近代物理報告

主題名稱 : FED(場發射顯示器 )

授課老師 : 葉義生 教授

助理教授 : 黃成靖 學長

班級 : 光電二甲 組別 : 第 6 組

報告成員 : 陳宇昇 (4A0L0061) 、張弼翔 (4A0L0047) 、 劉緯帆 (4A0L0046)

目錄

• 一、場發射顯示器 - 原理 (Foundation)

• 二、場發射顯示器 - 構造 (Structure)

• 三、場發射顯示器 - 比較、優點 (Compare and Benefits)

• 四、場發射顯示器 - 應用 (Application)

• 五、參考資料 (Reference material)

場發射顯示器-原理

• 穿隧效應 (Quantum Tunneling) 以 FED 而言，外加一足夠的偏壓於閘極與陰極時，因量

子穿隧效應，電子即由發射尖端穿越金屬表面的位能障壁進入真空區。

當一個金屬尖端非常靠近一個導體的表面時，便可以檢測到電流，原因是電子以穿隧的方式通過空隙。

(左圖 :穿隧示意圖 )

場發射顯示器 -原理構造

當施加足夠之電壓於閘極與陰極時，因量子穿隧效應 (Quantum Tunneling) ，電子即由發射尖端穿越金屬表面之位能障壁進入真空區。

場發射顯示器 -構造• FED 最早應用的發射體結構是 Spindt type ，其中每一單元包括一微小圓

孔及其中之金屬圓錐，製作大面積 Spindt type 的 FED 不易，以及金屬圓錐的操作損耗較難克服。

• Spindt 型 FED 通常以鉬 (Mo) 作為圓錐狀 emitter 材料，直徑約為1μm ，基板上製作圓孔所需之微影技術與製作金屬錐之蒸鍍技術上的尺寸限制，場發射子的尖端也易因損耗而降低壽命。

(實體圖 )

場發射顯示器 - 比較• 電子發射比較: 場發射顯示器(Field Emission Display；FED)的發

光原理與傳統映像管(CRT)極為類似，由陰極發射電子，經真空且被陽極加速後，敲擊螢光粉塗層而發亮的平面顯示器。唯一差別的是電子的產生方式，CRT是加熱陰極而產生的電子，為熱陰極發射，CRT是由單一電子槍發射電子束，透過偏向板控制電子束的方向；場發射顯示器則是利用電場將電子由陰極吸收出來，每一畫素有固定獨立的電子發射體，不需要使用偏向板，場發射的方式不需高溫，為冷陰極發射。FED(場發射顯示

器 )CRT(陰極射線管 )

電子產生方式 外加偏壓 (電場 ) 高溫高壓加熱陰極

視角 廣 (180°) 較小

耗電性 低耗電 高耗電

驅動電壓 低壓 高壓

面板厚度 薄 厚

體積 較小 較大

場發射顯示器 -優點• FED顯示器優點： 自發光，Sunlight Readable、廣視角 (180°)、高對比、快速反應、高亮度、高

發光效率、低驅動電壓(< 3KV) 、低耗電性、面板厚度薄、尺寸範圍彈性、操作溫度範圍廣 (-45°C~ +80°C)。

• FED顯示器缺點: 雖然FED具有如此多的優點，但自其技術發展以來，由於電子發射元件製作不易，

且壽命短，因此一直無法加以實用化。直到奈米碳管的出現，才突破了技術的困境，找到了新的電子發射元件的材料，也開啟了研究奈米碳管－場發射顯示器（Carbon NanoTube－Field Emission Display，CNT－FED）

(陰極映像管（CRT）和場發射顯示器（FED）實體比較圖)

場發射顯示器 -應用• CNT Carbon Nanotube﹙ ﹚ 型是將石墨平面捲曲，堆疊數層成為多層同軸心套管，是為多壁奈米管﹙MWNT ， Multi-Wall Nanotube﹚ ，一般應用在場發射顯示器，作為電子射出材料。

• 碳奈米管具有導電性、半導電性以及高穩定性，如此優異的場發射性質，很適合作為電子供應源。

• 單層（ Single-Wall ）碳管 多層（ Multi-Wall ）碳管

場發射顯示器 -應用• CNT-FED 結構

三極結構除陰極和陽極之外，主要是在靠近陰極的附近存在一閘極(gate) ，其功能是可以在更近的間距下，僅需極小的電壓約數伏特到數十伏特即可將電子從電子源拉出，再藉由陽極所施加之高電場將已拉出之電子引導致陽極板撞擊螢光粉發光，優點是效率高，僅需驅動低壓之系統。

參考資料• 圖片來源 :• 1.http://tw.image.search.yahoo.com/search/images;_ylt=A8tUwJitPZ5QLQ4Amzdt1gt.?p=%E8%83%8C%E6%99%AF%E5%9C

%96%E5%BA%AB&fr=yfp&ei=utf-8&n=30&x=wrt&fr2=sg-gac&sado=1• 2. . http://cct.me.ntut.edu.tw/ccteducation/chchting/aiahtm/display/lecture94-2/fed.pdf• 3. 陳致仁 - 奈米材料應用 ~ 奈米碳管場發射平面顯示器

• 資料來源 :• 1.http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID

=10&cat=25&id=0000096987_A8P7FL8Y6R9OOAT6HAIBW&ct=2#ixzz2BonqciLL• 2. http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1405110602430• 3. 薄型電視－奈米碳管場發射顯示器 / 元勤科技 - 馮育傑 //2002/11/25/ 光電技術• 4.http://www.displayall.com/news/news_detail.php?

language_page=taiwan&button=news&adtype=news_ptech&cate=tech&serial=577&check_o=1101• 5. 黃宣宜 - 場發射顯示器技術現況與發展

• Thank you for your listening.