奈米碳管場發(fā)射顯示器
隨著奈米科技的發(fā)展，顯示器的未來將有一番全新的局面，誰能在這世代交替的時代沖出重圍，成為新一代的寵兒，相當受到矚目。極具競爭力的平面顯示器技術一八九七年發(fā)明的映像管，在二次世界大戰(zhàn)時，已廣泛使用在軍事的電子裝置和雷達系統(tǒng)上。由於映像管具有畫質(zhì)優(yōu)良和價格低廉的特點，長久以來一直被采用為電視和電腦的顯示器，且維持其不可替代的地位。然而，自一九九○年代後，由於制造技術大幅提升，造就了新世代顯示器的崛起，例如液晶顯示器（liquidcrystal display，LCD）、電漿顯示器（plasma displaypanel， PDP）、有機電激發(fā)光顯示器（organicelectroluminescencedisplay，OELD）、場發(fā)射顯示器（fieldemissiondisplayFED）等，這使得傳統(tǒng)映像管顯示器受到相當大的挑戰(zhàn)。目前在市面上較為廣泛流通的液晶顯示器和電漿顯示器，均受到一般大眾的喜愛，但價格上卻普遍偏高，所以暫時還未能動搖映像管顯示器在一般家庭里的地位。根據(jù)報導指出，一般人每天會看數(shù)十種以上具有顯示器的3C產(chǎn)品，包括電腦螢幕、電子鬧鐘、電子表、數(shù)位相機、手機、電視或個人數(shù)位助理（personal digitalassistant，PDA）等，可見顯示器技術應用在現(xiàn)代日常生活產(chǎn)品中的重要性。
場發(fā)射顯示器技術
新世代顯示器相較於傳統(tǒng)映像管顯示器有個很重要的特色，就是它們是平面顯示器（flat panel display，F(xiàn)PD），重量輕、體積小是它們的優(yōu)點。傳統(tǒng)的映像管顯示器雖有高亮度及大視角等優(yōu)點，但其厚重的本體非常不便於任意移動，而目前液晶顯示器雖然是市場的主流，但其視角、亮度、功率消耗的特性還需進一步改善。平面顯示器中結(jié)合了映像管顯示器與液晶顯示器優(yōu)點的當屬場發(fā)射顯示器。場發(fā)射顯示器的技術自法國LETI 組織在第四屆國際真空電子會議發(fā)表以來，受到全球顯示器業(yè)界的矚目。場發(fā)射顯示器的工作原理類似傳統(tǒng)陰極映像管，都是在真空中發(fā)射電子撞擊涂布在面板上的螢光體而發(fā)光。然而，在構(gòu)造上，陰極映像管是由單一電子槍發(fā)射電子束，透過偏向板進而控制電子束的方向。場發(fā)射顯示器則是由數(shù)十萬個尖端所構(gòu)成的電子發(fā)射子，利用尖端放電原理而工作，不須使用偏向板的設計。在工作電壓方面，陰極映像管顯示器所需電壓約在15～30千伏特左右，場發(fā)射顯示器的陰極工作電壓則小於一千伏特。因為場發(fā)射顯示器結(jié)合了映像管顯示器與液晶顯示器的優(yōu)點，而成為未來極具競爭力的顯示器技術之一。
場發(fā)射原理
場發(fā)射量子理論：在未外加電場的情形下，金屬內(nèi)的電子必須具備足夠的能量，才有機會越過位能障到達真空側(cè)，但是當我們外加一電場時，會造成能帶彎曲，電子不需要很大的能量便可穿透位能障而到達真空側(cè)。當電場越大，電子所需穿透的位能障也會相對變小，而所得到的電流則會增強，這就是場發(fā)射顯示器的電子穿透基本原理。簡單來說，場發(fā)射就是導體中的電子在高電場作用下，從導體穿透表面能障至真空中的放射過程，一九二八年R.H.Fowler 和L. W.Nordheim 根據(jù)量子力學的理論推導出了場發(fā)射電流與外加電壓的關系。由於電場的強弱直接影響場發(fā)射的電流大小，因此想要獲得足夠電流的話，就要增加金屬與真空接面之間的電場，如此一來勢必要增加元件的操作電壓，這與我們當初所希望的低壓操作背道而馳。為了解決此一問題，根據(jù)電磁理論得知，若一物體呈尖端狀，則在尖端處會有較多電荷累積，亦即尖端處有較高的電場，所以把場發(fā)射顯示器的電子發(fā)射子設計成尖端結(jié)構(gòu)，這樣一來我們便可在不須外加高電壓的情形下獲得較強的電場。利用發(fā)射子所放射的電子撞擊涂布在面板上的螢光體而發(fā)光，這就是場發(fā)射顯示器的發(fā)光原理。