CN1581400A - 使用金刚石的发射器组合物、其制造方法以及利用它的场致发射电池 - Google Patents
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Abstract
揭示了一种场致发射电池的发射器组合物，将它印刷到显示屏阴极基片上，提供电子发射源。所述组合物包含纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂；其特征在于，所述组合物还包含0.1－20重量％金刚石。而且，还提供一种制造所述发射器组合物以及使用所述发射器组合物的场致发射电池。在本发明中，由于所述场致发射电池具有纳米碳管和同时分散在其中的金刚石，即使在相同驱动电压下也能提供相对较高的电流密度，由此提高发射性能。此外，所述场致发射电池具有如下优点：可印刷性优越，场致发射性能稳定，同时还降低了操作和修复其组成部件的各种费用。
Description
技术领域
本发明一般涉及一种场致发射电池，它用作印刷在显示器等阴极基片上的电子发射源。更具体的是，本发明涉及一种场致发射电池的发射器组合物、所述发射器组合物的制造方法以及使用它的场致发射电池，通过加入纳米碳管和金刚石使所述发射器即使在低驱动电压下也具有高的亮度和所需的发射效率。
技术背景
通常，适合于用在显示器、照明系统或背光装置中的场致发射电池起到显示图像的功能，它使用发射器作为具有强电场的电子发射源来发射冷电子，然后，所述电子转移到真空中，和荧光膜碰撞，从而激发荧光材料发出光。
但是，所述场致发射电池存在如下缺点：真空中存留的气体分子会和电子相撞，被离子化，由此，这种气体离子会和微尖端碰撞，损害发射电池。而且，离开荧光膜的荧光颗粒会污染所述微尖端，因此，缩短所述场致发射电池的使用寿命，同时使其性能恶化。
因此，提出了一种通过使用预定量纳米碳管来将场致发射电池的电子发射源制成厚膜的方法，例如等离子体化学沉积法、糊塑法和电泳方法。
具体是在所述糊塑法中，将纳米碳管粉末、粘合剂、玻璃料和有机溶剂混合制成组合物，然后使用丝网印刷方法以均匀的厚度印刷到阴极基片上，之后，在烘箱中干燥、均匀地清理，然后使用热的燃烧器进行加热，由此制得所需的场致发射电池。
因此，上述场致发射电池有如下优点：图像质量高，发射效率均匀。但是，当上述场致发射电池用于具有绝缘层和栅极层的三极真空管型结构中时，其电流密度低，驱动电压高(约70V)，因此，导致可印刷性差、场致发射不稳定，发射效率低。
虽然场致发射电池的驱动电压应该较低，以便于经济地制造最终产品如显示屏，但是由于仅使用纳米碳管，上述糊塑法制得的场致发射电池的驱动电压高，因此，在实际上不可能以低成本制造最终产品。
发明内容
因此，本发明的一个目的是避免相关技术中遇到的问题，提供一种场致发射电池的发射器组合物，其优点在于通过使用纳米碳管和金刚石使其即使在低驱动电压下也具有高的亮度和均匀的发射效率。
本发明另一目的是提供一种制造这种发射器组合物的方法。
本发明另一目的是提供一种使用这种发射器组合物的场致发射电池。
为了实现上述目的，本发明提供一种场致发射电池的发射器组合物，它包含纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂以及有机溶剂，以所述组合物的重量计，所述发射器组合物还包含0.1-20重量％的金刚石。
此外，提供一种制备场致发射电池的发射器组合物的方法，包括将纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂置于一混合器中，制得第一预混物，在往所述第一预混物中加入以所述组合物重量计0.1-20重量％的金刚石，制得第二预混物，并使用混合器中装备的搅拌器搅拌所述第二预混物1-3小时，制得糊剂型混合物。
附图说明
通过以下详细说明以及附图，将更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和其它优点：
图1是显示本发明场致发射电池电流密度的图，和常规技术进行比较；
图2是本发明场致发射电池的SEM(扫描电子显微镜)图；
图3是本发明场致发射电池的发射图像；
图4是应用本发明场致发射电池的示意图。
具体实施方式
下文中将详细说明本发明的发射器组合物、其制备方法以及使用它的场致发射电池。
基于本发明，提供一种发射器组合物，它包含纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂，其特征在于所述组合物还包含0.1-20重量％的金刚石。
此外，通过将纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂置于一混合器中，制得第一预混物，再往所述第一预混物中加入以所述组合物重量计0.1-20重量％的金刚石，制得第二预混物，然后使用所述混合器中装备的搅拌器搅拌1-3小时，形成糊状组合物，由此制得这种发射器组合物。
为什么如同上述往场致发射电池中加入金刚石的量限制在0.1-20重量％的原因，是因为若使用少于0.1重量％的金刚石则会导致加入的金刚石量不足，而使用超过20重量％的金刚石则难以制备印刷糊剂，这是因为要使用相对较多的其它添加剂。
而且，所用的金刚石较好是粒度为6微米或更细的粉末，以提高混合效果。
而且，除了用于本发明发射器组合物的金刚石晶体外，可以使用无定形金刚石或者DLC(金刚石状碳)。
同时，对于通过将所述组合物印刷到阴极基片上来制备场致发射电池的方法，优选所述糊剂组合物厚1-10微米，且荧光层厚3-20微米，如图4所示。
在本发明中，纳米碳管的用量为2-20重量％。若纳米碳管的用量少于2.0重量％，所述场致发射电池不能具有足够的发射位点，从而降低亮度。然而，若所述量多于20重量％，由于所述组合物的粘度太高，而导致其可印刷性变差。
所用粘合剂的量为40-70重量％。使用少于40重量％的粘合剂会增大所述组合物的粘度，因而难以形成图案。另一方面，当粘合剂用量超过40重量％时，难以增大所述糊剂组合物中所含的纳米碳管的量。
所述粘合剂选自有机羧酸、有机磺酸、酯、无机酸及其盐、氯化钠、有机酸、以及它们的混合物。
所用玻璃料和有机溶剂的量分别为2-20重量％和1-5重量％。具体是，由于使用更多的纳米碳管，所述组合物的粘度太高，导致印刷性差，上述组分用来溶解所述粘合剂，因此，可以降低所述组合物的粘度。
在这种情况下，所述有机溶剂选自萜品醇(TP)、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、丁基卡必醇(BC)以及它们的混合物，所述粘合剂选自乙基纤维素、硝化纤维或者丙烯酸树脂。
所述分散剂用来提高混合所述纳米碳管或金刚石过程中的分散效率，以提高混合物的均匀性，以所述组合物的重量计，其量为1-5重量％。
为了制备所述糊剂组合物，将2-20重量％纳米碳管、40-70重量％粘合剂、2-20重量％玻璃料、1-5重量％分散剂和1-5重量％有机溶剂加入混合器中，制得第一预混物。
随后，还往所述第一预混物中加入0.1-20重量％金刚石，制得第二预混物，此时使用混合器中装备的搅拌器以约500rpm的速度均匀混合1-3小时，形成糊状组合物。
即，通过在使用搅拌器的搅拌过程中加入分散剂，使所述糊状组合物呈均匀分散的状态。由此，通过一种印刷方法，使用这种糊状组合物来制造厚度为1-10微米的场致发射电池。
即是将所述糊状组合物通过印刷方法涂覆到显示器等的阴极基片上，然后热处理制得包含金刚石的场致发射电池。
通过以下一些实施例可以更好地理解本发明，但是这决不是用来限制本发明的。
实施例1
将纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂加入装有搅拌器的混合器中，再往其中加入金刚石，之后进行搅拌，由此制得糊状组合物。
此时所述纳米碳管和金刚石的用量分别约为20重量％和5重量％。
随后，通过丝网印刷工艺将所得组合物印刷到阴极基片上，形成场致发射电池的厚膜，然后在330-470℃热处理1小时，制得场致发射电池的发射器。
实施例2
除了纳米碳管和金刚石的用量分别约为2重量％和20重量％外，如实施例1相同的方式制造场致发射电池的发射器。
实施例3
除了纳米碳管和金刚石的用量分别约为10重量％和10重量％外，如实施例1相同的方式制造场致发射电池的发射器。
对比例1
除了纳米碳管的用量分别约为10重量％，且不使用金刚石外，如实施例1相同的方式制造场致发射电池的发射器。
对比例2
除了纳米碳管的用量分别约为5重量％，且不使用金刚石外，如实施例1相同的方式制造场致发射电池的发射器。
试看图1，该图显示了本发明以及常规技术对比例的各场致发射电池的电流密度。虽然本发明和对比例1和2的场致发射电池具有相似的阈电压(约1.2V)，但是本发明包含金刚石的场致发射电池在电流密度方面，是对比例电池的大约2-3倍。
即是，在制造所述场致发射电池过程中，还加入预定量的金刚石，由此获得相对较低的驱动电压。最终，本发明场致发射电池在相同的电压下具有高的场致发射容量，且具有优越的可印刷性。
图2显示了本发明场致发射电池的SEM图。如图2所示，可以看到所述纳米碳管或金刚石均匀地分散在场致发射电池的基片上。
现在试看图3，当在本发明场致发射电池上施加一定场强电压(1.25kV-500微米Gao)时显示了场致发射图像。从这一图可见，和对比例1和2中常规技术的进行比较，本发明中使用的金刚石起到进一步增大场致发射电池的场致发射容量的作用。
再如图4所示，当本发明场致发射电池用于三极管型发射器中时，由金刚石和纳米碳管加速的电子能撞击大量的荧光材料，由此相对增大了发射的光量，由此提高亮度。
如上文所述，本发明提供一种使用金刚石的场致发射电池的发射器组合物，其制备方法以及使用它的场致发射电池。在本发明中，所述场致发射电池的组合物中还包含金刚石，它可以和纳米碳管一起分布在所述场致发射电池的基片中。因此，所述场致发射电池即使在相同驱动电压也具有相对较高的电流密度，由此提高发射性能。此外，所述场致发射电池的优点在于优越的可印刷性和稳定的场致发射，同时还降低了操作和修复各组成部件的各种费用。
虽然为了说明的目的已经揭示了本发明的一些优选实施方式，但是本领域的技术人员应该意识到，在不背离权利要求书所述范围和精神的条件下，可以进行各种修改、添加和替换。
Claims (10)
1.一种场致发射电池的发射器组合物，所述组合物包含纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂，以其重量计，所述发射器组合物还包含0.1-20重量％金刚石。
2.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，以所述组合物的重量计，纳米碳管的用量为2-20重量％。
3.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，以所述组合物的重量计，粘合剂的用量为40-70重量％。
4.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，以所述组合物的重量计，玻璃料的用量为2-20重量％。
5.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，以所述组合物的重量计，分散剂的用量为1-5重量％。
6.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，以所述组合物的重量计，有机溶剂的用量为1-5重量％。
7.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，所述有机溶剂选自萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇以及它们的混合物。
8.权利要求1所述的发射器组合物，其特征在于，所述金刚石是粒度不大于6微米的粉末。
9.一种制造场致发射电池的发射器组合物的方法，所述方法包括：
将纳米碳管、粘合剂、玻璃料、分散剂和有机溶剂置于一混合器中，制得第一预混物；
往所述第一预混物中加入以所述组合物重量计0.1-20重量％的金刚石，制得第二预混物；
使用混合器中装备的搅拌器搅拌所述第二预混物1-3小时，制得糊剂型混合物。
10.一种场致发射电池，所述电池包括由权利要求9所述方法制得的发射器组合物，然后用它进行印刷，形成厚膜。
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