专利名称：场发射显示器及其驱动模块、驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种场发射显示器的驱动模块，尤其涉及一种具有电流检测的场发 射显示器的驱动模块。
背景技术：
近年来，随着显示技术的进步，各种新世代显示器随之发展与普及，例如液 晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机电激发光显示器(OLED)、场发射显示 器(FED)等。这些新世代的显示器，由于具有平面、重量轻、厚度薄、体积小等优点， 相对于传统的阴极射线管显示器的体积大、重量重的特性，因此，这些新世代的显示器 已渐渐取代传统旧型的阴极射线管显示器(CRT)。这些新世代显示器当中，场发射显示器具有与阴极射线管显示器相似的显示原 理，都是利用发射电子束撞击荧光幕产生红蓝绿三原色，以达到显示的目的，因此场发 射显示器常被称之为“Thin CRT”。不同的是，阴极射线管是利用加热阴极以发射高速 电子束，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子束的偏转角度，最后高速电子束击打 屏幕上的荧光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不 同的光点形成各种图案和文字。而场发射显示器则是利用数万个尖端所形成的电子发射 单元，利用尖端放电的原理发射出电子束，通过电压来调节电子束的强度，电子束直接 向前射出到对应的像素使各个像素的荧光体受到激发而发光。在构造上，阴极射线管显示器需要有足够的距离让高速电子束进行偏转。而场 发射显示器则不需要外加的电场与磁场控制电子束的偏转，其电子束直接向前射出到对 应的像素使各个像素的荧光体受到激发而发光，因此其阴极至阳极的距离可大幅度缩短 至1 2毫米(mm)。同时，由于场发射电子束的过程，在阴极与阳极加电场的瞬间就 会发生，因此不需要如热阴极电子源需要预热的过程，此外，由于是以电子束直接激发 荧光进行发光，因此也具有低功率消耗、高亮度及广视角的特点。图1所示为公知的场发射显示单元的结构剖面示意图。场发射显示单元10具有上基板11与下基板12，于下基板12之上设置有多个阴 极电极13，上基板11之下则设置阳极电极14，阴极电极13与阳极电极14相互面对，于 阴极电极13上制作多个电子束发射单元18，于多个阴极电极13之间具有多个绝缘层17 用以隔绝这些阴极电极13，于阳极电极14上另外设置了多个黑色矩阵16以及多个荧光 层15以形成像素，多个间隔物19(SpaCer)置放于上基板11与下基板12之间以支撑其间 隙，并且于上基板11与下基板12间的间隙须保持在高真空度的条件之下。其中，阳极 电极14可为一连续层或者是多个不连续层所组成，且一般选用导电玻璃(ITO)以增加透 光度；荧光层15由可产生红、绿、蓝三色的荧光粉或者是白光荧光粉所组成；电子束发 射单元18可为具有尖端的金属导体或者是多个纳米碳管形成的尖端，而金属导体则是具 有低功函数的材料，例如钼(Mo)、碳化钛(TiC)、钨(W)、硅(Si)等。图2所示为公知场发射显示器于不同的使用时间下的电流与电压关系的示意图。场发射显示单元10于初始时间T1使用时，会有较好的电流与电压的驱动关系， 如初始时间T1所对应的电流-电压特性曲线。场发射显示单元10使用一段时间后，例 如至时间T2，则阴极电极13上的电子束发射单元18的材料会因长期使用而造成衰退 劣化，所以，场发射显示单元10的电流-电压特性曲线即会开始衰退，如时间T2所对应 的电流-电压特性曲线，即产生场发射显示单元10的显示亮度降低等状况。若是再持续 使用一段时间，最终将导致场发射显示单元10的使用寿命(Lifetime)的终结。若是于初始时间T1以驱动电压VI施加于如图1的阴极电极13及阳极电极14 间，则会于电子束发射单元18产生电子束射向阳极电极14，而阳极电极14所接收的电子 束强度即是如图2的初始时间T1所代表的电流-电压特性曲线的驱动电流II。当继续使 用一段时间至时间T2，场发射显示单元10的显示品质开始劣化，如时间T2所代表的电 流-电压特性曲线，则提供相同的驱动电压VI仅能产生较低的驱动电流12。此表示 于初始时间T1与时间T2施加相同的驱动电压VI，其阴极电极13及阳极电极14间产生 电子束的强度会从驱动电流II降至驱动电流12，则场发射显示单元10的发光亮度则会降 低。所以，场发射显示单元10的阴极电极13的材料衰退劣化的速度是影响场发射显示 器使用寿命(Lifetime)的主要原因。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的发明目的是提供一种场发射显示 器的驱动模块及其驱动方法，以延长场发射显示器的使用寿命。本发明的实施例提供一种场发射显示器的驱动模块，包括一电源，产生一电 源信号；一驱动电路，与该电源电性连接，接收该电源信号并据以产生一驱动信号提供 至一场发射显示单元，并产生一驱动电流；一电流检测电路，与该驱动电路电性连接， 检测该驱动电流，并据以产生一检测信号；以及一控制电路，与该电流检测电路电性连 接，并根据该检测信号产生一控制信号以调整该驱动信号。本发明的另一实施例提供一种场发射显示器的驱动方法，包括提供一电源， 产生一电源信号；提供一驱动电路，具有一参考信号，根据该电源信号及该参考信号产 生一驱动信号，并将该驱动信号提供至该场发射显示单元以产生一驱动电流；提供一电 流检测电路，检测该驱动电流，并据以产生一检测信号；提供一控制电路，根据该检测 信号产生一控制信号；其中，该电源或该驱动电路至少其中之一接收该控制信号，并据 以调整该驱动信号。本发明的再一实施例提供一种场发射显示器，包括一场发射显示单元，其中 包括一对平行基板，且有一阴极电极与一阳极电极配置于该平行基板之间，且于该阴极 电极上配置一电子束发射单元；一驱动模块，包括一电源，产生一电源信号；一驱动 电路，与该电源电性连接，产生一驱动信号提供至阴极电极及该阳极电极，并驱动该电 子束发射单元发射一电子束，该阳极电极接收该电子束以产生一驱动电流；一电流检测 电路，与该驱动电路电性连接，检测该驱动电流，并据以产生一检测信号；以及一控制 电路，与该电流检测电路电性连接，并根据该检测信号产生一控制信号以调整该驱动信 号。
本发明提出的发明概念、机制与公知技术截然不同，以提供具有电流检测功能 的驱动模块以延长场发射显示器的使用寿命，以促进产业升级。以上的概述与接下来的详细说明及附图，都是为了能进一步说明本发明为达成 预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其他目的及优点，将在后续的说 明及附图中加以阐述。
图1所示为公知的场发射显示器的结构剖面示意图。图2所示为公知场发射显示器于不同的使用时间下的电流与电压关系的示意 图。图3所示为根据本发明实施例的场发射显示器的示意图。图4A、图4B、图4C所示为根据本发明实施例的驱动信号的信号波形图。图5为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。图6为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。图7为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。图8为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。图9为根据本发明实施例的具有电阻串联的场发射显示器的驱动模块示意图。图10为根据本发明实施例的具有光检测功能的场发射显示器的驱动模块示意 图。图11为根据本发明实施例的调整驱动信号的流程示意图。上述附图中的附图标记说明如下1、2、3 场发射显牙
10场发射显示单元
11上基板
12下基板
13阴极电极
14阳极电极
15荧光层
16黑色矩阵
17绝缘层
18电子束发射单元
19间隔物
20驱动模块
21电源
22驱动电路
23:电流检测电路24:控制电路25 电阻26 光检测单元
具体实施例方式本发明提出一种增加场发射显示器的使用寿命的方法，仅须适当调整驱动信 号，例如图2所示的驱动电压VI至驱动电压V2，即可获得相同的驱动电流11，使得 场发射显示单元10维持在相同的发光亮度，则场发射显示单元10的使用寿命即可大幅度 的增加。图3所示为根据本发明实施例的场发射显示器的示意图。场发射显示器1包括场发射显示单元10及其驱动模块20。场发射显示单元10 的结构与图1相同，驱动模块20则包含电源21、驱动电路22、电流检测电路23以及控 制电路24。电源21与驱动电路22电性连接，控制电路24则与电源21以及驱动电路22电 性连接，并且电流检测电路23与控制电路24电性连接，且电流检测电路23位于驱动电 路22内。驱动电路22分别与场发射显示单元10的多个阴极电极13及阳极电极14电性 连接以提供驱动信号，使得与多个阴极电极13电性连接的电子束发射单元18得以分别发 射电子束。于本实施例，控制电路24与电源21以及驱动电路22电性连接，本领域普通 技术人员也可将控制电路24与电源21或驱动电路22电性连接以单独控制其中之一。电源21提供一个电源信号至驱动电路22，驱动电路22接收此电源信号，并据以 产生一个驱动信号以驱动场发射显示单元10的阴极电极13及阳极电极14，并使得电子束 发射单元18产生电子束，电子束撞击荧光层15使得场发射显示单元10发光，并且产生 一个驱动电流。位于驱动电路22之中的电流检测电路23则检测此驱动电流，并产生一 个检测信号。控制电路24接收此检测信号并与一预定值进行比对，若是检测信号低于此 预定值，表示场发射显示单元10的阴极电极13或电子束发射单元18的材料已开始衰退 劣化，并影响场发射显示单元10的显示品质，则控制电路24产生一控制信号，并送至电 源21或驱动电路22以调整驱动信号，从而使得场发射显示单元10所产生的驱动电流恢 复到正常运行状况下的驱动电流，如此即可维持场发射显示单元10于正常显示状态的显 示亮度。请同时参考图2及图3。于初始时间T1所代表的电流-电压特性曲线中，若是 驱动电路22所提供的驱动信号的电位为VI，则电流检测电路23所检测到的驱动电流则 为驱动电流II，此即表示此场发射显示单元10处于正常运行的状态，其所显示的亮度为 正常亮度，也表示阴极电极13及电子束发射单元18所产生的电子束强度为正常强度。若 电流检测电路23所检测到的驱动电流为驱动电流12，即表示此场发射显示单元10的运行 效能已经开始衰退并进入时间T2所代表的电流-电压特性曲线，也表示阴极电极13及电 子束发射单元18所能发出的电子束强度降低，则场发射显示单元10的显示亮度则会开始 变暗，其中，驱动电流12小于驱动电流II。电流检测电路23根据所检测到的驱动电流产生一个检测信号以提供控制电路24控制电源21或驱动电路22，将驱动信号的电位从如图2所示电位VI调整至电位V2，如 此即可调整驱动电流12恢复成驱动电流II，则场发射显示单元10的显示亮度即可恢复至 初始时间T1的显示亮度。另外，由于驱动电路22所产生的驱动信号为一方波信号，因 此在本发明的另一实施例中，也可通过调整方波信号的占空比(duty cycle)来调整场发射 显示单元10的显示时间，通过显示时间的拉长，即可使得场发射显示单元10整体的显示 亮度提升。图4A、图4B、图4C所示为根据本发明实施例的驱动信号的信号波形图。图4A所示为根据本发明实施例的初始时间T1的驱动信号的信号波形图。图 4B及图4C所示为根据本发明实施例的调整后的驱动信号的信号波形图。于初始时间T1 的驱动电路22所产生的驱动信号为一方波信号，于本实施例其驱动信号的占空比(duty cycle)比例为50%，且驱动信号的电位为VI，如图4A所示。如上所述，电源21或驱动 电路22接收控制信号，则电源21或驱动电路22根据控制信号进行调整，以产生一个具 有较高电位的驱动信号，如图4B所示，或是产生一个具有较高占空比的驱动信号，如图 4C所示，即可适度调整驱动电流的产生，以使得场发射显示单元10的显示亮度维持于一 正常工作状态。本领域普通技术人员也可同时将上述调整驱动信号电位以及调整驱动信 号占空比的方法予以合并，也可达到相同的效果。图5为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。请同时参考图3及图5。电源21产生电源信号，送至驱动电路22，而驱动电路 22内部产生一参考信号，驱动电路22则根据电源信号以及参考信号，产生驱动信号以驱 动场发射显示单元10。于本实施例，此参考信号为一方波信号，电位为VI，占空比为 50%,且电源21的电源信号为直流信号，其电位为VI，因此，驱动电路22根据电源信 号以及参考信号产生的驱动信号为一方波信号，且占空比为50%以及电位为VI。于本实施例，电源21根据控制信号将电源信号从电位VI调整至电位V2，则驱 动电路22根据此电位为V2的电源信号进行驱动信号的调制，即可将驱动信号的电位从电 位VI调整至电位V2，并保持驱动信号的占空比为50%。如此即可使得场发射显示单元 10的驱动电流从12调整至驱动电流II，以保持场发射显示单元10的显示亮度于初始时间 的运行状态。图6为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。本实施例与图5相近，不同点在于电源21提供一方波信号作为电源信号，且 此电源信号具有50 %的占空比比例。电源21根据控制信号产生一具有较高电位的电源信 号，即从电位VI调整至电位V2，则驱动电路22根据此电源信号进行驱动信号的调制， 即可将驱动信号的电位从电位VI调整至电位V2，并保持驱动信号的占空比为50 %。图7为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。本实施例的实施方式与图5近似，不同点在于驱动电路22接收控制信号，并 根据控制信号调整参考信号的占空比比例来调制驱动信号。于本实施例，电源21的电源 信号为一直流信号，且此电源信号的电位为VI，驱动电路22的参考信号则根据控制信号产生一具有75%的占空比比例且电位为VI的参考信号。本实施例通过将驱动电路22的 参考信号的占空比比例从50%调整至75%，则驱动电路22产生的驱动信号的占空比比例 即可从50%调整至75%，并保持驱动信号的电位为VI。于本发明，驱动电路22的参考 信号的占空比比例可从10%调整至100%，本发明并不限于此。图8为根据本发明实施例的驱动电路、电源以及驱动电压的信号波形调整示意 图。本实施例的实施方式与图6近似，不同点在于电源21以及驱动电路22分别根 据驱动信号产生具有较高占空比比例的电源信号及参考信号且电位保持为VI。于本实施 例中，电源21以及驱动电路22分别根据控制信号，同时将如图6的50%占空比比例调 整为75%的电源信号及参考信号，则驱动电路22产生的驱动信号的占空比即可从50%调 整至75%，并保持驱动信号的电位为VI。其中，于本实施例，电源21的电源信号的占 空比并不需与驱动电路22的参考信号的占空比相同，且驱动电路22输出的驱动信号的占 空比取决于电源21或驱动电路22的较小的占空比，因此，当电源信号及参考信号的占空 比不同，仅需调整占空比较小的信号，即可据以调整驱动电路22输出的驱动信号的占空 比。于本发明实施例，电源21的电源信号以及驱动电路22的参考信号的占空比比例可 从10%调整至100%，本发明并不限于此。因此，由图5至图8，说明本发明可通过调整电源21的电源信号的电位或者占空 比，或者调整驱动电路22的参考信号的占空比，即可使得驱动电路22产生不同占空比比 例或者不同电位的驱动信号。本领域普通技术人员，也可调整驱动电路22的参考信号的 电位，或是同时调整电源21及驱动电路22的电位及占空比比例，也可达成相同的目的， 故本发明并不限于此。图9为根据本发明实施例的具有电阻串联的场发射显示器的驱动模块示意图。场发射显示单元10与图3相同，驱动模块20的电源21、驱动电路22、电流检 测电路23、控制电路24的连接关系也与图3相同，另有多个电阻25，连接于驱动电路22 以及多个阴极电极13之间，于本图仅显示其中一组驱动电路22及阴极电极13之间串联 的电阻25。本实施例于驱动电路22输出至每一个阴极电极13都串联一个电阻25，于本实 施例的电阻值为lk至100k欧姆，但是本发明并不限制电阻25的电阻值。由于驱动电路 22输出至每一个阴极电极13都串联一个电阻25，这些电阻25的电阻值远大于场发射显 示单元10的内部电阻值，因此当驱动电路22产生的驱动信号通过大电阻25输入至阴极 电极13时，即可忽略场发射显示单元10所具有的电阻值，也即于每一个像素都可产生相 对均勻的驱动电流，即可使得场发射显示单元10具有均勻的显示画面。图10为根据本发明实施例的具有光检测功能的场发射显示器的驱动模块示意 图。场发射显示单元10与图3相同，驱动模块20的电源21、驱动电路22、电流检 测电路23、控制电路24的连接关系也与图3相同，另有一光检测单元26，与控制电路24 电性连接。本实施例于场发射显示器3上配置一光检测单元26，其中，光检测单元26可为 一光检测器或者为一光敏电阻。于本实施例，场发射显示器3上配置光检测单元26以检测环境光源亮度，并根据环境 光源亮度产生一光检测信号。当环境光亮度越强，则光检 测单元26所产生的光检测信号强度越强，反之，环境光亮度越弱，则光检测单元26的光 检测信号强度越弱。控制电路24接收此光检测信号并据以产生控制信号，并根据上述实 施例的调制方法得以调整场发射显示单元10的显示亮度，即是，当环境光亮度越亮，则 控制电路24利用上述的调制方法以调制驱动信号，使得场发射显示单元10得以显示更高 的亮度，反之，当环境光亮度越弱，则控制电路24调整场发射显示单元10显示较低的亮 度。并且，控制电路24也可同时接受电流检测电路23的检测信号以及光检测单元26的 光检测信号，同时进行计算与比对以产生控制信号，通过电源21以及驱动电路22以调制 驱动信号，以调整场发射显示单元10的显示亮度。因此，根据本发明实施例，即可通过 一光检测单元26对场发射显示单元10做配合环境光亮度的显示亮度调整。图11为根据本发明实施例的调整驱动信号的流程示意图。请同时参考图3及图11。驱动模块20的驱动电路22产生一个驱动信号至阳极 电极14与多个阴极电极13，以使得多个阴极电极13的多个电子束发射单元18分别发射 电子束，并使得电子束撞击荧光层15而发光，同时会产生一个驱动电流。电流检测电路 23检测驱动电流，并依据驱动电流产生一个检测信号，如步骤S111所示。控制电路24 接收此检测信号，并将检测信号与一个预定值进行比对，如步骤S112所示。当检测信号 低于预定值，则控制电路24产生一个控制信号，如步骤S113所示。电源21以及驱动电 路22接收控制电路24的控制信号，并根据控制信号调整驱动电路22产生的驱动信号以 调整场发射显示单元10的显示亮度，如步骤S114所示。以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本 发明，本发明的所有范围应以所附的权利要求为准，任何本领域普通技术人员在本发明 的领域内，可轻易思及的变化或修饰都可涵盖在所附本发明所界定的权利要求范围。
权利要求
1.一种场发射显示器的驱动模块，其特征在于，包括 一电源，产生一电源信号；一驱动电路，与该电源电性连接，接收该电源信号并据以产生一驱动信号提供至一 场发射显示单元，并产生一驱动电流；一电流检测电路，与该驱动电路电性连接，检测该驱动电流，并据以产生一检测信 号；以及一控制电路，与该电流检测电路电性连接，并根据该检测信号产生一控制信号以调 整该驱动信号。
2.如权利要求1的驱动模块，其特征在于，该驱动电路包括一参考信号，并根据该 参考信号及该电源信号以产生该驱动信号，且该电源及该驱动电路根据该控制信号调整 该电源信号或该参考信号的电位或者占空比比例以产生不同电位或不同占空比的驱动信号。
3.如权利要求1的驱动模块，其特征在于，还包括一电阻，串联于该驱动电路与该场 发射显示单元之间。
4.如权利要求1的驱动模块，其特征在于，还包括一光检测单元，与该控制电路电性 连接，该光检测单元检测外界环境光，并据以产生一光检测信号。
5.如权利要求4的驱动模块，其特征在于，该控制电路根据该光检测信号产生一控制 信号以控制该电源或该驱动电路至少其中之一以调整该驱动信号。
6.—种场发射显示器的驱动方法，其特征在于，包括 提供一电源，产生一电源信号；提供一驱动电路，具有一参考信号，根据该电源信号及该参考信号产生一驱动信 号，并将该驱动信号提供至该场发射显示单元以产生一驱动电流； 提供一电流检测电路，检测该驱动电流，并据以产生一检测信号； 提供一控制电路，根据该检测信号产生一控制信号；其中，该电源或该驱动电路至少其中之一接收该控制信号，并据以调整该驱动信号。
7.如权利要求6的方法，其特征在于，该电源及该驱动电路根据该控制信号调整该电 源信号或该参考信号的电位或者占空比以产生不同电位或不同占空比的驱动信号。
8.—种场发射显示器，其特征在于，包括一场发射显示单元，其中包括一对平行基板，且在该平行基板之间配置有一阴极电 极与一阳极电极，且于该阴极电极上配置一电子束发射单元； 一驱动模块，包括 一电源，产生一电源信号；一驱动电路，与该电源电性连接，产生一驱动信号提供至阴极电极及该阳极电极， 并驱动该电子束发射单元发射一电子束，该阳极电极接收该电子束以产生一驱动电流；一电流检测电路，与该驱动电路电性连接，检测该驱动电流，并据以产生一检测信 号；以及一控制电路，与该电流检测电路电性连接，并根据该检测信号产生一控制信号以调 整该驱动信号。
9.如权利要求8的场发射显示器，其特征在于，该控制电路还至少与该电源或该驱动 电路之一电性连接。
10.如权利要求9的场发射显示器，其特征在于，该电源及该驱动电路根据该控制信 号调整该电源信号或该参考信号的电位或者占空比比例以产生不同电位或不同占空比的 驱动信号。
全文摘要
本发明公开一种场发射显示器及其驱动模块、驱动方法，其中该驱动模块包含一电源，用以产生一电源信号、一驱动电路，与电源连接，用以产生一驱动信号提供至场发射显示单元的阴极电极及该阳极电极，并且场发射显示单元根据驱动信号产生一驱动电流、一电流检测电路，配置于驱动电路内，用以检测驱动电流，并据以产生一检测信号、以及一控制电路，与电流检测电路连接，用以接收检测信号，并将检测信号与一预定值比对后产生一控制信号以控制该电源或该驱动电路以调整该驱动信号。本发明提供具有电流检测功能的驱动模块以延长场发射显示器的使用寿命，以促进产业升级。
文档编号G01R19/165GK102024416SQ200910169149
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者叶家福, 方金寿, 萧俊彦, 詹德凤, 陈楷璿 申请人:东元奈米应材股份有限公司