KR20070000287A - 전자방출 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

전자방출 표시장치 및 그의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 화소부의 구동면적에 관계없이 일정한 휘도로 발광하도록 하는 전자방출 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 데이터신호와 주사신호를 전달받아 화상을 표시하는 화소부, 상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하며 상기 화소부의 부하의 크기에 따라 상기 데이터신호의 전압레벨을 가변하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부, 상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부 및 상기 화소부에서 발광하는 화소의 수를 산출하여 상기 화소의 수에 따라 상기 데이터신호의 전압레벨을 결정하는 조절부를 포함하는 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.

Description

전자방출 표시장치 및 그의 구동방법{Electron Emission Display and driving method thereof}
본 발명은 전자방출 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 전자방출표시장치의 각 라인 별로 게이트와 캐소드 간의 전압 차이를 다르게 하여 화이트 발란스를 조정하도록 하는 전자방출 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터, 휴대전화기, PDA 등의 휴대 정보단말기 등의 표시장치나 각종 정보기기의 모니터로서 박형 경량의 평판 표시장치가 이용되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 패널을 이용한 LCD, 유기발광 소자를 이용한 유기발광 표시장치, 플라즈마 패널을 이용한 PDP 등이 알려져 있다.
평판 표시 소자는 구조적으로 액티브 매트릭스(Active Matrix)와 패시브 매트릭스(Passive Matrix)로 구분하는 방식과 발광 원리 측면에서 메모리 구동 방식과 비메모리 구동 방식으로 구분할 수 있다. 일반적으로 액티브 매트릭스 방식은 메모리 구동 방식과 의미가 통하며 패시브 매트릭스 방식은 비메모리 구동 방식과 의미가 통한다고 할 수 있다. 액티브 매트릭스방식과 메모리 구동 방식은 프레임 단위의 주기로 발광 하는 방식이고, 패시브 매트릭스 방식과 비메모리 구동방식은 라인(Line) 단위의 주기로 발광하는 방식이다.
현재 상용화되고 있는 중대형 평판 디스플레이에 대해서 살펴보면 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 액티브 매트릭스 방식이고, 신규 표시 소자로 개발되어 지고 있는 OLED도 역시 액티브 방식이다. 반면에 신규 디스플레이 소자로서 전자방출 표시장치(Electron Emission Display)는 패시브 매트릭스 방식으로서 타 평판소자와 달리 비메모리 구동 방식으로서 수평라인을 순차적으로 선택하면서 수평라인 중 선택된 라인이 선택되었을 때에만 발광하는 라인 스캔 방식을 적용한다. 즉, 일정한 듀티비(Duty ratio)를 가지고 구동하는 방식이다.
도 1은 종래 기술에 의한 전자방출표시장치를 나타내는 구조도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 전자방출표시장치는 화소부(10), 데이터 구동부(20), 주사구동부(30), 제어부(40) 및 전원공급부(50)를 포함한다.
화소부(10)는 캐소드 전극(C1,C2...Cn)과 게이트 전극(G1,G2...Gn)이 교차하는 부분에 화소(11)가 형성되며 캐소드 전극에서 방출된 전자가 애노드에 충돌하여 형광체가 발광함으로써 계조를 표시한다. 표시되는 영상의 계조는 입력되는 디지털영상신호의 값에 따라 변하게 된다. 디지털영상신호의 값에 따라 표현되는 계조를 조절하기 위하여, 일반적으로 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation)방식 또는 진폭변조(Pulse Amplitude Modulation)방식을 사용할 수 있다.
데이터구동부(20)는 캐소드 전극(C1,C2...Cn)과 연결되어 데이터신호를 생성하여 화소부에 전달하여 화소부가 데이터신호에 대응하여 발광하도록 한다.
주사구동부(30)는 게이트 전극(G1,G2...Gn)과 연결되어 주사신호를 생성하여 화소부(10)에 전달하여 화소부(10)를 라인 스캔 방식으로 수평라인 단위로 일정시간씩 순차적으로 발광시킴으로서 전체 화면을 표시하는 방식으로 회로 원가 및 소비전력을 줄이면서 구동할 수 있다.
타이밍제어부(40)는 데이터구동부(20)와 주사구동부(30)에 각각 데이터구동부제어신호와 주사구동부제어신호를 전달하여 데이터구동부(20)와 주사구동부(30)의 동작을 제어한다.
전원공급부(50)는 화소부(10), 데이터구동부(20), 주사구동부(30), 타이밍제어부(40)에 전원을 공급하여 각 부가 동작하도록 한다.
상기와 같이 구성된 전자방출표시장치는 화소부(10)의 발광면적에 따라 화소부(10)의 부하가 달라지게 된다. 그리고, 데이터구동부(20)와 주사구동부(30)에 의해 게이트 전극과 캐소드 전극에 동일한 전압이 인가되어 화소부(10)의 발광면적에 따라 화소부(10)의 부하의 크기가 달라지게 되면 화소부(10)의 각 부하의 변화에 의해 동일한 계조를 표현하는 경우에도 화소부(10)의 휘도가 달라지게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 화소부의 구동면적에 관계없이 일정한 휘도로 발광하도록 하는 전자방출 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제 1 측면은, 데이터신호와 주사신호를 전달받아 화상을 표시하는 화소부, 상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하며 상기 화소부의 부하의 크기에 따라 상기 데이터신호의 전압레벨을 가변하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부, 상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부 및 상기 화소부에서 발광하는 화소의 수를 산출하여 상기 화소의 수에 따라 상기 데이터신호의 전압레벨을 결정하는 조절부를 포함하는 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제 2 측면은, 화소부의 행 라인에 위치하는 화소가 발광하는 수를 파악하여 화소부의 각 행라인 별로 화소부의 부하를 파악하는 단계 및 상기 화소부의 부하를 파악하여 상기 부하에 대응하여 데이터신호의 전압레벨을 조절하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치의 구동방법을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출 표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 전자방출표시장치는 화소부(100), 데이터구동부(200), 주사구동부(300), 타이밍 제어부(400), 조절부(500) 및 전원공급부(600)를 포함한다.
화소부(100)는 복수의 캐소드 전극(C1,C2....Cn)이 열 방향으로 배열되고 복수의 게이트전극(G1,G2....Gn)이 행 방향으로 배열되며 캐소드 전극(C1,C2....Cn)과 게이트전극(G1,G2....Gn)이 교차하는 부분마다에 전자방출원이 마련되어 화소(101)를 형성한다. 또한, 게이트전극(G1,G2....Gn)이 열 방향으로 배열되고 캐소드 전극(C1,C2....Cn)이 행 방향으로 배열될 수 있다. 이하에서는, 캐소드 전극(C1,C2....Cn)은 열 방향으로 배열되고 게이트전극(G1,G2....Gn)은 행 방향으로 배열되어 있는 것으로 가정을 하여 설명한다.
데이터구동부(200)는 캐소드 전극(C1,C2....Cn)과 연결되어 데이터신호를 캐소드 전극(C1,C2....Cn)에 전달한다. 데이터구동부(200)는 부분은 선택된 캐소드 전극(C1,C2....Cn)과 게이트 전극(G1,G2....Gn)이 교차하는 부분에 형성된 화소(101)에 대한 ON/OFF를 위한 전극신호를 발생시킨다. 그리고, 데이터신호는 화소부(100)의 부하의 크기에 따라 전압레벨이 가변하도록 하여 캐소드 전극(C1,C2....Cn)의 전압레벨을 조절하도록 한다.
주사구동부(300)는 게이트 전극(G1,G2....Gn)과 연결되어 행방향으로 배열되어 있는 복수의 게이트 전극 중 하나의 게이트 전극(G1,G2....Gn)을 선택하여 게이트 전극(G1,G2....Gn)에 연결되어 있는 화소(101)에 데이터신호가 전달되도록 한다.
타이밍 제어부(400)는 영상 신호를 입력받아 데이터구동부(200)와 주사구동부(300)를 구동하기 위한 제어신호를 생성하여 데이터구동부(200)와 주사구동부(300)에 전달한다. 좀더 상세히 설명하면, 타이밍 제어부(400)는 데이터구동부(200)를 구동하기 위한 제어신호와 주사구동부(300)를 구동하기 위한 수평라인을 순차적으로 선택하기 위한 제어신호를 발생시킨다.
조절부(500)는 화소부(100)에서 발광하는 화소의 수를 파악하여 데이터 구동부(200)에서 출력되는 데이터신호의 전압레벨을 조절하여 데이터신호의 전압레벨의 가변에 의해 화소부(100)의 캐소드 전극과 게이트 전극의 전압레벨의 차이를 조절하도록 한다. 화소부(100)에서 발광하는 화소의 수는 타이밍 제어부(400)에서 입력받는 영상신호의 데이터를 통해 파악하여 데이터구동부의 출력전압을 조절하는 전압조절신호를 전원공급부(600)에 전달하여 전원공급부(600)에서 전압조절신호에 대응하여 데이터구동부(200)의 구동전압을 조절하여 데이터구동부(200)는 화소부(100)에서 발광하는 화소수에 대응하여 데이터신호의 전압레벨이 가변되도록 한다.
전원공급부(600)는 각 부분에서 필요한 전원을 공급하는 부분으로, 화소부(100)에 애노드 전압을 전달하고, 데이터구동부(200), 주사구동부(300) 및 타이밍제어부(400)에 구동전원을 전달한다. 특히, 데이터구동부(200)에 공급되는 구동전원은 전압레벨이 가변되어 조절부(500)에 의해 데이터구동부(200)에 공급되는 구동전원의 전압레벨이 조정되도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시장치에서 채용된 화소부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 화소부의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 전자방출표시장치는 하부기판(110), 상부기판(190) 및 스페이서(180)를 포함하며, 하부기판(110) 상에 캐소드 전극(120), 절연층(130), 전자방출부(140), 게이트 전극(150)이 형성되며, 상부기판(190)은 전면기판, 애노드 전극 및 형광막이 형성된다.
하부기판(110)상에 스트라이프 형태로 적어도 하나 이상의 캐소드 전극(120)이 형성되며 캐소드 전극(120)의 상부에 캐소드 전극(120)의 일부가 노출되도록 하는 복수의 제 1 홈(131)이 형성되어 있는 절연층(130)이 형성된다. 그리고, 절연층(130) 상부에 게이트 전극(150)이 형성된다. 게이트 전극(150)에는 일정한 크기의 복수의 제 2 홈(151)이 형성되며 제 2 홈(151)은 제 1 홈(131)의 상부에 형성된다. 그리고, 캐소드 전극(120)의 상부에 제 1 홈(131)과 제 2 홈(151)이 일치하는 영역에 전자방출부(140)가 위치한다.
하부기판(110)은 유리 또는 실리콘 기판을 사용하며, 전자방출부(140)는 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
캐소드 전극(120)은 데이터 구동부(미도시) 또는 주사 구동부(미도시)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 전자방출부(140)로 공급한다. 캐소드전극(120)은 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다.
절연층(130)은 하부기판(110)과 캐소드전극(120) 상부에 형성되며, 캐소드전극(120)과 게이트전극(150)을 전기적으로 절연한다.
게이트전극(150)은 절연층(130) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드전극(120)과 교차하는 방향으로 배치되며, 데이터구동부(200) 또는 주사구동부(300)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 화소로 공급한다. 게이트전극(150)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 이루어진다.
전자방출부(140)는 절연층(130)의 제 1 개구부(131)에 의해 노출된 캐소드전극(120) 상에 전기적으로 접속되어 각각 위치하며, 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질, 카본 나노튜브, 그라파이트(graphite), 그라파이트 나노파이버, 다이아몬드상 카본, C60, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질이 바람직하다.
상부기판(190)는 형광막을 구비하여 전자가 형광막에 충돌하면 빛을 발광하도록 하며 애노드 전극을 구비하여 전자방출부에서 방출된 전자가 상부기판에 충돌할 수 있도록 한다.
스페이서(180)는 하부기판(110)과 상부기판(190) 사이에 일정한 거리를 유지하도록 한다.
도 5는 도 2에 도시된 화소부에서 각 라인별로 발광구간과 비발광구간이 다르게 설정되어 있는 경우를 나타내는 구조도이고, 도 6은 각 라인별로 입력되는 데이터신호의 전압레벨의 변화를 나타내는 도이다. 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 화소부(100)은 발광영역(100a)과 비발광영역(100b)로 구분되며 위에서 아래 방향으로 발광영역(100a)의 길이가 점차적으로 길어진다. 따라서, A 라인이 비발광영역이 가장 길고 발광영역이 가장 짧게 구성되고 D 라인이 비발광영역이 가장 짧고 발광영역이 가장 길게 구성된다.
화소부(100)는 캐소드 전극(C1,C2....Cn)과 게이트전극(G1,G2....Gn)에 전압이 인가되고 인가된 시간에 따라 계조를 표현한다. 즉, 오랜시간 전압이 인가되면 고계조를 표현하고 짧은 시간동안 전압이 인가되면 저계조를 표현한다. 이때, 화소부(100)는 화소부(100)의 발광영역(100a)의 길이에 따라 그 부하의 크기가 결정되며 발광영역(100a)의 길이가 길면 발광하는 화소(101)의 수가 많아 화소부(100)의 부하가 크고 발광영역(100a)의 길이가 작으면 발광하는 화소(101)의 수가 적으어 화소부(100)의 부하의 크기가 작아진다. 그리고, 동일한 시간 동안 게이트 전극(G1,G2....Gn)과 캐소드 전극(C1,C2....Cn)에 전압이 인가되어도 부하가 크면 게이트 전극(G1,G2....Gn)과 캐소드 전극(C1,C2....Cn) 사이의 전압의 차이는 부하가 작은 경우보다 부하가 큰경우가 더 작게 나타나게 되어 A 라인에 있는 화소(101)가 가장 밝게 발광하고 D 라인에 있는 화소가 가장 어둡게 발광하게 된다.
전자방출표시장치는 캐소드 전극(C1,C2....Cn)과 게이트 전극(G1,G2....Gn)의 전압의 차이에 의해 전자방출부에서 전자가 방출되는 양이 결정되므로, 게이트 전극(G1,G2....Gn) 또는 캐소드 전극(C1,C2....Cn)의 전압레벨을 부하의 크기에 따라 다르게 설정하여 화소(101)가 발광하여 화소의 발광 불균일을 방지한다. 따라서, 발광영역(100a)의 길이가 다르게 형성된 A, B,C,D 라인 각각은 데이터선의 전압레벨을 다르게 하여 게이트 전극(G1,G2....Gn) 또는 캐소드 전극(C1,C2....Cn)의 전압레벨의 차이를 다르게 한다. 특히, 발광영역(100a) 우측에 있는 경우에 데이터선의 전압레벨이 좌측에서 우측방향으로 점차적으로 증가하도록 한다.
도 7은 도 2에 도시된 전자방출 표시장치에서 채용한 데이터구동부를 나타내는 구조도이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 데이터구동부(200)는 시프트 레지스터(210), 샘플링 래치(220), 홀딩 래치(230), D/A 컨버터(240)를 포함한다.
시프트 레지스터(210)는 스타트 펄스(CSI)와 클럭(CLK)을 입력받아 클럭(CLK)에 의해 스타트 펄스(CSI)를 시프트한 시프트 신호를 출력하며 시프트 신호는 소정의 시간 간격으로 발생한다. 그리고, 시프트 신호가 계속 시프트된 후 마지막으로 출력단자로 마지막 시프트 신호(CIO)가 출력된다.
샘플링 래치(220)는 시프트 신호에 대응하여 직렬로 입력되는 비디오 데이터신호를 입력받아 병렬로 출력하도록 한다.
홀딩래치(230)는 래치부(231)와 카운터(232)를 포함하며, 카운터(232)는 로드 카운터신호를 입력받아 로드 카운터신호가 입력된 시점을 파악하여 래치부(231)에 제어신호를 출력하며 래치부(231)는 카운터(232)의 제어신호에 대응하여 입력받은 비디오 데이터신호를 출력한다.
또한, 카운터(232)는 블랭크 신호(Blank) 입력단자를 구비하여 블랭크 신호(Blank)를 입력받으면 홀딩래치(230)를 리셋하여 홀딩 래치(230)에서 신호가 출력되는 것을 방지하여 데이터선으로 데이터신호가 출력되는 것을 방지한다.
D/A 컨버터(240)는 홀딩래치(230)에서 출력된 비디오 데이터신호를 아날로그 데이터신호로 전환하여 출력하여 화소부(100)에 데이터신호를 전달한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
본 발명에 따른 전자방출 표시장치 및 그의 구동방법에 의하면, 화소부에서 발광하는 화소의 수에 대응하여 게이트 전극과 캐소드 전극 간의 전압 차이를 다르게 설정하여 화소부의 부하의 크기에 관계없이 일정한 휘도로 발광할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 전자방출표시장치를 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출 표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시장치에서 채용된 화소부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전자방출표시장치에서 채용된 화소부의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 화소부에서 각 라인별로 발광구간과 비발광구간이 다르게 설정되어 있는 경우를 나타내는 구조도이다.
도 6은 각 라인별로 입력되는 데이터신호의 전압레벨의 변화를 나타내는 파형도이다.
도 7은 도 2에 도시된 전자방출 표시장치에서 채용한 데이터구동부를 나타내는 구조도이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호설명***
100: 화소부 200: 데이터구동부
300: 주사구동부 400: 타이밍 제어부
500: 조절부 600: 전원공급부

Claims (7)

  1. 데이터신호와 주사신호를 전달받아 화상을 표시하는 화소부;
    상기 데이터신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하며 상기 화소부의 부하의 크기에 따라 상기 데이터신호의 전압레벨을 가변하여 상기 화소부에 전달하는 데이터구동부;
    상기 주사신호를 생성하여 상기 화소부에 전달하는 주사구동부; 및
    상기 화소부에서 발광하는 화소의 수를 산출하여 상기 화소의 수에 따라 상기 데이터신호의 전압레벨을 결정하는 조절부를 포함하는 전자방출표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소의 수는 상기 화소부의 한 라인에 입력되는 데이터의 수를 파악하여 산출하는 전자방출표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터구동부는
    직렬로 입력되는 디지털 데이터신호를 병렬로 출력하는 샘플링 래치;
    상기 조절부의 신호를 입력받아 상기 디지털 데이터신호의 출력시점을 변경하는 홀딩래치; 및
    상기 디지털 데이터신호를 아날로그 데이터신호로 변경하는 D/A 컨버터를 포함하는 전자방출표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀딩래치는 상기 디지털 데이터신호와 카운터신호를 입력받아 상기 카운터신호가 입력되는 시점에 상기 디지털 데이터신호를 출력하는 전자방출 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광구간에서 상기 주사신호의 전압레벨을 증가하는 전자방출표시장치.
  6. 화소부의 행 라인에 위치하는 화소가 발광하는 수를 파악하여 화소부의 각 행라인 별로 화소부의 부하를 파악하는 단계; 및
    상기 화소부의 부하를 파악하여 상기 부하에 대응하여 데이터신호의 전압레벨을 조절하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광면적은 상기 화소부에 입력되는 영상신호의 데이터를 파악하여 상기 데이터신호의 전압레벨을 결정하는 전자방출표시장치의 구동방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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