CN109449075B - 一种液晶显示装置的背光源模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置的背光源模组，省略了隔离柱的使用，极大的降低了背光源结构的复杂程度，制作工艺极其简单，降低了制造成本，同时，阴极基板与阳极基板的间距由背光源框架两侧的可调节凸台决定，可适应多种应用场景背光源的要求。

Description

一种液晶显示装置的背光源模组
技术领域
本发明涉及显示设备领域，尤其涉及一种液晶显示装置的背光源模组。
背景技术
场发射背光源作为一种新型面状光源，不仅是平面光源而且是自发光组件，应用在背光模组上可省掉如扩散膜及导光板等光学薄膜，降低成本压力；同时，还具有发光效率高、功耗低、寿命长、厚度薄、调节方便等优点，尤其适合于中大尺寸的LCD显示器，对于76cm以上显示屏，更是具有深远意义。此外，场发射背光源还是一种二维光源，易于扫描，并能形成矩阵结构以产生局部变暗，作为LCD的背光源，可提高LCD的动态范围。
目前国内外场发射背光源主要集中在碳纳米管场发射(CNT-FED)背光源，碳纳米管(CNT)由于其独特的几何结构以及优良的力学、电学、热学性能使其在场发射平板显示器领域有着广泛的应用前景。另一方面，氧化锌纳米结构由于其结构形态类似于CNT而展现出优异的光电子性能。由于其优良的性能目前也已成为研究热点。然而上述两种材料都有自身的缺点，碳纳米管由于是碳基材料，容易和氧气发生反应而被破坏，用其作场发射体对真空度要求很高；氧化锌本身是氧化物，它可以克服上述碳纳米管的缺点，然而由于氧化锌是半导体。导电性相比碳纳米管要差，因此大部分氧化锌发射体的场发射强度要比碳纳米管差。
鉴于此，有必要提供一种新型的平面型场致发射背光源结构，突破现有技术的壁垒。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种液晶显示装置的背光源模组。
本发明是以如下技术方案实现的：
一种液晶显示装置的背光源模组，所述背光源模组包括阳极基板、阴极基板以及背光源框架，所述阳极基板位于背光源框架的上部，所述阴极基板位于背光源框架的下部，所述阳极基板由导电基板和设置于导电基板内表面的荧光层所组成，所述阴极基板包括玻璃基板、设置于玻璃基板表面的透明阴极、栅极和填充在阴极与栅极的间隙中的掺杂型复合碳纳米管。
进一步地，所述阳极基板和阴极基板由背光源框架两侧的可调节凸台隔离，所述凸台包括凸台本体、调节螺杆、滑动柱、锁紧螺钉。
进一步地，所述调节螺杆设置在所述凸台本体的内部，通过螺纹配合，所述滑动柱位于所述调节螺杆的下端，设置在凸台本体的滑道内，随调节螺杆共同运动，所述锁紧螺钉位于滑动柱的侧面，设置在凸台本体的内部，用于锁紧滑动柱。
进一步地，通过阴极基板的透明阴极及栅极之间施加高压电场，掺杂型复合碳纳米管层中的有效成分在高压电场的激发下，发射出电子，通过掺杂型复合碳纳米管阵列，轰击到荧光层，荧光层发出的光线直接透过透明阴极以及玻璃基板发射出来，在阴极中的掺杂型复合碳纳米管层的作用下，保证了背光源出射光的均匀性。
进一步地，所述背光源模组包括阳极基板，阴极基板、以及背光源框架，所述阳极基板位于背光源框架的上部，所述阴极基板位于背光源框架的下部，阳极基板和阴极基板由背光源框架两侧的可调节凸台隔离，所述阳极基板由导电基板和设置于导电基板内表面的荧光层所组成；所述阴极基板有一透明的玻璃基板、设置于玻璃基板表面的透明阴极、设置于透明阴极表面的掺杂型复合碳纳米管层。
进一步地，所述背光源模组中，在阴极基板的透明阴极及阳极基板的导电基板上施加高压电场，掺杂型复合碳纳米管层中的有效成分在高压电场的激发下，发射出电子，通过掺杂型复合碳纳米管阵列，轰击到荧光层，荧光层发出的光线直接透过透明阴极以及玻璃基板发射出来，在阴极中的掺杂型复合碳纳米管层的作用下，保证了背光源出射光的均匀性。
进一步地，所述掺杂型复合碳纳米管的具体制作步骤如下：
步骤31、制备基板，将制备好的基板行划片，清洗基板；
步骤32、通过催化剂化学气相沉积法在基板上制备出碳纳米管；
步骤33、将CuI和SnI溶解于2-甲氧基乙醇中制成金属前体溶液；
步骤34、使用超声波震碎器将所述金属前体溶液混合；
步骤35、使用一步旋转镀膜法将混合后的金属前体溶液涂布于碳纳米管上形成a-CuSnI层，进行退火反应，制成掺杂型复合碳纳米管。
进一步地，所述掺杂型复合碳纳米管的厚度为28-34微米，其中所述碳纳米管层的厚度优选地为16-20微米，所述a-CuSnI层的厚度优选地为8-18微米。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种液晶显示装置的背光源模组，省略了隔离柱的使用，极大的降低了背光源结构的复杂程度，制作工艺极其简单，降低了制造成本，同时，阴极基板与阳极基板的间距由背光源框架两侧的可调节凸台决定，可适应多种应用场景背光源的要求。
此外，还设计了新型掺杂型复合碳纳米管，使碳纳米管阵列的电流发射更加均匀，提高它的发射电流密度和稳定性，由此带来的发光均匀性及稳定性得到明显的改善，同时，由于阳极基板与阴极基板有一定间隔，从阳极反射的光，其照度经过空间平均而得以提高均匀性，并结合场发射光源具有的阵列可调制特点，该类型的场发射光源可作为液晶显示的背光源，将使液晶显示背光源具有低功耗、高亮度、高速响应的特点。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种液晶显示装置的背光源模组示意图；
图2是本发明提供的调节凸台的剖视图；
图3是本发明第二实施例提供的一种液晶显示装置的背光源模组示意图；
图4是本发明提供的薄膜的SEM形态检测图。
其中：1-阳极基板，11-导电基板，12-荧光层，2-阴极基板，21-玻璃基板，22-透明阴极，23-栅极，24-掺杂型复合碳纳米管，3-背光源框架，110-阳极基板，111-导电基板，112-荧光层，120-阴极基板，121-玻璃基板，122-透明阴极，123-掺杂型复合碳纳米管，130-背光源框架，31-凸台本体，32-调节螺杆，33-滑动柱，34-锁紧螺钉。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
一种液晶显示装置的背光源模组，如图1所示，包括阳极基板1、阴极基板2以及背光源框架3，所述阳极基板1位于背光源框架3的上部，所述阴极基板2位于背光源框架3的下部，阳极基板1和阴极基板2由背光源框架3两侧的可调节凸台隔离，所述阳极基板1由导电基板11和设置于导电基板11内表面的荧光层12所组成；所述阴极基板2有一透明的玻璃基板21、设置于玻璃基板21表面的透明阴极22、栅极23和填充在阴极22与栅极23的间隙中的掺杂型复合碳纳米管24。
所述背光源框架的可调节凸台，如图2所示，包括凸台本体31、调节螺杆32、滑动柱33、锁紧螺钉34。所述调节螺杆32设置在所述凸台本体31的内部，通过螺纹配合；所述滑动柱33位于所述调节螺杆32的下端，设置在凸台本体31的滑道内，随调节螺杆32共同运动；所述锁紧螺钉34位于滑动柱33的侧面，设置在凸台本体31的内部，用于锁紧滑动柱33。
所述液晶显示装置的背光源模组中，在阴极基板2的透明阴极22及栅极23之间施加高压电场，掺杂型复合碳纳米管层24中的有效成分在高压电场的激发下，发射出电子，通过掺杂型复合碳纳米管阵列，轰击到荧光层12，荧光层12发出的光线直接透过透明阴极22以及玻璃基板21发射出来，在阴极2中的掺杂型复合碳纳米管层24的作用下，保证了背光源出射光的均匀性。
采用掺杂型复合碳纳米管层的液晶显示装置的背光源模组对真空度要求不高，因此可以省略隔离柱的使用，并通过冲入氩气或氮气保证介质均匀度，大大降低了背光源结构的复杂程度，同时，阴极基板2与阳极基板1的间距由背光源框架3两侧的可调节凸台决定，可适应多种应用场景背光源的要求。
实施例2：
一种液晶显示装置的背光源模组，如图3所示，包括阳极基板110，阴极基板120、以及背光源框架130，其特征在于：所述阳极基板110位于背光源框架130的上部，所述阴极基板120位于背光源框架130的下部，阳极基板110和阴极基板120由背光源框架130两侧的可调节凸台隔离，所述阳极基板110由导电基板111和设置于导电基板111内表面的荧光层112所组成；所述阴极基板120有一透明的玻璃基板121、设置于玻璃基板121表面的透明阴极122、设置于透明阴极122表面的掺杂型复合碳纳米管层123。
所述液晶显示装置的背光源模组中，在阴极基板120的透明阴极122及阳极基板110的导电基板111上施加高压电场，掺杂型复合碳纳米管层123中的有效成分在高压电场的激发下，发射出电子，通过掺杂型复合碳纳米管阵列，轰击到荧光层112，荧光层112发出的光线直接透过透明阴极122以及玻璃基板121发射出来，在阴极120中的掺杂型复合碳纳米管层123的作用下，保证了背光源出射光的均匀性。采用掺杂型复合碳纳米管层的液晶显示装置的背光源模组对真空度要求不高，因此可以省略隔离柱的使用，并通过冲入氩气或氮气保证介质均匀度，大大降低了背光源结构的复杂程度。
实施例3：
本发明所述掺杂型复合碳纳米管的具体制作步骤如下：
步骤31、制备基板，优选地，所述基板选自透明基板、生物融合型基板、玻璃基板或透明玻璃基板，将制备好的基板行划片，清洗基板；
步骤32、通过催化剂化学气相沉积(PECVD)法制备出的碳纳米管，选用金属Ni作为金属催化剂，将制备好催化剂薄膜的基板放置在加热台上，碳源气体由氮气和乙炔组成，反应室抽真空至10-3mbar或者更低压力除去杂质和水蒸气，加热台升温至650℃，立即施加电压使其能耦合产生等离子气体，生长温度为控制在750℃；通过控制生长的时间来控制碳纳米管的高度；
步骤33、将CuI和SnI溶解于2-甲氧基乙醇中，金属前体溶液的浓度分别为0.52m和0.37m，(Sn/Cu+Sn)的摩尔比为10％，将其pH值控制在8.5；
步骤34、使用超声波震碎器将所述金属前体溶液混合45分钟并用0.40μm过滤膜过滤；
步骤35、以3000rpm的转速搅拌金属前提溶液60s后使用一步旋转镀膜法将混合后的金属前体溶液涂布于碳纳米管上形成a-CuSnI层，在130℃下进行退火反应，并在氩气中放置5小时，制成掺杂型复合碳纳米管，优选地，所述掺杂型复合碳纳米管的厚度为28-34微米，其中碳纳米管层的厚度为16-20微米，a-CuSnI层的厚度为8-18微米。
通过X光X射线光电子能谱分析a-CuSnI层中的Cu，I，Sn化学状态，Cu 2p3/2和I3d5/2的结合能分别为925和607eV，与γ-CuI相一致，a-CuSnI中所有Sn离子的价态为4+，Sn3d5/2的结合能为485.2eV，Sn可以通过抑制γ-CuI相的结晶来稳定a-CuSnI的非晶状态。使用紫外光电子能谱(UPS)测定研究了a-CuSnI的电子结构，如图4所示，(Sn/Cu+Sn)的摩尔比为10％的条件下，CuSnI薄膜的SEM形态能够清楚地检测到其无定形状态，加入外电场后，会使其体系成键的共价性减弱，金属性增强，有利于场发射电子的转移。
实施例4：
本发明所述实施例1中的液晶显示装置的背光源模组的具体制作步骤如下：
阴极电极和栅极电极的制作。利用光刻技术在玻璃基底的上表面形成厚膜银浆阴极电极和栅极电极，阴极电极和栅极电极处于同一平面，平行交替排列。
阴极基板的制作。采用实施例3所述的方法，将掺杂型复合碳纳米管设置于阴极电极表面及该阴极电极与栅极电极之间的间隙内，构成场致发射阴极基板。阳极基板的制作。在洁净的导电基板表面采用印刷或喷涂技术涂覆荧光粉层。
背光源制作。将阴极基板和阳极基板对准放入背光源框架内，整体放置到高温烘箱，530℃的温度下烧结30min，经排气封离后形成场致发射背光源。
进一步地，阴极基板与阳极基板的距离由背光源框体两侧的凸台高度决定，凸台高度为1000-10000μm，调节螺杆采用细牙螺纹，螺距为500-1000μm。
进一步地，所述阴极电极和栅极电极平行交替排列设置于同一平面上，且阴极电极和栅极电极之间存在一个间隙，所述间隙的宽度为1-3000μm。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种液晶显示装置的背光源模组，其特征在于，所述背光源模组包括阳极基板、阴极基板以及背光源框架，所述阳极基板位于背光源框架的上部，所述阴极基板位于背光源框架的下部，所述阳极基板和阴极基板由背光源框架两侧的可调节凸台隔离，所述阳极基板由导电基板和设置于导电基板内表面的荧光层所组成，所述阴极基板包括玻璃基板、设置于玻璃基板表面的透明阴极、栅极和填充在阴极与栅极的间隙中的掺杂型复合碳纳米管，所述阴极和栅极平行交替排列设置于同一平面上，所述凸台包括凸台本体、调节螺杆、滑动柱、锁紧螺钉；调节螺杆设置在所述凸台本体的内部，通过螺纹配合，所述滑动柱位于所述调节螺杆的下端，设置在凸台本体的滑道内，随调节螺杆共同运动，所述锁紧螺钉位于滑动柱的侧面，设置在凸台本体的内部，用于锁紧滑动柱；通过在所述阴极基板的透明阴极及栅极之间施加高压电场，掺杂型复合碳纳米管层中的有效成分在高压电场的激发下，发射出电子，通过掺杂型复合碳纳米管阵列，轰击到荧光层，荧光层发出的光线直接透过透明阴极以及玻璃基板发射出来，形成出射光均匀的背光源；所述掺杂型复合碳纳米管的具体制作步骤如下：制备基板，基板选自透明基板或生物融合型基板，将制备好的基板行划片，清洗基板；通过催化剂化学气相沉积法制备出的碳纳米管，选用金属Ni作为金属催化剂，将制备好催化剂薄膜的基板放置在加热台上，碳源气体由氮气和乙炔组成，反应室抽真空至10- 3mbar或者更低压力除去杂质和水蒸气，加热台升温至650℃，立即施加电压使其能耦合产生等离子气体，生长温度为控制在750℃；通过控制生长的时间来控制碳纳米管的高度；将CuI和SnI溶解于2-甲氧基乙醇中，金属前体溶液的浓度分别为0.52m和0.37m， Sn/(Cu+Sn)的摩尔比为10％，将其pH值控制在8.5；使用超声波震碎器将所述金属前体溶液混合45分钟并用0.40μm过滤膜过滤；以3000rpm的转速搅拌金属前体溶液60s后使用一步旋转镀膜法将混合后的金属前体溶液涂布于碳纳米管上形成a-CuSnI层，在130℃下进行退火反应，并在氩气中放置5小时，制成掺杂型复合碳纳米管，所述掺杂型复合碳纳米管的厚度为28-34微米，其中碳纳米管层的厚度为16-20微米，a-CuSnI层的厚度为8-18微米；通过X光X射线光电子能谱分析a-CuSnI层中的Cu，I，Sn化学状态，Cu 2p3/2和I 3d5/2的结合能分别为925和607eV，与γ-CuI相一致，a-CuSnI中所有Sn离子的价态为4+，Sn3d5/2的结合能为485.2eV，Sn通过抑制γ-CuI相的结晶来稳定a-CuSnI的非晶状态,使用紫外光电子能谱(UPS)测定研究了a-CuSnI的电子结构。
2.根据权利要求1所述液晶显示装置的背光源模组，其特征在于，所述阴极基板与阳极基板的距离由背光源框架两侧的凸台高度决定，凸台高度为1000-10000 μm，调节螺杆采用细牙螺纹，螺距为500-1000μm。
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