发光材料技术应用与发展前景

发光材料技术应用及发展前景

CRT显像管：我们家庭所用的电视以及绝大多数的电脑终端显示器所用的显像管就是CRT技术，阴极射线管（CRT）的特点是色彩鲜艳丰富，制备工艺成熟，成本低廉，但是由于CRT技术设备的电视机及其他显示器的体积庞大，而且也很沉重，尤其是大尺寸的显示器，如29in电视机的厚度超过70cm，质量超过50kg。已经不能满足人们的要求，基于CRT的缺点，人们又采用了一些新技术来使CRT平板化，其中比较成熟的技术是低压荧光管（VFD）技术，以VFD技术为基础的显示器的体积明显降低，厚为1cm，质量也大为减轻，另一种相对成熟的技术而且具有巨大发展潜力的的技术是场发射（FED）技术。以场发射技术为基础

制备的显示器厚度只有几毫米。

VFD低压荧光管：在29世纪60年代，电子计算机市场获得急速的扩大，为适应计算器的数码显示需求，产生了真空荧光平板显示器VFD，随着各种技术的发展，是VFD进入高密度显示领域，目前具有数字显示,图像显示画面显示功能的VFD已经广泛运用在各种仪器显示包括汽车家电通信设备以及大显示屏幕显示器等领域。但是由于VFD技术受到彩色化功耗大分辨率低腔体中真空的保持等问题的限制，近几年的市场份额有下降得趋势

FED场发射显示技术

FED技术是继VFD后，针对CRT平板化的又一次新的努力

SID2007概况

每年5月，由显示协会(SID)组织的世界规模的显示技术讨论会与展览会在美国西海岸的一个城市举行，今年的第45届SID年会在美国加州长滩(Long Beach)会议中心举行。会议共收到论文摘要702篇，其中有489篇入选本届讨论会。489篇论文中有279篇在

67场专题报告会中口述，其余210篇于5月23号下午集中在一个大厅中，以张贴形式发表，作者与读者进行面对面讨论。令人鼓舞的是全部论文中有24%的作者是学生。提交论文的国家和地区数为21，论文数分布如下：韩国23%，美国22%，日本19%，台湾地区16%，德国4%，我国大陆地区在会上发表的论文数为4篇。

这次论文报告会共举行了67场，按专题区分分布如下：LCD 22场；OLED 12场；显示器件制造工艺 5场；PDP 4场；显示电子学 4场；背光源 4场；投影显示 3场；FED 2场，三维显示 2场；标准与计量 2场，医用显示 2场；电子纸 2场；其它专题各1场(共13场)。

可见，LCD、OLED是这次报告会与展览会的主角，由于LCD、PDP、OLED 已有专文报导，这儿只从FED这一个侧面进行介绍。

FED是利用高电场将电子从发射微尖或微间隙中拉出来，电子进入真空后，被加速，轰击荧光粉发光，被认为是下一代的平板显示器。由于生产成本偏高，目前尚未能如CRT、LCD进入大众娱乐行业，而只局限在军用、医用、车载或特殊工业用，但是从本次SID 大会上可以见到一些可喜的动向。

FED的基础工艺与特点

FED的基础工艺有三大部分，如图1所示。

图1 FED的三个基本工艺

(1)真空工艺：包括真空包装，上、下玻璃板间的支撑、吸气剂、表面处理、真空封接材料。

(2)光电子、半导体工艺：包括荧光粉，荧光粉的涂敷，保护荧光粉不受离子轰击的膜层。

(3)微、纳米制造工艺：包括场发射阵列、电极结构形成，聚焦电极、场发射控制，防止放电的结构。

字符或小点阵显示，可采用低电压荧光粉，这时极间间隙约0.2mm，已证明FED在低电压工作下，寿命足够；对于全彩色显示FED，为了获得足够的亮度与寿命，工作电压约3kV，为了保证色纯，需增加聚焦电极。

与CRT-TV、PDP-TV、LCD-TV相比，FED-TV的功耗是最小的，如图2所示。所以FED具有薄平板(厚度约2~3mm)、自发光、无图像畸变、大视角(约170o)、快响应，低功耗的特点。图2为各类电视机功耗的比较。

图2 各类电视机功耗的比较

Spindt型微发射FED的生产已初具规模

Spindt型FED厚度为2~3mm，阴极、门电极和聚焦极由铌(Nb)制成，发射微尖材料为钼(Mo)，阳极材料为铝(Al)。如图3所示。

图3 一个阴极单元示意

3英寸彩色FED的屏尺寸为30x70mm、像素数为184x80xRGB，亮度为600cd/m2、功率为4W，用于汽车发动机显示器。经过23000h使用后，钼微尖完好如初。进一步减小门极开口直径，可获得更大的电流密度或降低驱动电压；采用新型发蓝光荧光粉AlN:Eu后，与常用发蓝光荧光粉Y2SiO3:Ge 相比较，色域更宽，老化寿命可增加一个数量级。对于Y2SiO3:Ge荧光粉轰击电荷量累计达到120C/cm2时，亮度已降为初始值的50%，而对于AlN:Eu，这个值为1200C/cm2(C是库仑)。

Spindt型FED最适合中、小型显示屏，单色FED已进入市场，全彩色型FED已开始启动大生产。

26英寸纳米Spindt 型FED现身展览会

在展览会上，Field Emissinon Technologies公司展出了26英寸的彩色的Spindt型的FED屏，与并列的LCD相比，呈现了优越的动态图像特性。该公司的资料报导，19.2英寸纳米量级Spindt型彩色FED原型的指标如下：

屏尺寸391293.76mm

分辨率1280960(点)，节距0.306mm

亮度400cd/m2

对比度大于20000:1

显示器尺寸500(宽)350(高)55(厚)mm

图4 26英寸纳米Spindt型FED

纳米Spindt 型FED的特点是微尖为纳米量级，可以用类似TFT工艺制造高密度微尖阵列，使得每个像素中包含有上万个纳米微尖。

碳纳米管(CNT)场致发射显示(CNT-FED)屏的均匀性获重大突破

碳纳米管以其优异的场致发射特性和可以用较简单工艺制造大尺寸发射阵列，特别适于用制造大尺寸FED显示屏，但由于均匀性的限制，一直未能进入高质量图像显示市场。

法国研究人员采用将触媒体层光刻成所需的图案，在其上生长出CNT，如图5所示。每个沟道宽12mm，间距25mm，每个沟道中有10个4.5mm

OLED前景展望：

从目前显示技术的发展趋势来看，OLED无疑是会带来显示产品集体换代的一项新技术。现在主要的技术突破还在于大尺寸工艺，色彩，以及使用寿命。不过目前萎靡的液晶市场或许会激发厂商们尽早提速OLED 大面积进入市场的决心，提速OLED的研发及生产工艺的改进或许已经在厂商们的计划之内。当然我们不能指望OLED不久会以一种低价格的姿态进入市场，任何一种革命性的新技术均随着市场及技术的成熟才渐渐地平易近人，这段时间往往需要几年，OLED的前景是十分让人看好的。

CES 2009展索尼首发21英寸OLED电视，分辨率为1366×768

OLED超薄柔软可卷曲的特性使其的应用方向更广，超低的功耗更符合目前时代发展的需求，在今后我们将会看到更多的地方出现OLED的身影。相信5年内，壁画般的显示产品也将会在市场内出现，拭目以待吧。