CN1423247A - 基于碳纳米管平板显示器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于碳纳米管平板显示器的制作方法,其方法至少包括如下步骤:在背面板的导电层上腐蚀出行导电条；等离子去胶；在背面板的导电层上腐蚀出列导电条；在导电层上生长碳纳米管,作为阴极发射体；在前面板透明导电层上制做荧光粉层；将背面板和前面板的功能面对合组装。制做碳纳米管为在石英管内直流电弧放电制备碳钠米管；离心提纯,球磨分裂；定向移植碳纳米管到导电体上,将定向生长碳钠米管作为阴极；在前面板的透明导电层上制做荧光粉层；采用丝网漏印方法印刷上去。在背面板与前面板之间制作隔离子,以便支撑,背面板与前面板相互保持一定的距离。本发明采用真空微电子技术,利用碳纳米管场致冷发射原理制作高效率、长寿命的场致发射平板型显示器,其成本较低、分辨率高,而且色彩鲜艳。

Description

基于碳纳米管平板显示器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种平板显示器及其制作方法，尤其是一种基于碳纳米管平板阴极发射显示器的制作方法及装置。

背景技术

目前，显示器技术已由过去普通的热阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子平板显示器件(PDP)发展为利用碳纳米管尖端场致冷发射原理制作的矩阵寻址、高分辨率、长寿命的场致发射平板显示器件(FED)，这种显示器(FED)与热阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)及等离子平板显示器件(PDP)相比具有很大的优势，具体表现为工作电压低、制作成本低、能耗小、更薄、亮度和清晰度更高等优点。CRT显示器色彩鲜艳，但是清晰度较低，能耗大而且体积庞大，在更多地场合属于将被取代的产品；液晶显示器清晰度高、厚度薄，但是本身不发光，需要外部光源，色彩暗淡。

近年来，越来越多专家开始尝试使用各种技术制造超薄显示器，但是由于各种原因，现有的实验品多存在由于清晰度差、面积较小等缺点，技术的成熟方面一直没有更好地突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于碳纳米管平板显示器及其制作方法，其显示器成本低、清晰度高、色彩鲜艳、使用寿命长、荧光面积大、满足环境保护要求的平板阴极发射显示器。

本发明的目的是这样实现的：

一种碳纳米管平板型显示器，它包括背面板、荧光发光层以及前面板，其中前面板和背面板对合构成显示器，荧光发光层设置在前面板和背面板之间，所述的背面板内面层上设有碳纳米管的行电极以及列电极，行电极为阴极，列电极为栅极，行电极以及列电极设有电极引出端，前面板内面层上设有透明导电电极以及三基色荧光粉，背面板内面层上的行电极以及列电极碳纳米管以及前面板内面层的三基色荧光粉构成荧光发光层。

背面板内面层上设有丝网漏印、起到支撑前面板和背面板作用的隔离子。隔离子设置在放电的碳纳米管缝隙之间，隔离子相互之间有间距。隔离子分为上下部分的双层夹心结构，下半部设置在行电极层，上半部设置在列电极层。隔离子具体地材质，为透明低熔点玻璃粉材质。根据需要，并且为保障支撑力，隔离子可制作为多层结构。

背面板为玻璃基材层或陶瓷基材层，其上设有导电层，或者直接采用低电阻导电膜玻璃。碳纳米管为背面板导电层上定向生长制成。

前面板和背面板对合构成显示器本体的侧面封装预留口处设有平行的排气管，排气管的开口与预留口相通。排气管内设有消气剂。

一种基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其方法至少包括如下步骤：在背面板的导电层上腐蚀出行导电条；制作隔离层，并在该层上制作第二导电层；隔离电层上腐蚀出列导电条；在背面板的导电层上腐蚀出列导电条；在导电层上生长碳纳米管，作为阴极发射体；在前面板透明导电层上制做荧光粉层；将背面板和前面板的功能面对合组装。

所述在背面板的导电层上腐蚀出行导电条步骤为用丝印方法印上银浆做为导电层的引出端；固化；采用电泳法定向生长碳钠米管作为阴极。碳钠米管制作的具体步骤为：在石英管内直流电弧放电制备碳钠米管；离心提纯，球磨分裂；定向移植碳纳米管到导电体上。

所述步骤还包括：在前面板的导电层上涂荧光粉，制作发光层。具体为：将荧光粉采用丝网漏印方法均匀印刷上去。

所述行导电条、列导电条的制作步骤为：涂感光胶，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻胶显影，光刻胶坚膜，腐蚀出导电条。

为支撑背面板与前面板并相互保持一定的距离，所述步骤还包括在背面板的行导电条功能层完成后，制作隔离子，

所述隔离子制作步骤包括：在行导电条制作后，具体为等离子去胶，把深色低玻粉与感光胶混合，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻显影，进炉烧结。

所述的隔离子制作步骤还包括：在列导电条制作成后，把深色低玻粉与感光胶混合，涂在板上，制作隔离子的上半部。对于窄长形状、厚玻璃的显示器，可省略该步骤。

所述隔离子根据需要采用丝网印刷的方法进行多层印刷，以便满足支撑高度的要求。

所述组装步骤具体地为：将低熔点玻璃粉涂在前面板或背面板周边设置封口材料，制作围框，整体进行固化；把前面板和背面板对准，装载夹具内，在前面板和背面板封合的围框周边预留排气口，将排气管设置在排气口处，进炉烧结；通过排气管对前面板和背面板对合的内部进行抽真空。

上述步骤还包括在低熔点玻璃粉内参杂玻璃微粒，以便使封口材料具有一定的支撑。

上述步骤中排气管设置包括将排气管与预留排气口相通的侧面打孔，将排气管带有小孔的一侧平行地贴合预留排气口，小孔对准预留排气口，排气管的周边涂低熔点玻璃粉，排气管贴合预留排气口的一端封闭。

将排气管贴合预留排气口的一端拉细，在较细的管体上打小孔。具体地，可利用激光或超声波进行排气管的打孔，并且小孔为一个以上，在一条直线上。

为节省显示器的有效面积，增强真空度，在排气管内设置消气剂，排气到极限时封住排气管抽真空的端口，将装有消气剂排气管放置在高频感应圈内加热激活，将带有消气剂的排气管的一段封下。

所述的背面板为低阻ITO玻璃或制作了导电层的平板玻璃或陶瓷基片

根据上述技术方案分析，本发明采用真空微电子技术，利用碳纳米管场致冷发射原理制作高分辨率、长寿命的场致发射平板型显示器，其成本较低、亮度高，而且色彩鲜艳。具体优点如下：

1、在普通平板玻璃上制作功能层，并在功能层上制作碳纳米管为阴极，

X、Y正交点阵寻址，其成本较低，清晰度高。

2、排气管侧装，与屏烧结为一体，显示器整体更为超薄，并且排气管内装消气剂，不仅节省了显示器的有效面积，而且高频激活后封离，可保持屏内长期高真空，延长使用寿命。

3、屏内隔离子为双层夹心结构，低玻粉为特殊形状独立体，放电室相通，能够抵抗较强的抽真空压力，因此显示器面积能够制作的较大。

4、前面板内层涂有低压、高亮的三基色荧光粉，因此该显示器的色彩十分鲜艳。

附图说明

图1是本发明整体立体结构示意图；

图2是本发明的分解状态前后面板结构示意图；

图3是本发明下半部隔离子平面结构示意图；

图4是本发明行导电条平面结构示意图；

图5是本发明列导电条平面结构示意图；

图6是本发明上半部隔离子平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步地详细说明。

参见图1-6，本发明为一种碳纳米管平板型显示器，它包括背面板1、荧光发光层以及前面板2，其中前面板21和背面板对合构成显示器本体，荧光发光层设置在前面板2和背面板1之间。背面板1内面层上设有碳纳米管的行电极11以及列电极12。行电极11为阴极，列电极12为栅极，行电极11以及列电极12设有电极引出端，前面板2内面层上设有透明导电电极以及三基色荧光粉21，背面板1内面层上的行电极11以及列电极12碳纳米管以及前面板2内面层的三基色荧光粉21构成荧光发光层。具体地，前面板2为透明的基材层，背面板1为玻璃基材层或陶瓷基材层，其上设有导电层，或者直接采用低电阻导电膜玻璃。碳纳米管12为沿背面板1行、列导电条上定向生长制成。

前面板2和背面板1对合构成荧光光源本体的侧面封装预留口处设有平行的排气管3，这样可保障荧光光源本体的抽真空和超薄的要求，而不至于因为排气管3的体积导致荧光光源本体的增厚。排气管3内设有消气剂4，这样不仅能够增加荧光光源本体的有效面积，而且通过使用消气剂进一步满足荧光光源本体的真空度的要求，提高荧光光源本体的使用寿命。

为保障，对于大面积的荧光光源本体内部抽真空中，前面板2和背面板1之间能够具有一定的承压能力，背面板2内面层上设有起到支撑前面板2和背面板1作用的隔离子13、14。隔离子分为上下部分的双层夹心结构，下半部13设置在行电极11层，上半部13设置在列电极12层。

隔离子13、14采用为透明低熔点玻璃粉材质。隔离子13、14具体的形状符合放电的碳纳米管缝隙，因此设置在放电的碳纳米管缝隙之间，隔离子13、14相互有间距。为保障精度，隔离子13、14采用丝网漏印制作，根据不同的厚度要求隔离子13、14为多层结构。

为稳定抽真空时，前面板2和背面板1对合的整体均匀距离，在前面板2和背面板1对合构成荧光光源本体的侧边四周封装的材料5内设有玻璃微珠，以便克服封口材料导致前面板和背面板对合的整体均匀距离不一致的缺点，保障压力的一致。

本发明的制作方法，包括背面板1、前面板2及排气管3等其它部件制作。具体的制作方法为：

背面板1制做：

把低阻ITO玻璃(或者平板玻璃、陶瓷基片)切割成适当尺寸，清洗去油污和碎渣，用丝网印刷的方法印上银浆作为引出端11，并固化。用电泳法、丝印法或热分解法定向生长碳纳米管12作为阴极。

具体步骤包括：

1、把低阻ITO平板玻璃(或者制作导电层的平板玻璃、陶瓷基片)切割成适当尺寸，清洗去油污、碎渣。玻璃清洗，包括：自来水冲洗干净、去离子水冲洗干净、丙酮超声、无水乙醇超声、去离子水超声、冷热去离子水冲洗干净、无水乙醇脱水。

2、制作行导电条：涂感光胶，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻胶显影，光刻胶坚膜，在导电层腐蚀出导电条，用丝印方法印上银浆作为引出端；

3、制作隔离子下半部：等离子去胶，把深色低玻粉与感光胶混合，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻显影，进炉烧结。若高度不够，则重复上述步骤。

4、制作列导电条：涂感光胶，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻胶显影，光刻胶坚膜，在导电层腐蚀出导电条，用丝印方法印上银浆作为引出端；

5、制作隔离子上半部：等离子去胶，把深色低玻粉与感光胶混合，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻显影，进炉烧结。若高度不够，则重复上述步骤。对于窄长形状、厚玻璃的显示器，可省略该步骤。

6、用电泳法把碳纳米管定向生长在阴极导电条上作为阴极发射体。移植碳纳米管具体地方法：在石英管内直流电弧放电制备碳纳米管，然后通过

离心提纯，球磨分裂，再用电泳方法把碳纳米管定向移植到导电体上做

为阴极。

前面板2制做：

清洗油污、玻璃碎渣，把绿粉与感光胶混合后涂在板上，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻胶显影，光刻胶坚膜，涂上重铬酸铵作为老化层；采用同样的步骤，分别将红、蓝基色涂在板上，把低玻粉涂在板上作为周边封口料；在低熔点玻璃粉内参杂玻璃微粒，以便使封口材料具有一定的支撑；进炉固化。

组装：

将周边带有低玻粉涂封口料的前面板2和背面板1对准，装在夹具内，前面板2和背面板1周边为涂布围框4。在装上排气管3，涂上低玻粉。进炉烧结，在排气管3内装消气剂4，排气。当排气到极限时，封住。把排气管3装的消气剂4激活，用火头把多余的排气管3封下。

上述步骤中，各个步骤具体的内容为：

玻璃清洗，包括：自来水冲洗干净；去离子水冲洗干净；丙酮超声；无水乙醇超声；去离子水超声；冷热去离子水冲洗干净；无水乙醇脱水。

蒸发包括：源的处理：把直径0.11mm的镍铬丝(Ni 80％  Cr 20％  纯度99.9％)在丙酮内侵泡24小时，再用无水乙醇泡24小时后，高纯氮气吹干。真空蒸发镍铬导电层：将处理好的镍铬丝长若干米对折后紧绕在直钨杆上。把待蒸发的玻璃板用弹簧丝固定在蒸发台内旋转支架上。当真空度达到0.1Pa，对玻璃加热烘烤。蒸发温度大约为1600℃，其厚度可由探针测量样片的电阻换算得到。

涂胶时，根据感光胶的厚度，选择丝网膜的目数，通过丝印方法在玻璃板上涂上一层厚度均匀的感光胶。前烘的工艺是针对镍铬导电层较厚，化学腐蚀时间较长，所以感光胶胶膜比较厚，烘箱温度为85度，前烘时间为25分钟较为合适。

暴光时间可设定为11-15秒，具体时间还可参考具体的胶膜厚度、前烘时间等参数；显影是为了把未感光的光刻胶溶解在显影液中去掉；坚膜是把去好底膜的玻璃板平放在底下带孔的铝盒中，光刻胶的面朝上，进行烘烤；腐蚀是常温下镍铬导电层的化学腐蚀；去胶是将腐蚀干净的玻璃板用去离子水清洗、脱水、烘干、通氧去胶。

涂布低玻粉和荧光粉：采用丝网漏印方法印刷低玻粉与感光胶混合料，作为中间的隔离子。当然透明隔离子尺寸是很小的不影响排气通道。荧光粉采用丝网漏印方法印刷上去的。在印刷时必需通过搅拌机把荧光粉搅拌均匀。印刷出荧光粉厚度由丝网膜的目数确定。

涂布围框：把低玻粉调和后涂布在前面板作为围框。围框不是全封闭要留出排气管安装口，再进炉固化。

拉排气管：把排气管一端在火头上拉细，若排气管是直角的，拉细后就得弯好，并把细的一端封口，再用激光或超声波在细管上打一个以上的小孔，它们都在一条直线上。把烧结在一起的上下玻璃板和加工好的排气管装在模具内，把这些小孔与围框上预留的口对准，涂好低玻粉，进炉烧结，把排气管烧在屏边缘。

消气剂：在排气管内装入消气剂，这消气剂是压制在高纯镍片上，保持排气管朝上的位置，然后接真空机组排气。当排气到极限时封下，封口离消气剂尽量远一点。激活消气剂，用火头把带有消气剂的这一段排气管封下，使留在屏上的排气管长度不大于约3毫米。

以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (26)

1、一种碳纳米管平板型显示器，它包括背面板、荧光发光层以及前面板，其中前面板和背面板对合构成显示器，荧光发光层设置在前面板和背面板之间，其特征在于：所述的背面板内面层上设有碳纳米管的行电极以及列电极，行电极为阴极，列电极为栅极，行电极以及列电极设有电极引出端，前面板内面层上设有透明导电电极以及三基色荧光粉，背面板内面层上的行电极以及列电极碳纳米管以及前面板内面层的三基色荧光粉构成荧光发光层。

2、根据权利要求1所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：背面板内面层上设有丝网漏印、起到支撑前面板和背面板保持间距的隔离子。

3、根据权利要求2所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：隔离子设置在放电的碳纳米管缝隙之间，隔离子相互之间有间距。

4、根据权利要求2所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：隔离子分为上下部分的双层夹心结构，下半部设置在行电极层，上半部设置在列电极层。

5、根据权利要求2或3或4所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：隔离子为透明低熔点玻璃粉材质。

6、根据权利要求1所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：背面板为玻璃基材层或陶瓷基材层，其上设有导电层。

7、根据权利要求1所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：背面板为低电阻导电膜玻璃。

8、根据权利要求1所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：前面板和背面板对合构成显示器本体的侧面封装预留口处设有平行的排气管，排气管的开口与预留口相通。

9、根据权利要求8所述的碳纳米管平板型显示器，其特征在于：排气管内设有消气剂。

10、一种基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述的方法至少包括如下步骤：

1)在背面板的导电层上腐蚀出行导电条；

2)制作隔离层，并在该层上制作第二导电层；

3)隔离电层上腐蚀出列导电条；

4)在背面板导电层上生长碳纳米管，作为阴极发射体；

5)在前面板透明导电层上制做荧光粉层；

6)将背面板和前面板的功能面对合组装。

11、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述步骤1)较具体为：

1)用丝印方法印上银浆做为导电层的引出端；

2)固化；

3)采用电泳法定向生长碳钠米管作为阴极；

12、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述步骤较具体地为：

1)在石英管内直流电弧放电制备碳钠米管；

2)离心提纯，球磨分裂；

3)定向移植碳纳米管到导电体上。

13、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述步骤还包括：在前面板的导电层上涂荧光粉。

14、如权利要求13所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述步骤为将荧光粉采用丝网漏印方法依次将三基色均匀印刷上去，具体为把一种颜色的荧光粉与感光胶混合后涂在板上，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻胶显影，光刻胶坚膜，涂上重铬酸铵作为老化层；在依次将其他两色荧光粉按照同样的步骤涂上。

15、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述行导电条、列导电条的制作步骤为：涂感光胶，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻胶显影，光刻胶坚膜，腐蚀出导电条。

16、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述步骤还包括在背面板的行导电条功能层完成后，制作隔离子，以便支撑背面板与前面板并相互保持一定的距离。

17、如权利要求15或16所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述隔离子制作步骤包括：在行导电条制作后，具体为等离子去胶，把深色低玻粉与感光胶混合，感光胶前烘，紫外线暴光，光刻显影，进炉烧结。

18、如权利要求15或16所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述的隔离子制作步骤还包括：在列导电条制作成后，把深色低玻粉与感光胶混合，涂在板上，制作隔离子的上半部。

19、如权利要求18所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述隔离子根据需要采用丝网印刷的方法进行多层印刷。

20、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：所述步骤5)较具体地为：将低熔点玻璃粉涂在前面板或背面板周边设置封口材料，制作围框，整体进行固化；把前面板和背面板对准，装在夹具内，在前面板和背面板封合的围框周边预留排气口，将排气管设置在排气口处，进炉烧结；通过排气管对前面板和背面板对合的内部进行抽真空。

21、如权利要求20所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：上述步骤中排气管设置包括将排气管侧面打孔，将排气管带有小孔的一侧平行地贴合预留排气口，小孔对准预留排气口，排气管的周边涂低熔点玻璃粉，排气管贴合预留排气口的一端封闭。

22、如权利要求21所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：将排气管贴合预留排气口的一端拉细，在较细的管体上打小孔。

23、如权利要求21或22所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：利用激光或超声波进行排气管的打孔。

24、如权利要求23所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：小孔为一个或一个以上，一个以上小孔在一条直线上。

25、如权利要求20所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法，其特征在于：在排气管内设置消气剂，排气到极限时封住排气管抽真空的端口，将装有消气剂的排气管放置在高频感应圈内加热激活，将带有消气剂的排气管的一段封下。

26、如权利要求10所述的基于碳纳米管平板显示器的制作方法其特征在于：所述的背面板为低阻ITO玻璃或制作了导电层的平板玻璃或陶瓷基片。

Images