场发射显示

场发射显示

FED的英文全称是Field Emission Display，即场发射显示. 根据电子发射源，FED可以分为CNT（碳纳米管类型），SED（表面电导率类型），Spindt（圆锥发射器类型），BSD（弹道电子发射类型）和其他类型. 目前，最有前途的应用主要是CNT和SED两种技术系统.

简介

过去，FED在发展过程中遇到了许多瓶颈，但是随着碳纳米管技术应用的逐步出现，CANON和TOSHIBA两家公司也加入了合资企业以开发SED技术，看来FED的终结仍有潜力.

各种平板显示技术在图像质量，成本等方面都取代了CRT，这是其发展目标，随着CRT技术的发展，场发射显示器（FED）也应运而生. CRT的优势一个市场尽管在概念上与CRT类似，但在结构和材料上却与CRT技术完全不同，因此它在发展中仍然遇到许多瓶颈. 但是，当使用碳纳米管技术来应用场发射显示技术时，佳能和Thoshib则利用表面传导电子发射理论来开发SED技术. 2004年10月，成立了一家新的合资公司，从事SED面板的开发，制造和销售. 预计将在2005年进行. 量产于2008年8月开始，这使人们期待FED技术的新转变.

FED技术理论和场发射电极理论的发展最早由RHEowler和LW Nordheim于1928年提出. 但是，场发射电极元件实际上是用半导体工艺技术开发的，场发射电子被用作显示器. 技术. 它是由CASpindt在1968年提出的，随后吸引了后来的研究人员投资于研发.

但是，直到1991年法国LETI CHENG公司在第四届国际真空微电子会议上展示了由场发射电极技术制成的显示产品之后，场发射电极才得以应用. 人们注意到并吸引了Candescent等公司的投资， Pixtech，美光，理光，摩托罗拉，三星，飞利浦等也使FED能够加入许多平板显示技术的行列.

在场发射显示器的应用中，发射电极和接收电极之间有一条真空带. 因此，必须在发射和接收电极中引入高电压以产生电场，从而电场激发电子撞击接收电极下方的磷光体以产生光. 影响. 这种发光的原理与阴极射线管（CRT）的原理相似，在阴极射线管中，电子与荧光粉发生碰撞，从而在真空中发光. 区别在于CRT使用单个电子发射由放气轭控制的电子束. 电子束发射的扫描方向以及FED显示器具有成千上万的有源冷发射器，因此在结构方面，与CRT相比，FED可以达到节省空间的效果. 第二个是电压部分. CRT的工作电压大约为15〜30KV，而FED的阴极电压大约小于1KV.

尽管FED被认为是CRT的理想技术，但它不能与CRT在开发初期阶段的成本相提并论. 主要原因是场发射分量问题. 尽管首先提出的微尺度阵列的Spindt形式是实属锥体. 在生产过程中，光刻和蒸发技术都会限制尺寸.

解决方案是使用技术替代Spindt场发射元件. NEC于1991年发表关于碳纳米管的文章后，研究人员发现以纳米结构或碳纳米管合成的石墨被用作场. 发射元件可以获得更好的场发射效率，因此碳纳米管合成技术已成为FED的新方向. 研究与开发.

目前，在碳纳米管场发射显示器领域，日本的伊势电子和韩国的三星较早投资，SONY，日立，富士照相，佳能，松下，东芝，尼康和NEC等制造商纷纷投资还提出了与稻米技术有关的专利申请，其中包括碳纳米管作为主要的研发项目.

对于大尺寸的场发射显示面板，伊势电子公司是第一个使用化学气相沉积方法成功制造出亮度为10,000cd / m2的14.5英寸彩色纳米管场发射显示器的公司. 此外，韩国三星还发布了单色的600cd / m2 15英寸碳纳米管场发射显示器，并计划开发用于电视机的32英寸碳纳米管场发射显示器，成功实现了低于100的低压驱动效果伏特.

1.Canon和东芝开发了SED TV

就场发射显示技术而言，佳能和东芝正在开发表面传导电子发射显示器（SED）. SED的技术原理主要是利用表面传导来发射电子的理论. SED与CNT FED的区别在于SED具有驱动电压较低，不需要蒸蒸电极和较高均匀亮度的优点. 使用聚焦电极可以有效地降低工艺成本. 亮度均匀性是厚膜FED的问题，因为厚膜的厚度不均匀意味着每个像素具有相同的电压，并且流动的电流不相等，从而导致屏幕上出现亮度. 不均匀现象.

表1 SED和CNT FED之间的技术差异

SEDCNT FED技术

优秀

第1点发射器具有更均匀的效率和更均匀的亮度.

2驱动电压小

3不需要聚焦电极. 1排放效率高.

2这种结构更易于组建军队.

缺少

第1点的裂纹控制并不容易，因此很难提高产量.

2电子发射效率差. 1控制发射源不容易，亮度也不均匀.

2驱动电压高.

3电子束易于扩展，需要聚焦电极.

表2各种显示技术的性能比较

FEDLCDPDPCRT技术

功耗◎○△△

重量◎◎◎△

尺寸-○◎○

完美◎◎○◎

工作环境◎○○◎

亮度◎○○◎

协调◎○○◎

色纯度◎◎○◎

响应速度◎△◎◎

视角◎△◎◎

过程-△○◎

材料成本-△○◎

驱动电路◎◎△◎

在成本方面，根据佳能和东芝的说法，SED面板的驱动电路的材料成本与LCD面板的材料成本相似，并且面板本身的材料成本与PDP的材料成本相当. 因此，总的来说，与LCD和PDP相比，它具有成本优势. 在生产的初期，固定成本相对较高，但佳能和东芝计划在2010年前削减这部分成本，以与其他技术竞争.

2. 背光模组中碳纳米管场发射技术的发展

近年来，用于大型LCD TV的背光模块的相对较高的成本阻碍了总体成本降低空间和速度. 因此，除了原始的冷阴极灯之外，发光二极管（LED），平面光源技术和碳纳米管场发射技术等也都已开始用于大型LCD面板.

在碳纳米管场发射背光模块的开发中，韩国的三星康宁和LG电子目前正在开发中，台湾工业技术研究院电子研究所也将最初开发碳纳米管场发射背光模块. 分组样本. 日本Nikkiso Co.，Ltd.也在2005年1月展示了碳纳米管场发射背光模块的样品.

2005年1月，日本Nikkiso和Displaytech21联合开发了一种使用碳纳米管的液晶面板背光模块. 这次显示的样本屏幕的大小为3英寸. 技术原理是将涂覆有碳纳米管作为阴极的玻璃基板与涂覆有荧光材料的玻璃基板重叠以形成阳极，并隔开一定的间隔，并将碳纳米管用作电子辐射源. 当发射的电子在荧光材料上发射时，可以发射白光. 所使用的碳纳米管的直径为20NM，这是在单个碳纳米管中具有较小外径的多层碳纳米管. 发光开始时的电场强度为0.74V / um，比以前的一般低1-2V / um. 由于可以减小发光的电场强度，因此可以减小施加在碳纳米管和正极之间的电压. ，达到降低功耗的目的. 当用作32英寸TFT LCD背光时，亮度为10.000cd / m2时，亮度约为60W. 与使用冷阴极灯（CCFL）和发光二极管（LED）相比，功耗更低. 当预期在2006年达到实用水平时，目标是实际亮度30,000cd / m2和寿命50,000小时. 在应用方面，它是用于手机和车载终端产品的中小型LCD面板. 将来，计划发展成大屏幕液晶电视和照明设备.

供应商新闻

在场致发射显示器开发领域，日本的Ise Electronics和韩国的Samsung进行了较早的投资，但是纳米技术对制造商的重要性越来越高，制造商的数量也逐渐增加. 索尼，日立，富士照相，佳能，松下，东芝，尼康和NEC等制造商也提交了与纳米技术相关的专利申请，其中碳纳米管是主要的研发项目.

1. 伊势电子

日本伊势电子在1998年的SID会议上展示了一种使用碳纳米管材料的场发射显示器，其发射电流约为200MA. Ise Electronics使用化学气相沉积技术在2001年底成功制造了14.5英寸彩色纳米管场发射显示器，亮度为10,000 cd / m2. 它在2002年3月的东京国际论坛上展出. 40英寸宽屏碳纳米管场发射显示器使ISE Electronics成为增长最快的碳纳米管场发射显示器制造商.

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