TWI421831B - 場發射結構驅動方法與顯示裝置 - Google Patents

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TWI421831B TW100119978A TW100119978A TWI421831B TW I421831 B TWI421831 B TW I421831B TW 100119978 A TW100119978 A TW 100119978A TW 100119978 A TW100119978 A TW 100119978A TW I421831 B TWI421831 B TW I421831B
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Description

場發射結構驅動方法與顯示裝置
本發明係相關於一場發射(field emission)畫素之驅動方法，尤指一種應用相位差來控制灰階亮度之場發射畫素之驅動方法與具有該畫素結構之顯示裝置。
場發射顯示器(field emission display)之技術被視為一種可用來節省能源的平面顯示器製作技術。場發射顯示器通常具有一陰極(cathode)、平行於陰極之一陽極(anode)，以及位於該陰極與該陽極間之一狹窄真空間隙(narrow vacuum gap)。場發射顯示器可在極低的電場下(一般而言，介於每微米1伏特至每微米20伏特之間的範圍)放出高電流密度之電子(一般係介於每平方公分10毫安培至每平方公分100毫安培之範圍)，使得設置在面板上之螢光體層(phosphor layer)產生明亮螢光。
請參照第1圖，其為一傳統側向場發射元件(lateral field emission device) 1000的結構示意圖，側向場發射元件1000的主要架構包括螢光粉體塗佈的陽極(anode) 1100，位在同一平面上的閘極(gate)1200與陰極(cathode) 1300，以及發射源(emitter) 1400，是一三極結構。請再參照第2圖，其為傳統側向場發射元件1000之側向陰極結構的俯視示意圖。在此結構設計之下，閘極1200會接收一電壓來誘發電子從場發射源1400脫離射出，經陽極1100高壓吸引轟擊到螢光粉形成發光。由於此結構的限制，並無法大量增加場發射源的發射區域，使得發光區域也因此而受到限制，若為了要加強發光效率，而在奈米碳管上增加其電流密度，則又容易造成奈米碳管的損害，進而縮短了場發射裝置的壽命。是故，如何改良傳統側向場發射結構，增加發光效率並延長場發射裝置壽命便成了此領域之一大課題。
因此，本發明之目的在於提供一種具有高發光效率以及較長的運作壽命之射極場發射畫素結構之驅動方法以及顯示裝置。
依據本發明之一實施例，其提供了一種應用於一場發射(field emission)畫素結構之驅動方法，該場發射結構包含有至少一畫素，每一畫素包含有第一發射源、第二發射源、用以控制該第一發射源之第一電極以及用以控制該第二發射源之第二電極，該驅動方法包含有：接收第一控制訊號以及第二控制訊號；以及依據該第一控制訊號以及該第二控制訊號來控制該第一發射源以及該第二發射源，其中當該第一、第二控制訊號具有一第一相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有第一強度，以及當該第一、第二控制訊號具有異於該第一相位差之第二相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有異於該第一強度之第二強度。
依據本發明之另一實施例，其提供了一種顯示裝置，其包含有至少一畫素以及驅動電路，其中每一畫素包含有一第一發射源、第二發射源、第一電極以及第二電極。該第一電極用以接收第一控制訊號，而該第二電極，用以接收第二控制訊號。該驅動電路耦接於該些畫素，用以產生該第一、第二控制訊號；其中該第一發射源以及該第二發射源依據該第一控制訊號以及該第二控制訊號發射出電子，當該第一、第二控制訊號具有一第一相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有一第一強度，以及當該第一、第二控制訊號具有異於該第一相位差之一第二相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有異於該第一強度之一第二強度。
請參照第3圖，其為依據本發明之一實施例所實現的顯示裝置3000之畫素結構示意圖。顯示系統3000包含有(但不限定於)驅動電路3100以及至少一個畫素，為了方便解說，在第3圖中僅繪示了畫素3200，顯示系統3000中的畫素3200包含有用以接收第一控制訊號S1之一第一電極3210，用以接收第二控制訊號S2之第二電極3220、一第一發射源3211以及第二發射源3221，其中第一發射源3211係位於第一電極3210之上，第二發射源3221係位於第二電極3220之上。驅動電路3100則耦接於畫素3200，用以產生第一控制訊號S1以及第二控制訊號S2。其中第一發射源3211以及第二發射源3221依據第一控制訊號S1以及第二控制訊號S2發射出電子，當第一控制訊號S1與第二控制訊號S2具有第一相位差時，第一發射源3211以及第二發射源3221所發射出的電子具有第一強度，以及當第一控制訊號S1與第二控制訊號S2具有異於該第一相位差之第二相位差時，第一發射源3211以及第二發射源3221所發射出的電子便會具有異於該第一強度之第二強度。由於場發射顯示器發光之原理係經由激發出的電子撞擊螢光體層來產生明亮螢光，當所發射出的電子強度改變時，其所呈現的亮度亦會不同，是故本發明所提出之場發射結構驅動方法可經由輸入具有不同相位差的第一、第二控制訊號S1、S2來使得畫素3200表現出不同的灰階效果。
請注意，在此實施例中，第一發射源3211與第二發射源3221被分別置放於相對應的第一電極3210與第二電極3220之上，而第一電極3210與第二電極3220則會依據其所分別接收的第一控制訊號S1與第二控制訊號S2(在此實施例中，第一、第二控制訊號S1、S2均為周期性訊號)，來交替擔任陰極與閘極的角色。請參照第4圖來進一步了解顯示系統3000之運作，第4圖為依據本發明之一實施例在第一、第二控制訊號S1、S2相位差為180度時的驅動訊號示意圖。由第4圖可知，當第一控制訊號S1為高電位，而第二控制訊號S2為低電位時，第一電極3210會擔任閘極而激發第二電極3220(此時第二電極3220擔任陰極)上的第二發射源3221，使其發射出電子；相對地，當第二控制訊號S2為高電位，而第一控制訊號S1為低電位時，第二電極3220會擔任閘極而激發第一電極3210(此時第一電極3210則擔任陰極)上的第一發射源3211。相較於習知的場發射結構，在維持同樣亮度的前提之下，本發明所提出的顯示系統3000可降低週期性控制訊號的頻率(其頻率約為習知技術的一半)。
第5圖為依據本發明之一實施例在第一、第二控制訊號S1、S2相位差為90度時的驅動訊號示意圖。由第5圖可知，當第一、第二控制訊號S1、S2同時為高電位或是低電位時(亦即第一電極3210與第二電極3220之間沒有電位差時)，第一發射源3211或第二發射源3221均不會受到激發而發射出電子。由於第5圖中，第一、第二控制訊號S1、S2具有90度的相位差，在每一周期之中，第一、第二控制訊號S1、S2呈不同電位的時間長度有半個周期之長，是故在第5圖中，畫素3200所呈現亮度僅有第4圖之操作範例的一半。上述實施例僅為用以說明本發明之功效，並不能用來限定本發明之範圍，舉例來說，除了相位差之外，亦可透過控制訊號振幅、工作循環(duty cycle)等來調整亮度；此外，第一發射源3211與第二發射源3221的形狀並不一定限制為方形，亦可為圓形或三角形。請參照第6圖與第7圖，第6圖為依據本發明之另一實施例所實現的一顯示裝置之畫素結構示意圖，而第7圖為依據本發明之又另一實施例所實現的一顯示裝置之畫素結構示意圖。第6圖中所示的畫素結構即應用了圓形的發射源，而第7圖中所示的畫素結構則是應用了三角形的發射源。
請再參照第3圖，為了使得畫素3200能均勻呈現出正確的亮度，第一發射源3211係沿著一第一水平線設置，而第二發射源322則沿著不同於該第一水平線之一第二水平線所設置，且該第一發射源與該第二發射源在一垂直方向上為交錯排列，亦即，第一發射源3211與第二發射源3221會沿著第一電極3210與第二電極3220之方向交叉排列，以得到較佳的發光效果。此外，在上述的實施例中，發射源需要感應到大於預定門檻值的電場才會發射出電子，舉例來說，以奈米碳管(carbon nanotube)作為發射源為例，兩電極間距為100微米，當第一控制訊號S1(50V)大於第二控制訊號S2(0V)加上該預定門檻值(200V時，畫素3200便經由第一電極3210來控制激發第二發射源3221發射出電子；同樣地，當第二控制訊號S2大於第一控制訊號S1加上該預定門檻值時，畫素3200便經由第二電極3220來控制激發第一發射源3211發射出電子。
綜上所述，本發明提供了一種場發射(field emission)畫素結構之驅動方法與應用該驅動方法之顯示裝置，其可應用相位差等參數來控制所顯示的灰階亮度，並達到提高發光效率以及延長運作壽命的目的。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1000、3000、6000．．．顯示裝置
1100．．．陽極
1200．．．閘極
1300．．．陰極
1400．．．發射源
3100、6100．．．驅動電路
3200．．．畫素
3210．．．第一電極
3220．．．第二電極
3211．．．第一發射源
3221．．．第二發射源
S1、S1_1、S1_2、S1_3．．．第一控制訊號
S2、S2_1、S2_2、S2_3‧‧‧第二控制訊號
ISO‧‧‧絕緣材質
第1圖為一傳統側向場發射元件的結構示意圖。
第2圖為傳統側向場發射元件之側向陰極結構的俯視示意圖。
第3圖為依據本發明之一實施例所實現的一顯示裝置之畫素結構示意圖。
第4圖為依據本發明之一實施例在第一、第二控制訊號相位差為180度時的驅動訊號示意圖。
第5圖為依據本發明之一實施例在第一、第二控制訊號相位差為90度時的驅動訊號示意圖。
第6圖為依據本發明之另一實施例所實現的一顯示裝置之畫素結構示意圖。
第7圖為依據本發明之又另一實施例所實現的一顯示裝置之畫素結構示意圖。
3000．．．顯示系統
3100．．．驅動電路
3200．．．畫素
3210．．．第一電極
3220．．．第二電極
3211．．．第一發射源
3221．．．第二發射源
S1．．．第一控制訊號
S2．．．第二控制訊號

Claims (8)

  1. 一種應用於一場發射(field emission)結構之驅動方法，該場發射結構包含有至少一畫素，每一畫素包含有一第一發射源、一第二發射源、用以控制該第一發射源之一第一電極以及用以控制該第二發射源之一第二電極，該驅動方法包含有：接收一第一控制訊號以及一第二控制訊號；以及依據該第一控制訊號以及該第二控制訊號來控制該第一發射源以及該第二發射源，其中當該第一、第二控制訊號具有一第一相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有一第一強度，以及當該第一、第二控制訊號具有異於該第一相位差之一第二相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有異於該第一強度之一第二強度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的驅動方法，其中依據該第一控制訊號以及該第二控制訊號來控制該第一發射源以及該第二發射源發射出電子的步驟包含有：當該第一控制訊號大於該第二控制訊號加上一預定門檻值時，控制該第二發射源發射出電子；以及當該第二控制訊號大於該第一控制訊號加上該預定門檻值時，控制該第一發射源發射出電子。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的驅動方法，其中接收該第一控制訊號以及該第二控制訊號的步驟包含有： 接收一第一週期性訊號來作為該第一控制訊號；以及接收一第二週期性訊號來作為該第二控制訊號。
  4. 一種顯示裝置，包含有：至少一畫素，每一畫素包含有：一第一發射源；一第二發射源；一第一電極，用以接收一第一控制訊號；以及一第二電極，用以接收一第二控制訊號；以及一驅動電路，耦接於該些畫素，用以產生該第一、第二控制訊號；其中該第一發射源以及該第二發射源依據該第一控制訊號以及該第二控制訊號發射出電子，當該第一、第二控制訊號具有一第一相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有一第一強度，以及當該第一、第二控制訊號具有異於該第一相位差之一第二相位差時，該第一、第二發射源所發射出的電子具有異於該第一強度之一第二強度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中當該第一控制訊號大於該第二控制訊號加上一預定門檻值時，該畫素經由該第一電極來控制該第二發射源發射出電子；以及當該第二控制訊號大於該第一控制訊號加上該預定門檻值時，該畫素經由該第二電極來控制該第一發射源發射出電子。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中該第一發射源於該第一電極上沿著一第一水平線設置，而該第二發射源於該第二電極上沿著不同於該第一水平線之一第二水平線設置，且該第一發射源與該第二發射源在一垂直方向上為交錯排列。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中該第一發射源與該第二發射源係呈方形、圓形或三角形。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中該第一發射源係位於該第一電極之上，該第二發射源係位於該第二電極之上。
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