0 引 言
场致发射显示器(Field Emission Display,FED)是一种新型的平板显示器件,被认为是最有可能与等离子体(PDP)和液晶显示器(LCD)相竞争的平板显示器,它具有反应速度快,重量轻,功耗小,视角大,颜色鲜艳等优点,满足消费者对显示品质的要求,具有可观的市场前景。FED产生图像的原理与阴极射线管(CRT)相同,均为电子轰击荧光粉发光,但采用的是矩阵寻址的方式。FED驱动电路是FED研发的重中之重,福州大学在国家科技部和地方相关科技部门以及国内多家大型企业的关心支持下,已研制出25英寸具有自主知识产权的彩色大屏幕低逸出功印刷式场致发射显示器。根据FED矩阵寻址的特点,设计出了相应的矩阵扫描功率放大电路,包括分立和集成驱动以及结合分立和集成优点的混合型驱动电路。这些电路已经应用在25英寸QVGA,VGA的FED中,并将在34英寸FED驱动电路中得到进一步的应用。
1 FED矩阵扫描功率放大电路的特点
如图1所示,FED和大多数平板显示器一样,也是采用行列矩阵选址驱动工作方式,阳极加固定电压,栅极作为行电极,阴极作为列电极,每个行列电极交叉点就构成了一个像素单元。阳极电压由荧光粉所需的工作电压决定,行电极是逐行或者隔行加上扫描电压的,列电极加上视频图像信号,行列电压差产生场电子发射,电子在阳极电压的加速下轰击荧光粉发光。行电极的功能就是寻址扫描,并在行扫描期间,汇集所有列的电流,提供系统所需功耗。如VGA系统,设计的目标是列驱动电压脉冲幅度为100 V,电流脉冲幅度最大为6 mA,电子发射时行收集的电流最大为3.84 A,对于更高分辨率的系统来说这个数值还会更高,这对栅极高压功率放大电路提出了大电流和相对较大电压(100~200 V)的要求。这就要求在选择高压驱动晶体管或者MOS管的时候要充分照顾到电压和电流的要求,并且稳定性要相当好。对于集成电路来说要满足这个要求会更加的困难,因为集成电路的制作工艺限制,在市场上现在还找不到为FED驱动电流研制的专用芯片,借鉴PDP电路设计法,设计了一种基于PDP专用芯片 STV7696B的行集成系统。
实测FED阴极的逸出功典型值约为2 eV,实验测试的FED阴极的发射电流典型值约为3 mA/像素,最小阴极发射面积为O.4 mm×O.4 mm。表1是印刷型FED显示器的主要性能参数。
2 分立式矩阵扫描功率放大电路
基于分立式的矩阵扫描功率系统是CPLD可编程器件完成对主板提供的行信号进行译码,然后再经过高压MOS管的功率放大,完成整个系统。其系统框图如图2所示。