超大拼接显示屏的场致发射显示模块及其制备方法.pdf

本发明涉及场致发射显示技术领域，尤其涉及一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块及其制备方法，包括阳极玻璃基板、阴极玻璃基板、封接边、荧光粉、隔离子、阴极发射体，其特征在于：阳极玻璃基板与阴极玻璃基板呈上下平行布置，阳极玻璃基板与阴极玻璃基板之间设有呈栅格状布置的隔离子，在阳极玻璃基板与阴极玻璃基板的左右两侧边缘预留宽度1/2像素间距的封接边。本发明同现有技术相比，制备工艺比LED简单，采用低成本的厚膜工艺，器件沿用真空荧光显示管的工艺，投资和生产成本远低于LED；基于场致发射显示单元模块的拼接大屏幕具有制作成本低、亮度高、稳定性好、寿命长、功耗低、响应速度快、全彩显示和对环境的兼容性好等优点。

1.  一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块，包括阳极玻璃基板、阴极玻璃基板、封接边、荧光粉、隔离子、阴极发射体，其特征在于：阳极玻璃基板(7)与阴极玻璃基板(8)呈上下平行布置，阳极玻璃基板(7)与阴极玻璃基板(8)之间设有呈栅格状布置的隔离子(11)，在阳极玻璃基板(7)与阴极玻璃基板(8)的左右两侧边缘预留宽度1/2像素间距的封接边(9)，在阳极玻璃基板(7)的下表面设有条状阳极电极(6)，在条状阳极电极(6)下表面设有荧光粉层(10)，对应条状阳极电极两端处的阳极玻璃基板前后两侧设有阳极侧引线(41)，在阴极玻璃基板(8)上表面设有条状阴极电极(2)对应条状荧光粉层(10)，在条状阴极电极(2)表面覆有一层冷阴极发射体(12)，在阴极玻璃基板(8)背面设有背电极(5)，背电极(5)与条状阴极电极(2)的两端采用阴极侧引线(4)连接，所述阴极玻璃基板(8)上设有一排气孔(3)。

2.  一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块的制备方法，其特征在于包括如下工艺流程：阴极制备、阳极制备、阴阳极封装，所述的阴极制备包括如下工艺：(1)阴极玻璃基板准备：阴极玻璃基板切割，侧面抛光，中间预留排气孔，清洗；(2)阴极电极及背电极制备：在阴极玻璃基板正反两面采用印刷或蒸发或溅射方法制备金属或导电氧化物薄膜，再采用光刻腐蚀法使阴极电极及背电极图形化；(3)阴极电极与背电极连线：采用喷涂方法在阴极玻璃基板的一侧面对应阴极电极及背电极的区域喷上导电浆料作为阴极侧引线，并使阴极电极与背电极导通；(5)冷阴极发射体制备：采用生长或印刷的方法在阴极电极上制备冷阴极发射体；所述的阳极制备包括如下工艺：(1)阳极玻璃基板准备：阳极玻璃基板切割，侧面抛光，清洗；(2)透明的阳极电极制备：采用真空沉积或丝网印刷的成膜方式，在阳极玻璃基板上表面制备透明导电薄膜层，采用光刻腐蚀技术，使阳极电极图形化；(3)阳极电极侧引出：采用喷涂方法在阳极玻璃基板的一侧面对应阳极电极的区域喷上导电浆料作为阳极侧引线，使阳极电极通过阳极玻璃基板侧面引出；(4)阳极荧光粉制备：采用印刷或电泳方法将荧光粉转移到透明的阳极电极上；所述的阴阳极封装为：(1)将有上述制备的阳极玻璃边缘预涂低熔点玻璃粉浆料；(2)低熔点玻璃粉浆料预烧；(3)隔离子放置：采用自动点胶机放置50-200μm的二氧化硅小球在阳极基板上作为隔离子；(4)阴阳极玻璃组装烧结：将阴阳极玻璃装配好后，在氮气保护下以450℃高温烧结30min；(6)器件排气、封离：通过阴基玻璃基板的排气孔，采用真空排气台排气至5×10^-4Pa～1×10^-5Pa，封离并激活吸气剂；(7)阳极侧引线与阴极玻璃基板背电极连线：采用喷涂法在阴、阳极玻璃基板侧引线区域再次喷涂银浆，使阳极ITO电极与背电极连通，阴极与阳极通过侧面引出的侧引线全部会集在阴极玻璃基板的背面作为电信号引入区域。

3.  如权利要求2所述的一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块的制备方法，其特征在于：所述的金属为Ag或Al或Cu或Cr或Ni，或采用导电氧化物ZnO:Al或ITO或SnO₂。

4.  如权利要求2所述的一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块的制备方法，其特征在于：所述的导电浆料为银浆或导电石墨浆料。

5.  如权利要求2所述的一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块的制备方法，其特征在于：采用生长或印刷的方法在阴极电极上制备冷阴极发射体，是将碳纳米管浆料或氧化锌纳米纤维采用印刷的方法制备在阴极电极上，或将碳纳米管浆料或氧化锌纳米纤维或硅纳米尖锥，采用定向生长的方法制备在阴极电极上。

6.  如权利要求2所述一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块，其特征在于：所述的排气孔的孔径小于像素间距。

超大拼接显示屏的场致发射显示模块及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及场致发射显示技术领域，尤其涉及一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块及其制备方法。
[背景技术]
随着网络的普及和信息化进程的加快，超大、逼真、多功能成了人们对多媒体显示终端的共同追求，要实现超大屏幕显示，即尺寸在100英寸以上，一般通过电视墙、投影、发光二极管LED三种形式，其中，电视墙的最大缺陷在于由多个电视拼接而成，拼接线会将完整的画面分割成几何块；而投影只能用于室内且不能在自然光下正常使用。
目前实现大屏幕显示的主流产品是LED，它已被广泛地应用于机场、港口、车站的信息显示屏，大型集会、体育和文娱演出视频直播和信息显示，民用和军用调度指挥中心信息显示，证券交易所、邮政、电信、商业、展览和广告信息显示等领域。虽然国内企业在我国LED大屏幕的市场占有率几乎达到了百分之百，但全彩屏的重要材料：蓝光和纯绿光LED几乎完全依赖进口，在技术上的落后使国内大屏幕市场一直处于一种比较被动的地位，价格居高不下，严重限制了国内大屏幕市场的发展。
[发明内容]
本发明的目的在于克服现有技术的不足，利用场致发射的原理，即通过在冷阴极材料，如纳米碳管、氧化锌纳米纤维、硅纳米尖锥等表面加上一个强电场使电子发生隧穿发射后轰击荧光粉发光，并采用小于1/2像素的封接边，同时电极引线走侧引线背引出的结构，来实现模块的无缝拼结，而设计的一种场致发射显示模块。
为实现上述目的，本发明提出一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块，包括阳极玻璃基板、  阴极玻璃基板、封接边、荧光粉、隔离子、阴极发射体，其特征在于：阳极玻璃基板与阴极玻璃基板呈上下平行布置，阳极玻璃基板与阴极玻璃基板之间设有呈栅格状布置的隔离子，在阳极玻璃基板与阴极玻璃基板的左右两侧边缘预留宽度1/2像素间距的封接边，在阳极玻璃基板的下表面设有条状阳极电极，在条状阳极电极下表面设有荧光粉层，对应条状阳极电极两端处的阳极玻璃基板前后两侧设有阳极侧引线，在阴极玻璃基板上表面设有条状阴极电极对应条状荧光粉层，在条状阴极电极表面覆有一层冷阴极发射体，在阴极玻璃基板背面设有背电极，背电极与条状阴极电极的两端采用阴极侧引线连接，所述阴极玻璃基板上设有一排气孔。
一种超大拼接显示屏的场致发射显示模块的制备方法，其特征在于包括如下工艺流程：阴极制备、阳极制备、阴阳极封装，所述的阴极制备包括如下工艺：(1)阴极玻璃基板准备：阴极玻璃基板切割，侧面抛光，中间预留排气孔，清洗；(2)阴极电极及背电极制备：在阴极玻璃基板正反两面采用印刷或蒸发或溅射方法制备金属或导电氧化物薄膜，再采用光刻腐蚀技术使阴极电极及背电极图形化；(3)阴极电极与背电极连线：采用喷涂方法在阴极玻璃基板的一侧面对应阴极电极及背电极的区域喷上导电浆料作为阴极侧引线，并使阴极电极与背电极导通；(5)冷阴极发射体制备：采用生长或印刷的方法在阴极电极上制备冷阴极发射体；所述的阳极制备包括如下工艺：(1)阳极玻璃基板准备：阳极玻璃基板切割，侧面抛光，清洗；(2)透明的阳极电极制备：采用真空沉积如PVD、CVD，或采用丝网印刷的成膜方式，在阳极玻璃基板上表面制备透明导电薄膜层，采用光刻腐蚀技术，使阳极电极图形化；(3)阳极电极侧引出：采用喷涂方法在阳极玻璃基板的一侧面对应阳极电极的区域喷上导电浆料作为阳极侧引线，使阳极电极通过阳极玻璃基板侧面引出；(4)阳极荧光粉制备：采用印刷或电泳方法将荧光粉转移到透明的阳极电极上；所述的阴阳极封装为：(1)将有上述制备的阳极玻璃边缘预涂低熔点玻璃粉浆料；(2)低熔点玻璃粉浆料预烧；(3)隔离子放置：采用自动点胶机放置100μm(该参数可设置一个范围)的二氧化硅小球在阳极基板上作为隔离子；(4)阴阳极玻璃组装烧结：将阴阳极玻璃装配好后，在氮气保护下以450℃高温烧结30min；(6)器件排气、封离：通过阴基玻璃基板的排气孔，采用真空排气台排气至5×10^-4Pa至1×10^-5Pa封离并激活吸气剂；(7)阳极侧引线与阴极玻璃基板背电极连线：采用喷涂法在阴、阳极玻璃基板侧引线区域再次喷涂银浆，使阳极ITO电极与背电极连通，阴极与阳极通过侧面引出的侧引线全部会集在阴极玻璃基板的背面作为电信号引入区域。
所述的金属为Ag或Al或Cu或Cr或Ni，或采用导电氧化物ZnO:Al或ITO或SnO₂。
所述的导电浆料为银浆或导电石墨浆料。
采用生长或印刷的方法在阴极电极上制备冷阴极发射体，是将碳纳米管浆料或氧化锌纳米纤维采用印刷的方法制备在阴极电极上，或将碳纳米管浆料或氧化锌纳米纤维或硅纳米尖锥采用定向生长的方法制备在阴极电极上。
所述的排气孔的孔径小于像素间距。
本发明同现有技术相比，制备工艺比LED简单，可采用低成本的厚膜工艺制备，器件沿用真空荧光显示管(VFD)的工艺，投资和生产成本将远低于LED，按保守估计，大屏幕显示器的售价约为LED大屏幕的40％；基于场致发射显示单元模块的拼接大屏幕具有制作成本低、亮度高、稳定性好、寿命长、功耗低、响应速度快、全彩显示和对环境的兼容性好等优点，完全具备与LED挑战的潜力，可以制备各种规格尺寸的场发射显示单元模块，并用于实现任意大小的拼接显示屏，是一种非常有前途的大屏幕显示新技术。
[附图说明]
图1本发明的结构示意图。
图2为本发明实施例中阴极的正面示意图。
图3为本发明实施例中阴极的背面示意图。
图4为本发明实施例中阳极的正面示意图。
图5是本发明的制备工艺流程图。
参见附图1-图4，2为条状阴极电极；3为排气孔；4为阴极侧引线；5为背引线；6为条状阳极电极，呈透明状；7为阳极玻璃基板；8为阴极玻璃基板；9为封接边；10为荧光粉层；11为隔离子；12为冷阴极发射体；41为阳极侧引线。
[具体实施例]
下面结合实例对本发明作进一步说明，并不限制本发明的内容。
实施例1
设计16×16单个字符显示模块，并可用于大屏幕拼接显示；玻璃基板尺寸96mm×96mm，单个像素尺寸4mm×4mm，像素间距2mm，预留封接边尺寸1mm；采用全厚膜工艺制备，阴极材料采用碳纳米管，具体工艺步骤如下：
1、阴极基板玻璃切割；侧面采用玻璃磨边机抛光、倒角；玻璃中心打2mm直径的孔作为排气孔；丙酮、酒精、去离子水超声清洗；
2、在阴极玻璃基板上印刷图形化的银浆导电层作为阴极电极，以200℃，烘干10min；
3、在阴极玻璃基板背面印刷图形化的银浆背电极，以200℃烘干10min；
4、采用喷涂法在阴极玻璃基板侧面连接银浆导电层及银浆背电极处处喷涂银浆，使阴极导电层与背电极连通，以530℃高温烧结20min；
5、阴极电极表面印刷碳纳米管浆料，以120℃烘干20min，再以350℃烧结20min；
6、阳极ITO玻璃切割；侧面采用玻璃磨边机抛光、倒角；丙酮、酒精、去离子水超声清洗；
7、光刻工艺实现ITO电极图形化；
8、采用喷涂法在阳极玻璃基板侧面对应ITO电极区域喷涂银浆，使阳极ITO电极引至侧面，并以450℃烧结20min；
9、阳极ITO导电层表面印刷荧光粉浆料，并以120℃烘干20min；
10、阳极采用自动点胶机在预留封接边区域涂低熔点玻璃粉浆料；
11、阳极低熔点玻璃粉以450℃预烧20min；
12、采用自动点胶机放置100μm的二氧化硅小球在阳极基板上作为隔离子；
13、阴极基板与阳极基板组装，在氮气保护下，以450℃高温烧结30min；
14、采用真空排气台，通过阴极玻璃基板预留的排气孔来排气至5×10^-5Pa左右，然后封离并激活吸气剂。
15、采用喷涂法在阴、阳极玻璃基板侧面对应电极的区域喷涂银浆，使阳极ITO电极与背电极连通，并以300℃烧结30min，便得到用于超大拼接显示屏的场致发射显示模块，然后根据拼接设计需要，通过模块边缘预留的封接边拼接成16×16的大屏幕。
场致发射显示模块是一种理想的替代LED的大屏幕拼接元器件，由于其发光原理与阴极射线管CRT完全一样，因此不难理解其具有高亮度、高对比度、高分辨率、纯美的色再现性等最佳的显示品质；同时场致发射又被称为冷阴极发射，没有热能耗散、无电磁辐射、能量转换效率高，可以实现平板化，是一种理想的平板显示器件。