KR20080087272A - 발광 장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

발광 장치 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
발광 장치는 복수의 게이트 전극, 캐소드 전극 및 애노드 전극을 포함하는 표시 패널을 포함한다. 그리고 복수의 게이트 전극에 최초 게이트 온 전압이 전달되기 전에 애노드 전극에 애노드 온 전압을 전달한다.
캐소드 전극, 게이트 전극, 애노드 전극

Description

발광 장치 및 이의 구동방법 {LIGHT EMISSION AND DRIVING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치의 부분 분해 사시도 이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치에서 애노드 전극과 게이트 전극에 인가되는 구동 파형을 나타낸 도면이다.
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에미션 지연 현상을 억제하여 동영상 구현 시 휘도 변화를 방지할 수 있는 발광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광 장치는 전자원의 종류에 따라 열음극(hot cathode)을 이용하는 방식과 냉음극(cold cathode)을 이용하는 방식으로 분류할 수 있다.
여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 발광 장치로는 전계 방출 어레이(field emitter array; FEA)형, 표면 전도 에미션(surface-conduction emission; SCE)형, 금속-절연층-금속(metal-insulator-metal; MIM)형 및 금속-절연층-반도체(metal-insulator-semiconductor; MIS)형 등이 알려져 있다.
이 가운데 FEA형 발광 장치는 일 함수(work function)가 낮거나 종횡비가 큰 물질을 전자원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로서, 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 전자 방출부를 형성하거나, 카본 나노튜브와 흑연 및 다이아몬드상 카본과 같은 카본계 물질로 전자 방출부를 형성한 예가 개발되고 있다.
공지의 FEA형 발광 장치에서, 제1 기판 위에는 캐소드 전극과 절연층 및 게이트 전극이 순차적으로 형성되고, 게이트 전극과 절연층에 개구부가 마련되며, 개구부 내측으로 캐소드 전극 위에 전자 방출부가 형성된다. 그리고 제1 기판에 대향하는 제2 기판의 일면에는 형광층과 애노드 전극이 제공된다.
상기 캐소드 전극은 전자 방출에 필요한 전류를 전자 방출부에 공급하고, 게이트 전극은 캐소드 전극과의 전압 차를 이용해 전자 방출을 제어하는 역할을 한다. 그리고 애노드 전극은 수백 내지 수천 볼트의 직류 전압을 인가받아 형광층을 고전위 상태로 유지함으로써 전자 방출부에서 방출된 전자들이 형광층을 향해 양호하게 가속되도록 한다.
통상의 경우 게이트 전극은 주사 전극으로 이용되고, 캐소드 전극은 화상 데이터를 기입하기 위한 데이터 전극으로 이용된다.
이로써 게이트 전극들에 순차적으로 주사 펄스를 인가하고, 주사 펄스가 인가된 게이트 전극에 대응하는 복수의 캐소드 전극들에 선택적으로 데이터 펄스를 인가하면, 두 전극간 전압 차가 임계 치 이상인 화소들에서 전자 방출부 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 그리고 방출된 전자들은 애노드 전극 에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 형광층에 충돌함으로써 이를 발광시킨다.
이와 같이 동작하는 발광 장치에 있어서, CNT를 에미터로 사용하는 발광장치의 경우 각 회로로 전원이 인가되는 순서에 따라 전기장이 에미터의 배열에 영향을 주고 에미터의 수직 방향성에 따라 방출전류 및 전기적인 안정성에 차이를 보인다.
게이트 전극에 전압이 먼저 인가되면, 수직 방향성이 저조한 게이트 필드에 의해 게이트 절연층 홀 내벽으로도 전자가 방출될 수 있다. 이러한 현상은 전자 방출의 효율을 저하시 킬 뿐만 아니라 절연홀 내벽에서의 차징(charging)에 의해 전기적 안정성도 저하시 킬 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 방출 효율 및 절연홀에서의 이온 차징(charging)도 개선 시킬 수 있는 발광 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 특징에 따른 발광 장치는, 복수의 게이트 전극, 캐소드 전극 및 애노드 전극을 포함하는 표시패널을 포함하며, 상기 복수의 게이트 전극에 최초 게이트 온 전압이 전달되기 전에 상기 애노드 전극에 애노드 온 전압을 전달한다. 상기 애노드 전극에 애노드 온 전압을 애노드 구동 신호에 따라 전달하는 애노드 구동부, 상기 게이트 전극에 게이트 온 전압을 주사 구동 신호에 따라 전달하는 주사 구동부 및 상기 게이트 온 전압이 상기 복수의 게이트 전극에 전달되기 전에, 상기 애노드 온 전압이 상기 애노드 전극에 먼저 전달 되도록 하는 제어부를 포함 한다. 그리고 제어부는 영상신호, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 전달받아 상기 주사 구동 신호 및 상기 애노드 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 최초 수직 동기 신호가 감지되면, 상기 애노드 구동부는 상기 애노드 온 전압을 상기 애노드 전극에 전달하는 한다. 상기 주사 구동부는, 상기 애노드 온 전압이 상기 애노드 전극에 전달된 후에 상기 복수의 게이트 전극 각각에 게이트 온 전압을 인가한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 발광 장치에서 사용되는 그의 구동 방법에 있어서,
a) 애노드 전극에 애노드 온 전압을 전달하는 단계,
b) 상기 a)단계 이후에, 복수의 게이트 전극 각각에 게이트 온 전압을 전달 하는 단계
를 포함한다. 그리고 상기 a)단계에서, 최초 수직 동기 신호를 감지하면, 상기 애노드 온 전압을 상기 애노드 전극에 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 발광 장치는 서로 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판, 상기 제1기판 위에 제1기판의 일 방향을 따라 형성되는 캐소드 전극, 절연층을 사이에 두고 상기 캐소드 전극 상부에 형성되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극에 형성되며, 상기 게이트 전극과 애노드 전극에 인가된 전압 차에 의해 발생하는 전계에 의해 전자를 방출하는 전자 방출부, 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극에 온 전압을 인가하는 구동부 및 양의 전압이 인가되는 애노드 전극에 온 전압을 인가하는 구동부를 포함하고 상기 애노드 전극에 애노드 온 전압을 인가하고, 상기 애노드 온 전압이 인가된 후 상기 게이트 전극에 상기 게이트 온 전압을 인가한다. 그리고 상기 게이트 전극 상부에 형성되며 0V 또는 음의 전압이 인가되는 집속 전극을 더욱 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정하지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치의 개략도이다.
본 발명의 실시예에서, 발광 장치는 외부에서 볼 때 광이 출사 된다는 것을 인식 할 수 있는 모든 장치를 포함한다. 따라서 기호, 문자, 숫자 및 영상 등을 표시하여 정보를 전달하는 모든 디스플레이 장치도 발광 장치에 포함한다. 발광장치 자체 광원뿐만 아니라 외부 광원도 이용할 수 있으므로, 외부 광원을 반사시키는 장치도 포함한다.
도면을 참고하면, 발광 장치는 표시 패널(110), 게이트 전극(S1-Sn)을 구동하는 주사 구동부(140), 캐소드 전극(D1-Dm)을 구동하는 데이터 구동부(130), 애노드 전극을 구동하는 애노드 구동부(120), 및 주사 구동부(140), 데이터 구동부(130) 및 애노드 구동부(120)를 제어하는 제어부(150)를 포함한다.
표시 패널(110)은 n개의 게이트 전극(S1-Sn)과 m개의 캐소드 전극(D1-Dm)을 포함하며, 게이트 전극(S1-Sn)과 캐소드 전극(D1-Dm)이 교차하는 영역 각각에 전자 방출부가 위치한다. 그리고 표시 패널(110)은 애노드 전극을 포함하며, 본 발명의 실시예에 따른 애노드 전극은 하나의 전극으로 형성된다.
제어부(150)는 영상 신호(R, G, B)와 수직 동기 신호(V_sync) 및 수평 동기 신호(H_sync)를 입력받아 주사 구동 신호(CG), 데이터 구동 신호(CC) 및 애노드 구동 신호(CA)를 생성하여 주사 구동부(140), 데이터 구동부(130) 및 애노드 구동부(120)에 각각 인가한다. 또한, 제어부(150)는 영상 신호를 데이터 구동부(130)로 전달한다. 그러면 주사 구동부(140)는 입력받은 주사 구동 신호(CG)에 기초하여 게이트 전극(S1-Sn)으로 게이트 온 전압(Vg)을 전달한다. 주사 구동부(140)는 주사 구동 신호에 동기 되어 순차적으로 게이트 온 전압을 복수의 주사 전극(S1-Sn)에 전달한다.
데이터 구동부(130)는 입력받은 데이터 구동 신호(CC) 및 영상 신호(DR, DG, DB)에 기초하여 캐소드 전극(D1-Dm)에 캐소드 온 전압을 인가한다. 그리고 애노드 구동부(120)는 입력받은 애노드 구동 신호(CA)에 기초하여 애노드 전극에 애노드 온 전압(Va)을 인가한다.
제어부(150)는 수직 동기 신호(V_sync) 및 수평 동기 신호(H_sync)를 이용하여 주사 구동 신호(CG)에 의해 게이트 전극(S1-Sn)으로 게이트 온 전압을 전달 하기 전에, 애노드 구동 신호(CA)에 의해 애노드 온 전압을 애노드 전극에 전달하도록 제어한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(150)는 최초 수직 동기 신호(V_sync)를 감지하면, 애노드 온 전압을 전달하기 위한 애노드 구동 신호(CA)를 애노드 구동부(120)로 전달한다. 애노드 구동부(120)는 애노드 구동 신호(CA)에 따라 애노드 온 전압을 애노드 전극에 인가한다. 그러면, 주사 구동 신호(CG)에 따라 주사 구동부(140)가 게이트 온 전압을 최초 게이트 전극에 전달하기 전에 애노드 구동부(120)로부터 애노드 온 전압이 애노드 전극에 전달된다.
도 2와 도 3은 각각 표시 패널의 내부 구조를 설명하기 위해 도시한 발광 장치의 부분 분해 사시도와 부분 단면도이다.
도면을 참고하면, 발광 장치는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 포함한다. 이 기판들 중 제1 기판(2)에는 전자 방출을 위한 구조물이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 가시광을 방출하여 임의의 발광 또는 표시를 행하는 구조물이 제공된다.
먼저, 제1 기판(2) 위에는 캐소드 전극들(6)이 제1 기판(2)의 일 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(6)을 덮으면서 제1 기판(2) 전체에 제1 절연층(8)이 형성된다. 제1 절연층(8) 위에는 게이트 전극들(10)이 캐소드 전극(6)과 직교하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.
캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)의 교차 영역이 단위 화소를 포함하며, 캐소드 전극(6) 위로 각 단위 화소마다 하나 이상의 전자 방출부(12)가 형성된다. 그리고 제1 절연층(8)과 게이트 전극(10)에는 각 전자 방출부(12)에 대응하는 개구부(14)가 형성되어 제1 기판(2) 상에 전자 방출부(12)가 노출되도록 한다.
전자 방출부(12)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질로 구성된다. 전자 방출부(12)의 구성 물질로는 카본 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C60, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질을 사용할 수 있으며, 전자 방출부(12)의 제조법으로는 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 적용할 수 있다.
도면에서는 전자방출부들(12)이 원형으로 형성되고, 각 단위 화소에서 캐소드 전극(6)의 길이 방향을 따라 일렬로 배열되는 구성을 도시하였다. 그러나 전자 방출부(12)의 평면 형상과 단위 화소당 개수 및 배열 형태 등은 도시한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.
그리고 게이트 전극(10)과 제1 절연층(8) 위로 제2 절연층(16)과 집속 전극(18)이 형성된다. 제2 절연층(16)과 집속 전극(18)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(20)가 마련되는데, 이 개구부(20)는 일례로 단위 화소당 하나가 구비될 수 있다. 이 경우, 집속 전극(18)은 하나의 단위 화소에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속한다.
집속 전극(18)은 제1 기판(2) 전체에 형성되거나, 소정의 패턴으로 나뉘어 복수 개로 형성될 수 있으며, 후자의 경우 도시는 생략하였다. 또한, 집속 전극(18)은 제2 절연층(16) 위에 코팅된 금속막으로 구성되거나, 개구부를 갖는 금속 플레이트를 제2 절연층(16) 위에 고착시킨 구조로 구성 될 수 있다. 그리고 집속 전극(16)은 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 (-)직류 전압을 인가받으며, 애노드 전극(26)은 수백 내지 수천 볼트의 (+)직류 전압을 인가받는다.
다음으로, 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 형광층(22), 일례로 적색과 녹색 및 청색의 형광층들(22R, 22G, 22B)이 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(22) 사이로 화면의 컨트라스트 향상을 위한 흑색층(24)이 형성된다. 그리고 형광층(22) 일면에 위치하는 애노드 전극(26)을 포함한다.
애노드 전극(26)은 형광층(22)표면을 덮는 알루미늄(Al)과 같은 금속막으로 이루어 질 수 있다. 애노드 전극(26)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서 고전압을 인가받아 형광층(22)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(22)에서 반사된 가시광 중 제1기판(2)을 향해 방사된 가시광을 제2기판(14)측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.
제1 기판(2)과 제2 기판(4)은 그 사이에 스페이서들(28)을 배치한 상태에서 글래스 프릿과 같은 밀봉 부재에 의해 가장자리가 일체로 접합되고, 내부 공간을 배기시켜 진공 상태로 유지한다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치에서 애노드 전극과 게이트 전극에 인가되는 구동 파형을 나타낸 도면이다.
애노드 온 전압(Va)은 수직 동기 신호(V_sync) 및 수평 동기 신호(H_sync)를 이용하여 게이트 온 전압(Vg)보다 먼저 전달 된다.
본 발명의 실시예에 따른 수직 동기 신호(V_sync)는 한 프레임의 시작점에서 로우레벨의 펄스를 갖는다. 구체적으로 수직 동기 신호(V_sync)의 로우레벨의 펄스를 갖는 시점(t1) 이후에 애노드 구동부(120)는 애노드 구동 신호(CA)를 전달 받아 애노드 전극에 애노드 온 전압(Va)을 전달 하는 시점(t2)을 결정한다. 그리고 주사 구동부(140)는 주사 구동 신호(CG)를 전달 받아 시작 신호(STV) 이후에 게이트 전극(S1-Sn)에 게이트 온 전압(Vg)을 전달 한다. 여기서 시작 신호(STV)는 한 프레임 주기로 하여 하이레벨의 펄스를 갖는다. 이때, 시작 신호(STV)는 Start vertical 신호로 게이트의 온 전압을 출력시키는 시작 신호이다. 주사 구동부(140)는 한 프레임에서 게이트 전극(S1-Sn)에 게이트 온 전압(Vg)을 전달 하는 시점(t4)을 시작 신호(STV)에 따라 결정한다. 시작 신호(STV)의 폴링 에지(falling edge) 시점(t3) 이후 수평 동기 신호(H_sync)의 최초 라이징 에지(rising edge) 시점(t4)에 동기 되어 첫 번째 게이트 전극(S1)에 게이트 온 전압(Vg)이 전달 된다. 이후, 수평 동기 신호(H_sync)의 라이징 에지 시점에 동기 되어 복수의 게이트 온 전압 각각이 순차적으로 게이트 전극(S1-Sn)에 전달된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치에서 애노드 온 전압(Va)이 게이트 온 전압(Vg)보다 먼저 인가됨에 따라, 방출 효율 및 절연홀에서의 이온 차징을 개선 시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 애노드 온 전압을 먼저 인가시키면 에미터의 배열이 애노드 필드에 의해 먼저 결정되고 그 후에 게이트 온 전압에 의해 에미션 이 시작되면서 방출 효율 및 절연홀에서의 이온 차징도 개선 시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 게이트 전극, 캐소드 전극 및 애노드 전극을 포함하는 표시패널을 포함하며,
    상기 복수의 게이트 전극에 최초 게이트 온 전압이 전달되기 전에 상기 애노드 전극에 애노드 온 전압을 전달하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전극에 애노드 온 전압을 애노드 구동 신호에 따라 전달하는 애노드 구동부;
    상기 게이트 전극에 게이트 온 전압을 주사 구동 신호에 따라 전달하는 주사 구동부; 및
    상기 게이트 온 전압이 상기 복수의 게이트 전극에 전달 되기 전에, 상기 애노드 온 전압이 상기 애노드 전극에 먼저 전달 되도록 하는 제어부
    를 포함하는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    영상신호, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 전달 받아 상기 주사 구동 신호 및 상기 애노드 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    최초 수직 동기 신호가 감지되면,
    상기 애노드 구동부는 상기 애노드 온 전압을 상기 애노드 전극에 전달하는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주사 구동부는,
    상기 애노드 온 전압이 상기 애노드 전극에 전달 된 후에 상기 복수의 게이트 전극 각각에 게이트 온 전압을 인가하는 발광 장치.
  6. 발광 장치의 구동 방법에 있어서,
    a) 애노드 전극에 애노드 온 전압을 전달하는 단계;
    b) 상기 a)단계 이후에, 복수의 게이트 전극 각각에 게이트 온 전압을 전달 하는 단계
    를 포함하는 발광 장치의 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 a)단계에서,
    최초 수직 동기 신호를 감지하면, 상기 애노드 온 전압을 상기 애노드 전극 에 전달하는 단계를 포함하는 발광 장치의 구동 방법.
  8. 서로 대향 배치 되는 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 위에 제1기판의 일 방향을 따라 형성되는 캐소드 전극;
    절연층을 사이에 두고 상기 캐소드 전극 상부에 형성되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극에 형성되며, 상기 게이트 전극과 애노드 전극에 인가된 전압 차에 의해 발생하는 전계에 의해 전자를 방출하는 전자 방출부;
    상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극에 온 전압을 인가하는 구동부; 및
    양의 전압이 인가되는 애노드 전극에 온 전압을 인가하는 구동부를 포함하며,
    상기 애노드 전극에 애노드 온 전압을 인가하고, 상기 애노드 온 전압이 인가 된 후 상기 게이트 전극에 상기 게이트 온 전압을 인가하는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 게이트 전극 상부에 형성되며 0V 또는 음의 전압이 인가되는 집속 전극을 더욱 포함하는 발광 장치.
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