專利名稱：鐵電平板顯示器的驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及平板顯示器的驅動方法，特別是一種能夠實現鐵電平板顯示器尋址及灰度顯示的驅動方法。
背景技術：
鐵電薄膜陰極的電子發(fā)射現象近年來得到了廣泛研究。不同于冷陰極場致電子發(fā)射，鐵電薄膜陰極是通過薄膜內部的電極化反轉把表面的補償電子排斥出來，在沒有引出電壓的情況下即可發(fā)射出電子，是一種新型的低電壓電子發(fā)射材料。為了降低成本及利于大規(guī)模生產，人們期望平板顯示器件能夠在集成電路裝置的電壓水平，即從幾伏到100伏的范圍內操作。1995年美國的O.Auciello等人實驗發(fā)現(Applied PhysicsLetters，66卷，17期，1995，2183-2185頁)80-110μm厚度的PLZT(鋯鈦酸鉛鑭)鐵電薄膜在100-400V脈沖電壓下，可得到電流密度為0.5-1.5mA/cm2的電子發(fā)射；0.8μm厚度的PZT(鋯鈦酸鉛)鐵電薄膜在10-40V脈沖電壓下，可得到電流密度為0.07-0.15μA/cm2的電子發(fā)射。2000年美國的F.Liu和C.B.Fleddermann實驗發(fā)現(Applied Physics Letters，76卷，12期，2000，1618-1620)0.8μm厚度的PNZT(鋯鈦酸鉛鈮)鐵電薄膜在22V脈沖電壓下，可得到電流密度為10μA/cm2的電子發(fā)射。這些發(fā)現使得鐵電薄膜應用于平板顯示器件成為可能。雖然已有文獻(美國專利No.5,453,661，頒布于1995年和美國專利No.5,508,590，頒布于1996)提出采用鐵電材料電子發(fā)射實現平板顯示，但僅給出了發(fā)光陣列結構，如何實現像素尋址和灰度顯示尚未見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種鐵電平板顯示器件的驅動方法，該方法能夠實現鐵電平板顯示器的尋址操作和灰度顯示。
本發(fā)明的技術方案是這樣實現的將一場輸入圖像至少分為兩個子場進行顯示，每個子場包括一個尋址期和一個顯示期；在尋址期按逐行尋址方式進行尋址，尋址完一行就顯示一行，是一種邊尋址邊顯示的工作方式。尋址一行時，對該行要發(fā)光的單元施加尋址電壓(反向極化電壓)，此時掃描電極Y電極上電壓高于尋址電極X電極上電壓，使得要發(fā)光的單元中鐵電薄膜進行反向極化，利用鐵電薄膜的記憶功能實現顯示單元的尋址；一行尋址完后，立即施加正向極化電壓進入顯示期，同時對下一行施加反向極化電壓進行尋址，在顯示期中，被尋址的單元即反向極化的單元在施加正向極化電壓后發(fā)射出電子束，經ITO陽極電壓加速后轟擊熒光粉發(fā)光。
在每一個子場的尋址期，通過施加大小不同的尋址電壓即反向極化電壓，使每個子場中被尋址單元的鐵電薄膜形成不同強度的反向極化，隨后在顯示期正向極化電壓作用下發(fā)射出不同電流強度的電子束，從而轟擊熒光粉發(fā)出不同強度的可見光，將各個子場按發(fā)光強度比例進行組合，可實現高灰度等級的圖像顯示。
在尋址期中，當掃描電極Y電極上電壓高于尋址電極X電極上電壓時，對顯示單元中鐵電薄膜進行反向極化；顯示期中，當掃描電極Y電極上電壓低于尋址電極X電極上電壓時，對顯示單元中鐵電薄膜進行正向極化。
在顯示期中，當掃描電極Y電極上電壓低于尋址電極X電極上電壓時，對顯示單元中鐵電薄膜進行正向極化被尋址的單元即反向極化的單元在施加正向極化電壓后發(fā)射出電子束。
在顯示期，所有顯示單元施加的正向極化電壓相同，使得在尋址期被尋址過的單元發(fā)射電子激發(fā)熒光粉發(fā)光，未尋址的單元則不發(fā)光。
尋址電極和掃描電極上所使用到的驅動電壓在10V到100V之間。
ITO陽極始終施加一高電壓偏置，偏置電壓范圍在300V到3000V之間。
本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器件的驅動方法，能夠實現鐵電平板顯示器的快速尋址操作以及高灰度等級的圖像顯示。


圖1是本發(fā)明鐵電平板顯示器顯示單元中鐵電薄膜電子發(fā)射原理圖；圖2是本發(fā)明鐵電平板顯示器電極結構圖；圖3是本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場驅動方法原理圖；圖4是本發(fā)明提出的子場驅動方法驅動波形實施例之一；圖5是本發(fā)明提出的子場驅動方法驅動波形實施例之二；圖6是本發(fā)明提出的子場驅動方法驅動波形實施例之三；圖7是本發(fā)明提出的子場驅動方法驅動波形實施例之四。
具體實施例方式
附圖為本發(fā)明的具體實施例。
下面結合附圖對本發(fā)明的內容進行詳細說明。
參照圖1所示，是鐵電平板顯示器顯示單元中鐵電薄膜電子發(fā)射原理。尋址前，顯示單元鐵電薄膜150的極化方向向下。尋址時根據顯示數據，如果顯示單元需要發(fā)光，則在尋址電極140和掃描電極160之間施加尋址電壓，使得鐵電薄膜150極化方向反轉；如果不需要發(fā)光，則不施加尋址電壓，極化方向不變。顯示時，施加正向極化電壓使得尋址后的鐵電薄膜150極化方向再次反轉，鐵電薄膜150上方會在尋址柵格電極140的孔隙中彈出電子，在ITO陽極電壓的作用下電子被加速，轟擊熒光粉發(fā)光。對于不需要發(fā)光的顯示單元，因為極化方向一直沒有變化，所以不會有電子彈出，也就不會發(fā)光。
參照圖2所示，是本發(fā)明所針對的鐵電平板顯示器電極結構圖。掃描電極160和尋址電極140交點處200為一個顯示單元。非交叉點210處為非發(fā)光區(qū)域。3個相鄰的顯示單元220分別涂敷紅、綠、藍熒光粉構成一個像素。顯示屏前玻璃基板上制作有條形ITO陽極110，所有條形ITO陽極全部連接在一起。
參照圖3所示，本發(fā)明提供的驅動方法將一場輸入圖像至少分為兩個子場，例如，N個子場(SF1，SF2，...SFN)，每個子場包括一個尋址期和一個顯示期，按照邊尋址邊顯示的方式進行操作。尋址期中對顯示屏進行逐行尋址，對要發(fā)光的單元施加反向極化電壓，使得要發(fā)光的單元中鐵電薄膜發(fā)生反向極化，尋址期結束后立即施加正向極化電壓進入顯示期，同時對相鄰下一行施加反向極化電壓進行尋址。進入到顯示期后，施加正向極化電壓，該電壓與尋址期電壓方向相反，被尋址單元中鐵電薄膜極化方向再次反轉，發(fā)射出電子束激發(fā)熒光粉發(fā)光，而未尋址的單元則不發(fā)光。每個子場在顯示期發(fā)光強度成一比例，例如對于8子場，設計每個子場發(fā)光比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則8個子場可以實現256個灰度等級顯示。
參照圖4所示，是一種本發(fā)明提供的鐵電平板顯示器件子場驅動方法的驅動電壓波形。...，Xi，Xi+1，Xi+2，...為尋址電極140，...，Yj，Yj+1，Yj+2，...為掃描電極160。對于每一行的尋址期，在Y電極160上施加一尋址電壓，例如，第一子場尋址期在Y電極160上施加電壓Vp1，(相應的在其他子場尋址期分別施加Vp2，Vp3，...VpN，Vp1＜Vp2＜Vp3...＜VpN)，未尋址的行施加電壓Vp0；同時在每一行尋址期，對此行中要發(fā)光的單元X電極140施加尋址電壓Va1，不發(fā)光的單元施加電壓Va0(Va1＜Va0)，則被尋址的單元中鐵電薄膜上極化方向與未尋址單元相反。所有行尋址結束后，X電極140施加電壓Va0。在每一行尋址期結束后，立即施加正向極化電壓Vp0進入顯示期，同時下一行進入到尋址期。在每個子場的尋址期，加在Y電極160上的尋址電壓不同，被尋址的單元形成不同程度的極化，在顯示期被尋址單元中鐵電薄膜發(fā)射出的電流不同，產生不同強度的可見光。每個子場的發(fā)光強度形成一定的比例關系，例如對于8子場，發(fā)光強度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實現256等級灰度顯示。圖4中各個驅動電壓之間的關系為VP0＜Va1＜Va0＜Vp1＜Vp2＜Vp3...＜VpN。
參照圖5所示，為另一種實現本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場驅動方法的驅動電壓波形。圖5所示驅動波形與圖4所示驅動波形的尋址方式、顯示方式和實現灰度顯示方式完全相同。不同之處在于在不同子場尋址期，施加在X電極140上的尋址電壓是不同的，分別為Va1，Va2，Va3...VaN。在每個子場的尋址期，X電極140、Y電極160上施加電壓都不同，在顯示單元鐵電薄膜上形成的反向極化電壓不同，從而在不同子場顯示期產生不同強度發(fā)光。每個子場的發(fā)光強度形成一定的比例關系，例如對于8子場，發(fā)光強度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實現256等級灰度顯示。圖5中各個驅動電壓之間的關系為VP0＜VaN...＜Va2＜Va1＜Va0＜Vp1＜Vp2＜Vp3...＜VpN。
參照圖6所示，為一種本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場驅動方法的驅動電壓波形。圖6所示驅動波形與圖4所示驅動波形的尋址方式、顯示方式和實現灰度顯示方式完全相同。不同之處在于在不同子場尋址期，施加在Y電極160上的電壓相同，尋址某一行時，施加電壓Vp1，尋址結束后施加電壓Vp0，不尋址的行施加電壓Vp0。在不同子場尋址期，施加在X電極140上的尋址電壓是不同的，分別為Va1，Va2，Va3...VaN。在每個子場的尋址期，X電極140上施加電壓都不同，在顯示單元鐵電薄膜中形成的反向極化電壓不同，從而產生不同強度可見光。每個子場的發(fā)光強度形成一定的比例關系，例如對于8子場，發(fā)光強度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實現256等級灰度顯示。圖6中各個驅動電壓之間的關系為VP0＜VaN...＜Va2＜Va1＜Va0＜Vp1。
參照圖7所示，為另一種實現本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場驅動方法的驅動電壓波形。與圖4所示驅動波形相比，施加到尋址電極140驅動波形相同，不同之處在于掃描電極160上的驅動波形在尋址期電壓Vp1，Vp2，Vp3，...VpN和顯示期電壓Vp0之間增加一個中間態(tài)電壓Vd(Vd一般可設為零電壓)，當Y電極160施加電壓Vd時，顯示單元既不在尋址狀態(tài)，也不在顯示狀態(tài)；當一行尋址結束后施加電壓Vd，所有行尋址結束后同時施加電壓Vp0進入到顯示期發(fā)光，顯示期結束后所有行施加電壓Vd，等待下一個子場尋址期的到來。在每個子場的尋址期，加在Y電極160上的尋址電壓不同，被尋址的單元形成不同程度的極化，在顯示期被尋址單元鐵電薄膜發(fā)射出的電流強度不同，產生不同強度的可見光。每個子場的發(fā)光強度形成一定的比例關系，例如對于8子場，發(fā)光強度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實現256等級灰度顯示。
本發(fā)明提供的驅動方法能夠實現鐵電平板顯示器的快速尋址和灰度顯示。每個顯示單元都由正交的掃描電極(Y電極)160、尋址電極(X電極)140和ITO陽極110組成。當掃描電極160上電壓高于尋址電極140電壓時(反向極化電壓)，顯示單元中鐵電薄膜150進行反向極化，當掃描電極160上電壓低于尋址電極140電壓時(正向極化電壓)，顯示單元中鐵電薄膜150進行正向極化。本發(fā)明提出的驅動方法將一場輸入圖像分為幾個子場進行顯示。每個子場包括一個尋址期和一個顯示期，在尋址期按逐行尋址方式進行尋址，尋址完一行就顯示一行，是一種邊尋址邊顯示的工作方式。尋址到某一行時，對該行要發(fā)光的單元施加尋址電壓(反向極化電壓)，使得要發(fā)光的單元中鐵電薄膜150進行反向極化，利用鐵電薄膜150的記憶功能實現顯示單元的尋址；一行尋址完后，立即施加正向極化電壓進入顯示期，同時對下一行施加反向極化電壓進行尋址。在顯示期中，利用鐵電薄膜150的記憶功能及極化轉向電子發(fā)射機理，被尋址的單元(反向極化的單元)在施加正向極化電壓后發(fā)射出電子束，而未尋址的單元則不發(fā)射電子束。ITO陽極110始終施加一高電壓偏置，從顯示單元中發(fā)射出電子束經ITO陽極110電壓加速后轟擊熒光粉發(fā)光。
在每一個子場的尋址期，通過施加不同的尋址電壓(反向極化電壓)，使每個子場中被尋址單元的鐵電薄膜形成不同強度的反向極化，隨后在顯示期正向極化電壓作用下發(fā)射出不同電流強度的電子束，從而轟擊熒光粉發(fā)出不同強度的可見光。將各個子場的發(fā)光強度按一定比例進行組合，可在實現高灰度等級的圖像顯示，例如，對于N個子場，若各個子場的放光強度按二進制編碼則可以實現2N個灰度等級。
權利要求
1.一種鐵電平板顯示器的驅動方法，其特征在于將一場輸入圖像至少分為兩個子場進行顯示，每個子場包括一個尋址期和一個顯示期；在尋址期按逐行尋址方式進行尋址，尋址完一行就顯示一行，尋址一行時，對該行要發(fā)光的單元施加尋址電壓即反向極化電壓，使得要發(fā)光的單元中鐵電薄膜進行反向極化，利用鐵電薄膜的記憶功能實現顯示單元的尋址；一行尋址完后，立即施加正向極化電壓進入顯示期，同時對下一行施加反向極化電壓進行尋址，在顯示期中，被尋址的單元即反向極化的單元在施加正向極化電壓后發(fā)射出電子束，經ITO陽極電壓加速后轟擊熒光粉發(fā)光；在每一個子場的尋址期，通過施加大小不同的尋址電壓即反向極化電壓，使每個子場中被尋址單元的鐵電薄膜形成不同強度的反向極化，隨后在顯示期正向極化電壓作用下發(fā)射出不同電流強度的電子束，從而轟擊熒光粉發(fā)出不同強度的可見光，將各個子場按發(fā)光強度比例進行組合，可實現高灰度等級的圖像顯示。
2.根據權利要求1所述的鐵電平板顯示器的驅動方法，其特征在于，尋址期中，當掃描電極Y電極上電壓高于尋址電極X電極上電壓時，對顯示單元中鐵電薄膜進行反向極化。
3.根據權利要求1所述的鐵電平板顯示器的驅動方法，其特征在于，在顯示期中，當掃描電極Y電極上電壓低于尋址電極X電極上電壓時，對顯示單元中鐵電薄膜進行正向極化被尋址的單元即反向極化的單元在施加正向極化電壓后發(fā)射出電子束。
4.根據權利要求1所述的鐵電平板顯示器驅動方法，其特征在于，在顯示期，所有顯示單元施加的正向極化電壓相同，使得在尋址期被尋址過的單元發(fā)射電子激發(fā)熒光粉發(fā)光，未尋址的單元則不發(fā)光。
5.根據權利要求1所述的鐵電平板顯示器驅動方法，其特征在于，尋址電極和掃描電極上所使用到的驅動電壓在10V到100V之間。
6.根據權利要求1所述的鐵電平板顯示器驅動方法，其特征在于，ITO陽極始終施加一高電壓偏置，偏置電壓在300V-3000V之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵電平板顯示器的驅動方法，該方法將一場圖像在時間上劃分為幾個子場，每個子場包括一個尋址期和一個顯示期，按照邊尋址邊顯示的方式進行操作。在每個子場中，被尋址的單元進行反向極化，未被尋址的單元極化方向保持不變；尋址完一行后，對該行所有單元施加正向極化電壓進入到顯示期，同時對下一行施加尋址電壓(反向極化電壓)進入尋址期。各個子場的尋址期施加不同的尋址電壓，使得被尋址的單元形成不同強度的反向極化，在顯示期發(fā)射出不同電流強度的電子束，經過ITO陽極加速后激發(fā)熒光粉產生不同強度的可見光，未被尋址的單元則不發(fā)光。將各個子場顯示期的發(fā)光強度按一定比例進行組合，可實現高灰度等級的圖像顯示。
文檔編號G09G3/20GK1674063SQ20051004198
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權日2005年4月21日
發(fā)明者劉純亮, 劉祖軍, 李永東, 梁志虎, 宋志棠 申請人:西安交通大學