论文题目: 新型低压驱动碳纳米管场致发射显示的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 王琦龙
导师: 王保平,雷威
关键词: 碳纳米管,场致发射显示,效应,厚膜,脉宽调制
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 经历过十多年的发展,场致发射显示,尤其是碳纳米管场致发射显示CNT-FED成为新兴平板显示产业的一个重要发展方向。然而在主流平板显示技术的竞争下,CNT-FED还有一些问题需要解决,包括器件寿命、隔离体、亮度、电子发射均匀性、调制电压范围、驱动方法以及低成本的器件制备技术等。本文的研究围绕厚膜工艺制备的碳纳米管场致发射显示器件CNT-FED展开,研究内容包括大尺寸均匀碳纳米管发射阴极的制备、基于Hopping效应的新型多极结构CNT-FED设计与制备、厚膜碳纳米管场致发射显示器件CNT-FED的制备工艺流程、碳纳米管场致发射显示CNT-FED多灰度等级显示驱动模式。通过分组实验,本文提出并比较了两种大尺寸均匀碳纳米管发射阴极的制备工艺:压缩空气喷涂法和丝网印刷法。实验数据显示,利用喷涂法制备的碳纳米管发射阴极的宏观开启场强较低,采用的设备简易低廉,工艺流程也相对简单,但是阴极发射均匀性不理想,对环境污染较大;丝网印刷方法是目前比较流行的碳纳米管阴极制备工艺,阴极电子发射均匀性较好,且比较适合器件的批量生产过程。配合模拟计算结果,利用分组实验,本文讨论了碳纳米管分布密度与发射电流密度、阴极宏观开启场强之间的关系,即阴极的碳纳米管密度分布有一个最佳值,既可以保证稳定可靠的发射电流,也有利于降低宏观的发射开启场强。基于飞利浦公司提供的设计平台,本文利用模拟计算和实验,设计提出采用HOP Spacer作为厚膜工艺CNT-FED器件的调制极结构,对单一HOP Spacer栅极结构和双HOP Spacer多极结构（共轴与错位）进行了模拟与实验分析,计算和实验结果显示双HOP Spacer多极结构能够明显降低厚膜CNT-FED器件的阳极电流调制电压范围,显示均匀性也得到改善。受上述的工作的启发,本文又提出了采用CDT荫罩代替HOP Spacer的概念,并设计了相应的结构,模拟与实验结果表明方案具有相当的可行性。针对HOP通道内MgO薄膜容易变质的问题,本文尝试采用MgF2和SiO2薄膜来替代。同时,相应的厚膜制备工艺也被详细提出,包括前后基板工艺、新型栅极结构工艺、封接和老练工艺等。考虑到目前器件的制备工艺及显示均匀性尚待改善,本文故采用脉冲宽度调制方法Pulse Width Modulation来实现CNT-FED的动态多灰度级调制,并利用FPGA为核心,设计对应的简易演示数字主控系统,初步实现了准实时动态多灰度级（16 - 32）显示。
论文目录:
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 平板显示器件发展的历史与现状
1.2 场致发射显示
1.2.1 场致发射显示原理
1.2.2 场致发射显示的优势
1.2.3 场致发射显示技术的发展历史与趋势
1.3 纳米碳管与ＣＮＴ－ＦＥＤ
1.3.1 纳米碳管简介
1.3.2 纳米碳管阴极与场致发射
1.3.3 碳纳米管场致发射显示研究与应用
1.4 本文的选题与主要工作
1.4.1 立题依据
1.4.2 主要工作内容
1.5 参考文献
第二章 场致发射与碳纳米管阴极制备研究
2.1 场致发射现象与场致发射材料
2.1.1 回顾与简介
2.1.2 新型冷阴极材料与负电子亲和势 NEA(Negative Electron Affinity)
2.1.3 碳纳米管与制备方法
2.2 针对场致发射显示器件的大面积阴极制备方法
2.2.1 碳纳米管场致发射显示阴极制备简介
2.2.2 实验方案与目标
2.2.3 大面积CNT阴极喷涂制备法
2.2.4 大面积CNT阴极丝网印刷法
2.3 结果与讨论
2.3.1 场致发射显示实验与测量方法
2.3.2 大尺寸碳纳米管场致发射阴极样品测试与比较
2.3.3 丝网印刷制备碳纳米管阴极的改进与后处理技术
2.4 结论
2.5 参考文献
第三章 CNT－FED显示器件结构研究
3.1 引言
3.2 若干已有CNT－FED器件结构的发展
3.2.1 Undergate 型三极管结构CNT－FED
3.2.2 HOP-FED
3.3 二次电子发射与Hopping效应
3.3.1 二次电子发射原理
3.3.2 Hopping
3.3.3 HOP Spacer
3.4 基于HOP-Spacer的新型器件设计研究与实验
3.4.1 单一 HOP Spacer栅极结构
3.4.2 双 HOP Spacer
3.5 类HOP结构荫罩式多极结构CNT-FED的设计研究与实验
3.5.1 新型荫罩式栅极结构表面二次电子发射研究
3.5.2 基于荫罩型类ＨＯＰ结构的多极ＣＮＴ－ＦＥＤ的设计研究与实验
3.6 小结
3.7 参考文献
第四章 新型ＣＮＴ－ＦＥＤ器件制备相关工艺研究
4.1 简介
4.2 阳极基板（荧光屏）的制备
4.2.1 荧光粉材料
4.2.2 制备方法研究
4.3 后基板（发射阴极）制备研究
4.3.1 电极制备
4.3.2 支撑（隔离）体与支撑技术
4.4 新型栅极结构的制备研究
4.4.1 二次电子倍增电极（栅网）的制备
4.4.2 扫描电极与绝缘介质层的制备
4.4.3 二次电子发射材料层的制备
4.5 ＣＮＴ－ＦＥＤ器件的封接
4.6 老练
4.7 小结
4.8 参考文献
第五章 驱动方法研究
5.1 引言
5.2 主流平板显示器件多灰度等级实现的方式
5.3 ＣＮＴ－ＦＥＤ多灰度等级实现方式
5.3.1 脉冲幅度调制方法ＰＡＭ
5.3.2 脉冲宽度调制方法ＰＷＭ
5.3.3 灰度实现方案的选择与考虑
5.4 ＣＮＴ－ＦＥＤ动态视频显示简单演示系统设计
5.4.1 系统简介
5.4.2 主控板的电路设计
5.4.3 主控系统时序分析
5.4.4 演示系统ＦＰＧＡ的软件设计
5.5 ＣＮＴ－ＦＥＤ动态显示实验
5.6 小结
5.7 参考文献
第六章 结论
1、 大面积均匀碳纳米管场致发射阴极的制备研究。
2、新型荫罩型类 HOP 多极结构 CNT-FED 的设计与研究
3、类 HOP 结构 CNT-FED 器件制备工艺研究
4、PWM 灰度调制方法与驱动线路设计
致 谢
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发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].一种常开型后栅极场致发射显示板的研究[D]. 仲雪飞.东南大学2005
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