1260032 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種平板型光源，尤其涉及一種場發射陰極、一種採用該广 發射陰極之平板型光源及其製造方法。 野 【先前技#?】 奈米碳管(Carbon Nanotube，CNT)係一種新型碳材料，由日本研究人員
Iijima 于 1991 年發現，請參見”Helical Microtubules of Graphitic Carb〇nn s
Iijima，Nature，v〇L354，P56 (1991)。奈米碳管係已知最好之場發射材料之」， 它具有極低場發射電壓，可傳輸極大電流密度，县電流極穩定，因而非常適 • 讀場發射電子器件之電子發射端。目前奈米碳管最爲熱門之研究係平面^ 示方面之應用，例如應用於字元、圖形及圖像之顯示。除此之外，於電光源 領域，奈米碳管也具備潛在之應用前景，例如開發出應用於液晶顯示器之背 光源或照明用之光源。目前節能型高效光源？數利用水銀，從環保角度看這 、 係極爲不利的，應當以其他光源取代之。因此利用奈米碳管之場發射特性^ 作光源係發展之趨勢之一。 目前奈米碳管平板型光源包括一陰極導電層，一形成於所述陰極導電層 上之電子發射層，一陽極導電層及一形成於所述陽極導電層上之螢光層，該 與所述電子發射層間隔相對。所述電子發射層内有奈米碳管，該奈米 φ 厌質係通過移植之方法於所述陰極導電層上形成。惟，所述奈米碳管移植到 所述陰極導電層後，容易脫落且絲米碳管之取向綠，這會影響光源壽命 及奈米碳管之場發射特性表現。 【發明内容】 、日以下，將以實施例說明一種場發射陰極及採用該陰極之平板型光源，所 述场發射陰極可防止奈米碳管從陰極上脫落，從而延長光源之使用壽命，以 及’通過實施例說明一種場發射陰槪一種平板型光源之製造方法。 爲實耻勒容，本個實侧酿-麟魏陰極，該場發射陰極包 括一陰極導電層及一形成於所述陰極導電層上之電子發射層，其中，所述電 子發射層含有奈米碳管、鱗點玻璃及導電金屬微粒。 所述之導電金屬微粒讀料選自氧化姻锡或銀。 7 1260032 所述之奈米碳管之長度在5〜15微米範圍内。 一種平板型光源，包括：一場發射陰極，其包括一陰極導電層及一形成 於所述陰極導電層上之電子發射層；一陽極，其包括一陽極導電層及_形成 於所述陽極導電層上之螢光層，該勞光層與所述電子發射層間隔相對，其 中，所述電子發射層含有奈米碳管、低溶點玻璃及導電金屬微粒。 所述之導電金屬微粒之材料選自氧化銦錫或銀。 所述之奈米碳管之長度在5〜15微米範圍内。 爲實現上述内容，本發明實施例還提供一種場發射陰極之製造方法，其 包括以下步驟：將奈米碳管、導電金屬微粒、低I容點玻璃及有機載體混合以 形成一漿料；提供一陰極導電層；採用塗覆方法蔣所述漿料塗覆於所述陰極 導電層上以形成一電子發射層；對塗覆有電子發射層之陰極導電層進行焕乾 與焙燒後對所述電子發射層表面進行摩擦； 所述之漿料成份配製濃度比例爲：5〜15%之奈米碳管、1〇〜20%之導電 金屬微粒、5%之低溶點玻璃及6〇〜8〇%之有機載體。 所述之導電金屬微粒之材料選自氧化銦錫或銀。 所述之有機載體係乙基纖維素、松油醇及鄰位笨二甲酸二丁酯之混合載 體。 所述之塗覆方法係絲網印刷方法。 所述之奈米碳管之長度在5〜15微米範圍内。 爲實現上述内容，本發明實施例還提供一種平板型光源之製造方法，其 包括以下步驟·將奈米碳管、導電金屬微粒、低I容點玻璃及有機載體混合以 形成-雜；提供—陰轉電層及-陽極導電層；採·覆方法將所述渡料 塗覆於所述陰極導電層上以形成一電子發射層；對塗覆有電子發射層之陰極 導電層進行烘乾與焙燒後對所述電子發射層表面進行摩擦；於所述陽極導電 層上形成一螢光層；將所述陰極導電層及所述陽極導電層進行密封封裝，並 使所述電子發射層與所述螢麟間隔相對。 所述之導電金屬微粒讀料選自氧化銦錫或銀。 鱗素、松油醇及雜笨二f gm之混合載 1260032 所述之碳納米管之長度在5〜15微米範圍内。 所述之塗覆方法係絲網印刷方法。 相較于先前技術，械術方案所提供之場發射陰極，採用絲網印刷方法 製造電子發射層，該工藝制程簡單，成本低。由於製造過程採用之衆料含有 健:點玻璃’經後期焙燒使奈米碳管與陰極導電層之間進行枯結，可防 述奈米碳管w述場發射陰極導電層上脫落，延長所述場發射陰極I 命’再對電子發射層表面進行摩雜奈米碳管冒頭、取向一致，増強太^ 管之場發射特性’及採騎述場發射陰極之光源，其製造成本低:使;:二 長。 可p 拳 【實施方式】 以下將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。 及H本發鄕—實施繼供—種場發射陰極 214，，、I括一陰極‘電層207及一電子發射層2〇6。 ' 213，電，米碳管211、讎點玻璃212及導電金屬微粒 ϊ，過短會減弱奈米碳管犯 ’過長谷易使奈米碳管211折斷，所選之長度在5〜Η微 玻璃212起到將奈米碳管211與陰極導電層207進行枯結， L 1 =從陰極導電層207上脫落，從而延長場發射咖4之使 ^哥^。導電金屬微粒213選自氧化銦錫或銀，可保 籲導電層207電峨.導電獅選用透明導電之氧化姻錫，陰極 n并參閱第三圖及第四圖，本發明第二實施 場發射陰極214形成於陰極2〇8之朝向光源2 =本發明第-實施例提供之場發射陰極214。陰極_8選用透‘ 陽極215幵;成於陽極缺2〇1朝向光源 極導電職及—螢綱3，_ =隔= 1260032 。之七光顏色可根據實際需要而定，可將光源2〇製作成照明用之白光光源 或裝飾用之桃光源等。陽極舰2〇1選用透明之玻璃板，陽極導電層2〇2 透明導電之氧化銦錫，這些都有利於光線之出射。 爲進一步提高光源20發光亮度，於螢辆203朝向光源2〇内部之表面 j設有-_ 204。該銘膜204之厚度約爲}微米，當電子(圖未示)高速從 電子發射層206射出，由於鋁膜204很薄，電子很容易穿過，撞擊登规2〇3 =使登巧2〇3發光形成亮點，此時峨2〇4具有内反射作用，有利於提高 冗點之冗度從而達到提高光源2〇發光亮度之目的。此外，銘膜2〇4還有散 熱等其他作用。 修 邊封體205密封連接陰極基板2〇8與陽極基^反201之邊緣，以形成一密 封，空間，邊封體205朝向光源20内部之側®設有非蒸散型消氣劑21〇，該 消氣劑210用於保持光源2〇於工作過程中一定之真空環境以延長光源2〇之 使用哥命。 另外’因所述光源20内部爲一定之真空環境，爲確保各種尺寸之光源 能承受外部大氣壓力並安全工作，於光源20内部設有支撐條209，支撑條 209之數量視實際需要而定，支樓條209之材料選用透明、堅固之材料爲佳。 本發明第三實施例提供上述第一實施例場發射陰極214之製造方法，其 主要包括以下步驟：將奈米碳管211、導電金屬微粒213、低溶點玻璃212 及有機載體混合以形成一漿料；提供一陰極導電層2〇7 ;採用塗覆方法將所 ® 述漿料塗覆於陰極導電層207上以形成一電子發射層206 ;對塗覆有電子發 射層206之陰極導電層207進行烘乾與焙燒後對電子發射層206表面進行摩 擦； 於本實施例中，所述漿料各成份之配製濃度比例分別爲：5〜15%之奈米 碳管21卜10〜20%之導電金屬微粒213、5%之低溶點玻璃212及60〜80%之有 機載體。導電金屬微粒213之材料係選自氧化銦錫或銀，所述有機載體係作 爲主要溶劑之松油醇、作爲增塑劑之少量鄰位笨二甲酸二丁酯及作爲穩定劑 之少量乙基纖維素之混合載體。將各成份按比例混合後，可通過超聲震蕩之 方法使各成份於漿料中均勻分散而得到均勻穩定之漿料。 奈米碳管211可通過化學氣相沈積法、電孤放電法或鐳射蒸發法等先前 1260032 方法製備，選取奈米碳管211之長度在5〜15微米範圍内，然後通過離心提 純得到純度較高之奈米碳管2H。 所述塗覆方法係絲網印刷方法，原料選用已調配好之所述漿料，由於所 述聚料加入了少量之鄰位苯二甲酸二丁酯作爲增塑劑，可改善絲網印刷質 量，從而獲得較佳質量之電子發射層206。該方法簡單，技術成熟，使製造 成本降低。 對塗覆有電子發射層206之陰極導電層207進行烘乾之目的係去掉電子 發射層206之有機載體，焙燒之目的係使低炫點玻璃212溶融，起到枯結奈 米碳管211與陰極導電層2〇7之作用，所述導電金屬微粒213可保證奈米碳 官211與陰極導電層207之間爲電性連接。當然、，所選陰極導電層2〇7之材 料之溶點比低溶點玻璃212之溶點要高。經過烘乾與焙燒之後，對電子發射 層206之表面進行摩擦，奈米碳管211被摩擦引起之靜電吸引而冒頭，取向 一致，從而增強場發射陰極214之場發射特性。 本發明第四實施例提供上述第二實施例光源2〇之製造方法，其主要包 括以下步驟：將奈米碳管2n、導電金屬微粒213、娜點玻璃212及有機 載體混合以形成-漿料；提供一陰極導電層浙及一陽極導電層胍；採用 塗覆方法將所述漿料塗覆於陰極導電層2〇7上以形成一電子發射層2〇6丨對 塗覆有電子發射層206之陰極導電層207進行烘乾與焙燒後對電子發射層 206表=進行摩擦；於陽極導電層2〇2上形成一螢綠2〇3 ;將所述場發射 陰紐陽極導電層2G2進行密封封裝，並使電子發射層2〇6與螢紐2〇3間 隔相對0 爲進-步提面光源2〇發光亮度，該方法還包括於營紐2〇3朝向光源 20内部之側面上蒸鍍一鋁膜204之步驟。 _、在對場發射陰極214及陽極導電層202進行密封封裝時，提供兩驗及 邊封體’其分職陰極絲施、陽極絲及邊封體挪。因爲光源 於使用過程中要保持一定之真空度以延長使用壽命，封裝之前，於邊通 、側面上形成-非蒸散型消氣齊! 21〇，可通過細占、壓制或卡扣方式等 吏消lU’j 21〇固定於所述側面。另外，因光源内部爲一定之真空環 兄，，，確保各種尺寸之光源能承受外部大氣壓力並安全工作，於陰極紐· 1260032 上形成支撐條209，支撐條209之數 選用透明、堅固之材料爲佳。 里視實際需要而定’支撐條209 之材料
德1糊㈣姆嫩㈣_所•之直* 她後’啟動纽劑2Κ)，並將排氣時用 斤 源20之製造。 J山可灯w樣凡成签個光 進订粘、··„，可防止所述奈米碳管211從陰極導電層2〇7上脫落，延長場 陰極214之使用壽命，再對電子發射層·表面造行摩驗奈米碳管犯冒 頭、取向-致’可奈米碳管211之場發射特性，及採㈣發射陰極214 之光源20，其製造成本低，使用壽命長。 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟， 以上所述者鶴本侧之雛實齡彳，自不能以此關本案之冑請專利範 圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，如 所述光源可製作成其他形狀，如管狀；製造光源之步驟也可作適當之調整， 如先於形成陽極導電層上形成螢光層，後於陰極導電層上塗覆電子發射層； 也可於陽極基板上形成等等，皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖爲本發明第一實施例提供之一種場發射陰極之結構示意圖。 第二圖爲第一圖中場發射陰極A部分之放大圖。 第三圖爲本發明第二實施例提供之一種採用第一圖場發射陰極之平板 型光源之立體示意圖。 第四圖爲第三圖之平板型光源沿III-III線之截面圖。 【主要元件符號說明】 光源 20 陽極 201 陽極 215 場發射陰極 214 陽極導電層 202 榮光層 203 鋁膜 204 陰極 208 12 1260032 陰極導電層 207 電子^射層 206 邊封體 205 消氣劑 210 支撐條 209 奈米碳管 211 低炼點玻璃 212 導電金屬微粒 213 13