CN101819915A

CN101819915A - 一种拼接式大面积场发射平面光源

Info

Publication number: CN101819915A
Application number: CN201010165819A
Authority: CN
Inventors: 叶芸; 郭太良; 张永爱; 游玉香; 胡利勤
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2010-05-08
Filing date: 2010-05-08
Publication date: 2010-09-01

Abstract

本发明涉及一种拼接式大面积场发射平面光源，其包括若干个无真空隔离支柱场发射光源单元，所述若干个无真空隔离支柱场发射光源单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源；所述场发射光源单元包括阴极板、与阴极板相对应的阳极板、用于封装阴极和阳极的边封体、吸气剂和排气管。该拼接式大面积场发射平面光源无需真空隔离支柱解决了场发射器件中真空隔离支柱存在电荷积累、真空度难以维持的问题，有效地延长了场发射照明光源的寿命，提高了发光的均匀性，实现了大面积场发射平面光源的照明应用。

Description

一种拼接式大面积场发射平面光源

技术领域

本发明涉及一种大面积场发射平面光源，特别是涉及一种可拼接式大面积场发射平面光源。

背景技术

近年来，平面光源在众多领域均有广泛应用，尤其在信息显示领域。场发射平面光源作为一种绿色节能照明光源，其原理是利用平面上阴极材料在电场作用下轰击阳极的荧光粉，而发出均匀可见光。

目前大面积的平面光源主要采用多支传统的荧光灯或半导体发光二极管组装而成，用于室外大面积照明或显示。但是，荧光灯和半导体发光二极管分别存在环境污染和成本高等缺点，限制了它们在大面积照明或显示上的应用。场发射平面光源与其它平面型光源相比，具有对比度高、视角广、亮度高、能耗低、响应时间短且工作温度范围宽等优点。

然而，目前的大面积的场发射平面光源也存在着一些问题。一般大面积的场发射平面光源需要较多的真空支柱作为阴极和阳极的隔离支柱，这就导致在场发射过程中，易在隔离支柱处造成电荷的空间积累，从而影响器件的寿命和平面光源的亮度均匀性等平面光源的性能。

目前，场发射平面光源为获得长寿命可靠工作所需采用的维持真空的措施主要是在其内部安装吸气剂，主要有两种类型：蒸散式和非蒸散式。蒸散式吸气剂或非蒸散式吸气剂通常集中设于场发射平面光源侧端部位置。但是吸气剂的这种设置导致在场发射平面光源内部靠近吸气剂的位置真空度较好，而在远离吸气剂的位置真空度较差。一般说来，在远离吸气剂位置约5厘米处，其真空度约下降了三个数量级，已不能满足场发射平面光源正常工作所应具备的水平，难以获得大面积、场发射均匀的平面光源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拼接式大面积场发射平面光源，其无需真空隔离支柱，避免了电荷的空间积累，且能有效地维持场发射平面光源内部正常工作下的真空度，从而场发射平面光源器件的寿命，同时提高场发射平面光源器件发光的均匀性。

本发明是这样实现的：其包括若干个无真空隔离支柱场发射光源单元，所述若干个无真空隔离支柱场发射光源单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源；所述场发射光源单元包括阴极板、与阴极板相对应的阳极板、用于封装阴极和阳极的边封体、吸气剂和排气管；所述与阴极板相对应的阳极板设于所述阴极板的上方，所述边封体设于所述阴极板和与阴极板相对应的阳极板之间的周侧，所述边封体、所述阴极板和与阴极板相对应的阳极板共同构成密封腔；所述吸气剂设于所述密封腔内，所述排气管设于所述场发射光源单元的密封腔周部。

所述阴极板包括阴极基板、设于阴极基板上的导电层和设于阴极导电层上的电子发射层。

所述设于阴极基板上的导电层是导电薄膜，所述导电薄膜是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜。

所述电子发射层的材料为零维纳米材料或者一维纳米材料或者二维纳米材料。

所述与阴极板相对应的阳极板包括阳极基板、设于阳极基板上的导电层、设于阳极导电层上的荧光粉层和设置荧光粉层上的铝膜。

所述设于阳极基板上的导电层是导电薄膜，所述导电薄膜是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜。

所述吸气剂是集中蒸散式吸气剂或集中非蒸散式吸气剂。

本发明的优点在于：该拼接式大面积场发射平面光源无需真空隔离支柱解决了场发射器件中真空隔离支柱存在电荷积累、真空度难以维持的问题，有效地延长了场发射照明光源的寿命，提高了发光的均匀性，实现了大面积场发射平面光源的照明应用。同时，本发明还能任意拆卸、更换拼接式大面积场发射平面光源中的各独立的场发射光源单元。

附图说明

图1为实施例1中拼接式大面积场发射平面光源示意图；

图2为实施例1中单个方形场发射光源单元的结构剖视图；

图3为实施例1中单个方形场发射光源单元的阴极示意图；

图4为实施例2中拼接式大面积场发射平面光源示意图；

图5为实施例2中单个圆形状场发射光源单元的立体分解示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例来进一步说明本发明。

参阅图1和图2，图1为本实施例的一种拼接式大面积场发射平面光源，图2为本实施例的单个方形场发射光源单元的结构剖视图。在本实施例中，该拼接式大面积场发射平面显示光源10包括25个无真空隔离支柱场发射光源单元11，所述25个无真空隔离支柱场发射光源单元11相互独立设于一平面上，并排列成5行5列，组合成为拼接式大面积场致发射背光源10；其中无真空隔离支柱的场发射光源单元11包括阴极板21，与阴极板相对应的阳极板20，设于阴极板21与阳极板20之间的用于封装阴极和阳极并在该场发射光源单元内部形成一密封空间的边封体22、吸气剂23、排气管24。所述与阴极板相对应的阳极板20设于所述阴极板21的上方，所述边封体22设于所述阴极板21和与阴极板相对应的阳极板20之间的周侧，所述边封体22、所述阴极板21和与阴极板相对应的阳极板20共同构成密封腔；所述吸气剂23设于所述密封腔内的阳极板的中央，所述排气管24设于所述场发射光源单元的阳极板20上，用以在封装时将密封腔中的气体排出。

所述阴极板21包括方形的阴极基板212、设于阴极基板上的导电层211和设于阴极导电层上的电子发射层210；所述电子发射层材料是碳纳米管发射材料，其是通过电泳沉积工艺，将碳纳米管发射材料转移到设于阴极基板上的导电层211上，形成电子发射层210。

所述阴极基板212是方形的透明玻璃基板，所述设于阴极基板上的导电层211是线状银浆导电层（导电银薄膜）。该线状的银浆导电层是通过感光银浆通过光刻工艺制备或者通过直接丝网印刷导电银浆制备而成。

所述与阴极相对应的阳极板20包括方形的阳极基板200、设于阳极基板上的导电层201、设于阳极导电层上的荧光粉层202和设置荧光粉层上的铝膜203。所述方形的阳极基板200是透明玻璃基板，设于阳极基板上的导电层201，所述导电层201是ITO透明导电薄膜。所述设于阳极导电层上的荧光粉层202，选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉。所述设于荧光粉层上的铝膜203可以防止荧光粉在电子束轰击过程中过早老化，同时提高光源亮度。

本实施例1中的边封体包含坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉，其用于支撑阴极板21和与阴极相对应的阳极板20，使场发射光源单元能够承受住外界压力。

本实施例中，所述吸气剂23是集中非蒸散式吸气剂。

在本实施例中，单个场发射光源单元的阴极基板和阳极基板的形状为方形，拼接式大面积场发射平面显示光源10使用时，阴极电子发射层210在阳极板20和阴极板21间的电场作用下发射电子，电子撞击阳极板20中的荧光粉层203，从而使荧光粉层203发光，形成光源。

另外，本实施例是将25个相互独立的场发射光源单元排成5行5列的大面积方形场发射平面光源，其也可以根据实际显示光源面积的要求，将相互独立的场发射光源单元拼接成不同面积、不同形状的平面光源，以符合不同场合下的应用。

实施例2

参阅图4和图5，图4表示本发明实施例2中拼接式大面积场发射平面显示光源示意图，图5表示单个圆形状场发射光源单元的立体分解示意图。在本实施例中，该拼接式大面积场发射平面显示光源40包括40个无真空隔离支柱场发射光源单元41，所述40个无真空隔离支柱场发射光源单元41相互独立设于一平面上，并排列成5行8列，组合成为拼接式大面积场致发射背光源40；其中无真空隔离支柱的场发射光源单元41；所述无真空隔离支柱的场发射光源单元41包括阴极板51，与阴极相对应的阳极板50，设于阴极板51与阳极板50之间的用于封装阴极和阳极并在该场发射光源单元内部形成一密封空间的边封体52、吸气剂53、排气管54。所述与阴极板相对应的阳极板50设于所述阴极板51的上方，所述边封体52设于所述阴极板51和与阴极板相对应的阳极板50之间的周侧，所述边封体22、所述阴极板51和与阴极板相对应的阳极板50共同构成密封腔；所述吸气剂53设于所述密封腔内的阳极板50的中央，所述排气管54设于所述场发射光源单元的阳极板50上，用以在封装时将密封腔中的气体排出。

所述阴极板51包括圆形的阴极基板512、设置在阴极基板上的导电层511和设置在阴极导电层上的电子发射层510。所述电子发射层510电子发射层材料是氧化锌发射材料，其是通过电泳沉积工艺，将氧化锌发射材料转移到设于阴极基板上的导电层511上，形成电子发射层510。

所述阴极基板512是圆形的透明玻璃基板，所述设于阴极基板上的导电层511是圆形面银浆导电层（导电银膜），其中银浆导电层是通过丝网印刷导电银浆制备而成。

所述与阴极相对应的阳极板50包括圆形状的阳极基板500、设置在阳极基板上的圆形面导电层501、设于阳极导电层上的荧光粉层502和设于荧光粉层上的铝膜503。所述圆形阳极基板500是透明玻璃基板，所述设于阳极基板上的导电层501是ITO透明导电薄膜。所述设于阳极导电层上的荧光粉层502，选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉。所述设于荧光粉层上的铝膜503可以防止荧光粉在电子束轰击过程中的过早老化，同时提高光源亮度。

本实施例2中的边封体包含坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉，其用于支撑阴极板51和与阴极相对应的阳极板50，使场发射光源单元能够承受住外界压力。

本实施例中，所述吸气剂53是集中非蒸散式吸气剂。

在本实施例中，单个场发射光源单元的阴极基板和阳极基板的形状为圆形，拼接式大面积场发射平面显示光源40使用时，阴极电子发射层510在阳极板50和阴极板51间的电场作用下发射电子，电子撞击阳极板50中的荧光粉层503，从而使荧光粉层503发光，形成光源。

另外，本实施例是将40个相互独立的场发射光源单元排成5行5列的大面积圆形场发射平面光源，其也可以根据实际显示光源面积的要求，将相互独立的场发射光源单元拼接成不同面积、不同形状的平面光源，以符合不同场合下的应用。

需要指出的是，上述实施例中的设于阴极基板上的导电层也可以是CrCuCr导电层，其中该CrCuCr导电层可通过光刻工艺制备而成；上述实施例中的阴极导电层上的电子发射层还可以选用纳米纤维、氧化镁、氧化锌、氧化锡或者相近的纳米发射材料；上述实施例中的吸气剂还可以是蒸散式吸气剂；上述实施例中的吸气剂还可以放置于所述密封腔内的其他位置；上述实施例中的排气管还可以设于所述场发射光源单元周侧的所述边封体上，或者设于阴极板上；上述实施例中设于阴极基板上的导电薄膜还可以是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜；上述实施例中设于阳极基板上的导电薄膜，还可以是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：其包括若干个无真空隔离支柱场发射光源单元，所述若干个无真空隔离支柱场发射光源单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源；所述场发射光源单元包括阴极板、与阴极板相对应的阳极板、用于封装阴极和阳极的边封体、吸气剂和排气管；所述与阴极板相对应的阳极板设于所述阴极板的上方，所述边封体设于所述阴极板和与阴极板相对应的阳极板之间的周侧，所述边封体、所述阴极板和与阴极板相对应的阳极板共同构成密封腔；所述吸气剂设于所述密封腔内，所述排气管设于所述场发射光源单元的密封腔周部。

2.根据权利要求1所述一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：所述阴极板包括阴极基板、设于阴极基板上的导电层和设于阴极导电层上的电子发射层。

3.根据权利要求2所述一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：所述设于阴极基板上的导电层是导电薄膜，所述导电薄膜是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜。

4.根据权利要求2所述一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：所述电子发射层的材料为零维纳米材料或者一维纳米材料或者二维纳米材料。

5.根据权利要求1所述一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：所述与阴极板相对应的阳极板包括阳极基板、设于阳极基板上的导电层、设于阳极导电层上的荧光粉层和设置荧光粉层上的铝膜。

6.根据权利要求5所述一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：所述设于阳极基板上的导电层是导电薄膜，所述导电薄膜是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜。

7.根据权利要求1所述一种拼接式大面积场发射平面光源，其特征在于：所述吸气剂是集中蒸散式吸气剂或集中非蒸散式吸气剂。