前柵極碳納米管場(chǎng)發(fā)射顯示板是一種常用的場(chǎng)致發(fā)射器件。該器件通過(guò)柵極與陰極之間形成的電場(chǎng)產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子,在陽(yáng)極高壓的作用下,電子從電場(chǎng)中獲得能量,轟擊熒光粉產(chǎn)生可見(jiàn)光。本文采用模擬計(jì)算的方法研究了標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)場(chǎng)發(fā)射區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)分布、陰極表面的發(fā)射情況、電子軌跡和著屏束斑。并研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)在公差范圍內(nèi)變化對(duì)陰極發(fā)射特性和陽(yáng)極著屏束斑的影響。計(jì)算結(jié)果顯示,陰極發(fā)射狀況和陽(yáng)極束斑對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化非常敏感,也證明了前柵極結(jié)構(gòu)對(duì)工藝要求十分嚴(yán)格。

　　場(chǎng)發(fā)射顯示板FED 是一種真空電子器件,由陰極發(fā)射的電子轟擊熒光粉產(chǎn)生圖像。因其具備與陰極射線管CRT(Cathode Ray Tube) 類似的發(fā)光原理及亮度高、功耗小、視角寬等優(yōu)點(diǎn)一直成為平板顯示器的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于二極FED 亮度低,灰度再現(xiàn)性能差,使其作為顯示器有很大的局限性。更多的研究機(jī)構(gòu)將研究的重點(diǎn)放在三極FED 上,即由陰極、柵極和陽(yáng)極組成的基本結(jié)構(gòu)。三極FED 按柵極位置的不同,大致可分為前柵極和后柵極兩種。兩種結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射顯示各有其優(yōu)缺點(diǎn),前柵極FED 在制造過(guò)程中容易破壞場(chǎng)致發(fā)射源,而后柵極的發(fā)射均勻性難以保證 。因此在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)的研究將同時(shí)存在,也有一些研究機(jī)構(gòu)在這兩種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展出新的結(jié)構(gòu) 。而碳納米管CNT 在電流密度,工作電壓和發(fā)射點(diǎn)密度方面都具有良好的性能,因此利用碳納米管作為發(fā)射源制作場(chǎng)發(fā)射顯示屏成為熱點(diǎn) 。本文重點(diǎn)是采用模擬計(jì)算的方法研究前柵極CNT FED 的工作特性及重要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其工作特性的影響。

1、工作原理

　　前柵極CNT FED 的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1 所示該顯示板由前基板、后基板對(duì)向組裝而成,通過(guò)支撐體陣列來(lái)保持固定的距離。前基板上制作陽(yáng)極、熒光粉;后基板上依次為條形陰極、介質(zhì)層和垂直于條形陰極的條形柵極。陰極上制作有碳納米管,基于作者實(shí)驗(yàn)室采用絲網(wǎng)印刷方法制備碳納米管陰極的實(shí)驗(yàn),我們對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算。

圖1 　前柵極CNT FED 的剖面圖

　　陰極產(chǎn)生的場(chǎng)致發(fā)射電子穿過(guò)柵極開(kāi)口流向陽(yáng)極。通過(guò)調(diào)制柵極與陰極之間形成的電場(chǎng)產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子,在陽(yáng)極高壓的作用下,電子從電場(chǎng)中獲得能量,轟擊熒光粉產(chǎn)生可見(jiàn)光。通過(guò)對(duì)相互垂直的陰極、柵極掃描尋址,逐行顯示,亮度由調(diào)制陰極發(fā)射時(shí)間來(lái)控制。與二極結(jié)構(gòu)相比,三極結(jié)構(gòu)由于柵極與陰極之間距離小,因此所需調(diào)制電壓較低,陽(yáng)極上無(wú)需進(jìn)行高壓調(diào)制。但是由于介質(zhì)層和柵極的制作在生成或制作陰極場(chǎng)致發(fā)射源之后,在制造過(guò)程中容易破壞場(chǎng)致發(fā)射源。

　　限于篇幅，全文請(qǐng)點(diǎn)此：前柵極碳納米管場(chǎng)發(fā)射顯示板關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究

7、結(jié)論

　　本文采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法對(duì)前柵極碳納米管場(chǎng)發(fā)射顯示板的工作特性進(jìn)行了研究。研究?jī)?nèi)容包括柵極工作電壓的確定,關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)即介質(zhì)厚度、柵極開(kāi)口尺寸及柵極對(duì)準(zhǔn)偏差對(duì)陰極發(fā)射和陽(yáng)極束斑的影響。通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn),介質(zhì)厚度在公差范圍內(nèi)的變化對(duì)陰極發(fā)射狀況和陽(yáng)極束斑影響不大。而陰極發(fā)射狀況和陽(yáng)極束斑對(duì)柵極開(kāi)口尺寸和柵極對(duì)準(zhǔn)偏差在公差范圍內(nèi)的變化非常敏感,而這些部分正是前柵極結(jié)構(gòu)場(chǎng)發(fā)射顯示板制作的難點(diǎn)和關(guān)鍵。模擬計(jì)算結(jié)果證明了前柵極結(jié)構(gòu)對(duì)工藝要求十分嚴(yán)格。