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奈米碳管顯示器 CNT-FED 班級 : 光電一甲 組員 : 詹育豪 499L0014 組員 : 陳昱彰 499L0103 指導老師 : 王振乾

奈米碳管顯示器 CNT-FED 班級 : 光電一甲 組員 : 詹育豪 499L0014 組員 : 陳昱彰 499L0103 指導老師 : 王振乾. 目錄. 奈米碳管顯示器 概論 p3 場發射器技術現況與發展 p4

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奈米碳管顯示器 CNT-FED 班級 : 光電一甲 組員 : 詹育豪 499L0014 組員 : 陳昱彰 499L0103 指導老師 : 王振乾

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Presentation Transcript

  1. 奈米碳管顯示器CNT-FED班級:光電一甲 組員:詹育豪499L0014組員:陳昱彰499L0103指導老師:王振乾

  2. 目錄 奈米碳管顯示器概論 p3 場發射器技術現況與發展 p4 奈米碳管(簡介、應用) p5 場發射顯示器 p8 FED 技術的概略介紹、技術比較 p9 FED主要技術的概略介紹 p11 奈米碳管場發射顯示器(CNT-FED)p15 場發射顯示器的原理與構造 p16 奈米碳管場發射顯示器的種類p17 FED的產業發展p19 FED與CRT的比較 p20 FED的優缺點p21 參考資料及網址 p22

  3. 奈米碳管顯示器概論 FED是一種常溫下應用電子在真空中被發射出來(Field Emission；場發射)的現象之顯示器。

  4. 場發射器技術現況與發展 場發射顯示器﹙FED， Field Emission Display﹚是藉由背面基板的陰極放電放出電子到前板的螢光層上激發螢光體發光。由於發光原理最近於CRT﹙Cathode Ray Tube﹚，示性能也有接近CRT所呈現的等級，不過，FED 的開發歷史雖起於1950 年代，至今仍未實用化，目前待解決的問題包括壽命﹙數千小時﹚提昇、可靠度、成本等方面。

  5. 奈米碳管簡介 1991年，日本的飯島澄男偶然在實驗室發現某種針狀物，分析其結構，發現這些針狀物為碳原子構成的中空管狀體，直徑約為數奈米至數十奈米，長度可達數微米，如圖所示，後來世人稱此中空管狀物為奈米碳管。

  6. 奈米碳管的應用 奈米碳管具有導電性或半導體的特性，可視為最細的導線。利用奈米碳管的電子傳導特性及導電碳管，可將半導體碳管組合出奈米電子元件。由於奈米碳具有非常大的縱橫比及優良的場發射特性，因此多家企業，如韓國的Samsung電子、Motorola等，都積極投入奈米碳管的場發射顯示器(CNT-FED)。 韓國Samsung電子在1999年時所發表的4.5吋FED顯示器

  7. 場發射顯示器 FED（Field Emission Display） 利用單層奈米碳管，可將無數個微形電子槍取代陰極射線管的一根電子槍來發射電子，如此發射端可以和螢光幕離得很近，使整個顯示器的厚度可以小於1公分。因此以後的電視很有可能都只有薄薄的一層。

  8. FED 技術的概略介紹 FED依發射方式不同，目前的技術主流為Spindt方式，Spindt型的發射體(emitter)是圓錐狀的立體構造，新的技術是朝向較簡單的平面構造，以因應低成本製程、大型化的需求，近年來較受到注目的新技術則有表面傳導型﹙ SCE， Surface Conduction ElectronEmitter Display﹚、碳奈米管型﹙CNT，Carbon Nanotube﹚、彈道電子面放出型﹙BSD，Ballistic electron Surface emitting Display﹚等。

  9. FED技術比較

  10. FED 主要技術的概略介紹 Spindt型發射體是由美國SRI ﹙ Stanford Research Institute ﹚International 的C.A. Spindt等人開發，這是FED 最早的構造設計方式﹙其發射體陣列如圖2 所示﹚ ， 後來法國研究機構LETI ﹙ Laboratoired’Electronique, de Technologie et d’Instrumentation﹚應用此發射體發表了彩色FED，吸引了多方注目，90 年代初期全球有許多研究機構及顯示器廠商投入研究開發的行列。 Spindt 型FED 發射體陣列及放大圖

  11. SCE﹙又稱為SED，Surface Conduction Electron Emitter Display﹚是由Canon開發的技術，其結構如下圖所示，是由粒徑在5∼10nm 的超微細PdO﹙氧化鈀﹚粒子所形成的薄膜，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。

  12. BSD﹙Ballistic 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PPS﹙Porouspoly-Si﹚，當中有細的微結晶粒﹙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量而放出， 電子放出效率約為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」。

  13. CNT﹙ Carbon Nanotube﹚型 從微觀尺度來看，石墨是碳原子以sp2 鍵結而成的片狀﹙層狀﹚結構，一般是作為筆芯或是電極材料，但若將石墨平面捲曲，便為蜂窩狀碳原子薄層緊密包裹而成的中空圓柱體，直徑只有數nm，圓筒可以是單壁奈米管﹙SWNT，Single Wall Nanotube﹚，也可以堆疊數層成為多層同軸心套管，是為多壁奈米管﹙MWNT，Multi-Wall Nanotube﹚，一般應用在場發射顯示器，作為電子射出材料用的是MWNT。

  14. 奈米碳管場發射顯示器(CNT-FED) 奈米碳管場發射顯示器(CNT-FED：Carbon Nanotube Field Emission Display)」是利用「奈米碳管(CNT：Carbon Nano Tube)」取代「奈米尖端」所製作的顯示器，目前大多仍然在實驗室階段，也已經有廠商利用這種技術製作出大尺寸的電視機，尺寸為5~40吋，主要用途為家用電視機、錄影監視器等。

  15. 場發射顯示器的原理與構造 奈米碳管場發射顯示器(CNT-FED)的原理與場發射顯示器(FED)相同，都是使用「場發射」的方式產生電子束，都是在螢幕表面塗佈螢光粉，再以電子束撞擊螢光粉而發出紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色的光。

  16. 奈米碳管場發射顯示器的種類 奈米碳管束 使用一叢一叢的奈米碳管來製作奈米尖端，這種方法可以讓每一叢奈米碳管發射出足夠的電流密度，來激發螢光粉發光，但是奈米碳管的價格很高，要將奈米碳管長成這樣一叢一叢的困難度極高，要製作成大尺寸的顯示器幾乎不可能，因此並不適合使用在實際的商品上。

  17. 奈米碳管+導電膠 先將奈米碳管混入導電膠(環氧樹脂＋銀粉)後，再塗佈在矽基板上形成奈米尖端，這種方法只需要使用少量的奈米碳管就可以塗佈在大尺寸的顯示器上，但是少量的奈米碳管無法發射出足夠的電流密度，再加上奈米碳管長時間放電後會斷裂，因此少量的奈米碳管如果有幾根產生斷裂則電流密度降低，會使螢光粉發光減弱，造成顯示器使用壽命變短。

  18. FED的產業發展 在產業界，最早投入納米碳管CNT-FED的是韓國的三星電子與美國的Motorola，其中三星電子在1999年已經展示了4.5吋彩色的CNT-FED，Motorola也有60人以上的團隊積極研發。但是事過多年一直沒有見到產品上市。 2001年，日本的伊勢電子工業成功試製了在發射極使用碳納米管（CNT）的14.5英寸大畫面彩色FED（Field Emission Display，場發射式顯示器）、其亮度高達1萬cd/m2。在15英寸級別的大畫面CNT-FED中亮度達到1萬cd/m2，這在業界還是首次；日本雙葉電子工業在2003年的“NanoTech 2003”上，展示了由該公司開發的採用碳納米管（CNT）的FED面板。

  19. FED與CRT的比較 FED 的發光方式與CRT 相異之處，在於CRT 是加熱陰極產生熱電子，並利用電磁場控制電子偏向，在螢光幕上掃描定址，而FED 的電子發出式是平面狀，電子直接向前射出到對應的畫素。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。

  20. FED的優缺點 (1)優點: 奈米碳管場發射顯示器是利用厚膜網印製程及FED技術實現CRT平面化的可能性，不僅保留了CRT的影像品質，並具有省電及體積薄小之優點；同時結合奈米碳管的低導通電場、高發射電流密度、高穩定性等特性，成為兼具低驅動電壓、高發光效率、無視角問題、省電的大尺寸、低成本…等優點的全新平面顯示器。 (2)缺點: 輻射偏高，對人類或環境問題皆有危害。

  21. 參考資料及網址 • http://www.hightech.url.tw/index.php?option=com_content&view=article&id=204:cnt-fed&catid=17:2010-06-13-14-26-45&Itemid=13 • http://www.cpmah.org.tw/2002/home/c91c014/www/relation/dictionary/16.html • http://140.120.134.6/fhlu/course/49566003.pdf • http://www.pida.org.tw/optolink/optolink_pdf/91053908.pdf • http://dspace.lib.fcu.edu.tw/bitstream/2377/959/1/cb11iitm02006000051.pdf • http://www.hightech.url.tw/index.php?option=com_content&view=article&id=204:cnt-fed&catid=17:2010-06-13-14-26-45&Itemid=13 • cc2.smhs.hlc.edu.tw/nano/data/奈米元件/納米技術的光電應用.doc

  22. 謝謝老師以及各位同學 END

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