CN101978408A - 用于场致发射设备的恒流驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于场致发射设备的恒流驱动电路，更具体而言，涉及如下一种用于场致发射设备的恒流驱动电路，其中阳极电极的接地电流被实时测量，并且所测量的接地电流被反馈，以改变被施加至场致发射设备的门电极和阴极电极的电压的频率和占空比，从而使得阳极电极的接地电流被保持恒定。为此目的，本发明提供了一种用于场致发射设备的恒流驱动电路，该场致发射设备具有形成于前部衬底上的阳极电极、形成于后部衬底上的门电极和阴极电极，和形成于该阴极电极的顶表面上的发射体，所述后部衬底被布置为与前部衬底相对，以与前部衬底间隔开一预定距离。所述恒流驱动电路包括：电流检测电路，其用于检测阳极电极的接地电流；输入供电单元，其用来将用于从发射体中发射出电子的驱动交流电压施加至门电极和阴极电极；以及反馈电路单元，其用于将由电流检测电路所检测的阳极电极的接地电流与预定基准电压进行比较，以获取电流偏差，并根据该电流偏差向所述输入供电单元提供一频率信号用于改变所述驱动交流电压的频率，或者提供一占空比信号用于改变所述驱动交流电压的占空比。

Description

用于场致发射设备的恒流驱动电路
技术领域
本发明涉及用于场致发射设备的恒流驱动电路，更具体而言，涉及一种用于场致发射设备的恒流驱动电路，其中阳极电极的接地电流(ground current)被实时测量，并且所测量的接地电流被反馈，以改变被施加至场致发射设备的门电极和阴极电极的电压的频率和占空比，从而使得阳极电极的接地电流被保持恒定。
背景技术
近来，利用场致发射的薄膜显示器的发展已积极实施为能够代替传统的阴极射线管(CRT)的重量轻且薄的平板显示器。
场致发射设备被分为二极管结构类型和三极管结构类型。具有二极管结构的场致发射设备的优点在于，其可被轻易制造且具有大的发光区域。然而，具有二极管结构的场致发射设备要求高驱动电压并具有低发光效率。因此，近年来主要使用的是具有三极管结构的场致发射设备。
在具有三极管结构的场致发射设备中，用作辅助电极的门电极与阴极电极间隔开一个数十纳米(nm)到数厘米(cm)的距离，以便于从场致发射材料中提取电子。
图1是示出具有三极管结构的常规场致发射设备的视图。参照图1，阴极电极2形成于后部衬底1的表面上，发射体3形成于阴极电极2的顶表面上。门电极4与阴极电极2间隔开一预定距离，门电极形成于后部衬底1上，其间插入有绝缘层5。前部衬底6形成为与后部电极1相对，并且在前部衬底6上形成有一荧光层7和一阳极电极8。用于驱动场致发射设备的阳极电压和门电压分别由直流转换器9和交流转换器10提供。
此时，在常规的场致发射设备中，由于外部冲击和驱动电路的故障，可能会供应过电流。结果，绝缘层会被损坏或破裂，从而在门电极和阴极电极之间会出现短路。
另外，由于门电极中的电流不稳定，存在的问题是，可能会根据场致发射设备的屏幕的位置的不同而出现亮度不同。
发明内容
技术问题
构想了本发明以解决上述问题。本发明旨在提供一种用于场致发射设备的恒流驱动电路，其中阳极电极的接地电流被实时测量，并且所测量的接地电流被反馈，以改变被施加至场致发射设备的门电极和阴极电极的电压的频率和占空比，从而使得阳极电极的接地电流被保持恒定。
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种用于场致发射设备的恒流驱动电路，该场致发射设备具有形成于前部衬底上的阳极电极、形成于后部衬底上的门电极和阴极电极，和形成于该阴极电极的顶表面上的发射体，所述后部衬底被布置为与前部衬底相对，以与前部衬底间隔开一预定距离，所述恒流驱动电路包括：电流检测电路，其用于检测阳极电极的接地电流；输入供电单元，其用来将用于从发射体中发射出电子的驱动交流电压施加至门电极和阴极电极；以及反馈电路单元，其用于将由电流检测电路所检测的阳极电极的接地电流与预定基准电压进行比较，以获取电流偏差，并根据该电流偏差向所述输入供电单元提供一频率信号用于改变所述驱动交流电压的频率，或者提供一占空比信号用于改变所述驱动交流电压的占空比。
此时，所述反馈电路单元可以向所述输入供电单元提供所述频率信号和占空比信号。
优选地，所述输入供电单元包括电源，其用于接收并整流一交流电压；电源驱动器，其从所述电源中接收一直流电压并产生一交流电压，所产生的交流电压的频率和占空比由从所述反馈电路单元中输入的频率信号和占空比信号决定；以及高压发生器，其用于接收在所述电源驱动器中产生的交流电压并将其升压，以产生所述驱动交流电压。
更优选地，所述反馈电路单元包括频率可变单元，其用于输出所述频率信号；占空比可变单元，其用于输出所述占空比信号；以及频率比较器，其用于从所述的从所述频率可变单元输出的频率信号检测驱动交流电压的频率，并将所检测的频率与一个极限频率相比较。
进一步优选地，当所述驱动交流电压的频率超过所述极限频率时，所述驱动交流电压的频率被固定在极限频率，并仅改变所述占空比。
有益效果
根据本发明的用于场致发射设备的恒流驱动电路，阳极电极的接地电流被实时测量，并且所测量的接地电流被反馈，以改变被施加至场致发射设备的门电极和阴极电极的电压的频率和占空比，从而使得阳极电极的接地电流保持恒定。结果，可增加所述场致发射设备的发光均匀性，延长所述场致发射设备的寿命，以及增加所述场致发射设备的稳定性。
附图说明
图1是具有三极管结构的常规场致发射设备的视图。
图2是根据本发明的用于场致发射设备的恒流驱动电路的视图。
图3是反馈电路单元的详细图。
图4是频率变化的驱动交流电压的波形图。
图5是占空比变化的驱动交流电压的波形图。
实施本发明的最佳方案
在下文中，将参照附图详细说明本发明。
图2是根据本发明的用于场致发射设备的恒流驱动电路的视图。参照图2，一个侧向门类型的场致发射设备由本发明的恒流驱动电路驱动，所述侧向门类型的场致发射设备被配置为使门电极位于阴极电极的侧面。
首先，将描述所述侧向门类型的场致发射设备。
前部衬底16和后部衬底11被布置为彼此相对，同时彼此间隔开一预定距离。前部衬底16和后部衬底11是绝缘衬底。尽管玻璃、矾土、石英或硅片可被用作前部衬底和后部衬底，但考虑到制作过程和大尺寸，则优选使用玻璃衬底。
由金属制成的至少一个阴极电极12形成在后部衬底11上，并且通常具有条形形状。
从中发射出电子的发射体13形成在每个阴极电极12的顶表面上。发射体13可由金属、纳米碳、碳氮化合物中的任一种制成。
至少一个绝缘体15形成在后部衬底11上，以与阴极电极的多个电极12间隔开，一个门电极14形成在每个绝缘体15的顶表面上。
阳极电极18形成在被布置为与后部衬底11相对的前部衬底16上，以面向后部衬底11。阳极电极18通常由透明导电层诸如铟锡氧化物(ITO)制成。
具有以预定比率混合的R、G和B荧光物的荧光层17被施加到阳极电极18上。
烧结玻璃19形成在后部衬底11和前部衬底16之间，以支撑所述后部衬底和前部衬底并保持真空密封。
连接至阳极电极18的直流电源10被用于对从发射体13中发出的电子进行加速，并且其通常包括一个直流电压源。
此时，阳极电极18的接地电流受到从发射体13中发出的电子数目的影响。由于电子是通过被施加至门电极14和阴极电极12的驱动交流电压而从发射体13中发射出的，因此阳极电极18的接地电流可通过控制被施加至门电极14和阴极电极12的驱动交流电压而被控制。
在下文中，将描述恒流驱动电路的配置和运行。
所述恒流驱动电路执行一个以下操作：改变被施加至场致发射设备中的门电极14和阴极电极12的驱动交流电压的频率和占空比，以便保持阳极电极18的接地电流恒定。
参照图2，恒流驱动电路包括电流检测电路20、输入供电单元和反馈电路单元21。
电流检测电路是用于检测阳极电极18的接地电流的电路，可使用一电阻器来执行。从而，由电流检测电路所检测的阳极电极18的接地电流一般被转化为电压然后输出。
输入供电单元用来将用于从发射体13中发射出电子的驱动交流电压施加至场致发射设备中的门电极14和阴极电极12，并且其包括电源滤波器23、电源24、电源驱动器25和高压发生器26。
电源滤波器23是一个用于从输入电源22接收一般的交流商业电压输入并去除噪声的单元。电源滤波器23将去除了噪声的交流商业电压输出至电源24。
电源24接收并整流其中噪声已被电源滤波器23去除的所述交流商业电压，并输出被整流的交流共用电压(common voltage)。电源24是指用于将交流电压转化为直流电压的转换器。
电源驱动器25从电源24接收直流电压、产生交流电压，并将该交流电压输出至高压发生器26。所述高压发生器26将输入交流电压升压至一适当的有待被施加至场致发射设备中的门电极14和阴极电极12的电平，并将经升压的交流电压输出。从高压发生器26中输出的交流电压被施加至场致发射设备的门电极14和阴极电极12，以起到一个驱动交流电压的作用，用于从发射体13发射出电子，所述发射体形成于阴极电极12的每一个的顶表面上。
在电源驱动器25中产生的交流电压的频率和占空比由反馈电路单元21决定，该反馈电路单元将在下面被描述。
反馈电路单元21接收由电流检测电路20所检测的接地电流，将输入的接地电流与基准电流进行比较，以获得电流偏差，并根据该电流偏差来调整被施加至场致发射设备的门电极14和阴极电极12的驱动交流电压的频率和占空比。
此时，基准电流是指场致发射设备处于正常状态下时所设计的阳极电极18的接地电流。取决于那些形成于场致发射设备中的电极12、14和18以及发射体13的材料，基准电流可具有不同的值。
如图3的反馈电路单元的详细示图中所示，反馈电路单元21包括频率可变单元30、占空比可变单元31以及频率比较器32。
频率可变单元30接收在电流检测电路20中所检测的接地电流，将输入的接地电流与基准电流进行比较以获取电流偏差，并根据该电流偏差输出一频率信号用于改变所述驱动交流电压的频率。因而，预定基准电流的值被存储在频率可变单元30中。
具体而言，当在电流检测电路20中所检测的接地电流小于基准电流时，频率可变单元输出一频率信号，用于提高所述驱动交流电压的频率。相反，当接地电流大于基准电流时，频率可变单元输出一频率信号，用于降低所述驱动交流电压的频率。即，所述频率信号是用于确定在电源驱动器25中所产生的交流电压的频率的媒介信号，并且包含关于驱动交流电压的频率的信息。
占空比可变单元31将根据电流偏差输出一占空比信号用于改变驱动交流电压的占空比，其中类似于频率可变单元30，占空比可变单元存储所述基准电流的值。当接地电流小于基准电流时，占空比可变单元31输出一占空比信号用于增加所述驱动交流电压的占空比。相反，当接地电流大于基准电流时，占空比可变单元31输出一占空比信号用于减小所述驱动交流电压的占空比。因而，所述占空比信号是用于确定在电源驱动器中所产生的交流电压的占空比的媒介信号，并且包括关于驱动交流电压的占空比的信息。
从场致发射设备的发射体13中所发出的电子的数目受到驱动交流电压的频率或占空比得影响。优选的是首先改变驱动交流电压的频率。具体而言，驱动交流电压的频率首先根据电流偏差被改变。然而，如果驱动交流电压的频率超过预定极限频率，则优选地将驱动交流电压的频率固定在该极限频率，然后仅改变所述驱动交流电压的占空比。
所述极限频率是由所述场致发射设备的发射体13的材料的特性等确定的。
将所述驱动交流电压的频率与极限频率进行比较的过程是在包含于反馈电路单元21中的频率比较器32中执行的。即，极限频率被存储在频率比较器32中，从频率可变单元30中输出的频率信号被反馈至频率比较器32，该频率比较器32提取包含在频率信号中的关于驱动交流电压的频率的信息，并将所述驱动交流电压的频率与极限频率进行比较。
图4是频率变化的驱动交流电压的波形图，其中驱动交流电压的波形例如具有矩形形状。在图4中，基本驱动状态是指此时阳极电极18的接地电流具有与基准电流相同的值。如图4中所示，当阳极电极的接地电流小于基准电流时，驱动交流电压的频率增加从而增加阳极电极的电流。相反，当阳极电极的接地电流大于基准电流时，驱动交流电压的频率被减小，从而减小阳极电极的接地电流。然而，优选的是，所述驱动交流电压的高电平保持时间在图4的频率变化过程中被恒定保持。
图5是占空比变化的驱动交流电压的波形图。如图5中所示，当要求增加阳极电极18的接地电流时，占空比增加，而当要求减小阳极电极的接地电流时，所述驱动交流电压的占空比减小。然而，在图5的占空比变化过程中，驱动交流电压的频率被保持为与基本驱动状态中的频率相同。如上所述，所述驱动交流电压的频率首先根据电流偏差被改变。然而，如果所述驱动交流电压的频率超过预定极限频率，优选地将所述驱动交流电压的频率固定为所述极限频率，然后仅改变所述驱动交流电压的占空比。
由于上述的频率改变过程和占空比改变过程被重复执行，所述驱动交流电压的值根据阳极电极18的接地电流的值被实时调整，使得阳极电极18的接地电流可被恒定保持。
工业适用性
根据本发明，在用于场致发射设备的恒流驱动电路中，阳极电极的接地电流被实时测量，所测量的接地电流被反馈，以改变被施加至场致发射设备的门电极和阴极电极的电压的频率和占空比，从而使得阳极电极的接地电流被恒定保持。因此，可增加所述场致发射设备的发光均匀性，以延长所述场致发射设备的寿命，并增加所述场致发射设备的稳定性。

Claims (5)

1.一种用于场致发射设备的恒流驱动电路，该场致发射设备具有形成于前部衬底上的阳极电极、形成于后部衬底上的门电极和阴极电极，和形成于该阴极电极的顶表面上的发射体，所述后部衬底被布置为与前部衬底相对，以与前部衬底间隔开一预定距离，所述恒流驱动电路包括：
电流检测电路，其用于检测阳极电极的接地电流；
输入供电单元，其用来将用于从发射体中发射出电子的驱动交流电压施加至门电极和阴极电极；以及
反馈电路单元，其用于将由电流检测电路所检测的阳极电极的接地电流与预定基准电压进行比较，以获取电流偏差，并根据该电流偏差向所述输入供电单元提供一频率信号用于改变所述驱动交流电压的频率，或者提供一占空比信号用于改变所述驱动交流电压的占空比。
2.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其中所述反馈电路单元向所述输入供电单元提供所述频率信号和占空比信号。
3.根据权利要求2所述的恒流驱动电路，其中所述输入供电单元包括：
电源，其用于接收并整流一交流电压；
电源驱动器，其从所述电源中接收一直流电压并产生一交流电压，所产生的交流电压的频率和占空比由从所述反馈电路单元中输入的频率信号和占空比信号决定；以及
高压发生器，其用于接收在所述电源驱动器中产生的交流电压并将其升压，以产生所述驱动交流电压。
4.根据权利要求2或3所述的恒流驱动电路，其中所述反馈电路单元包括：
频率可变单元，其用于输出所述频率信号；
占空比可变单元，其用于输出所述占空比信号；以及
频率比较器，其用于从所述的从所述频率可变单元输出的频率信号检测驱动交流电压的频率，并将所检测的频率与一个极限频率相比较。
5.根据权利要求4所述的恒流驱动电路，其中当所述驱动交流电压的频率超过所述极限频率时，所述驱动交流电压的频率被固定在极限频率，并仅改变所述占空比。
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