專利名稱：鐵電平板顯示器的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，特別是一種能夠?qū)崿F(xiàn)鐵電平板顯示器尋址及灰度顯示的驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
鐵電薄膜陰極的電子發(fā)射現(xiàn)象近年來(lái)得到了廣泛研究。不同于冷陰極場(chǎng)致電子發(fā)射，鐵電薄膜陰極是通過(guò)薄膜內(nèi)部的電極化反轉(zhuǎn)把表面的補(bǔ)償電子排斥出來(lái)，在沒(méi)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(chǎn)，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(nèi)操作。1995年美國(guó)的O.Auciello等人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(Applied PhysicsLetters，66卷，17期，1995，2183-2185頁(yè))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(guó)的F.Liu和C.B.Fleddermann實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(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(xiàn)使得鐵電薄膜應(yīng)用于平板顯示器件成為可能。雖然已有文獻(xiàn)(美國(guó)專利No.5,453,661，頒布于1995年和美國(guó)專利No.5,508,590，頒布于1996)提出采用鐵電材料電子發(fā)射實(shí)現(xiàn)平板顯示，但僅給出了發(fā)光陣列結(jié)構(gòu)，如何實(shí)現(xiàn)像素尋址和灰度顯示尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種鐵電平板顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)鐵電平板顯示器的尋址操作和灰度顯示。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的將一場(chǎng)輸入圖像至少分為兩個(gè)子場(chǎng)進(jìn)行顯示，每個(gè)子場(chǎng)包括一個(gè)尋址期和一個(gè)顯示期；在尋址期按逐行尋址方式進(jìn)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(shí)，對(duì)該行要發(fā)光的單元施加尋址電壓(反向極化電壓)，此時(shí)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(jìn)行反向極化，利用鐵電薄膜的記憶功能實(shí)現(xiàn)顯示單元的尋址；一行尋址完后，立即施加正向極化電壓進(jìn)入顯示期，同時(shí)對(duì)下一行施加反向極化電壓進(jìn)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(jīng)ITO陽(yáng)極電壓加速后轟擊熒光粉發(fā)光。
在每一個(gè)子場(chǎng)的尋址期，通過(guò)施加大小不同的尋址電壓即反向極化電壓，使每個(gè)子場(chǎng)中被尋址單元的鐵電薄膜形成不同強(qiáng)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(qiáng)度的電子束，從而轟擊熒光粉發(fā)出不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光，將各個(gè)子場(chǎng)按發(fā)光強(qiáng)度比例進(jìn)行組合，可實(shí)現(xiàn)高灰度等級(jí)的圖像顯示。
在尋址期中，當(dāng)掃描電極Y電極上電壓高于尋址電極X電極上電壓時(shí)，對(duì)顯示單元中鐵電薄膜進(jìn)行反向極化；顯示期中，當(dāng)掃描電極Y電極上電壓低于尋址電極X電極上電壓時(shí)，對(duì)顯示單元中鐵電薄膜進(jìn)行正向極化。
在顯示期中，當(dāng)掃描電極Y電極上電壓低于尋址電極X電極上電壓時(shí)，對(duì)顯示單元中鐵電薄膜進(jìn)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(guò)的單元發(fā)射電子激發(fā)熒光粉發(fā)光，未尋址的單元?jiǎng)t不發(fā)光。
尋址電極和掃描電極上所使用到的驅(qū)動(dòng)電壓在10V到100V之間。
ITO陽(yáng)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(qū)動(dòng)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)鐵電平板顯示器的快速尋址操作以及高灰度等級(jí)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(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法原理圖；圖4是本發(fā)明提出的子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)波形實(shí)施例之一；圖5是本發(fā)明提出的子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)波形實(shí)施例之二；圖6是本發(fā)明提出的子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)波形實(shí)施例之三；圖7是本發(fā)明提出的子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)波形實(shí)施例之四。
具體實(shí)施例方式
附圖為本發(fā)明的具體實(shí)施例。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
參照?qǐng)D1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(shí)根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，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(zhuǎn)；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(shí)，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(zhuǎn)，鐵電薄膜150上方會(huì)在尋址柵格電極140的孔隙中彈出電子，在ITO陽(yáng)極電壓的作用下電子被加速，轟擊熒光粉發(fā)光。對(duì)于不需要發(fā)光的顯示單元，因?yàn)闃O化方向一直沒(méi)有變化，所以不會(huì)有電子彈出，也就不會(huì)發(fā)光。
參照?qǐng)D2所示，是本發(fā)明所針對(duì)的鐵電平板顯示器電極結(jié)構(gòu)圖。掃描電極160和尋址電極140交點(diǎn)處200為一個(gè)顯示單元。非交叉點(diǎn)210處為非發(fā)光區(qū)域。3個(gè)相鄰的顯示單元220分別涂敷紅、綠、藍(lán)熒光粉構(gòu)成一個(gè)像素。顯示屏前玻璃基板上制作有條形ITO陽(yáng)極110，所有條形ITO陽(yáng)極全部連接在一起。
參照?qǐng)D3所示，本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)方法將一場(chǎng)輸入圖像至少分為兩個(gè)子場(chǎng)，例如，N個(gè)子場(chǎng)(SF1，SF2，...SFN)，每個(gè)子場(chǎng)包括一個(gè)尋址期和一個(gè)顯示期，按照邊尋址邊顯示的方式進(jìn)行操作。尋址期中對(duì)顯示屏進(jìn)行逐行尋址，對(duì)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(jié)束后立即施加正向極化電壓進(jìn)入顯示期，同時(shí)對(duì)相鄰下一行施加反向極化電壓進(jìn)行尋址。進(jìn)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(zhuǎn)，發(fā)射出電子束激發(fā)熒光粉發(fā)光，而未尋址的單元?jiǎng)t不發(fā)光。每個(gè)子場(chǎng)在顯示期發(fā)光強(qiáng)度成一比例，例如對(duì)于8子場(chǎng)，設(shè)計(jì)每個(gè)子場(chǎng)發(fā)光比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則8個(gè)子場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)256個(gè)灰度等級(jí)顯示。
參照?qǐng)D4所示，是一種本發(fā)明提供的鐵電平板顯示器件子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)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(duì)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(chǎng)尋址期在Y電極160上施加電壓Vp1，(相應(yīng)的在其他子場(chǎng)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(shí)在每一行尋址期，對(duì)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(jié)束后，X電極140施加電壓Va0。在每一行尋址期結(jié)束后，立即施加正向極化電壓Vp0進(jìn)入顯示期，同時(shí)下一行進(jìn)入到尋址期。在每個(gè)子場(chǎng)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(chǎn)生不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光。每個(gè)子場(chǎng)的發(fā)光強(qiáng)度形成一定的比例關(guān)系，例如對(duì)于8子場(chǎng)，發(fā)光強(qiáng)度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實(shí)現(xiàn)256等級(jí)灰度顯示。圖4中各個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系為VP0＜Va1＜Va0＜Vp1＜Vp2＜Vp3...＜VpN。
參照?qǐng)D5所示，為另一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)電壓波形。圖5所示驅(qū)動(dòng)波形與圖4所示驅(qū)動(dòng)波形的尋址方式、顯示方式和實(shí)現(xiàn)灰度顯示方式完全相同。不同之處在于在不同子場(chǎng)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(gè)子場(chǎng)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(chǎng)顯示期產(chǎn)生不同強(qiáng)度發(fā)光。每個(gè)子場(chǎng)的發(fā)光強(qiáng)度形成一定的比例關(guān)系，例如對(duì)于8子場(chǎng)，發(fā)光強(qiáng)度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實(shí)現(xiàn)256等級(jí)灰度顯示。圖5中各個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系為VP0＜VaN...＜Va2＜Va1＜Va0＜Vp1＜Vp2＜Vp3...＜VpN。
參照?qǐng)D6所示，為一種本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)電壓波形。圖6所示驅(qū)動(dòng)波形與圖4所示驅(qū)動(dòng)波形的尋址方式、顯示方式和實(shí)現(xiàn)灰度顯示方式完全相同。不同之處在于在不同子場(chǎng)尋址期，施加在Y電極160上的電壓相同，尋址某一行時(shí)，施加電壓Vp1，尋址結(jié)束后施加電壓Vp0，不尋址的行施加電壓Vp0。在不同子場(chǎng)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(gè)子場(chǎng)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(chǎn)生不同強(qiáng)度可見(jiàn)光。每個(gè)子場(chǎng)的發(fā)光強(qiáng)度形成一定的比例關(guān)系，例如對(duì)于8子場(chǎng)，發(fā)光強(qiáng)度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實(shí)現(xiàn)256等級(jí)灰度顯示。圖6中各個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓之間的關(guān)系為VP0＜VaN...＜Va2＜Va1＜Va0＜Vp1。
參照?qǐng)D7所示，為另一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器子場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)電壓波形。與圖4所示驅(qū)動(dòng)波形相比，施加到尋址電極140驅(qū)動(dòng)波形相同，不同之處在于掃描電極160上的驅(qū)動(dòng)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(gè)中間態(tài)電壓Vd(Vd一般可設(shè)為零電壓)，當(dāng)Y電極160施加電壓Vd時(shí)，顯示單元既不在尋址狀態(tài)，也不在顯示狀態(tài)；當(dāng)一行尋址結(jié)束后施加電壓Vd，所有行尋址結(jié)束后同時(shí)施加電壓Vp0進(jìn)入到顯示期發(fā)光，顯示期結(jié)束后所有行施加電壓Vd，等待下一個(gè)子場(chǎng)尋址期的到來(lái)。在每個(gè)子場(chǎng)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(qiáng)度不同，產(chǎn)生不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光。每個(gè)子場(chǎng)的發(fā)光強(qiáng)度形成一定的比例關(guān)系，例如對(duì)于8子場(chǎng)，發(fā)光強(qiáng)度形成比例為1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128，則可以實(shí)現(xiàn)256等級(jí)灰度顯示。
本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)方法能夠?qū)崿F(xiàn)鐵電平板顯示器的快速尋址和灰度顯示。每個(gè)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(yáng)極110組成。當(dāng)掃描電極160上電壓高于尋址電極140電壓時(shí)(反向極化電壓)，顯示單元中鐵電薄膜150進(jìn)行反向極化，當(dāng)掃描電極160上電壓低于尋址電極140電壓時(shí)(正向極化電壓)，顯示單元中鐵電薄膜150進(jìn)行正向極化。本發(fā)明提出的驅(qū)動(dòng)方法將一場(chǎng)輸入圖像分為幾個(gè)子場(chǎng)進(jìn)行顯示。每個(gè)子場(chǎng)包括一個(gè)尋址期和一個(gè)顯示期，在尋址期按逐行尋址方式進(jìn)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(shí)，對(duì)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(jìn)行反向極化，利用鐵電薄膜150的記憶功能實(shí)現(xiàn)顯示單元的尋址；一行尋址完后，立即施加正向極化電壓進(jìn)入顯示期，同時(shí)對(duì)下一行施加反向極化電壓進(jìn)行尋址。在顯示期中，利用鐵電薄膜150的記憶功能及極化轉(zhuǎn)向電子發(fā)射機(jī)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?jiǎng)t不發(fā)射電子束。ITO陽(yáng)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(jīng)ITO陽(yáng)極110電壓加速后轟擊熒光粉發(fā)光。
在每一個(gè)子場(chǎng)的尋址期，通過(guò)施加不同的尋址電壓(反向極化電壓)，使每個(gè)子場(chǎng)中被尋址單元的鐵電薄膜形成不同強(qiáng)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(qiáng)度的電子束，從而轟擊熒光粉發(fā)出不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光。將各個(gè)子場(chǎng)的發(fā)光強(qiáng)度按一定比例進(jìn)行組合，可在實(shí)現(xiàn)高灰度等級(jí)的圖像顯示，例如，對(duì)于N個(gè)子場(chǎng)，若各個(gè)子場(chǎng)的放光強(qiáng)度按二進(jìn)制編碼則可以實(shí)現(xiàn)2N個(gè)灰度等級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種鐵電平板顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于將一場(chǎng)輸入圖像至少分為兩個(gè)子場(chǎng)進(jìn)行顯示，每個(gè)子場(chǎng)包括一個(gè)尋址期和一個(gè)顯示期；在尋址期按逐行尋址方式進(jìn)行尋址，尋址完一行就顯示一行，尋址一行時(shí)，對(duì)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(jìn)行反向極化，利用鐵電薄膜的記憶功能實(shí)現(xiàn)顯示單元的尋址；一行尋址完后，立即施加正向極化電壓進(jìn)入顯示期，同時(shí)對(duì)下一行施加反向極化電壓進(jìn)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(jīng)ITO陽(yáng)極電壓加速后轟擊熒光粉發(fā)光；在每一個(gè)子場(chǎng)的尋址期，通過(guò)施加大小不同的尋址電壓即反向極化電壓，使每個(gè)子場(chǎng)中被尋址單元的鐵電薄膜形成不同強(qiáng)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(qiáng)度的電子束，從而轟擊熒光粉發(fā)出不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光，將各個(gè)子場(chǎng)按發(fā)光強(qiáng)度比例進(jìn)行組合，可實(shí)現(xiàn)高灰度等級(jí)的圖像顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電平板顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，尋址期中，當(dāng)掃描電極Y電極上電壓高于尋址電極X電極上電壓時(shí)，對(duì)顯示單元中鐵電薄膜進(jìn)行反向極化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電平板顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在顯示期中，當(dāng)掃描電極Y電極上電壓低于尋址電極X電極上電壓時(shí)，對(duì)顯示單元中鐵電薄膜進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電平板顯示器驅(qū)動(dòng)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(guò)的單元發(fā)射電子激發(fā)熒光粉發(fā)光，未尋址的單元?jiǎng)t不發(fā)光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電平板顯示器驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，尋址電極和掃描電極上所使用到的驅(qū)動(dòng)電壓在10V到100V之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵電平板顯示器驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，ITO陽(yáng)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(qū)動(dòng)方法，該方法將一場(chǎng)圖像在時(shí)間上劃分為幾個(gè)子場(chǎng)，每個(gè)子場(chǎng)包括一個(gè)尋址期和一個(gè)顯示期，按照邊尋址邊顯示的方式進(jìn)行操作。在每個(gè)子場(chǎng)中，被尋址的單元進(jìn)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(duì)該行所有單元施加正向極化電壓進(jìn)入到顯示期，同時(shí)對(duì)下一行施加尋址電壓(反向極化電壓)進(jìn)入尋址期。各個(gè)子場(chǎng)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(qiáng)度的反向極化，在顯示期發(fā)射出不同電流強(qiáng)度的電子束，經(jīng)過(guò)ITO陽(yáng)極加速后激發(fā)熒光粉產(chǎn)生不同強(qiáng)度的可見(jiàn)光，未被尋址的單元?jiǎng)t不發(fā)光。將各個(gè)子場(chǎng)顯示期的發(fā)光強(qiáng)度按一定比例進(jìn)行組合，可實(shí)現(xiàn)高灰度等級(jí)的圖像顯示。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1674063SQ20051004198
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:西安交通大學(xué)