CN101303960B - 场发射背光源 - Google Patents

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Abstract

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，所述阴极包括多根金属丝，所述金属丝上设置有碳纳米管。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。包括液晶显示在内的多种被动显示技术都需要一个能够均匀发光的平面光源作为其主要部件。现有技术中一般采用光学方法处理得到一个均匀发光平面，比如液晶的背光板就是采用一套光学系统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。其主要工作原理在于：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。
有鉴于此，有必要提供一种出光均匀的场发射背光源。
发明内容
以下将以实施例说明一种出光均匀的场发射背光源。
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，所述阴极包括沿第一方向排列的相互间隔设置的多根金属丝，所述金属丝上设置有碳纳米管，每相邻两根金属丝之间的距离相同，该距离数值为10微米到10毫米范围内的任一数值。
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基板发射出来，而另一部分光线经光反射层反射后再透过阴极基板发射出来，由于阳极基板与阴极基板有一定间隔，从阳极出射的光，其照度经过空间平均而得以提高均匀性。而且本技术方案的场发射背光源的阴极中不需要使用透明电极，因此出射光在通过阴极时损耗更低，具有更高的发光效率。
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是本技术方案第一实施例的场发射背光源阴极结构示意图。
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的结构示意图。
图5是本技术方案第四实施例的场发射背光源的结构示意图。
图6是本技术方案第五实施例的场发射背光源的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1及图2，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、阴极12、荧光层13、光反射层14、阳极基板15以及多个支撑条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须由强度较高的绝缘材料如陶瓷或玻璃形成。
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。
阴极基板11由透明的材料形成，例如透明的玻璃板。阴极12包括多根金属丝122及汇流电极123，每根金属丝122上设置有碳纳米管。金属丝122均匀分布在阴极基板11上。金属丝122应具有一定导电性能。优选的，金属丝122由镍、钨、钼、钛、锆等电真空器件中常用的金属或合金形成。其直径可为10微米到1毫米。汇流电极123可采用与金属丝122相同的金属，但还可以采用其他的导电性好的金属。汇流电极123的作用为将外部电源输入的电流均匀分散到每根金属丝122中。当然可以用导线将每根金属丝122电连接到电源的电极上，此时可以不使用汇流电极123。
本实施当中，金属丝122相互平行设置。金属丝122在阴极基板11上的分布密度并无特殊限制。从发射电子角度来看，金属丝122的密度越大越好，但同时金属丝122分布密度太大时出射光的均匀性会降低，因此金属丝122的分布密度只要使得出射光的均匀性满足要求即可。本实施当中，相邻两根金属丝122之间的距离为10微米到10毫米。
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。由于阳极基板15与阴极基板11之间有一定间隔，从阳极12出射的光，其照度经过空间平均而得以提高均匀性。另外，由于金属丝122本身具有导电性，本实施例的阴极12中不需要使用透明导电层，出射光的损耗更低，具有更高的发光效率。当然为增加导电性可以在阴极基板11上设置一层透明导电层。
本实施例中的金属丝122可由以下方法制备：
首先，提供一碳纳米管浆料。所述碳纳米管浆料包括碳纳米管、导电金属微粒、低熔点玻璃及有机载体。其中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。
然后将上述碳纳米管浆料涂布在金属丝上，并去除碳纳米管浆料中的有机载体。去除有机载体可以用烘干或者自然晾干的方法。
最后再将金属丝122固定在阴极基板11上。例如使用胶水将金属丝122粘固在阴极基板11上，或者将金属丝122置于阴极基板11上进行焙烧，焙烧的目的是使低熔点玻璃熔融，可以将碳纳米管粘结在金属丝上并使金属丝固定在阴极基板11上。当然如果阴极基板11上设置有透明导电层，则也可以将金属丝122固定在透明导电层上。导电金属微粒可保证碳纳米管和金属丝122之间或透明导电层之间的电性连接。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12的场发射特性，在经过烘干和焙烧之后，对金属丝122的表面进行摩擦使碳纳米管露头并取向一致，从而达到增强场发射阴极的场发射特性的目的。
参阅图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的金属丝222排列成网格状结构。由于金属丝222排列成网格状结构，具有较好的导电性，因此不需要额外再设置汇流电极。
参阅图4，第三实施例的场发射背光源30与第一实施例的场发射背光源10相似，不同之处在于阴极基板31的一侧上设置有扩散片37，金属丝322的截面为方形，当然金属丝322的截面还可以为其他形状，扩散片37上形成有扩散结构372，本实施例中，扩散结构372为V形槽。当然扩散结构372还可为锥形、锥台形及圆柱形的突起或者凹陷。扩散片37可以采用注射成型的方法制造。
参阅图5，第四实施例的场发射背光源40与第三实施例的场发射背光源30相似，不同之处在于阴极基板41与扩散片47为一体成型的。如此则阴极基板41与扩散片47之间没有额外的界面，因此透光率更高，可进一步提高场发射背光源40的发光效率。
参阅图6，第五实施例的场发射背光源50与第四实施例的场发射背光源40相似，不同之处在于阴极基板51的两个表面上均形成有扩散结构。
本实施例中，阴极基板51的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51可以采用注射成型或玻璃蚀刻加工的方式得到。
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 (10)

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，所述阴极包括沿第一方向排列的相互间隔设置的多根金属丝，所述金属丝上设置有碳纳米管，每相邻两根金属丝之间的距离相同，该距离数值为10微米到10毫米范围内的任一数值。
2.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述金属丝的直径为10微米到1毫米。
3.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述金属丝相互平行设置。
4.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述阴极进一步包括沿第二方向排列的相互间隔设置的多根金属丝，该第二方向排列的多根金属丝上设置有碳纳米管，该第二方向排列的多根金属丝与上述第一方向排列的多根金属丝交叉排列成网格状分布在所述阴极基板上。
5.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。
6.如权利要求5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。
7.如权利要求5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。
8.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述金属丝上具有低熔点玻璃，所述低熔点玻璃的熔点为400℃～500℃，所述低熔点玻璃将所述碳纳米管粘结在所述金属丝上。
9.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于，所述阴极基板上设置有透明导电层。
10.如权利要求1所述的场发射背光源，其特征在于进一步包括两个汇流电极。
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