CN101285960B - 场发射背光源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种场发射背光源。所述的场发射背光源包括阳极基板、阴极基板及设置在阳极基板上的荧光层，所述阳极基板与所述荧光层之间设置有光反射层，所述阴极基板是透明的，所述阴极基板上设置有透明导电层及透光的阴极，所述阴极为透明的碳纳米管薄膜，所述碳纳米管薄膜为定向排列的多个碳纳米管束首尾相连形成。所述场发射背光源的出射光具有高均匀性。

Description

场发射背光源
技术领域
本发明涉及一种背光源，尤其涉及一种场发射背光源。
背景技术
平面光源在众多领域均有广泛应用，尤其是在信息显示领域。包括液晶显示器在内的多种被动式显示器件都需要一个能够均匀发光的平面光源为其提供光源。现有技术中一般采用光学方法对点光源或线光源进行处理得到一个均匀平面光源，比如液晶的背光板就是采用导光板及扩散片将线光源分散成一个平面光源。
然而，采用这种转化方式工作的平面光源装置无法直接得到平面光，必须进行后续的光学处理来得到。并且，还需要装配经过精密加工的光学部件，如微透镜、导光板等，从而增加该部分光学部件的费用，使得生产成本提高。
目前，业界也有利用场发射效应来制造光源装置。其主要工作原理为：当阴极处于比阳极或栅极低的电位时，阴极表面有指向阳极或栅极的电场，若电场强度足够，阴极开始发射电子，这些电子在阳极电场的作用下到达阳极，轰击附着于阳极的荧光粉，从而使荧光粉发生能级跃迁而发光。相对于以往的技术，特别是日光灯管，这种场发射光源只需将阴阳极之间抽成真空，而不须充入任何气体，如汞等有害气体，不会造成对环境的污染。
然而，在传统的场发射背光源中，光线直接从阳极出射，而荧光层厚度的不均匀以及阴极发出的电子的不均匀均可导致荧光层发光不均匀。而且，由于光线直接从阳极出射，则最终的出射光也不均匀。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种出光均匀的场发射背光源。
一种场发射背光源，包括阳极基板、阴极基板及设置在阳极基板上的荧光层，所述阳极基板与所述荧光层之间设置有光反射层，所述阴极基板是透明的，所述阴极基板上设置有透明导电层及透光的阴极，所述阴极为透明的碳纳米管薄膜，所述碳纳米管薄膜为定向排列的多个碳纳米管束首尾相连形成。
所述场发射背光源中，阴极发射出电子轰击荧光层，荧光层发出的一部分光线直接透过阴极以及阴极基板发射出来，这一部分的光线从阳极到达阴极出射，进行了分散，因此均匀性得以提高。而另一部分光线经光反射层反射后再透过阴极以及阴极基板发射出来，这一部分的光线经过反射变得更加分散，因此可以提高背光源出射光的均匀性。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例的场发射背光源结构示意图。
图2是本技术方案第二实施例的场发射背光源结构示意图。
图3是本技术方案第二实施例的场发射背光源的阴极结构示意图。
图4是本技术方案第三实施例的场发射背光源结构示意图。
图5是本技术方案第四实施例的场发射背光源结构示意图。
具体实施方式
参阅图1，本技术方案第一实施例的场发射背光源10包括阴极基板11、透明导电层112、阴极12、荧光层13、光反射层14、阳极基板15以及支撑条16。
阴极基板11与阳极基板15相对设置。支撑条16设置在阴极基板11与阳极基板15之间，使阴极基板11与阳极基板15之间形成一空间。由于阴极基板11与阳极基板15之间会抽成真空，因此支撑条16须由强度较高的材料如金属或者陶瓷形成。
阴极基板11由透明的材料形成，例如透明的玻璃板。透明导电层112可以采用氧化铟锡薄膜，其设置在阴极基板11上靠近阳极基板15一侧的表面上。阴极12为透明的碳纳米管薄膜，其设置在透明导电层112上靠近阳极基板15一侧的表面上，其厚度可为5微米到20微米。优选的，可采用透明的胶水将碳纳米管薄膜粘贴在透明导电层112上。
阳极基板15可采用导电的金属板或者不导电的基板，当采用不导电的基板时可在基板上形成导电的涂层，导电的涂层材料可为金、银、铜、铝或镍。光反射层14设置在阳极基板15靠近阴极基板11一侧的表面上。光反射层14可为光反射片，或者形成在阳极基板15上的光反射涂层。由于银层、铝层均具有高的光反射率，因此当采用银、铝层作为导电的涂层时，该涂层同时可以作为光反射层14。荧光层13设置在光反射层14靠近阴极基板11一侧的表面上。
上述透明的碳纳米管薄膜可由以下方法制备：提供一超顺排碳纳米管阵列；从上述碳纳米管阵列中选定一定宽度的多个碳纳米管片断，例如采用具有一定宽度的胶带接触碳纳米管阵列以选定一定宽度的多个碳纳米管片断；以一定速度沿基本垂直于碳纳米管阵列生长方向拉伸该多个碳纳米管片断，以形成一连续的第一碳纳米管薄膜。在上述拉伸过程中，该多个碳纳米管片断在拉力作用下沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管片断分别与其他碳纳米管片断首尾相连地连续地被拉出，从而形成一碳纳米管薄膜。该碳纳米管薄膜为定向排列的多个碳纳米管束首尾相连形成的具有一定宽度的碳纳米管薄膜。该碳纳米管薄膜中碳纳米管的排列方向基本平行于碳纳米管薄膜的拉伸方向。
以上方法可以得到碳纳米管排列方法基本一致的碳纳米管薄膜，当然还可以将两张或多张碳纳米管薄膜重叠并使碳纳米管的排列方向相互错开得到多层的碳纳米管薄膜。
本实施例的背光源10中，阴极12发射出电子轰击荧光层13，荧光层13发出的一部分光线直接透过阴极12以及阴极基板11发射出来。而另一部分光线经光反射层14反射后再透过阴极12以及阴极基板11发射出来，这一部分的光线经过反射变得更加分散，因此可以提高背光源10出射光的均匀性。
参阅图2及图3，第二实施例的场发射背光源20与第一实施例的场发射背光源10相似，不同之处在于阴极22为由大量包含碳纳米管的电子发射体222构成的点阵，且阴极基板21的外侧还设置有扩散片27。阴极基板21与阴极22之间设置有透明导电层224。透明导电层224为透明的氧化铟锡导电薄膜。所述电子发射体222可为长方体、立方体或者圆柱形。本实施例当中，电子发射体222为立方体形，其边长可为10微米到1毫米。扩散片27上形成有扩散结构272，本实施例中，扩散结构272为V形槽。当然扩散结构272还可为锥形、锥台形及圆柱形的突起或者凹陷。扩散片27可以采用注射成型的万法制造。
所述电子发射体222含有碳纳米管、低熔点玻璃及导电金属微粒，碳纳米管所选的长度在5～15微米范围内为佳，过短会减弱碳纳米管的场发射特性，过长容易使碳纳米管折断。低熔点玻璃的熔点在400～500℃的范围内，低熔点玻璃起到将碳纳米管和透明导电层224进行粘结，防止碳纳米管从透明导电层224上脱落，从而延长阴极22的使用寿命。导电金属微粒的材料选自氧化铟锡或银，可保证碳纳米管和透明导电层224电性连接。
电子发射体222的分布密度并无特殊限制，从电子发射均匀性的角度来看，电子发射体222分布密度越大越好，但是电子发射体222分布密度过高则最终出射光的均匀性降低，因此只要最终的出射光均匀性满足要求，电子发射体222可以以任何密度分布，例如相互之间隔开10微米到10毫米。
本实施例的阴极22可以由以下的方法制备：
首先，提供一碳纳米管浆料。所述浆料可以通过将碳纳米管、导电金属微粒、低熔点玻璃及有机载体混合得到。所述浆料各成份的配制浓度比例分别为：5～15％的碳纳米管、10～20％的导电金属微粒、5％的低熔点玻璃及60～80％的有机载体。导电金属微粒的材料是选自氧化铟锡或银，所述有机载体是作为主要溶剂的松油醇、作为增塑剂的少量邻位苯二甲酸二丁酯及作为稳定剂的少量乙基纤维素的混合载体。将各成份按比例混合后，可通过超声震荡的方法使各成份在浆料中均匀分散而得到均匀稳定的浆料。
提供一模板，所述模板的制备包括以下步骤：在一丝网上形成一层胶层，然后通过对胶层进行曝光及显影等制程在胶层上形成通孔。将所述模板置于所述阴极基板21上，使丝网向上，然后将上述碳纳米管浆料施加在所述丝网上，用刮刀在丝网上进行刮涂的动作，使碳纳米管浆料填充在通孔中，移除模板后，就在阴极基板21表面上形成了与模板上通孔相对应的点阵。
烘干溶剂，对阴极基板21进行焙烧，焙烧的目的是使低熔点玻璃熔融，起到粘结碳纳米管和透明导电层224的作用，导电金属微粒可保证碳纳米管和透明导电层电性连接。低熔点玻璃的熔点在400～500℃的范围内，当然，所选透明导电层224的材料熔点比低熔点玻璃的熔点要高。为进一步地增强阴极22的场发射特性，在经过烘干和焙烧之后，对电子发射体222的表面进行摩擦，碳纳米管被摩擦引起的静电吸引而冒头，取向一致，从而达到增强场发射阴极的场发射特性的目的。
相比于第一实施例的场发射光源，本实施例的场发射光源20具有均匀的电子发射密度，相应的，最终的出射光也具有更高的均匀性。
参阅图4，第三实施例的场发射背光源30与第二实施例的场发射背光源20相似，不同之处在于阴极基板31与扩散片37为一体成型的。
本实施例中，由于阴极基板31与扩散版37之间不具有另外的界面，从而降低了光损耗，能提高最终出射光的亮度。
参阅图5，第五实施例的场发射背光源40与第四实施例的场发射背光源30相似，不同之处在于阴极基板41的两个表面上均形成有扩散结构。
本实施例中，阴极基板41两个表面上均形成有扩散结构，可进一步提高出射光的均匀性。阴极基板可以采用注射成型的方式得到。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种场发射背光源，其包括阳极基板、阴极基板及设置在阳极基板上的荧光层，其特征在于，所述阳极基板与所述荧光层之间设置有光反射层，所述阴极基板是透明的，所述阴极基板上设置有透明导电层及透光的阴极，所述阴极是透明的，由两张或多张碳纳米管薄膜重叠并使碳纳米管的排列方向相互错开组成，每张碳纳米管薄膜是定向排列的多个碳纳米管束首尾相连形成。
2.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述碳纳米管薄膜的厚度为5微米到20微米。
3.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述阴极基板的至少一表面上设置有扩散片，所述扩散片上形成有扩散结构。
4.如权利要求3所述的场发射背光源，其特征在于，所述扩散片与所述阴极基板为一体形成的。
5.如权利要求3所述的场发射背光源，其特征在于，所述扩散结构为V形槽、锥形、半球形、圆柱形或锥台形的突出或凹陷。
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