后栅型场发射显示器窜压现象的研究--《真空科学与技术学报》2011年01期
后栅型场发射显示器窜压现象的研究
【摘要】：提出后栅型场发射显示器(FED)测试过程中的窜压现象,解释该现象的产生原因。阴极电极侧壁场发射电子轰击栅极导致电压表示数发生变化。针对此问题设计一种具有沟槽状介质层结构的后栅型FED从而避免阴极电极侧壁的电子发射。采用全印刷技术制作场发射显示阵列。实验表明此器件具有良好的发射稳定性及栅压调控特性,有效杜绝窜压现象的发生。阳极电压为600 V,栅极电压在100~250 V范围内对阳极电流有良好的调控作用。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TN873【正文快照】：
场发射显示器(FED)是一种利用遂穿效应,在高电场(大于109V/m)的作用下,电子从阴极表面逸出,经阳极电场加速轰击荧光粉而发光的一种真空显示器件[1]。根据器件结构可把FED分为二极结构、前栅结构、平行栅结构、后栅结构等。二极结构器件驱动电压高,存在一系列显示与驱动的矛盾
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高亮度纳米冷阴极分立栅极场发射显示器研制
场发射显示器(Field emission display，FED)是一种在研的新型平板显示器，因为其具有对比度高、视角宽、亮度高、功耗低、反应速度快和超薄、重量轻等优越性能而吸引众多研究者的注意。　　
目前，在硅或金属衬底上生长的新型纳米冷阴极材料(如碳纳米管、金属及其氧化物纳米线)呈现了良好的场致发射特性，在FED上具有重要的应用前景。但是，要将这些新型纳米冷阴极应用于FED，还存在很多难题要解决。如有些纳米冷阴极材料的生长温度偏高，无法在玻璃基板上制作，同时阴极的生长高温容易损坏阴极电极。另一方面，传统的FED采用的低压阳极荧光屏存在发光效率较低、显示亮度不高的缺点。因此，如何实现高亮度FED也是一个重要课题。　　
本论文尝试解决新型纳米冷阴极材料在FED上应用困难的问题，研制一种高亮度分立栅极结构场发射显示器。本文首先回顾场发射理论原理，简述场发射显示器技术的发展现状及最新进展，然后重点介绍分立栅极结构FED的技术原理及制备工艺，最后介绍新型纳米冷阴极材料碳纳米管、氧化钨纳米线在分立栅极结构FED器件的应用。本论文的主要成果概述如下：　　
1、发展了分立栅极场发射显示器结构设计和制作思路。　　
首先，本论文提出分立单栅极和分立双栅极的结构，并通过计算机软件对分立栅极FED器件的结构、阴极发射电子的运动轨迹以及器件的工作状态进行模拟仿真。研究了栅极电压、栅极与阴极板间距、栅孔直径等参数对器件特性的影响。模拟仿真得到了分立栅极FED内部的场强与栅极电压、栅阴极间距、栅孔直径的关系。通过减小阴栅间距和减小栅孔直径可以降低FED器件的工作电压。在带栅孔结构的分立栅极FED器件中，当陶瓷栅极基板厚度为250μm，栅极电极电压为300 V时，器件内部的最大场强可达4.3 MV/m，根据模拟结果制定器件的理想栅阴极间距为100μm，栅孔直径为200μm。　　
其次，发展了一种双栅驱动原理。分立双栅极结构FED具有一组互相正交的上、下栅电极，通过在上、下栅电极施加不同的正负电压组合而产生不同的合电场来控制冷阴极发射。双栅极结构FED不需要制作阴极电极条，适用于在整片导电衬底上生长的准一维纳米材料阴极。该结构解决了准一维纳米材料作为FED冷阴极应用的困难问题，使一些新型的准一维纳米冷阴极材料能够在器件中得到应用。　　
2、实现了双栅极结构的FED原型器件的制作。　　
探索了分立栅极FED的制作工艺。研究制定了阴极、分立栅极和阳极荧光屏的制作工艺和工艺参数。采用激光打孔技术在陶瓷基板上制作栅孔，采用丝网印刷碳纳米管冷阴极阵列，采用光刻工艺制作阴极和栅极电极，采用沉淀法制备阳极荧光屏。分别研制出8×8像素、16×16像素的高亮度分立单栅FED器件，该类型器件采用了二次套印工艺制备的可印刷碳纳米管阴极阵列，其场发射开启电场可小于3 MV/m；使用陶瓷薄板作为栅极基板，通过栅电极和阴极电极之间的正交矩阵寻址方式来控制阴极发射，实现了较低的栅极电压驱动器件。　　
研制出的基于热CVD法生长的碳纳米管阴极的8×8像素双栅极结构FED原型器件的驱动电压可低至300 V。碳纳米管阴极发射电流密度为1 mA/cm2时，栅极电压为500 V；器件各行列阴极经过老化稳定后，发射电流波动小于10％；通过双栅驱动控制方式，器件实现了行扫描、列扫描、点扫描和字符等显示功能；器件在7 kV阳极电压下，获得最高亮度达到2500 cd/cm2。　　
本论文还进行了新型准一维纳米材料WO3纳米线在双栅极结构FED的应用研究。研制出WO3纳米线冷阴极的8×8像素的双栅极结构FED器件，器件最低工作电压700 V，发射电流密度1 mA/cm2时的电场为工作电压为1000 V。器件采用双栅控制方式同样能实现了点、行、列扫描显示功能。　　
本论文的成果为新型准一维纳米材料阴极在FED的应用提供了解决办法，为FED结构和器件制备方法提供了新的思路，对促进场发射显示器技术的发展具有重大意义。
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万方数据电子出版社平栅极结构碳纳米管场发射性能实验--《发光学报》2009年01期
平栅极结构碳纳米管场发射性能实验
【摘要】：研究了碳纳米管(CNT)场发射显示器(FED)三电极结构的平栅极结构,得到了进一步降低场致发射的开启电压和缩小动态调制电压范围的方法,同时也为相关的场发射安全操作提供了借鉴。实验表明:二极结构场发射调制电压范围较大,调制电压达上千伏,而在三电极的平栅极结构中通过调节阳极电压不仅可控制显示亮度,还对栅极调制电路有保护作用。适当升高阳极电压、适当缩短阴极和阳极之间的距离以及阴栅极经老化后可减小栅极调制电压,同时还能有效的降低场致发射的动态调制电压的范围。这对新一代的显示器研制提供帮助。
【作者单位】：
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【分类号】：TN141【正文快照】：
1引言CNT场发射显示器以其重量轻、功耗小、体积小、亮度高等优点受到人们的广泛关注。CNT-FED结构有三电极结构和二电极结构,虽然二电极结构制作工艺简单,但阳极需要高压才能对电子提供足够能量轰击荧光粉实现高亮度,而且阳极电压又充当调制电压,而驱动电路又需要低压调制,
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