场发射显示器
几种显示技术的比较
几种常见显示技术的比较平板显示器件包括液晶显示器件(LCD)、等离子体显示器件(PDP)、发光二极管显示器件(LED)，场发射显示器件(FED )、表面传导发射显示器件(SED )、无机电致发光器件(IOEL)、有机电致发光器件(OLED ) 等。
下面就其中的几种做简要的介绍。
1、液晶显示器件(LCD )液晶显示器件是液晶应用的主体，发展很快。
液晶显示器的优缺点:（1)结构和产品体积。
传统显示器由十使用CRT，必须通过电子枪发射电子束到屏幕，因而显像管的管颈不能做得很短，当屏幕增加时也必然增大整个显示器的体积。
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的，即使屏幕加大，它的体积也不会成正比的增加(只增加尺寸不增加厚度所以不少产品提供了壁挂功能，可以让使用者更节省空间)，而且重量上比相同显示面积的传统CRT显示器要轻得多。
同时液晶显示器由十功耗只在十电极和驱动IC上，因而耗电量比传统CRT显示器也要小得多。
（2)辐射和电磁波干扰。
传统CRT显示器由十采用电子枪发射电子束，在打到屏幕上后会产生辐射，尽管现有产品在技术上有很大的提高，把辐射损害降到最小，但不可能根除。
在这一点上，液晶显示器具有先天的优势，它根本没有辐射可言。
至十电磁波的干扰，液晶显示器只有来自驱动电路的少量电磁波，只要将外壳严格密封即可排除电磁波外泄，而传统CRT显示器为了散热，不得不将外壳钻上散热孔，所以电磁波干扰就不可避免了。
所以液晶显示器也被称为冷显示器或环保显示器。
（3)平面直角和分辨率。
液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板，其平面直角的显示效果比传统显示器看起来好得多。
不过在分辨率上，液晶显示器理论上可提供更高的分辨率，但实际显示效果却差得多。
而传统显示器在较好显卡的支持下达到完美的显示效果。
（4)显示品质。
传统显示器的显示屏幕采用荧光粉，通过电子束打击荧光粉显示，因而显示的明亮度比液晶的透光式显示(以口光灯为光源)更为明亮，在可视角度上也比液晶显示器要好得多。
场发射显示器环境下不同置向碳纳米管的尖端电场强度计算
图 ２ 图 ３所 示为倾斜 碳纳 米管与垂 直碳纳 米管等长 的情况 ， 、 在实 际的碳 纳米管场 发射显 示器 中也 存在
许多倾斜碳 纳米管 与垂直碳 纳米管距 阳极
等间距 的情况 ， 了分 析这 种 倾 斜碳 纳 米 为
管与垂直碳 纳米 管 尖端 电场 强 度 的差 异 ，
个顶点 为所 要求 的电势值 。考虑 到计算 的主要 目的是 为 了比较 碳 纳 米管直 立 、 斜 情况 下 碳 纳米 管尖 端 电 倾 场强度 的差 异 ， 此将实体 的三 维结构 简化为二维模 型处 理 。 为
２ 电场强 度 的计 算
根据建立 的计算模 型 ， 在碳 纳米 管场发射 显示器 阴阳极 电压为 ３０ Ｖ， ０ 间距 为 ２ ０ｎ 碳 纳米管长为 ２０ ０ ｍ， ０
纳米 管倾 斜度 为 ４ 。。 ５ 电场强 度 的大 小通过差 分方法 计算 。根据静 电场理论 ， ： 有
Ｅ＝一 ＝一（
ｄ
＋
）
ｏ ｙ
（） １ ຫໍສະໝຸດ 对式 （ ） １ 进行 ３点 差分 ， 可得到 式 （ ） （ ） ２ 、３ 。
Ｅ 一÷ ；； ２） （ ： 丢 Ｅ 一＋￣ ２ ： ＿ ２ ＿ ＝）－ ，△ ｎ， ） ，／ ， ＋ｎ
维普资讯
第 ５期
任华锋 等 ： 场发射显示器环境下不 同置 向碳纳米管 的尖端 电场强度计算
６ ９
况下 为 ６ ．７， 直碳 纳米 管等长倾 斜 ４ 。为 ４ ．４ 与垂 直碳 纳 米管等高 倾斜 ４ 。为 ５ ．７ １４ 与垂 ５ ６５ ， ５ ６８。
本文还计算了当倾斜碳纳米管与垂直碳纳 米 管距 阳极等 间距 时 的空间等 势线 和电场
显示器成像的原理
显示器成像的原理显示器成像的原理是指将电子信号转化为可见图像的过程。
在现代显示技术中，常见的显示器有液晶显示器（LCD）、有机发光二极管显示器（OLED）和场发射显示器（FED）等。
液晶显示器（LCD）的原理是基于液晶的光学效应。
液晶是一种介于液体和晶体之间的物质，具有有序排列的分子结构。
液晶显示器的结构包括背光源、液晶层和像素阵列。
背光源提供光源，液晶层根据外部电场的作用改变光的透射性，而像素阵列则控制每个像素的透光与否。
在显示过程中，电子信号通过电路传输到液晶层，通电时会改变液晶层中分子的排列方式，从而改变光的透射性。
最终，在背光源的照射下，透光和不透光的像素会形成可见的图像。
有机发光二极管显示器（OLED）的原理是利用有机材料的电致发光效应。
OLED 显示器的结构包括有机发光层、电子传输层和电极层。
有机发光层由发光材料组成，电子传输层用于传输电子信号，电极层用于施加电场。
在显示过程中，电子信号通过电路传输到电极层，经过电子传输层后进入有机发光层，激发有机材料中的电子，从而发出光。
每个像素由红、绿、蓝三种发光材料的不同组合来形成不同的颜色。
OLED显示器具有自发光特性，不需要背光源，具有较高的亮度和对比度。
场发射显示器（FED）是一种基于电子场发射原理的显示器。
FED显示器的结构类似于传统的阴极射线管（CRT），包括阴极、阳极和荧光屏。
与CRT不同的是，FED的阴极表面有许多纳米级的针状结构，这些针状结构可以通过场发射产生电子束。
在显示过程中，电子信号通过电路传输到阴极，电子束通过控制阳极电势将电子束引导到相应的像素位置。
当电子束碰撞到荧光屏上时，会产生荧光现象，形成可见的图像。
FED显示器具有高亮度、高对比度和快速响应等优点。
总的来说，现代显示器成像的原理基于不同的物理效应，在液晶显示器中是利用液晶的光学效应，而在OLED和FED显示器中则是通过电致发光效应和场发射发光效应来实现。
这些显示器的成像原理不仅改变了显示器的外观和性能，还提供了更清晰、更亮丽的图像效果，广泛应用于电视、计算机和移动设备等领域。
平面型场发射显示器的自聚焦效应
定的横 向 速 率 ， 此 电 子 束 有 发 散 的 趋 势 。 因
而上 电极 和底 电极 问的 电场远 强 于 阳极 和上
电极 间的 电场 ， 电极 附 近 的 电 势等 位 线 会 上 发生 强烈 变形 ， 而影 响 电子 的运 动轨迹 ， 从 产
生 自聚焦 效应 下 文将 用有 限差分 法研 究平
杰 （９ ６ ， ， 北 省 乐 亭 县 人 ， 授 ， 要 从 事 集 成 光 学 和 平 面 显 示 方 面 的研 究 １４ ～） 男 河 教 主
７ ６
微 细 加 工 技 术
２０ ０ ２年
其 中一部 分 电子 获得足 够 高的能 量穿过 很薄 的上 电极 （ １ ｎｌ 发 射到真 空 中 ， 约 ０ ｉ） ． 这些 电子 将在 阴 阳极 间的 电场 中加速 ， 最终 到达 阳极 ， 轰击 荧光 粉发 光 ２。
论 一些 有关 的设 计 问题 。
阳极 与 阴极 间 的电位分 布 声 ｚ， 满足 （ Ｙ）
泊松方 程及 边界条 件 ，
２ 分 析 与计 算
现 以平 面 高清晰 度 电视 （ Ｔ 显 示 屏 ＨＤ Ｖ） 为例， 阐述平 面型 场 发 射器 件 的－ 分 布 和 电场
电子 运 动 轨 迹 。ＨＤ Ｖ 显 示 屏 共 有 象 素 Ｔ
来 的电子 发散 到 一 个 较大 的角 度范 围 内 ， 为 了保证 一定 的清 晰 度 和色 纯 ， 子 的着 屏 点 电 必须准 确 ， 此 阳极 板 和 阴极 间 的距 离必 须 因
限制在 较小 的范 围 内， 就 限 制 了阳极 板 上 这
的最大 施 加 电压 。 而 要使 用 Ｃ Ｔ 高 压 荧光 Ｒ 粉 （ 门用 于 电子 聚焦结 构 ， 这种 器件 中是 专 在 必不可 少 的 ）从 而不 可避 免地 增加 了器 件结 ， 构 的复 杂度 【 。 ｌ Ｊ 除 微尖 型 阴极 以外 ， 有 许多 其 他 类 型 还 高达 ｌ ｍ 以上 ， 子 通 过 隧穿 效 应 从 底 Ｏ Ｖ／ 电 电极 进入 到绝缘 层 中 ， 在其 间 的强场 中加 速 ，
碳纳米管场致发射显示器与驱动系统的集成研究
ｄ ｉｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｗｈ ｃ ｒｖｎ ｉｃ ｉ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｔ ｒｖ ｎ ｔ ｏ ｉｈ ｄ ｉ ｉ ｇ ｃｒ ｕ ｔ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｗｉ ＣＮＴ－ Ｄ ｓ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｈ ａ ｅ ． Ｃａ ｂ ｎ ｎ ｎ ｔ ｂ ａ ｅ ｈ ＦＥ ｉ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｒｏ ａｏｕ ｅｃｎ ｂ
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｃａ ｂ ｎ ｎ ｎ ｔ ｂ （ ｒ ｏ ａ ｏ ｕ ｅ ＣＮＴ）ｆ ｌ ｍｉｓｏ ｉｐａ （ ＥＤ）ｉ ｅｏ ｎ ｎ ｆｔ ｅｍｏ ｔｓｇ ｉ ｃ ｎ ｕ ｊｃ ， ｕ Ｏ ｉ ｄｅ ｓｉｎ ｄｓ ｌｙ Ｆ ｅ ｓｂ ｃ ｍｉｇ ｏ ｅｏ ｈ ｓ ｉｎｆ ａ ｔｓ ｂ ｅｔ ｄ ｅｔ ｉ
还有 就是 自行 设 计 配 套 板 卡 ， 用 Ｐ Ｅ 利 ＣＦ Ｄ发 光 器 件 进行
场致发射显示 （ Ｅ ）是在真空情况下采用场致发射 ＦＤ 阵 列 阴极 产 生 场 发射 电流 ， 发荧 光 粉 发 光 ， 一 种结 合 激 是 了传 统 Ｃ Ｔ 和其他 固体 平板 显 示器 优 点 的真 空 平 板 显示 Ｒ
ｗｏ ｋ ｒ ．Ｔｈ ｕ ｓｉｕ ｅ ｒ ｉｇ ｓ ｓｅ ｗｉｌ ｋ ｅｓ ｂ ｔｔ ｔｄ ｄ ｉ ｎ ｙ ｔｍ ｌ ｍａ ｅＣＮＴ－ ＥＤ ｙ ｔｍ ａｇ ｏｕ ｎ ｏ ｌ ａ ｅ Ｏｃ ｎ ｅ ｔ Ａ ｅ ｖ Ｆ ｓ ｓｅ ｌｒ ｅｉ ｖ ｌｍｅａ ｄ ｃ ｍｐｉ ｔｄ ｔ ｏ ｎ ｃ． ｎ ｃ ｎ ｗ
表面传导电子发射显示器(SED)和场发射显示器(FED)的技术对比分析
表面传导电子发射显示器(SED)和场发射显示器(FED)的技术对比分析场发射显示器概述场发射显示器（Field emission display，FED）发光原理为：在发射与接收电极中间的真空带中导入高电压以产生电场，使电场刺激电子撞击接收电极下的萤光粉，而产生发光效应。
此种发光原理与阴极射线管（CRT）类似，都是在真空中让电子撞击萤光粉发光，其中不同之处在CRT由单一的电子枪发射电子束，透过偏向轨（Deflation Yoke）来控制电子束发射扫瞄的方向，而FED显示器拥有数十万个主动冷发射子，因此在构造上FED可以达到比CRT节省空间的效果。
其次在于电压部分，CRT大约需要15~30KV左右的工作电压，而FED的阴极电压约小于1KV。
FED技术原理与发展场发射电极理论最早是在1928年由R.H.Eowler与L.W.Nordheim共同提出，不过真正以半导体制程技术研发出场发射电极元件，开启运用场发射电子做为显示器技术，则是在1968年由C.A.Spindt提出，随後吸引後续的研究者投入研发。
不过，场发射电极的应用是到1991年法国LETI CHENG公司在第四届国际真空微电子会议上展出一款运用场发射电极技术制成的显示器成品之後，场发射电极技术才真正被注意，并吸引Candescent、Pixtech 、Micron、Ricoh、Motorola、Samsung、Philips等公司投入，也使得FED加入众多平面显示器技术的行列。
在场发射显示器的应用，发射与接收电极中间为一段真空带，因此必须在发射与接收电极中导入高电压以产生电场，使电场刺激电子撞击接收电极下的萤光粉，而产生发光效应。
此种发光原理与阴极射线管（CRT）类似，都是在真空中让电子撞击萤光粉发光，其中不同之处在CRT由单一的电子枪发射电子束，透过偏向轨（Deflation Yoke）来控制电子束发射扫瞄的方向，而FED显示器拥有数十万个主动冷发射子，因此在构造上FED可以达到比CRT节省空间的效果。
fed光学
fed光学
FED（Field（Emission（Display，场发射显示器）是一种基于场发射技术的显示设备。
在光学领域，FED的工作原理利用了量子力学中的隧道效应，通过强电场作用使阴极表面的电子“冷”发射出来，这些高速电子随后撞击荧光粉涂层产生光子，进而形成图像。
FED技术的特点在于其高亮度、高对比度和宽视角，因其发光原理与传统的CRT（阴极射线管）类似，但却拥有更薄的结构设计。
FED内部无需复杂的液晶层、背光源等组件，因此响应速度更快，色彩还原性能良好，并且能够在低电压下工作，具有较好的节能效果。
然而，尽管FED理论上的优势显著，但实际研发过程中面临的技术挑战较多，如微细加工工艺难度大、长期稳定性问题以及成本高昂等。
随着新型显示技术的发展，如OLED（ 有机发光二极管）等的竞争，FED 作为一种先进的显示技术，在商业化进程上相对滞后。
高压带电显示的原理
高压带电显示的原理高压带电显示是一种利用高电压作用下产生的放电现象来显示文字、图形等信息的技术。
它主要包括阴极射线管（CRT）、等离子体显示器（PDP）、场发射显示器（FED）等几种类型。
首先，我们来看阴极射线管（CRT）的工作原理。
CRT是一种利用电子束在荧光屏上扫描来产生亮点的显示器。
它包含一个玻璃管，管内面涂有荧光物质的荧光屏，而在管的另一端则有电子枪和偏转系统。
当高压作用下，电子枪会发射出高速电子，这些电子会被偏转系统控制成一定的方向和位置，然后撞击到荧光屏上，使其发出亮光，形成图像。
其次，我们来分析等离子体显示器（PDP）的工作原理。
PDP是一种使用气体放电原理产生光的显示器。
它由两层平行的玻璃板组成，两层玻璃板之间装有少量稀薄的气体和少许的透明导电体。
当高压作用下，气体会被激发成等离子体，然后透明导电体上加上电压，使之放电，产生紫外光。
紫外光再被荧光物质激发，产生可见光，从而形成图像。
最后，让我们来了解一下场发射显示器（FED）的工作原理。
FED是利用发射枪在纳米级空间内产生场发射电子来光亮荧光物质的显示器。
FED是在玻璃基板上形成许多微型细孔，每个细孔内都设置好发射枪，各发射枪前分别放置一个荧光物质点，由于细孔非常小，只有纳米级，故当高压作用下，电子被发射枪发射出来，撞击到荧光物质点上，形成亮点，从而成像。
总的来说，高压带电显示的原理是通过高压的作用下，产生电子束、等离子体、场发射电子等来激发荧光物质，最终形成可见的图像。
虽然这几种显示器的工作原理有所不同，但它们都是利用高电压带电效应来实现显示的。
在这些显示器中，高电压扮演着非常重要的角色，它为产生电子束、等离子体等提供了能量，驱动了整个显示过程。
然而，尽管高压带电显示技术能够实现高亮度、高对比度、快速响应等优点，但不可忽视的是，由于需要较高的电压驱动显示器的工作，带电显示器的设计、制造和使用都还会存在很多技术难题和安全隐患。
所以，在使用高压带电显示器时，我们需要谨慎操作，严格按照使用说明进行使用，以确保人身安全和设备的正常运行。
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五、FED中的发射均匀性和稳定性问题
（4）分布式横向串联电阻结构 网格状串联电阻结构的缺 点是，当等位体薄膜上的任何 一个微尖发生短路击穿时，该 等位体薄膜上的所有微尖都失 效。改进措施是使每个像素都 包含多个这样的单元，即使个 别单元失效，对该像素影响也 有限。
分布式横向串联电阻结构及其等效电路
六、聚焦型微尖阵列场发射阴极
优点：减小电子束的发散度，实现高阳极电压工作。
聚焦极 栅极
竖直同轴聚焦型
共面聚焦型
六、聚焦型微尖阵列场发射阴极
聚焦型微尖照片
七、FED的主要制作材料和工艺
两组常用高、低压荧光粉的性能
低压荧光粉存在的问题：
色饱和度低，可见光转换效率低，亮度低，寿命短。
七、FED的主要制作材料和工艺
三、微尖阵列场发射阴极
金属微尖FEA制作过程
三、微尖阵列场发射阴极
金属微尖FEA的扫面电镜照片
三、微尖阵列场发射阴极
Si微尖FEA制作过程
三、微尖阵列场发射阴极
Spindt尖锥型场发射平面显示器件遇到的困难
（1）大面积Spindt尖锥阵列制作
大面积Spindt尖锥阵列制作是最大的难题。尤其是在追 求尖锥形成的一致性时,困难就更大。具体的难点在于要求有 庞大的工艺设备。 （2）封接、排气和消气技术的突破 在大面积显示器制作的过程中,必须解决封接、排气和消 气的技术问题。 （3）发射稳定性和均匀性差
三、微尖阵列场发射阴极
微尖形貌
三、微尖阵列场发射阴极
微尖阵列场发射阴极（FEA） 场致发射是在金属尖端上进行的。如果尖端曲率半径为1m， 尖端与阳极距离为1m左右，则当极间加上几十伏的电压，就会 在尖端表面上产生109V/cm数量级的强电场。 在忽略极间空间电荷的情况下，阴极发面尖端处场强与阳 极电压Ua成正比。即
八、 FED中真空度的维持
残余气体对屏性能影响 1、对场发射阴极的损伤 场发射阴极是FED显示屏内最具活性的部件，FED显示 器件的寿命主要是由场发射阴极的寿命所决定的。阴极电 子发射是一种表面现象，而表面最容易受残余气体分子的
损伤。
八、 FED中真空度的维持
2、 对荧光屏的损伤
残余气体分子和低速电子发生碰撞时，将俘获电子而形 成负离子。这种负离子受阳极正电位的吸引而轰击阳极，使 阳极上荧光屏受到灼伤而形成离子斑，随着时间的积累将造 成荧光粉脱落。
五、FED中的发射均匀性和稳定性问题
解决办法： 增加串联电阻，其作用为 （1）限流作用，当个别发射体 发射过大时，由于电阻的分压 作用使电流受限，从而均衡了 各发射体的发射能力；
（2）当个别发射微尖与栅极发 生短路时，电阻承受了电压降， 其他微尖仍能正常工作。由于 微尖数量极大，个别微尖的损 失影响不大。
隔离柱材料要求： （1）隔离柱很薄，尺寸均匀； （2）具有一定的刚度、强度； （3）具有一定的电阻率，同时又不能产生过大的漏电流； （4）放气量小。
隔离柱材料： 热压氮化硅、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、石英玻璃。
七、FED的主要制作材料和工艺
尖锥型阴极，如钼、硅。
阴极材料
薄膜型阴极，如多晶金刚石薄膜、非晶金刚石薄 膜、类石墨、碳纳米管。
FED（Field Emission Display)与CRT的相同点： 利用阴极电子经电场加速而轰击荧光材料发光的主动发型 显示器件。因此，FED具有与CRT相似的显示品质，如高亮度、 高对比度、全彩色、高显示容量及低功耗等性能。
典型场发射显示结构原理
CRT发射显示结构原理
一、场发射显示器概述
FED与CRT的区别点： (1) CRT采用热阴极，通过加热阴极材料使其表面电子获得克服表 面势垒的能量从而发射出来；而FED采用冷阴极，采用表面功 函数较低、电子势很小甚至为负值得材料，使之在外加电场 作用下逸出。因此，FED不但降低了功耗，而且可以瞬时发射 电子。 （2）CRT的热阴极为点发射源或线发射源，需要通过偏转磁场的 作用，才能在显示屏幕上进行扫描而产生显示。因此，CRT难 以实现平板化；而FED的冷阴极为面发射源，可以十分方便地 实现平板化和矩阵驱动，无论重量还是体积都大大降低。
造成微尖发射不均匀性和不稳定性的原因：
由于Spindt型工艺生成的阴极微尖是服从Gaussion分布,
因此不可能使各发射体完全一样。 微细加工工艺难以达到大面积的均匀性,如阴极微尖、栅 极孔几何尺寸的离散及相对位置的偏差。 发射电流决定于表面电场和阴极表面状态。发射过程中 受表面形态变化、离子轰击、气体吸附等多种因素影响，造 成发射电流起伏不定。
阴极材料要求： 较低的功函数 较高的电导率、熔点 稳定的表面物理化学性质 加工工艺简单 阴极材料种类：
难熔金属钨、钼等 硅 金刚石和类金刚石 薄膜型，其中碳纳米 管薄膜是当前热点 综合型，比如在钼或 者硅等微尖上涂覆一 层金刚石薄膜
五、FED中的发射均匀性和稳定性问题
三、微尖阵列场发射阴极
（ 4） 器件的打火、亮度问题
器件的间距很小仅为200μm左右。少量横向初速度较大的 电子还会打到隔离柱(支撑墙)上使之荷电。一般讲隔离柱是用 绝缘体制作的,荷电后其电位是悬浮的,可能很高,这就造成内部 打火。器件的间距小带来两个不利的因素: A. 为防止发射体阵列板和荧光屏之间发生打火,荧光屏电位不 能高, 一般仅为几百V。 B. 由于荧光屏电位不高,因此屏的亮度也低。
三、微尖阵列场发射阴极
克服困难的办法: （1）加大场发射阴极板和阳极板之间的距离,从原来的200μm 增加到1.5mm以上。所带来的好处是: I . 可以增加排气的管导,有利于排气和去气的处理; II. 提高了阴极板和阳极板之间的耐压,减少板间直接打火的 可能性; III .由于板间耐压的提高,可以采用高压荧光粉,从而提高荧 光粉的效率和屏的发光亮度,还可保持荧光粉的寿命。
场发射显示器（FED）
提
二、场发射理论
纲
一、场发射显示器概述 三、微尖阵列场发射阴极 四、场发射显示的阴极材料 五、FED中的发射均匀性和稳定性问题 六、聚焦型微尖阵列场发射阴极 七、 FED的主要制作材料和工艺 八、 FED中真空度的维持 九、新型场发射显示器
十、FED的研究概况及发展前景
一、场发射显示器概述
五、FED中的发射均匀性和稳定性问题
（2）横向串联电阻结构
与纵向串连电阻结构
相比，耐击穿能力和限流 能力大大提高，缺点是中
间部分的微尖阴栅极间电
压降比外侧的低，因此发 射也小。在极端情况下， 外侧微尖发射过大，甚至
烧毁，而中间部分的微尖
发射仍然很小，因此限制 了总的发射电流。 横向串联电阻结构及其等效电路
0
kT
)
金属表面势垒和内部电子按能量分布
二、场发射理论
在加速场下金属表面的势垒曲线 金属表面场致 1.54106 2 6.83107 3 2 4 J exp[ ( 3 . 79 10 )] 0 发射方程:
三、微尖阵列场发射阴极 阴极阵列
— 真空器件. — 列阴极，行栅极. — 行列电极交叉点有多于 4500个微尖, 微尖直径150 nm. — 电流0.11A/microtip.
少在1cm以上，大尺寸CRT甚至达到几十厘米；而FED的阴阳极距 离小于3mm。
一、场发射显示器概述
FED的优点： （1）冷阴极发射；
（2）低的工作电压；
（3）自发光和高亮度； （4）宽视角；
（5）高速响应；
（6）很宽的环境温度变化范围。 1968年斯坦福国际研究所的C. A. Spindt研制成功微尖阴 极发射结构的FED ，后法国政府实验室LETI对Spindt的方法作 了改进并于1990年研制出第一个15cm单色显示器。
U a
几种典型的尖端形状
三、微尖阵列场发射阴极
微尖电子发射
三、微尖阵列场发射阴极
金属微尖的伏安特性
场发射阴极阵列面积240mm240mm，包含1.4x106个微尖。
三、微尖阵列场发射阴极
FED显示器的制作工艺
对阴极制造的要求： （1）在整个表面上具有均匀的电子发射； （2）提供充足的电流，以便在低电压下获得很高的亮度； （3）在微尖和栅极之间没有短路。 阴极微尖制作种类： （1）在金属基体上沉积金属形成金属阴极尖。其特点工艺复 杂，但可实现大电流，发射特性好，寿命长。 （2）以硅片作基片，采用硅的各向异性腐蚀形成硅阴极尖。 其特点是工艺较简单，较易实现，但发射特性差，寿命短。
五、FED中的发射均匀性和稳定性问题
（3）网格状串联电阻结构 网格状电阻层把阴极分成 网格状阴极, 在每个网格中 央加上一个金属岛电极作为 等势体。电流经横向电阻渡 越到金属岛上,在其上各微尖 均匀发射,横向电阻承受较大 的压降而纵向电阻起到均匀 电流的作用,这样以较薄的电 阻层就起到均匀发射电流的 作用,提高了发射的一致性。 网格状串联电阻结构及其等效电路
二、场发射理论
在温度T＝0K时，为了使金属中具有最大能量的电子能够 克服表面势垒而逸出，必须提供的最小能量叫做逸出功。 = Wa—EF0
电子发射方式：
（1）热电子发射； （3）二次电子发射； （2）光电子发射； （4）场致发射。
二、场发射理论
金属的热电子发射
理查逊—德施曼公式：
j0 AT 2 exp(
发射电流与栅极电压的关系
五、FED中的发射均匀性和稳定性问题
场发射阵列限流电阻层的结构： （1）纵向串联电阻结构
由于电阻层位于所有微尖下,
要有较大的压降,就需把电阻层 作得较厚,但这是有限的。因此
个别发射体发射电流过大或与栅
极短路时,易造成电阻层的击穿, 失去抑制作用。
纵向串联电阻结构及其等效电路
三、微尖阵列场发射阴极
(2) 场发射阴极采用四极结构,即在每个像素上面再增加一个聚 焦电极。所带来的好处是: 在加大场发射阴极板和阳极板之 间的距离后,保证不降低分辨率; 减少可能打到支撑墙上的 电子,进一步减少打火的可能性。