專利名稱：碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光與顯示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種場(chǎng)致冷發(fā)射發(fā)光管，特別涉及一種碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管及其制備方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管是一種發(fā)光器件，其發(fā)光的波長(zhǎng)由熒光粉決定，因此可由紅，綠，蘭三色管子組在一起通過(guò)加不同的電壓或不同的脈沖形成全色發(fā)光管或多個(gè)三色管組合作為大屏幕全彩色顯示板，也可單色管單獨(dú)使用。它與一般的發(fā)光二極管相比制作簡(jiǎn)單，而且功耗低，亮度高，壽命長(zhǎng)。能提高顯示器的亮度和分辨率，可用于大屏幕顯示、戶內(nèi)外廣告牌、交通指示燈以及電子儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的指示燈顯示等。
目前碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管未見(jiàn)報(bào)道，一般的發(fā)光二極管(LED)器件多為化合物半導(dǎo)體P-N二極管發(fā)光，其原理是P-N耗盡非平衡載流子輻射復(fù)合發(fā)光，發(fā)光波長(zhǎng)決定于P-N材料的能帶機(jī)構(gòu)。其制作工藝和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)光亮度低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)象或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管及其制備方法，本發(fā)明避免了化合物半導(dǎo)體二極管P-N結(jié)制作的復(fù)雜工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，并可提高發(fā)射效率、降低功耗，延長(zhǎng)發(fā)光管使用壽命。
實(shí)現(xiàn)上述碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管發(fā)明技術(shù)解決的是該述碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，包括一玻璃腔體，在玻璃腔體的內(nèi)壁所需位置制備有透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的陽(yáng)極；在一個(gè)玻璃腔體內(nèi)至少設(shè)置有一根金屬絲或金屬尖，在其上制備有碳納米管構(gòu)成陰極，且陰極由固定在玻璃腔體內(nèi)壁靠?jī)啥说膹椥越饘巽^繃緊固定，彈性金屬鉤或點(diǎn)焊在與玻璃板封接好的接線柱上，在固定處燒銀漿引陰極引線；在陽(yáng)極導(dǎo)電膜上相應(yīng)位置上涂覆至少一種顏色的熒光粉膜，最后將裝有陽(yáng)極和陰極的玻璃腔體抽真空封裝。
本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管可以制備成單色管，也可以制備成多色管，多色碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管的陰極可由幾根金屬絲或金屬尖上制備的碳納米管構(gòu)成，可在相應(yīng)的不同區(qū)域涂幾種顏色的熒光粉，以增加顯示分辨率。
本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管可在一個(gè)玻璃真空腔體內(nèi)封入三根制備有碳納米管的金屬絲陰極，陽(yáng)極涂敷紅，綠，蘭三色熒光粉，可共用一個(gè)陽(yáng)極，也可各自獨(dú)立，三個(gè)陰極獨(dú)立，這樣一個(gè)場(chǎng)發(fā)射發(fā)光管可通過(guò)加不同的電壓或不同的脈沖形成一個(gè)全色像素點(diǎn)；所述陰極的碳納米腔體可制備在金屬絲上也可制備在金屬尖上；所述金屬絲可以是鎢絲、鐵絲、鉬絲、鎳絲等，金屬絲用彈性金屬鉤固定；既可釋放工作過(guò)程中溫度變化引起的熱脹冷縮，又使陰陽(yáng)極保持平行。
所述彈性金屬鉤由彈性金屬制成，用低玻粉燒結(jié)在玻璃腔體內(nèi)光刻掉導(dǎo)電膜兩端的位置上或點(diǎn)焊在與玻璃板封接好的接線柱上。
玻璃腔體的形狀可以是平板的也可以是圓形的。
實(shí)現(xiàn)上述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟1)陰極制備清洗金屬絲，用熱解法或CVD法或涂敷法工藝在金屬絲上制備碳納米管作為陰極；2)陽(yáng)極制備在玻璃板上或管內(nèi)壁制備透明導(dǎo)電膜，根據(jù)引線和裝配需要去除掉不需要透明導(dǎo)電膜的部分，在所需位置上涂敷熒光粉；3)制備金屬?gòu)椥糟^，并將其固定在相應(yīng)的位置，用以繃緊固定金屬絲，使陰陽(yáng)極保持平行；4)將至少一個(gè)陰極由固定在玻璃腔內(nèi)壁上靠?jī)啥说膹椥越饘巽^繃緊固定，在固定處引陰極引線；最后將裝有陽(yáng)極和陰極的腔體，抽真空封裝。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)(1)本發(fā)明巧妙地組合利用碳納米管優(yōu)良的場(chǎng)發(fā)射特性和曲率半徑很小的金屬絲(如鎢絲)或金屬尖，在金屬絲甚至在金屬絲尖上制備優(yōu)良發(fā)射特性的碳納米管，很大地提高了發(fā)光效率。
(2)用彈性金屬鉤固定金屬絲能很好地釋放工作過(guò)程中溫度變化引起的熱脹冷縮，使陰陽(yáng)極保持平行，從而增加發(fā)光管的穩(wěn)定性和使用壽命。
(3)在玻璃腔體內(nèi)封三根生長(zhǎng)碳納米管的金屬絲陰極，陽(yáng)極涂敷紅，綠，蘭三色熒光粉，這樣的發(fā)光管可通過(guò)加不同的電壓或不同的脈沖形成一個(gè)全色像素點(diǎn)或多個(gè)三色管組合作為大屏幕全彩色顯示板，多色碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管的陰極可以是幾根制備有碳納米管的金屬絲或金屬尖，可在相應(yīng)的不同區(qū)域涂幾種顏色的熒光粉，提高顯示器的亮度和分辨率。


圖1是本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管的結(jié)構(gòu)圖也是實(shí)施例1的截面圖；圖2是本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管實(shí)施例2的截面圖和俯視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人依上述技術(shù)方案完成的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1、2，本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，包括一玻璃腔體4，在玻璃腔體4內(nèi)壁上制備有透明導(dǎo)電膜5構(gòu)成陽(yáng)極；在金屬絲3上制備的碳納米管2構(gòu)成陰極，且陰極由固定在玻璃腔體4內(nèi)壁上靠?jī)啥说膹椥越饘巽^1繃緊固定，在用低玻粉燒結(jié)彈性金屬鉤1處同時(shí)引陰極引線；在相應(yīng)的陽(yáng)極導(dǎo)電膜5上還涂覆有熒光粉膜6，最后將裝有陽(yáng)極和陰極的腔體，抽真空封裝。
本發(fā)明的發(fā)光管陰極是碳納米管，且將碳納米管制備在金屬絲上，金屬絲被彈性金屬鉤繃緊固定，彈性金屬鉤固定在玻璃腔體內(nèi)去除掉透明導(dǎo)電膜的靠?jī)啥说奈恢?，燒銀漿引陰極引線；透明導(dǎo)電膜制備在玻璃腔體上作陽(yáng)極，根據(jù)引線和裝配需要去除不需要導(dǎo)電膜的部分，在所需位置上涂敷熒光粉。
本發(fā)明由下述制備方法進(jìn)行(1)陰極制備在金屬絲上制備碳納米管，取出后對(duì)其純化。
方法中用的碳納米管可用熱解法、CVD法、涂敷法等得到。
(2)陽(yáng)極制備在玻璃腔體內(nèi)壁制備透明導(dǎo)電膜，根據(jù)引線和裝配需要去除不需要導(dǎo)電膜的部分，在所需位置上涂敷熒光粉。
(3)制備金屬?gòu)椥糟^，將其用低玻粉燒結(jié)在玻璃腔體內(nèi)光刻掉導(dǎo)電膜的靠?jī)啥说奈恢??；驅(qū)⒔饘購(gòu)椥糟^點(diǎn)焊在與玻璃板封接好的接線柱上。
(4)最后將裝有陽(yáng)極和陰極的腔體，抽真空封裝而成。
本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管工作原理是將場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管的陰極接地，陽(yáng)極加正電壓，當(dāng)電壓加到一定的數(shù)值時(shí)，發(fā)射體尖端電場(chǎng)足夠強(qiáng)，使發(fā)射體尖端表面勢(shì)壘變低變窄，就有電子隧穿表面勢(shì)壘發(fā)射出來(lái)，被電場(chǎng)加速打到熒光粉上激發(fā)熒光粉發(fā)光。所以提高場(chǎng)致發(fā)射效率的關(guān)鍵是制備曲率半徑很小的發(fā)射體尖端，本發(fā)明組合利用碳納米管優(yōu)良的場(chǎng)發(fā)射特性和曲率半徑很小的金屬絲(如鎢絲)或金屬尖，在金屬絲或金屬尖上制備碳納米管，很大地提高了發(fā)光效率；另外用彈性金屬鉤來(lái)固定金屬絲能很好地釋放工作過(guò)程中溫度變化引起金屬絲的熱脹冷縮，使陰陽(yáng)極保持平行，從而增加了發(fā)光管的穩(wěn)定性和使用壽命。
本發(fā)明的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管亮度高，其發(fā)射的光波由熒光粉決定，因此可由紅，綠，蘭三色管子組在一起或多個(gè)三色管組合作為大屏幕全彩色顯示板。它與目前所用的各種顯示像素以及一般的發(fā)光二極管相比功耗低，亮度高，壽命長(zhǎng)且制作成本低。
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于該實(shí)施例。
實(shí)施例1以鉬金屬?gòu)椥糟^固定鎢金屬絲的結(jié)構(gòu)單色圓形發(fā)光管其結(jié)構(gòu)同上述技術(shù)方案。其制備方法為(1)陰極制備清洗鎢絲，在鎢絲上用熱解法、CVD法生長(zhǎng)或涂敷碳納米管，取出后對(duì)其純化。
(2)陽(yáng)極制備用苯稀釋(C7H15COO)3In和C7H15COO)3Sn的混合液，其中Sn/In按10％比例配制，然后清洗玻璃管后一端堵死，將(C7H15COO)3In和C7H15COO)3Sn的混合液倒入玻璃管使玻璃管內(nèi)壁浸漬數(shù)分鐘后，倒出混合液，然后熱處理后，慢慢晾干，即可形成均勻堅(jiān)硬透明的ITO導(dǎo)電膜(或用其它工藝制備)，根據(jù)引線和裝配需要光刻后在ITO上涂敷熒光粉。當(dāng)然，制備ITO膜用的混合液可用SnCl4+H2O+InO2溶液。
(3)制備鉬金屬?gòu)椥糟^，將其用低玻粉燒結(jié)在玻璃管內(nèi)光刻掉ITO的靠?jī)啥说奈恢?。同時(shí)燒銀漿引陰極；燒結(jié)好后固定鎢絲。
這種方法既釋放鎢絲工作過(guò)程中溫度變化引起的熱脹冷縮，又能使陰陽(yáng)極保持平行，從而增加了發(fā)光管的穩(wěn)定性和使用壽命。
(4)最后將裝有陽(yáng)極和陰極的腔體，抽真空封裝而成。
實(shí)施例2以鉬金屬?gòu)椥糟^固定鎢金屬絲的結(jié)構(gòu)三色平板型發(fā)光管(1)陰極制備清洗幾根鎢絲，在鎢絲上用熱解法、CVD法生長(zhǎng)或涂敷碳納米管，取出后對(duì)其純化。
(2)陽(yáng)極制備用苯稀釋(C7H15COO)3In和C7H15COO)3Sn的混合液，其中Sn/In按10％比例配制，然后清洗平板玻璃，將(C7H15COO)3In和C7H15COO)3Sn的混合液倒在玻璃板上使玻璃板浸漬數(shù)分鐘后，倒掉混合液，然后熱處理后，慢慢晾干，即可形成均勻堅(jiān)硬透明的ITO導(dǎo)電膜(或用其它工藝制備)，根據(jù)器件的大小進(jìn)行裁制，根據(jù)引線和裝配需要光刻后在ITO上分別涂敷紅、綠、蘭三條熒光粉膜。當(dāng)然，制備ITO導(dǎo)電膜用的混合液可用SnCl4+H2O+InO2溶液。
(3)制備六個(gè)鉬金屬?gòu)椥糟^，將其用低玻粉燒結(jié)在玻璃板上光刻掉ITO的靠?jī)啥说奈恢?，同時(shí)燒銀漿引陰極；燒結(jié)好后固定三根鎢絲。
(4)最后將裝有陽(yáng)極和陰極玻璃和專用留抽氣孔的封殼用低玻粉燒結(jié)成腔體，抽真空封裝而成。
實(shí)施例3接線柱點(diǎn)焊固定鎢金屬尖的圓柱形結(jié)構(gòu)三色發(fā)光管
(1)陰極制備清洗幾根鎢絲尖，在鎢絲上用熱解法、CVD法生長(zhǎng)或涂敷碳納米管，取出后對(duì)其純化。
(2)陽(yáng)極制備用苯稀釋(C7H15COO)3In和C7H15COO)3Sn的混合液，其中Sn/In按10％比例配制，然后清洗一端封口的短玻璃管，將(C7H15COO)3In和C7H15COO)3Sn的混合液倒入玻璃管中浸漬數(shù)分鐘后，倒掉混合液，然后熱處理后，慢慢晾干，即可形成均勻堅(jiān)硬透明的ITO導(dǎo)電膜(或用其它工藝制備)，根據(jù)引線和裝配需要光刻后在ITO上分別涂敷紅、綠、藍(lán)三色熒光粉膜。當(dāng)然，制備ITO導(dǎo)電膜用的混合液可用SnCl4+H2O+InO2溶液。
(3)根據(jù)上述玻璃管的內(nèi)徑制備玻璃板，通過(guò)玻璃板引三根陰極其上點(diǎn)焊固定鎢絲尖，然后留抽氣孔。
(4)最后將裝有陰極的玻璃板和制備ITO陽(yáng)極的玻璃管用低玻粉燒結(jié)成腔體，抽真空封裝，抽真空封裝工藝類似燈泡封裝。
當(dāng)然，按上述公開的技術(shù)方案的實(shí)施例可以例舉許多，這里不作窮盡例舉，只要是在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍，都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，包括一玻璃腔體4；其特征在于，在玻璃腔體4的內(nèi)壁上制備有透明導(dǎo)電膜5構(gòu)成的陽(yáng)極；玻璃腔體4內(nèi)至少設(shè)置有一根金屬絲3，在金屬絲3上制備的碳納米管2構(gòu)成陰極，且陰極由固定在玻璃腔4內(nèi)壁上靠?jī)啥说膹椥越饘巽^1繃緊固定，在固定處引陰極引線；相應(yīng)的陽(yáng)極導(dǎo)電膜5上還涂敷熒光粉膜6，一根金屬絲3對(duì)應(yīng)一種顏色的敷熒光粉膜6；最后將裝有陽(yáng)極和陰極的玻璃腔體抽真空封裝。
2.如權(quán)利要求1所述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，其特征在于，所述玻璃腔體4內(nèi)有幾根制備有碳納米管2的陰極，在相應(yīng)的不同區(qū)域涂幾種顏色的熒光粉6；可制成單色發(fā)光管，也可以制成多色發(fā)光管。
3.如權(quán)利要求1所述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，其特征在于，所述玻璃真空腔體4內(nèi)封入三根生長(zhǎng)碳納米管2的金屬絲3作為陰極，透明導(dǎo)電膜5構(gòu)成的陽(yáng)極上分別涂敷紅、綠、蘭三色熒光粉6，三個(gè)陰極可共用一個(gè)陽(yáng)極，也可使三個(gè)陰極各自獨(dú)立，構(gòu)成一個(gè)全色像素點(diǎn)的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光管。
4.如權(quán)利要求1所述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，其特征在于，所述陰極的碳納米管2可制備在金屬絲3上也可制備在金屬尖上，
5.如權(quán)利要求1所述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，其特征在于，所述的金屬絲3可以是鎢絲、鐵絲、鉬絲、鎳絲等，用彈性金屬鉤1繃緊固定，使其與陽(yáng)極平行。
6.如權(quán)利要求1所述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管，其特征在于，所述的彈性金屬鉤1為彈性金屬制成，用低玻粉燒結(jié)在玻璃管4內(nèi)光刻掉導(dǎo)電膜5兩端的位置上或點(diǎn)焊在與玻璃板封接好的接線柱上。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)陰極制備清洗金屬絲，用熱解法或CVD法或涂敷法工藝在金屬絲上制備碳納米管作為陰極；2)陽(yáng)極制備在玻璃板上或管內(nèi)壁制備透明導(dǎo)電膜，根據(jù)引線和裝配需要去除掉不需要透明導(dǎo)電膜的部分，在所需位置上涂敷熒光粉；3)制備金屬?gòu)椥糟^，并將其固定在相應(yīng)的位置，用以繃緊固定金屬絲，使陰陽(yáng)極保持平行；4)將至少一個(gè)陰極由固定在玻璃腔內(nèi)壁上靠?jī)啥说膹椥越饘巽^繃緊固定，在固定處引陰極引線；最后將裝有陽(yáng)極和陰極的腔體，抽真空封裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳納米管場(chǎng)致發(fā)射發(fā)光管及其制備方法，本方法可以制作成封在一個(gè)腔體的多色管或全色管。由金屬絲或金屬尖上制備碳納米管作為陰極，由制備在玻璃管內(nèi)壁上的透明導(dǎo)電膜作為陽(yáng)極，陰極采用彈性金屬鉤固定，在固定處引陰極引線；在陽(yáng)極導(dǎo)電膜上所需位置涂覆熒光粉膜。其制備過(guò)程包括陰極制備、陽(yáng)極制備、彈性金屬鉤的固定及銀漿引線，最后將裝有陽(yáng)極和陰極的玻璃管腔體抽真空封裝。本發(fā)明利用碳納米管優(yōu)良的發(fā)射特性和金屬絲半徑小發(fā)射效率高的特點(diǎn)，提高了發(fā)光效率；用彈性金屬鉤來(lái)固定金屬絲能很好地釋放工作過(guò)程中溫度變化引起的熱脹冷縮，使陰陽(yáng)極保持平行，增加了發(fā)光管的穩(wěn)定性和使用壽命。
文檔編號(hào)H01J31/12GK1492469SQ0313456
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者朱長(zhǎng)純, 張秀霞 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)