CN202168240U

CN202168240U - 一种碳纳米管场效应背光源及液晶显示器

Info

Publication number: CN202168240U
Application number: CN2011202926463U
Authority: CN
Inventors: 赵晶; 徐超
Original assignee: Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-12

Abstract

本实用新型公开了一种碳纳米管场效应背光源及包括所述背光源的液晶显示器，所述碳纳米管场效应背光源中的碳纳米管层由现有的面状平铺型改为了四周稀疏中间密集的碳纳米管凸状点阵结构，因此平衡了电致发光过程中存在的边缘电场效应，使荧光发光层发出的光线在宏观上达到了平衡，从而提高了背光源出射光的均一性。

Description

一种碳纳米管场效应背光源及液晶显示器

技术领域

本实用新型涉及液晶显示领域，尤其涉及一种碳纳米管场效应背光源及包括所述碳纳米管场效应背光源的液晶显示器。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示器作为当今显示行业的主流产品，其应用十分广泛，其中背光源(Back Light，BL)作为模块中的一个重要部件，起到为液晶显示器提供光源的作用。现有技术中的背光源主要有冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)式和发光二极管(LightEmitting Diode，LED)式两种，但由于其自身的设计，如图1所示，常需要在其结构中添加导光板及扩散片来将点光源或线光源分散成平面光源，从而大大增加了背光源的厚度，无法实现产品的小型化和轻薄化。而且，在一定的功耗下，其所形成的背光源存在着亮度低、光均匀性一般的问题。

为了解决上述问题，目前，业界开始利用碳纳米管场效应来制造背光源，碳纳米管又名巴基管，其具有典型的层状中空结构，如图2所示，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料，可被应用为近场发射材料。现有的碳纳米管场效应背光源，如图3所示，主要包括：阳极基板16、荧光发光层15、阴极基板11、阴极12、碳纳米管层13以及支撑条14等。

其工作原理为：通过阴极12及碳纳米管层13发射电子来轰击阳极基板16上的荧光发光层15使其发光，由于不需在该背光源上再另外添加导光板和扩散片等部件，因此可以降低背光源的厚度。

但是，上述碳纳米管场效应背光源中，碳纳米管层13为面状平铺型设计，如图4所示，由于阴极12整个面所带的电荷均相同，而同种电荷又必然存在互相排斥的现象，最终会导致阴极12边缘地带的电荷比中间地带更为密集，即存在所谓的边缘电场效应。在该边缘电场效应的作用下，面状平铺型碳纳米管层13发射的电子密度在四周区域要高于中心区域，从而荧光发光层15存在四周区域被发射电子轰击的强度高于中心区域的现象，直接影响到荧光发光层15发射出的光线的均一性，最终导致背光源出射光在四周区域亮度高于中心区域。

实用新型内容

本实用新型提供了一种碳纳米管场效应背光源及液晶显示器，用以解决现有技术中存在的液晶显示器背光源均一性较差的问题。

本实用新型所提供的碳纳米管场效应背光源，如图5所示，包括：阳极基板26、荧光发光层25、阴极基板21、阴极22和支撑条24，还包括位于阴极22上表面的由多个相互隔开的碳纳米管凸状点阵组成的碳纳米管层23，所述碳纳米管凸状点阵的分布密度在阴极22上呈四周密度低中间密度高的分布。

本实用新型还提供了一种包括上述碳纳米管场效应背光源的液晶显示器。

本实用新型的效果为：

由于将碳纳米管场效应背光源中的碳纳米管层23由现有的面状平铺型改为了四周稀疏中间密集的碳纳米管凸状点阵结构，因此平衡了电致发光过程中存在的边缘电场效应，使荧光发光层发出的光线在宏观上达到了平衡，从而提高了背光源出射光的均一性。

附图说明

图1所示为现有技术中LED背光源结构示意图；

图2所示为碳纳米管形态结构示意图；

图3所示为现有技术中碳纳米管场效应背光源结构主视图；

图4所示为现有技术碳纳米管场效应背光源中针对阴极、碳纳米管层和荧光发光层的立体图；

图5所示为本实用新型实施例一中碳纳米管场效应背光源结构主视图；

图6所示为本实用新型实施例一的碳纳米管场效应背光源中针对阴极、碳纳米管层和荧光发光层的立体图；

图7所示为本实用新型实施例二中碳纳米管场效应背光源结构主视图；

图8所示为本实用新型实施例三中碳纳米管场效应背光源结构主视图；

图9所示为本实用新型实施例三中透明导电薄膜层增加阴极导电性工作原理示意图；

图10所示为本实用新型实施例三碳纳米管场效应背光源工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型实施例提供的碳纳米管场效应背光源进行详细地说明。

实施例一：

参见图5所示，本实用新型实施例一所提供的碳纳米管场效应背光源包括阴极基板21、阴极22、碳纳米管层23、阳极基板26、荧光发光层25以及支撑条24，其中：

阴极基板21和阳极基板26平行相对设置，支撑条24起到支撑阴极基板21与阳极基板26的作用，并使阴极基板21与阳极基板26之间形成一定的空腔。为保障对背光源内部抽真空时，阴极基板21与阳极基板26之间有足够的承压能力，支撑条24须由强度较高的绝缘材料如玻璃或陶瓷构成。

阳极基板26采用导电的不透明导体形成，如Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属，同时，其可以起到光反射层的作用，使得荧光发光层25发出的一部分光经过反射后，再透过阴极22以及阴极基板21发射出来，经过反射后光线变得更加分散，因此可以提高背光源出射光的均一性。另外，荧光发光层25设置在阳极基板26靠近阴极基板21一侧的表面上，所用荧光材料常采用金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合经煅烧而成。

阴极基板21为透明的基材层，其靠近阳极基板26一侧的表面上设有阴极22，阴极22可采用导电的透明导体或半导体材料。

碳纳米管层23设置在阴极22靠近阳极基板26一侧的表面上。所述碳纳米管层23为多个相互隔开的碳纳米管凸状点阵，且这些碳纳米管凸状点阵在阴极22上表面呈四周稀疏中间密集的分布，如图6所示。多个碳纳米管凸状点阵形成的碳纳米管层23的分布方式可以为：

第一种分布方式：以阴极中心为起点，在向四周扩展的范围内，碳纳米管凸状点阵的密度逐渐降低，也就是说，离阴极中心越远的区域，碳纳米管凸状点阵的密度越低。

第二种分布方式：以阴极中心为圆点，以一个设定长度值为半径所形成的圆内区域中，碳纳米管凸状点阵的密度高于圆外区域碳纳米管凸状点阵的密度。

第三种分布方式：以阴极中心为圆点，以至少两个设定长度值为半径所形成的多个圆环区域中，越远离阴极中心的圆环内，碳纳米管凸状点阵的密度越低。

所述碳纳米管凸状点阵的厚度可为10μm到100μm。

本实施例一中所述的碳纳米管凸状点阵可以采用丝印法来制备，其过程如下：

首先提供一丝印模板，所述丝印模板的制备如下：在一丝网上形成一层光刻胶层，然后通过对光刻胶进行曝光以及显影等过程在光刻胶层上形成特定密度分布的通孔，其密度分布方式与所要形成的碳纳米管凸状点阵的密度分布相对应。

其次，提供一碳纳米管浆料。所述浆料可以通过将碳纳米管、导电金属微粒、低熔点玻璃及有机载体混合得到。将各成份按适当比例混合，如5～15％的碳纳米管、10～20％的导电金属微粒、5％的低熔点玻璃以及60～80％的有机载体，之后，可通过超声震荡的方法使各成份在浆料中均匀分散从而得到均匀稳定的碳纳米管浆料。

将上述模板置于所述阴极22上，使丝网向上，然后将上述碳纳米管浆料施加到所述丝网上，用刮刀在丝网上进行刮涂，使碳纳米管浆料填充在通孔中，移除模板后，就在阴极22表面上形成了与模板上通孔相对应的碳纳米管点阵。

最后，需要烘干溶剂，对阴极22进行焙烧。焙烧的目的是使低熔点玻璃熔融，起到粘结碳纳米管和阴极22的作用，其中导电金属微粒可保证碳纳米管和阴极22的电性连接。

本实施例一所述的碳纳米管场效应背光源，由于采用了四周稀疏中间密集的碳纳米管凸状点阵结构来代替现有技术中的面状平铺型碳纳米管结构，从而一定程度上克服了电致发光中存在的边缘电场效应，使荧光发光层25发出的光线在宏观上达到了平衡，因此提高了背光源出射光的均一性。

实施例二：

参见图7所示，本实用新型实施例二所提供的碳纳米管场效应背光源，除了包括实施例一的碳纳米管场效应背光源中所对应的阴极基板21、阴极22、碳纳米管层23、阳极基板26、荧光发光层25以及支撑条24以外，还增加了一散射光栅27。

该散射光栅27设置于荧光发光层25以及阴极基板21之间，即位于阴极基板21与阳极基板26所形成的空腔内，且与阴极基板21平行，并与支撑条24相连接，以达到固定的目的。

所述散射光栅27上存在至少一个光栅狭缝28，图7所示为散射光栅27上设置了4个光栅狭缝28的情况。

根据狭缝衍射的机理，由荧光发光层25发出的光线在透过了散射光栅27上的光栅狭缝28后，会产生互相干涉和叠加的现象，光线变得更加分散和均匀，从而进一步提高了背光源出射光的均一性。因此，光栅狭缝28的尺寸设置为满足狭缝衍射机理的尺寸即可。

实施例三：

参见图8所示，本实用新型实施例三所提供的碳纳米管场效应背光源，其与实施例二中的碳纳米管场效应背光源结构相似，较优地，还在阴极基板21与阴极22之间增设了一层透明导电薄膜29。

所述透明导电薄膜29可以为氧化铟锡透明导电薄膜(In₂O₃:Sn，ITO)或铝掺杂氧化锌透明导电薄膜(ZnO:Al，AZO)。透明导电薄膜29的加入可以增加阴极22的导电性，如图9所示，使场发射效应更好，从而可以增加发射光的强度和亮度。但需要注意的是，透明导电薄膜29的厚度不应太大，可为30nm到60nm，最厚应不超过100nm，以免降低发射光的透过率，从而影响背光源出射光的亮度。

参见图10所示，本实用新型实施例三所提供的碳纳米管场效应背光源的工作原理为：在外施激励源的作用下，带有碳纳米管层23的阴极22激发出电子；激发出的电子轰击荧光发光层25，使其发出可见光；其中一部分可见光直接穿透阴极22和阴极基板21发射出去，另一部分打到阳极基板26上，被反射回去，继续穿透阴极22和阴极基板21。其中，透明导电薄膜29起到了增加阴极22导电性的作用，使场发射效应更好。而散射光栅27上的光栅狭缝28通过对荧光发光层25发出的可见光的干涉和叠加作用，增加了发射光的均一性。

另外需要说明的是，在实际应用中还可以通过增加棱镜膜和雾化膜的方式来进一步提高背光源出射光的亮度与均一性。

再有，本实用新型实施例还提供了一种包括本实用新型实施例一、二或三中提出的任一碳纳米管场效应背光源的液晶显示器。

本实用新型各实施例所提供的碳纳米管场效应背光源中，由于在现有碳纳米管场效应背光源的基础上，将现有的面状平铺型碳纳米管结构改为了四周稀疏中间密集的碳纳米管凸状点阵结构，因而平衡了电致发光过程中存在的边缘电场效应，使荧光发光层发出的光线在宏观上达到了平衡，从而提高了背光源出射光的均一性。

进一步，由于本实用新型中的碳纳米管层为多个相互隔开的碳纳米管凸状点阵，因此，荧光发光层发出的一部分光将直接到达阴极，从阴极和阴极基板透射而出，从而在一定程度上增加了光线的透过率，提高了背光源出射光的亮度。

另外，本实用新型实施例所提供的碳纳米管场效应背光源在阳极基板与阴极基板之间所形成的空腔中加设了一散射光栅结构，使荧光发光层发出的光线在经过散射光栅上的光栅狭缝后，得到了干涉和叠加，从而进一步提高了背光源出射光的均一性。

再有，本实用新型实施例所提供的碳纳米管场效应背光源在阴极基板与阴极之间增加了一层透明导电薄膜，从而增加了阴极的导电性，使场发射效应更好，增加了发射光的强度，因而也进一步提高了背光源出射光的亮度。

另外，本实用新型实施例还提供了一种使用本实用新型实施例一、二或三中提出的任一碳纳米管场效应背光源所制造的液晶显示器，即基于本实用新型提出的碳纳米管场效应背光源制造的液晶显示器也在本实用新型的保护范围之内。

最后需要说明的是，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种碳纳米管场效应背光源，包括：阳极基板、荧光发光层、阴极基板和阴极，其特征在于，

还包括位于阴极上表面的由多个相互隔开的碳纳米管凸状点阵组成的碳纳米管层，所述碳纳米管凸状点阵的分布密度在阴极上呈四周密度低中间密度高的分布。

2.如权利要求1所述碳纳米管场效应背光源，其特征在于，离阴极中心越远的区域，碳纳米管凸状点阵的密度越低。

3.如权利要求1所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，以阴极中心为圆点，以一个设定长度值为半径所形成的圆内区域中，碳纳米管凸状点阵的密度高于圆外区域碳纳米管凸状点阵的密度。

4.如权利要求1所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，以阴极中心为圆点，以至少两个设定长度值为半径所形成的多个圆环区域中，越远离阴极中心的圆环内，碳纳米管凸状点阵的密度越低。

5.如权利要求1所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，所述阴极基板与阴极之间设有透明导电薄膜层。

6.如权利要求1至5任一所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，还包括支撑阳极基板与阴极基板的支撑条。

7.如权利要求6所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，还包括与所述支撑条固定连接且与阴极基板平行的散射光栅。

8.如权利要求7所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，所述散射光栅上有至少一个光栅狭缝。

9.如权利要求6所述的碳纳米管场效应背光源，其特征在于，所述支撑条为绝缘材料制成。

10.一种液晶显示器，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的碳纳米管场效应背光源。