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KR100863961B1 - 발광장치 및 이를 이용한 표시장치, 발광장치의 구동방법및 표시 장치의 구동방법 - Google Patents

발광장치 및 이를 이용한 표시장치, 발광장치의 구동방법및 표시 장치의 구동방법 Download PDF

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KR100863961B1
KR100863961B1 KR1020070077724A KR20070077724A KR100863961B1 KR 100863961 B1 KR100863961 B1 KR 100863961B1 KR 1020070077724 A KR1020070077724 A KR 1020070077724A KR 20070077724 A KR20070077724 A KR 20070077724A KR 100863961 B1 KR100863961 B1 KR 100863961B1
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KR
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light emitting
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anode
period
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조덕구
이상진
이지원
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삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Abstract

복수의 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터 라인 및 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 패널 조립체, 및 복수의 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인, 복수의 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인, 복수의 주사 라인과 복수의 컬럼 라인에 의해 정의되는 복수의 발광 화소, 및 애노드 전압이 인가되는 애노드 전극을 포함하며, 주사 신호가 제1 주사 온 전압 및 제1 주사 온 기간에 따라 발광 화소에 전달되고, 애노드 전극에 흐르는 애노드 전류를 감지하여, 복수의 발광 화소의 휘도 불균일에 따라 애노드 전류가 감소하면, 제1 주사 온 전압의 레벨 및 제1 주사 온 기간 중 적어도 하나를 증가시켜, 애노드 전류를 보상하는 발광 장치를 포함한다.
액정패널, 발광 장치, 전자 방출부, 주사전극, 데이터전극, 형광층, 애노드 전류, 주사 온 전압, 주사 온 기간, 열화

Description

발광장치 및 이를 이용한 표시장치, 발광장치의 구동방법 및 표시 장치의 구동방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY USING THE LIGHT EMITTING DEVICE, THE DRIVING METHOD OF THE LIGHT EMITTING DEVICE, AND THE METHOD OF THE DISPLAY}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표시 영상에 동기되어 동작하는 발광 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
평판 표시장치의 한 종류인 액정 표시장치는 인가 전압에 따라 비틀림각이 변화하는 액정의 유전 이방성을 이용하여 픽셀별로 광 투과량을 변화시켜 소정의 화상을 구현하는 표시장치이다. 이러한 액정 표시장치는 대표적인 화상 표시장치인 음극선관과 비교할 때 경량화, 박형화 및 저소비 전력화 등의 장점을 가지고 있다.
액정 표시장치는 기본적으로 액정 패널 조립체와, 액정 패널 조립체 후방에 위치하여 액정 패널 조립체로 빛을 제공하는 발광 장치를 포함한다.
액정 패널 조립체가 능동형 액정 패널 조립체로 구성되는 경우, 이 액정 패널 조립체는 한 쌍의 투명 기판들과, 투명 기판들 사이에 위치하는 액정층과, 투명 기판들 외면에 배치되는 편광판과, 어느 한 투명 기판의 내면에 제공되는 공통 전극과, 다른 한 투명 기판의 내면에 제공되는 화소 전극들 및 스위칭 소자들과, 하 나의 픽셀을 구성하는 3개의 서브-픽셀에 적색, 녹색 및 청색을 부여하는 칼라 필터 등을 포함한다.
이러한 액정 패널 조립체는 발광 장치에서 방출되는 빛을 제공받아 이 빛을 액정층의 작용으로 투과 또는 차단시킴으로써 소정의 화상을 구현한다.
발광 장치는 광원의 종류에 따라 구분할 수 있는데, 그 중 하나로 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL, 이하 'CCFL'이라 한다) 방식이 공지되어 있다. CCFL은 선 광원이므로 CCFL에서 발생된 빛을 확산 시트와 확산판 및 프리즘 시트와 같은 광학 부재를 통해 액정 패널 조립체를 향해 고르게 분산시킬 수 있다.
그러나 CCFL 방식에서는 CCFL에서 발생된 빛이 광학 부재를 거치게 되므로 상당한 광 손실이 발생한다. 통상 CCFL 방식의 액정 표시장치에서 액정 패널 조립체를 투과하는 빛은 CCFL 발생 광의 대략 3 내지 5% 정도에 해당하는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라 CCFL 방식의 발광 장치는 소비 전력이 커서 액정 표시장치 전체 소비 전력의 상당 부분을 차지하고 있으며, CCFL 구조상 대면적화가 어렵기 때문에 30인치 이상의 대형 액정 표시장치에 적용이 어려운 한계가 있다.
그리고 종래의 발광 장치로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED, 이하 'LED'라 한다) 방식이 공지되어 있다. LED는 점 광원으로서 통상 복수개로 구비되며, 반사 시트, 도광판, 확산 시트, 확산판 및 프리즘 시트 등의 광학 부재와 조 합됨으로써 발광 장치를 구성한다. 이러한 LED 방식은 응답 속도가 빠르고 색재현성이 우수한 장점이 있으나, 가격이 높고 두께가 큰 단점이 있다.
이처럼 종래의 발광 장치는 광원의 종류에 따라 각자의 문제점을 가지고 있다. 또한 종래의 발광 장치는 액정 표시장치가 구동할 때 일정한 밝기로 항상 켜져 있으므로 액정 표시장치에 요구되는 화질 개선에 부합하기 어려운 문제가 있다.
일례로 액정 패널 조립체가 영상 신호에 따라 밝은 부분과 어두운 부분을 포함하는 임의의 화면을 표시하는 경우, 발광 장치가 밝은 부분을 표시하는 액정 패널 픽셀들 부위와 어두운 부분을 표시하는 액정 패널 픽셀들 부위에 서로 다른 세기의 빛을 제공한다면 동적 대비비(dynamic contrast)가 우수한 화면을 구현할 수 있을 것이다.
발광 장치는 전자 방출부의 열화에 따라 휘도 불균일 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해소 하기 위한 것으로, 애노드 전류를 이용하여 전자 방출부의 열화를 판단하고, 열화에 따라 감소된 애노드 전류를 보상하여 전자 방출부의 수명을 연장시킬 수 있으며, 휘도 불균일 현상을 방지 할 수 있는 발광장치 및 이를 이용한 표시장치, 발광장치의 구동방법 및 표시 장치의 구동방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 한 특징에 따른 발광 장치는 복수의 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인, 복수의 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인, 상기 복수의 주사 라인과 상기 복수의 컬럼 라인에 의해 정의되 는 복수의 발광 화소, 및 애노드 전압이 인가되는 애노드 전극을 포함하며, 상기 주사 신호가 제1 주사 온 전압 및 제1 주사 온 기간에 따라 상기 발광 화소에 전달되고, 상기 애노드 전극에 흐르는 애노드 전류를 감지하여, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨 및 상기 제1 주사 온 기간 중 적어도 하나를 증가시키는 발광 장치를 포함한다. 그리고, 상기 발광 장치는, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 단계적으로 증가시킨다. 또한, 상기 발광 장치는, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 전압을 단계적으로 증가시킨다. 그리고, 상기 발광 장치는, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 적어도 한 번 증가시킨 뒤, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨다. 상기 발광 장치는, 상기 제1 주사 온 기간이 최대로 증가하고, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류 보다 작으면, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨다. 이때, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨 뒤, 상기 증가된 제1 주사 온 전압에 대응하는 제1 주사 온 기간을 설정한 후, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시켜 상기 애노드 전류를 보상한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 표시 장치는 복수의 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터 라인 및 상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 패널 조립체, 및
복수의 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인, 복수의 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인, 상기 복수의 주사 라인과 상기 복수의 컬럼 라인에 의해 정의되는 복수의 발광 화소, 및 애노드 전압이 인가되는 애노드 전극을 포함하며, 상기 주사 신호가 제1 주사 온 전압 및 제1 주사 온 기간에 따라 상기 발광 화소에 전달되고, 상기 애노드 전극에 흐르는 애노드 전류를 감지하여, 상기 복수의 발광 화소의 휘도 불균일에 따라 상기 애노드 전류가 감소하면, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨 및 상기 제1 주사 온 기간 중 적어도 하나를 증가시켜, 상기 애노드 전류를 보상하는 발광 장치를 포함한다. 그리고, 상기 발광 장치는, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시킨 뒤, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시켜 상기 애노드 전류를 보상한다. 이때, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨 뒤, 상기 증가된 제1 주사 온 전압에 대응하는 제1 주사 온 기간을 설정한 후, 상기 복수의 발광 화소의 휘도 불균일이 발생하면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시켜 상기 애노드 전류를 보상한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 발광장치의 구동 방법으로서, 제1 전극에 인가된 주사 신호 및 제2 전극에 인가된 신호에 따라 발광하는 복수의 발광 화소를 포함하고, 상기 복수의 발광 화소에 발생하는 전류에 대응하는 전류가 흐르는 제3 전극을 포함하는 발광 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 전극에 제1 주사 온 기간 동안 제1 주사 온 전압을 인가하는 단계, 상기 제3 전극에 흐르는 제1 전류를 감지하는 단계, 상기 제1 전류와 기준 전류를 비교하는 단계, 및 상기 제1 전류가 상기 기준 전류 보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간 및 상기 제1 주사 온 전압 중 어느 하나를 증가시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제1 전류가 상기 기준 전류 보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시키는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 제1 전류가 상기 기준 전류 보다 작으면, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨 뒤, 상기 증가된 제1 주사 온 전압에 대응하는 제1 주사 온 기간을 설정한 후, 상기 제1 전류가 상기 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 발광장치 및 이를 이용한 표시장치, 발광장치의 구동방법 및 표시 장치의 구동방법은 구동 전압이 인가되는 시간을 증가시키고, 휘도 불균일 현상이 발생하지 않는 전압 범위 내에서 구동 전압을 증가시킴에 따라 전자 방출부의 수명을 연장시킬 수 있으며, 그에 따라 발광 장치에서 발생하는 휘도 불균일 현상을 방지할 수 있다.
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 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 1를 참고하면, 본 발명의 제1 실시 예의 발광 장치(10)는 서로 대향 배치되는 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 및 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 사이에 배치되어 이 기판들(12, 14)을 접합시키는 밀봉 부재(16)로 이루어진 진공 용기(18)를 포함한다. 진공 용기(18)의 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 밀봉 부재(16)의 내측에 위치하는 영역은 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역과, 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역으로 구분 지을 수 있다. 제1 기판(12) 내면의 유효 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(20)이 위치하고, 제2 기판(14) 내면의 유효 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(22)이 위치한다.
발광 유닛(22)이 위치하는 제2 기판(14)이 발광 장치(10)의 전면 기판이 될 수 있고, 전자 방출 유닛(20)이 위치하는 제1 기판(12)이 발광 장치(10)의 후면 기판이 될 수 있다.
전자 방출 유닛(20)은 전자 방출부(24)와, 전자 방출부(24)의 전자 방출량을 제어하는 구동 전극(26, 28)을 포함한다. 구동 전극(26, 28)은 캐소드 전극(26)과, 절연층(30)을 사이에 두고 캐소드 전극(26) 상부에서 캐소드 전극(26)과 교차하는 방향을 따라 형성되는 게이트 전극(28)을 포함한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역마다 게이트 전극(28)과 절연층(30)에 개구부(281, 301)가 형성되어 캐소드 전극(26)의 표면 일부를 노출시키고, 절연층 개구부(301) 내측으로 캐소드 전극(26) 위에 전자 방출부(24)가 위치한다.
전자 방출부(24)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질을 포함한다. 전자 방출부(24)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌(C60), 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어질 수 있다.
전술한 구조에서 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역 하나가 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응하거나, 2개 이상의 교차 영역이 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응할 수 있다.
다음으로, 발광 유닛(22)은 애노드 전극(32)과, 애노드 전극(32)의 일면에 위치하는 형광층(34)과, 형광층(34)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다. 애노드 전극(32)은 진공 용기(18) 외측의 전원부(도시하지 않음)로부터 애노드 전압을 인 가받아 형광층(34)을 고전위 상태로 유지시킨다. 애노드 전극(32)은 형광층(34)으로부터 방사되는 가시광을 투과시킬 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전막으로 형성된다.
금속 반사막(36)은 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 수천 옴스트롱(Å)의 얇은 두께로 형성되고, 전자빔 통과를 위한 미세 홀들을 형성한다. 금속 반사막(36)은 형광층(34)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 발광면의 휘도를 높인다. 한편, 애노드 전극(32)이 생략되고, 금속 반사막(36)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
그리고 유효 영역에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 사이에는 진공 용기(18)에 가해지는 압축력을 지지하고 이 기판들(12, 14)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(도시하지 않음)이 위치한다.
전술한 구조의 발광 장치(10)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 소정의 구동 전압을 인가하고, 애노드 전극(32)에 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가하여 구동한다. 즉 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 중 어느 한 전극에 주사 구동 전압을 인가하고, 다른 한 전극에 데이터 구동 전압을 인가한다.
그러면 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(24) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(34) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(34)의 발광 세기는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대 응한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 제2 실시 예의 발광 장치(10')는 발광 유닛(22')이 흑색층(46)을 더욱 포함하는 구성을 제외하고 전술한 제1 실시 예와 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 실시 예와 동일 부재에 대해서는 같은 인용부호를 사용한다.
본 실시 예에서 형광층(34)은 서로간 소정의 거리를 두고 위치하고, 흑색층(46)이 형광층(34) 사이에 위치한다. 흑색층(46)은 크롬으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서도 애노드 전극(32)이 생략되고, 금속 반사막(36)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
전술한 구성의 발광 장치(10, 10')는 수광형 표시 패널에 백색광을 제공하는 광원으로 사용되거나, 적색 형광층과 녹색 형광층 및 청색 형광층을 구비하여 자체적으로 영상을 표시할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 자체 표시가 가능한 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분의 분해 사시도 이다.
도 3을 참고하면, 자체 표시가 가능한 발광 장치에서 전자 방출 유닛(20')은 전술한 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 및 캐소드 전극(26)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부(24)를 포함한다. 그리고 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 사이에 위치하는 절연층(30)을 제1 절연층이라 하면, 게이트 전극(28) 위로 제2 절연층(68)과 집속 전극(70)이 형성될 수 있다.
제2 절연층(68)과 집속 전극(70) 또한 전자빔 통과를 위한 개구부(681, 701)를 형성하며, 집속 전극(70)은 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받아 집속 전극 개구부(701)를 통과하는 전자들을 집속시킨다.
발광 유닛(22')은 애노드 전극(32)과, 애노드 전극(32)의 일면에서 서로간 거리를 두고 위치하는 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B)과, 형광층들(34') 사이에 위치하는 흑색층(46)과, 형광층(34')과 흑색층(46)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역이 하나의 부화소에 대응할 수 있으며, 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B) 각각이 하나의 부화소에 대응하여 위치한다. 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B)이 나란히 위치하는 3개의 부화소가 모여 하나의 화소를 구성한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가되는 구동 전압에 의해 부화소별 전자 방출부(24)의 전자 방출량이 결정되고, 이 전자들이 대응하는 부화소의 형광층(34')에 충돌하여 형광층(34')을 여기 시킨다. 발광 장치는 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어하여 칼라 화면을 구현할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 장치 및 그 구동 방법을 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 블록도 이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 장치(900)는 애노드 전극(32), 발광 제어부(910), 주사 구동부(920), 컬럼 구동부(930), 발광 부(940) 및 애노드 구동부(950)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 주사 라인(S1-Sp)은 발광 화소(EPX)의 게이트 전극(28)의 역할을 수행하고, 컬럼 라인(C1-Cq)은 발광 화소(EPX)의 캐소드 전극(26)의 역할을 수행하며 전자 방출부(24)와 연결되어 있다.
입력 영상 신호(R, G, B)는 각 발광 화소(EPX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며, 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray scale)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
애노드 전극(32)은 발광 장치(900)의 전면 기판에 포함되며, 애노드 라인(AL) 및 센싱 라인(SL)에 연결되어 있다. 애노드 전극(32)은 애노드 구동부(950)에 전달된 애노드 제어 신호(ACS)에 따라 애노드 전압을 전달 받는다. 이때, 애노드 전압은 애노드 라인(AL)을 통해 애노드 전극(32)으로 인가되며, 방출된 전자빔을 끌어 당기기 위한 가속 전극으로서 고전압이다. 또한, 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가된 전압차에 따라 전자들이 방출될 때, 애노드 전극(32)에는 고전압에 이끌려온 전자들에 의해 애노드 전류(Ia)가 생성된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 애노드 전류(Ia)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가된 소정의 전압에 따라 방출되는 전자에 대응하여 생성된다.
주사 구동부(920)는 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 연결되어 있으며, 주사 구동 제어 신호(CS), 주사 전압 제어 신호(CVS) 및 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 복수의 발광 화소(EPX)가 발광할 수 있도록 복수의 주사 신호를 전달한다.
컬럼 구동부(930)는 복수의 컬럼 라인(C1-Cq)에 연결되어 있으며, 발광 제어 신호(CC) 및 발광 신호(CLS)에 따라, 복수의 발광 화소(EPX)가 발광할 수 있도록 제어한다. 구체적으로, 컬럼 구동부(930)는 발광 신호(CLS)에 따라 복수의 발광 데이터 신호를 생성하며, 발광 제어 신호(CC)에 따라 복수의 컬럼 라인(C1-Cq)에 전달한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 데이터 신호는 발광부(940)에 표시되는 영상에 맞추어 설정된 소정의 계조에 대응하는 전압 레벨을 갖는다.
발광부(940)는 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인(S1-Sp)과, 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인(C1-Cq) 및 복수의 발광 화소(EPX)를 포함한다. 복수의 발광 화소(EPX) 각각은 주사 라인(S1-Sp)과 주사 라인에 교차하는 컬럼 라인(C1-Cq)에 의해 정의되는 영역에 위치한다. 이때, 주사 라인(S1-Sp)은 주사 구동부(920)에 연결되고, 컬럼 라인(C1-Cq)은 컬럼 구동부(930)에 연결된다. 그리고 주사 구동부(920)와 컬럼 구동부(930)는 발광 제어부(910)에 연결되어 발광 제어부(910)의 제어 신호에 따라 동작한다.
애노드 구동부(950)는 발광 제어부(910)로부터 애노드 제어 신호(ACS)를 전달받으며, 애노드 제어 신호(ACS)에 따라 애노드 전압을 애노드 전극(32)으로 인가한다. 또한, 애노드 구동부(950)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가된 전압차에 따라 전자들이 방출되며, 방출된 전자에 의해 발생하는 애노드 전류(Ia)를 센싱 라인(SL)을 이용하여 감지한다. 그리고, 애노드 구동부(950)는 애노드 전 류(Ia)를 발광 제어부(910)로 전달한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 애노드 전류(Ia)의 센싱은 소정의 기간 단위로 이루어 지며, 그 기간은 사용자가 설정할 수 있다.
발광 제어부(910)는 주사 구동부(920), 컬럼 구동부(930) 및 애노드 구동부(950)를 제어한다. 발광 제어부(910)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다.
발광 제어부(910)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 발광부(940)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하여 주사 구동 제어 신호(CS), 주사 전압 제어 신호(CVS), 온 기간 제어 신호(OTS), 발광 제어 신호(CC) 및 발광 신호(CLS)를 생성한다.
발광 제어부(910)는 입력 영상 신호(R, G, B)를 이용하여 복수의 발광 화소(EPX)의 계조를 검출하여 이를 디지털 데이터로 변환하여 컬럼 구동부(930)로 전달하며, 이때의 디지털 데이터는 발광 신호(CLS)에 포함된다. 발광 제어부(910)는 발광 신호(CLS)에 따라 생성된 복수의 발광 데이터 신호의 인가 시점을 제어하기 위해 발광 제어 신호(CC)를 생성하며, 생성된 발광 제어 신호(CC)를 컬럼 구동부(930)로 전달한다.
발광 제어부(910)는 애노드 전류(Ia)에 따라 전자 방출부(24)의 열화를 판단하며, 열화에 따른 휘도 불균일을 방지하기 위해 주사 전압 제어 신호(CVS) 및 온 기간 제어 신호(OTS)를 생성하여 주사 구동부(920)로 전달한다. 또한, 발광 제어 부(910)는 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 주사 신호를 전달하는 시점을 제어하는 주사 구동 제어 신호(CS)를 생성하여 주사 구동부(920)로 전달한다. 이때, 주사 신호는 전자 방출부(24)에서 전자가 방출되도록 설정된 소정의 전압 레벨을 갖는 주사 온 전압(Von)과 전자가 더 이상 방출되지 않도록 설정된 소정의 전압 레벨을 갖는 주사 오프 전압(Voff)을 갖는다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 주사 구동부(920)는 전달받은 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라서 주사 온 전압(Von)의 레벨을 결정하고, 주사 구동 제어 신호(CS)에 따라 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 주사 신호를 전달하며, 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 주사 온 전압(Von)이 전달되는 시간을 결정한다. 여기서, 주사 온 전압(Von)은 발광 장치(900)의 휘도 불균일 현상이 발생하지 않는 전압 범위로 설정되며, 이때 주사 온 전압(Von)이 가질 수 있는 가장 낮은 전압 레벨이 최소 주사 온 전압(Von_min)이고, 주사 온 전압(Von)이 가질 수 있는 가장 높은 전압 레벨이 최대 주사 온 전압(Von_max)이다. 즉, 발광 제어부(910)는 휘도 불균일 현상이 허용되는 범위(이하, 휘도 불균일 허용 범위)를 설정한다. 그리고, 휘도 불균일 허용 범위에서 최대 휘도 불균일에 대응하는 전압을 최소 주사 온 전압(Von_min)으로 설정한다. 발광 제어부(910)는 주사 구동부(920)의 구성상 허용할 수 있는 최대 전압, 가장 낮은 계조 일 때 허용되는 발광 장치의 발광 허용치 및 전원 공급부의 공급 전압 한계를 고려한 전압을 최대 주사 온 전압(Von_max)으로 설정한다.
구체적으로, 발광 제어부(910)는 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 복수의 주사 라인(S1-Sp) 각각에 주사 온 전압(Von)이 인가되는 주사 온 기간(OnTime)을 설 정한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 주사 온 기간(OnTime)은 주사 온 전압(Von)에 따라 설정될 수 있으며, 주사 온 전압(Von)이 일정하게 유지되는 기간 동안 휘도 불균일이 발생하는 경우 소정의 기간 단위로 증가된다. 그리고, 발광 제어부(910)는 방출된 전자에 의해 생성된 애노드 전류(Ia)를 감지하여 전자 방출부(24)의 열화를 판단한다. 이때, 전자 방출부(24)의 열화에 따라 휘도 불균일 현상이 발생하면, 발광 제어부(910)는 주사 온 기간(OnTime)을 증가시켜 휘도 불균일 현상을 해소한다. 그러나, 주사 온 기간(OnTime)을 최대로 증가시킨 뒤에도 휘도 불균일 현상이 해소되지 않으면, 발광 제어부(910)는 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라 주사 온 전압(Von)의 레벨을 점차 증가시켜 휘도 불균일 현상을 해소한다. 즉, 주사 온 기간(OnTime)이 최대로 증가하여 유지되는 기간 동안 휘도 불균일이 발생하는 경우, 발광 제어부(910)는 주사 온 전압(Von)의 레벨을 증가시킨다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 주사 온 전압(Von)의 레벨은 애노드 전류(Ia)의 크기에 따라 설정되며, 주변 구동 요소를 고려하여 단락과 같은 이상 현상이 발생하기 직전의 최대 주사 온 전압(Von_max)까지 단계적으로 증가될 수 있다. 이때, 주사 전압 제어 신호(CVS)는 결정된 주사 온 전압(Von)을 가지는 주사 신호가 출력될 수 있도록 주사 구동부(920)를 제어한다. 즉, 주사 구동부(920)는 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라 복수의 주사 온 전압(Von) 중 어느 하나를 선택하여 주사 신호로 출력한다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 전자 방출부(24)의 열화로 인해 감소된 애노드 전류(Ia)의 보상 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 4에 도시한 발광 장치의 발광 제어부(910)를 나타낸 블록도 이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 발광 제어부(910)는 신호 생성부(911) 및 열화 판단부(912)를 포함한다.
신호 생성부(911)는 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 인가되는 주사 온 전압(Von)을 설정하기 위해 주사 전압 제어 신호(CVS)를 생성하여 주사 구동부(920)로 전달한다. 그리고, 신호 생성부(911)는 주사 온 전압(Von)이 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 인가되는 주사 온 기간(OnTime)을 설정하기 위해 온 기간 제어 신호(OTS)를 생성하여 주사 구동부(920)로 전달한다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 주사 구동부(920)는 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라 주사 온 전압(Von)을 생성하고, 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 주사 온 전압(Von)에 대응하는 주사 온 기간(OnTime)을 설정한다.
열화 판단부(912)는 주사 온 전압(Von) 중 최소 주사 온 전압(Von_min)에 대응하여 설정된 주사 온 기간(OnTime) 동안, 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 인가된 최소 주사 온 전압(Von_min)과 캐소드 전극(26)에 인가된 전압차에 따라 생성된 애노드 전류(Ia)를 감지한다. 그리고, 열화 판단부(912)는 애노드 전류(Ia)를 기준 전류와 비교하여 전자 방출부(24)의 열화를 판단한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 기준 전류는 주사 온 기간(OnTime) 동안, 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 인가되는 주사 온 전압(Von)과 열화 되지 않은 캐소드 전극(26)과의 전압차에 따라 생성되는 전류로 열화를 판단하는 기준값이다. 이때, 애노드 전류(Ia)가 기준 전류 보다 작으면, 열화 판단부(912)는 열화에 의해 애노드 전류(Ia)가 감소되었다고 판단하며, 감소된 애노드 전류(Ia)를 보상하기 위해 최소 주사 온 전압(Von_min)이 유지되는 범위 내에서 주사 온 기간(OnTime)을 소정의 기단 단위로 증가 시킨다. 즉, 주사 온 기간(OnTime)의 증가에 비례하여 각각의 주사 라인(S1-Sp)에 최소 주사 온 전압(Von_min)이 인가되는 시간도 증가하며, 그에 따라 방출되는 전자량도 증가하여 전자 방출부(24)의 열화에 따라 감소한 애노드 전류(Ia)가 보상된다. 그러나, 주사 온 기간(OnTime)을 최대로 증가시킨 뒤에도 애노드 전류(Ia)가 보상되지 않으면, 열화 판단부(912)는 최소 주사 온 전압(Von_min) 보다 높게 설정된 주사 온 전압(Von)을 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 인가한다. 즉, 주사 온 전압(Von)의 레벨을 증가시킴으로써, 증가된 주사 온 전압(Von)과 캐소드 전극(26)에 인가된 전압차가 증가되고, 그에 따라 방출되는 전자량도 증가하여 열화에 따라 감소한 애노드 전류(Ia)가 보상된다. 이때, 열화 판단부(912)는 주사 온 전압(Von)의 레벨이 최대 주사 온 전압(Von_max) 보다 크게 증가되지 않도록 제어한다. 열화 판단부(912)는 증가된 주사 온 전압(Von)에 따라 생성된 애노드 전류(Ia)를 감지하고, 애노드 전류(Ia)와 기준 전류를 비교한다. 여기서, 애노드 전류(Ia)가 기준 전류 보다 작아 열화에 따라 감소된 애노드 전류(Ia)가 보상되지 않으면, 열화 판단부(912)는 열화에 따른 애노드 전류(Ia)가 보상될 때까지 주사 온 기간(OnTime) 및 주사 온 전압(Von)을 증가시키는 과정을 반복 수행한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 애노드 전류(Ia)를 보상하는 과정을 나타내는 순서도이다.
먼저, 발광 제어부(910)는 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라 최소 주사 온 전압(Von_min)을 설정한다(S100). 그리고, 발광 제어부(910)는 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 최소 주사 온 전압(Von_min)에 대응하는 주사 온 기간(OnTime)을 설정한다(S200). 발광 제어부(910)는 최소 주사 온 전압(Von_min)에 대응하여 설정된 주사 온 기간(OnTime) 동안, 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 인가된 최소 주사 온 전압(Von_min)과 캐소드 전극(26)에 인가된 전압차에 따라 생성된 애노드 전류(Ia)를 감지한다(S300). 그리고, 발광 제어부(910)는 애노드 전류(Ia)를 기준 전류와 비교한다(S400).
S400 단계에서 비교 결과, 애노드 전류(Ia)가 기준 전류 보다 작으면, 발광 제어부(910) 최소 주사 온 전압(Von_min)이 유지되는 범위 내에서 주사 온 기간(OnTime)을 증가시킨다(S500). 그리고, 발광 제어부(910)는 최소 주사 온 전압(Von_min)이 유지되는 범위 내에서 주사 온 기간(OnTime)이 최대로 증가하였는지 판단한다(S600).
S600 단계에서 판단 결과, 주사 온 기간(OnTime)이 최대로 증가하지 않았으면, 발광 제어부(910)는 증가된 주사 온 기간(OnTime)에 따라 생성된 애노드 전류(Ia)를 감지한다. 감지된 애노드 전류(Ia)가 열화에 따라 감소한 경우, 발광 제어부(910)는 주사 온 기간(OnTime)을 점차 증가시키는 과정을 반복 수행하여 애노드 전류(Ia)를 보상한다. S600 단계에서 판단 결과, 주사 온 기간(OnTime)이 최대 설정치에 이른 뒤에도 애노드 전류(Ia)가 보상되지 않았다면, 발광 제어부(910)는 주사 온 전압(Von)을 증가시킨다(S700). 이때, 최대 설정치란 주사 온 기간(OnTime)이 증가할 수 있는 기간의 최대치를 의미하며, 사용자가 설정할 수 있 다.
S700 단계에서 증가된 주사 온 전압(Von)이 각각의 주사 라인(S1-Sp)에 인가된 뒤에도 애노드 전류(Ia)가 기준 전류 보다 작으면, 발광 제어부(910)는 열화에 따른 애노드 전류(Ia)가 보상될 때까지 동일한 과정을 반복 수행하여 휘도 불균일 현상을 해소한다.
본 발명의 제2 실시예에서는 전자 방출부(24)의 열화에 따라 감소된 애노드 전류(Ia)를 보상하기 위해 주사 온 기간(OnTime)을 먼저 증가시키고 주사 온 전압(Von)을 증가시켰으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 주사 온 전압(Von)을 먼저 증가시키고 주사 온 기간(OnTime)을 증가시켜 전자 방출부(24)의 열화에 따라 감소된 애노드 전류(Ia)를 보상할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광원용 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도 이다.
도 7을 참고하면, 광원용 발광 장치에서 전자 방출 유닛(20)은 전술한 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 및 캐소드 전극(26)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부(24)를 포함한다. 그리고 발광 유닛(22)은 애노드 전극(32)과, 백색광을 방출하는 형광층(34)과, 형광층(34)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다.
형광층(34)은 적색 형광체와 녹색 형광체 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광을 방출하는 혼합 형광체로 형성될 수 있으며, 제2 기판(14)의 유효 영역 전체에 위치할 수 있다.
광원용 발광 장치에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 5 내지 20mm의 비교적 큰 간격을 두고 위치할 수 있다. 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 간격 확대를 통해 진공 용기 내부의 아크 방전을 줄일 수 있고, 애노드 전극(32)에 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV의 고전압을 인가할 수 있다. 이러한 발광 장치는 유효 영역의 중앙부에서 대략 10,000cd/m2의 최대 휘도를 구현할 수 있다.
도 8은 도 7에 도시한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도 이다.
도 8을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(50)는 발광 장치(10)와, 발광 장치(10)의 전방에 위치하는 표시 패널(48)을 포함한다. 발광 장치(10)와 표시 패널(48) 사이에는 발광 장치(10)에서 출사된 빛을 고르게 확산시키는 확산판(52)이 위치할 수 있으며, 확산판(52)과 발광 장치(10)는 소정의 거리를 두고 떨어져 위치한다.
표시 패널(48)은 액정 표시 패널 또는 다른 수광형 표시 패널로 이루어진다. 아래에서는 표시 패널(48)이 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.
표시 패널(48)은 다수의 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 형성된 하부 기판(54)과, 컬러 필터가 형성된 상부 기판(56)과, 이 기판들(54, 56) 사이에 주입되는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 상부 기판(56)의 윗면과 하부 기판(54)의 아랫면에는 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 표시 패널(48)을 통과하는 빛을 편광시킨다.
하부 기판(54)의 내면에는 부화소(sub-pixel)별로 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)에 의해 구동이 제어되는 투명한 화소 전극들이 위치하고, 상부 기판(56)의 내면에는 컬러 필터층과 투명한 공통 전극이 위치한다. 컬러 필터층은 부화소별로 하나씩 위치하는 적색 필터층과 녹색 필터층 및 청색 필터층을 포함한다.
특정 부화소의 TFT가 턴 온되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성되고, 이 전계에 의해 액정 분자들이 배열각이 변화하며, 변화된 배열각에 따라 광 투과도가 변화한다. 표시 패널(48)은 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어할 수 있다.
도 8에서 인용부호 58은 각 TFT의 게이트 전극(28)에 게이트 구동 신호를 전송하는 게이트 회로보드 어셈블리를 나타내고, 인용부호 60은 각 TFT의 소스 전극에 데이터 구동 신호를 전송하는 데이터 회로보드 어셈블리를 나타낸다.
발광 장치(10)는 표시 패널(48)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(10)의 한 화소가 2개 이상의 표시 패널(48) 화소들에 대응하도록 한다. 발광 장치(10)의 각 화소는 이에 대응하는 복수개의 표시 패널(48) 화소들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 발광 장치(10)는 화소별로 2 내지 8비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(48)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(10)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.
발광 장치(10)의 구동 과정은, (a)표시 패널(48)을 제어하는 신호 제어부(도 시하지 않음)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, (b)검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, (c)디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(10)의 구동 신호를 생성하며, (d)생성된 구동 신호를 발광 장치(10)의 구동 전극에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
발광 장치(10)의 구동을 위한 주사 회로보드 어셈블리와 데이터 회로보드 어셈블리는 발광 장치(10)의 뒷면에 위치할 수 있다. 도 8에서 인용부호 62가 캐소드 전극(26)과 데이터 회로보드 어셈블리를 연결하는 접속 부재를 나타내고, 인용부호 64가 게이트 전극(28)과 주사 회로보드 어셈블리를 연결하는 접속 부재를 나타낸다.
이와 같이 발광 장치(10)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 즉, 발광 장치(10)는 표시 패널(48)이 구현하는 화면 가운데 밝은 부분에는 높은 휘도의 빛을 제공하고, 어두운 부분에는 낮은 휘도의 빛을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(50)는 화면의 동적 대비비(dynamic contrast)를 높이고, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법을 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도 이다. 본 발명의 제3 실시 예에 따른 표시 장치는 수광 소자이며, 액정 소자를 사용하는 액 정 패널 조립체(400)를 포함한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(50)는 액정 패널 조립체(400)와, 액정 패널 조립체(400)에 연결된 게이트 구동부(500) 및 데이터 구동부(600)와, 데이터 구동부(600)에 연결된 계조 전압 생성부(700)와, 발광 장치(900) 및 이들을 제어하는 신호 제어부(800)를 포함한다.
액정 패널 조립체(400)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과, 이 신호선에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 한다)를 전달하는 복수의 게이트 라인(G1-Gn)과, 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터 라인(D1-Dm)을 포함한다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1,2...n) 게이트 라인(Gi)과 j번째(j=1,2,...m) 데이터 라인(Dj)에 연결된 화소(410)는 신호선(Gi,Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 기판(도시하지 않음)에 구비되는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트 라인(Gi)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터 라인(Dj)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
게이트 구동부(500)는 액정 패널 조립체(400)의 게이트 라인(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트 라인(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(600)는 액정 패널 조립체(400)의 데이터 라인(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(700)로부터 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터 라인(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(700)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(600)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
계조 전압 생성부(700)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지며, 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
신호 제어부(800)는 게이트 구동부(500), 데이터 구동부(600) 및 발광 제어부(910)등을 제어한다. 신호 제어부(800)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다.
입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며, 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray scale)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(800)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입 력 영상 신호(R, G, B)를 액정 패널 조립체(400)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(500)로 출력하고, 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DATA)를 데이터 구동부(600)에 출력한다. 또한, 신호 제어부(800)는 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 처리한 영상 신호(DATA)를 발광 제어부(910)로 전달한다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 광원용 발광 장치(이하, "발광 장치")(900)는 발광 제어부(910), 주사 구동부(920), 컬럼 구동부(930) 및 발광부(940)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 주사 라인(S1-Sp)은 발광 화소(EPX)의 게이트 전극(28)의 역할을 수행하고, 컬럼 라인(C1-Cq)은 발광 화소(EPX)의 캐소드 전극(26)의 역할을 수행하며 전자 방출부(24)와 연결되어 있다.
애노드 전극(32)은 발광 장치(900)의 전면 기판에 포함되며, 애노드 라인(AL) 및 센싱 라인(SL)에 연결되어 있다. 애노드 전극(32)은 애노드 구동부(950)에 전달된 애노드 제어 신호(ACS)에 따라 애노드 전압을 전달 받는다. 이때, 애노드 전압은 애노드 라인(AL)을 통해 애노드 전극(32)으로 인가되며, 방출된 전자빔을 끌어 당기기 위한 가속 전극으로서 고전압이다. 또한, 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가된 전압차에 따라 전자들이 방출될 때, 애노드 전극(32)에는 고전압에 이끌려온 전자들에 의해 애노드 전류(Ia)가 생성된다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 애노드 전류(Ia)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가된 소정의 전압에 따라 방출되는 전자에 대응하여 생성된다.
주사 구동부(920)는 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 연결되어 있으며, 주사 구동 제어 신호(CS), 주사 전압 제어 신호(CVS) 및 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 복수의 발광 화소(EPX)가 자신과 대응되는 복수의 화소(EX)와 동기 되어 발광할 수 있도록 복수의 주사 신호를 전달한다.
컬럼 구동부(930)는 복수의 컬럼 라인(C1-Cq)에 연결되어 있으며, 발광 제어 신호(CC) 및 발광 신호(CLS)에 따라, 발광 화소(EPX)가 자신과 대응되는 복수의 화소(EX)의 계조에 대응하여 발광할 수 있도록 제어한다. 구체적으로, 컬럼 구동부(930)는 발광 신호(CLS)에 따라 복수의 발광 데이터 신호를 생성하며, 발광 제어 신호(CC)에 따라 복수의 컬럼 라인(C1-Cq)에 전달한다. 즉, 컬럼 구동부(930)는 한 발광 화소(EPX)에 대응하는 복수의 화소(EX)에 표시되는 영상에 맞추어 발광 화소(EPX)가 소정의 계조로 발광할 수 있도록 동기 시킨다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 데이터 신호는 표시되는 영상에 맞추어 설정된 소정의 계조에 대응하는 전압 레벨을 갖는다.
발광부(940)는 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인(S1-Sp)과, 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인(C1-Cq) 및 복수의 발광 화소(EPX)를 포함한다. 복수의 발광 화소(EPX) 각각은 주사 라인(S1-Sp)과 주사 라인에 교차하는 컬럼 라인(C1-Cq)에 의해 정의되는 영역에 위치한다. 이때, 주사 라인(S1-Sp)은 주사 구동부(920)에 연결되고, 컬럼 라인(C1-Cq)은 컬럼 구동부(930)에 연결된다. 그리고 주사 구동부(920)와 컬럼 구동부(930)는 발광 제어부(910)에 연결되어 발광 제어 부(910)의 제어 신호에 따라 동작한다.
애노드 구동부(950)는 발광 제어부(910)로부터 애노드 제어 신호(ACS)를 전달받으며, 애노드 제어 신호(ACS)에 따라 애노드 전압을 애노드 전극(32)으로 인가한다. 또한, 애노드 구동부(950)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가된 전압차에 따라 전자들이 방출되며, 방출된 전자에 의해 발생하는 애노드 전류(Ia)를 센싱 라인(SL)을 이용하여 감지한다. 애노드 구동부(950)는 애노드 전류(Ia)를 발광 제어부(910)로 전달한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 애노드 전류(Ia)의 센싱은 소정의 기간 단위로 이루어 지며, 그 기간은 사용자가 설정할 수 있다.
발광 제어부(910)는 주사 구동부(920), 컬럼 구동부(930) 및 애노드 구동부(950)를 제어한다. 발광 제어부(910)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다.
발광 제어부(910)는 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 처리한 영상 신호(DATA)를 신호 제어부(800)로부터 전달 받는다. 그리고, 발광 제어부(910)는 영상 신호(DATA)를 이용하여 발광 장치의 한 발광 화소(EPX)에 대응하는 복수의 화소(PX) 중 가장 높은 계조를 검출하고, 검출된 계조에 대응하여 발광 화소(EPX)의 계조를 결정한다. 발광 제어부(910)는 이를 디지털 데이터로 변환하여 컬럼 구동부(930)로 전달하며, 이때의 디지털 데이터는 발광 신호(CLS)에 포함된다. 발광 제어부(910)는 발광 신호(CLS)에 따라 생성된 복수의 발광 데이터 신호의 인가 시점을 제어하기 위해 발광 제어 신호(CC)를 생성하며, 생성된 발광 제어 신 호(CC)를 컬럼 구동부(930)로 전달한다.
발광 제어부(910)는 애노드 전류(Ia)에 따라 전자 방출부(24)의 열화를 판단하며, 열화에 따른 휘도 불균일을 방지하기 위해 주사 전압 제어 신호(CVS) 및 온 기간 제어 신호(OTS)를 생성하여 주사 구동부(920)로 전달한다. 또한, 발광 제어부(910)는 게이트 제어 신호(CONT1)를 이용하여 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 주사 신호를 전달하는 시점을 제어하는 주사 구동 제어 신호(CS)를 생성하여 주사 구동부(920)로 전달한다. 이때, 주사 신호는 전자 방출부(24)에서 전자가 방출되도록 설정된 소정의 전압 레벨을 갖는 주사 온 전압(Von)과 전자가 더 이상 방출되지 않도록 설정된 소정의 전압 레벨을 갖는 주사 오프 전압(Voff)을 갖는다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 주사 구동부(920)는 전달받은 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라서 주사 온 전압(Von)의 레벨을 결정하고, 주사 구동 제어 신호(CS)에 따라 복수의 주사 라인(S1-Sp)에 주사 신호를 전달하며, 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 주사 온 전압(Von)이 전달되는 시간을 결정한다. 여기서, 주사 온 전압(Von)은 발광 장치(900)의 휘도 불균일 현상이 발생하지 않는 전압 범위로 설정되며, 이때 주사 온 전압(Von)이 가질 수 있는 가장 낮은 전압 레벨이 최소 주사 온 전압(Von_min)이고, 주사 온 전압(Von)이 가질 수 있는 가장 높은 전압 레벨이 최대 주사 온 전압(Von_max)이다. 즉, 발광 제어부(910)는 휘도 불균일 현상이 허용되는 범위(이하, 휘도 불균일 허용 범위)를 설정한다. 그리고, 휘도 불균일 허용 범위에서 최대 휘도 불균일에 대응하는 전압을 최소 주사 온 전압(Von_min)으로 설정한다. 발광 제어부(910)는 주사 구동부(920)의 구성상 허용할 수 있는 최대 전압, 가장 낮은 계조 일 때 허용되는 발광 장치의 발광 허용치 및 전원 공급부의 공급 전압 한계를 고려한 전압을 최대 주사 온 전압(Von_max)으로 설정한다.
구체적으로, 발광 제어부(910)는 온 기간 제어 신호(OTS)에 따라 복수의 주사 라인(S1-Sp) 각각에 주사 온 전압(Von)이 인가되는 주사 온 기간(OnTime)을 설정한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 주사 온 기간(OnTime)은 주사 온 전압(Von)에 따라 설정될 수 있으며, 주사 온 전압(Von)이 일정하게 유지되는 기간 동안 휘도 불균일이 발생하는 경우 소정의 기간 단위로 증가된다. 그리고, 발광 제어부(910)는 방출된 전자에 의해 생성된 애노드 전류(Ia)를 감지하여 전자 방출부(24)의 열화를 판단한다. 이때, 전자 방출부(24)의 열화에 따라 휘도 불균일 현상이 발생하면, 발광 제어부(910)는 주사 온 기간(OnTime)을 증가시켜 휘도 불균일 현상을 해소한다. 그러나, 주사 온 기간(OnTime)을 최대로 증가시킨 뒤에도 휘도 불균일 현상이 해소되지 않으면, 발광 제어부(910)는 주사 전압 제어 신호(CVS)에 따라 주사 온 전압(Von)의 레벨을 점차 증가시켜 휘도 불균일 현상을 해소한다. 즉, 주사 온 기간(OnTime)이 최대로 증가하여 유지되는 기간 동안 휘도 불균일이 발생하는 경우, 발광 제어부(910)는 주사 온 전압(Von)의 레벨을 증가시킨다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 주사 온 전압(Von)의 레벨은 애노드 전류(Ia)의 크기에 따라 설정되며, 주변 구동 요소를 고려하여 단락과 같은 이상 현상이 발생하기 직전의 최대 주사 온 전압(Von_max)까지 단계적으로 증가될 수 있다. 이때, 주사 전압 제어 신호(CVS)는 결정된 주사 온 전압(Von)을 가지는 주사 신호가 출력될 수 있도록 주사 구동부(920)를 제어한다. 즉, 주사 구동부(920)는 주사 전압 제어 신 호(CVS)에 따라 복수의 주사 온 전압(Von) 중 어느 하나를 선택하여 주사 신호로 출력한다.
본 발명의 제3 실시예에 따라 전자 방출부(24)의 열화로 인해 감소된 애노드 전류(Ia)를 보상하는 방법은 전술한 제2 실시 예에서와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
지금까지 액정 패널 조립체를 사용하는 표시 장치를 이용하는 실시예에 대해서 서술하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 자발광이 아닌 표시 장치로서, 발광 장치로부터 수광하여 영상을 표시하는 표시 장치에 모두 적용가능하다.
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 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 자체 표시가 가능한 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도 이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 블록도 이다.
도 5는 도 4에 도시한 발광 장치의 발광 제어부를 나타낸 블록도 이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 애노드 전류를 보상하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광원용 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도 이다.
도 8은 도 7에 도시한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도 이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도 이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>
32 : 애노드 전극 400 : 액정 패널 조립체 500 : 게이트 구동부 600 : 데이터 구동부 700 : 계조 전압 생성부 800 : 신호 제어부 900 : 발광 장치 910 : 발광 제어부 920 : 주사 구동부 930 : 컬럼 구동부 940 : 발광부 950 : 애노드 구동부

Claims (13)

  1. 복수의 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인,
    복수의 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인,
    상기 복수의 주사 라인과 상기 복수의 컬럼 라인에 의해 정의되는 복수의 발광 화소, 그리고
    상기 복수의 발광 화소로부터 방출되는 전자를 끌어당기기 위한 애노드 전압이 인가되는 애노드 전극을 포함하며,
    상기 주사 신호가 제1 주사 온 전압 및 제1 주사 온 기간에 따라 상기 발광 화소에 전달되고, 상기 애노드 전극에 흐르는 애노드 전류를 감지하여 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 적어도 한 번 증가시킨 후 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시키는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 단계적으로 증가시키는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 전압을 단계적으로 증가시키는 발광 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주사 온 기간이 최대로 증가하고, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시키는 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨 뒤, 상기 증가된 제1 주사 온 전압에 대응하는 제1 주사 온 기간을 설정한 후, 상기 애노드 전류가 제1 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시켜 상기 애노드 전류를 보상하는 발광 장치.
  7. 복수의 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터 라인 및 상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하는 패널 조립체, 및
    복수의 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 라인, 복수의 발광 데이터 신호를 전달하는 복수의 컬럼 라인, 상기 복수의 주사 라인과 상기 복수의 컬럼 라인에 의해 정의되는 복수의 발광 화소, 및 상기 복수의 발광 화소로부터 방출되는 전자를 끌어당기기 위한 애노드 전압이 인가되는 애노드 전극을 포함하며,
    상기 주사 신호가 제1 주사 온 전압 및 제1 주사 온 기간에 따라 상기 발광 화소에 전달되고, 상기 애노드 전극에 흐르는 애노드 전류를 감지하여, 상기 복수의 발광 화소의 휘도 불균일에 따라 상기 애노드 전류가 감소하면, 상기 제1 주사 온 기간을 적어도 한 번 증가시킨 후 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시켜 상기 애노드 전류를 보상하는 발광 장치
    를 포함하는 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨 뒤, 상기 증가된 제1 주사 온 전압에 대응하는 제1 주사 온 기간을 설정한 후, 상기 복수의 발광 화소의 휘도 불균일이 발생하면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시켜 상기 애노드 전류를 보상하는 표시 장치.
  10. 제1 전극에 인가된 주사 신호 및 제2 전극에 인가된 신호에 따라 발광하는 복수의 발광 화소를 포함하고, 상기 복수의 발광 화소에 발생하는 전류에 대응하는 전류가 흐르는 제3 전극을 포함하는 발광 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 전극에 제1 주사 온 기간 동안 제1 주사 온 전압을 인가하는 단계,
    상기 제3 전극에 흐르는 제1 전류를 감지하는 단계,
    상기 제1 전류와 기준 전류를 비교하는 단계,
    상기 제1 전류가 상기 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 적어도 한 번 증가시키는 단계, 및
    상기 제1 주사 온 기간을 적어도 한 번 증가시킨 후 상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시키는 단계를 포함하는 발광 장치의 구동 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 주사 온 기간 및 상기 제1 주사 온 전압은 단계적으로 증가하는 발광 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 주사 온 전압의 레벨을 증가시킨 뒤, 상기 증가된 제1 주사 온 전압에 대응하는 제1 주사 온 기간을 설정한 후, 상기 제1 전류가 상기 기준 전류보다 작으면, 상기 제1 주사 온 기간을 증가시키는 단계를 포함하는 발광 장치의 구동 방법.
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