從2007SID年會(huì )看場(chǎng)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(huì )(SID)組織的世界規模的顯示技術(shù)討論會(huì )與展覽會(huì )在美國西海岸的一個(gè)城市舉行，今年的第45屆SID年會(huì )在美國加州長(cháng)灘(Long Beach)會(huì )議中心舉行。會(huì )議共收到論文摘要702篇，其中有489篇入選本屆討論會(huì )。489篇論文中有279篇在67場(chǎng)專(zhuān)題報告會(huì )中口述，其余210篇于5月23號下午集中在一個(gè)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數為21，論文數分布如下：韓國23%，美國22%，日本19%，臺灣地區16%，德國4%，我國大陸地區在會(huì )上發(fā)表的論文數為4篇。

這次論文報告會(huì )共舉行了67場(chǎng)，按專(zhuān)題區分分布如下：LCD  22場(chǎng)；OLED 12場(chǎng)；顯示器件制造工藝 5場(chǎng)；PDP 4場(chǎng)；顯示電子學(xué) 4場(chǎng)；背光源  4場(chǎng)；投影顯示 3場(chǎng)；FED 2場(chǎng)，三維顯示 2場(chǎng)；標準與計量 2場(chǎng)，醫用顯示 2場(chǎng)；電子紙 2場(chǎng)；其它專(zhuān)題各1場(chǎng)(共13場(chǎng))。

可見(jiàn)，LCD、OLED是這次報告會(huì )與展覽會(huì )的主角，由于LCD、PDP、OLED 已有專(zhuān)文報導，這兒只從FED 這一個(gè)側面進(jìn)行介紹。

FED是利用高電場(chǎng)將電子從發(fā)射微尖或微間隙中拉出來(lái)，電子進(jìn)入真空后，被加速，轟擊熒光粉發(fā)光，被認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(lè )行業(yè)，而只局限在軍用、醫用、車(chē)載或特殊工業(yè)用，但是從本次SID大會(huì )上可以見(jiàn)到一些可喜的動(dòng)向。

FED的基礎工藝與特點(diǎn)

FED的基礎工藝有三大部分，如圖1所示。

圖1  FED的三個(gè)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、半導體工藝：包括熒光粉，熒光粉的涂敷，保護熒光粉不受離子轟擊的膜層。
(3)微、納米制造工藝：包括場(chǎng)發(fā)射陣列、電極結構形成，聚焦電極、場(chǎng)發(fā)射控制，防止放電的結構。

字符或小點(diǎn)陣顯示，可采用低電壓熒光粉，這時(shí)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，FED-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(wú)圖像畸變、大視角(約170o)、快響應，低功耗的特點(diǎn)。圖2為各類(lèi)電視機功耗的比較。

圖2   各類(lèi)電視機功耗的比較

Spindt型微發(fā)射FED的生產(chǎn)已初具規模

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

圖3    一個(gè)陰極單元示意

3英寸彩色FED的屏尺寸為30x70mm、像素數為184x80xRGB，亮度為600cd/m2、功率為4W，用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機顯示器。經(jīng)過(guò)23000h使用后，鉬微尖完好如初。進(jìn)一步減小門(mén)極開(kāi)口直徑，可獲得更大的電流密度或降低驅動(dòng)電壓；采用新型發(fā)藍光熒光粉AlN:Eu后，與常用發(fā)藍光熒光粉Y2SiO3:Ge 相比較，色域更寬，老化壽命可增加一個(gè)數量級。對于Y2SiO3:Ge熒光粉轟擊電荷量累計達到120C/cm2時(shí)，亮度已降為初始值的50%，而對于A(yíng)lN:Eu，這個(gè)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(chǎng)，全彩色型FED已開(kāi)始啟動(dòng)大生產(chǎn)。

26英寸納米Spindt 型FED現身展覽會(huì )

在展覽會(huì )上，Field 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，呈現了優(yōu)越的動(dòng)態(tài)圖像特性。該公司的資料報導，19.2英寸納米量級Spindt型彩色FED原型的指標如下：
屏尺寸 391293.76mm
分辨率 1280960(點(diǎn))，節距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(diǎn)是微尖為納米量級，可以用類(lèi)似TFT工藝制造高密度微尖陣列，使得每個(gè)像素中包含有上萬(wàn)個(gè)納米微尖。

碳納米管(CNT)場(chǎng)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(chǎng)致發(fā)射特性和可以用較簡(jiǎn)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(chǎng)。

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(cháng)出CNT，如圖5所示。每個(gè)溝道寬12mm，間距25mm，每個(gè)溝道中有10個(gè)4.5mm