 따라 변경될 수도 있다. 또한, 만일 주사선(S1, S2, ..., Sm)이 게이트 전극으로 사용되는 경우에는, 주사신호가 하이 레벨의 전압 즉 제 3 전원(VS3)의 전압을 가질 때 전자 방출 소자가 전자를 방출하므로, 전원 공급부는 제 3 전원(VS3)의 전압 레벨을 변경함으로써, 전자 방출시의 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변경할 수 있다. 이 때, 제 4 전원(VS4)의 전압 레벨은 고정적일 수도 있으며, 제 3 전원(VS3)의 전압 레벨이 변경됨에 따라 변경될 수도 있다.
만일 전압 레벨 제어부가 데이터 구동부에서 출력되는 데이터 신호의 전압 레벨만을 제어하고, 주사 구동부에서 출력되는 주사 신호의 전압 레벨을 제어하지 아니하는 경우에는 제 3 전원(VS3) 및 제 4 전원(VS4)의 전압 레벨은 고정적일 수 있으며, 또한 주사 구동부는 레벨 조절부(320)를 포함하지 아니하고, 쉬프트 레지스터(310)에서 출력되는 주사 신호가 바로 주사선들(S1, S2, ..., Sn)로 전달될 수도 있다.
도 5는 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 채용될 수 있는 전압 레벨 제어부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 전압 레벨 제어부는 영상 레벨 판단부(510) 및 전압 레벨 결정부(520)을 포함한다.
영상 레벨 판단부(510)는 한 프레임의 영상 데이터(DATA)를 이용하여 영상 레벨을 판단한다. 한 프레임의 영상 데이터(DATA)에 고 계조에 해당하는 데이터가 많을수록 영상 레벨은 높은 값을 가지며, 한 프레임의 영상 데이터(DATA)에 저 계조에 해당하는 데이터가 많을수록 영상 레벨은 낮은 값을 가진다. 영상 레벨 판단부(510)는 일례로, 한 프레임에 해당하는 영상 데이터(DATA)의 합을 이용하여 영상 레벨을 구할 수 있다. 보다 구체적으로, 영상 레벨 판단부(510)는 한 프레임에 해당하는 영상 데이터(DATA)의 합을 구한 후, 구한 합의 상위 8 비트를 영상 레벨로써 출력할 수 있다.
전압 레벨 결정부(520)는 상기 영상 레벨 판단부(510)에서 출력되는 영상 레벨에 대응하여 전원 공급부를 제어하는 기능을 수행한다. 영상 레벨이 높은 경우에는 전압 레벨 결정부(520)는 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극간의 전압 차가 감소하도록 전원 공급부를 제어하고, 영상 레벨이 낮은 경우에는 전압 레 벨 결정부(520)는 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극간의 전압 차가 증가하도록 전원 공급부를 제어한다.
도 6 내지 8은 도 1에 표현된 전자 방출 표시장치에 있어서, 데이터선이 캐소드 전극으로 사용되고, 주사선이 게이트 전극으로 사용된 경우의 영상 레벨에 따른 데이터 신호 및 주사 신호의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 게이트 전극에 인가되는 전압의 레벨을 변화시킴으로써, 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변화시키는 경우의 신호도이다. 도 1 및 6을 참조하면, 데이터 구동부(200)는 제 1 데이터선(D1)에 인가되는 데이터 신호에 해당하는 영상 데이터를 입력받아서 그에 대응하는 데이터 신호를 제 1 데이터선(D1)으로 출력한다. 데이터 신호는 영상 데이터에 대응하는 펄스 폭을 가지는 신호로서, 데이터선(D1)이 전자 방출 소자의 캐소드 전극에 해당하므로 데이터 신호의 펄스는 로우 레벨의 전압 값을 가진다. 따라서, 영상 데이터의 값이 커질 수록 로우 레벨을 가지는 펄스의 폭이 넓어진다. 만일 데이터선이 전자 방출 소자의 게이트 전극에 해당하는 경우에는 데이터 신호의 펄스는 하이 레벨의 전압 값을 가진다. 주사 구동부(300)는 주사 신호(SS)를 주사선들(S1, S2, ..., Sn)로 순차적으로 출력한다. 주사선이 전자 방출 소자의 게이트 전극에 해당하므로, 주사 신호(SS)는 하이 레벨의 전압값을 가진다. 만일 주사선이 전자 방출 소자의 캐소드 전극에 해당하는 경우에는 주사 신호는 로우 레벨의 전압 값을 가진다. 도 6의 신호도에 의하여 설명되는 전자 방출 표시장치는 영상 레벨이 변화함에 따라서 게이트 전극의 전압 레 벨 즉 주사 신호의 전압 레벨이 변화함을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 영상 레벨의 값이 52에서 250으로 증가함에 따라서, 즉 고 계조에 해당하는 영상 데이터가 많아지게 되면, 게이트 전극의 전압 레벨이 △V1만큼 감소한다. 따라서, 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차가 감소하게 되고, 각 전자 방출 소자의 전자 방출량이 감소하게 되어, 각 화소의 휘도가 감소하게 된다.
도 7은 캐소드 전극에 인가되는 전압의 레벨을 변화시킴으로써, 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변화시키는 경우의 신호도이다. 도 1 및 7을 참조하면, 전자 방출 표시장치는 영상 레벨이 변화함에 따라서 캐소드 전극의 전압 레벨 즉 데이터 신호의 펄스의 전압 레벨이 변화함을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 영상 레벨의 값이 52에서 250으로 증가함에 따라서, 즉 고 계조에 해당하는 영상 데이터가 많아지게 되면, 캐소드 전극의 전압 레벨이 △V2만큼 증가한다. 따라서, 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차가 감소하게 되고, 각 전자 방출 소자의 전자 방출량이 감소하게 되어, 각 화소의 휘도가 감소하게 된다. 그 이외의 신호는 도 6과 크게 다르지 않으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 8은 게이트 전극 및 캐소드 전극에 인가되는 전압의 레벨을 변화시킴으로써, 게이트 전극과 캐소드 전극 사이의 전압 차를 변화시키는 경우의 신호도이다. 도 1 및 8을 참조하면, 전자 방출 표시장치는 영상 레벨이 변화함에 따라서 게이트 전극의 전압 레벨 즉 주사 신호의 전압 레벨과 캐소드 전극의 전압 레벨 즉 데이터 신호의 펄스의 전압 레벨이 변화함을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 영상 레벨의 값이 52에서 250으로 증가함에 따라서, 즉 고 계조에 해당하는 영상 데이터가 많아지게 되면, 캐소드 전극의 전압 레벨이 △V3만큼 증가하고, 게이트 전극의 전압 레벨이 △V4만큼 감소한다. 따라서, 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차가 감소하게 되고, 각 전자 방출 소자의 전자 방출량이 감소하게 되어, 각 화소의 휘도가 감소하게 된다. 그 이외의 신호는 도 6과 크게 다르지 않으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 표시장치의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 전자 방출 표시장치의 제어방법은 영상 레벨을 측정하는 단계(S10) 및 측정된 영상 레벨에 따라 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차를 조절하는 단계(S20)를 구비한다.
영상 레벨을 측정하는 단계(S10)에서는 1 프레임의 영상 데이터에 대응하는 영상 레벨을 측정한다. 영상 레벨은 1 프레임 단위로 구하는 것이 가장 바람직하나, 복수의 프레임 단위로 구하는 것 또한 본 발명의 범주에 포함된다. 영상 레벨을 측정하는 단계(S10)는 일례로, 한 프레임의 영상 데이터를 합산하는 단계(S11) 및 상기 합산한 값의 상위 k 비트(k는 2 이상의 정수)를 영상 레벨로서 출력하는 단계(S12)를 포함할 수 있다. 영상 레벨의 비트 수(k)가 증가할수록 더욱 정교하게 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차를 제어할 수 있다.
게이트 전극과 캐소드 전극의 전압 차를 조절하는 단계(S20)에서는 영상 레벨에 대응하여 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차를 조절 한다. 만일 영상 레벨이 낮은 경우에는 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차를 크게 하고, 영상 레벨이 높은 경우에는 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차를 작게 한다. 여기에서 영상 레벨이 낮다는 것은 저 계조를 가지는 영상 데이터가 많다는 것을 의미하는 것으로서, 반드시 측정된 영상 레벨을 표현하는 숫자가 낮다는 것을 의미하는 것은 아니다. 게이트 전극과 캐소드 전극의 전압 차를 조절하는 단계(S20)는 일례로, 측정된 영상 레벨에 대응하는 전압 레벨을 가지는 전원을 데이터 구동부 및 주사 구동부 중 적어도 하나에 인가하는 단계(S21), 상기 데이터 구동부 및 주사 구동부 중 적어도 하나는 상기 인가된 전원의 전압 레벨에 대응하여 전자 방출 소자의 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차를 조절하는 단계(S22)를 포함한다.
전자 방출 표시장치의 제어방법의 각 단계에 대한 상세한 설명은 본 발명의 실시예에 의한 전자 방출 표시장치를 참조하면, 쉽게 파악할 수 있으므로, 설명의 편의상 생략한다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 전자 방출 표시장치 및 그 제어 방법은 영상레벨에 따라 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압을 조절함으로써, 영상 레벨이 낮은 경우에는 높은 명암비를 얻고, 영상 레벨이 높은 경우에는 소비전력을 제한하고 열화를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
Claims (27)
- 복수의 데이터선 및 복수의 주사선의 교차 영역에 형성되는 복수의 전자 방출 소자를 포함하는 화소부;영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 상기 복수의 데이터선에 인가하는 데이터 구동부;상기 복수의 주사선에 주사신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부;상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 전원을 인가하는 전원 공급부; 및상기 영상 데이터의 영상 레벨에 대응하여 상기 복수의 전자 방출 소자의 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 전압 차를 제어하는 전압 레벨 제어부를 포함하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 영상 레벨에 대응하여 상기 캐소드 전극의 전압 레벨을 변화시킴으로써, 상기 전압차를 제어하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 영상 레벨에 대응하여 상기 게이트 전극의 전압 레벨을 변화시킴으로써, 상기 전압차를 제어하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 영상 레벨에 대응하여 상기 캐소드 전극 및 게이트 전극의 전압 레벨을 변화시킴으로써, 상기 전압차를 제어하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 영상 레벨이 높아짐에 따라서, 상기 전압차를 작게 하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전압 레벨 제어부는 상기 전원 공급부에서 출력되는 전원의 전압 레벨이 상기 영상 레벨에 대응하여 변경되도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 데이터 구동부 및 주사 구동부 중 적어도 하나는 상기 전원의 전압 레벨의 변경에 대응하여 상기 데이터 신호 및 상기 주사 신호 중 적어도 하나의 전압 레벨을 변경함으로써, 상기 전압 차를 제어하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 데이터 구동부는 상기 전자 방출 소자의 전자 방출 기간이 상기 영상 데이터에 대응하여 결정되도록 상기 데이터 신호를 인가하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 데이터 신호는 상기 영상 데이터를 펄스 폭 변조한 신호인 전자 방출 표시장치.
- 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 데이터선은 상기 캐소드 전극에 해당하고, 상기 주사선은 상기 게이트 전극에 해당하는 전자 방출 표시장치.
- 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 데이터선은 상기 게이트 전극에 해당하고, 상기 주사선은 상기 캐소드 전극에 해당하는 전자 방출 표시장치.
- 복수의 데이터선 및 복수의 주사선에 의해 정의되는 복수의 전자 방출 소자를 포함하는 화소부;영상 데이터에 대응하는 데이터 신호를 상기 복수의 데이터선에 인가하는 데이터 구동부;상기 복수의 주사선에 주사신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부;상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부에 전원들을 인가하는 전원 공급부; 및상기 영상 데이터의 영상 레벨에 대응하여 상기 전원들 중 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부 중 적어도 하나에 인가되는 전원의 전압 레벨이 변경되도록 상기 전원 공급부를 제어하는 전압 레벨 제어부를 포함하는 전자 방출 표시장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 전압 레벨 제어부는 한 프레임의 상기 영상 데이터로부터 상기 영상 레벨을 측정하는 전자 방출 표시장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 전압 레벨 제어부는한 프레임에 해당하는 상기 영상 데이터의 합을 이용하여 영상 레벨을 구하는 영상 레벨 판단부; 및상기 구해진 영상 레벨에 대응하여 상기 전원 공급부를 제어하는 전압 레벨 결정부를 포함하는 전자 방출 표시장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 영상 레벨은 상기 한 프레임의 영상 데이터의 합의 상위 k 비트(k는 2 이상의 정수)인 전자 방출 표시장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 데이터 구동부는 상기 전원 공급부에서 공급되는 전원에 따라 데이터 신호의 전압 레벨을 조절하는 전자 방출 표시장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 데이터 구동부는순차적으로 입력되는 상기 영상 데이터를 병렬 영상 데이터로 변환하여 출력하는 직렬-병렬 변환부;상기 병렬 영상 데이터를 펄스 폭 변조한 데이터 신호를 출력하는 펄스 폭 변조부; 및상기 전원 공급부에서 공급되는 전원에 따라, 상기 펄스 폭 변조부에서 출력되는 데이터 신호의 펄스의 전압 레벨을 조절하여 상기 데이터선으로 출력하는 레벨 조절부를 포함하는 전자 방출 표시장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 주사 구동부는 상기 전원 공급부에서 공급되는 전원에 따라 주사 신호의 전압 레벨을 조절하는 전자 방출 표시장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 주사 구동부는주사신호를 순차적으로 출력하는 쉬프트 레지스터; 및상기 전원 공급부에서 공급되는 전원에 따라, 상기 쉬프트 레지스터에서 출력되는 주사신호의 전압 레벨을 조절하여 상기 주사선으로 출력하는 레벨 조절부를 포함하는 전자 방출 표시장치.
- (a) 영상 데이터의 영상 레벨을 측정하는 단계; 및(b) 상기 영상 레벨에 대응하여 전자 방출 소자의 게이트 전극 및 캐소드 전극 사이의 전압 차를 조절하는 단계를 포함하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 (a) 단계는(c) 한 프레임의 상기 영상 데이터를 합산하는 단계; 및(d) 상기 합산한 값의 상위 k 비트(k는 2 이상의 정수)를 상기 영상 레벨로서 출력하는 단계를 포함하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 (b) 단계는(e) 상기 영상 레벨에 대응하는 전압 레벨을 가지는 전원을 데이터 구동부 및 주사 구동부 중 적어도 하나에 인가하는 단계; 및(f) 상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부 중 적어도 하나는 상기 인가된 전원에 대응하여 상기 전압 차를 조절하는 단계를 포함하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 영상 레벨이 낮은 경우에는 상기 전압 차를 크게 하고, 상기 영상 레벨이 높은 경우에는 상기 전압 차를 작게 하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 영상 레벨에 대응하여 상기 게이트 전극의 전압을 변경시킴으로써, 상기 전압 차를 조절하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 영상 레벨에 대응하여 상기 캐소드 전극의 전압을 변경시킴으로써, 상기 전압 차를 조절하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 영상 레벨에 대응하여 상기 게이트 전극 및 캐소드 전극의 전압을 변경시킴으로써, 상기 전압 차를 조절하는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 게이트 전극에는 데이터 신호 및 주사 신호 중 어느 하나가 인가되고, 상기 캐소드 전극에는 상기 데이터 신호 및 상기 주사 신호 중 나머지 하나가 인가되는 전자 방출 표시장치의 제어방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 데이터 신호는 상기 영상 데이터를 펄스 폭 변조한 신호인 전자 방출 표시장치의 제어방법.
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