FED技术
FED技术的原理和历史
FED显示技术的全称是场发射显示(Field Emission Display)。它的原理是在强电场的作用下,导体表面的能垒降低,使得电子能够从导体表面逸出,电子经加速电场加速后撞击磷光粉实现显示。FED显示技术的开端是在1986年,法国的R.Mayer研究小组在硅基板上制成金属钼的圆锥形微尖端阴极,利用其场发射特性实现了FED显示。90年代以来,FED显示技术开始进入快速发展的时期,并且获得了军方的青睐,SED电视更是有望成为首先实用化的民用FED显示产品。
FED技术的分类
FED显示技术最关键的一点就是冷阴极(相对于CRT显示器电子枪是灼热的金属丝)技术,也就是电子发射材料技术和结构技术。场发射技术根据阴极材料和结构的不同分为以下几种:
Spindt型FED显示的原理如图所示。利用真空镀膜和化学电解腐蚀等技术制备微尖端阵列的平面阴极,在栅极和阴极之间有一个电压差形成电场,使得微尖释出电子,再经过阳极和阴极之间的高压电场加速电子使之轰击磷光粉而发光。为了在低控制电压下获得足够大的放电电流,需要足够尖的微尖,或者在微尖上包覆低逸出功或负电子亲和势的材料。这些微尖材料可以是GeAs、GaN、钼、钨、TiN、BN、金刚石、多孔硅等等。从1995年以来,将碳纳米管制成微尖材料成为研究的热点。碳纳米管有优异的场发射特性——低导通电场,高电流密度,而且化学性质稳定,力学性能优异。随着制造技术的进步,人们已经能够精确控制碳纳米管的管径、长度、结构和自组装排列等等,这为碳纳米管在FED显示中的应用扫清了障碍。伊势电子、NEC、三星等公司以及许多高校和研究所均开展了碳纳米管FED显示的研究,并有大量专利和产品问世。不过目前各公司仅仅推出了小尺寸的产品,要将碳纳米管FED显示大尺寸化以及商业化还有一定难度。
表面传导电子型FED显示也称为SED显示,它利用隧道效应产生电子,目前该技术已经比较成熟并实用化,能够生产几英寸到50英寸以上的产品,在下文中将对SED技术进行详细介绍。
弹道电子表面发射型(BSD)FED显示的原理是用含有纳米硅结晶的多孔性多晶硅层以及表面的氧化层制成阴极,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出,并在加速电压作用下撞击磷光粉发光。该技术由日本松下开发,但尚未在平板电视中应用。