JPH10513582A

JPH10513582A - 電界放出型表示器のセル駆動装置

Info

Publication number: JPH10513582A
Application number: JP9521943A
Authority: JP
Inventors: ヒュン，チャン・ホー; クウォン，オー・キョン
Original assignee: オリオン・エレクトリック・カンパニー・リミテッド
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1996-11-30
Publication date: 1998-12-22
Also published as: US5936597A; DE69621601T2; EP0812465A1; CN1097280C; EP0812465B1; DE69621601D1; CN1169795A; KR970030112A; KR100230077B1; WO1997022133A1

Abstract

(57)【要約】 FED セル駆動装置は、カソードに供給される電流量を調節して一定の限界以上の階調（Ｇray Ｌevel）の輝度を画素に提供する。このため、前記ＦＥＤセル駆動装置は電子を放出するためのカソードにそれぞれ一定の電流信号を供給するよう少なくとも二つ以上の電流源を設ける。前記少なくとも一つ以上の電流源等はビデオ信号を入力とする制御手段により選別的に駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】電界放出型表示器のセル駆動装置技術分野本発明は、冷陰極及び電界を利用して電子を放出させる電子放出型素子に関し、特にカソードに供給される電流量を調節して多段階階調を実現することができる電界放出型表示器（Ｆield Ｅmission Ｄisplay；以下“ＦＥＤ”という）のセル駆動装置に関する。背景技術通常の陰極線管（“ＣＲＴ”という）は多様な電子装置、通常の表示装置であるテレビジョン受像機、オシロスコープ及びコンピューターモニターに有用な特別構造の真空管である。前記ＣＲＴの源泉的な機能は、電気入力信号に含まれた情報を光ビームエネルギーに変換して前記電気入力信号の可視的な表示を提供することにある。基本的なＣＲＴにおいて、電子等は熱電子カソードから放出され制御グリッドにより制御される。自由電子等のビームは陽極を通過しながら磁気又は静電気力により加速され、磁気偏向コイル又は静電気偏向板により通常水平及び垂直軸上で偏向される。前記電子ビームは蛍光膜に衝突して短期間の時間の間、可視光を放出させる。前記表示される情報を含む前記入力信号は前記制御グリッド及び前記カソードの間に供給される。しかし、通常ガンマ特性と呼ばれるビーム電流及び制御電圧間の関係は非常に非線形的な関数なので、線形的な表示強度を提供するためには比較的複雑な補償回路が前記入力信号及び前記制御グリッドの間に接続されるよう求められる。最近数年間に、平板表示器の領域での普遍的な傾向は非熱電子カソード、詳しく説明すれば電界放出アレイを開発することである。前記ＣＲＴでの前記通常の熱電子カソードの代りに前記電界放出カソードアレイの使用は僅かながら確実な長所等を提供する。特に、電界放出カソード等の使用は非常に高い電流密度を可能にし、併せてヒーター素子を除去してＣＲＴの寿命を延長させるであろう。しかし、前記電界放出カソードは入力信号に対する電子の放出量が熱電子方式よりも一層非線形的に変化されるようにしてさらに複雑な補償回路を要求する。このような問題点を解消するための方案としては、ドーラン（Ｄoran）により提案された受動マトリックスアドレス指定方式のＦＥＤセル駆動装置（米国特許公報第 5、103、145 号）と、キャスパー（Ｃasper）等により提案された能動マトリックスアドレス指定方式のＦＥＤセル駆動装置（米国特許公報第 210、472 号）がある。前記米国特許公報第 5、103、145 号に従えば、前記手動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は入力信号をディジタル信号に変換し、前記ディジタル信号の論理値に従い駆動するカソードの数を１、２、３又は４倍ずつ増加させて電子の放出量を線形的に増加させる。この場合、カソードの数量により多段階階調を現すため、一定の限界以上の階調を実現させることができない。これはセルの占有面積に設けられる数カソードの数量が制限されることに基づく。併せて、前記手動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は、カソード及びゲートの間に電圧差により電子が放出されるようにする電圧駆動方式を採用している。この場合、電圧に対し電流が非線形的に変化することにより、カソードから放出される電子量を正確に調節できないようにする問題点を引き起こす。一方、前記米国特許公報第 210、472 号に記載された前記能動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置はＣＭＯＳ回路、又はＮＭＯＳトランジスタ等でなる集積回路及び互換可能な低電圧の入力信号を利用して高電界の画素を駆動するようになっている。また、前記能動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は、ローライン（Ｒow Ｌines）及びカラムライン（Ｃolumn Ｌines）の配列されたカソード等を駆動するためスキャン及びデータスイッチとして高電圧用ＭＯＳトランジスタ等を用いる。さらに、前記能動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は、各カラム駆動機及びカソードの間に接続されたヒューズ等と、カソード及びゲートの間に抵抗として接続された電界効果トランジスタを備える。前記ヒューズ等はカソードに過電流が印加されないように過電流を制限する役割を果し、また、前記抵抗に用いられた前記電界効果トランジスタは自らの抵抗値が調節されることにより前記ゲート及び前記カソード間の電圧差を調節してカソードからの放出電子量を調節する。その結果、画面の明るさが調節される。また、前記カラム駆動機はカラムラインのカソード等が駆動する時間、即ちデューティサイクルを調節することにより多段階階調を実現する。しかし、前記能動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は、スキャンライン及びデータライン間の高電圧を切り換えるため高電圧用ＭＯＳトランジスタを用いなければならない。また、ゲート及びカソードの間に接続された抵抗用の電界効果トランジスタのゲートが高電圧に堪え得るよう厚く形成されなければならない。これらにより、前記能動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は、前記手動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置に比べさらに多いトランジスタ等を必要とし、併せて製造工程を複雑にする短所を有している。さらに、多段階階調を実現するための前記デューティサイクルの調節可能な数が制限されることにより、前記能動マトリックス指定方式のＦＥＤセル駆動装置は一定限界以上の階調を実現することができない。発明の開示従って、本発明の目的はカソードに供給される電流量を調節して一定限界以上の階調を実現できるＦＥＤセル駆動装置を提供することにある。前記目的を達成するため、本発明のＦＥＤセル駆動装置は電子を放出するためのカソードにそれぞれ一定の電流信号を供給するよう少なくとも二つ以上の電流源を設ける。前記少なくとも二つ以上の電流源等はビデオ信号を入力とする制御手段により選別的に駆動される。図面の簡単な説明図１は、本発明の実施例に係る電界放出型表示器のセル駆動装置の回路図。図２は、図１に示した駆動装置に供給される制御信号のタイミング図。図３は、図１に示したトランジスタの転換動作に従いその動作信号に対する電流の大きさを現したダイアグラム。発明を実施するためのベストモード以下、本発明の実施例を添付した図１乃至図３を参照して詳細に説明する。図１を参照すれば、カソード（１０）と、前記カソードから電子を放出させるためのゲート電極（１２）と、前記ゲート電極（１２）に供給される第１電圧（Ｖdd1）を切り換えるための第１ＮＭＯＳトランジスタ（１４）と、また、前記カソード（１０）に供給される第２低電圧（Ｖdd2）を切り換えるための第２ＮＭＯＳトランジスタ（１６）を備えた本発明の実施例に係るＦＥＤセル駆動装置が説明されている。前記第１ＮＭＯＳトランジスタ（１４）はスキャン信号（ＳＳ）の論理状態に従い選択的に駆動される。詳しく記述すれば、前記スキャン信号（ＳＳ）がハイ論理を維持する場合、前記第１ＮＭＯＳトランジスタ（１４）はターンオンされ前記第１電圧（Ｖdd1）が前記ゲート電極（１２）に供給されるようにする。この際、前記ゲート電極（１２）は前記第１ＮＭＯＳトランジスタ（１４）を経て供給される前記第１電圧（Ｖdd1）により電界放出を誘導して前記カソード（１０）から電子等が放出されるようにする。その反面、前記スキャン信号（ＳＳ）がロー論理を維持する場合、前記第１ＮＭＯＳトランジスタ（１４）はターンオフ（Ｔurn−Ｏff）され前記ゲート電極（１２）に前記第１電圧（Ｖdd1 ）供給されないようにする。一方、前記第２ＮＭＯＳトランジスタ（１６）は充電制御信号（ＣＣＳ）の論理状態に従い選択的に駆動される。前記充電制御信号（ＣＣＳ）がハイ論理を維持する間、前記第２ＮＭＯＳトランジスタ（１６）は前記第２電圧（Ｖdd2 ）が前記カソード（１０）に供給されるようにし、電子の放出直前の動作初期に前記カソード（１０）を臨界電圧状態となるようにする。このため、前記カソード（１０）は動作開始時に遅延時間なく電子を直ちに放出することになる。前記充電制御信号（ＣＣＳ）は、図２に示すように前記スキャン信号（ＳＳ）と同様な位相を有し、また前記スキャン信号（ＳＳ）に比べ非常に短いハイ論理のパルス幅を有する。尚、前記ＦＥＤセル駆動装置は前記カソード（１０）と第３電圧（Ｖdd3）の間に並列に接続した第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８、２０、２２、２４）と、前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８、２０、２２、２４）の駆動電圧を発生するための分圧機の形体で第４電圧（Ｖdd4）及び前記第３電圧（Ｖdd3）の間に直列接続した第７及び第８ＮＭＯＳトランジスタ（２６、２８）を備える。前記第７ＮＭＯＳトランジスタ（２６）は、表示制御信号（ＤＣＳ）に応答して前記第４電圧（Ｖdd4）を接続ノード（１１）側に選択的に伝送されるようにする。前記表示制御信号（ＤＣＳ）がハイ論理を維持する場合、前記第７ＮＭＯＳトランジスタ（２６）はターンオンされ、前記第４電圧（Ｖdd4）が前記接続ノード（１１）を経て前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８、２０、２２、２４）のゲート側に伝送できるようにする。前記表示制御信号（ＤＣＳ）は、図２に示すように、前記充電制御信号（ＣＣＳ）の終了始点（即ち、下降エッジ）から前記スキャン信号（ＳＳ）の終了始点（即ち、下降エッジ）までに至るハイ論理のパルス幅を有する。前記第８ＮＭＯＳトランジスタ（２８）は前記接続ノード（１１）に共通的に接続したゲート及びドレインと、また、前記第３電圧（Ｖdd3）に接続したソースを備えて一つの電流制御機としての機能を果す。前記第８ＮＭＯＳトランジスタ（２８）の抵抗値は自らのチャンネル幅及びチャンネルのドーピング濃度により決定される。また、前記第８ＮＭＯＳトランジスタ（２８）は前記第７ＮＭＯＳトランジスタ（２６）と共に制御用分圧機の機能を実現する。前記第７ＮＭＯＳトランジスタ（２６）の電流値は前記表示制御信号（ＤＣＳ）の電圧レベル及び自らのチャンネル幅により調節可能である。結局、前記第７及び第８ＮＭＯＳトランジスタ（２６、２８）は、前記表示制御信号（ＤＣＳ）がハイ論理を維持する場合、自分等の抵抗値による前記第４電圧及び前記第３電圧（Ｖdd3）間の電圧差を分圧し、分圧された電圧が前記接続ノード（１１）を経て前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）のゲート側へ伝送できるようにする。また、前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）は、前記接続ノード（１１）からの前記分圧電圧が自分等のゲートに印加される間、前記カソード（１０）から自分等を経て前記第３電圧（Ｖdd3）側に一定量の電流が流れ得るようにする。これを取り替えて説明すれば、前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）はそれぞれ一定の大きさの電流信号等をそれぞれ発生して前記カソード(１０)に供給すると言える。この際、第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）により発生する電流信号等は全て同一な大きさを有するようにすることもできるが、最下位のＮＭＯＳトランジスタ（１８）により発生する電流信号から最上位ＮＭＯＳトランジスタ（２４）により発生する電流信号へ行くほど電流量が２ⁿ倍に増加するのが好ましい。このため、前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）のチャンネル幅は、前記第３ＮＭＯＳトランジスタ（１８ａ）のチャンネル幅に比べそれぞれ２倍、４倍及び８倍のチャンネル幅を有するよう設定されるのが好ましい。例えば、前記第３ＮＭＯＳトランジスタ（１８）を経る電流信号が１０ mＡを有する場合、前記第４乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（18b 乃至 18d）を経る電流信号等は、それぞれ２０ mＡ、４０ mＡ及び８０ mＡを有するようにするのが好ましい。結局、前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）は、前記カソード（１０）にそれぞれ異なる大きさの電流信号を供給できる四つの電流源の機能を現す。さらに、前記ＦＥＤセル駆動装置は前記接続ノード（１１）から前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）のゲート側に印加される前記分圧電圧をそれぞれ切り換えるための第９乃至第１２ＮＭＯＳトランジスタ（３０乃至３６）と、前記第９乃至第１２ＮＭＯＳトランジスタ（３０乃至３６）を制御するための切換え制御部（３８）をさらに備える。前記切換え制御部（３８）はビデオ信号（ＶＳ）を入力し、前記ビデオ信号（ＶＳ）を４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）に変換する。また、前記切換え制御部（３８）は前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0、Ｄ1、Ｄ2、Ｄ 3）を前記第９乃至第１２ＮＭＯＳトランジスタ（３０、３２、３４、３６）のゲート等にそれぞれ印加する。このため、前記電流バルブ制御部（２２）はアナログ−ディジタル変換器又はエンコーダを用いることができる。前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 Ｄ1 Ｄ2 Ｄ3）は図３で表したように、差別的な電流源の使用に従い“０（００００）”乃至“１５（１１１１）”の論理値を有することができる。これとは別に、前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）はビデオ信号の大きさに従い“０（００００） ”乃至“４（００１０）”の論理値を有することもできる。しかし、高いレベルの階調を達成するためには前者が好ましい。また、前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 Ｄ1 Ｄ2 Ｄ3）はそれぞれハイ論理を有する場合に“１”の論理値を表わす。この結果、前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 Ｄ1 Ｄ2 Ｄ 3）は前記ビデオ信号の大きさに従い一部、又は全てが“１”の論理値を有することができ、併せて全て“０”の論理値を有することもできる。前記第９乃至第１２ＮＭＯＳトランジスタ（３０乃至３６）は、自分等のゲートにそれぞれ印加される前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）の論理値に基づき選別的に駆動され、前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）が選別的に駆動されるようにする。この結果、前記カソード（１０）を経て流れる電流量が調節されるようにして前記カソード（１０）から放出される電子量が調節されるようにする。例えば、前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）の論理値が“１ ”の場合、前記第９ＮＭＯＳトランジスタ（３０）だけがターンオンし、前記第３ＮＭＯＳトランジスタ（１８）を経る電流通路だけが形成されるようにする。これにより、前記カソード（１０）に流れる電流信号は１０ mＡとなるようにする。前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）の論理値が“２”の場合、前記第１０ＮＭＯＳトランジスタ（３２）だけがターンオンされ前記第４ＮＭＯＳトランジスタ（２０）を経る電流通路だけが形成されるようにする。この結果、前記カソード（１０）に流れる電流信号は２０ mＡとなる。前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）の論理値が“４”の場合、前記第１１ＮＭＯＳトランジスタ（３４）だけがターンオンされ前記第５ＮＭＯＳトランジスタ（２２）を経る電流通路だけが形成されるようにする。この際、前記カソード（１０）に流れる電流信号は４０ mＡとなる。前記４ビットのディジタル論理信号（Ｄ0 乃至Ｄ3）の論理値が“８”の場合、前記第１２ＮＭＯＳトランジスタ（３６）だけがターンオンされ前記第６ＮＭＯＳトランジスタ（２４）を経る電流通路だけが形成されるようにする。これにより、前記カソード（１０）に流れる電流信号は８０ mＡとなる。最後に、前記４ビットのディジタル論理信号(Ｄ0 乃至Ｄ3)の論理値が“１５ ”の場合、前記第９乃至第１２ＮＭＯＳトランジスタ（３０乃至３６）が全てターンオンされ前記第３乃至第６ＮＭＯＳトランジスタ（１８乃至２４）を経る四つの電流通路等が全て形成されるようにする。この結果、前記カソード（１０）に流れる電流量は１５０ mＡとなる。上述したように、本発明はカソードに互いに異なる量の電流信号を発生する少なくとも二つ以上の電流源をビデオ信号の大きさに従い選別的に駆動してカソードから放出される電子量をビデオ信号に対し線形的に変化されるようにすることができる。これにより、本発明は階調のレベルが増加しても画素に含まれるカソードの数量の増加及び画素の占有面積に制限を受けない長所を提供することができる。また、本発明のＦＥＤセル駆動装置は画素の占有面積と係りなく画素に一定レベル以上の階調の輝度を提供することができる。前述にて説明した実施例の図の図１で、カソードを一つのみ示したが、当業者であれば一つの画素に数個乃至数十個のカソードが設けられるということが分かる程であり、併せて本発明の実施例で説明した一つのカソードは実際に相互共通的に接続した数個乃至数十個のカソード等であるということが分かる程である。尚、本発明の実施例を１６レベルの階調を画素に提供する場合に限り説明したが、この分野に通暁する当業者であれば誰でも本発明を利用して３２レベル、６４レベル、１２４レベルさらに進んでそれ以上の階調の輝度を画素に提供できるということが分かる程である。従って、本発明の思想及び範囲は次に添付される特許請求範囲により限定されるべきである。

Claims

【特許請求の範囲】１．電子を放出するためのカソード、及び前記カソードから放出された電子等を集束及び加速するためのゲート電極を有する電界放出画素セルを備えた電界放出型表示器において、前記ゲート電極に供給される第１電圧を切換えるための第１切換え手段と、前記カソード及び第２電圧の間に電流ミラーを形成するよう、並列接続された少なくとも二つ以上の電流制御用トランジスタ等と、前記少なくとも二つ以上の電流制御用トランジスタ等を同一電圧で駆動するため、第３電圧及び前記第２電圧の間に接続された電圧分圧手段と、前記電圧分圧手段、及び前記少なくとも二つ以上の電流制御用トランジスタ等の間にそれぞれ接続された少なくとも二つ以上の電圧切換え用トランジスタ等と、ビデオ信号の大きさに伴い、前記少なくとも二つ以上の電圧切換え用トランジスタ等を制御するための制御手段を備えたことを特徴とする、電界放出型表示器のセル駆動装置。２．前記少なくとも二つ以上の電流制御用トランジスタ等は、自分等を経由する電流信号がそれぞれ２²倍の大きさを維持するよう互いに異なるチャンネル幅等を有することを特徴とする、請求項１記載の電界放出型表示器のセル駆動装置。３．前記制御手段が、前記ビデオ信号の大きさに伴い前記少なくとも二つ以上の電圧切換え用トランジスタ等を一部、及び全部駆動させるようになったことを特徴とする、請求項２記載の電界放出型表示器のセル駆動装置。４．前記制御手段が、前記ビデオ信号の大きさに伴い漸進的に１の論理値が増加する少なくとも２ビット以上の論理信号を発生するインコーダを備えたことを特徴とする、請求項３記載の電界放出型表示器のセル駆動装置。５．前記制御手段が、前記ビデオ信号を少なくとも２ビット以上のディジタル論理信号に変換するアナログ−ディジタル変換器を備えたことを特徴とする、請求項３記載の電界放出型表示器のセル駆動装置。６．前記カソードに第４電圧を選択的に供給し、動作初期に前記カソードが臨界電圧状態を維持するようにする第２切換え手段を追加して備えたことを特徴とする、請求項１記載の電界放出型表示器のセル駆動装置。７．前記分圧手段は、前記第２切換え手段が前記第４電圧を前記カソードに供給される前記第４電圧を遮断した後、一定期間の間駆動され分圧電圧を前記少なくとも二つ以上の電圧切換え用トランジスタ等に供給するようにし、前記第１切換え手段が、前記第１電圧を前記第２切換え手段及び前記分圧手段が駆動する期間の間駆動し前記ゲート電極に供給されるようにすることを特徴とする、請求項６記載の電界放出表示器用セル駆動装置。