從2007SID年會看場致發(fā)射顯示器（FED）的發(fā)展前景

SID2007概況

每年5月，由顯示協(xié)會(SID)組織的世界規(guī)模的顯示技術(shù)討論會與展覽會在美國西海岸的一個城市舉行，今年的第45屆SID年會在美國加州長灘(Long Beach)會議中心舉行。會議共收到論文摘要702篇，其中有489篇入選本屆討論會。489篇論文中有279篇在67場專題報告會中口述，其余210篇于5月23號下午集中在一個大廳中，以張貼形式發(fā)表，作者與讀者進(jìn)行面對面討論。令人鼓舞的是全部論文中有24%的作者是學(xué)生。提交論文的國家和地區(qū)數(shù)為21，論文數(shù)分布如下：韓國23%，美國22%，日本19%，臺灣地區(qū)16%，德國4%，我國大陸地區(qū)在會上發(fā)表的論文數(shù)為4篇。

這次論文報告會共舉行了67場，按專題區(qū)分分布如下：LCD  22場；OLED 12場；顯示器件制造工藝 5場；PDP 4場；顯示電子學(xué) 4場；背光源  4場；投影顯示 3場；FED 2場，三維顯示 2場；標(biāo)準(zhǔn)與計量 2場，醫(yī)用顯示 2場；電子紙 2場；其它專題各1場(共13場)。

可見，LCD、OLED是這次報告會與展覽會的主角，由于LCD、PDP、OLED 已有專文報導(dǎo)，這兒只從FED 這一個側(cè)面進(jìn)行介紹。

FED是利用高電場將電子從發(fā)射微尖或微間隙中拉出來，電子進(jìn)入真空后，被加速，轟擊熒光粉發(fā)光，被認(rèn)為是下一代的平板顯示器。由于生產(chǎn)成本偏高，目前尚未能如CRT、LCD進(jìn)入大眾娛樂行業(yè)，而只局限在軍用、醫(yī)用、車載或特殊工業(yè)用，但是從本次SID大會上可以見到一些可喜的動向。

FED的基礎(chǔ)工藝與特點

FED的基礎(chǔ)工藝有三大部分，如圖1所示。

圖1  FED的三個基本工藝

(1)真空工藝：包括真空包裝，上、下玻璃板間的支撐、吸氣劑、表面處理、真空封接材料。
(2)光電子、半導(dǎo)體工藝：包括熒光粉，熒光粉的涂敷，保護(hù)熒光粉不受離子轟擊的膜層。
(3)微、納米制造工藝：包括場發(fā)射陣列、電極結(jié)構(gòu)形成，聚焦電極、場發(fā)射控制，防止放電的結(jié)構(gòu)。

字符或小點陣顯示，可采用低電壓熒光粉，這時極間間隙約0.2mm，已證明FED在低電壓工作下，壽命足夠；對于全彩色顯示FED，為了獲得足夠的亮度與壽命，工作電壓約3kV，為了保證色純，需增加聚焦電極。

與CRT-TV、PDP-TV、LCD-TV相比，F(xiàn)ED-TV的功耗是最小的，如圖2所示。所以FED具有薄平板(厚度約2~3mm)、自發(fā)光、無圖像畸變、大視角(約170o)、快響應(yīng)，低功耗的特點。圖2為各類電視機(jī)功耗的比較。

圖2   各類電視機(jī)功耗的比較

Spindt型微發(fā)射FED的生產(chǎn)已初具規(guī)模

Spindt型FED厚度為2~3mm， 陰極、門電極和聚焦極由鈮(Nb)制成，發(fā)射微尖材料為鉬(Mo)，陽極材料為鋁(Al)。如圖3所示。

圖3    一個陰極單元示意

3英寸彩色FED的屏尺寸為30x70mm、像素數(shù)為184x80xRGB，亮度為600cd/m2、功率為4W，用于汽車發(fā)動機(jī)顯示器。經(jīng)過23000h使用后，鉬微尖完好如初。進(jìn)一步減小門極開口直徑，可獲得更大的電流密度或降低驅(qū)動電壓；采用新型發(fā)藍(lán)光熒光粉AlN:Eu后，與常用發(fā)藍(lán)光熒光粉Y2SiO3:Ge 相比較，色域更寬，老化壽命可增加一個數(shù)量級。對于Y2SiO3:Ge熒光粉轟擊電荷量累計達(dá)到120C/cm2時，亮度已降為初始值的50%，而對于AlN:Eu，這個值為1200C/cm2(C是庫侖)。

Spindt型FED最適合中、小型顯示屏，單色FED已進(jìn)入市場，全彩色型FED已開始啟動大生產(chǎn)。

26英寸納米Spindt 型FED現(xiàn)身展覽會

在展覽會上，F(xiàn)ield Emissinon Technologies公司展出了26英寸的彩色的Spindt型的FED屏，與并列的LCD相比，呈現(xiàn)了優(yōu)越的動態(tài)圖像特性。該公司的資料報導(dǎo)，19.2英寸納米量級Spindt型彩色FED原型的指標(biāo)如下：
屏尺寸 391293.76mm
分辨率 1280960(點)，節(jié)距0.306mm
亮度 400cd/m2
對比度 大于20000:1
顯示器尺寸 500(寬)350(高)55(厚)mm

圖4 26英寸納米Spindt型FED

納米Spindt 型FED的特點是微尖為納米量級，可以用類似TFT工藝制造高密度微尖陣列，使得每個像素中包含有上萬個納米微尖。

碳納米管(CNT)場致發(fā)射顯示(CNT-FED)屏的均勻性獲重大突破

碳納米管以其優(yōu)異的場致發(fā)射特性和可以用較簡單工藝制造大尺寸發(fā)射陣列，特別適于用制造大尺寸FED顯示屏，但由于均勻性的限制，一直未能進(jìn)入高質(zhì)量圖像顯示市場。

法國研究人員采用將觸媒體層光刻成所需的圖案，在其上生長出CNT，如圖5所示。每個溝道寬12mm，間距25mm，每個溝道中有10個4.5mm