基于集成电路的场发射平板显示器件驱动电路技术的研究

中山大学硕士学位论文基于集成电路的场发射平板显示器件驱动电路技术的研究姓名：曹杨申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：邓少芝20070608基于集成电路的场发射平板显示器件驱动电路技术的研究作者：曹杨学位授予单位：中山大学相似文献(10条)1.期刊论文杨延宁.张志勇.张威虎.张富春.刘立军.YANGYan-ning.ZHANGZhi-yong.ZHANGWei-hu.ZHANGFu-chun.LIULi-jun钛基纳米金刚石FED驱动电路设计-微计算机信息2008,24(35)简要介绍了钛基纳米金刚石涂层的场发射阴极的工艺.设计了AT89S51单片机为控制核心的逻辑电路和以高压驱动芯片IR2113与高压MOS管为主的高压驱动电路,采用51汇编语言编写了控制驱动程序,在16×16矩阵选址的钛基纳米金刚石涂层的FED器件上实现了简单图形和字符的动态显示.给出了实现大屏幕矩阵显示的驱动电路的单片机与后级逻辑控制电路的连接方法.2.学位论文杨万昌纳米金刚石场发射显示器专用电源和驱动控制系统的研制2009场致发射显示器件(FED)作为新一代自主发光型平板显示器，它几乎兼具阴极射线管显示器(CRT)和其他平板显示器的优点，具有广阔的应用前景，是当前平板显示器研究的热点。目前研究主要集中在阴极材料上，而FED产业的迅速发展离不开配套驱动电路的发展，驱动电路研究的相对滞后，制约着FED产业化的进程。本文在纳米金刚石涂层场发射阴极研究的基础上，以4英寸纳米金刚石FED显示屏为目标，结合该阴极的性能参数，通过对不同电源类型和电路拓扑结构的分析，选择反激式开关电源拓扑作为FED专用电源的基本拓扑，并设计了32×32点阵的纳米金刚石FED驱动电路。设计的专用电源以脉宽调制器件UC3842为核心，包括电磁干扰(EMI)滤波电路、输入整流滤波电路、反激式变压器、RCD缓冲电路、过流保护电路、反馈稳压电路、PWM控制电路以及输出整流滤波电路等。在设计过程中，理论计算和软件仿真相结合，确定了所需的电路参数，以此选择元器件。预期目标是实现5W500mA、15V/500mA和2000V/15mA三路输出。最后给出了电源电路的原理图仿真和硬件实物调试结果，所得结果与预期设计目标基本相符。驱动电路以AT89S51为核心，包括逻辑控制单元、行列寻址单元、光耦隔离单元和电平转换单元等。在分析了各个模块的功能和实现方法的基础上，以集成数据驱动芯片HV632PG和译码器74HC154为核心，设计了灰度调制和扫描显示电路；以半桥驱动芯片IR2235和光耦隔离芯片TLP521-4为核心，设计了电平转换电路和高低压隔离电路。所设计的驱动电路输出电压达2000V，能够实现256灰度等级的调制以及简单图形或字符的动态显示。针对设计的驱动电路所要实现的功能，运用汇编语言编写了相应的程序，在KeilμVision3环境下进行编译和调试，通过XLISP下载软件下载到单片机中，并在LED显示屏上验证了字符动态扫描的显示效果。3.期刊论文钱敏.冯涛.林丽锋.李天军.丁慧.张哲娟.陈奕卫.孙卓.QIANMin.FENGTao.LINLifeng.LITianjun.DINGHui.ZHANGZhejuan.CHENYiwei.SUNZhuo40inch碳纳米管场发射显示屏的驱动系统研究-电子器件2009,32(3)针对自行研制开发的国内最大的40inch二极管型纳米碳管场发射显示屏,采用DVI数字视频接口技术,结合图像解码电路、FPGA控制电路、行列驱动电路,研究开发了二极管型纳米碳管场发射显示屏专用驱动技术,并成功实现了大屏幕动态显示.4.学位论文陈楠纳米金刚石粉涂层的场发射显示器驱动电路的设计2006当前场发射显示器(FieldEmissionDisplay-FED)因其自身的优势而成为研究的重点，而FED的迅速发展离不开驱动电路的发展。传统的高压直流电源体积和耗损功率很大，效率低。本文将开关电源技术应用于高压电源中，提出了驱动场发射的高压电源的设计方案，提高了电源的效率，并将低压电路与高压电路整合在一起，为高压电路中的集成电路和FED点阵控制供电。本文在总结了前期所作的基于纳米金刚石粉涂层工艺FED测试实验结果的基础上，详细分析了不同的电源类型和电路的拓扑结构，通过所得到的场发射的基准参数，选取了脉宽调制反激式电路为开关电源的基本拓扑。重点探索了高低压反激式变压器的参数的计算，得出了详细并且切合实际的分析计算方案。通过开关电源的要求(＞20kHz)，以高低压变压器(100kHz)为核心，设计了应用于FED驱动电路的反激式电路的实现方案，主电路通过PWM控制电路和反馈电路的控制使输出为连续可调的高压，辅助电路通过低压变压器输出供电绕组的反馈来控制使输出为稳定直流电压(5V/24V)。通过电源仿真软件Saber对反激式电路的参数进行了仿真分析，最终绘制电路PCB板，搭建了样板电路，并对其进行了测试验证，得到了与预期设计目标基本相符的低压部分的结果。5.期刊论文戴丽娟.冯涛.蒋军.王曦.柳襄怀.李琼.张峰.DAILi-juan.FENGTao.JIANGJun.WANGXi.LIUXiang-huai.LIQiong.ZHANGFengCNT-FED点阵显示器件的研制及其驱动电路设计-光电子技术2006,26(2)采用丝网印刷技术和等离子体表面处理方法,制备了16×16点阵式碳纳米管场发射显示器件(CarbonNanotubeFieldEmissionDisplay,CNT-FED).根据CNT-FED的结构特点,研究了CNT-FED的显示驱动原理,设计了以51单片机为控制核心的驱动电路,实现了点阵式显示器件的动态显示.6.会议论文杨延宁.张志勇.翟春雪.张艳阳.杨万昌基于单片机的纳米金刚石涂层场发射显示器驱动电路设计2008在680℃～730℃的相对较低的温度下,本文采用简易的旋涂法等工艺制备了钛基纳米金刚石涂层的场发射阴极,场致发射特性实验表明,可以实现稳定的场致电子发射,样品的阈值场强为6.3V/μm,场发射电流密度在21V/μm场强下可达到60.7μA/cm2,将制备的场发射阴极应用到FED中,设计了以89S51单片机为控制核心的逻辑电路和以高压驱动芯片IR2113与高压MOS管为主的高压驱动电路,仿真波形良好。采用汇编语言编写了控制驱动程序,在16×16矩阵选址的金刚石涂层的场发射平板显示器上实现了简单图形和字符的动态显示，为大屏幕场发射平板显示器驱动电路的设计提供了一定的理论基础。7.学位论文宗耿碳纳米管FED驱动系统的研究2005本论文首先介绍了平板显示器和传统的CRT显示器在结构上的不同，其像素的构成和相应的驱动方式都存在着很大的差异。作为平板显示器的一种，碳纳米管FED采用矩阵扫描的方式实现动态显示，并采用电压脉宽调制的方法实现其灰度。整个驱动系统由接口电路、逻辑主控电路、数据存储电路、行列驱动电路组成。针对二级结构的七段码FED，设计了数字和简单字符动态显示的驱动电路。通过控制高压场效应管的导通与截止来控制共阳极七段码FED的阴极电压，从而实现扫描显示。高压场效应管的逻辑控制信号由可编程逻辑CPLD产生。根据矩阵式FED的特点，设计了实现动态字符和图像的显示驱动电路。针对32×32线的FED显示屏，在单管驱动电路的基础上，修正了充电时间过长的问题，采用双管驱动电路实现动态字符的跳变。采用阳极浮动技术，提高驱动系统的驱动电压，增加FED显示屏的显示亮度，得到了较好的显示结果。针对64×64线和96×72线的FED显示屏，采用分离元件和行列驱动芯片，分别实现了字符滚动显示和16级灰度图像的动态显示。在字符滚动显示实验中，利用FPGA内服的存储资源存储显示信息；在16级灰度图像的动态显示实验中，采用外部EPPROM存储显示信息。最后，进行了视频显示系统的研究。在碳纳米管FED驱动系统的基础上，引入视频解码系统，组成较完整的视频显示系统。视频解码板采用SV1600，接收DVD机输出的RGB视频信号，在主控电路中进行高4位灰度信号的截取，在96×72线的FED上实现16级灰度图像的显示。8.期刊论文盛海峰.罗淑云.于宏宇.刘珩HV53/5408高压驱动器的特点及其应用-电子技术应用1999,25(10)一些新型的显示器件如场发射显示器需要高压驱动信号(约80V),一般的液晶驱动器无法满足这样的驱动要求,而Supertex公司的HV53/5408高压驱动器可以提供高达90V的驱动信号.介绍了HV53/5408高压驱动器的性能和特点,并给出其用于FED驱动电路中的实例.9.学位论文顾伟场发射显示器的工作机理及器件性能研究2007场发射显示器是众多的平板显示器中最有潜力提供最佳的图像质量和综合性能的一种。经过了多年的发展，其在器件结构、发射材料和工艺水平等方面均取得了长足的进步。尤其是最近几年碳纳米管和氧化锌等新型发射体的引入，更大大促进了FED的快速发展。本文的研究围绕着FED的工作机理和器件性能来展开，首先在介绍了场致发射的原理之后，指出实际测量所得电流是由一个完整回路中的各个环节共同决定，而不是仅由描述发射体．真空界面的F-N公式描述。由此对这一回路中的各个环节分别进行了分析论证。对于发射体顶端的研究表明，发射体的发射能力本质上不是由几何外观而是由顶端电子能量状态决定。最终得到的最优单根碳管发射体为顶端开口、管径接近6nm、长度不低于60nm却又不过分长的单壁碳管，而最优阴极则是由上述碳管以50nm的间距所形成的阵列组成。碳管管壁上最常见的两类缺陷为分子异构类缺陷和原子缺失类缺陷，其中前者会降低电子输送能力进而降低发射电流，而后者将提供额外的发射位置进而增大发射电流。其规律分别可以通过指数函数和对数函数加以表达。碳管底部与电极的接触状态是决定尖端发射比例的重要因素，因而也是增大发射能力的重要改进环节。综合顶端、管壁和底部的结果，文中给出了实测电流的完整表达。FED的亮度均匀性不仅与发射体有关，也与器件结构和驱动电位有关。文中在分析了这些关系之后，提出了一种采用双层基板的结构。此结构下的FED当屏幕小于5英寸时，可以完全取消支撑体的使用，并且阴阳极基板不发生形变，很好的保证了屏内的结构、场强和亮度的一致性。对于采用支撑体的情况，则针对柱型、墙型和十字墙型支撑体分别进行了优化配置。其共同的核心思想在于采用等边三角形的支撑体阵列，这是所有可能的支撑体排列方式中效率最高的一种。当保持支撑体数量不变时，这一方式可以降低三分之一的基板形变和亮度波动；而当保持基板形变和亮度波动水平时，则可以节约三分之一的支撑体数量。对目前各种FED的象素结构进行了综合评述。随后在传统的电子束发散的视角之外，着重从电路和电场两个角度分析了象素间串扰的成因和抑制方法。对于电路原因给出了分析模型：对于电场原因指出在非选中象素处施加负偏压可以有效的抑制此类串扰，而调整几何参数则效果不大。给出了以丝网印刷为主要手段的FED工艺制备流程并对各个环节，尤其是发射体在工艺过程和工作过程中的热稳定性，进行了性能上的探讨。同时针对实验中碳管在高温工艺过程中遗失的现象，将保护气注入方式由向烧结炉中注入改为向屏内注入。对比实验的结果表明，在相同情况下，旧有方式下样屏内碳管全部丢失，而新方式下碳管形貌和发射特性没有受到影响，是一个有效的实验改进方案。文中还对三极FED建立了内部等效电路模型，再与外部驱动电路结合，得到了描述器件电路性能的完整同路。利用这一回路，重点分析了驱动波形的性质。结果表明含有中间层基板的CNT-FED结构在改善驱动波形、确保阴极发射性能等方面，均较普通三极结构具有更好的性能，同时也有利于实现高分辨率下高灰度等级的显示。10.期刊论文杨堃.YangKun碳纳米管场致发射显示器与驱动系统的集成研究-电子测量技术2007,30(5)碳纳米管场致发射显示器因其特有的性质和优良的性能赢得了普遍关注.场致发射显示器的驱动电路设计与制作是场致发射显示器的一个重要部分,使用非专用驱动系统导致驱动部分体积庞大、连线