專利名稱：使用金剛石的發(fā)射器組合物、其制造方法以及利用它的場致發(fā)射電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種場致發(fā)射電池，它用作印刷在顯示器等陰極基片上的電子發(fā)射源。更具體的是，本發(fā)明涉及一種場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物、所述發(fā)射器組合物的制造方法以及使用它的場致發(fā)射電池，通過加入納米碳管和金剛石使所述發(fā)射器即使在低驅(qū)動電壓下也具有高的亮度和所需的發(fā)射效率。
背景技術(shù)：
通常，適合于用在顯示器、照明系統(tǒng)或背光裝置中的場致發(fā)射電池起到顯示圖像的功能，它使用發(fā)射器作為具有強電場的電子發(fā)射源來發(fā)射冷電子，然后，所述電子轉(zhuǎn)移到真空中，和熒光膜碰撞，從而激發(fā)熒光材料發(fā)出光。
但是，所述場致發(fā)射電池存在如下缺點真空中存留的氣體分子會和電子相撞，被離子化，由此，這種氣體離子會和微尖端碰撞，損害發(fā)射電池。而且，離開熒光膜的熒光顆粒會污染所述微尖端，因此，縮短所述場致發(fā)射電池的使用壽命，同時使其性能惡化。
因此，提出了一種通過使用預(yù)定量納米碳管來將場致發(fā)射電池的電子發(fā)射源制成厚膜的方法，例如等離子體化學(xué)沉積法、糊塑法和電泳方法。
具體是在所述糊塑法中，將納米碳管粉末、粘合劑、玻璃料和有機溶劑混合制成組合物，然后使用絲網(wǎng)印刷方法以均勻的厚度印刷到陰極基片上，之后，在烘箱中干燥、均勻地清理，然后使用熱的燃燒器進行加熱，由此制得所需的場致發(fā)射電池。
因此，上述場致發(fā)射電池有如下優(yōu)點圖像質(zhì)量高，發(fā)射效率均勻。但是，當(dāng)上述場致發(fā)射電池用于具有絕緣層和柵極層的三極真空管型結(jié)構(gòu)中時，其電流密度低，驅(qū)動電壓高(約70V)，因此，導(dǎo)致可印刷性差、場致發(fā)射不穩(wěn)定，發(fā)射效率低。
雖然場致發(fā)射電池的驅(qū)動電壓應(yīng)該較低，以便于經(jīng)濟地制造最終產(chǎn)品如顯示屏，但是由于僅使用納米碳管，上述糊塑法制得的場致發(fā)射電池的驅(qū)動電壓高，因此，在實際上不可能以低成本制造最終產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是避免相關(guān)技術(shù)中遇到的問題，提供一種場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物，其優(yōu)點在于通過使用納米碳管和金剛石使其即使在低驅(qū)動電壓下也具有高的亮度和均勻的發(fā)射效率。
本發(fā)明另一目的是提供一種制造這種發(fā)射器組合物的方法。
本發(fā)明另一目的是提供一種使用這種發(fā)射器組合物的場致發(fā)射電池。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物，它包含納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑以及有機溶劑，以所述組合物的重量計，所述發(fā)射器組合物還包含0.1-20重量％的金剛石。
此外，提供一種制備場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物的方法，包括將納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑置于一混合器中，制得第一預(yù)混物，在往所述第一預(yù)混物中加入以所述組合物重量計0.1-20重量％的金剛石，制得第二預(yù)混物，并使用混合器中裝備的攪拌器攪拌所述第二預(yù)混物1-3小時，制得糊劑型混合物。


通過以下詳細說明以及附圖，將更加清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和其它優(yōu)點圖1是顯示本發(fā)明場致發(fā)射電池電流密度的圖，和常規(guī)技術(shù)進行比較；圖2是本發(fā)明場致發(fā)射電池的SEM(掃描電子顯微鏡)圖；圖3是本發(fā)明場致發(fā)射電池的發(fā)射圖像；圖4是應(yīng)用本發(fā)明場致發(fā)射電池的示意圖。
具體實施例方式
下文中將詳細說明本發(fā)明的發(fā)射器組合物、其制備方法以及使用它的場致發(fā)射電池。
基于本發(fā)明，提供一種發(fā)射器組合物，它包含納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑，其特征在于所述組合物還包含0.1-20重量％的金剛石。
此外，通過將納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑置于一混合器中，制得第一預(yù)混物，再往所述第一預(yù)混物中加入以所述組合物重量計0.1-20重量％的金剛石，制得第二預(yù)混物，然后使用所述混合器中裝備的攪拌器攪拌1-3小時，形成糊狀組合物，由此制得這種發(fā)射器組合物。
為什么如同上述往場致發(fā)射電池中加入金剛石的量限制在0.1-20重量％的原因，是因為若使用少于0.1重量％的金剛石則會導(dǎo)致加入的金剛石量不足，而使用超過20重量％的金剛石則難以制備印刷糊劑，這是因為要使用相對較多的其它添加劑。
而且，所用的金剛石較好是粒度為6微米或更細的粉末，以提高混合效果。
而且，除了用于本發(fā)明發(fā)射器組合物的金剛石晶體外，可以使用無定形金剛石或者DLC(金剛石狀碳)。
同時，對于通過將所述組合物印刷到陰極基片上來制備場致發(fā)射電池的方法，優(yōu)選所述糊劑組合物厚1-10微米，且熒光層厚3-20微米，如圖4所示。
在本發(fā)明中，納米碳管的用量為2-20重量％。若納米碳管的用量少于2.0重量％，所述場致發(fā)射電池不能具有足夠的發(fā)射位點，從而降低亮度。然而，若所述量多于20重量％，由于所述組合物的粘度太高，而導(dǎo)致其可印刷性變差。
所用粘合劑的量為40-70重量％。使用少于40重量％的粘合劑會增大所述組合物的粘度，因而難以形成圖案。另一方面，當(dāng)粘合劑用量超過40重量％時，難以增大所述糊劑組合物中所含的納米碳管的量。
所述粘合劑選自有機羧酸、有機磺酸、酯、無機酸及其鹽、氯化鈉、有機酸、以及它們的混合物。
所用玻璃料和有機溶劑的量分別為2-20重量％和1-5重量％。具體是，由于使用更多的納米碳管，所述組合物的粘度太高，導(dǎo)致印刷性差，上述組分用來溶解所述粘合劑，因此，可以降低所述組合物的粘度。
在這種情況下，所述有機溶劑選自萜品醇(TP)、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)、丁基卡必醇(BC)以及它們的混合物，所述粘合劑選自乙基纖維素、硝化纖維或者丙烯酸樹脂。
所述分散劑用來提高混合所述納米碳管或金剛石過程中的分散效率，以提高混合物的均勻性，以所述組合物的重量計，其量為1-5重量％。
為了制備所述糊劑組合物，將2-20重量％納米碳管、40-70重量％粘合劑、2-20重量％玻璃料、1-5重量％分散劑和1-5重量％有機溶劑加入混合器中，制得第一預(yù)混物。
隨后，還往所述第一預(yù)混物中加入0.1-20重量％金剛石，制得第二預(yù)混物，此時使用混合器中裝備的攪拌器以約500rpm的速度均勻混合1-3小時，形成糊狀組合物。
即，通過在使用攪拌器的攪拌過程中加入分散劑，使所述糊狀組合物呈均勻分散的狀態(tài)。由此，通過一種印刷方法，使用這種糊狀組合物來制造厚度為1-10微米的場致發(fā)射電池。
即是將所述糊狀組合物通過印刷方法涂覆到顯示器等的陰極基片上，然后熱處理制得包含金剛石的場致發(fā)射電池。
通過以下一些實施例可以更好地理解本發(fā)明，但是這決不是用來限制本發(fā)明的。
實施例1將納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑加入裝有攪拌器的混合器中，再往其中加入金剛石，之后進行攪拌，由此制得糊狀組合物。
此時所述納米碳管和金剛石的用量分別約為20重量％和5重量％。
隨后，通過絲網(wǎng)印刷工藝將所得組合物印刷到陰極基片上，形成場致發(fā)射電池的厚膜，然后在330-470℃熱處理1小時，制得場致發(fā)射電池的發(fā)射器。
實施例2除了納米碳管和金剛石的用量分別約為2重量％和20重量％外，如實施例1相同的方式制造場致發(fā)射電池的發(fā)射器。
實施例3除了納米碳管和金剛石的用量分別約為10重量％和10重量％外，如實施例1相同的方式制造場致發(fā)射電池的發(fā)射器。
對比例1除了納米碳管的用量分別約為10重量％，且不使用金剛石外，如實施例1相同的方式制造場致發(fā)射電池的發(fā)射器。
對比例2除了納米碳管的用量分別約為5重量％，且不使用金剛石外，如實施例1相同的方式制造場致發(fā)射電池的發(fā)射器。
試看圖1，該圖顯示了本發(fā)明以及常規(guī)技術(shù)對比例的各場致發(fā)射電池的電流密度。雖然本發(fā)明和對比例1和2的場致發(fā)射電池具有相似的閾電壓(約1.2V)，但是本發(fā)明包含金剛石的場致發(fā)射電池在電流密度方面，是對比例電池的大約2-3倍。
即是，在制造所述場致發(fā)射電池過程中，還加入預(yù)定量的金剛石，由此獲得相對較低的驅(qū)動電壓。最終，本發(fā)明場致發(fā)射電池在相同的電壓下具有高的場致發(fā)射容量，且具有優(yōu)越的可印刷性。
圖2顯示了本發(fā)明場致發(fā)射電池的SEM圖。如圖2所示，可以看到所述納米碳管或金剛石均勻地分散在場致發(fā)射電池的基片上。
現(xiàn)在試看圖3，當(dāng)在本發(fā)明場致發(fā)射電池上施加一定場強電壓(1.25kV-500微米Gao)時顯示了場致發(fā)射圖像。從這一圖可見，和對比例1和2中常規(guī)技術(shù)的進行比較，本發(fā)明中使用的金剛石起到進一步增大場致發(fā)射電池的場致發(fā)射容量的作用。
再如圖4所示，當(dāng)本發(fā)明場致發(fā)射電池用于三極管型發(fā)射器中時，由金剛石和納米碳管加速的電子能撞擊大量的熒光材料，由此相對增大了發(fā)射的光量，由此提高亮度。
如上文所述，本發(fā)明提供一種使用金剛石的場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物，其制備方法以及使用它的場致發(fā)射電池。在本發(fā)明中，所述場致發(fā)射電池的組合物中還包含金剛石，它可以和納米碳管一起分布在所述場致發(fā)射電池的基片中。因此，所述場致發(fā)射電池即使在相同驅(qū)動電壓也具有相對較高的電流密度，由此提高發(fā)射性能。此外，所述場致發(fā)射電池的優(yōu)點在于優(yōu)越的可印刷性和穩(wěn)定的場致發(fā)射，同時還降低了操作和修復(fù)各組成部件的各種費用。
雖然為了說明的目的已經(jīng)揭示了本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到，在不背離權(quán)利要求書所述范圍和精神的條件下，可以進行各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物，所述組合物包含納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑，以其重量計，所述發(fā)射器組合物還包含0.1-20重量％金剛石。
2.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，以所述組合物的重量計，納米碳管的用量為2-20重量％。
3.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，以所述組合物的重量計，粘合劑的用量為40-70重量％。
4.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，以所述組合物的重量計，玻璃料的用量為2-20重量％。
5.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，以所述組合物的重量計，分散劑的用量為1-5重量％。
6.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，以所述組合物的重量計，有機溶劑的用量為1-5重量％。
7.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，所述有機溶劑選自萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇以及它們的混合物。
8.權(quán)利要求1所述的發(fā)射器組合物，其特征在于，所述金剛石是粒度不大于6微米的粉末。
9.一種制造場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物的方法，所述方法包括將納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑置于一混合器中，制得第一預(yù)混物；往所述第一預(yù)混物中加入以所述組合物重量計0.1-20重量％的金剛石，制得第二預(yù)混物；使用混合器中裝備的攪拌器攪拌所述第二預(yù)混物1-3小時，制得糊劑型混合物。
10.一種場致發(fā)射電池，所述電池包括由權(quán)利要求9所述方法制得的發(fā)射器組合物，然后用它進行印刷，形成厚膜。
全文摘要
揭示了一種場致發(fā)射電池的發(fā)射器組合物，將它印刷到顯示屏陰極基片上，提供電子發(fā)射源。所述組合物包含納米碳管、粘合劑、玻璃料、分散劑和有機溶劑；其特征在于，所述組合物還包含0.1－20重量％金剛石。而且，還提供一種制造所述發(fā)射器組合物以及使用所述發(fā)射器組合物的場致發(fā)射電池。在本發(fā)明中，由于所述場致發(fā)射電池具有納米碳管和同時分散在其中的金剛石，即使在相同驅(qū)動電壓下也能提供相對較高的電流密度，由此提高發(fā)射性能。此外，所述場致發(fā)射電池具有如下優(yōu)點可印刷性優(yōu)越，場致發(fā)射性能穩(wěn)定，同時還降低了操作和修復(fù)其組成部件的各種費用。
文檔編號H01J1/304GK1581400SQ200410043459
公開日2005年2月16日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月4日
發(fā)明者羅陽運, 金光培 申請人:日進金剛石股份有限公司