CN1630005A - 一种荧光粉的喷涂液及其喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光粉的喷涂液及其喷涂方法，是对于场发射显示器的阳极荧光粉体涂层提供的一种喷涂制作技术，该荧光粉的喷涂液包含：荧光粉；喷涂溶剂，可在特定温度范围下挥发，具有使该荧光粉悬浮分散于其中的特性；固着剂，可分布于该喷涂溶剂之中，具有特定界面连接固定特性，可在经过一特定固着程序后，使得该荧光粉以固着剂连接于一电子装置的阳极构造喷涂表面。以喷涂方式制作荧光粉涂层可控制其厚度分布的均匀性；以喷涂方式制作荧光粉涂层可控制厚度，适用于低电场电压的电路驱动需求；以喷涂方式制作荧光粉涂层可提高荧光粉体层对阳极的固着性及降低阻抗；以喷涂方式制作荧光粉涂层的涂料成份简单化，可降低材料成本。

Description

一种荧光粉的喷涂液及其喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种场发射显示器(Field Emission Display；FED)阳极面板荧光粉体涂层的制作技术，尤指一种荧光粉的喷涂液及其喷涂方法，以喷涂荧光粉的方式制作阳极板的荧光粉体涂层。

背景技术

本发明所谓的场发射显示器是一种利用电场使阴极电子发射源(Cathodeelectron emitter)产生电子，藉由该电子激发阳极板的荧光粉体，使荧光粉体产生光子发光，其特色是轻、薄、有效显示区域尺寸的大小可依制程及产品需求制作，此外也没有如平面液晶显示器的视角问题。

一种公知的二极结构的场发射显示器1a其结构至少包含阳极3a与阴极4a于一单元结构5a之中，阳极与阴极之间设置有阻隔壁(rib)53a，提供为单元阳极51a与单元阴极52a间真空区域的间隔，及作为阳极3a与阴极4a之间的支撑，参阅图1所示，一阳极3a至少包含一阳极玻璃基板31a，一阳极导电层32a，一荧光粉体涂层(phosphors layer)33a；而一阴极4a至少包含一阴极玻璃基板41a，一阴极导电层42a，一电子发射源层43a；其中阳极3a与阴极4a的间隔是由阻隔壁53a配置，其功能为保持阴极板与阳极板之间的真空区域的维系，并通过提供的一外加电场，使阴极板上的电子源产生电子并射向阳极板上的荧光粉体激发而使荧光粉体发光。该二极结构的场发射显示器，阴极与阳极的间隙可介于50μm至200μm之间，所需要的驱动电场强度多无须超过10V/μm，或驱动电压(Turn on Voltage)大于150V以上，即可使阴极产生电子，至于荧光粉的发光效率则依选用的该荧光粉材料特性而定。

因此在微米级规格的阴阳极面板间隙及以利用低驱动电压的电路结构下，对于阳极板上荧光粉体层的发光表现显得限制更严苛，直接反应于荧光粉发光机制者为阳极板的荧光体层的结构：一、荧光粉体层的厚度均匀性；及二、荧光粉体层内结构特性。所谓的一、荧光粉体层的厚度均匀性，由于阴阳极的间隙已限制于微米级的结构，因此荧光粉体层的厚度分布误差必须小于各该电场阴阳极间隙的分布误差规格内，否则被激发的荧光粉体发光均匀性亦将对亮度分布均匀性产生影响；而所谓二、荧光粉体层内结构特性要求是指荧光粉体层的荧光粉体层内的荧光粉体分布结构，以二极的场发射显示器的驱动电压虽至少在150V(伏特)以上，不过即使在一种所谓的三极结构场发射显示器阳极高电压也多限于5000V以下，因此这种电压电场下的驱动电子其动能有限，荧光粉体之间的堆栈层数则不得过多，可参考图2所示，当第一层被电子束71a激发的荧光粉61a，是否多余的电子被折射或绕射(二次能量72a)，或该第一层荧光粉被激发产生的二次能量72a是否有足够能量再加以激发较内层的荧光粉62a仍有可议，这种被激发的模式与公知的显像管(CRT)或等离子显示器(PDP)所采用的高压(阳极23KV)或高能(plasma)激发荧光粉体，有所差异，因此若参考公知技术的对于阳极3a的荧光粉体层33a的制作，公知技术是，一、使用一种公知的显像管(CRT)的面板(panel)的旋转涂布制程以形成一荧光粉体层，再以一种曝光显影技术以使其图腾化；二、以一种等离子显示器(PDP)阳极面板的荧光粉体层制程的采用一种网印法将荧光粉体浆料以印刷制作直接图腾化于阳极面板上。以上两类不同各有其优缺点，首先一、以旋转涂布制作的涂层厚度分布较均匀，不过所采用的荧光粉(phosphors)粒径多介于6μm至10μm之间所堆栈的层数大约3至4层，因此荧光粉体层的涂层厚度约分布在至少20μm至35μm之间，考虑本发明采用的场发射显示器的需求仍难满足，若改以较小粒径的荧光粉粒，然其制程限制所制作的3至4层的荧光粉层数仍会使以场发射显示的荧光粉发光机制发光效率降低，或，采用制程控制将荧光粉层减少减薄，则成膜性不佳，易造成孔洞产生，此外，本制作的荧光粉层是仅涂覆于显像管的阳极玻璃面板，未特别使用固着剂以特别使荧光粉体附着面板上(公知技术是再引用一铝膜蒸镀于荧光粉体层外，以提升发光效率并可减缓荧光粉体的剥落，该蒸镀铝膜的制程对于本发明采用的低电场、电压驱动电路的场发射显示器者不适用)，因此对于此制程尚需特别顾虑如何提升荧光粉体的附着于玻璃基板上。而对于二、印刷制程制作荧光粉体层，虽然可以直接图腾化印制荧光粉体层，然其是采用一种10万cps以上的高黏度浆料，以一种粒径分布约4μm的荧光粉粒径的浆料为例，其涂料的凝团多介于8μm至15μm，而所印制的荧光粉体层厚度多介于12μm至16μm，所制作的涂层仍至少三层以上的荧光粉层，虽可限制荧光粉粒径以减小涂层的厚度，然以印刷厚膜制程及网板结构限制所能降低涂层的厚度仍为有限，且以网印制法，其网布上的网结亦使涂层表面厚度分布无法均匀，或是过于降低涂层厚度的印刷制作易使涂层产生孔洞，更易造成发光不均与黑影的现象。

公知技术制作的场发射显示器的阳极板的荧光粉涂层，厚度分布仍难以均匀化导致发光难以均匀化，涂层内部的荧光粉层层数过多导致发光效率降低，且公知技术的制作模式需大规模的涂布设备或网印设备，及涂料的制备与制程繁复；另外，涂料成分复杂造成制作成本提高。因此需要：一、提供种荧光粉涂层厚度均匀化的方法，以利于发光表现的均匀性；二、制作一种荧光粉涂层内最少荧光粉体层的涂层，以利于低电场、电压驱动荧光粉即可被充分激发表现最高的亮度；三、提供一种最简易及低成本的实施方式以制作场发射显示器的阳极板荧光粉涂层。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一种以喷涂方式制作的荧光粉涂层的喷涂方法，可以控制荧光粉涂层的厚度平坦性。

本发明又一目的，是提供一种以喷涂方式制作的荧光粉涂层的喷涂方法，可降低荧光粉涂层内荧光粉层层数，并增加荧光份层内的荧光粉致密度，以提高荧光粉体层的发光效率。

本发明又另一目的，是提供一种以喷涂方式制作的荧光粉涂层的喷涂涂料，可提高荧光粉体层在阳极玻璃基板或阳极导电层上的附着能力。

本发明又另一目的，是提供一种以喷涂方式制作的荧光粉涂层的喷涂涂料，可降低荧光粉体层的阻抗，避免于荧光粉层早电场作用过程的电荷累积，影响电路应用，降低发光效率。

本发明的另一目的，改进了公知的涂装的喷涂技术，可大大降低材料及制作成本，以达大量生产和商品化的应用目的。

为达到上述目的，本发明提供了一种荧光粉的喷涂液，用于电子装置的阳极构造，其材料组成包含：荧光粉；喷涂溶剂，可在特定温度范围下挥发，具有使该荧光粉悬浮分散于其中的特性；固着剂，可分布于该喷涂溶剂之中，具有特定界面连接固定特性，可在经过一特定固着程序后，使得该荧光粉以固着剂连接于一电子装置的阳极构造喷涂表面；藉由多次喷涂该荧光粉的喷涂液于该电子装置的阳极构造喷涂表面，在特定温度范围下挥发喷涂溶剂，又进行该特定固着程序后，达到固着该荧光粉于阳极构造喷涂表面的效果。

本发明还提供了一种荧光粉的喷涂液的喷涂方法包含有下列步骤：(1)喷涂该荧光粉的喷涂液于该电子装置的阳极构造喷涂表面；(2)在特定温度范围下挥发该喷涂溶剂；及(3)重复步骤(1)及(2)直到达到一特定次数以达成的荧光粉的喷涂膜特定范围厚度。

也就是说，本发明提供以喷涂方式制作的荧光粉涂层的喷涂方法制作荧光粉体层；选用适当及可挥发的喷涂溶剂，使荧光粉体易悬浮分散于使用的喷涂溶液中，再选用适当的粒径荧光粉及必要的固着剂及导电粉体及接口活性剂调制成为低黏度的喷涂溶液，其应用方法是以高压空气的媒介带动，将荧光粉的喷涂溶液喷涂均匀涂布于阳极导电层上或阳极玻璃基板上，使涂层厚度可利用涂布次数调整控制厚度，和厚度的均匀性，另外，由于是使用一种低黏度具挥发的溶剂，涂布后的涂层溶剂快速挥散，易使荧光粉易铺陈于涂层表面，又，高压空气的喷涂过程的物理效果，易使堆栈的荧光粉易沉积平铺于阳极导电层上或阳极玻璃基板的表层增添致密效果，此即可减少荧光粉层，对于以低电场电压的驱动电路的场发射显示器即可有效提升荧光粉涂层的发光效率。

本发明提供以喷涂荧光粉方式制作场发射显示器的阳极板荧光粉涂层的喷涂制作技术：一、以喷涂方式制作荧光粉涂层可控制其厚度分布的均匀性；二、以喷涂方式制作荧光粉涂层可控制厚度，以适用于低电场电压的电路驱动需求；三、提供一种荧光粉喷涂涂料，可将荧光粉层固着于玻璃基板上；四、提供一种荧光粉喷涂涂料，此荧光粉层亦具导电性，利于避免部分属于半导体特性的荧光粉体电荷堆积，影响电路的应用，降低发光效率；五、以喷涂方式制作荧光粉涂层的涂料成份简单化，可降低材料成本。

为了能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所述附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是场发射显示组件结构示意图。

图2是公知网印技术的荧光粉体涂层构示意图。

图3是本发明的喷涂技术的荧光粉体涂层构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1a-场发射显示器；           3a-阳极；

31a-阳极玻璃基板；          32a-阳极导电层；

33a-荧光粉体层；            4a-阴极；

41a-阴极玻璃基板；          42a-阴极导电层；

43a-电子发射源层；          5a-单元结构；

51a-单元阳极；              52a-单元阴极；

53a-阻隔壁；                61a-荧光粉；

62a-荧光粉；                71a-电子束；

72a-二次能量；              31-阳极玻璃基板；

32-阳极导电层；             33-荧光粉体涂层；

61-粉体；                   71-电子束；

81-粉粒。

具体实施方式

本发明提供一种以喷涂方式制作荧光粉体层；选用适当及可挥发的喷涂溶剂，使荧光粉易悬浮分散于其中，再与荧光粉及必要的固着剂及导电粉体及接口活性剂调制成为低黏度的喷涂溶液，其应用方法是以高压空气的媒介带动，将荧光粉的喷涂溶液均匀喷涂涂布于阳极导电层上或阳极玻璃基板上，使涂层厚度可利用涂布次数调整控制厚度，和厚度的均匀性，另外，由于是使用一种低黏度具挥发的溶剂，涂布后的涂层溶剂快速挥散，易使荧光粉易铺陈于涂层表面，又，高压空气的喷涂过程的物理效果，易使堆栈的荧光粉易沉积平铺于阳极导电层上或阳极玻璃基板的表层增添致密效果，此即可减少荧光粉层，并可应用于以低电场电压的驱动电路的场发射显示器，可有效提升荧光粉涂层的发光效率，请参考图3所示的的本发明的以喷涂方式制作的荧光粉体涂层示意图，藉由高压空气的喷涂，易使较小颗粒的荧光粉粒及固着剂及导电剂等粉粒81填塞于较大的荧光粉体61间隙，而喷涂的溶液为一种低黏度的溶剂，粒子易铺陈沉降于玻璃基板或导电层表面，而使荧光粉形成致密堆栈效果，因此涂层厚度大约1至2层即可有紧密的堆栈效果，发光效率可提升。

本发明的喷涂方式制作场发射显示器的阳极荧光粉体涂层；藉由一种涂装用的喷枪利用一种高压空气的压送方式将涂料雾化喷涂于阳极面板表面以形成荧光粉体层，配合使用涂布溶液及悬浮的固含量比例，选用适当的涂装用喷枪其空气进气流量至少大于160l/min，采用的含荧光粉喷涂溶液是以一种乙酸异戊酯为溶剂的溶液，添加必要的固着剂，以与阳极板于高温烧结后，使荧光粉固着于阳极板，固着剂的成份可以为玻璃粉或硝化棉；另外，由于选用的荧光粉体可为硫化锌的主成分或氧化钇的主成分的半导体材质，需添加必要导电粉粒的银粉或氧化铟以提高荧光粉体涂层的导电性，以避免电场驱动发光过程的电荷累积，影响发光效率；又，添加必要的接口活性剂，以使以上的荧光粉或固着用粉体更均匀分散于乙酸异戊酯溶剂中，所调制的溶剂黏度可为10至20cps，其中有以12至18cps为佳；又另，溶液内的荧光粉与添加的固着剂粉体或导电性粉体的粉体粒径需加以限制，以控制涂层的厚度，即以利于适用于低电场或电压的场发射显示器的驱动电路需求，其中所谓的荧光粉的粉体粒径选用小于1.0μm为佳，而对于添加的固着用粉体及导电性粉体的粉体粒径选用小于0.2μm为佳。

以本发明所制备的荧光粉喷涂溶液可以涂装用喷枪喷涂，藉高压空气的媒介带动将溶液中的悬浮粉体61如荧光粉、固着剂、及导电粉体等喷涂于阳极表面，一、由于选用的荧光粉粒子大于固着剂的玻璃粉粒子及导电粉体的银粉粒子，因此这些较小的粒子易填充及包覆较大荧光粉体粒子间的周围与间隙，再藉由喷涂后的烧结过程，可将荧光粉体固着于阳极玻璃基板表面，及降低阻抗提升荧光粉体与阳极玻璃基板间的介电关系；二、由于是调制为一种低黏度的挥发溶液粉体藉高压空气的媒介将粉体涂覆于玻璃基板表面，粉体自然朝向最稳定堆积结构沉积，易于沉积最大致密关系，因此粉体涂层厚度无须过厚，1至2个荧光粉层即可形成一薄层致密涂层，满足一种低电压电场驱动的场发射显示器的阳极面板需求。

为阐述本发明的喷涂方式制作荧光粉层，本发明以下述的应用表述具体

实施例；

制作本发明的喷涂方式制作阳极荧光粉体层所使用的喷涂溶液备制是以乙酸异戊酯溶剂调制，添加重量百分比10～15％的平均粒径为0.3μm以下的玻璃粉为固着剂，添加重量百分比5～20％的平均粒径为0.3μm以下的银粉、铟盐类或氧化铟锡的粉体为导电粒子以提高荧光粉体层的荧光粉体层的导电度，添加15～25％的平均粒径1.0μm以下的荧光粉，另，添加必要的接口活性剂备制为所需的荧光粉喷涂溶液，所调制的溶液黏度控制在15～18cps。再以一种商用涂装用喷枪，喷嘴口径为1.0mm，高压空气流量控制在260l/min，调整溶液喷出量控制在200cc/min。如此将荧光粉喷涂溶液喷涂制作于阳极玻璃基板上的阳极导电层上，以形成荧光粉体涂层，制作后的阳极玻璃基板再以400℃高温烧结，以使荧光粉体层与阳极导电层固着。

据此，于以本发明配置的溶液荧光粉采用一种P-22 ZnS：Cu，Al荧光粉体，其平均粒径选用1.0μm至0.8μm为佳，调制并喷涂于阳极玻璃基板上所制作的荧光粉体层，其厚度介于1.5～2.5μm，小于公知的网印制做的荧光粉体涂层厚度10μm以上，本发明的荧光粉体涂层厚度均匀性误差可在1.0μm以下，大大提升荧光粉表面发光均匀性的效果，以本发明所制作的场发射显示器，其中以一种公知技术旋转涂布制作的场发射显示器，其溶液亦采用一种P-22 ZnS：Cu，Al荧光粉的聚乙烯醇(PVA)的溶液为涂料，该涂料是源自一种显像管的阳极板荧光粉体涂层的制作涂料，以旋转涂布制作的阳极板为对照，另，以本发明的具体实施制作的阳极板，制作完成后，以一种商用的Scotch的附着力测试用胶带验证，以对照的以旋转涂布制作阳极板，大约95％以上的面积的荧光粉体涂层剥落贴覆于测试胶带，若以本发明所制作的荧光粉体涂层，经贴覆测试，以紫外灯检测贴覆厚的胶带，仅有约1％以下的荧光粉颗粒以下的荧光粉体剥落贴覆于测试胶带上，此外，以本发明所制作阳极板，经过封装做为场发射显示器，在驱动电场4V/μm下，亮度可达600nits，以本发明实施的制作显示组件，在亮度上并未减损，已可导入商品规格制作，另以本实施制作的喷涂技术可简易制作喷涂溶液，喷涂于大面积的阳面板，易于实施于大面积的场发射显示组件制作。以上为本发明的以喷涂方式制作荧光粉体层的详细作业披露。

请参考图3所示，在此须阐明本发明构造，本发明荧光粉的喷涂液其材料组成包含：荧光粉；喷涂溶剂，可在特定温度范围下挥发，具有使该荧光粉悬浮分散于其中的特性；固着剂，可分布于该喷涂溶剂之中，具有特定界面连接固定特性可在经过一特定固着程序后，使得该荧光粉以固着剂连接于一电子装置的阳极构造喷涂表面；藉由多次喷涂该荧光粉的喷涂液于该电子装置的阳极构造喷涂表面，在特定温度范围下挥发喷涂溶剂，又进行该特定固着程序后，达到固着该荧光粉于阳极构造喷涂表面的效果。本发明的喷涂液藉由喷涂于电子装置的阳极板上，加以烧结而形成荧光粉体涂层33于阳极玻璃基板31的阳极导电层32之上，且可受电子束71的激发而发光。

本发明的荧光粉的喷涂液尚且可进一步包含下列具体特性；其可进一步具有导电粉体，具有降低喷涂表面层的导电阻抗特性，并可进一步具有接口活性剂，以使该接口活性剂、该固着剂及该荧光粉能在该喷涂溶剂中更加分布均匀，其中该导电粉体可为银粉、铟盐类或氧化铟锡的粉体，该固着剂为玻璃粉或硝化棉，该喷涂溶剂为乙酸异戊酯，所调制的该荧光粉的喷涂液黏度可控制在10至20cps，又其中该特定固着程序为加热烧结或激光加热等以形成荧光粉体涂层33。

请参考图3，本发明的一种荧光粉的喷涂液的喷涂方法包含有下列步骤：(1)喷涂该荧光粉的喷涂液于该电子装置的阳极构造喷涂表面；(2)在特定温度范围下挥发该喷涂溶剂；及(3)重复步骤(1)及(2)直到达到一特定次数以达成的荧光粉的喷涂膜特定范围厚度。

本发明的制作方法可具有各种的具体变化如下，进一步包含一步骤，使得步骤(3)的喷涂膜进行一特定固着程序以形成荧光粉层，且其中该固着程序为烧结或激光加热等，其中该喷涂该荧光粉的喷涂液是使用一种商用涂装用喷枪，其操作条件范围为：喷嘴口径为0.5-2.0mm，高压空气流量控制在240-280l/min，调整溶液喷出量控制在150-250cc/min，其中荧光粉的粉体粒径是选用小于1.0μm，而添加的固着剂及导电性粉体的粉体粒径选用小于0.2μm，且阳极构造喷涂表面上所制作的荧光粉体涂层33，其厚度介于1.5～2.5μm。

通过以上的详细揭示验证，本发明具有优点如下：

1.依本发明制作的荧光粉体涂层可控制涂层的厚度，及涂层厚度分布更均匀化，有利于荧光粉发光的表现。

2.依本发明所制作的荧光粉体涂层，可制作薄层且致密性高的荧光粉体涂层，适用于低电场(小于5V/μm)或低电压(300V)驱动电路的场发射显示面板需求。

3.依本发明制作的荧光粉体涂层，溶液备制简易，实施涂布用料省，可实施于商业应用。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的专利范围，故凡应用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理皆包含于本发明的范围内。

Claims (10)

1、一种荧光粉的喷涂液，用于电子装置的阳极构造，包括有：

荧光粉；

喷涂溶剂，可在特定温度范围下挥发，具有使该荧光粉悬浮分散于其中的特性；

固着剂，可分布于该喷涂溶剂之中，具有特定界面连接固定特性，可在经过一特定固着程序后，使得该荧光粉以固着剂连接于一电子装置的阳极构造喷涂表面；

藉由多次喷涂该荧光粉的喷涂液于该电子装置的阳极构造喷涂表面，在特定温度范围下挥发喷涂溶剂，又进行该特定固着程序后，达到固着该荧光粉于阳极构造喷涂表面的效果。

2、如权利要求1所述的荧光粉的喷涂液，其中进一步具有导电粉体，具有降低喷涂表面层的导电阻抗特性。

3、如权利要求2所述的荧光粉的喷涂液，其中进一步具有接口活性剂，以使该接口活性剂、该固着剂及该荧光粉能在该喷涂溶剂中更加分布均匀。

4、如权利要求3所述的荧光粉的喷涂液，其中该导电粉体为银粉、铟盐类或氧化铟锡的粉体，该固着剂为玻璃粉或硝化棉，该喷涂溶剂为乙酸异戊酯，所调制的该荧光粉的喷涂液黏度控制在10至20cps。

5、如权利要求1所述的荧光粉的喷涂液，其中该特定固着程序为加热烧结或激光加热，以形成荧光粉体涂层。

6、一种荧光粉的喷涂液的喷涂方法，是使用如权利要求1所述的荧光粉的喷涂液，包括有下列步骤：

(1)喷涂该荧光粉的喷涂液于该电子装置的阳极构造喷涂表面；

(2)在特定温度范围下挥发该喷涂溶剂；及

(3)重复步骤(1)及(2)直到达到一特定次数以达成的荧光粉的喷涂膜特定范围厚度。

7、如权利要求6所述的荧光粉的喷涂液的喷涂方法，其中进一步包含一步骤，使得步骤(3)的喷涂膜进行一特定固着程序以形成荧光粉层。

8、如权利要求7所述的荧光粉的喷涂液的喷涂方法，其中该固着程序为烧结或激光加热。

9、如权利要求6所述的荧光粉的喷涂液的喷涂方法，其中该喷涂该荧光粉的喷涂液是使用一种商用涂装用喷枪，其操作条件范围为：喷嘴口径为0.5-2.0mm，高压空气流量控制在240-280l/min，调整溶液喷出量控制在150-250cc/min。

10、如权利要求7所述的荧光粉的喷涂液的喷涂方法，其中荧光粉的粉体粒径是选用小于1.0μm，而添加的固着剂及导电性粉体的粉体粒径是选用小于0.2μm，且阳极构造喷涂表面上所制作的荧光粉体涂层，其厚度介于1.5～2.5μm。

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