KR20080089866A - 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

전자 방출 표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소자의 에미션 특성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치는 복수의 주사선과 복수의 데이터선에 의해 정의된 영역에 복수의 화소를 구비하는 화소부, 상기 복수의 주사선에 순차적으로 주사 신호를 전달하는 주사 구동부, 상기 복수의 데이터선에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부에 기설정된 구동 전압을 공급하기 전 기간에, 상기 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업 전압을 상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부에 공급하는 전원공급부를 포함한다.
전자방출, CNT, Warm up, 표시장치

Description

전자 방출 표시장치 및 그 구동방법{FIELD EMITTION DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD OF THE SAME}
도 1은 종래 전자 방출 표시장치를 나타낸 평면 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일례를 나타낸 평면 개념도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 일례를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 구동방법을 나타낸 그래프.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
500: 제어부 120: 애노드 전극
130: 캐소드 전극 171: 카본나노탄소튜브
140: 게이트 전극
본 발명은 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 소자의 에미션 특성 및 수명 특성을 향상 시킬 수 있는 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시소자(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel; PDP), 전계 발광 표시장치(Electro luminescent Display; ELD), 전자 방출 표시장치(Electron Emission Display; EED) 등의 평판 디스플레이가 활발히 연구 개발되고 있다. 이 중에서 전자 방출 표시장치는, 전자 방출소자를 구비하여 전자를 방출하는 전자방출 영역과 방출된 전자를 형광층에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상 표현 영역을 구비하여 구성된다. 특히, 탄소나노튜브를 이용하는 전자 방출 표시소자는 고화질, 고해상도, 광시야각 등의 우수한 화상 특성을 갖는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)과 경량, 박형, 저소비전력 등을 특징으로 하는 평판 디스플레이의 장점만을 결합한 이상적인 표시 장치이다. 일반적으로, 전자 방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SC(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal) 형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor) 형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting) 형 등이 알려져 있다.
상기와 같은 전자 방출 소자는 방출된 전자가 형광층에 충돌하여 형광체가 발광함으로써 표시되는 영상의 휘도는 입력되는 비디오 데이터의 값에 따라 변하게 된다. 구체적으로, 비디오 데이터의 값은 각각 8비트의 RGB 데이터를 구성된다. 즉, 비디오 데이터의 값은 0(000000(2)) ~ 255(11111111(2))가 될 수 있고, 이값에 따라서 각 화소의 휘도가 표현된다.
비디오 데이터의 값에 따라 표현되는 휘도를 조절하기 위하여, 일반적으로 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 방식 또는 진폭 변조(PAM; Pulse Amplitude Modulation) 방식이 사용된다.
PWM 방식은 데이터 구동부에서 입력되는 비디오 데이터에 따라서 데이터 전극에 인가되는 구동 파형의 펄스 폭을 변조하는 방식으로, 가용한 최대 온 타임(on-time) 내에 비디오 데이터의 값으로 255가 입력될 경우, 펄스 폭은 최대가 되어 최대의 휘도를 표시하게 되고, 비디오 데이터의 값으로 127이 입력될 경우 펄스 폭은 1/2이 되어 휘도가 저하된다. 한편, PAM 방식은 입력되는 비디오 데이터에 상관없이 펄스 폭은 일정하지만, 입력되는 비디오 데이터에 따라 데이터 전극에 인가되는 구동 파형의 펄스 전압 레벨 즉 펄스의 크기를 다르게 함으로써 휘도를 조절한다.
이와 같은 전자 방출 표시소자에서, (R:11111111(2), G:11111111(2), B:11111111(2))인 비디오 데이터, 즉 255인 비디오 데이터 값이 데이터 구동부에 입력되면, 입력되는 비디오 데이터의 총합의 휘도 레벨에 상관없이 비디오 데이터에 따라 펄스 폭 또는 진폭이 변조되어 휘도가 결정된다.
도 1은 종래 전자 방출 표시장치를 나타낸 도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래 전자 방출 표시장치는 화소부(10), 데이터 구동부(20), 주사 구동부(30) 및 전원 공급부(40)를 포함한다.
화소부(10)는 n개의 주사선(S1, S2, ... Sn), m개의 데이터선(D1, D2, ... Dm) 및 애노드 전극(ANODE)을 포함한다. 그리고 n개의 주사선(S1, S2, ... Sn)과 m개의 데이터 선(D1, D2, ... Dm)에 의해 정의된 영역에 복수의 화소(5)가 형성되며, 애노드 전극(ANODE)은 화소부(10)의 전 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 한편, 주사선(S1,S2,...Sn) 및 데이터선(D1,D2,...Dm) 중 어느 하나가 캐소드 전극으로 작용하며, 나머지 하나가 게이트 전극으로 작용한다.
데이터 구동부(20)는 입력되는 비디오 데이터(DATA)에 대응하는 데이터 신호를 복수의 데이터선(D1, D2, ... Dm)에 각각 인가한다.
주사 구동부(30)는 복수의 주사선(S1, S2, ... Sn)에 주사신호를 순차적으로 인가한다.
전원 공급부(40)는 주사 구동부(20)에 제 1 전원(V1) 및 제 2 전원(V2)을 인가하고, 데이터 구동부(30)에 제 3 전원(V3) 및 제 4 전원(V4)을 인가한다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 전자 방출 표시장치는 시간이 경과 함에 따라 화소(5)가 열화 되어 내부 저항값이 커지게 되고, 이 때문에 동일한 데이터 신호에 대응하는 화소(5)의 휘도가 점차 감소하게 되는 문제점이 있었다.
상술한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 화소의 열화를 방지하여 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로 본 발명의 일 측면은, 복수의 주사선과 복수의 데이터선에 의해 정의된 영역에 복수의 화소를 구비하는 화소부, 상기 복수의 주사선에 순차적으로 주사 신호를 전달하는 주사 구동부, 상기 복수의 데이터선에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부에 기설정된 구동 전압을 공급하기 전 기간에, 상기 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업(warm up) 전압을 상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부에 공급하는 전원공급부를 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은, 복수의 주사선과 복수의 데이터선에 의해 정의된 영역에 복수의 화소를 구비하는 화소부, 상기 복수의 주사선에 순차적으로 주사 신호를 전달하는 주사 구동부, 상기 복수의 데이터선에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부와 상기 주사 구동부 및 상기 데이터 구동부에 기설정된 구동 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함하는 전자 방출 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 기설정된 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업 전압을 출력하여 상기 데이터 구동부와 상기 주사 구동부에 공급하는 단계 및 상기 구동 전압을 출력하여 상기 데이터 구동부와 상기 주사 구동부에 공급하는 단계를 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공하는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일례를 나타낸 평면 개념도이 다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치는 화소부(100), 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 전원 공급부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
화소부(100)는 n개의 주사선(S1, S2, ... Sn), m개의 데이터선(D1, D2, ... Dm) 및 애노드 전극(ANODE)을 포함한다. 그리고 n개의 주사선(S1, S2, ... Sn)과 m개의 데이터 선(D1, D2, ... Dm)에 의해 정의된 영역에 복수의 화소(51)가 형성되며, 애노드 전극(ANODE)은 화소부(100)의 전 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 한편, 주사선(S1,S2,...Sn) 및 데이터선(D1,D2,...Dm) 중 어느 하나가 캐소드 전극으로 작용하며, 나머지 하나가 게이트 전극으로 작용한다.
데이터 구동부(200)는 입력되는 비디오 데이터(DATA)에 대응하는 데이터 신호를 복수의 데이터선(D1, D2, ... Dm)에 각각 인가한다.
주사 구동부(300)는 복수의 주사선(S1, S2, ... Sn)에 주사신호를 순차적으로 인가한다.
전원 공급부(400)는 주사 구동부(200)에 제 1 전원(V1) 및 제 2 전원(V2)을 인가하고, 데이터 구동부(300)에 제 3 전원(V3) 및 제 4 전원(V4)을 인가한다. 또한, 전원 공급부(400)는 주사 구동부(300)와 데이터 구동부(200)에, 기설정된 구동 전압을 공급하기 전 기간에, 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업 전압을 먼저 공급한다.
제어부(500)는 제 1 기간동안 제 1 제어신호를 출력하여 전원공급부(400)가 웜업 전압을 생성하도록 제어하고, 제 2 기간동안 제 2 제어신호를 출력하여 전원공급부(400)가 구동 전압을 생성하도록 제어한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전자 방출 소자는 배면 기판(110), 전면 기판(120), 캐소드 전극(130), 게이트 전극(140) 및 애노드 전극(150)을 포함한다.
상기 캐소드 전극(130)은 배면 기판(110)의 일면에 라인 형태로 형성된다.
상기 게이트 전극(140)은 절연층(160)을 사이에 두고 캐소드 전극(130)과 수직으로 교차하여 라인 형태로 형성된다.
상기 애노드 전극(150)은 전면 기판(120)의 일면에 캐소드 전극(130)과 동일한 방향의 라인 형태로 형성된다.
또한, 상기 캐소드 전극(130)과 상기 게이트 전극(140)이 교차하는 화소 영역에는 게이트 전극(140)과 절연층(160)을 관통하는 복수의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드 전극(130)에는 복수의 카본나노튜브마이크로팁(Carbon Nano Tube Micro-Tip;이하, 카본나노튜브(CNT;171))등의 카본 계열 물질로 이루어진 전자 방출부(170)가 형성된다. 전자 방출부(170)의 대향 하는 위치에 형성된 애노드 전극(150) 표면에는 전자 방출부(170)로부터 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 형광막(180)이 형성된다.
상기 형광막(180)의 사이로 애노드 전극(150)의 표면에는 고진공으로 밀봉된 양 기판(110,120)을 지지하기 위한 스페이서(190)의 일 단부가 지지되며, 타 단부는 게이트 전극(140)에 의해 지지된다.
한편, 카본나노튜브(171)를 이용한 애미션(Emission)방식은 전자 방출부(170)가 형성된 캐소드 전극(130)과, 이에 대향하여 형성된 애노드 전극(150)에 특정 전압을 인가하여 전계 효과(Field Emission)가 발생하도록 하는 원리이다.
이러한, 카본나노튜브(171)는 전계가 인가됨에 따라 전자(ⓔ)가 방출되는 방향으로 끝단이 끌려가게 된다. 즉, 전원이 오프(OFF)상태 일때 복수의 카본나노튜브(171)는 캐소드 전극(130) 및 게이트 전극(140)과 평행하게 가로로 누워있는 형태이다.(도 3a)
그리고, 전원이 온(ON)상태(도 3b)일때, 복수의 카본나노튜브(171)는 캐소드 전극(130)으로부터 애노드 전극(150) 방향으로 길게 끌어당겨진 형태가 된다.(도 3b) 이에 따라 카본나노튜브(171)와 애노드 전극(150)간의 간격이 가까워져 애미션(Emission)량이 증가하게 되어 소자의 발광 특성이 향상된다. 이때, 카본나노튜브(171)에는 기설정된 정상구동전압보다 높은 레벨의 웜업 전압이 가해진다. 따라서, 웝업전압이 인가된 후에는 애미션(Emission) 전류량이 증가하고, 동작가능한, 즉, 발광에 관여하는 전자를 방출할 수 있는 카본나노튜브(171)의 개수가 증가하므로 소자의 수명 특성도 향상되게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 구동방법을 나타낸 그래프이 다.
도면에서는, 정상 동작 기간인 제 2 기간(T3)에 30V의 구동 전압이 출력되고, 웜업 기간인 제 1 기간(T2)에는 50V의 전압이 출력되는 일례를 도시하였다. 여기서 50V의 전압은 복수의 카본나노튜브(171)를 애노드 전극(150) 방향으로 최대한 끌어당기기 위한 레벨의 전압이다. 이하, 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 구동방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 전압 상승구간(T1)이 경과되고, 제 1 기간(T2)이 되면, 제어부(미도시)는 제 1 제어신호를 생성하여 기설정된 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업 전압이 출력되도록 한다. 여기서, 웜업 전압은 전자방출표시장치가 화상을 표시하는 정상 구동 기간(T3) 전에 소자의 안정적 구동을 위해 미리 실시하는 컨디셔닝(Conditioning) 및 에이징(Aging) 작업시에 인가될 수 있다. 또한, 전자방출표시장치가 정상 구동을 할 때, 초기 전원이 온(ON)된 직후 일정 시간동안 웜업 전압이 인가될 수도 있다.
이 후, 제 2 기간(T3)이 되면, 제어부는 제 2 제어신호를 생성하여 기설정된 구동 전압이 출력되도록 한다. 즉, 일정기간 동안 기설정된 정상 구동 전압보다 높은 레벨의 웜업 전압이 출력된 후 정상 구동 전압이 출력됨으로써, 에미션 전류가 상승하기 때문에 구동 전압이 감소될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치 및 그 구동 방법에 의하면, 초기 애미션 전류를 감소할 수 있고, 동작 가능한 카본나노튜브의 개수가 증가함으로써 수명 특성이 개선된다. 또한, 구동 전압 대비 애미션 전류가 상승되기 때문에 정상 구동 전압이 감소되는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 주사선과 복수의 데이터선에 의해 정의된 영역에 복수의 화소를 구비하는 화소부;
    상기 복수의 주사선에 순차적으로 주사 신호를 전달하는 주사 구동부;
    상기 복수의 데이터선에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부; 및
    상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부에, 기설정된 구동 전압을 공급하기 전 기간에, 상기 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업 전압을 상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부에 공급하는 전원공급부;를 포함하는 전자 방출 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 1 기간동안 제 1 제어신호를 출력하여 상기 전원공급부가 상기 웜업 전압을 생성하도록 제어하고, 제 2 기간동안 제 2 제어신호를 출력하여 상기 전원공급부가 상기 구동 전압을 생성하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 전자 방출 표시장치.
  3. 복수의 주사선과 복수의 데이터선에 의해 정의된 영역에 복수의 화소를 구비하는 화소부, 상기 복수의 주사선에 순차적으로 주사 신호를 전달하는 주사 구동부, 상기 복수의 데이터선에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부와 상기 주사 구동부 및 상기 데이터 구동부에 기설정된 구동 전압을 인가하는 전원공급부를 포 함하는 전자 방출 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 기설정된 구동 전압보다 높은 레벨을 갖는 웜업 전압을 출력하여 상기 데이터 구동부와 상기 주사 구동부에 공급하는 단계; 및
    상기 구동 전압을 출력하여 상기 데이터 구동부와 상기 주사 구동부에 공급하는 단계를 포함하는 전자 방출 표시장치의 구동 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 웜업 전압이 출력되는 단계는 상기 화소부에 화상이 표시되기 전 컨디셔닝 및 에이징 작업기간에 실시하는 전자 방출 표시장치의 구동 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 웜업 전압은 상기 화소부에 화상이 표시된 직후 일정 시간동안 출력되는 전자 방출 표시장치의 구동 방법.
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KR1020070032571A KR20080089866A (ko) 2007-04-02 2007-04-02 전자 방출 표시장치 및 그 구동방법

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