场致发射显示技术.ppt

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1、场致发射显示技术1场致发射显示器件的构成及工作原理2FED发展状况新型光电显示技术7.2场致发射显示技术FEDFieldEmissionDisplay(orFieldEffectionDisplay)电子发射是指电子从阴极逸出进入真空或其它气体媒质中的过程。电子发射按照其获得外加能量的方式，即电子的受激发方式分为以下四种：热电子发射，光电子发射，次级电子发射及场致电子发射。①热电子发射：电子靠加热物体提供能量，当温度升高，电子的无序热运动的能量随之增大，直致电子能够克服阻碍它逸出固体表面的阻力而逸出物体的发射；②光电子发射：即

2、外光电效应，与电子没有逸出物体表面的内光电效应有区别，电子靠光辐射吸收光量子能量而逸出物体产生的发射；③次级电子发射：外界获得能量的电子穿入物体内部，把能量传递给物体内部的电子，使之逸出的发射方式；④场致电子发射：也称自电子发射、冷发射，在物体表面加强电场以削弱阻碍电子逸出物体的力，利用隧道效应而产生的发射。场致电子发射现象是在强外加电场作用下固体表面发生的发射电子的现象。它与热电子发射、光电子发射和二次电子发射的不同之处在于：热电子、光电子和二次电子的发射是由于固体内部电子获得外部给予的能量而被激发、当被激发的电子具有高于表

3、面逸出势垒的动能时就逸出固体表面的电子发射，而场致电子发射是利用加在物体表面的强电场束削弱阻碍电子逸出物体的力，并利用隧道效应使固体向真空发射出电子。场致电子发射又称为冷电子发射，只需要在阴极表面加一个强电场，不需要任何附加的能量，就能使阴极内的电子具有足够的能量从表面逸出。它的一个重要应用就是场致电子发射显示器即FED（fieldemissiondisplay,FED）。其工作原理是使用电场自发射阴极（cathodeemitter）材料的尖端放出电子来轰击屏幕上的荧光粉，启动荧光粉而发光，有点类似CRT的工作原理，但不同的是

4、CRT在显像管内部有三个电子枪，为了使电子束获得足够的偏离还不得不把显像管做得必须有一段距离长，因此CRT显示器又大又厚又重。而FED在每一个荧光点后面不到3mm处都放置了成千上万个极小的电子发射器，同时用场发射技术作为电子来源以取代传统CRT显像管中的热电子枪，由于不是使用热能，使得场发射电子束的能量分布范围较传统热电子束窄而且具有较高亮度，因而可以用于平面显示器并带来了很多优秀特色。7.2.1场致发射显示器件的构成及工作原理1.场致发射显示技术场致发射显示（FieldEmissionDisplay，FED）与真空荧光显示（

5、VFD）和CRT有许多相似之处，它们都以高能电子轰击荧光粉。与VFD不同的是，它用冷阴极微尖阵列场发射代替了热阴极的电子源，用光刻的栅极代替了金属栅网，这种新型的自发光型平板显示器件实际是CRT的平板化，兼有CRT和固体平板显示器件的优点，不需要传统偏转系统，可平板化，无X射线，工作电压低，比TFT-LCD更节能，可靠性高。真空荧光显示屏（VACUUMFLUORESCENTDISPLAY）是从真空电子管发展而来的显示器件，由发射电子的阴极（直热式，统称灯丝）、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构

6、成。它利用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件。由于它可以做多色彩显示，亮度高，又可以用低电压来驱动，易与集成电路配套，所以被广泛应用在家用电器、办公自动化设备、工业仪器仪表及汽车等各种领域中。VFD根据结构一般可分为2极管和3极管两种；根据显示内容可分为：数字显示、字符显示、图案显示、点阵显示；根据驱动方式可分为：静态驱动（直流）和动态驱动（脉冲）。2.场致发射显示器件的构成场致发射显示器件，即场致发射阵列平板显示器，或称为真空微尖平板显示器（MiniFlatPanel，MFP），是一种新型的自发光平板显示器

7、件，它实际上是一种很薄的CRT显示器，其单元结构是一个微型真空三极管（图7.2），包括一个作为阴极的金属发射尖锥，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。由于栅极和阳极间距离很小，但在栅极和阴极间加上不高的电压（小于100V）时，在阴极的尖端会产生很强的电场，当电场强度大于5×107V/cm时，电子由于隧道效应从金属内部穿出进入真空中，并受阳极正电压加速，轰击荧光粉层实现发光显示。图7.2微型真空三极管结构经典物理学认为，物体越过势垒，有一阈值能量；粒子能量小于此能量则不能越过，大于此能量则可以越过。例如

8、骑自行车过小坡，先用力骑，如果坡很低，不蹬自行车也能靠惯性过去。如果坡很高，不蹬自行车，车到一半就停住，然后退回去。量子力学则认为，即使粒子能量小于阈值能量，很多粒子冲向势垒，一部分粒子反弹，还会有一些粒子能过去，好像有一个隧道，故名隧道效应（quantumtunneling