CN100371961C - 电子发射显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，所述电子发射显示器包括显示板、数据电极驱动器、扫描电极驱动器和电压补偿器。所述显示板包括多个以矩阵形式安置的扫描电极和数据电极，并且根据施加到所述扫描电极和所述数据电极上的电压来显示图像。所述数据电极驱动器给所述数据电极施加具有第一和第二电压的数据信号。所述扫描电极驱动器给多个扫描电极中的已选择的扫描电极施加第三电压电平，且给未选择的扫描电极施加第四电压电平。所述电压补偿器通过使用图像信号的灰度级信息来控制第四电压电平。

Description

电子发射显示器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及例如显示器装置。更具体地说，本发明涉及例如电子发射显示器及其驱动方法。
背景技术
通常，平板显示器(FPD)是在两个基片之间提供密封材料以形成气密装置的显示器装置，且在气密装置内安置适当的元件以显示所需要的图像。FPD技术因多媒体技术的发展而越来越重要。因此，不同的平板显示器诸如液晶显示器(LCD)、有机光发射显示器和场致发射显示器(FED)都已经投入实际的使用。
尤其是，由于电子发射显示器使用由电子束(类似于阴极射线管(CRT)的机理)产生的磷光发射，因此它具有很大的可能性来实现保持CRT的优良特性、提供无图像变形和允许低功率消耗的平板型显示器。尤其是，它满足宽视角、高速响应、高清晰度、灵敏度和细小(slimness)标准的条件。因此它作为下一代显示器已成为公众关注的焦点。
电子发射显示器使用冷阴极，而不使用热阴极。使用冷阴极的电子发射显示器包括场发射体阵列(FEA)、表面传导发射(SCE)和金属-绝缘体-金属(MIM)显示器。
图1和图2示出电子发射显示器的示意图。图1是电子发射显示器的显示板10的部分透视图，图2是显示板10的横截面图。
如图1和图2所示，电子发射显示器包括后基片1和前基片2。在后基片1上形成其间设置绝缘层的阴极电极11和栅电极12。在阴极电极11上形成根据施加到阴极电极11和栅电极12上的电压来发射电子的发射体13。
形成前基片2以面对后基片1。在前基片2上形成用于吸引从发射体13发射的电子的阳极电极14。在阳极电极14上形成带有红、绿和蓝磷的磷光表面15，所述磷光表面15在所吸引的电子碰撞时发光。
上述结构的电子发射显示器将高电场集聚在发射体上以根据量子力学的隧道效应发射电子。从发射体发射的电子被施加在阴极电极和阳极电极之间的电压加速且与在两个电极上形成的磷光表面碰撞以发光和显示图像。
通过已发射的电子与磷光表面15碰撞显示的图像亮度根据输入数字图像信号的值来控制。数字图像信号的值具有8比特RGB数据。也就是说，数字图像信号的值包括0(00000000(2))到255(11111111(2))。256个灰度级由256个值表示，而亮度也由数据值表示。
图3示出显示传统电子发射显示器的示意图，图4示出传统电子发射显示器的驱动波形。
如图3所示，传统电子发射显示器包括显示板10、数据电极驱动器20和扫描电极驱动器30。
数据电极驱动器20给数据电极D1到Dm施加数据脉冲Vd，扫描电极驱动器30给扫描电极S1到Sn顺序施加扫描脉冲Vs。在驱动传统电子发射显示器的方法中，数据脉冲Vd的低电压电平设置到相应的扫描脉冲Vs的高电压电平上，其通常如图4所示设置为0V。
正数据脉冲Vd施加到数据电极D1到Dm上，负扫描脉冲Vs施加到扫描电极S1到Sn上。因此在板10上显示适当的图像。
然而，当图3所示的电子发射显示器实际运行时，则具有其中数据电极和扫描电极短路的像素。当发生这种情况时，泄漏电流流过已短路的数据电极。因此数据驱动器20使用高电流集成电路(IC)以便给已选择的像素的数据电极D1到Dm施加适当的电压。这增加了数据电极驱动器20的成本和功率消耗。
另外，在传统的电子发射显示器中，当数据脉冲Vd电压电平增加时，板10的亮度增加。然而未选择的扫描电极和数据电极之间的电压差增加。这可能引起未选择的像素放电和发光，这是有问题的。因此在传统的驱动方法中对改善显示板10的亮度有限制。
发明内容
本发明提供例如可以消耗较少功率的电子发射显示器。本发明还提供可以增加显示板的亮度的电子发射显示器。本发明还提供用于上述电子发射显示器的驱动方法。
本发明例如公开一种电子发射显示器，所述电子发射显示器可以包括显示板、数据电极驱动器、扫描电极驱动器和电压补偿器。显示板可以响应于施加在扫描电极和数据电极之间的电压来显示图像，所述扫描电极和数据电极以矩阵形式设置在显示板中。数据电极驱动器可以给数据电极施加具有第一和第二电压电平的数据信号。扫描电极驱动器分别给已选择的和未选择的扫描电极施加第三和第四电压电平。电压补偿器可以根据图像信号的灰度级信息来控制第四电压电平。
附图说明
图1是电子发射显示器的显示板10的部分透视图。
图2是显示板10的横截面图。
图3示出表示传统电子发射显示器的示意图。
图4示出传统电子发射显示器的驱动波形。
图5示出本发明示例实施方式的电子发射显示器。
图6示出表示施加到数据电极和扫描电极上的驱动电压的示意图。
图7示出本发明示例实施方式的电子发射显示器的驱动波形。
图8是表示第一帧和第二帧中的已放大的扫描脉冲的示意图。
具体实施方式
现在参照示出本发明示例实施方式的附图来详细描述本发明。然而本发明可以体现在不同的方式中，不应该解释为限制到所示和所描述的实施方式中。为清楚起见放大了附图中的尺寸。整个说明书用相同的参考标记标注相同的元件。
附图和说明书事实上被认为是例证性的而不是局限性的。例如措词“一个物体耦合到另一个物体上”可以表示“将第一个物体直接耦合到第二个物体上”或“利用其间设置的第三个物体将第一个物体耦合到第二个物体上”。
如图5所示，本发明示例实施方式的电子发射显示器可以包括显示板100、数据电极驱动器200、扫描电极驱动器300、图像信号处理器400和电压补偿器500。
数据电极驱动器200可以给数据电极D1到Dm施加数据信号，扫描电极驱动器300可以给扫描电极S1到Sn施加扫描信号。
图像信号处理器400可以对输入图像信号进行伽玛校正(gamma-correct)且将已经伽玛校正的图像信号传送给数据电极驱动器200。它还可以从图像信号获取灰度级信息且将所获取的信息传送给电压补偿器500。根据本发明的示例实施方式，图像信号处理器400将输入图像信号的基于帧的灰度级信息传送给扫描电极驱动器300。
电压补偿器500可以通过控制施加到扫描电极S1到Sn上的扫描脉冲的电压电平来将流过已短路的数据电极的泄漏电流降至最小。当施加给数据电极的数据脉冲持续周期增加时，流过已短路的数据电极的泄漏电流会增加。增加的泄漏电流会影响在板100上显示的图像灰度级。因此电压补偿器500可以根据从图像信号处理器400传送的图像灰度级信息来控制扫描脉冲的电压电平。
在某些实施方式中，电压补偿器500可以控制用于每一帧的扫描脉冲的电压电平。下面以举例的方式描述这种控制。
虽然电子发射显示器的显示板100可以形成为如图1和图2所示，但是不同的实施方式可以使用不同的显示板。
阴极电极11可以用作扫描电极，栅电极20可以用作数据电极。或者，阴极电极11可以用作数据电极，栅电极12可以用作扫描电极。
虽然如图1和图2可以在阴极电极11上形成栅电极12，其间设置绝缘层，但可选地可以在某些实施方式的栅电极上形成阴极电极。
现在参照图6、图7和图8来描述本发明示例实施方式的驱动方法。
在图6中描述了施加到第m个数据电极Dm(在数据电极D1到Dm中)和第n个扫描电极Sn(在扫描电极S1到Sn中)上的电压。
在周期T1中，可以给数据电极Dm施加高电平数据脉冲V1，可以给扫描电极Sn施加低电平扫描脉冲V3。电子可以根据在数据电极Dm和扫描电极Sn之间施加的电压(V1-V3)而从发射体发射。已发射的电子然后可以与形成在阳极电极上的磷光表面碰撞。因此可以显示图像。
在周期T2中，可以给数据电极Dm施加低电压电平V2，可以给扫描电极Sn施加低电平扫描脉冲V3。因此在数据电极Dm和扫描电极Sn之间施加的电压可以减少到电压(V2-V3)，且没有电子可以从发射体发射。
可以显示图像灰度级达数据脉冲持续周期T1，且可以在显示板100上显示所需要的图像(如图5所示)。
在下文中，将给数据电极Dm施加数据脉冲的持续周期T1与给扫描电极Sn施加扫描脉冲的像素选择周期(T1+T2)的比率称为灰度级表示比率td。
现在描述一种通过电压补偿器500来控制施加到扫描电极上的扫描脉冲的方法。
当在显示板100中的数据电极和扫描电极之间产生短路时，则泄漏电流可以流过数据电极。泄漏电流主要可以通过数据电压和扫描电极(下面称“未选择的扫描电极”)之间的电压差来产生，所述扫描电极没有施加扫描脉冲(V3)而是施加高的扫描电极电压V4。
当将施加到未选择的扫描电极上的电压V4实际上设置到相应于数据脉冲的低电压电平V2时，则可以给出流过数据电极的泄漏电流Id。
当将施加到未选择的扫描电极上的电压V4实际上设置到相应于数据脉冲的低电压电平V2且施加到数据电极上的电压从低电平V2到高电平V1变化时，则一个很大的电流可以瞬时流到数据电极上。这种瞬时电流可以影响数据电极驱动器200。
因此当在板100上显示的图像灰度级增加(比如在板上显示白色)时，则数据电极驱动器200的负载可以增加。
然而，当施加到未选择的扫描电极上的电压V4实际上设置到相应于数据脉冲的高电压电平V1时，则可以如等式1给出流过数据电极的泄漏电流Id。
【等式1】
Id＝(V4-Vd)×(1-td)/Rd
其中Vd可以表示施加到数据电极上的电压，td可以表示灰度级表示比率，Rd可以表示数据电极的内部电阻。
如等式1所示，当数据脉冲从高电平V1变化到低电平V2时，则一个很大的电流瞬时流到数据电极。也就是说，当屏幕上显示黑屏的灰度级时，则数据电极驱动器200的负载增加。那时数据电极的电流以相反的方向流到流过数据电极的泄漏电流Id上。
因此需要把施加到未选择的扫描电极上的电压V4适当地设置在数据脉冲的高电平V1和低电平V2之间。
当施加到未选择的扫描电极上的电压V4设置在电压V1和电压V2之间时，则等式2所示的电流(下面称为正泄漏电流)可以在图6所示的周期T1内从数据电极流到扫描电极，等式3所示的电流(下面称为负泄漏电流)在图6的周期T2内从扫描电极流到数据电极。
【等式2】
Id+＝(Vd-V4)×td/Rd＝(V1-V4)×td/Rd
【等式3】
Id＝(Vd-V4)×(1-td)/Rd＝(V4-V2)×(1-td)/Rd
因此，当数据脉冲维持在高电平时，正泄漏电流Id+流到数据电极，当数据脉冲维持在低电平时，负泄漏电流Id-流到数据电极。因此，流过数据电极的泄漏电流量可以相对减小且泄漏电流流过的时间可以变化，并且因此数据电极驱动器200的负载可以有效地减小。
当正泄漏电流Id+和负泄漏电流Id-实际上彼此相应时，则流过数据电极的电流平均为0，且数据电极驱动器200的负载可以大大地减小。
当正泄漏电流Id+和负泄漏电流Id-彼此相应时，则可以如等式4给出施加到未选择的扫描电极上的电压V4′。
【等式4】
V4′＝(V1-V2)×td+V2
当使用脉宽调制(PWM)驱动方法时，施加到未选择的扫描电极上的电压可以与图像信号的灰度级表示比率td成比地增加，因为数据脉冲的高电平V1和低电平V2可以维持在预定的电平上。
当数据电极和扫描电极之间产生短路时，则可以通过根据所计算的灰度级表示比率td控制施加到来选择的扫描电极上的电压来使流过数据电极的泄漏电流降至最小。
在图7和图8中，第一帧中的灰度级可以比第二帧中的灰度级强。在第二帧中施加到未选择的扫描电极上的电压设置得比在第一帧中施加到未选择的扫描电极上的电压大。
在第一帧中施加到已选择的扫描电极上的扫描脉冲电压V3可以设置到相应于第二帧中的电压上。因此可以不受电压差影响地显示图像，因为数据脉冲V1和用于从发射体发射电子的扫描脉冲V3之间的电压差可以维持在预定的电平上。
当未选择的扫描电极的电压V4设置得比数据脉冲的低电压电平V2大时，则在数据脉冲的高电压电平V1稍微增加时，不会由未选择的扫描电极和数据电极之间的电压差(V1-V4)而产生发射。因此数据脉冲的高电平与传统的驱动方法相比可以进一步的增加，且电子发射显示器的亮度增强。
因此电压补偿器500可以通过使用图像信号的灰度级信息来控制未选择的扫描电极的电压V4。电压补偿器500也可以控制施加到数据电极D1到Dm上的数据脉冲电压V1以因此增加电子发射显示器的亮度。
本发明可以改善电子发射显示器装置的功率消耗。另外它还可以改善显示板的亮度。
虽然已经参照其一些实施方式详细描述了本发明，但可以在不脱离本发明范围的情况下对这些实施方式进行变型。
例如，虽然如所述的，图像信号的灰度级信息可以从图像信号处理器400传送到电压补偿器500，但电压补偿器500也可以从示例实施方式的数据电极驱动器200上荻取灰度级信息。另外，虽然电压补偿器500可以与扫描电极驱动器300分开形成，但可选择地，它也可以形成在扫描电极驱动器300中。

Claims (15)

1.一种电子发射显示器，包括：
显示板，用于响应于施加到扫描电极和数据电极上的电压来显示图像，所述扫描电极和数据电极以矩阵形式提供在所述显示板中；
数据电极驱动器，用于给数据电极施加具有第一电压电平或第二电压电平的数据信号；
扫描电极驱动器，用于给多个扫描电极中的已选择的扫描电极施加第三电压电平，并给所述多个扫描电极中的未选择的扫描电极施加第四电压电平；以及
电压补偿器，用于根据图像信号的灰度级信息控制第四电压电平。
2.根据权利要求1的电子发射显示器，进一步包括：
图像信号处理器；
其中所述图像信号处理器可以对所述图像信号进行伽玛校正且将所述已经伽玛校正的图像信号传送给所述数据电极驱动器；以及
其中所述图像信号处理器可以从所述图像信号获取灰度级信息且将所获取的灰度级信息输出给所述电压补偿器。
3.根据权利要求2的电子发射显示器，其中所述图像信号处理器将所述图像信号的基于帧的灰度级信息输出给所述电压补偿器。
4.根据权利要求1的电子发射显示器，其中所述电压补偿器逐帧地控制施加到所述未选择的扫描电极上的所述第四电压电平。
5.根据权利要求1的电子发射显示器，其中所述数据电极驱动器控制响应于所述图像信号而施加到所述数据电极上的所述第一电压电平的周期。
6.根据权利要求1的电子发射显示器，其中所述电压补偿器将所述第四电压电平控制在所述第一电压电平和所述第二电压电平之间。
7.根据权利要求6的电子发射显示器，其中所述电压补偿器利用V4′＝(V1-V2)×td+V2来计算所述第四电压电平，
其中V1表示所述第一电压电平，V2表示所述第二电压电平，V4表示所述第四电压电平，td表示第一电压电平周期与扫描电极选择周期的比率，所述第一电压电平周期是将所述第一电压电平施加到所述数据电极上的周期。
8.根据权利要求1的电子发射显示器，其中所述第三电压电平维持在恒定电平上。
9.根据权利要求1的电子发射显示器，所述电压补偿器根据所述图像信号的所述灰度级信息进一步控制施加到所述数据电极上的所述第一电压电平。
10.一种电子发射显示器，包括：
显示板，用于响应于施加到扫描电极和数据电极上的电压来显示图像，所述扫描电极和数据电极以矩阵形式提供在所述显示板中；
数据电极驱动器，用于给数据电极施加相应于图像信号的数据信号；以及
扫描电极驱动器，用于给扫描电极施加扫描信号；
其中所述扫描电极驱动器响应于所述图像信号控制所述扫描信号的电压电平。
11.根据权利要求10的电子发射显示器，其中所述扫描电极驱动器控制多个扫描电极中的未选择的扫描电极的电压。
12.根据权利要求11的电子发射显示器，其中所述扫描电极驱动器根据所述图像信号的基于帧的灰度级信息控制所述扫描信号的所述电压电平。
13.根据权利要求12的电子发射显示器，其中如果所述数据电压具有第一电压电平和第二电压电平，则施加到所述未选择的扫描电极上的电压被控制在所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的电压范围中。
14.一种驱动显示板的方法，该显示板响应于施加到扫描电极和数据电极上的电压来显示图像，其中所述扫描电极和数据电极以矩阵形式提供在所述显示板中，所述方法包括：
给数据电极施加相应于图像信号的数据信号；以及
给多个扫描电极之一顺序地施加第一电压电平扫描脉冲且将所述扫描电极维持在第二电压电平上；
其中将一帧中的所述第二电压电平设置为不同于另一个帧中的所述第二电压电平。
15.根据权利要求14的方法，其中根据所述图像信号的灰度级信息设置所述第二电压电平。
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