CN101866818A - 一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其包括若干个无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元，所述场发射双面显示光源单元相互独立设于一平面上并排列组合成为场发射双面显示光源。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，特别是还实现了大面积场发射平面光源的双面照明功能。

Description

一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源

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无真空隔离支柱的场发射双面显示光源。

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。而场发射光源是一种绿色节能照明光源，其原理是利用阴极材料在电场作用下轰击阳极的荧光粉，发出均匀可见光。场发射光源具有更低的能量消耗、更高的亮度、更广的视角、更高的对比度、更短的响应时间以及更宽的工作温度等优点。并且，现有的平面光源大多数是采用单面显示，其背面并不显示。然而，在大型光源应用中，如交通指示灯、各种大型场合的信息显示（会展厅）及环形电影院等，往往需要展示相对的两个面，传统的方法就是采用两个单面显示光源板置于相反方向，以达到前后都可观的目的，但是，这样设置需要两套驱动系统，线路复杂，造成显示器的可靠性不好，且成本太高，不利于实际推广应用。

为了实现光源双面显示，提供了一种场发射双面显示光源，其中包括一个两面都发射电子的阴极和两个作为阳极的荧光屏。其中，该阴极设在两荧光屏之间。通过阴极两面都发射电子轰击它们面对的荧光屏，从而实现双面显示的目的。对于场发射双面显示光源来说，一般需要高真空密封封装，光源内部真空度越高，场发射性能也就越好。所以，真空维持便成为场发射双面显示光源的关键技术难题之一。在传统技术中，场发射双面显示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，其大致有两种类型：蒸散式和集中非蒸散式。

对于蒸散式吸气剂，需在场发射双面显示光源内部设置一平面结构用以通过预先的蒸散过程形成吸气剂层，但这样会增加制造成本，同时可能会引起电极间短路或漏电，导致光源失效。对于集中非蒸散式吸气剂，其通常集中设置在场发射双面显示光源端部位置。在场发射双面显示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，下降了三个数量级，其已不能满足场发射双面显示光源正常工作所应具备的水平。

大面积的场发射双面显示光源需要较多的真空隔离支柱作为阴极和阳极的隔离支柱。2007年9月26日公开的中国发明专利申请第200610060071.6号说明一种场发射双面显示光源及其制造方法。此方法利用了真空隔离支柱作为阴极和阳极间的支撑条来保持其内部能够正常工作下所需的真空度。但是在场发射过程中，由于正负电荷的空间分布会在隔离支柱处造成电荷的空间积累，从而影响器件的寿命，亮度均匀性等。

综上所述，有必要提供一种可拼接大面积场发射双面显示光源，其无需真空隔离支柱，能有效的维持场发射双面显示光源的内部具有正常工作下的真空度，延长器件寿命，同时，有效地提高场发射双面显示光源器件发光的均匀性。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，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，同时实现了大面积场发射平面光源的双面照明功能。

本发明的技术方案：一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其特征在于：其包括若干个无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元，所述场发射双面显示光源单元相互独立设于一平面上并排列组合成为场发射双面显示光源；所述场发射双面显示光源单元包括：第一阳极、第二阳极、阴极、边封体和吸气剂，所述第一阳极包括第一阳极基板、设置在第一阳极基板上的第一阳极导电层和设置在第一阳极导电层上的第一荧光粉层；所述第二阳极与第一阳极相对设置，其包括第二阳极基板、设置在第二阳极基板上的第二阳极导电层和设置在第二阳极导电层上的第二荧光粉层；所述阴极设置在第一阳极和第二阳极之间，所述阴极包括金属导电网和形成于金属导电网相对两表面的两电子发射层，两电子发射层分别与第一阳极的荧光粉层和第二阳极的第二荧光粉层相对应；所述边封体固定第一阳极、阴极和第二阳极，并共同形成一密封空间，所述边封体上设有排气管；所述吸气剂设于所述边封体上的排气管内。

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双面照明功能。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中可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源示意图；

图2为实施例1中单个盒状无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元的结构剖视图；

图3为实施例1中单个盒状无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元的立体分解示意图；

图4为实施例2中圆柱形可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源示意图； 

图5为实施例2中单个圆柱形可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示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。

实施例1

参阅图1，在本实施例中，一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源10包括16个无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元11，所述场发射双面显示光源单元11相互独立设于一平面上并以4排4列组合成为场发射双面显示光源。参阅图2和图3，所述场发射双面显示光源单元呈盒状，包括：第一阳极20、第二阳极30、阴极40、边封体50和吸气剂61，所述第一阳极20包括第一阳极基板200、设置在第一阳极基板200上的第一阳极导电层201和设置在第一阳极导电层201上的第一荧光粉层202；所述第二阳极30与第一阳极20相对设置，其包括第二阳极基板300、设置在第二阳极基板300上的第二阳极导电层301和设置在第二阳极导电层301上的第二荧光粉层302；所述阴极40设置在第一阳极20和第二阳极30之间，所述阴极40包括金属导电网41和形成于金属导电网41相对两表面的两电子发射层43、42，两电子发射层43、42分别与第一阳极的荧光粉层202和第二阳极的第二荧光粉层302相对应；所述边封体50固定第一阳极20、阴极40和第二阳极30，并共同形成一密封空间，所述边封体50上设有排气管60；所述吸气剂61设于所述边封体50上的排气管60内。

所述第一阳极基板和第二阳极基板为透明玻璃基板，第一阳极导电层201和第二阳极导电层301是透明导电薄膜，如ITO透明导电薄膜。

本实施例1中的电子发射层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金属导电网41相对的上下表面，形成电子发射层43，42。

所述阴极40的金属导电网41是含有Cu、Ag、Fe、Ni、Au、Ti中的一种金属元素材料或几种金属元素组成的合金材料。

所述第一荧光粉层202和第二荧光粉层302采用的荧光粉是高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉。

所述边封体50由坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉构成。边封体用以支撑阴极40和第一阳极20及阴极40和第二阳极30，使阴极40和第一阳极20及阴极40和第二阳极30之间保持一定的距离。

所述吸气剂60是集中蒸散式吸气剂或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42、43在第一阳极20和阴极40间以及第二阳极30和阴极40间的电场作用下发射电子，电子撞击第一阳极20和第二阳极30的荧光粉层上，从而使第一荧光粉层202和第二荧光粉层302发光，形成场发射双面显示光源。

另外，本实施例是将16个相互独立的场发射光源单元排成4行4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，在本实施例中，一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源62包括36个无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元63，所述场发射双面显示光源单元63相互独立设于一平面上并以6排6列组合成为场发射双面显示光源。参阅图5，所述场发射双面显示光源单元呈圆柱形，包括：第一阳极80、第二阳极90、阴极70、边封体100和吸气剂120，所述第一阳极80包括第一阳极基板801、设置在第一阳极基板800上的第一阳极导电层802和设置在第一阳极导电层802上的第一荧光粉层803；所述第二阳极90与第一阳极80相对设置，其包括第二阳极基板901、设置在第二阳极基板901上的第二阳极导电层902和设置在第二阳极导电层902上的第二荧光粉层903；所述阴极70设置在第一阳极80和第二阳极90之间，所述阴极70包括金属导电网701和形成于金属导电网701相对两表面的两电子发射层703、702，两电子发射层703、702分别与第一阳极的荧光粉层803和第二阳极的第二荧光粉层903相对应；所述边封体100固定第一阳极80、阴极70和第二阳极90，并共同形成一密封空间，所述边封体100上设有排气管110；所述吸气剂120设于所述边封体100上的排气管110内。

所述第一阳极基板801和第二阳极基板901为透明玻璃基板，第一阳极导电层802和第二阳极导电层902是透明导电薄膜，如ITO透明导电薄膜。

本实施例2中的电子发射层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金属导电网701相对的上下表面，形成电子发射层703，702。

所述阴极70的金属导电网701是含有Cu、Ag、Fe、Ni、Au、Ti中的一种金属元素材料或几种金属元素组成的合金材料。

所述第一荧光粉层803和第二荧光粉层802采用的荧光粉是高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉。

所述边封体100由坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉构成。边封体用以支撑阴极70和第一阳极80及阴极70和第二阳极90，使阴极70和第一阳极80及阴极70和第二阳极90之间保持一定的距离。

所述吸气剂120是集中蒸散式吸气剂或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柱形，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703、702在第一阳极80和阴极间以及第二阳极90和阴极70间的电场作用下发射电子，电子撞击第一阳极80和第二阳极90的荧光粉层上，从而使第一荧光粉层202和第二荧光粉层302发光，形成场发射双面显示光源。

另外，本实施例是将36个相互独立的场发射光源单元排成6行6列的大面积圆柱形场发射平面光源，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，本发明不仅限于实施例中的实施方式，本发明中所述第一阳极基板、第二阳极基板以及金属导电网不仅可以为方形，还可以为三角形或圆形或矩形或方形或梯形或多边形。

需要指出的是，本发明不仅限于实施例中的实施方式，所述设于第一阳极基板和第二阳极基板上的导电层均是导电薄膜，所述导电薄膜可以是含有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，或者是如上所述金属元素的导电金属颗粒或所述导电半导体氧化物中的一种或多种组合的印刷浆料所制备的导电薄膜。

需要指出的是，本发明不仅限于实施例中的实施方式，所述阴极电子发射层可以是包含一种或多种的纳米材料，该纳米材料是零维纳米材料或一维纳米材料或二维纳米材料，该纳米材料的低维尺度为1~100nm，高维尺度为100nm~20??m，该纳米材料是碳纳米管或纳米碳纤维或氧化锌或氧化镁或氧化物纳米发射材料。

需要指出的是，无真空隔离支柱的场发射双面显示光源的屏幕所允许的面积大小是根据所采用的玻璃面板厚度的不同而不同，一般在1个平方厘米到100平方厘米之间。

需要指出的是，本发明不仅限于实施例中的实施方式，所述排气管和吸气剂的数量可以根据需要在边封体中或场发射单元中放置一个或者两个以上。

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 (6)

1.一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其特征在于：其包括若干个无真空隔离支柱的场发射双面显示光源单元，所述场发射双面显示光源单元相互独立设于一平面上并排列组合成为场发射双面显示光源；所述场发射双面显示光源单元包括：第一阳极、第二阳极、阴极、边封体和吸气剂，所述第一阳极包括第一阳极基板、设置在第一阳极基板上的第一阳极导电层和设置在第一阳极导电层上的第一荧光粉层；所述第二阳极与第一阳极相对设置，其包括第二阳极基板、设置在第二阳极基板上的第二阳极导电层和设置在第二阳极导电层上的第二荧光粉层；所述阴极设置在第一阳极和第二阳极之间，所述阴极包括金属导电网和形成于金属导电网相对两表面的两电子发射层，两电子发射层分别与第一阳极的荧光粉层和第二阳极的第二荧光粉层相对应；所述边封体固定第一阳极、阴极和第二阳极，并共同形成一密封空间，所述边封体上设有排气管；所述吸气剂设于所述边封体上的排气管内。

2.根据权利要求1所述一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其特征在于：所述第一阳极基板、第二阳极基板以及金属导电网为三角形或圆形或矩形或方形或梯形或多边形。

3.根据权利要求1所述一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其特征在于：所述设于第一阳极基板和第二阳极基板上的导电层均是导电薄膜，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，或者是如上所述金属元素的导电金属颗粒或所述导电半导体氧化物中的一种或多种组合的印刷浆料所制备的导电薄膜。

4.根据权利要求1所述一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其特征在于：所述电子发射层包含一种或多种的纳米材料，该纳米材料是零维纳米材料或一维纳米材料或二维纳米材料，该纳米材料的低维尺度为1~100nm，高维尺度为100nm~20??m，该纳米材料是碳纳米管或纳米碳纤维或氧化锌或氧化镁或氧化物纳米发射材料。

5.根据权利要求1所述一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，其特征在于：所述阴极的金属导电网是含有Cu、Ag、Fe、Ni、Au、Ti中的一种金属元素材料或几种金属元素组成的合金材料。

6.根据权利要求1所述一种可拼接无真空隔离支柱的场发射双面显示光源，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。 

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