奈米碳管場(chǎng)發(fā)射顯示器(技術(shù)知識(shí)及原理)

奈米碳管場(chǎng)發(fā)射顯示器
隨著奈米科技的發(fā)展，顯示器的未來(lái)將有一番全新的局面，誰(shuí)能在這世代交替的時(shí)代沖出重圍，成為新一代的寵兒，相當(dāng)受到矚目。極具競(jìng)爭(zhēng)力的平面顯示器技術(shù)一八九七年發(fā)明的映像管，在二次世界大戰(zhàn)時(shí)，已廣泛使用在軍事的電子裝置和雷達(dá)系統(tǒng)上。由於映像管具有畫(huà)質(zhì)優(yōu)良和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，長(zhǎng)久以來(lái)一直被采用為電視和電腦的顯示器，且維持其不可替代的地位。然而，自一九九○年代後，由於制造技術(shù)大幅提升，造就了新世代顯示器的崛起，例如液晶顯示器（liquidcrystal display，LCD）、電漿顯示器（plasma displaypanel， PDP）、有機(jī)電激發(fā)光顯示器（organicelectroluminescencedisplay，OELD）、場(chǎng)發(fā)射顯示器（fieldemissiondisplayFED）等，這使得傳統(tǒng)映像管顯示器受到相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。目前在市面上較為廣泛流通的液晶顯示器和電漿顯示器，均受到一般大眾的喜愛(ài)，但價(jià)格上卻普遍偏高，所以暫時(shí)還未能動(dòng)搖映像管顯示器在一般家庭里的地位。根據(jù)報(bào)導(dǎo)指出，一般人每天會(huì)看數(shù)十種以上具有顯示器的3C產(chǎn)品，包括電腦螢?zāi)?、電子鬧鐘、電子表、數(shù)位相機(jī)、手機(jī)、電視或個(gè)人數(shù)位助理（personal digitalassistant，PDA）等，可見(jiàn)顯示器技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代日常生活產(chǎn)品中的重要性。
場(chǎng)發(fā)射顯示器技術(shù)
新世代顯示器相較於傳統(tǒng)映像管顯示器有個(gè)很重要的特色，就是它們是平面顯示器（flat panel display，F(xiàn)PD），重量輕、體積小是它們的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的映像管顯示器雖有高亮度及大視角等優(yōu)點(diǎn)，但其厚重的本體非常不便於任意移動(dòng)，而目前液晶顯示器雖然是市場(chǎng)的主流，但其視角、亮度、功率消耗的特性還需進(jìn)一步改善。平面顯示器中結(jié)合了映像管顯示器與液晶顯示器優(yōu)點(diǎn)的當(dāng)屬場(chǎng)發(fā)射顯示器。場(chǎng)發(fā)射顯示器的技術(shù)自法國(guó)LETI 組織在第四屆國(guó)際真空電子會(huì)議發(fā)表以來(lái)，受到全球顯示器業(yè)界的矚目。場(chǎng)發(fā)射顯示器的工作原理類(lèi)似傳統(tǒng)陰極映像管，都是在真空中發(fā)射電子撞擊涂布在面板上的螢光體而發(fā)光。然而，在構(gòu)造上，陰極映像管是由單一電子槍發(fā)射電子束，透過(guò)偏向板進(jìn)而控制電子束的方向。場(chǎng)發(fā)射顯示器則是由數(shù)十萬(wàn)個(gè)尖端所構(gòu)成的電子發(fā)射子，利用尖端放電原理而工作，不須使用偏向板的設(shè)計(jì)。在工作電壓方面，陰極映像管顯示器所需電壓約在15～30千伏特左右，場(chǎng)發(fā)射顯示器的陰極工作電壓則小於一千伏特。因?yàn)閳?chǎng)發(fā)射顯示器結(jié)合了映像管顯示器與液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)，而成為未來(lái)極具競(jìng)爭(zhēng)力的顯示器技術(shù)之一。
場(chǎng)發(fā)射原理
場(chǎng)發(fā)射量子理論：在未外加電場(chǎng)的情形下，金屬內(nèi)的電子必須具備足夠的能量，才有機(jī)會(huì)越過(guò)位能障到達(dá)真空側(cè)，但是當(dāng)我們外加一電場(chǎng)時(shí)，會(huì)造成能帶彎曲，電子不需要很大的能量便可穿透位能障而到達(dá)真空側(cè)。當(dāng)電場(chǎng)越大，電子所需穿透的位能障也會(huì)相對(duì)變小，而所得到的電流則會(huì)增強(qiáng)，這就是場(chǎng)發(fā)射顯示器的電子穿透基本原理。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，場(chǎng)發(fā)射就是導(dǎo)體中的電子在高電場(chǎng)作用下，從導(dǎo)體穿透表面能障至真空中的放射過(guò)程，一九二八年R.H.Fowler 和L. W.Nordheim 根據(jù)量子力學(xué)的理論推導(dǎo)出了場(chǎng)發(fā)射電流與外加電壓的關(guān)系。由於電場(chǎng)的強(qiáng)弱直接影響場(chǎng)發(fā)射的電流大小，因此想要獲得足夠電流的話(huà)，就要增加金屬與真空接面之間的電場(chǎng)，如此一來(lái)勢(shì)必要增加元件的操作電壓，這與我們當(dāng)初所希望的低壓操作背道而馳。為了解決此一問(wèn)題，根據(jù)電磁理論得知，若一物體呈尖端狀，則在尖端處會(huì)有較多電荷累積，亦即尖端處有較高的電場(chǎng)，所以把場(chǎng)發(fā)射顯示器的電子發(fā)射子設(shè)計(jì)成尖端結(jié)構(gòu)，這樣一來(lái)我們便可在不須外加高電壓的情形下獲得較強(qiáng)的電場(chǎng)。利用發(fā)射子所放射的電子撞擊涂布在面板上的螢光體而發(fā)光，這就是場(chǎng)發(fā)射顯示器的發(fā)光原理。