1、場發(fā)射顯示器是眾多的平板顯示器中最有潛力提供最佳的圖像質(zhì)量和綜合性能的一種。經(jīng)過了多年的發(fā)展，其在器件結構、發(fā)射材料和工藝水平等方面均取得了長足的進步。尤其是最近幾年碳納米管和氧化鋅等新型發(fā)射體的引入，更大大促進了FED的快速發(fā)展。 本文的研究圍繞著FED的工作機理和器件性能來展開，首先在介紹了場致發(fā)射的原理之后，指出實際測量所得電流是由一個完整回路中的各個環(huán)節(jié)共同決定，而不是僅由描述發(fā)射體．真空界面的F-N公式描述。由此對這一

2、回路中的各個環(huán)節(jié)分別進行了分析論證。對于發(fā)射體頂端的研究表明，發(fā)射體的發(fā)射能力本質(zhì)上不是由幾何外觀而是由頂端電子能量狀態(tài)決定。最終得到的最優(yōu)單根碳管發(fā)射體為頂端開口、管徑接近6nm、長度不低于60nm卻又不過分長的單壁碳管，而最優(yōu)陰極則是由上述碳管以50nm的間距所形成的陣列組成。碳管管壁上最常見的兩類缺陷為分子異構類缺陷和原子缺失類缺陷，其中前者會降低電子輸送能力進而降低發(fā)射電流，而后者將提供額外的發(fā)射位置進而增大發(fā)射電流。其規(guī)律分別

3、可以通過指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)加以表達。碳管底部與電極的接觸狀態(tài)是決定尖端發(fā)射比例的重要因素，因而也是增大發(fā)射能力的重要改進環(huán)節(jié)。綜合頂端、管壁和底部的結果，文中給出了實測電流的完整表達。 FED的亮度均勻性不僅與發(fā)射體有關，也與器件結構和驅(qū)動電位有關。文中在分析了這些關系之后，提出了一種采用雙層基板的結構。此結構下的FED當屏幕小于5英寸時，可以完全取消支撐體的使用，并且陰陽極基板不發(fā)生形變，很好的保證了屏內(nèi)的結構、場強和亮度的一

4、致性。對于采用支撐體的情況，則針對柱型、墻型和十字墻型支撐體分別進行了優(yōu)化配置。其共同的核心思想在于采用等邊三角形的支撐體陣列，這是所有可能的支撐體排列方式中效率最高的一種。當保持支撐體數(shù)量不變時，這一方式可以降低三分之一的基板形變和亮度波動；而當保持基板形變和亮度波動水平時，則可以節(jié)約三分之一的支撐體數(shù)量。 對目前各種FED的象素結構進行了綜合評述。隨后在傳統(tǒng)的電子束發(fā)散的視角之外，著重從電路和電場兩個角度分析了象素間串擾的成

5、因和抑制方法。對于電路原因給出了分析模型：對于電場原因指出在非選中象素處施加負偏壓可以有效的抑制此類串擾，而調(diào)整幾何參數(shù)則效果不大。 給出了以絲網(wǎng)印刷為主要手段的FED工藝制備流程并對各個環(huán)節(jié)，尤其是發(fā)射體在工藝過程和工作過程中的熱穩(wěn)定性，進行了性能上的探討。同時針對實驗中碳管在高溫工藝過程中遺失的現(xiàn)象，將保護氣注入方式由向燒結爐中注入改為向屏內(nèi)注入。對比實驗的結果表明，在相同情況下，舊有方式下樣屏內(nèi)碳管全部丟失，而新方式下碳管