碳纳米管场致发射显示器的研究进展

碳纳米管场致发射显示器(CNT-FED)具有驱动电压低、功耗小和制造成本低廉等优势,有望成为下一代平板显示器件的主流产品。全面系统地分析了制约CNT-FED商品化进程中的关键技术:碳纳米管定向可控生长、阴极低的开启场、高的电流发射密度、大面积发射均匀性、长寿命稳定发射以及低成本制造工艺等的研究进展,结合我们的课题研究与国内外现状,提出了实现碳纳米管场致发射显示器产业化的发展方向与研究途径。

碳纳米管场致发射显示器支撑墙配置的优化设计

采用梯度法对大屏幕碳纳米管场致发射显示器的支撑墙密度进行了优化设计.以支撑墙相邻间距、支撑墙的长度和宽度作为优化设计参数,预先设定的面板应力以及应变值作为目标函数,利用ANSYS有限元分析软件进行结构分析,其最佳分析结果变形值为0 487×10-5m,应力值为0 167×107Pa.为了验证分析结果,制作了一个12 7cm碳纳米管场致发射显示器样品,测量屏面板垂直方向的应变值,并与计算值对比分析,实验结果与计算分析结果吻合得较好.将优化结果与其他模拟结果比较对比可知,该优化方法能节约支撑墙制造成本30%以上,表明该优化设计方法对显示器支撑墙设计是有效的.该方法还适合其他真空器件及各种不同尺寸的真空显示器结构设计.

探讨碳纳米管场致发射显示器的研究进展

碳纳米管以其独特的电子发射性成为比较理想的场发射阴极材料,以碳纳米管做阴极场致发射显示器成为目前显示器技术研究发展的目标,碳纳米管场致发射显示器制造成本低功耗更加小具有广阔的发展前景。而且碳纳米管在硅底基座能够生长,可以把显示器驱动直接预制在硅基上,利用纳米管可以在室温下生长的特点,把电路与碳纳米管集成以达到使显示器轻薄的要求。

碳纳米管场致发射显示器与驱动系统的集成研究

碳纳米管场致发射显示器因其特有的性质和优良的性能赢得了普遍关注。场致发射显示器的驱动电路设计与制作是场致发射显示器的一个重要部分,使用非专用驱动系统导致驱动部分体积庞大、连线复杂。本文讨论一种驱动碳纳米管场致发射显示器的新方式。由于碳纳米管可以生长在硅基底上,从而可将驱动电路预先制作在硅基底上,然后再利用室温下生长碳纳米管的方法,将碳纳米管和电路集成在同一硅基底上。驱动系统和发射部分集成在一起,可达到使FED轻薄的设计要求。

碳纳米管场致发射显示器支撑墙配置的优化设计

采用梯度法对大屏幕碳纳米管场发射显示器的支撑墙密度进行了优化设计。以支撑墙相邻间距、支撑墙的长度、宽度作为优化设计参数，预先设定的面板应力以及应变值作为目标函数，利用ANSYS有限元分析软件进行结构分析，其最佳分析结果变形值为0．487×10^-5米，应力值0．167×10^7帕斯卡。为了验证分析结果，制作了12．7cm碳纳米场发射显示器样品，测量屏面板垂直方向的应变值，并与计算值对比分析，实验结果与计算分析结果吻合较好。将优化结果与其它模拟结果比较对比可知，该优化方法能节约支撑墙制造成本30％以上。表明该优化设计方法对显示器支撑墙设计是有效的。该方法还适合其它真空器件及各种不同尺寸的真空显示器结构设计。

碳纳米管阴极场发射平板显示器的真空封装

通过采用传统的网版漏印工艺和低熔点玻璃焊料封接技术 ,实现了场发射显示器真空平板封装 .这种封装稳定、可靠且成本低廉 .同时 ,配套的弹性阴极装配技术 ,可以方便地对不同材料的阴极进行组装 ,形成二极管结构的场发射平板显示器 .弹性装配技术还具有通过拼接得到大面积阴极的潜力 .采用这套技术 ,已经研制出碳纳米管阴极场发射显示器样品 .

碳纳米管场发射显示器及其全印刷制造技术

针对现有的碳纳米管场发射显示器(CNT-FED)制造技术中存在的工艺复杂、成本过高的问题,提出了用于制造碳纳米管场发射显示器的全印刷制造技术,即采用丝网印刷工艺制备CNT-FED器件内部包括各电极图形、碳纳米管阵列、荧光粉点阵和绝缘支撑层在内的所有结构.同现有的CNT-FED制造技术相比,全印刷技术具有操作简单、成本低廉的优点.采用新技术制造了对角线为14 cm的可矩阵寻址的二极结构CNT-FED,分辨率为160×120像素点阵.该器件在220 V电压下可达到1×104cd/m2的高亮度,工作电压降低到200 V以内,已经可以用现有等离子体显示屏的驱动集成电路来实现控制.

碳纳米管(CNT)场发射显示器的关键技术的研究

对碳纳米管阴极的制备以及场发射显示器的真空封装技术进行了研究 .利用一种新的碳纳米管生长工艺制备出了具有优良场发射性能的碳纳米管阴极 .并将这种直接生长的碳纳米管薄膜作为阴极 ,结合一种弹性封装工艺 ,开发了一种具有简单字符显示功能的场发射显示器 .该显示器在较低的工作电压下就可获得高亮度的显示效果 ,并且器件的亮度与驱动电压成较好的线性关系 ,这将有利于未来的碳纳米管场发射显示器实现高亮度和多级灰度显示 .器件的持续工作寿命测试已经超过 5 5 0 0小时 。

碳纳米管场发射显示器的研究进展

碳纳米管因具有良好的电子发射特性而成为理想的场发射阴极材料,利用碳纳米管作阴极的场致发射平板显示器件的研究是目前显示技术领域的研究热点之一。报道了场发射显示器(FED)的结构及工作原理、阴极发射材料应具有的特点及碳纳米管在场发射领域中的应用情况。详细地论述了碳纳米管的场致发射特性,包括开启电场、发射电流密度、电流稳定性及发射点密度等,对国内外碳纳米管场发射显示器的发展现状及趋势作了回顾和展望,并对目前所面临的主要问题作了分析,同时提出了一些改进的思路。

应用于LCD的平栅型碳纳米管场致发射显示器背光源的研制

采用磁控溅射、光刻和湿法刻蚀技术制备平栅型场发射阴极阵列,利用电泳将碳纳米管(CNT)发射源沉积在阴极表面,将阴极板和阳极板封接后制成51 cm单色平栅型CNT场致发射显示器(CNT-FED),作为背光源模板应用于49 cm液晶显示器(LCD)器件中。场发射测试表明,器件在阳极电压3 500 V、栅极电压290 V时,阳极电密度高达81.3μA/cm2,最高亮度可达7000 cd/m2,均匀性为96%;稳定发射7 h后,发射电流无明显衰减。以背光源形式应用于49 cm×25.4 mm LCD器件,亮度可达205 cd/m2。

基于碳纳米管场发射三电极显示器的设计和实验(英文)

提出了一种基于碳纳米管场发射三电极大面积全彩色平板显示器模型,其特点是栅极和阴极在同一个平面上,驱动电压低,而电子传输比可以高达29.3%(达到阳极的电子与从阴极碳管上发射出来的电子之比),实验结果和理论模拟的结果符合得很好.阴极和栅极之间的沟槽可以用激光打标机刻蚀形成,用做阴极发射体的碳纳米管浆料用水浴法形成,显示器制作工艺简单.

新型碳纳米管场发射显示器自会聚阴极的计算机模拟

提出了一种新型阴极结构使发射电子束会聚以减小像素。用ANSYS软件模拟凹面阴极CNT-FED的发射过程。将凹面阴极发射与平面阴极发射进行比较,并对影响会聚的重要参数进行研究。试验结果表明,凹面阴极发射电子束会聚明显。随着凹面曲率逐渐变大,电子束会聚增强,阳极光斑半径逐渐减小。进一步增大凹面曲率,电子束发生交叉,光斑半径逐渐变大。适当的参数组合可使电子束会聚在阳极上很小的区域内,自会聚阴极可用于低功耗CNT-FED的设计。

真空度对碳纳米管场发射显示器的影响研究

建立了碳纳米管场发射环境下电子与气体碰撞的数理模型。通过实验观察和理论分析说明:碳纳米管场发射显示器在常规阴阳极间距下,在不同真空度下的显示均为电子轰击荧光粉发光所致,在低真空度下也无气体放电产生紫外光致荧光粉发光;当真空度太低时,气体电离会降低实际加在阴阳极间的电压,致使电子无法发射。通过电子与气体分子的碰撞频率计算可以说明,用气体压力与阴阳极间距的乘积作为标准衡量气体对场发射的影响比仅用真空度来衡量更为合理。场发射显示器阴阳极间距越大,对真空度的要求越高。

碳纳米管/纤维阴极场发射平板显示器研制

探索了从碳纳米管/纳米纤维(CNT/CNF)的制备到CNT/CNF阴极场发射平面显示器(c-FED)封装的工艺流程．用化学气相沉积方法,优化制备条件获得了纯度较高的CNT/CNF；以CNT/CNF和低压荧光粉为原料,采用丝网印刷工艺制作显示器的阴极和阳极；采用类真空荧光显示器的封装工艺封装了c-FED样管．所研制的c-FED具有优良的场发射性能,较好的均匀性及发光密度,黄色荧光粉的c-FED在电场为2．7V/μm时的亮度可达600 cd/m^2．因该显示器使用普通玻璃作为阴阳极基板,整个工艺流程在大面积和实用化方面有很好的应用潜力．

限流电阻层改善碳纳米管场发射显示器发光均匀度的研究

针对碳纳米管(CNT)场发射阴极薄膜中,CNT个体差异及其与衬底的不良接触对发光均匀性的影响,引入反馈限流电阻层以改善阴极薄膜的场发射发光均匀性.采用丝网印刷工艺在衬底上制备氧化锌作为电阻限流层,在其上制备CNT阴极薄膜.对CNT薄膜阴极的发射电流稳定性和均匀性进行了测试,给出了电阻限流层对场发射特性曲线的影响效果.SEM分析表明,氧化锌电阻层有利于消除CNT阴极的尖端屏蔽效应,并且使得CNT与衬底具有更加紧密的接触.场发射特性和场发射发光照片表明,虽然随着限流层厚度增加,阈值电压有所增加,发射电流有所减小,然而限流层的存在有效地改善了发射电流的稳定性,使得发射电流和场发射发光点分布更加均匀.

碳纳米管场发射显示器中栅极技术的研究

碳纳米管场发射显示器件的研究已在各个国家开展了许多年,但仍然有很多的问题亟待解决,如碳纳米管作为阴极发射材料的发射均匀性、开启电场、栅极结构的制作、荧光屏制作、真空封装等困难。本文研究了碳纳米管场发射器件的几种结构、特性及其制作工艺,重点阐述了前栅极结构碳纳米管场发射显示器件中在栅极制作和阴极材料装配的瓶颈,并提出了一种栅极制作和阴极保护的方法,并运用此方法在实验室制作了三极结构器件进行验证,有效地解决了制作前栅极结构的困难,为制作大面积碳纳米管场发射显示屏提供了可行性方案。

碳纳米管场发射显示器特性测试方法的研讨

通过低压化学气相沉积法在硅片上制作碳纳米管薄膜阴极,用真空荧光显示器的封装工艺,制备了碳纳米管场发射显示器样管。改变常用的驱动电源电压测试为器件电压测试,得到非常理想的伏安特性曲线和发光特性曲线。从测试结果分析可知,直接测量碳纳米管场发射显示器的器件电压和测试电源驱动电压所得结果是不同的,用后者代替前者不够合理。从电子场发射的角度看,实际的碳纳米管场发射伏安特性曲线应比测试的伏安曲线更陡。

基于碳纳米管场发射显示器的设计及实验研究

提出了一种基于碳纳米管场发射阵列的全彩色大面积平板显示器模型,该显示器的阴极和栅极位于同一个平面上,阴极和栅极之间的沟槽用激光束刻蚀形成,工艺简单,实验得到的电子传输比可以提高到29.3%。

碳纳米管阴极场发射平板显示器用高压驱动电路研究

碳纳米管场发射显示器是平板显示器中极具发展潜力的新型显示器件,是在碳纳米管及纳米工艺研究基础上发展起来的.它采用印刷碳纳米管来代替微锥形发射尖端,简化了制作工艺.另外,在碳纳米管平板显示器中,控制系统及驱动电路尤其是阴极高压驱动电路在整个显示系统中占有非常重要的地位,该高压驱动电路的设计优化和制作不但直接影响显示效果,甚至决定着整机的价格,本文结合碳纳米管显示器研制过程中对高压驱动电路的需要,对比分析了已有几种高压驱动电路的结构特点,设计了基于CMOS电路结构的高压驱动电路,电路全部由高压和低压MOSFET组成,从而达到降低功耗、提高速度、并利于实现单片集成的目的.用SPICE电路仿真软件验证所设计电路具有正确的逻辑功能,并对电路结构和器件参数进行优化.在此基础上,通过制作电路板,并实测电路的频率响应符合设计要求.用所制作电路板驱动系统驱动我们制作的5英寸单色碳纳米管阴极场发射平板显示屏,显示效果良好.

碳纳米管场发射显示器件(CNT-FEDs)封接关键技术的研究

碳纳米管场发射显示器件(CNT-FEDs)现已成为场发射研究的热点。本文研究了碳纳米管场发射显示器件在其真空封接过程中出现的碳纳米管丢失的问题,对碳纳米管场发射显示器件的封接方法提出了一些改进,并提出一种新型的碳纳米管场发射显示器件的封接结构,有效的解决了真空封接过程中的碳纳米管丢失的问题,为碳纳米管场发射显示器件(CNT-FEDs)的发射均匀性,改善区域之间的亮度差异及延长使用寿命提供了保证。