JP2004111368A

JP2004111368A - カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ

Info

Publication number: JP2004111368A
Application number: JP2003275235A
Authority: JP
Inventors: Yu-Wu Wang; 王　右武; Chun-Tao Lee; 李　鈞道; Seichu Ri; 李　正中
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US6882112B2; US20040051468A1

Abstract

【課題】カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを提供する。
【解決手段】ナノチューブ電界放出ディスプレイは、ナノチューブ電界放出セル、アクティブ装置、コンデンサを備える。ナノチューブ電界放出セルは、陰極、ゲート、陽極、からなり、陰極は電界放出用のナノチューブを備える。アクティブ装置は第１電極、第２電極、および制御電極からなり、第２電極はナノチューブ電界放出セルのゲートに結合される。コンデンサはナノチューブ電界放出セルのゲートと電圧源間に結合され、ゲート電圧を保存し、ナノチューブ電界放出セルの明るさとグレイレベルを制御する。
【選択図】図５

Description

　本発明は、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ（Carbon nanotube field emission display、ＣＮＴ−ＦＥＤ）に関するもので、特に、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイに適用されるアクティブ制御に関するものである。

　カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイは、一種のマトリクス駆動のＦＥＤである。各画素中の陰極は、電子発射源（electron emission source）のナノチューブ層を有する下基板で、陽極は、電子吸引の透明電極を有する上基板である。陰極は、電子を加速し、蛍光体に衝突させて、発光させる。ＦＥＤの画素の配置は、画像を表示する。カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイは、たとえば特許文献１の装置のように２つの電極、すなわち陽極と陰極、あるいは、たとえば特許文献２の装置のように３つの電極、すなわち陰極、陽極、ゲートにより実行される高電圧装置である。カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの長所は、高電圧、低電流で、高発光を達成することである。よって、液晶ディスプレイの軽量、薄型の特性に加えて、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイは、陰極線管（cathode ray tube、ＣＲＴ）ディスプレイの高発光特性を有し、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを、競争力を具備した平面ディスプレイにする。三極構造のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの発光メカニズムは以下で示される。蛍光体は陽極に設置され、先端放電（point discharge）の電子発光源であるＣＮＴは、陰極上に設置される。ゲートは、陽極と陰極間に配置され、高電圧領域により、ＣＮＴの先端から、電子を引き抜き、電子を加速して陰極に衝突させ、発光させる。これにより、三極構造のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの動作電圧は減少する。

　公知のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの制御方法は、アクティブ（active）、あるいはパッシブ（passive）制御である。パッシブ制御は２つ、あるいは３つの電極構造に分けられる。図１は、二極構造のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを示す図であり、ＣＮＴ７、陰極６、陽極８、からなる。動作モード下で、陽極８は、陰極６で電界放出を誘発する高電圧を提供し、電子が陽極８に衝突して、燐光を発する。パッシブ制御において、各画素は、スキャンにより瞬間的に発光し、陽極８で高電圧を提供する時間は、パルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）信号により制御されて、グレイレベル（gray level、階調）を調整する。カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイは、短時間で、瞬間発光を提供して、要求される平均発光が、フレーム期間で達成されなければならない。図１の動作は、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの寿命を短縮させ、また、高い制御電圧を必要とする。図２は、三極構造のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを示す図であり、ＣＮＴ７、陰極６、陽極８、ゲート９、からなる。通常のオンモード下で、陽極８は高電圧を提供して、電子を陰極６から引き抜き、ゲート９は電圧を減少し、電子を引き抜いて、低制御電圧を達成する。ゲート９はまた、負電圧を提供し、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイをオフにする。ゲート９は電子の数を制限するのに用いられ、陽極８での燐光とグレイレベルを制御する。しかし、図２の動作は、やはり、ＰＷＭ信号により制御し、一時的な視覚を達成するため、同様に、寿命を短縮してしまう。

　図３は、ＴＦＴのようなアクティブ装置Ｔ１を備える二極構造のＣＮＴ−ＦＥＤ、およびＣＮＴ７、陰極６、陽極８、からなる二極構造のＣＮＴ−ＦＥＤに適用されるアクティブ制御の構造を示す図である。図４は、図３の等価回路を示す図である。動作モード下で、スキャンライン２５は電圧を提供して、アクティブ装置Ｔ１をオンにし、データライン２７は、アクティブ装置Ｔ１により、陰極に電気的に結合されて電界放出を制御し、陽極８で燐光を誘発する。スキャンライン２５が電圧を提供して、アクティブ装置Ｔ１をオフにすることにより、陽極で燐光を消す。グレイレベルの調整は、発光時間を制御することにより達成される。図３の構造は、低制御電圧、高アノード電圧の長所を具備するが、高瞬間発光と寿命の短縮という欠点が残る。

　高制御電圧、高瞬間発光および短寿命という欠点を改善するため、アクティブ制御、低制御電圧、制御電圧保存、グレイレベル保存、高発光、消耗電力節約という長所を具備するような、アクティブ装置、コンデンサ、および三極ＣＮＴ−ＦＥＤの結合が必要である。本発明のＣＮＴ−ＦＥＤは、多様な工程に適用される新規の制御方式である。

特開平１１−２９７２４５号公報特開平１１−１６２３８３号公報

　本発明は、ナノチューブ電界放出ディスプレイのアクティブ制御方法を提供することを目的とする。

　本発明は、ナノチューブ電界放出ディスプレイであって、電界放出用のナノチューブを備える陰極、ゲート、および陽極からなるナノチューブ電界放出セルと、第１電極、前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートに結合される第２電極、および制御電極を有するアクティブ装置と、前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートと電圧源との間に結合され、ゲート電圧を保存して、前記ナノチューブ電界放出セルの明るさとグレイレベルを制御するコンデンサと、からなることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　さらに、前記アクティブ装置の前記第１電極に結合されたデータラインと、前記アクティブ装置の前記制御電極に結合されたスキャンラインと、を備え、前記スキャンラインがスキャン信号を受信する時、前記アクティブ装置はオンで、データは前記データラインにより前記コンデンサに入力され、前記スキャン信号の機能が無効である時、前記アクティブ装置はオフで、前記コンデンサは前記データを保存することを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　さらに、スキャンライン、データライン、ナノチューブ電界放出セル、アクティブ装置、コンデンサ、を備え、前記ナノチューブ電界放出セル、前記アクティブ装置、および前記コンデンサは、スキャンラインとデータラインの交差点に設置され、前記スキャンラインはアクティブ装置の制御電極に結合され、前記データラインは前記アクティブ装置の前記第１電極に結合され、アクティブ装置の前記第２電極とコンデンサは、ナノチューブ電界放出セルのゲートに結合されることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。　

　フレームのスキャン期間において、スキャン信号は対応するスキャンラインに入力され、対応するアクティブ装置はオンになり、データは対応するデータラインとアクティブ装置により、対応するコンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに入力され、前記スキャン信号の機能が無効である時、アクティブ装置はオフで、コンデンサは前記データを保存することを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　前記アクティブ装置は、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることが好ましい。

　前記コンデンサは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることが好ましい。

　前記ナノチューブ電界放出セルは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることが好ましい。

　本発明は、ナノチューブ電界放出ディスプレイであって、電界放出用のナノチューブを備える陰極、ゲート、および陽極からなるナノチューブ電界放出セルと、第１電極、および前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートに結合される第２電極を有する第１ダイオードと、前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートに結合される第１電極、および第２電極を有する第２ダイオードと、前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートとスキャンラインとの間に結合され、ゲート電圧を保存して、前記ナノチューブ電界放出セルの明るさとグレイレベルを制御するコンデンサと、からなることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　前記第１ダイオードの前記第１電極は陽極で、前記第１ダイオードの前記第２電極は陰極で、前記第２ダイオードの前記第１電極は陽極で、前記第２ダイオードの前記第２電極は陰極であることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　前記第１ダイオードの前記第１電極は陰極で、前記第１ダイオードの前記第２電極は陽極で、前記第２ダイオードの前記第１電極は陰極で、前記第２ダイオードの前記第２電極は陽極であることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　さらに、前記第１ダイオードの前記第１電極に結合された第１データラインと、前記第２ダイオードの前記第２電極に結合された第２データラインと、前記コンデンサに結合されたスキャンラインと、を備え、前記第１データラインが制御電圧を受信し、前記スキャンラインがスキャン信号を受信する時、前記第１ダイオードはオンで、前記第２データラインは第１バイアス電圧を受信し、前記第２ダイオードはオフで、前記制御電圧は前記第１データラインと前記第１ダイオードにより、前記コンデンサに入力され、前記スキャン信号の機能が無効の時、前記第１および第２ダイオードはオフで、前記コンデンサはデータを保存し、前記第２データラインが第２バイアス電圧を受信する時、前記第２ダイオードはオンで、前記コンデンサの前記制御電圧は消去されることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　さらに、スキャンライン、第１データライン、第２データライン、ナノチューブ電界放出セル、第１ダイオード、第２ダイオード、コンデンサ、を備え、前記ナノチューブ電界放出セル、第１ダイオード、第２ダイオード、および前記コンデンサは全て、スキャンラインと第１データラインの交差点に設置され、前記スキャンラインは対応するコンデンサに結合され、前記第１データラインは前記第１ダイオードの前記第１電極に結合され、前記第２データラインは前記第２ダイオードの前記第２電極に結合され、前記第１ダイオードの前記第１電極と前記第２ダイオードの前記第２電極は、コンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに結合されることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　フレームのスキャン期間において、スキャン信号は対応するスキャンラインに入力され、前記対応する第２データラインは第１バイアス電圧を受信し、第２ダイオードはオフになり、データは対応するデータラインと第１ダイオードにより、対応するコンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに入力され、前記スキャン信号の機能が無効である時、前記第１ダイオードはオンで、コンデンサは前記データを保存し、他のフレームのリセット期間、前記対応する第２データラインは、第２バイアス電圧を受信し、第２ダイオードはオフで、コンデンサに保存された前記データは消去されることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。

　前記第１および第２ダイオードは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることが好ましい。

　アクティブ制御、低制御電圧、制御電圧保存、グレイレベル保存、高発光、消耗電力節約が達成される。

　上述の目的を達成するため、本発明は、アクティブ装置とコンデンサを備えるナノチューブ電界放出セルを提供する。ナノチューブ電界放出セルは、陰極、ゲート、陽極を含む。陰極は、電界放出用のナノチューブを備える。アクティブ装置は、第１電極、第２電極、制御電極からなる。第２電極は、ナノチューブ電界放出セルのゲートに結合される。コンデンサは、ナノチューブ電界放出セルのゲートと電圧源との間に結合され、ゲート電圧を保存して、ナノチューブ電界放出セルの明るさおよびグレイレベルを制御する。

　アクティブ装置により、本発明は、アクティブ制御マトリクスを開示する。アクティブ制御マトリクスは、スキャンライン、データライン、アクティブ装置からなる。ナノチューブ電界放出セル、アクティブ装置、コンデンサは、スキャンラインとデータラインの交差点に設置される。スキャンラインは、アクティブ装置の制御電極に結合される。データラインはアクティブ装置の第１電極に結合される。アクティブ装置の第２電極とコンデンサは、ナノチューブ電界放出セルのゲートに結合される。

　アクティブ制御を実現するために、２つのダイオードとコンデンサを備えるナノチューブ電界放出セルを提供する。第１ダイオードは、第１電極と第２電極とを備え、第２電極は、ナノチューブ電界放出セルのゲートに結合される。第２ダイオードは第１電極と第２電極とを備え、第１電極は、ナノチューブ電界放出セルのゲートに結合される。

　コンデンサは、ナノチューブ電界放出セルのゲートとスキャンライン間に結合され、ゲート電圧を保存し、ナノチューブ電界放出セルの明るさとグレイレベルを制御する。

　上述のアクティブ装置、第１ダイオード、第２ダイオードにより、本発明は、もう一つのアクティブ制御マトリクスを開示する。アクティブ制御マトリクスは、スキャンライン、第１データライン、第２データライン、ナノチューブ電界放出セル、第１ダイオード、第２ダイオード、コンデンサ、からなる。ナノチューブ電界放出セル、第１ダイオード、第２ダイオード、コンデンサは、スキャンラインと第１データラインとの交差点に設置される。スキャンラインは、対応するコンデンサに結合される。第１データラインは第１ダイオードの第１電極に結合される。第２データラインは第２ダイオードの第２電極に結合される。第１ダイオードの第１電極と第２ダイオードの第２電極は、コンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに結合される。

　上述した本発明の目的、特徴、および長所をいっそう明瞭にするため、以下に本発明の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照しながらさらに詳しく説明する。

実施の形態１
　図５は、実施の形態１のアクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤを示す図である。アクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤは、アクティブ装置Ｔ１と、コンデンサＣ１と、陰極６、ゲート９、陽極８からなる三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００、を備える。動作方法は以下のとおりである。

　１．陽極８は高電圧を入力する。陰極６は接地する。ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は、特殊な動作モード下で「通常のオン（normally on）」状態である。

　２．スキャン期間において、スキャン信号はスキャンライン２５に入力され、アクティブ装置Ｔ１がオンになり、データラインはゲート９に結合されて制御電圧を提供し、これにより、陰極６での電界放出、明るさ、グレイレベルを制御する。コンデンサＣ１はゲート９の制御電圧を保存する。

　３．次のスキャン期間において、スキャンライン２５は電圧が入力され、アクティブ装置Ｔ１がオフになる。データライン２７は、ゲート９から隔絶される。コンデンサＣ１は前フレームからの制御電圧を維持し、明るさとグレイレベルを維持する。

　４．工程２および３が繰り返される。ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は、データを書き込み、明るさとグレイレベルを維持する。

　ゲート９は、正電圧、あるいは負電圧が入力される。正電圧を入力した時、ゲート９は電子を吸引して、陰極６に電子を発光させ、ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は、通常の動作モードの「通常のオフ」状態に属する。つまり、スキャンラインがアクティブの時だけオンになる。負電圧を入力した時、ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は、特殊な動作モード下で「通常のオン」状態に属する。つまり、スキャンラインがアクティブの時だけオフになる。ゲート９により、グレイレベルが調整され、制御電圧は減少する。

　図３および図４の、二極のＣＮＴ−ＦＥＤの公知のアクティブ制御と比較すると、実施の形態１のＣＮＴ−ＦＥＤ１００は、コンデンサにより制御電圧を保存して、設定されたフレーム時間で、グレイレベルと明るさを維持することができる。高い瞬間発光は必要とされない。これにより、ＣＮＴ−ＦＥＤの寿命は長くなる。公知のパッシブ制御方法と比較すると、本発明のＣＮＴ−ＦＥＤは、節電、高歩留まり率、長寿命、大基板上への製造が可能、等の長所を具備する。

　図６は、実施の形態１のＣＮＴ−ＦＥＤのアクティブ制御マトリクスを示す図である。図６で示されるように、アクティブ制御マトリクスは、スキャンラインＳＬ１〜ＳＬＮ、データラインＤＬ１〜ＤＬＭ、スキャンラインＳＬ１〜ＳＬＮとデータラインＤＬ１〜ＤＬＭの交差点に設置されたアクティブ装置Ｔ１、およびＣＮＴ−ＦＥＤ、からなる。動作工程は、以下のとおりである。第１スキャン期間において、スキャンラインＳＬ１は、第１行のアクティブ装置をオンにし、データラインＤＬ１〜ＤＬＭは、第１行のアクティブ装置の制御電圧を、第１行のコンデンサに入力する。第１行のＣＮＴ−ＦＥＤ１００の制御電圧は、第１行のコンデンサに保存される。次のスキャン期間において、スキャンラインは非アクティブで、第１行のコンデンサは、制御電圧が再書き込みされる時の次のフレーム期間まで、第１行のＣＮＴ−ＦＥＤの明るさを維持する。スキャンラインＳＬ２〜ＳＬＮは前述の工程を繰り返し、これにより、全フレームのデータは完全に書き込まれる。

　図７は、実施の形態１の断面図である。製造工程は以下のとおりである。アクティブ装置Ｔ１のゲート３、コンデンサＣ１の電極４、三極ＣＮＴ−ＦＥＤの陰極６が、まず形成される。ＣＮＴ７は、陰極６上、その後、誘電層１０に形成される。誘電層１０の厚さは、様々なアプリケーションにあわせ調節される。誘電層１０は、アクティブ装置Ｔ１、コンデンサＣ１、ＣＮＴ−ＦＥＤ１００に適用される。アクティブ装置Ｔ１のソース１およびドレイン２、ＣＮＴ−ＦＥＤ１００のゲート２および９が形成される。アクティブ装置Ｔ１の半導体層５が形成される。下基板が完成する。燐光体１１が上基板８に設置される。上基板８と下基板が組み合わされ、封装され、真空にされ、アクティブ制御でグレイレベルの調整が可能なＣＮＴ−ＦＥＤが完成する。アクティブ装置Ｔ１は、ボトムゲート、トップゲート、およびトレンチゲートにより形成される。

実施の形態２
　図８は、実施の形態２のアクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤを示す図である。アクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤは、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ１と、陰極６、ゲート９、陽極８からなる三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００、からなる。動作方法は、以下のとおりである。

　１．図９（ａ）で示されるように、スキャン期間において、負電圧スキャン信号がＶバイアス（V-bias）に入力され、第１データラインＤＬ１は制御電圧を入力して、ダイオードＤ１をオンにする。制御ゲート電圧９は、陰極６で電界放出を制御して、明るさとグレイレベルの調節を達成する。第２データラインＲＬ１は、第１バイアス電圧として正電圧を入力し、これにより、ダイオードＤ２は逆電圧（reverse-voltage）である。コンデンサＣ１は制御ゲート電圧９を保存する。

　２．図９（ｂ）で示されるように、次のスキャン期間において、Ｖバイアス（V-bias）３０は接地電位に結合され、ダイオードＤ１およびＤ２は逆電圧である。コンデンサＣ１は、前のスキャン期間の制御電圧を維持し、ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は発光およびグレイレベルを維持する。

　３．図９（ｃ）で示されるように、第２データラインＲＬ１は第２バイアス電圧として負電圧を入力し、ダイオードＤ２は順方向バイアス（forward-biased）である。コンデンサＣ１は放電される。制御ゲート電圧９は消去される。

　４．工程１〜３が繰り返される。ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は、データの書き込みと明るさおよびグレイレベルの維持が達成される。

　図１０は、実施の形態２のＣＮＴ−ＦＥＤのアクティブ制御マトリクスを示す図である。図１０で示されるように、アクティブ制御マトリクスは、第１データラインＤＬ１〜ＤＬＭ、第２データラインＲＬ１〜ＲＬＮ、スキャンラインＳＬ１〜ＳＬＮ、ＣＮＴ−ＦＥＤ、コンデンサＣ１、および第１データラインＤＬ１〜ＤＬＭと第２データラインＲＬ１〜ＲＬＮの交差点に設置されたダイオードＤ１、Ｄ２、からなる。動作工程は以下のとおりである。第１スキャン期間において、スキャンラインＳＬ１は負電圧を入力し、第２データラインＲＬ１は第１バイアス電圧、正電圧を入力し、第１列のダイオードＤ１をオンにし、ダイオードＤ２をオフにする。データラインＤＬ１〜ＤＬＭは、ダイオードＤ１を通じて、制御電圧を第１列のコンデンサに入力する。第１列の三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００の制御電圧は、第１列のコンデンサに保存される。次のスキャン期間において、第１スキャンラインＳＬ１は接地電位にあり、第１列のダイオードＤ１はオフになり、第１列の制御電圧は第１列のコンデンサに保存され、よって、第１列の三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００の明るさとグレイレベルは、制御電圧が再書き込みされる時の次のフレーム時間まで維持される。スキャンラインＳＬ２〜ＳＬＮは前の工程を繰り返し、全フレームのデータは完全に書き込まれる。

　図１１は、実施の形態２の断面図である。製造工程は以下のとおりである。コンデンサＣ１の電極板４が、まず形成され、三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００の陰極６、誘電層１０がその後、形成される。誘電層１０の厚さは、様々なアプリケーションにあわせ調整される。誘電層１０はコンデンサＣ１、三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００に適用される。ダイオードＤ１およびＤ２のＰ型半導体層１３および１８が連続して形成される。ダイオードＤ１およびＤ２のＮ型半導体層１４および１７が連続して形成される。続いて、ダイオードＤ１およびＤ２の電極１２、１５、１６、１９が形成される。燐光体１１は上基板８に設置される。上基板８と下基板が組み立てられ、封装され、真空にされ、アクティブ制御でグレイレベルの調整が可能なＣＮＴ−ＦＥＤが完成する。ダイオードＤ１、Ｄ２は、ボトムゲート、トップゲート、およびトレンチゲートにより形成される。

実施の形態３
　図１２は、実施の形態３のアクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤを示す図である。アクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤは、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ１と、陰極６、ゲート９、陽極８からなる三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００、からなる。動作方法は、以下のとおりである。

　１．図１３（ａ）で示されるように、スキャン期間において、正電圧スキャン信号がＶバイアス（V-bias）３０に入力され、第１データラインＤＬ１は制御電圧を入力して、ダイオードＤ１をオンにする。制御ゲート電圧９は、陰極６で電界放出を制御して、明るさとグレイレベルの調節を達成する。第２データラインＲＬ１は、第１バイアス電圧、負電圧を入力し、これにより、ダイオードＤ２は逆電圧である。コンデンサＣ１は制御ゲート電圧９を保存する。

　２．図１３（ｂ）で示されるように、次のスキャン期間において、Ｖバイアス３０は接地電位に結合され、ダイオードＤ１およびＤ２は逆電圧である。コンデンサＣ１は、前のスキャン期間の制御電圧を維持し、ＣＮＴ−ＦＥＤ１００は発光およびグレイレベルを維持する。

　３．図１３（ｃ）で示されるように、第２データラインＲＬ１は第２バイアス電圧、正電圧を入力し、ダイオードＤ２は順方向バイアスである。コンデンサＣ１は放電される。制御ゲート電圧９は消去される。

　図１４は、実施の形態２のＣＮＴ−ＦＥＤのアクティブ制御マトリクスを示す図である。図１４で示されるように、アクティブ制御マトリクスは、第１データラインＤＬ１〜ＤＬＭ、第２データラインＲＬ１〜ＲＬＮ、スキャンラインＳＬ１〜ＳＬＮ、ＣＮＴ−ＦＥＤ、コンデンサＣ１、および第１データラインＤＬ１〜ＤＬＭと第２データラインＲＬ１〜ＲＬＮの交差点に設置されたダイオードＤ１、Ｄ２、からなる。動作工程は以下のとおりである。第１スキャン期間において、スキャンラインＳＬ１は正電圧を入力し、第２データラインＲＬ１は第１バイアス電圧として負電圧を入力し、第１列のダイオードＤ１をオンにし、ダイオードＤ２をオフにする。データラインＤＬ１〜ＤＬＭは、ダイオードＤ１を通じて、制御電圧を第１列のコンデンサに入力する。第１列の三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００の制御電圧は、第１列のコンデンサに保存される。次のスキャン期間において、第１スキャンラインＳＬ１は接地電位にあり、第１列のダイオードＤ１はオフになり、第１列の制御電圧は第１列のコンデンサに保存され、よって、第１列の三極ＣＮＴ−ＦＥＤ１００の明るさとグレイレベルは、制御電圧が再書き込みされる時の次のフレーム時間まで維持される。スキャンラインＳＬ２〜ＳＬＮは前の工程を繰り返し、全フレームのデータは完全に書き込まれる。

　本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

二極構造のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを示す図である。三極構造のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを示す図である。二極構造のＣＮＴ−ＦＥＤに適用されるアクティブ制御の構造を示す図である。図３の等価回路を示す図である。実施の形態１のアクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤを示す図である。実施の形態１のＣＮＴ−ＦＥＤのアクティブ制御マトリクスを示す図である。実施の形態１の断面図である。実施の形態２のアクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤを示す図である。実施の形態２の動作を示す図である。実施の形態２のＣＮＴ−ＦＥＤのアクティブ制御マトリクスを示す図である。実施の形態２の断面図である。実施の形態３のアクティブ制御ＣＮＴ−ＦＥＤを示す図である。実施の形態３の動作を示す図である。実施の形態３のＣＮＴ−ＦＥＤのアクティブ制御マトリクスを示す図である。

符号の説明

　　　　　　　　　　１　ソース
　　　　　　　　　　２　ドレイン
　　　　　　　　　　３　ゲート
　　　　　　　　　　４　電極板
　　　　　　　　　　５　半導体層
　　　　　　　　　　６　陰極
　　　　　　　　　　７　ＣＮＴ
　　　　　　　　　　８　陽極
　　　　　　　　　　９　ゲート
　　　　　　　　　１０　誘電層
　　　　　　　　　１１　燐光体
１２、１５、１６、１９　二極体電極
　　　　　　１３、１８　Ｐ型半導体層
　　　　　　１４、１７　Ｎ型半導体層
　　　　　　　　　２５　スキャンライン
　　　　　　　　　２７　データライン

Claims

ナノチューブ電界放出ディスプレイであって、
電界放出用のナノチューブを備える陰極、ゲート、および陽極からなるナノチューブ電界放出セルと、
第１電極、前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートに結合される第２電極、および制御電極を有するアクティブ装置と、
前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートと電圧源との間に結合され、ゲート電圧を保存して、前記ナノチューブ電界放出セルの明るさとグレイレベルを制御するコンデンサと、
からなることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイ。
さらに、
前記アクティブ装置の前記第１電極に結合されたデータラインと、
前記アクティブ装置の前記制御電極に結合されたスキャンラインと、
を備え、前記スキャンラインがスキャン信号を受信する時、前記アクティブ装置はオンで、データは前記データラインにより前記コンデンサに入力され、前記スキャン信号の機能が無効である時、前記アクティブ装置はオフで、前記コンデンサは前記データを保存することを特徴とする請求項１記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
さらに、スキャンライン、データライン、ナノチューブ電界放出セル、アクティブ装置、コンデンサ、を備え、前記ナノチューブ電界放出セル、前記アクティブ装置、および前記コンデンサは、スキャンラインとデータラインの交差点に設置され、前記スキャンラインはアクティブ装置の制御電極に結合され、前記データラインは前記アクティブ装置の前記第１電極に結合され、アクティブ装置の前記第２電極とコンデンサは、ナノチューブ電界放出セルのゲートに結合されることを特徴とする請求項１記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
フレームのスキャン期間において、スキャン信号は対応するスキャンラインに入力され、対応するアクティブ装置はオンになり、データは対応するデータラインとアクティブ装置により、対応するコンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに入力され、前記スキャン信号の機能が無効である時、アクティブ装置はオフで、コンデンサは前記データを保存することを特徴とする請求項３記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記アクティブ装置は、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることを特徴とする請求項１記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記コンデンサは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることを特徴とする請求項１記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記ナノチューブ電界放出セルは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることを特徴とする請求項１記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
ナノチューブ電界放出ディスプレイであって、
電界放出用のナノチューブを備える陰極、ゲート、および陽極からなるナノチューブ電界放出セルと、
第１電極、および前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートに結合される第２電極を有する第１ダイオードと、
前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートに結合される第１電極、および第２電極を有する第２ダイオードと、
前記ナノチューブ電界放出セルの前記ゲートとスキャンラインとの間に結合され、ゲート電圧を保存して、前記ナノチューブ電界放出セルの明るさとグレイレベルを制御するコンデンサと、
からなることを特徴とするナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記第１ダイオードの前記第１電極は陽極で、前記第１ダイオードの前記第２電極は陰極で、前記第２ダイオードの前記第１電極は陽極で、前記第２ダイオードの前記第２電極は陰極であることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記第１ダイオードの前記第１電極は陰極で、前記第１ダイオードの前記第２電極は陽極で、前記第２ダイオードの前記第１電極は陰極で、前記第２ダイオードの前記第２電極は陽極であることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
さらに、
前記第１ダイオードの前記第１電極に結合された第１データラインと、
前記第２ダイオードの前記第２電極に結合された第２データラインと、
前記コンデンサに結合されたスキャンラインと、を備え、
前記第１データラインが制御電圧を受信し、前記スキャンラインがスキャン信号を受信する時、前記第１ダイオードはオンで、前記第２データラインは第１バイアス電圧を受信し、前記第２ダイオードはオフで、前記制御電圧は前記第１データラインと前記第１ダイオードにより、前記コンデンサに入力され、前記スキャン信号の機能が無効の時、前記第１および第２ダイオードはオフで、前記コンデンサはデータを保存し、前記第２データラインが第２バイアス電圧を受信する時、前記第２ダイオードはオンで、前記コンデンサの前記制御電圧は消去されることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
さらに、スキャンライン、第１データライン、第２データライン、ナノチューブ電界放出セル、第１ダイオード、第２ダイオード、コンデンサ、を備え、前記ナノチューブ電界放出セル、第１ダイオード、第２ダイオード、および前記コンデンサは全て、スキャンラインと第１データラインの交差点に設置され、前記スキャンラインは対応するコンデンサに結合され、前記第１データラインは前記第１ダイオードの前記第１電極に結合され、前記第２データラインは前記第２ダイオードの前記第２電極に結合され、前記第１ダイオードの前記第１電極と前記第２ダイオードの前記第２電極は、コンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに結合されることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
フレームのスキャン期間において、スキャン信号は対応するスキャンラインに入力され、前記対応する第２データラインは第１バイアス電圧を受信し、第２ダイオードはオフになり、データは対応するデータラインと第１ダイオードにより、対応するコンデンサとナノチューブ電界放出セルのゲートに入力され、前記スキャン信号の機能が無効である時、前記第１ダイオードはオンで、コンデンサは前記データを保存し、他のフレームのリセット期間、前記対応する第２データラインは、第２バイアス電圧を受信し、第２ダイオードはオフで、コンデンサに保存された前記データは消去されることを特徴とする請求項１２記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記第１および第２ダイオードは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記コンデンサは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。
前記ナノチューブ電界放出セルは、薄膜、厚膜、あるいは集積回路工程により形成されることを特徴とする請求項８記載のナノチューブ電界放出ディスプレイ。