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基于电流源控制的CNT-FED驱动电路设计

作者:刘巧平 杨延宁 白雨轩 时间:2015-07-08来源:电子产品世界收藏
编者按:本文为了实现碳纳米管场致发射显示器(CNT-FED)的产品化,采用CNT-FED阴极电流源驱动方法,研究了CNT-FED亮度的均匀性和非线性调节问题。从分立元件驱动电路设计原理出发,采用了高稳定性阴极电流源像素驱动电路,将电流源驱动电路预先制作在硅基底上,再利用室温下生长碳纳米管(CNT)的方法,将CNT发射体和电流源驱动电路集成在同一硅衬底上,最终实现了集成CNT-FED驱动电路的设计。该驱动电路解决了CNT-FED亮度均匀性和非线性调节问题,对场射显示器驱动电路的应用研究和CNT-FED驱动电路的集成

  和电压相比,每个像素的阴极多了一个恒流源,即每个像素多出四个分立元件;这对于较大屏幕的FED显示屏如1024×768来说,用作阴极恒流源的分立元件总个数为1024×768×4个。这无形中增加了整体连线的复杂度和体积,不符合平板显示器轻薄的设计要求。为此,针对阴极电流驱动法,我们又提出一种将部分()集成到阴极SI衬底上去的方法;这种方法既可解决亮度的非线性调节问题,又可满足使FED轻薄的设计要求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/276357.htm

2.3 集成CNT-FED驱动电路设计

  由于CNT-FED 具有在硅基底上直接生长的优点[18],我们可以将驱动电路集成到阴极板当中,这是驱动电路和阴极集成的前提条件。对于整体的驱动电路来说,可分为高低压转换部分、逻辑控制部分和视频信号转换等部分。整体驱动的电路比较庞大,特别是高低压转换部分对集成电路的要求更高。另一方面,作为阴极发射体的生长效果不佳,其所对应的驱动电路就失去了作用,而不加考虑地集成了每个阴极对应的驱动电路,会使显示器成本的大幅度提高。相对而言,如果只将恒流源电路集成于SI衬底中,简单易行,成本低,这是一种解决FED亮度问题的一种理想选择。把电路应用集成电路工艺做到硅基底上,即可解决FED器件的亮度均匀性问题,又可解决亮度的非线性调节问题;实现了部分驱动电路集成,简化外围驱动系统复杂度,使整体FED系统达到轻薄的设计要求。恒流源集成于SI衬底整体结构的集成CNT-FED驱动电路结构示意图如图4所示,它为两个相邻像素点的FED器件的整体结构。首先,在硅基底上制作恒流源控制电路,然后生成氧化绝缘层,再在氧化绝缘层上烧结阴极,最后生长发射阵列。

  按事先安排好的矩阵,重复生长多个图4所示的像素单元,这些像素单元所构成的阵列即为阴极显示屏。两列相邻阴极像素点,要用隔离槽隔开。

  图5所示为16×16点阵的CNT-FED示意图。在生长点阵时,在同一列上所有像素点的阴极恒流源的电源输入端VCC要连在一块,作为数据信号的输入端;同时,在同一行的栅极都要连接在一块,作为这一行的栅电压Vg的输入端。栅极与扫描线驱动连在一起,阴极与数据线驱动相连。施加固定高压在阳极上用来加速电子。对栅极进行逐行选址,施加高电位在选中行对应的栅极,低电位施加于其余行。阴极恒流源的数据信号端施加与所显示图像相应的脉冲,当对应列上需显示,对应的阴极恒流源数据信号端为高电平产生输出电流Io;当所对应列上无显示时,对应的阴极恒流源数据信号端为低电平无电流输出;通过控制阴极上恒流源的数据信号端脉冲的宽度或数目来实现灰度显示;如此逐行、逐帧循环即可实现字符和图形的显示。

3 结果与结论

  通过分析CNT-FED器件调制特性得知,阴极电流的精确控制无法通过电压驱动实现,而电流驱动却能实现对阴极电流的良好控制能力。在电流驱动电路中,只要施加合理的栅极电压就可以保证所有像素阳极电流都等于阴极恒流源电流Io,从而保证了亮度显示的均匀性,因此,电流驱动克服了各像素不一致的缺点。由于分立元件驱动电路会使整体驱动电路连线复杂,体积庞大,为此,利用碳纳米管可生长在SI衬底上的优点,将电路集成在SI衬底中,然后再生长碳纳米管。采用电流源和CNT的集成驱动电路,既解决了CNT-FED亮度均匀性与非线性调节问题,又满足了FED轻薄的设计要求,是实现CNT-FED驱动的理想方式。我们所设计的碳纳米管阴极驱动电路,能够实现字符的动态显示,显示效果如图6所示。

参考文献:

[1] Lee N S , Chung D S , Han I T , et al. Application of carbon nanotubes to field emission displays [ J] .Diamond Relat. Mate r. ,2001 , 10(2): 265-270

  [2] 袁学松,张宇,孙利民,等.碳纳米管冷阴极脉冲发射特性及仿真模型研究[J].物理学报,2012,6(21):216101.1-216101.7

  [3] Shigeo Itoh, Mitsuru Tanaka, Takeshi Tonegawa. Development of Field Emission Display [ J] .Journal of Vacuum Science &Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures,2004,22( 3) : 1362-1366

  [4] 雷威,丁沭沂,张晓兵,等.场发射平板显示及光源的研究进展[J].真空电子技术,2013 ,50(5):56-61

  [5] 林金阳,张永爱,杨尊先,等.磁场后处理增强碳纳米管场发射特性的研究[J].真空科学与技术学报,2014,34(1):96-99

  [6] 邢晓曼, 代秋声.碳纳米管场发射阴极制备技术的最新进展[J].CT 理论与应用研究, 2013, 22(1): 181-194

  [7] 王福全,董长昆,李得天.碳纳米管场发射阴极制备技术与应用进展[J].材料导报,2013,27(11):139-143

  [8] 张永爱,林金阳,吴朝兴,等.薄膜后栅型 SnO2 的制备及性能研究[J].光学学报,2011,31(3):0323002.1-0323002.6

  [9] 袁寿财,刘亚媚。碳纳米管阴极场发射平板显示器用高压驱动电路研究[J].赣南师范学院学报,2013,3:10-13

  [10] 张杰,张永爱,吴朝兴,等.薄膜型平栅极FED背光源的制备及性能研究[J].光电子技术,2010 ,30(3):179-183

  [11] 董建会. 碳纳米材料制备及其场发射特性研究[ D].硕士学位论文.成都:电子科技大学,2009.

  [12] 段新超, 王小平, 王丽军,等. 平板显示用场发射冷阴极材料[J].材料导报,2008,22(1):8-11

  [13] A. A. Talin, K. A. dean, J . E. Jaskie. Field emission display: a critical rebiew. Solid State Elctronics, 2001( 45) : 963.-965

  [14] 李玉魁,李晓荃,曾凡光.分段圆型碳纳米管阴极结构的三极FED制作[J].微纳电子技术,2013,50(2):74-77

  [15] 狄亮,宁铎.平板显示器驱动电路技术分析[J].现代显示,2007(75):45-49

  [16] 潘金艳, 朱长纯.一种提高碳纳米管场发射特性方法[J].功能材料与器件学报,2008,14(6):1001-1006

  [17] 邓记才,张兵临,姚宁.FED 显示器的亮度控制[J].半导体光电,2006 ,27(1):95-97

  [18 ] Wang Q K, ZHU C. Field emission from thick carbon nanotube film on Si substrate[ J].Sur face and Interface Analysis: 2004, 36( 5-6) : 478-480

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