場(chǎng)發(fā)射顯示器的工作機(jī)理及器件性能研究.pdf

1、場(chǎng)發(fā)射顯示器是眾多的平板顯示器中最有潛力提供最佳的圖像質(zhì)量和綜合性能的一種。經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，其在器件結(jié)構(gòu)、發(fā)射材料和工藝水平等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。尤其是最近幾年碳納米管和氧化鋅等新型發(fā)射體的引入，更大大促進(jìn)了FED的快速發(fā)展。 本文的研究圍繞著FED的工作機(jī)理和器件性能來(lái)展開，首先在介紹了場(chǎng)致發(fā)射的原理之后，指出實(shí)際測(cè)量所得電流是由一個(gè)完整回路中的各個(gè)環(huán)節(jié)共同決定，而不是僅由描述發(fā)射體．真空界面的F-N公式描述。由此對(duì)這一

2、回路中的各個(gè)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行了分析論證。對(duì)于發(fā)射體頂端的研究表明，發(fā)射體的發(fā)射能力本質(zhì)上不是由幾何外觀而是由頂端電子能量狀態(tài)決定。最終得到的最優(yōu)單根碳管發(fā)射體為頂端開口、管徑接近6nm、長(zhǎng)度不低于60nm卻又不過(guò)分長(zhǎng)的單壁碳管，而最優(yōu)陰極則是由上述碳管以50nm的間距所形成的陣列組成。碳管管壁上最常見的兩類缺陷為分子異構(gòu)類缺陷和原子缺失類缺陷，其中前者會(huì)降低電子輸送能力進(jìn)而降低發(fā)射電流，而后者將提供額外的發(fā)射位置進(jìn)而增大發(fā)射電流。其規(guī)律分別

3、可以通過(guò)指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)加以表達(dá)。碳管底部與電極的接觸狀態(tài)是決定尖端發(fā)射比例的重要因素，因而也是增大發(fā)射能力的重要改進(jìn)環(huán)節(jié)。綜合頂端、管壁和底部的結(jié)果，文中給出了實(shí)測(cè)電流的完整表達(dá)。 FED的亮度均勻性不僅與發(fā)射體有關(guān)，也與器件結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電位有關(guān)。文中在分析了這些關(guān)系之后，提出了一種采用雙層基板的結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)下的FED當(dāng)屏幕小于5英寸時(shí)，可以完全取消支撐體的使用，并且陰陽(yáng)極基板不發(fā)生形變，很好的保證了屏內(nèi)的結(jié)構(gòu)、場(chǎng)強(qiáng)和亮度的一

4、致性。對(duì)于采用支撐體的情況，則針對(duì)柱型、墻型和十字墻型支撐體分別進(jìn)行了優(yōu)化配置。其共同的核心思想在于采用等邊三角形的支撐體陣列，這是所有可能的支撐體排列方式中效率最高的一種。當(dāng)保持支撐體數(shù)量不變時(shí)，這一方式可以降低三分之一的基板形變和亮度波動(dòng)；而當(dāng)保持基板形變和亮度波動(dòng)水平時(shí)，則可以節(jié)約三分之一的支撐體數(shù)量。 對(duì)目前各種FED的象素結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合評(píng)述。隨后在傳統(tǒng)的電子束發(fā)散的視角之外，著重從電路和電場(chǎng)兩個(gè)角度分析了象素間串?dāng)_的成

5、因和抑制方法。對(duì)于電路原因給出了分析模型：對(duì)于電場(chǎng)原因指出在非選中象素處施加負(fù)偏壓可以有效的抑制此類串?dāng)_，而調(diào)整幾何參數(shù)則效果不大。 給出了以絲網(wǎng)印刷為主要手段的FED工藝制備流程并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是發(fā)射體在工藝過(guò)程和工作過(guò)程中的熱穩(wěn)定性，進(jìn)行了性能上的探討。同時(shí)針對(duì)實(shí)驗(yàn)中碳管在高溫工藝過(guò)程中遺失的現(xiàn)象，將保護(hù)氣注入方式由向燒結(jié)爐中注入改為向屏內(nèi)注入。對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在相同情況下，舊有方式下樣屏內(nèi)碳管全部丟失，而新方式下碳管