光电子发光与显示技术-第六章-场致发射显示(FED)-PPT课件.pptx

1、 Comparison between CRT and FED. Both displays are vacuum displays and have phosphors on the face plate.定义：场发射显示器（FED），即场致发射阵列平板显示或称为真空微尖平板显示器（MFD)，是一种新型的自发光平板显示器件。组成：场发射阵列阴极（FEAC)和显示荧光屏示意图：Field Emission DisplayGateCathodeAnodeeeeLight OutputITO Cond.Glass FaceplatePhosphorGlass SealSiO2Ni Electrod

2、eSi FilmGlass backplate“Tipoff” tubeMolybdenum TipsNiobium GateOn Nov. 23, 1999 PixTech, Inc. announced the delivery of the first 12.1-inch Field Emission Display (FED) to the U. S. Army FED的优点：v 图像质量好、视角宽（1800）v 功耗低（13w）、寿命长v 无偏转线圈，无X射线辐射v 响应速度快（ 2 us）v 体积小，重量轻v 工作温度范围宽v 制作工艺比较简单（与LCD及其它FPD比） 总之，FE

3、D集中了CRT和LCD的优点，摒弃了它们的缺点，性能优良，极具竞争力的新一代显示器。FEDLCDCRTELLow Cost Wide Viewing Angle Rugged Sharpness Low Power High Resolution Thin Lightweight FED的应用领域：v 氧化光刻蒸发Mo膜光刻栅极沉积收缩栅孔材料（Al、Al2O3、Ni、Cu等）垂直蒸发MoMo尖锥形成刻蚀收缩栅孔材料尖锥阴极根据场发射理论（Fowle-Nordheim公式）和材料有关的常数：与发射体现状，栅压；BA:)/(2gggeUUBAUIv栅极的驱动特性如图所示2、硅尖锥型阴极类似Spi

4、ndt型阴极，差异在材料和制作工艺上。工艺流程： Si氧化 SiO2刻蚀图形刻蚀Si Si氧化沉积SiO2和金属栅Si尖阴极Anode plateCathode plateSpacerSpacerPhosphor注意：vSiO2是在Si（100）晶面氧化而成，氧化时温度要均匀v腐蚀过程中，存在着温度变化，需要超声震荡v腐蚀过程中，多加培片3、非晶态金刚石薄膜型阴极AD膜类金刚石薄膜玻璃透镜石墨靶激光器基片基片4、混合型及改进型在前两种微尖锥阴极表面再沉积一层低功函数的材料薄膜，如Cs、Ta、Pd、Pt/Ta类金刚石或掺磷金刚石等。可以降低发射尖锥的表面逸出功，提高发射能力，降低栅极电压，增强抗

5、中毒能力改进：减小栅极孔径，改善栅极及尖锥现状，降低控制电压，提高发射电流和耐用性索尼索尼Spindt式式FED 物理分辨率1280960，亮度400cd/m2 ，对比度20000：1，像素点距0.306mm 1.碳纳米管阴极（CNT）2.弹道电子表面发射阴极（BSD）3.表面传导发射阴极（SED）4.MIM阴极1 碳纳米管阴极（碳纳米管阴极（CNT）弹道电子表面发射型（BSD）显示原理是用含有纳米硅结晶的多孔多晶硅层以及表面氧化层制成阴极，当外加电压时，阴极电子注入多孔性多晶硅层，并且进入微结晶之间，得到更高的能量从氧化层表面释放出，并在加速电压作用下撞击磷光粉发光。2 弹道电子表面发射阴极

6、（弹道电子表面发射阴极（BSD）3 表面传导发射阴极（表面传导发射阴极（SED）表面传导发射显示（surface conduction electron-emitter display，SED）属于薄膜场致发射显示，其特点是发射电子的阴极与栅极在同一个平面内，制造工艺相对简单。电子源横向发出电子，穿越两个电极之间形成的非常窄的间隙。电极之间的这个间隙虽然小，只有数个纳米数量级，但仍是真空间隙，需要施加一定的电位才能将电子从一个电极提取出来，并穿过真空隧道屏障到达另外一个电极。穿越电极空隙的电子流遵循Fowler-Nordheim定律，因此具有高度非线性，并允许后文要讨论到的矩阵可寻址方式。 穿

7、越间隙并撞击对面电极的电子要么被吸收进对面电极(因此只产生热量，不发光)，要么被散射出来，再被阳极电位建立的电场所捕获，并加速撞击某个精确荧光点，从而产生红、绿或蓝光点。这种组合式电子发射加电子束散射过程如图7所示，其中Va代表阳极电位，Vf是跨越间隙的驱动电位。 SED电视技术原理电视技术原理 由佳能与东芝联合开发的SED是Surface Conduction Electron Emitter Display的缩写，中文解释为表面传导电子发射显示技术，在目前的FED体系中最接近商品化，属于“场发射显示”FED中的一类。其计划推出的第一代50英寸的SED电视机，其解析度可达到Full HD级（

8、19201080）。不仅如此，东芝还将为未来的家庭设计“SED电视HD DVD”的模式，将基于蓝光技术的HD DVD影碟机与SED电视“捆绑”起来，提前进入“1080p”的高清时代。 SED显示原理显示原理 与其它平板显示器的不同，SED制作了采用传统晶体管的光刻工艺和液晶电视制作工艺，即先用光刻法在底层基板上制造出电极，然后以喷墨技术同时生成一批PdO象素膜，再施加“通电成形处理”。这种工艺比只用喷墨技术形成的单元模的均匀性好。只用喷墨技术时一边要控制厚度等误差，同时还要抑止象素膜上形成的龟裂大小误差，较难操作精确。比起生产碳纳米管工艺技术，SED要简单得多。佳能、东芝公司的SED技术结构大

9、致如下：在两层玻璃基板之间时是真空，前玻璃基板内侧制作有均匀排列的红、绿、蓝三色荧光粉像素点，并涂镀金属膜，形成阳极板；后玻璃基板内侧制作有荧光粉点对应的电极单元组，单元组中相邻的一对单元互相隔离，表面覆有称为“点子放出素子膜”的材料，这种材料很容易发射电子束。当相邻电极单元间加上10几伏的电压后，由于二电极单元之间仅有纳米级的微小距离，因而其间电场较强，由于隧道效应作用使“点子放出素子膜”表面发射出电子；而电子发射后，却会被加有更高电压的上玻璃基板所吸引而形成“点子线”在电场吸引下使电子飞向上基板，打击荧光粉素而发光。这也是SED与其它的场致发射显示器（FED）的区别所在SED性能优异性能优

10、异SED的显示性能兼顾CRT与液晶技术所长，画质超越液晶和等离子电视。1、对比度高。、对比度高。SED的解析力如同液晶电视，而色彩、对比度层次的表现则胜过高级的CRT电视。与等离子和液晶电视比，暗室对比度高达8600：1（等离子最高为5000：1，液晶仅为600：1）。在今年“2005东京平板显示器展”会上，佳能与东芝展示的SED电视对比度又有新的突破，对比度竟高达100000：1，比以前提高了十多倍，这应该是目前显示器对比度参数的顶峰了！ SED与CRT显示原理对比 2、具有、具有CRT的一切优点的一切优点。SED电视的响应速度和CRT电视相当，动态画面全然没有残影；显示像素采用等间距均匀分

11、布，画面无几何失真，不需要电子束扫描，不会产生闪烁和聚焦不良；其色彩表现力也和CRT一样，色彩、色温的准确性很高。初期试SED显示器样品，可实现每通道10位色（可显示10.7亿色彩），并可增加到每通道11-12位色的高水准。 SED与LCD和PDP性能比较 3、具有平板电视的一切优势。4 MIM阴极阴极各种FED平面显示器的动作原理与特性 1.支撑结构的必要性 3”以上尺寸FED器件： 小尺寸FED器件： FED真空条件下，压力为10吨/平方米5.5.阳极支柱阳极支柱制作工艺材料采用耐高温、高绝缘性的聚酰亚胺（Polymide）PI膜制作工艺：（室温21，相对湿度28）v将硅片浸入胶液，垂直取

12、出，直至胶液不下滴v将硅片水平放置，让溶剂均匀挥发v水平放入80洁净烘箱，进行不完全前烘v重复上述步骤，获得足够厚度的PI膜v水平放入120烘箱，烘1hv置入300炉管中，亚胺化1.5h，炉管通N2气 贴近栅极1、贴近聚焦结构的FED：是一种实用场发射彩色平板显示器件，其中单个发射阵列结构剖视图如图所示6.6.实用的彩色实用的彩色FEDFED 屏的分辨率随着象素尺寸变化还与阴极屏的距离有关束宽度于阴屏间距的关系2、通断屏结构的FED屏由三组隔开而不是紧邻的R、G、 B粉条带组成，同种颜色的彩条互连3、膜孔聚焦结构的FED在贴近聚焦结构中附加了一绝缘金属层作为聚焦电极4、同轴聚焦结构的FED在贴

13、近聚焦结构的栅极平面内加一同轴聚焦电极构成聚焦极截获电流极小，驱动电压比贴近聚焦结构高，vFED使用的荧光粉是在低电压（300V10kV），大电流密度（100mA/cm2)电子束激发下工作，属于低压阴极射线发光荧光粉。但是，色饱和度差，转换效率低，亮度和寿命不尽人意。v借鉴传统的CRT荧光粉，加以改进。 下表给出了目前使用的几种红、绿、蓝荧光粉的主要性能。注：表中的流明效率是在400V，75mA/ cm2， 1/240占空比情况下测得7.FED7.FED使用的荧光粉使用的荧光粉可能存在的问题1、显示图像亮度的均匀性亮度不均匀可能与下面的结构特性有关v 发射尖锥头曲率一致性差v 门孔电极半径大小

14、的一致性差v FEA与阳极（荧光屏）间距的一致性差v 阵列电极引线电阻引起的图像亮度不均匀8 8、存在的问题及展望、存在的问题及展望2、去气、排气、消气FED真空内的体积与面积之间的比例关系远小于CRT器件，排气时内部真空度下降严重，管阻大，没有多余的空间安排消气剂。通过优化器件结构设计，改进工艺技术和工艺设备的途径加以解决3、封接技术由于FED采用选址型器件，利于条形电极引出，真空密封造成困难，107Pa下，引线与低玻是否浸润有待解决展望可以应用在壁挂电视、微显示（MDT)等领域微显示（MDT):v摄录仪录相仪(CVF)v头盔显示(HMD)v虚拟现实头盔(VRH)虚拟现实主要应用于以下几个方面：v仿真模拟v虚拟原型v遥控操作和遥控显示v建筑设计v游戏v历史建筑物的重建v艺术v作业：v1.什么是场致发射显示技术？v2.什么是逸出功?v3.列举四种新型的FED显示器，并就其中一种进行原理解释。