一種用於場致發射平板顯示的驅動集成電路和裝置的製作方法
2023-07-29 12:38:01 1
專利名稱：一種用於場致發射平板顯示的驅動集成電路和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯示器製造技術領域，特別涉及一種用於場致發射平板顯示的驅動集 成電路和裝置。
背景技術：
場致發射平板顯示器(Field Emission Display, FED)因為其優秀的圖像質量及節 電特性，被認為是未來理想的顯示技術，是現在新型平板顯示技術中的研究熱點之一。 平板顯示屏一般由兩個部分組成顯示屏幕和驅動集成電路(IntegratedCircuit, IC)。 其中，驅動集成電路是促進或制約顯示技術發展的重要因素；對於工作在高電壓下的 場致發射顯示器，除了通過新顯示材料的探索及新顯示器件結構的研究來實現降低工 作電壓的目的外，還需要對高壓驅動集成晶片進行研究。韓國Supertex公司2003年研 制出了驅動電壓為80 V、 32通道256級灰度顯示的高壓驅動集成晶片HV632,它適 用於FED以及PDP (PlasmaDisPlay，等離子顯示器)顯示驅動。
但是，目前國內對於FED的研究重點是場致發射顯示器件，對於FED驅動集成 電路的設計研究大多是基於韓國Supertex公司的FED像素驅動集成電路上的搭建，或 者FPGA (Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)編程設計。因此，函 待提出一種全新的FED高壓驅動集成電路，以便解決FED顯示的驅動問題。
發明內容
為了解決FED顯示的驅動問題，本發明提供了一種用於場致發射平板顯示的驅動 集成電路，所述電路包括
行掃描驅動電路，用於提供場致發射平板顯示器掃描電極所需要的具有定時性和 周期性的脈衝式高電壓；
數據驅動電路，釆用脈衝寬度調製的灰度顯示方式，用於輸出帶有灰度控制信息 的高壓顯示數據信號；
A/D轉換電路，用於將模擬視頻信號轉換為數位訊號；
時鐘控制電路，用於產生場致發射平板顯示器的行列同步時鐘信號；所述A/D轉換電路與所述時鐘控制電路相連，所述時鐘控制電路分別與所述行掃 描驅動電路和數據驅動電路相連。
所述行掃描驅動電路包括邏輯電路和高壓驅動電路；所述邏輯電路用於產生逐行 掃描脈衝信號；所述高壓驅動電路用於將低壓掃描控制信號轉換為高壓掃描脈衝信號。
所述行掃描驅動電路與場致發射平板顯示器的控制柵極相連，並採用逐行掃描方 式，輸出高電壓行選通控制信號。
所述行掃描驅動電路由移位寄存器、放大緩衝電路和電平位移轉換電路構成；所 述移位寄存器分別與所述時鐘控制電路及放大緩衝電路相連，所述放大緩衝電路與所 述電平位移轉換電路相連；所述電平位移轉換電路與場致發射平板顯示器的控制柵極 相連。
所述數據驅動電路由移位寄存器、鎖存器、比較器、計數器、放大緩衝電路和電 平位移轉換電路構成；所述移位寄存器分別與所述時鐘控制電路及鎖存器相連；所述 鎖存器與所述比較器相連；所述比較器分別與所述計數器及放大緩衝電路相連；所述 放大緩衝電路與所述電平位移轉換電路相連；所述電平位移轉換電路與場致發射平板 顯示器的發射陰極相連。
本發明還提供了一種用於場致發射平板顯示的驅動裝置，所述裝置包括
行掃描驅動模塊，用於提供場致發射平板顯示器掃描電極所需要的具有定時性和 周期性的脈衝式高電壓；
數據驅動模塊，採用脈衝寬度調製的灰度顯示方式，用於輸出帶有灰度控制信息 的高壓顯示數據信號；
A/D轉換模塊，用於將模擬視頻信號轉換為數位訊號；
時鐘控制模塊，用於產生場致發射平板顯示器的行列同步時鐘信號；
所述A/D轉換模塊與所述時鐘控制模塊相連，所述時鐘控制模塊分別與所述行掃 描驅動模塊和數據驅動模塊相連。
所述行掃描驅動模塊包括邏輯單元和高壓驅動單元；所述邏輯單元用於產生逐行 掃描脈衝信號；所述高壓驅動單元用於將低壓掃描控制信號轉換為高壓掃描脈衝信號。
所述行掃描驅動模塊與場致發射平板顯示器的控制柵極相連，並釆用逐行掃描方 式，輸出高電壓行選通控制信號。
所述行掃描驅動模塊由移位寄存器單元、放大緩衝單元和電平位移轉換單元構成; 所述移位寄存器單元分別與所述時鐘控制模塊及放大緩衝單元相連，所述放大緩衝單 元與所述電平位移轉換單元相連；所述電平位移轉換單元與場致發射平板顯示器的控制柵極相連。
所述數據驅動模塊由移位寄存器單元、鎖存器單元、比較器單元、計數器單元、 放大緩衝單元和電平位移轉換單元構成；所述移位寄存器單元分別與所述時鐘控制模 塊及鎖存器單元相連；所述鎖存器單元與所述比較器單元相連；所述比較器單元分別 與所述計數器單元及放大緩衝單元相連；所述放大緩衝單元與所述電平位移轉換單元 相連；所述電平位移轉換單元與場致發射平板顯示器的發射陰極相連。
有益效果本發明提供的驅動集成電路和裝置，滿足了FED顯示器的工作要求， 提高了 FED顯示器的圖像清晰度和色彩飽和度，同時還填補了我國在FED平板顯示 驅動技術方面的空白，對我國FED平板顯示技術的發展具有重大的意義。
圖l是本發明實施例提供的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路原理示意圖2是本發明實施例提供的行掃描驅動電路原理示意圖3是本發明實施例提供的數據驅動電路原理示意圖4是本發明實施例提供的4X4場致發射平板顯示的驅動集成電路的工作波形圖； 圖5是本發明實施例提供的用於場致發射平板顯示的驅動裝置結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。
參見圖1，本發明實施例提供的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路，包括行
掃描驅動電路101、數據驅動電路102、 A/D轉換電路103和時鐘控制電路104。 A/D 轉換電路103與時鐘控制電路104相連，時鐘控制電路104分別與行掃描驅動電路101 和數據驅動電路102相連。
行掃描驅動電路101，用於提供FED顯示器掃描電極所需要的具有定時性和周期 性的脈衝式高電壓。行掃描驅動電路101與FED顯示器的控制柵極相連，採用逐行掃 描方式，輸出高電壓行選通控制信號。行掃描驅動電路101包括邏輯電路和高壓驅動 電路；邏輯電路用於產生逐行掃描脈衝信號；高壓驅動電路用於將低壓掃描控制信號 轉換為高壓掃描脈衝信號。在實際應用中，行掃描驅動電路IOI由m個移位寄存器、 m個放大緩衝電路和m個電平位移轉換電路構成；移位寄存器分別與時鐘控制電路及 放大緩衝電路相連，放大緩衝電路與電平位移轉換電路相連；電平位移轉換電路與場致發射平板顯示器的控制柵極相連，如圖2所示。行掃描驅動電路101對FED顯示器 的逐行掃描通過移位寄存器級聯來實現，經過信號放大及低高壓電平轉換，產生像素 點發光所需要的高電壓行選通控制信號。在圖2中，Vdd為低壓電源，Vddh為高壓電 源，Gnd為地，Gate select為行選通信號，Scan clock為行掃描時鐘信號，Reset為復 位信號，HVoutl HVoutm為輸出端高電壓行選通控制信號。
數據驅動電路102，採用脈衝寬度調製的灰度顯示方式，具體是根據FED顯示 器陰極對電脈衝的反應特性，螢光粉點亮時間與亮度近似成正比，在脈衝電壓信號頻 率一定的情況下，通過調製脈衝電壓信號的脈衝寬度來控制FED顯示器陰極電子發射 時間的長短，從而實現對灰度級別的調節。當數據為0時，整個時鐘周期內脈衝為低 電平(假設高電平有效)；數據越大，整個時鐘周期內高電平脈衝部分越大。當FED 顯示器工作在脈波調製方式時，FED顯示器陰極的每個發射單元的電流密度在掃描周 期內沒有變化，像素的工作時間要根據像素的灰度等級變化。數據驅動電路102由n 個移位寄存器、n個鎖存器、n個比較器、l個計數器、n個放大緩衝電路和n個電平 位移轉換電路構成；移位寄存器分別與時鐘控制電路104及鎖存器相連；鎖存器與比 較器相連；比較器分別與計數器及放大緩衝電路相連；放大緩衝電路與電平位移轉換 電路相連；電平位移轉換電路與場致發射平板顯示器的發射陰極相連，如圖3所示。 數據驅動電路102與FED顯示器的發射陰極相連。在每個掃描周期內，數據驅動電路 102接收經過A/D轉換電路103轉換的形式為電壓脈衝信號的視頻顯示數據，電壓脈 衝信號的寬度與視頻顯示數據的灰度值對應；帶有灰度信息的視頻顯示數據通過移位 寄存器進入，經過鎖存器鎖存後， 一行上的所有列數據同時與計數器中的數值進行比 較，如果列數據大於計數器的數值，則輸出高電平(高電平有效)或低電平(低電平 有效)；經過比較後的輸出數據即是實現不同脈寬顯示的灰度級別視頻顯示數據；最後 經過信號放大及低高壓電平轉換，輸出帶有灰度顯示信息的高壓輸出數據。在圖3中， Shift Clock為數據時鐘，Latch Clock為數據鎖存時鐘，Counter Clock為計數器時鐘， CS為計數器選擇信號，D3D2D1D0為包含16級灰度信息的4位輸入數據。 A/D轉換電路103，用於將模擬視頻信號轉換為數位訊號。 時鐘控制電路104，用於產生FED顯示器的行列同步時鐘信號。 在實際應用中，A/D轉換電路103與時鐘控制電路104可以通過低壓CMOS電路 實現，行掃描驅動電路101和數據驅動電路102可以通過高低壓兼容CMOS電路實現。 邏輯電路負責控制FED顯示器信號和顯示數據；高壓驅動電路負責將信號電平移位和 對FED顯示器施加發光所需要的高壓脈衝。本發明實施例提供的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路為採用高壓CMOS集 成技術實現的單片集成FED驅動電路。圖4是4X4FED點陣驅動晶片工作時顯示的 包含9級灰度和6級灰度顯示信息的波形圖，Shift clock為數據時鐘，Latch clock為 數據鎖存時鐘，Counter clock為計數器時鐘，Scan clock為掃描時鐘，D3D2D1D0為4 位輸入數據，當數據為(1001， OllO)的方波信號時的輸出波形行選通時，FED顯示器 的控制柵極加高電平，FED顯示器的發射陰極電極不同的像素點上分別施加不同的灰 度顯示信息(低電平有效)，柵極和陰極之間的壓降超過發射閾值，控制像素點發光， 發光的時間由有效灰度脈衝寬度控制。
參見圖5，本發明實施例還提供了一種用於FED平板顯示的驅動裝置200，包括
行掃描驅動模塊201，用於提供場致發射平板顯示器205掃描電極所需要的具有 定時性和周期性的脈衝式高電壓；
數據驅動模塊202，採用脈衝寬度調製的灰度顯示方式，用於輸出帶有灰度控制 信息的高壓顯示數據信號；
A/D轉換模塊203，用於將模擬視頻信號轉換為數位訊號；
時鐘控制模塊204，用於產生場致發射平板顯示器205的行列同步時鐘信號；
A/D轉換模塊203與時鐘控制模塊204相連，時鐘控制模塊204分別與行掃描驅 動模塊201和數據驅動模塊202相連。
行掃描驅動模塊201包括邏輯單元和高壓驅動單元；邏輯單元用於產生逐行掃描 脈衝信號；高壓驅動單元用於將低壓掃描控制信號轉換為高壓掃描脈衝信號。
行掃描驅動模塊201與場致發射平板顯示器205的控制柵極相連，並採用逐行掃 描方式，輸出高電壓行選通控制信號。
行掃描驅動模塊201由移位寄存器單元、放大緩衝單元和電平位移轉換單元構成； 移位寄存器單元分別與時鐘控制模塊204及放大緩衝單元相連，放大緩衝單元與電平 位移轉換單元相連；電平位移轉換單元與場致發射平板顯示器205的控制柵極相連。
數據驅動模塊202由移位寄存器單元、鎖存器單元、比較器單元、計數器單元、 放大緩衝單元和電平位移轉換單元構成；移位寄存器單元分別與時鐘控制模塊204及 鎖存器單元相連；鎖存器單元與比較器單元相連；比較器單元分別與計數器單元及放 大緩衝單元相連；放大緩衝單元與電平位移轉換單元相連；電平位移轉換單元與場致 發射平板顯示器205的發射陰極相連。
本發明實施例提供的驅動集成電路和裝置，滿足了FED顯示器的工作要求，提高 了 FED顯示器的圖像清晰度和色彩飽和度，同時還填補了我國在FED平板顯示驅動技術方面的空白，對我國FED平板顯示技術的發展具有重大的意義。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種用於場致發射平板顯示的驅動集成電路，其特徵在於，所述電路包括行掃描驅動電路，用於提供場致發射平板顯示器掃描電極所需要的具有定時性和周期性的脈衝式高電壓；數據驅動電路，採用脈衝寬度調製的灰度顯示方式，用於輸出帶有灰度控制信息的高壓顯示數據信號；A/D轉換電路，用於將模擬視頻信號轉換為數位訊號；時鐘控制電路，用於產生場致發射平板顯示器的行列同步時鐘信號；所述A/D轉換電路與所述時鐘控制電路相連，所述時鐘控制電路分別與所述行掃描驅動電路和數據驅動電路相連。
2. 如權利要求l所述的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路，其特徵在於，所 述行掃描驅動電路包括邏輯電路和高壓驅動電路；所述邏輯電路用於產生逐行掃描脈 衝信號；所述高壓驅動電路用於將低壓掃描控制信號轉換為高壓掃描脈衝信號。
3. 如權利要求1或2所述的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路，其特徵在於， 所述行掃描驅動電路與場致發射平板顯示器的控制柵極相連，並採用逐行掃描方式， 輸出高電壓行選通控制信號。
4. 如權利要求1所述的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路，其特徵在於，所 述行掃描驅動電路由移位寄存器、放大緩衝電路和電平位移轉換電路構成；所述移位 寄存器分別與所述時鐘控制電路及放大緩衝電路相連，所述放大緩衝電路與所述電平 位移轉換電路相連；所述電平位移轉換電路與場致發射平板顯示器的控制柵極相連。
5. 如權利要求1所述的用於場致發射平板顯示的驅動集成電路，其特徵在於，所 述數據驅動電路由移位寄存器、鎖存器、比較器、計數器、放大緩衝電路和電平位移 轉換電路構成；所述移位寄存器分別與所述時鐘控制電路及鎖存器相連；所述鎖存器 與所述比較器相連；所述比較器分別與所述計數器及放大緩衝電路相連；所述放大緩 衝電路與所述電平位移轉換電路相連；所述電平位移轉換電路與場致發射平板顯示器 的發射陰極相連。
6. —種用於場致發射平板顯示的驅動裝置，其特徵在於，所述裝置包括 行掃描驅動模塊，用於提供場致發射平板顯示器掃描電極所需要的具有定時性和周期性的脈衝式高電壓；數據驅動模塊，採用脈衝寬度調製的灰度顯示方式，用於輸出帶有灰度控制信息的高壓顯示數據信號；A/D轉換模塊，用於將模擬視頻信號轉換為數位訊號；時鐘控制模塊，用於產生場致發射平板顯示器的行列同步時鐘信號；所述A/D轉換模塊與所述時鐘控制模塊相連，所述時鐘控制模塊分別與所述行掃描驅動模塊和數據驅動模塊相連。
7. 如權利要求6所述的用於場致發射平板顯示的驅動裝置，其特徵在於，所述行 掃描驅動模塊包括邏輯單元和高壓驅動單元；所述邏輯單元用於產生逐行掃描脈衝信 號；所述高壓驅動單元用於將低壓掃描控制信號轉換為高壓掃描脈衝信號。
8. 如權利要求6或7所述的用於場致發射平板顯示的驅動裝置，其特徵在於，所 述行掃描驅動模塊與場致發射平板顯示器的控制柵極相連，並採用逐行掃描方式，輸 出高電壓行選通控制信號。
9. 如權利要求6所述的用於場致發射平板顯示的驅動裝置，其特徵在於，所述行 掃描驅動模塊由移位寄存器單元、放大緩衝單元和電平位移轉換單元構成；所述移位 寄存器單元分別與所述時鐘控制模塊及放大緩衝單元相連，所述放大緩衝單元與所述電平位移轉換單元相連；所述電平位移轉換單元與場致發射平板顯示器的控制柵極相 連。
10. 如權利要求6所述的用於場致發射平板顯示的驅動裝置，其特徵在於，所述 數據驅動模塊由移位寄存器單元、鎖存器單元、比較器單元、計數器單元、放大緩衝 單元和電平位移轉換單元構成；所述移位寄存器單元分別與所述時鐘控制模塊及鎖存 器單元相連；所述鎖存器單元與所述比較器單元相連；所述比較器單元分別與所述計 數器單元及放大緩衝單元相連；所述放大緩衝單元與所述電平位移轉換單元相連；所述電平位移轉換單元與場致發射平板顯示器的發射陰極相連。
全文摘要
本發明公開了一種用於場致發射平板顯示的驅動集成電路和裝置，屬於顯示器製造技術領域。所述電路包括行掃描驅動電路、數據驅動電路、A/D轉換電路和時鐘控制電路；A/D轉換電路與時鐘控制電路相連，時鐘控制電路分別與行掃描驅動電路和數據驅動電路相連。所述裝置包括行掃描驅動模塊、數據驅動模塊、A/D轉換模塊和時鐘控制模塊；A/D轉換模塊與時鐘控制模塊相連，時鐘控制模塊分別與行掃描驅動模塊和數據驅動模塊相連。本發明滿足了FED顯示器的工作要求，提高了FED顯示器的圖像清晰度和色彩飽和度，同時還填補了我國在FED平板顯示驅動技術方面的空白，對我國FED平板顯示技術的發展具有重大的意義。
文檔編號G09G3/22GK101430854SQ20081022742
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者洋 夏, 宋李梅, 寰 杜, 王文博, 王曉慧 申請人:中國科學院微電子研究所