平板显示技术：第八章_场致发射

1、第第八八章章场场致致发发D1显显示示器器发光型发光型受光型受光型CRT(阴极射线管阴极射线管)PDP(等离子显示器等离子显示器) AMOLED （TFT-OLED）FED(场发射显示器场发射显示器)LED(发光二极管发光二极管)VFD(真空荧光显示器真空荧光显示器)LCD(液晶显示器液晶显示器) TFT-LCDE-ink（电子墨水显示器）（电子墨水显示器）平平板板显显示示器器2345FED显平平板板显显示示器，器，其其具具备备下下列列优优点：点：（1）冷冷阴阴极极发发射。射。（2）低低工工作作电电压。压。（3）自自发发光光和和高高亮亮度。度。（4）宽宽视视角角和和高高速速响响应。应。（5）很很

2、宽宽的的环环境境温温度度变变化化范范围。围。（极极低低温温的的宇宇宙宙空空间间-500）（6）抗抗辐辐射射能能力力强，强，工工作作频频率率可可高高达达1000GHz68.2 7CRT由高能电子束激发荧光材料而发光。由高能电子束激发荧光材料而发光。891011在加速场下金属表面的势垒曲线在加速场下金属表面的势垒曲线12问问题题13242103 . 1013. 03112001600240320mmmmmmmmm110103 . 12414问问题题FED结构示意图结构示意图15微型真空三极管结构微型真空三极管结构实际上是一种薄的实际上是一种薄的CRT显示器，其单元结构是一个微型真空三极显示器，其单

3、元结构是一个微型真空三极管。包括作为阴极的发射尖锥，孔状的金属栅极以及有透明导电管。包括作为阴极的发射尖锥，孔状的金属栅极以及有透明导电层形成的阳极，阳极表面涂有荧光粉。层形成的阳极，阳极表面涂有荧光粉。FED发光过程：发光过程：在栅极和阴极间加上不高的电压（低于在栅极和阴极间加上不高的电压（低于100V）形成电场，由于之）形成电场，由于之间距离很小，在阴极的尖端会产生很强的电场，逸出电子，再经间距离很小，在阴极的尖端会产生很强的电场，逸出电子，再经过阳极和阴极之间的高压电场加速，轰击荧光粉实现发光显示。过阳极和阴极之间的高压电场加速，轰击荧光粉实现发光显示。16171819FED的三个基本工

4、艺的三个基本工艺208.3.2 FE21支支撑撑间间隔离支撑材料：隔离支撑材料： 热压氮化硅、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、石英玻璃。热压氮化硅、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、石英玻璃。22 23Spacer Wall美国美国CandescentCandescent与日本与日本SonySony于于20002000年合作，将年合作，将FEDFED尺寸尺寸由由5.3”5.3”扩大至扩大至13.2”13.2”。其其SpacerSpacer是采用长壁是采用长壁(Wall)(Wall)方方式，为壁厚式，为壁厚55m55m，壁高，壁高1270m1270m，壁长，壁长278mm278mm的陶的陶瓷板，其瓷板，其Spac

5、erSpacer高宽比为高宽比为2 2：3 3。摆置方式采用水平横式。摆置方式采用水平横式放置在发射微尖之间隙上。放置在发射微尖之间隙上。2425低低压压荧荧几几万万伏）伏）、小小电电流，流，而而FED荧荧光光粉粉工工作作在在中、中、低低电电压，压，大大电电流。流。1，发发光光效效率率低，低，CRT的的1/10以以下。下。2，为为了了获获得得足足够够的的亮亮度，度，需需要要大大大大增增加加电电流流密密度，度，但但荧荧光光粉粉在在大大电电流流密密度度下下有有饱饱和和现现象，象，进进一一步步降降低低了了荧荧光光粉粉的的发发光光效效率率3，低低压压工工作，作，无无法法采采用用阳阳极极基基板板蒸蒸铝铝

6、技技术，术，荧荧光光粉粉失失去去铝铝层层保保护，护，易易受受破破坏坏并并放放出出有有害害气气体体污污染染发发射射体。体。26场场致致电电子子发发27场场发发射射阴阴极极材材料料28PixTech FED 列阴极，行栅极列阴极，行栅极. . 行列电极交叉点有多于行列电极交叉点有多于45004500个微尖个微尖, , 微尖直径微尖直径150 nm. 150 nm. 电流电流0.10.1 1 1 A/microtipA/microtip. . 场致发射是在金属尖端上进场致发射是在金属尖端上进行的。行的。29先制作栅极，再沉积微尖先制作栅极，再沉积微尖金刚石尖锥阵列金刚石尖锥阵列钼微尖钼微尖30先刻蚀

7、微尖，再沉积栅极先刻蚀微尖，再沉积栅极31使使用用过过程程中中32FEDFED中的发射均匀性和稳定性问题中的发射均匀性和稳定性问题造成微尖发射不均匀性和不造成微尖发射不均匀性和不稳定性的稳定性的原因原因：微细加工工艺难以达到大面微细加工工艺难以达到大面积的均匀性积的均匀性, ,如阴极微尖、栅如阴极微尖、栅极孔几何尺寸的离散及相对极孔几何尺寸的离散及相对位置的偏差。位置的偏差。 发射电流决定于表面电场发射电流决定于表面电场和阴极表面状态。发射过程和阴极表面状态。发射过程中受表面形态变化、离子轰中受表面形态变化、离子轰击、气体吸附等多种因素影击、气体吸附等多种因素影响，造成发射电流起伏不定。响，造

8、成发射电流起伏不定。 解决办法：解决办法： 增加串联电阻增加串联电阻，其作用为，其作用为（1 1）限流作用，当个别发射）限流作用，当个别发射体发射过大时，由于电阻的分体发射过大时，由于电阻的分压作用使电流受限，从而均衡压作用使电流受限，从而均衡了各发射体的发射能力；了各发射体的发射能力；（2 2）当个别发射微尖与栅极）当个别发射微尖与栅极发生短路时，电阻承受了电压发生短路时，电阻承受了电压降，其他微尖仍能正常工作。降，其他微尖仍能正常工作。由于微尖数量极大，个别微尖由于微尖数量极大，个别微尖的损失影响不大。的损失影响不大。338.4 新新型型FNT-FED）表面传导型场发射显示器（SED）348.4.