CN1845646B - 一种场致发光数字平板显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对场致发光数字平板显示器结构和驱动电路的改进。该种显示器由按矩阵排列的基础发光单元及其驱动电路组成，基础发光单元的结构包括前透明电极、后底板电极和设在这两个平行电极板之间的场致发光材料，驱动电路将激励电压加载在两个极板之间，其特征在于后底板电极至少分立设置为两块，对应的驱动电路是双电压供电电路，其中静态工作电压，加载在前透明电极板和其中一块后底板电极的分电极之间，信号电压加载在两块后底板的分电极之间。
Description
技术领域
本发明涉及对场致发光数字平板显示器结构和驱动电路的改进。
技术背景
目前市场上出现的平板显示器，大多数都是LCD、PDP一类的平板显示器。LCD平板显示器，生产工艺复杂，成本高，还需要背光源，配套的电路复杂成本高，可靠性低。LCD平板显示器在性能上还有很多缺点，如：屏幕的亮度受观察角度的影响非常很大，以及像素亮度响应时间较长等缺点，当显示活动目标的时候，图像会出现拖尾现象；PDP平板显示器，驱动电压高，耗电功率大，EMC问题难以解决，且生产成本高。
场致发光技术很早就已被人发现，但由于场致发光需要很高的驱动电压，并且三基色的色纯问题一直也没有得到很好解决，因此，人们很少把场致发光技术应用到电视机或电脑显示器中，大多数情况都是把场致发光应用在指示器或显示板等方面。随着高清数字电视技术的迅速发展，现有的CRT显示器技术已经不能满足高清电视图像显示的要求，场致发光技术在平板显示器实用技术的开发再次被人关注。DTEL平板显示器，就是一种场致发光平板显示器。但它的驱动电压仍是很高，需要150V，耗电功率很大，除了显示屏的生产成本较低外，其它技术性能还没有PDP平板显示器的技术性能好。
场致发光显示器基本发光单元目前的结构就是在两块极板之间填入场致发光材料，如荧光粉。然后在两块极板之间加载电压，当两块极板间的电场强度达到一定强度时，荧光粉就会被激发而发光。其发光的强度会随着激励 电压的变化而变化。由于极板会挡住光的辐射，因此，在场致发光显示器基本结构中，前极板必须是透明极板。透明极板一般都是在一块透明材料上电镀一层很薄的金属导电材料。电场强度与两极板之间的电压高低有关，还与两极板之间的距离有关。目前，尽管选用激发电场强度最低的场致发光材料，以及两极板之间的距离做得很薄，其控制两极板之间电场强度的图像信号的平均幅值电压，即驱动电压还需要达到150V左右，这是很难令人满意的。
发明内容
本发明的目的是为了降低场致发光显示器的驱动电压，提高显示器的电气性能和降低成本，使改进后新结构的场致发光显示器能适应高清数字电视技术要求，应用到电视机或电脑显示器产品之上。
现有的显示器产品是由按矩阵排列的基础发光单元(或透光控制单元)以及其驱动电路组成的。每个基础发光单元均对应于某瞬时画面的一个像素。场致发光显示器中的基础发光单元的结构包括前透明电极、后底板电极和设在两个平行电极板之间的场致发光材料，驱动电路将激励电压加载在两个极板之间。本发明的的关键构思是将后底板电极至少分立设置为两块分电极，对应的驱动电路改进为双电压供电电路，其中静态工作电压，加载在前透明电极板和其中一块后底板分电极之间，信号电压加载在两块后底板分电极之间。双电压供电电路中的静态工作电压由高频交流源供给，信号电压是由该基础发光单元所对应的像素发生电路所控制亮度的直流脉冲源供给。
物质在一定的电磁场或射线的激发下会发光，每种物质发光时都有自己特定的光谱。场致发光是物质在运动过程中，因吸收一定能量后从某一状态变化为另一状态时所伴随的物理现象。本发明所设计的三极板、双电压式驱 动的的新式场致发光显示器中，静态工作电压的作用是预置一个基础电场强度在两个对应的极板之间，可以表示为两点之间的电位梯度，即：E＝dv/dx，E为电场强度，v为电位，x为距离。如果我们使另外一个极板也具有一定的电位，则该极板的加入必定会导致原电场强度的重新分布。也就是说，新加入的极板电压可以视为信号调制电压，所不同的是该调制信号的电压可以和静态工作电压迭加形成前、后极板间的复合电场，最终达到激励发光材料发光的条件，但此时的调制信号电压显然可以大大低于场致发光材料的起辉电压，这正是本发明的关键。如把上述基础发光单元中的看成是三极板结构。那么，改变三个带电极板中任何两个之间的电压，都会改变三个带电极板之间的电场强度。从而使得应用较低的象素调节电压达到实现对场致发光材料发光强度的控制变为可能，这正是本发明的目的。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明的应用结构示意图。
图3是平行板电极施加交流电压时的电介质中激励电荷的分布示意图。
图4是平行板电极施加直电压时的电介质中激励电荷的分布示意图。
图5是彩色场致发光数字平板显示器的基础发光单元结构示意图。
图中1代表场致发光材料，2代表前透明电极，3代表后底板电极，3A代表后底板电极中的接静态工作电压的分电极，3B、3C、3D、3E代表后底板电极中的接信号电压的分电极，E代表直流电源，Ep代表直流脉冲源，Es代表高频交流电源，R、G、B代表红、绿、兰信号。
下面结合附图进一步说明本发明的目的是如何实现的。
具体实施方法
本发明的关键是利用所施加的静态工作电压来设置激励电场的基础强度，从而大幅度降低信号电压幅值。如何更合理的设置静态工作电压也就成为一个重要的技术措施。通过大量的实验和分析，本发明中采用的双电压供电电路中的静态工作电压是由高频交流源(Es)供给，信号电压是由该基础发光单元所对应的像素发生电路所控制亮度的直流脉冲源(Ep)供给。
在同样电场强度之下，交变电场比直流电场更容易使荧光粉发光，高频交变电场比中、低频交变电场使荧光粉发光亮度更大。其原因在于场致发光物质是绝缘介质。施加直流电压只能产生感应静电场，参考图4。在交变电场作用下，电介质被交流电场反复极化而产生了位移电流，因此，位移电流的运动也可以称为是带电物体被电场极化的运动。
图3是电介质在交流电场中被极化时的情形。当两极板被加上电压之后，两极板之间就会产生电场，电场某瞬时的方向是由“正”(“+”)指向“负”(“-”)，在电场的作用下，电介质中的电荷要进行重新分布，并产生一个内电场，以抵消外电场的作用，内电场的方向正好与外电场的方向相反。即两极板中的电介质会产生极化，电介质靠近“正”极板的一面带负电，靠近“负”极板的一面带正电，而电介质的中间基本不带电，这种两端带电而中间不带电的情况，一般称为极化。极化现象不只是在电介质中存在，在导体中也同样存在。当电介质被交流电场极化时，特别是交流变化频率很高时，电介质中位移电流运动的速度将会远远小于导体中迁移电流运动的速度，即电介质被极化运动的速度总是慢于导体被极化运动的速度。这种电介质极化运动的速度慢于导体极化运动的速度的现象，我们把它称之为电介质的吸附效应。由于电介质的吸附效应，所以电磁场或电磁波在电介质中传播速度会变慢，因此电介质在微波传输的波导中经常用来对微波进行移相的用途(纵向波)；并且，在电介质中，由于局部电介质的极化速度跟不上外加高频电场的变化速度，使得局部电介质中的电场被加强(横向波)。这样，本发明就可以利用较低的高频交流源Es使场致发光材料达到起辉的临界状态。
在彩色显示器中，一般都由红、绿、蓝三种基色发光单元组成一个基础像素单元，红、绿、蓝三基色同时或轮流发光，才能显示一幅彩色图像，因此本发明中的每个基础发光单元都需要具有三个类似于图2中的底板分电极结构形成彩色场致发光显示器的基础发光单元，以分别显示红、绿、蓝三种颜色。图5给出了一个彩色场致发光数字平板显示器的基础发光单元的结构示意图。该后底板电极分立设置为四块。其中一块为基础的分电极3A，静态工作电压是交流高频电压，静态工作电压加载在前透明电极板2和基础的分电极3A之间，其余三块分色用的底板的分电极(3C，3D，3E)，均匀对称的分布在底板基础的分电极3A周围，红、绿、蓝三种场致发光材料按照分色底板分电极的位置、形状和面积比例设置在后底板的分电极(3C，3D，3E)与前透明电极2之间，信号电压是由该基础发光单元所对应的像素发生电路按红、绿、蓝三原色分解后产生的R、B、G信号，分别加在对应的三块分色底板的分电极(3C，3D，3E)和基础底板的分电极3A之间。
Claims (2)
1.一种场致发光数字平板显示器，由按矩阵排列的基础发光单元及其驱动电路组成，基础发光单元的结构包括前透明电极(2)、后底板电极(3)和设在这两个平行电极板之间的场致发光材料(1)，驱动电路将激励电压加载在两个平行电极板之间，其特征在于后底板电极(3)至少分立设置为两块(3A，3B)，对应的驱动电路是双电压供电电路，其中静态工作电压，加载在前透明电极(2)和其中一块后底板的分电极(3A)之间，信号电压加载在两块后底板的分电极(3A，3B)之间，场致发光材料(1)是荧光粉，双电压供电电路中的静态工作电压由高频交流源(Es)供给，信号电压是由该基础发光单元所对应的像素发生电路所控制亮度的直流脉冲源(Ep)供给。
2.根据权利要求1所说的场致发光数字平板显示器，其特征在于后底板电极分立设置为四块，其中一块为基础底板的分电极(3A)，静态工作电压是交流高频电压，静态工作电压加载在前透明电极(2)和基础底板的分电极(3A)之间，其余三块为分色底板的分电极(3C，3D，3E)，均匀对称的分布在基础底板的分电极(3A)周围，红、绿、蓝三种场致发光材料按照分色底板电极的位置、形状和面积比例设置在三块分色底板的分电极(3E，3C，3D)与前透明电极(2)之间，信号电压是由该基础发光单元所对应的像素发生电路按红、绿、蓝三原色分解后产生的R、B、G信号，分别加在对应的三块分色底板的分电极(3C，3D，3E)和基础底板的分电极(3A)之间。
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