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1、米碳管及場發射顯示器介紹大綱米碳管的結構 米碳管的幾種主要的製程 米碳管的各種應用與性質 電子場發射 FED 主要技術與種介紹 各種FED 技術比較米碳管的結構米碳管以石墨層分，可分為單層米 碳管(SWNTS)與多層米碳管(MWNTS)。而單 層米碳管又可依石墨層所捲曲的方式同 分為三大：arm-chair、zig-zag與chiral ，而在相同的石墨結構下，同的旋角可 以影響米碳管為屬性或半導性，這是 米碳管在電性上極為特別的現象。單層米碳管三大Zigzag Single-Walled NanotubeArmchair Single-Walled NanotubeChiral Single
2、-Walled Nanotube.單層米碳管的分方法學上可以用二維向(n , m)表示石墨層捲曲的方式 ，其中n和m被限制為大於的整，且n m。以碳環 組成之平面明如下圖，以某一向Cn =(n , m)之 碳環捲成圓桶並與(0,0) 碳環重合時，即可得一SWNT 。當旋角(chiral angle)=0，即m=0時為zig-zag型 ；當=30，即n = m為arm-chair型；而當0。FED 的顯示技術可以將傳統bulk 形式的CRT 薄型化，因此有著thin CRT 的別稱，在顯示器技 術領域當中，因能保有CRT 的色彩表現，同時兼 顧到平面、薄型的新世代顯示器發展需求而受到 矚目。CR
3、T 與FED 原的比較陰極映像管（CRT）和場發射顯示器（ FED）實體比較圖FED幾項發展的重點1.電子射出特性佳低陰極電壓，高電 密 2.畫素間電密的均一性 3.容調節全彩階調信號所對應的電子束 4.使用過程的劣化程低，電子供應安定 5.製造成本低，可以做大尺寸的畫面FED 主要技術與種介紹Spindt 型 SCE 型 BSD 型 CNT Carbon Nanotube 型Spindt 型場發射顯示器的基本結構大致上是由陽極板（螢光板）、 陰極板（尖端底板）和隔離器所組成的，片平板中間是 真空態。最早實現的場發射顯示技術是由C. A.Spindt 所達成，元件的結構是用半導體薄膜製程，在玻
4、璃基板 上製作出二維分布的場發射陣，為提高場發射電的 密，在每個像素中排以千計的發射尖端，這些發射 尖端的材一般是以鉬屬為主，但是它的陣特性卻限 制顯示器的尺寸，因為它的結構是在每一個陣單元上 包含一個圓孔，圓孔內含一個屬錐。 這種結構的大小受在基材上製作圓孔所需的微影技術與製 作屬錐的蒸鍍技術的限制，因而嚴重地限制顯示器成 品的大小。此外，Spindt 型場發射子的尖端也容因為損 耗而低壽命場發射顯示器基本結構圖Spindt 型FED 發射體陣及放大圖SCE 型SCE又稱為SED，Surface Conduction Electron Emitter Display是由Canon 開發的技術
5、，其結構如下圖所示，是 由徑在510nm 的超微細PdO氧化鈀子所形成的薄 膜，在發射體電極間有極微細的gap nm 等級，當外加 電壓產生tunnel 效應時，電子放出並經由陽極的引向而射 向螢光板。在Canon 的3.1 吋試作樣品中，陰極與陽極間 距為25mm，pixel size720*230m，畫素為 80*80*3，加以6000V 的加速電壓可以達到640 cdm2 的 高。SCE 與Spindt 最大的同處在於其平面構造，因 此有應用印刷技術的可能性，較可能達到低成本化，只是 目前效只有0.1 0.2%，若朝大尺寸化發展，消耗電會是很大的問題。SCE 結構圖BSD 型BSDBal
6、listic electron Surface emitting Display 是由松下電工與東京農工大學共同開發，在陰極形成一多 孔性的多晶矽層PPSPorouspoly-Si，當中有細的微結 晶直徑約5nm，表面並有一薄的氧化層。當在陰極與 陽極間加電位差時，陰極電子注入PPS 層並進入多晶矽的 微結晶之間， 電子加速運動得到高能而放出， 電子放 出效約為1%。由於外加電壓集中在微結晶的氧化層表面 ， 在這薄層表面形成強電場，電子得以加速射出，此現象 即為彈道電子傳導。由於高能的電子是從陰極的垂 直方向飛出，需要作偏向調整，因此可以達到高發光效 、高、低消費電40 吋100W的特點，且在
7、製程 方面有著製作簡單、容大型化、低成本的特色。BSD 結構圖CNT Carbon Nanotube 型從微觀尺看，石墨是碳原子以sp2 鍵結而成的片 層結構，一般是作為筆芯或是電極材，但若將 石墨平面捲曲，便為蜂窩碳原子薄層緊密包裹而成的 中空圓柱體，直徑只有nm，圓筒可以是單壁米管 SWNT，Single Wall Nanotube，也可以堆疊層成 為多層同軸心套管，是為多壁米管MWNT，Multi- Wall Nanotube，一般應用在場發射顯示器，作為電子 射出材用的是MWNT。碳米管具有低導通電場、高發 射電密以及高穩定性，如此優的場發射性質，很 適合作為電子供應源，1998 年日本伊勢電子發表應用 MWNT 的高電壓發光管， 2001 年韓國Samsung 則發表 5 吋的CNT-FED，達到240 cdm2。CNT-FED 結構 三極管構造CNT-FED 陣的放大圖各種FED 技術比較結束
