CN100555530C - 场发射双面显示光源及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种场发射双面显示光源,其包括第一阳极、与第一阳极相对设置的第二阳极、设置在第一阳极和第二阳极之间的网状阴极、设置在第一阳极、网状阴极和第二阳极之间并使其具有一定间隔的支撑条和封装第一阳极、网状阴极、第二阳极及支撑条的边封体。其中,第一阳极和第二阳极分别包括阳极导电层和设置在阳极导电层上的荧光层。网状阴极包括金属导电网和形成在金属导电网上下表面并与第一阳极和第二阳极的荧光层相对应的电子发射层。电子发射层含有一定量的吸气剂微粒、场发射纳米材料、导电金属微粒和玻璃的混合设置。本发明还涉及一种制造上述场发射双面显示光源的方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种场发射双面显示光源及其制造方法,尤其涉及一种采用吸气剂有效保持其内部具有正常工作下所需的真空度的场发射双面显示光源及其制造方法。
【背景技术】
近年来,平面显示技术发展迅速,已被广泛的应用于个人计算机、移动通讯及消费性电子产品等领域,成为信息技术的一大平台。目前应用较为普遍的平面显示技术有液晶显示(Liquid Crystal Display)技术、等离子体显示(Plasma Display)技术和场发射显示(Field Emission Display)技术等。其中,场发射显示技术与其它平面型显示技术相比,具有更高的对比度、更广的视角、更高的亮度、更低的能量消耗、更短的响应时间以及更宽的工作温度等优点。并且,现有的平面型显示技术大多数是采用单面显示,其背面并不显示。然而,在大型面板显示应用中,如交通指示灯、各种大型场合的信息显示板及环形电影院等,往往需要展示相对的两个面,传统的方法就是采用两个单面显示板置于相反方向,以达到前后都可观看之目的,但是,这样设置需要两套驱动系统,成本太高,且线路复杂,造成显示器的可靠性不好,不利于实际推广应用。
为了实现双面显示,一种场发射双面显示光源被提供,其包括一个两面都发射电子的阴极和两个作为阳极的荧光屏。其中,该阴极设在两荧光屏之间。该阴极的发射体采用硅尖阵列,通过硅尖阵列两面都发射电子轰击它们面对的荧光屏,从而实现双面显示的目的。对于场发射双面显示光源来说,一般需要进行大面积薄型平板结构的高真空密封封装,光源内部真空度越高,场发射性能也就越好。根据彩色显像管管内气体分析实验,工作状态下荧光屏放气是场发射双面显示光源工作中难于维持真空的主因,所以,当场发射双面显示光源真空内体积小,而荧光屏面积相同的情况下,真空维持更成为场发射双面显示光源的关键技术难题之一。
传统技术中,场发射双面显示光源为获得长寿命可靠工作所必须采用的维持真空的措施主要是在其内部安装吸气剂,其大致有两种类型:蒸散式和集中非蒸散式。
对于蒸散式吸气剂,需在场发射双面显示光源内部设置一平面结构用以通过预先的蒸散过程形成吸气剂层,这样会加制造成本,同时可能会引起电极间短路或漏电,导致光源失效。对于集中非蒸散式吸气剂,其通常集中设置在场发射双面显示光源端部位置。在场发射双面显示光源内部靠近吸气剂的位置真空度较好,而在远离吸气剂的位置真空度较差,例如,对于两个间距大约在500微米的荧光屏来说,靠近吸气剂位置的真空度基本可达到10-5帕左右,而远离吸气剂位置大约5厘米处真空度约在10-2帕左右,其已不能满足场发射双面显示光源正常工作所应具备的水平。
综上所述,有必要提供一种场发射双面显示光源,其能有效地维持场发射双面显示光源的内部具有正常工作下的真空度。
【发明内容】
下面将以实施例说明一种场发射双面显示光源及其制造方法,所述场发射双面显示光源可有效维持其内部具有正常工作下的真空度从而确保其良好的工作品质。
一种场发射双面显示光源,包括第一阳极、与第一阳极相对设置的第二阳极、设置在第一阳极和第二阳极之间的网状阴极、设置在第一阳极、网状阴极和第二阳极之间并使其具有一定间隔的支撑条和封装第一阳极、网状阴极、第二阳极及支撑条的边封体。其中,第一阳极和第二阳极分别包括阳极导电层和设置在阳极导电层上的荧光层。网状阴极包括金属导电网和形成在金属导电网上下表面并与第一阳极和第二阳极的荧光层相对应的电子发射层。电子发射层含有一定量的吸气剂微粒、场发射纳米材料、导电金属微粒和玻璃的混合设置。
一种场发射双面显示光源的制造方法,该方法主要包括以下步骤:
(一)提供一定量吸气剂微粒、导电金属微粒、玻璃微粒和纳米材料、金属导电网、第一阳极、第二阳极以及若干支撑条;
(二)将吸气剂微粒、导电金属微粒、玻璃微粒和场发射纳米材料在有机载体中进行充分混合形成浆料;
(三)将浆料涂敷在金属导电网表面;
(四)将涂敷有浆料的金属导电网在300~600℃下进行烘干和焙烧从而在金属导电网相对两表面形成两电子发射层以得到网状阴极;以及
(五)组装第一阳极、第二阳极、网状阴极和支撑条并在其端侧部加上边封材料,同时加热至400~500℃从而形成密封的场发射双面显示光源。
所述的场发射双面显示光源中吸气剂微粒分散于网状阴极电子发射层中,可有效地吸收荧光层发出的气体或其他各种原因进入场发射双面显示光源内部的气体,保持场发射双面显示光源内部具有良好的真空度进而提高其使用品质。
【附图说明】
图1是本发明实施例场发射双面显示光源的立体分解示意图。
图2是图1中场发射双面显示光源的阴极的立体示意图。
图3是图1中场发射双面显示光源的组合示意图。
图4是图3中场发射双面显示光源沿IV-IV线的剖视图。
图5是图4中V部分的放大图。
图6是本发明实施例场发射双面显示光源的制造方法的步骤示意图。
【具体实施方式】
以下将结合附图详细说明本实施例场发射双面显示光源10的结构及其制造方法。
请参阅图1和图3,本实施例场发射双面显示光源10包括第一阳极20、第二阳极30、设置在第一阳极20和第二阳极30之间的网状阴极40、分别将第一阳极20、第二阳极30和阴极40间隔一定距离的若干支撑条50以及封装第一阳极20、第二阳极30、阴极40、支撑条50的边封体60。
请参阅图4,第一阳极20和第二阳极30相对设置,分别包括一个阳极基板22,32、设置在阳极基板22,32表面的阳极导电层24,34和设置在阳极导电层24,34上的荧光层26,36。阳极基板22,32选用透明的玻璃板。阳极导电层24,34选用透明导电膜,优选地,采用透明的氧化铟锡膜作为阳极导电层24,34。荧光层26,36选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有彩色荧光粉的荧光层。可选择地,荧光层26,36外各设置一层铝膜28,38,其可以防止荧光粉过早老化,还可以提高光源亮度。
请参阅图2,图4和图5,网状阴极40包括一个具有固定边缘420的金属导电网42和涂敷于金属导电网42上下表面并与第一阳极20和第二阳极30的荧光层26,36相对应的电子发射层44,46。金属导电网42可以由银、铜、镍、金或者各种合金材料制成,优选地,采用镍网作为金属导电网42。
电子发射层44,46含有若干纳米材料440,460、玻璃442,462、导电金属微粒444,464和吸气剂微粒446,466。其中,吸气剂微粒446,466采用非蒸散型的吸气剂材料,直径为1~10微米。非蒸散型的吸气剂靠表面吸着或体扩散吸气,以钛、锆、铪、钍、稀土金属或者其合金等成分为主,例如锆铝合金、电子浆料级钛粉、锆钒铁。导电金属微粒444,464选用银或氧化铟锡,其可以确保纳米材料440,460和金属导电网42间电性连接,优选地,导电金属微粒444,464由银制成。纳米材料440,460可包括能够用于场发射的碳纳米管或其它材料的纳米管、纳米线、纳米棒或纳米级微粒,其长度为5~15微米,直径为1~100纳米。优选地,该纳米材料440,460采用纳米氧化锌材料。
支撑条50由透明、坚固的材料制成,主要作用是确保各种尺寸的场发射双面显示光源能够承受外部大气压力并安全工作,其数量视实际需要而定,在本实施例中,共设置四个支撑条50分布于场发射双面显示光源10的两个相对的侧端且分别设置在第一阳极20和阴极40、第二阳极30和阴极40之间。
边封体60密封连接阴极40金属导电网42和第一、第二阳极20,30的阳极基板22,32边缘,以形成一密封的空间。
在本实施例场发射双面显示光源10使用时,电子发射层44,46在电场作用下发射电子,电子撞击阳极20,30的荧光层26,36而使荧光层26,36发光形成亮点。在此过程中,吸气剂微粒446,466由于均匀分散在阴极40的电子发射层44,46之内,其可以有效地吸收荧光层26,36发出的气体或其它各种原因进入场发射双面显示光源10内部的气体,保持场发射双面显示光源10内部具有良好的真空度,即场发射双面显示光源10内部的各个位置均可达到10-4帕以下的真空度从而提高其使用品质。
请参阅图6,本发明实施例制造上述场发射双面显示光源10的方法主要包括以下步骤:
步骤(一),提供一定量吸气剂微粒446,466、导电金属微粒444,464、玻璃微粒和纳米材料440,460、金属导电网42、第一阳极20、第二阳极30以及若干支撑条50;
吸气剂微粒446,466和导电金属微粒444,464可以预先采用球磨机分别球磨,使吸气剂微粒446,466直径为1~10微米,导电金属微粒444,464直径为0.1~10微米。优选地,选用激活温度在300~500℃之间的吸气剂,例如锆铝合金吸气剂。玻璃微粒选用低熔点玻璃,其主要材料为四氧化硅(SiO4),直径为10~100纳米,其熔点为350~600℃。纳米材料440,460可以预先通过化学气相沉积法、电弧放电法或激光蒸发法等现有的技术制备,其长度为5~15微米,过短会减弱纳米材料的场发射特性,过长容易使纳米材料相互缠绕结团。第一阳极20和第二阳极30均可以预先在透明玻璃上形成一层透明导电膜,然后采用沈积、印制或其它手段于导电膜上形成荧光粉层。
步骤(二),将吸气剂微粒446,466、导电金属微粒444,464、玻璃微粒442,462和纳米材料440,460在有机载体中进行充分混合形成浆料;
有机载体主要包括由作为溶剂的松油醇、作为增塑剂的少量邻位苯二甲二丁酯和作为稳定剂的少量乙基纤维素形成的混合剂。浆料中吸气剂微粒446,466的质量百分比浓度40~80%,混合过程优选为60~80℃混合3~5小时。为了更好的分散纳米材料并得到纳米材料直径均匀的浆料,可以进一步使用低功率的超声波对含有纳米材料的有机溶剂进行超声波震荡,然后再对其进行离心处理。
步骤(三),将上述浆料涂敷在金属导电网42上下两表面;
涂敷过程应在洁净的环境内进行,优选地,环境内的灰尘度应小于1000/m3。
步骤(四),将涂敷有浆料的金属导电网42在300~600℃下进行烘干和焙烧从而在金属导电网相对两表面上形成电子发射层44,46以得到网状阴极40;
烘干和焙烧通常在真空环境下进行或者在烘干和焙烧过程中通入惰性气体加以保护防止烘干和焙烧时发生氧化反应以及防止吸气剂饱和。烘干的目的在于使有机载体从金属导电网42上挥发。焙烧的目的在于使玻璃微粒熔融从而将吸气剂微粒446,466、导电金属微粒444,464和纳米材料440,460粘结在金属导电网42之上形成电子发射层44,46。另外,熔融的玻璃442,462可以调节整体的热膨胀系数防止所形成的电子发射层44,46产生裂纹或发生断裂。
为进一步增强电子发射层44,46的场发射特性,在经过烘干和焙烧过程之后,可对电子发射层的表面进行摩擦,部分纳米材料440,460末端经过摩擦后露出电子发射层表面。
步骤(五),组装第一阳极20、第二阳极30、网状阴极40和支撑条50并在其端侧部位加上边封材料,同时加热至400~500℃,边封材料熔融从而形成密封的场发射双面显示光源10。
加热过程通常在真空环境下进行或者在加热过程中通入惰性气体加以保护。吸气剂微粒446,466被激活。通常情况,选用熔点在350~600℃之间的低熔点玻璃粉作为边封材料。由于作为边封材料的玻璃粉直径较小,其实际熔点低于600℃。当加热至400~500℃时,玻璃粉熔融,冷却后,熔融的玻璃凝固从而将第一阳极20、第二阳极30、网状阴极40和支撑条50固定并在其内部形成一个密封的空间。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内作其他变化,当然这些依据本发明精神所作的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (20)
1.一种场发射双面显示光源,包括:
第一阳极,包括第一阳极基板、设置在第一阳极基板上的第一阳极导电层和设置在第一阳极导电层上的第一荧光层;
第二阳极,与第一阳极相对设置,其包括第二阳极基板、设置在第二阳极基板上的第二阳极导电层和设置在第二阳极导电层上的第二荧光层;
网状阴极,设置在第一阳极和第二阳极之间,网状阴极包括一个金属导电网和形成于金属导电网相对两表面的两电子发射层,该两电子发射层分别与第一阳极和第二阳极的第一和第二荧光层相对应;
多个支撑条,设置在第一阳极、网状阴极和第二阳极之间使之相互隔开;以及
边封体,固定第一阳极、网状阴极、第二阳极和支撑条并在该场发射双面显示光源内部形成一密封空间;
其特征在于:所述的两电子发射层均包含吸气剂微粒、金属导电微粒、场发射纳米材料和玻璃的混合设置。
2.如权利要求1所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的吸气剂微粒为非蒸散型吸气剂。
3.如权利要求2所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的吸气剂微粒直径为1~10微米。
4.如权利要求3所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的场发射纳米材料的长度为5~15微米,直径为1~100纳米。
5.如权利要求3所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的阴极的金属导电网材料包括银、铜、镍、金或其任意组合的合金材料。
6.如权利要求3所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的第一和第二阳极导电层为氧化铟锡膜。
7.如权利要求3所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的导电金属微粒选用银或氧化铟锡,其直径为0.1~10微米。
8.如权利要求3所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的场发射纳米材料为纳米氧化锌。
9.如权利要求3所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述的第一阳极和第二阳极分别进一步包括一铝膜设置于其第一和第二荧光层外表面。
10.一种场发射双面显示光源的制造方法,包括以下步骤:
(一)提供一定量吸气剂微粒、导电金属微粒、玻璃微粒和场发射纳米材料、金属导电网、第一阳极、第二阳极以及若干支撑条;
(二)将吸气剂微粒、导电金属微粒、玻璃微粒和场发射纳米材料在有机载体中进行充分混合形成浆料;
(三)将浆料涂敷在金属导电网表面;
(四)将涂敷有浆料的金属导电网在300~600℃下进行烘干和焙烧从而在金属导电网相对两表面形成两电子发射层以得到网状阴极;以及
(五)组装第一阳极、第二阳极、网状阴极和支撑条并在其端侧部加上边封材料,同时加热至400~500℃从而形成密封的场发射双面显示光源。
11.如权利要求10所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(一)中,所述的吸气剂微粒为非蒸散型吸气剂,其激活温度为300~500℃。
12.如权利要求11所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(一)中,所述的玻璃微粒为低熔点玻璃微粒,其熔点在350~600℃之间,微粒直径为10~100纳米。
13.如权利要求12所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(一)中,所述的第一阳极和第二阳极均可以预先通过在透明玻璃上形成一层透明导电膜后于导电膜上涂一层荧光粉形成。
14.如权利要求13所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(二)中,所述的有机载体为松油醇、邻位苯二甲二丁酯和乙基纤维素的混合剂。
15.如权利要求14所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(二)中,所述的浆料中吸气剂微粒的浓度比例在40~80%之间。
16.如权利要求15所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(二)中,所述的混合过程为在60~80℃之间进行3~5小时。
17.如权利要求16所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(三)中,所述的涂敷过程在灰尘度小于1000/m3的环境中进行。
18.如权利要求17所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在步骤(四)中,所述的烘干和焙烧过程在真空或惰性气体保护的情况下进行。
19.如权利要求18所述的场发射双面显示光源的制造方法,其特征在于:在实施步骤(五)之前,可预先对所述的阴极的电子发射层表面进行摩擦,部分纳米材料末端经过摩擦后露出电子发射层表面。
20.如权利要求1所述的场发射双面显示光源,其特征在于:所述场发射纳米材料包括能够用于场发射的碳纳米管或其它材料的纳米管、纳米线、纳米棒或纳米级微粒。
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