CN100573809C - 场发射平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平面显示光源，其包括阳极、与阳极对应设置的阴极、设置在阳极和阴极之间使二者相互隔开的多个支撑条和固定阳极、阴极和支撑条并在其内部形成一密封空间的边封体。阳极包括一个阳极基板、设置在阳极基板上的阳极导电层和设置在阳极导电层上的荧光层。阴极包括一个阴极基板、设置在阴极基板上的阴极导电层和设置在阴极导电层上且与阳极的荧光层相对应的电子发射层。其中，电子发射层包含吸气剂微粒、金属导电微粒、纳米材料和玻璃。本发明还涉及制造上述场发射平面显示光源的方法。

Description

场发射平面显示光源及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种场发射平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平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，场发射平面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。
目前，场发射平面显示大多通过场发射平面显示光源实现，其主要包括可发射电子的阴极和与阴极相对应设置且具有荧光层的阳极。阴极在电场作用下发射电子，电子撞击阳极的荧光层而使荧光层发光。对于场发射平面显示光源来说，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平面显示光源工作中难于维持真空的主因，所以，当场发射平面显示光源内部体积相对较小，而荧光屏面积相同的情况下，真空维持更成为该器件的关键技术难题之一。
传统技术中，场发射平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平面显示光源侧端部位置。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，对于阳极和阳极间距大约在500微米的场发射平面显示光源来说，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平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平面显示光源，其能有效地维持场发射平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平面显示光源及其制造方法，所述场发射平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。
一种场发射平面显示光源，其包括阳极、与阳极对应设置的阴极、设置在阳极和阴极之间使二者相互隔开的多个支撑条和固定阳极、阴极和支撑条并在其内部形成一密封空间的边封体。阳极包括一个阳极基板、设置在阳极基板上的阳极导电层和设置在阳极导电层上的荧光层。阴极包括一个阴极基板、设置在阴极基板上的阴极导电层和设置在阴极导电层上且与阳极的荧光层相对应的电子发射层。其中，电子发射层包含吸气剂微粒、导电金属微粒、纳米材料和玻璃，且该吸气剂微粒、纳米材料、导电金属微粒和玻璃混合形成所述电子发射层。
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、阳极、带有阴极导电层的阴极基板以及若干支撑条；
(二)将吸气剂微粒、导电金属微粒、玻璃微粒和纳米材料在有机载体中进行充分混合形成浆料；
(三)将上述浆料置于阴极基板的阴极导电层的表面；
(四)将置有浆料的阴极基板在300～600℃下进行烘干和焙烧从而在阴极基板的阴极导电层的表面形成电子发射层以得到阴极；
(五)组装阳极、阴极和支撑条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平面显示光源。
所述的场发射平面显示光源中吸气剂微粒分散于阴极的电子发射层中，可有效地吸收荧光层发出的气体或其它各种原因进入场发射平面显示光源内部的气体，保持场发射平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平面显示光源的剖视示意图。
图2是图1中场发射平面显示光源阴极的阴极导电层和电子发射层的剖视示意图。
图3是图2中III部分的放大图。
图4是本发明实施例场发射平面显示光源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，本实施例场发射平面显示光源10包括阳极20、与阳极对应设置的阴极30、设置在阳极20与阴极30之间使二者间隔一定距离的若干支撑条40以及封装阳极20、阴极30和支撑条40的边封体50。
阳极20包括一个阳极基板202、设置在阳极基板202表面的阳极导电层204和设置在阳极导电层204上的荧光层206。阳极基板202选用透明的玻璃板。阳极导电层204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204。荧光层206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206外设置一层铝膜208，其可以防止荧光粉过早老化，还可以提高光源亮度。
阴极30包括一个阴极基板302、设置在阴极基板302表面的阴极导电层304和设置在阴极导电层304上的电子发射层306。阴极基板302选用透明的玻璃板。阴极导电层304选用透明导电膜，优选地，采用透明的氧化铟锡膜作为阴极导电层304。阴极导电层304还可选用半导体硅层或者银、铜、镍、金或各种合金涂层。
请参阅图2和图3，电子发射层306含有若干纳米材料310、玻璃312、导电金属微粒314和吸气剂微粒316。其中，吸气剂微粒316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314选用银或氧化铟锡，其可以确保纳米材料和阴极导电层间电性连接，优选地，导电金属微粒314由银制成。纳米材料310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。
支撑条40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平面显示光源10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，共设置四个支撑条分布于场发射平面显示光源10的两个相对的侧端。
边封体50密封连接阴极基板302和阳极基板202的边缘，从而在场发射平面显示光源10内部形成一个密封的空间210。
在本实施例场发射平面显示光源10使用时，电子发射层306在电场作用下发射电子，电子撞击阳极20的荧光层206而使荧光层206发光形成亮点。在此过程中，吸气剂微粒316由于均匀分散在阴极30的电子发射层306之内，其可以有效地吸收荧光层206发出的气体或其它各种原因进入场发射平面显示光源10内部的气体，保持场发射平面显示光源10内部具有良好的真空度，进而提高其使用品质。
请参阅图4，本发明实施例制造上述场发射平面显示光源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316、导电金属微粒314、玻璃微粒和纳米材料310、阳极20、带有阴极导电层304的阴极基板302以及若干支撑条40；
吸气剂微粒316和导电金属微粒314可以预先采用球磨机分别球磨，使吸气剂微粒316直径为1～10微米，导电金属微粒314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310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310的场发射特性，过长容易使纳米材料310相互缠绕结团。
阳极20可以预先形成，其先采用沉积、蒸镀或其它手段在透明玻璃202上形成一层透明导电膜204，然后采用沈积、印制或其它手段在阳极导电膜204上形成荧光层206。
阴极基板302可采用透明玻璃，其上可预先采用沉积、蒸镀或其它手段形成透明导电膜以作为阴极导电层304。阴极导电层304还可选用半导体硅层或者银、铜、镍、金或各种合金涂层。
步骤(二)，将吸气剂微粒316、导电金属微粒314、玻璃微粒和纳米材料310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316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310并得到纳米材料310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310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)，将上述浆料置于阴极基板302的阴极导电层304的表面；
将浆料置于阴极导电层304上的过程可采用涂敷、丝网印刷或其它手段，整个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)，将置有浆料的阴极基板302在300～600℃下进行烘干和焙烧从而在阴极基板302的阴极导电层304的表面形成电子发射层306以得到阴极30；
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同时防止吸气剂饱和。烘干的目的在于使有机载体从阴极基板302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316、导电金属微粒314和纳米材料310粘结在阴极导电层304之上形成电子发射层306。另外，熔融的玻璃312可以调节整体的热膨胀系数防止所形成的电子发射层306产生裂纹或发生断裂。
为进一步增强电子发射层306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306的表面进行摩擦，部分纳米材料310末端经过摩擦后露出电子发射层306表面。
步骤(五)，组装阳极20、阴极30和支撑条40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平面显示光源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。在加热的过程中，吸气剂微粒316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。由于玻璃粉微粒直径较小，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阳极20、阴极30和支撑条40固定并在其内部形成一个密封的空间210。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，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 (19)

1.一种场发射平面显示光源，包括：
阳极，包括一个阳极基板、设置在阳极基板上的阳极导电层和设置在阳极导电层上的荧光层；
阴极，与阳极对应设置，其包括一个阴极基板、设置在阴极基板上的阴极导电层和设置在阴极导电层上的电子发射层，所述的电子发射层与阳极的荧光层相对应；
多个支撑条，设置在阳极和阴极之间使其相互隔开；以及
边封体，固定阳极、阴极和支撑条并在该场发射平面显示光源内部形成一密封空间；
其特征在于：所述的电子发射层包含吸气剂微粒、导电金属微粒、纳米材料和玻璃，且该吸气剂微粒、纳米材料、导电金属微粒和玻璃混合形成所述电子发射层。
2.如权利要求1所述的场发射平面显示光源，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所述的场发射平面显示光源，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所述的场发射平面显示光源，其特征在于：所述的纳米材料的长度为5～15微米，直径为1～100纳米。
5.如权利要求3所述的场发射平面显示光源，其特征在于：所述的阴极导电层为氧化铟锡膜。
6.如权利要求3所述的场发射平面显示光源，其特征在于：所述的阴极导电层为硅层或者银、铜、镍、金或其任意组合的合金涂层。
7.如权利要求3所述的场发射平面显示光源，其特征在于：所述的阳极导电层为氧化铟锡膜。
8.如权利要求3所述的场发射平面显示光源，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。
9.如权利要求3所述的场发射平面显示光源，其特征在于：所述的阳极进一步包括一铝膜设置于荧光层外表面。
10.一种场发射平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、玻璃微粒和纳米材料、阳极、带有阴极导电层的阴极基板以及若干支撑条；
(二)将吸气剂微粒、导电金属微粒、玻璃微粒和纳米材料在有机载体中进行充分混合形成浆料；
(三)将上述浆料置于阴极基板的阴极导电层的表面；
(四)将置有浆料的阴极基板在300～600℃下进行烘干和焙烧从而在阴极基板的阴极导电层的表面形成电子发射层以得到阴极；
(五)组装阳极、阴极和支撑条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平面显示光源。
11.如权利要求10所述的场发射平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所述的场发射平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所述的场发射平面显示光源的制造方法，其特征在于：在步骤(一)中，所述的阳极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所述的场发射平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所述的场发射平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质量百分比浓度为40～80％。
16.如权利要求15所述的场发射平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所述的场发射平面显示光源的制造方法，其特征在于：在步骤(三)中，所述的将浆料置于阴极基板上过程在灰尘度小于1000/m3的环境中进行。
18.如权利要求17所述的场发射平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所述的场发射平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。
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