CN1873745A - 电子发射显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子发射显示器中的扫描驱动器或电源，其在扫描信号的脉冲暂停于导通信号状态预定周期时被控制，以便保护该电子发射显示器。

Description

电子发射显示器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种电子发射显示器及其驱动方法，特别涉及一种当暂停(pause)扫描信号时能够保护面板的电子发射显示器及其驱动方法。
背景技术
薄而轻的平板显示器已经被广泛地用做个人计算机、便携式计算机、个人数字助理(PDA)等的显示单元，并被用做各种信息设备的监视器。平板显示器包括使用液晶的液晶显示器(LCD)、使用有机发光二极管的有机发光显示器(OLED)以及使用等离子的等离子显示面板(PDP)。
可以根据显示器的结构将平板显示器划分为有源矩阵型或无源矩阵型。还可以根据所使用的发射原理将平板显示器划分为存储器驱动型或非存储器型。有源矩阵型显示器是存储器驱动型显示器，而无源矩阵型显示器是非存储器驱动型显示器。换言之，有源矩阵型显示器和存储器驱动型显示器每单位帧发光，而无源矩阵型显示器和非存储器驱动型显示器每单位行发光。
在当前已经商品化的大平板显示器当中，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)和OLED可以是有源矩阵型显示器。电子发射显示器可以是使用行扫描方法的无源矩阵和非存储器驱动型显示器，其中，依序选择水平行并且只有被选择的行发光。利用恒定的占空比驱动电子发射显示器。
图1示出了传统电子发射显示器的结构。参看图1，传统的电子发射显示器可以包括像素部件10、数据驱动器20、扫描驱动器30、控制器40和电源50。
像素部件10可以包括形成于阴极C1、C2、...、Cn与栅极(gate electrode)G1、G2、...、Gn相交处的多个像素11。当从阴极发射的电子与阳极的荧光材料碰撞时，多个像素11可以发光，从而表示灰度级。被显示图像的灰度级可以根据数字视频信号的值变化。可以使用脉宽调制(PWM)方法和脉幅调制(PAM)方法控制由所述数字视频信号的值所表示的灰度级。
数据驱动器20可以被耦合到阴极C1、C2、...、Cn，并且可以向像素部件10输出数据信号以驱动该像素部件10来发光。
扫描驱动器30可以被耦合到栅极G1、G2、...、Gn上并可以通过所述行扫描方法向像素部件10输出扫描信号以控制像素部件10并通过每单位水平行发光长达预定周期使像素部件10显示图像。所述行扫描方法可以减少电路成本和功耗。
时序控制器40可以分别发送数据控制信号和扫描控制信号给数据驱动器20和扫描驱动器30，以控制数据驱动器20和扫描驱动器30。
电源50可以向像素部件10、数据驱动器20、扫描驱动器30和时序控制器40提供电源，以便使能它们工作。
具有这种结构的电子发射显示器可以使用行扫描方法。在该行扫描方法中，当由于外部脉冲和噪声等而使得电路不正常时，在某个行中可能流过近似直流(DC)的电流，其可以暂停行选择操作。当在某个行中流过所述DC时，可能损坏所述面板和电路，并且所述电路可能发热。例如，如果在连续选择多个水平行从而发射具有恒定占空比的光的同时暂停扫描操作，那么，近似所述DC的脉冲而不是具有恒定占空比的脉冲将被施加到某个行上，因此，只在该某个行中产生发射电流。在这种情况下，面板的阴极可能被损坏。
另外，高于额定电流的电流可能流进与暂停扫描操作对应的扫描行中，这可能导致驱动电路发热并变成损坏。
发明内容
本发明提供一种电子发射显示器及其驱动方法，其中，当扫描信号的脉冲暂停预定时序间周期时，对扫描驱动器或电源加以控制以保护所述电子发射显示器。
本发明的附加特性部分地将在下面的描述中看到，部分地可以从该描述中明显看出，或从本发明的实践中学习到。
本发明公开了一种电子发射显示器，包括：像素部件，用于在数据信号和扫描信号的基础上显示图像；数据驱动器，用于输出所述数据信号给所述像素部件；扫描驱动器，用于输出所述扫描信号给所述像素部件；时序控制器，用于输出驱动信号以驱动所述数据驱动器和扫描驱动器；扫描信号传感器，用于在从所述扫描驱动器输出的所述扫描信号的基础上控制所述扫描驱动器的操作；和电源，用于向所述像素部件、数据驱动器、扫描驱动器、时序控制器和扫描信号传感器提供驱动功率。
本发明还公开了一种用于驱动电子发射显示器的方法，包括：产生与扫描信号对应的控制信号；和基于所述控制信号控制扫描驱动器的操作。
本发明还公开了一种驱动电子发射显示器的方法，包括：产生与扫描信号对应的控制信号；和基于所述控制信号控制电源的操作。
应当理解，前面的一般描述和下面将要进行的详细描述都仅仅是举例和解释性的，和试图提供对所请求本发明的进一步解释。
附图说明
用于提供对本发明的进一步理解并插入在本说明中作为本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用做解释本发明的原理。
图1示出了传统电子发射显示器的结构；
图2示出了根据本发明的范例性实施例的电子发射显示器的结构；
图3的透视图示出了在根据本发明范例性实施例的电子发射显示器中的像素部分；
图4是在根据本发明范例性实施例的电子发身显示器中所述像素部件的截面图；
图5示出了根据本发明范例性实施例的在扫描驱动器中的输入/输出波形的时序图；
图6示出了根据本发明的范例性实施例的扫描信号传感器中使用的逻辑集成电路(IC)的范例性结构；
图7示出了在图6所示的逻辑IC中输入/输出波形的时序图；
图8A和图8B示出了根据本发明范例性实施例的在所述扫描信号传感器中的输入/输出波形的时序图；
图9示出了根据本发明范例性实施例的在时序控制器、扫描信号和扫描驱动器中的连接；和
图10示出了根据本发明范例性实施例的扫描信号传感器的操作的时序图；和
图11示出了根据本发明的范例性实施例的在时序控制器、扫描信号和扫描驱动器中的连接。
具体实施方式
下面将参照示出了本发明实施例的附图详细描述本发明。但是，本发明可以多种不同的形式加以实施并不受所述实施例的限制。相反，提供这些实施例以使本披露更加完整，并且对于本领域的普通技术人员来讲完全覆盖本发明的范围。在附图中，为清楚起见，层的大小和层的相对大小可能被夸张了。
应当理解，当诸如是层、膜、区域或基底的一个元件被指是在其它元件之上时，它可以是直接在所述其它元件之上，或者也可能存在中间元件。相反，当一个元件被指是直接在其它元件之上时，则不存在中间元件。
图2示出了根据本发明范例性实施例的电子发射显示器的结构。参看图2，电子发射显示器可以包括像素部件100、数据驱动器200、扫描驱动器300、时序控制器400、扫描信号传感器500和电源600。
像素部件100可以包括多个在垂直方向排列的阴极C1、C2、...、Cn，多个在水平方向排列的栅极G1、G2、...、Gn，以及多个形成于所述阴极C1、C2、...、Cn与所述栅极G1、G2、...、Gn相交处的发射极(未示出)，由此形成了多个像素110。或者，所述栅极可以被排列在垂直方向，和所述阴极可以被排列在水平方向。图2示出了像素部件110，其中，阴极C1、C2、...、Cn被排列在垂直方向，和栅极G1、G2、...、Gn被排列在水平方向。
数据驱动器200可以被耦合到阴极C1、C2、...、Cn，并可以输出数据信号给所述阴极C1、C2、...、Cn。数据驱动器200可以产生电极信号以使得形成于阴极C1、C2、...、Cn和栅极G1、G2、...、2n相交处的像素导通和截止。
扫描驱动器300可以被耦合到栅极G1、G2、...、Gn，并可以选择水平栅极G1、G2、...、Gn中的一个，由此允许数据信号被发送给耦合到所选择栅极的像素。
时序控制器400可以接收视频信号并可以产生和输出控制信号给数据驱动器200和扫描驱动器300。时序控制器400可以产生驱动数据驱动器200的控制信号和控制扫描驱动器300依序选择水平行的控制信号。
扫描信号传感器500可以感测从扫描驱动器300输出的扫描信号，并且，当所述扫描信号的脉冲暂停预定周期时，可以停止扫描驱动器300或电源600的工作。通过防止所述电子发射显示器太长时间地显示图像，可以保护该电子发射显示器。扫描信号传感器500可以包括逻辑IC，并可以将所述扫描信号与预定信号进行比较，以便控制扫描驱动器300和电源600的操作。
电源600可以提供各构件所需的功率。例如，电源600可以将阳极电压提供给像素部件100、将驱动电压提供给数据驱动器200、扫描驱动器300、时序控制器400和扫描信号传感器500。
图3的透视图示出了根据本发明范例性实施例的电子发射显示器中的像素部分。图4示出了根据本发明范例性实施例的电子发射显示器中的像素部分的截面图。
参看图3和图4，电子发射显示器可以包括底部基底110、顶部基底190和间隔装置180。底部基底110可以具有在其上排列的阴极120、绝缘层130、发射极140和栅极150。顶部基底190可以包括在其上排列的前基底、阳极和荧光膜。
在底部基底110上可以形成至少一个条形(strip-shape)阴极120。绝缘层130可以被形成在该阴极120上。绝缘层130可以包括多个第一孔131，经过该第一孔131，可以部分地暴露阴极120。栅极150可以被形成于绝缘层130上。栅极150可以包括多个与第一孔131对应的第二孔151。发射极140可以被形成于其中第一孔131与第二孔151相互对齐的阴极120的区域中。
底部基底110可以由玻璃或硅构成。如果发射极140是通过对糊剂(paste)进行后端曝光而形成的，那么，诸如玻璃基底的透明基底可以被用做底部基底110。
阴极120可以向发射极140提供来自数据驱动器(未示出)的数据信号或来自扫描驱动器(未示出)的扫描信号。阴极120可由铟锡氧化物(indiumtin oxide)ITO制成。
绝缘层130可以形成于底部基底110和阴极120上，以使阴极120与栅极150电绝缘。
栅极150可以形成于绝缘层130上。栅极150可以具有诸如条状的预定形状，并与阴极120相交。栅极150可以向每个像素提供来自所述数据驱动器的数据信号或来自所述扫描驱动器的扫描信号。栅极150可由诸如金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、铝(Al)、铬(Cr)及其合金的导电金属制成。
发射极140可以形成于经过绝缘层130的第一孔131而暴露的阴极120的一部分上。发射极140可以被电性地耦合导阴极120。发射极140可以由当对其施加电场时能够发射电子的各种材料制成，诸如是碳质的材料或纳米尺寸(nano-sized)的材料，例如碳纳米管(carbon nanotube，CNT)、石墨、石墨纳米纤维(graphite nano fiber)、金刚石类碳(diamond-like-carbon)、C60、硅纳米线(solicon nanowire)或它们的组合。
顶部基底190可以包括阳极和荧光膜。应用到该阳极上的电场可以使发射极140发射电子并与所述荧光膜碰撞，由此以发光。
间隔器180可以设置在底部基底110和顶部基底190之间，并可以在底部基底110和顶部基底190之间保持均衡的距离。
图5示出了根据本发明范例性实施例在扫描驱动器中输入和输出波形的时序图。在图5中，“T”表示扫描信号的周期，“Tp”表示当一行发光一个周期时的最大时间，“Tb”表示行之间的消隐时间。占空比被计算为“Tp/T”。视频帧的频率例如可以是60Hz。
在行扫描方法中，信号SDIN可以被作为导通信号(on-signal)输入以便每帧扫描所述行一次。所述SDIN信号的脉冲可以具有16.7ms的周期。此外，信号SCLK可以被输入为用于在扫描驱动器中提供的移位寄存器的时钟信号，并可以移位所述扫描行。信号SBLK可以被输入为在所述行之间给出的消隐信号，该信号SBLK可以被用于防止由于在所述扫描驱动器的输出波形的上升或下降延迟而导致的在同一时间选择两个行。当信号SBLK为高时，所有的输出都处于断开状态。通过经过所述移位寄存器传递信号SDIN，最后输出信号SDOUT。信号SDOUT可以是与信号SDIN具有相同周期的串行数据输出信号。
信号SDIN可以被输入给所述移位寄存器，并被信号SCLK移位，以作为信号SDOUT被输出。因此，SDIN信号可以具有与信号SDIN相同的周期和与信号SCLK相同的脉宽
在正常状态下，每16.7ms输出如信号SDOUT的脉冲。如果扫描操作被停止，那么，不输出如信号SDOUT的脉冲，和所述脉冲被作为高信号或低信号保持。
所述电子发射显示器的亮度可以与所发射的电子量成比例，所发射的电子量正比于所述占空比。因此，亮度、发射电流和占空比彼此成比例。当具有预定波形的扫描信号被持续施加到某个扫描行上时，所述占空比增加得与水平行的数量一样多，并且产生过发射电流，这将导致相应的行发光，从而使该行比其它行更亮。这将减少所述发射极的寿命并可能损害所述电路和像素部分。
图6示出了在根据本发明范例性实施例的在扫描信号传感器中使用的逻辑集成电路(IC)的范例性结构。图7示出了图6所示的逻辑IC中的输入/输出波形的时序。参看图6和图7，扫描信号传感器500可以感测扫描驱动器300的输出波形是否是周期性的，并且当在预定的时间内没有脉冲波形时可以确定停止所述扫描操作。可以利用单稳态多谐振荡器来实现扫描信号传感器500。
逻辑IC可以包括端子RCx、端子Cx、端子Tl、端子/CLR、端子Q和端子/Q。端子RCx和端子Cx可以被用于耦合用做变量以确定所述脉宽的外部电阻器和电容器。端子Tl可以是用于输出所述脉冲的触发输入端，端子/CLR可以是复位所述输出的端子。端子Q和端子/Q可以被用做输出所述脉冲的输出端。
为了产生所述脉冲，在经过所述/CLR端子输入所述高信号(high signal)的同时，可以向所述Tl端子输入从低电平变到高电平的信号。然后，根据耦合到端子RCx上的电阻器Rt的电阻和耦合到Cx端子的电容器Ct的电容，从输出端Q和/Q输出所述脉冲。
当经过端子Tl输入信号时，可以产生所述脉冲，而当该信号从低电平变到高电平时，经过所述输出端输出所述脉冲。可以依据耦合到所述逻辑IC外部的电阻器Rt和电容器Ct确定该脉冲的宽度Tp。通常，单稳态多谐振荡器逻辑IC具有“Tp＝k×Rt×Ct”的特征，其中，k是根据逻辑IC而变化的常数(通常，0＜k＜1)。
例如，在74HC/HCT4538Philips半导体的情况下，“Tp＝0.7Rt ×Ct”，其中，Tp是以ns测度的，Rt是以kΩ测度的和Ct是以pF测度的。
经过输出端Q产生的第一脉冲从经过端子Tl输入另一脉冲时开始被连续保持时间Tp。此外，当经过端子/CLR输入复位信号时，逻辑IC复位所述输出且不考虑所述输入。
图8A和8B示出了根据本发明范例性实施例的所述扫描信号传感器中输入/输出波形的时序图。参看图8A和图8B，当输入触发信号时，所述输出端输出具有约“k×Rt×Ct”恒定宽度的脉冲。
图8A示出了一个例子。其中，端子Tl的输入触发间隔大于所述输出脉宽。产生所述脉冲并用基准电平保持，然后，当输入下一个触发脉冲时产生另一个脉冲。
图8B示出了一个例子。其中，端子Tl的输入触发间隔小于所述输出脉宽。当输入该触发信号时，所述输出电平被改变并且所述脉宽被保持预定的周期。但是，当在移出(out)所述触发间隔之前再次输入所述触发信号时，从输入所述触发信号的时间开始，相应的输出电平将被再次保持预定的时间。因此，当以短于所述脉宽的间隔输入所述触发信号时，保持用于产生所述脉冲的输出电平。
图9示出了根据本发明的范例性实施例在时序控制器400、扫描信号传感器500和扫描驱动器300中的连接。图10示出了根据本发明的范例性实施例的扫描信号传感器的操作时序图。参看图9和图10，为逻辑IC的扫描信号传感器500具有耦合到扫描驱动器300的端子SDOUT的端子Tl和耦合到OR(或)门510的一个输入端的端子/Q。时序控制器400具有耦合到或门510的其它输入端的消隐信号输出端BLK。或门510向扫描驱动器300的消隐信号输出端SBLK输出操作信号。
当扫描操作正常时，逻辑IC的输出/Q具有低电平，因此，时序控制器400向扫描驱动器300的消隐信号输入端SBLK输出信号BLK。另一方面，当扫描操作被暂停时，逻辑IC的输出/Q具有高电平，因此，或门510不考虑时序控制器400的输出信号BLK而向扫描驱动器300的消隐信号输入端SBLK输出所述高电平，从而允许扫描驱动器300输出所述消隐信号。
在该范例性实施例中，所述电路结构可以根据所述像素部分的结构、扫描驱动器的输入/输出特征等变化。例如，当所述扫描驱动器的消隐信号输入端SBLK具有与前述实施例所述相反的特征时，需要反相的输出。在这种情况下，可以使用NOR(或非)门来代替所述OR门。
图11示出了根据本发明的范例性实施例的时序控制器400、扫描信号传感器500和扫描驱动器300中的连接。参看图11，扫描信号传感器500在逻辑IC的情况下包括耦合到扫描驱动器300的端子SDOUT的端子Tl，和耦合到电源600的端子ENABLE的端子Q。此外，时序控制器400包括耦合到扫描驱动器300的消隐信号输入端SBLK的消隐信号输出端BLK。
当扫描操作正常时，逻辑IC的输出端Q具有高电平，因此，电源600被正常地控制。另一方面，当扫描操作被暂停时，逻辑IC500的输出端Q具有低电平，因此，电源600的主输出被切断，借此，防止了在相素部件100中不正常的发热或不正常的发光。
如果通过信号ENABLE控制所述电源，那么，所述主电源可以只控制扫描电压V(scan)，或者可以控制扫描电压V(scan)、阳极电压V(anode)和数据电压V(data)。
本领域的普通技术人员应当明白，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在本发明中做出各种修改和变化。因此，本发明试图覆盖进入由权利要求及其等效物所定义范围内对本发明的所有修改和变化。

Claims (16)

1.一种电子发射显示器，包括：
像素部件，用于在数据信号和扫描信号的基础上显示图像；
数据驱动器，用于向所述像素部件输出数据信号；
扫描驱动器，用于向所述像素部件输出扫描信号；
时序控制器，用于输出驱动所述数据驱动器和所述扫描驱动器的驱动信号；
扫描信号传感器，用于在从所述扫描驱动器输出的扫描信号的基础上控制所述扫描驱动器的操作；和
电源，用于向所述像素部件、数据驱动器、扫描驱动器、时序控制器和扫描信号传感器提供驱动功率。
2.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中，所述扫描信号传感器感测所述扫描信号，并且当所述扫描信号保持导通信号预定时间时，将所述扫描信号从导通信号变成截止信号。
3.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中，所述扫描信号传感器包括：
集成电路，用于输出与所述扫描信号对应的控制信号；和
运算器，用于对所述集成电路和时序控制器的输出进行比较和执行逻辑运算；和
其中，所述运算器基于所述控制信号控制所述扫描驱动器的操作。
4.如权利要求3所述的电子发射显示器，其中，所述集成电路从所述扫描驱动器接收所述扫描信号并输出所述控制信号；和
其中，所述运算器接收来自所述集成电路的控制信号和来自所述时序控制器的消隐信号并对它们执行逻辑运算，以及将操作信号输出给所述扫描驱动器的消隐信号输入端以控制该扫描驱动器的操作。
5.如权利要求3所述的电子发射显示器，其中，所述控制信号具有与所述扫描信号的脉宽对应的脉宽。
6.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中，所述像素部件包括：
底部基底；
被排列在所述底部基底上的条形阴极，
被排列在所述底部基底和所述阴极上的第一绝缘层，且该第一绝缘层具有第一孔，经过该第一孔可以暴露所述阴极的一部分；
排列在所述第一绝缘层上的栅极，该栅极与所述阴极相交，并且该栅极具有与所述第一孔对应的第二孔；
形成于所述阴极上并与所述第一和第二孔对应的发射极；
顶部基底，包括用于接收高压的阳极，以及当用来自所述发射极的电子撞击时发光的荧光膜；和
间隔器，用于保持所述底部基底和所述顶部基底之间的距离。
7.一种电子发射显示器，包括：
像素部件，用于在数据信号和扫描信号的基础上显示图像；
数据驱动器，用于向所述像素部件输出数据信号；
扫描驱动器，用于向所述像素部件输出扫描信号；
时序控制器，用于输出驱动所述数据驱动器和扫描驱动器的驱动信号；
扫描信号传感器，用于在从所述扫描驱动器输出的扫描信号的基础上控制所述扫描驱动器的操作；和
电源，用于在所述控制信号的基础上，向所述像素部件、数据驱动器、扫描驱动器、时序控制器和扫描信号传感器提供驱动功率并停止该驱动功率的提供。
8.如权利要求7所述的电子发射显示器，其中，所述扫描信号传感器感测所述扫描信号，和当该扫描信号保持导通信号长达预定时间时控制所述电源停止提供驱动功率。
9.如权利要求7所述的电子发射显示器，其中，所述扫描信号传感器包括用于输出与所述扫描信号对应的控制信号的集成电路；和
其中，所述扫描信号传感器基于所述控制信号控制所述电源的操作。
10.如权利要求9所述的电子发射显示器，其中，所述电源在所述控制信号的基础上切断下述至少之一：提供给所述像素部件的驱动功率、提供给所述数据驱动器的驱动功率、提供给所述扫描驱动器的驱动功率以及提供给所述时序控制器的驱动功率。
11.如权利要求9所述的电子发射显示器，其中，所述控制信号具有与所述扫描信号的脉宽对应的脉宽。
12.如权利要求7所述的电子发射显示器，其中，所述像素部件包括：
底部基底；
排列在所述底部基底上的条形阴极；
排列在所述底部基底和阴极上的第一绝缘层，并且该第一绝缘层具有第一孔，经过该第一孔可以暴露所述阴极的一部分；
排列在所述第一绝缘层上的栅极，并且该栅极与所述阴极相交，以及该栅极具有与所述第一孔对应的第二孔；
形成于所述阴极上并与所述第一和第二孔对应的发射极；
相隔的顶部基底，包括用于接收高压的阳极和当用来自所述发射极的电子撞击时发光的荧光膜；和
间隔器，用于保持所述底部基底和所述顶部基底之间的距离。
13.一种驱动电子发射显示器的方法，包括：
产生与扫描信号对应的控制信号；和
基于所述控制信号控制扫描驱动器的操作。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述控制信号具有与所述扫描信号的脉宽对应的脉宽，以及
其中，所述方法还包括当所述控制信号的脉宽大于预定周期时，停止所述扫描驱动器的操作。
15.一种驱动电子发射显示器的方法，包括：
产生与扫描信号对应的控制信号；
基于所述控制信号控制电源的操作。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述电源产生多个驱动功率，以及
其中，所述方法还包括基于所述控制信号切断所述驱动功率之一。
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