Das Display funktioniert ähnlich wie eine Kathodenstrahlröhre. Doch statt mit einem einzigen Elektronen-Emitter arbeitet ein FED mit je einem Emitter für jedes Subpixel.


Ein Elektronen-Emitter besitzt eine ebene Struktur und einen Emitterbereich, der aus einer ultradünnen Schicht aus Palladiumoxid (PdO), einer Elektrodenschicht und einem Glassubstrat besteht. Die Palladiumoxid-Schicht weist einen wenige Nanometer breiten Schlitz auf. Setzt man die Elektroden unter Spannung, dann tritt in diesem winzigen Schlitz ein Tunneleffekt auf. Dieser emittiert dann Elektronen, die im elektrischen Feld einer von außen angelegten Hochspannung beschleunigen und auf ein gegenüberliegendes, phosphorbeschichtetes Glassubstrat geschossen werden.
Im Gegensatz zu Bildröhren kommt die FED-Technologie ohne Elektronenstrahl-Ablenkung aus. Dadurch sind große Displays auch für die Wandmontage geeignet. Im Jahr 2006 will Canon mit Toshiba gemeinsam die neue Technologie in Japan und den USA auf den Markt bringen.

Ein großes Manko der herkömmlichen Röhren .Fernseher ist deren enormer Platzbedarf. SED-Displays sollen die Vorzüge der Elektronenstrahlröhre beibehalten, aber gleichzeitig so flach wie LCD- oder Plasmadisplays sein.

Um dies zu erreichen darf der Bildschirm nicht mehr durch eine zentrale Elektronenquelle zum Leuchten angeregt werden. Bei SED-Displays sollen Millionen winziger Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch Anlegen einer Spannung Elektronen emittieren, die eine Phosphorschicht zum Leuchten bringen und so ein Bild erzeugen.

Herkömmliche Elektronenquellen (CRT)

Bei einem herkömmlichen Röhrenbildschirm (auch CRT-Monitor) werden die Elektronen aus einer zentralen Quelle "abgefeuert" und mittels elektrostatischer Ablenkplatten auf einen Phosphorschirm geschossen.

Da man den Elektronenstrahl nicht beliebig stark ablenken kann, muss die Elektronenquelle in einem relativ großen Abstand zum Phosphorschirm platziert sein. Das heißt, dass ein Bildschirm mit zunehmender Bilddiagonale auch zunehmend tiefer und voluminöser wird.

Damit ist klar, dass bei einem flachen Röhrenbildschirm jeder Bildpunkt mittels einer eigenen, miniaturisierten Elektronenquelle "befeuert" werden muss.

Die Erzeugung des Elektronenstrahls erfolgt in CRT-Monitoren mittels Thermoemission. Ein geeigneter Draht wird auf bis zu 2000° Celsius erhitzt, so dass die im Draht enthaltenen Elektronen ins Vakuum hinauskatapultiert werden, ähnlich wie das bei einer Glühbirne der Fall ist.

Wie an den hohen Temperaturen unschwer zu erkennen, wird bei dieser Technik viel Wärme freigesetzt, was eine Miniaturisierung der Elektronenquelle von vorneherein unmöglich macht.

Nanoröhrchen als Lösung

Der sogenannte Feldemissionsprozess beschreibt die Elektronenemission durch das Anlegen eines sehr starken elektrischen Feldes. Dieses ermöglicht den Austritt der Elektronen aus einem Festkörper. Die elektrische Feldstärke, die zur Elektronenemission benötigt wird, liegt bei 25 Millionen Volt pro Zentimeter. Derart hohe Feldstärken können an ebenen, glatten Oberflächen nicht erzeugt werden.

Es werden "Spitzen" dazu benötigt, an deren Enden das angelegte elektrische Feld verstärkt wird. Kohlenstoff-Nanoröhrchen kann man sich als winzige, röhrenförmige Moleküle vorstellen. Sie bestehen aus reinem Kohlenstoff und sind einwandig oder mehrwandig in sich verschachtelt.

Je nach Struktur sind die Röhrchen halbleitend oder metallisch. Mit nur wenigen Nanometern Durchmesser und einer Länge von einigen Mikrometern (Millionstelmeter) besitzen sie die ideale "spitze" Struktur, die zur Verstärkung des elektrischen Feldes benötigt wird.