CN1209945C - 基于碳纳米管平板荧光光源及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其方法至少包括如下步骤：在背面板的导电层上在石英管内直流电弧放电制备碳钠米管，或在石英管内蒸发酞箐铁，热分解通入的含碳气体制备碳纳米管；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；在前面板上制做荧光粉层；将荧光粉与感光胶搅拌混合均匀，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距离。将背面板和前面板的功能面对合组装。本发明采用真空微电子技术，利用碳纳米管简短场致冷发射原理制作高分辨率、高效率、长寿命的场致发射平板型荧光光源，其成本较低、亮度高，而且色彩鲜艳。

Description

基于碳纳米管平板荧光光源及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种荧光光源及其制作方法，尤其是一种基于碳纳米管场致发光超薄平板型荧光光源及其制作方法。

背景技术

在实用光源领域，荧光光源(VFLS)属于绿色生态照明，其发光依靠电子流激励而产生可见光，在特征谱上的发光亮度高，视角宽，光效高，可获得全色，而且工作温度范围宽，不含热效应引起的红外光谱，发光靠电子束控制，响应时间快，结构简单，省电，符合绿色环保要求。

现有技术中VFLS一般为电场激活汞蒸气，产生紫外线激发荧光粉发光。

目前对于荧光光源的超薄、高亮度、节省能源的要求日益增加，目前主流的平板型光源为含汞荧光光源，汞对环境将造成很大的污染，不利于环境保护，而且成本较高，容易损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于碳纳米管平板荧光光源及其制作方法，依据本方法可制作成本低、亮度高、使用寿命长、荧光面积大的平板荧光光源，满足环境保护要求的平板荧光光源。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于碳纳米管平板型荧光光源，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荧光光源本体，荧光发光层设置在前面板和背面板之间。背面板内面层上设有作为阴极的碳纳米管，并设有电极引出端，前面板内面层上设有透明导电电极、荧光粉，背面板内面层上的碳纳米管以及前面板内面层的荧光粉构成荧光发光层。

前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。隔离子具体地材质，为深色低熔点玻璃粉材质。根据需要，并且为保障精度，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。

前面板为透明的基材层。

前面板和背面板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。排气管内设有消气剂。

一种基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其方法至少包括如下步骤：

在背面板的导电层上制做碳纳米管，并引出做为阴极；

在前面板上制做荧光粉层；将荧光粉与感光胶搅拌混合均匀，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，保障相互的距离。

将背面板和前面板的功能面对合组装。

所述碳纳米管制作步骤较具体地为：

用丝印方法印上银浆做为导电层的引出端；

固化；

采用电泳法或丝印法或热分解法定向生长碳钠米管作为阴极；在石英管内直流电弧放电制备碳钠米管，或在石英管内蒸发酞箐铁，热分解通入的含碳气体制备碳纳米管；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：在背面板的导电层上涂感光胶，将感光胶前烘；利用紫外线进行感光胶感光胶暴光；光刻胶显影；光刻胶坚膜；在导电层上腐蚀出导电条。

所述隔离子制作步骤包括：利用丝网印刷将透明的低熔点玻璃粉印制在前面板上；再进炉烧结，根据需要可印刷多层。

组装时，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。

排气管设置包括将排气管与预留排气口相通的侧面打小孔，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。利用激光或超声波进行排气管的打孔。小孔为一个以上，在一条直线上。

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击活，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。背面板制作包括切割适当的尺寸；清洗油污、碎渣。

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、高效率、长寿命的场致发射平板型荧光光源，其成本较低、亮度高，而且色彩鲜艳。

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是本发明隔离子平面结构示意图；

图4是本发明导电条平面结构示意图

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1-4，本发明为一种碳纳米管平板型荧光光源，它包括背面板1、荧光发光层以及前面板2，其中前面板2和背面板对合构成荧光光源本体，荧光发光层设置在前面板2和背面板1之间。背面板1内面层上设有作为阴极的碳纳米管11，并设有电极引出端，前面板2内面层上设有导电层21、荧光粉22，背面板1内面层上的碳纳米管11以及前面板2内面层的荧光粉22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11为沿背面板1导电层上腐蚀出的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，前面板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23。隔离子23采用为透明低熔点玻璃粉材质。隔离子23具体的形状符合放电的碳纳米管11缝隙，因此设置在放电的碳纳米管11缝隙之间，隔离子23相互有间距。为保障精度，隔离子23采用丝网漏印制作，根据不同的厚度要求隔离子23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。

2、清洗去油污、碎渣。玻璃清洗，包括：

1)自来水冲洗干净；

2)去离子水冲洗干净；

3)丙酮超声；

4)无水乙醇超声；

5)去离子水超声；

6)冷热去离子水冲洗干净；

7)无水乙醇脱水。

3、用丝印方法印上银浆作为引出端；；

4、固化；

5、用电泳法、丝印法或者热分解法定向生长碳纳米管作为阴极。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，或者在石英管内蒸发酞氰铁，热分解通入的含碳气体制备碳纳米管。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：

在带有导电层21的前面板2的基础上，用丝印的方法印上一些透明低玻粉作为隔离子23，进炉烧结，若隔离子23高度不够，可以重复丝印。然后涂上荧光粉22。把低玻粉在板上作为周边封口料，固化。

具体步骤如下：

1、重复背面板制作前四步；

2、用丝印方法印上透明低玻粉作为隔离子；

3、进炉烧结，若高度不够，可重复上步；

4、涂上荧光粉；

5、把低玻粉涂在板上作为周边封口料；

6、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。

Claims (18)

1、一种基于碳纳米管平板型荧光光源，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荧光光源本体，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作为阴极的碳纳米管，并设有电极引出端，前面板内面层上设有透明导电电极、荧光粉，背面板内面层上的碳纳米管以及前面板内面层的荧光粉构成荧光发光层；前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；隔离子为深色低熔点玻璃粉材质。

2、根据权利要求1所述的基于碳纳米管平板型荧光光源，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。

3、根据权利要求1所述的基于碳纳米管平板型荧光光源，其特征在于：背面板为低电阻导电膜玻璃。

4、根据权利要求1或2或3所述的基于碳纳米管平板型荧光光源，其特征在于：碳纳米管为背面板导电层上定向生长制成。

5、根据权利要求1所述的基于碳纳米管平板型荧光光源，其特征在于：前面板为透明的基材层。

6、根据权利要求1所述的基于碳纳米管平板型荧光光源，其特征在于：前面板和背面板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，排气管内设有消气剂。

7、一种基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：所述的方法至少包括如下步骤：

1)在背面板上用丝印方法印上银浆，固化后做为导电层，引出阴极的引出端；在导电层上采用电泳法或丝印法或热分解法定向生长碳钠米管作为阴极；

2)利用丝网印刷将透明的低熔点玻璃粉印制在前面板上；再进炉烧结，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，保障相互的距离。

3)将荧光粉与感光胶搅拌混合均匀，采用丝网漏印方法在前面板上印刷制做荧光粉层；

4)将背面板和前面板的功能面对合组装。

8、如权利要求7所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中的碳钠米管的制作方法包括：

1)在石英管内直流电弧放电制备碳钠米管，或在石英管内蒸发酞箐铁，热分解通入的含碳气体制备碳纳米管；

2)离心提纯，球磨分裂；

3)定向移植碳纳米管到导电体上。

9、如权利要求7所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：所述步骤1)还包括：在背面板的导电层上涂感光胶，将感光胶前烘；利用紫外线进行感光胶感光胶暴光；光刻胶显影；光刻胶坚膜；在导电层上腐蚀出导电条。

10、如权利要求7所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：所述隔离子的印刷根据需要可印刷多层。

11、如权利要求7所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：所述步骤4)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。

12、如权利要求11所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：上述步骤中排气管设置包括将侧面打小孔，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。

13、如权利要求12所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，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。

14、如权利要求12或13所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：利用激光或超声波进行排气管的打孔。

15、如权利要求13所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，其特征在于：小孔为一个或一个以上，一个以上的小孔在一条直线上。

16、如权利要求11或12所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法，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激活，将带有消气剂的排气管的一段封下。

17、如权利要求7所述的基于碳纳米管平板荧光光源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。

18、如权利要求7或17所述的基于碳纳米管平板荧光光源的制作方法其特征在于：所述的背面板制作包括切割适当的尺寸；清洗油污、碎渣。

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