CN102347204B - 场发射光源器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种场发射光源器件及其制作方法，该器件包括基座、透光面板、壳体及阴极板和阳极板，壳体一端固定在基座上，另一端与透光面板连接，阴极板及阳极板收容于壳体内部并固定在基座上，阴极板介于阳极板与壳体之间，其中，阴极板为表面涂有碳纳米管的金属丝网；阳极板与阴极板相互平行设置，阳极板表面涂有荧光材料。通过采用纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形的阴极板作为发射源，该场发射光源器件发光效率高，制作简单，便于推广应用。

Description

场发射光源器件及其制作方法

【技术领域】

本发明涉及真空电子器件领域，尤其涉及一种场发射光源器件及其制作方法。

【背景技术】

传统的经常使用的光源有高压钠灯，金卤灯，荧光灯或者LED等。高压钠灯虽然具有较高的光效，但是其发光偏黄，显色性较差，较多应用于隧道和道路照明。金卤灯和三基色荧光灯具有较高的光效和显色性，但是其使用了有害物质-汞，不符合环保的未来发展趋势。LED作为一种绿色环保的新型光源，具有光效高的优点，但是单颗LED功率较小，而集成LED发热量大，大大影响其实际使用寿命。场发射光源器件作为新一代平面光源，具有低能耗，高光效，不含有毒物质等优点，符合光源平面化，环保节能化的发展趋势，在平板显示器、X射线源、微波放大器等真空电子领域具有重要的应用前景。但是，传统设计的场发射光源器件普遍存在发光效率不够高的问题，进一步限制了其应用。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种发光效率较高的场发射光源器件。

一种场发射光源器件，包括基座、透光面板、壳体及阴极板和阳极板。壳体一端固定在基座上，另一端与透光面板连接。阴极板及阳极板收容于壳体内部并固定在基座上，阴极板介于阳极板与壳体之间。阴极板为表面涂有碳纳米管的金属丝网。阳极板与阴极板相互平行设置。阳极板表面涂有荧光材料。

优选的，壳体的截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形，壳体两端开口，其中开口较小一端固定在基座上，开口较大一端被透光面板所密封，壳体、基座及所述透光面板共同形成一收容阴极板及阳极板的密闭空间。

优选的，壳体的内壁涂有反光材料。

优选的，阴极板的纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形；阴极板的材质为良导电性的金属，所述金属丝的截面呈圆弧状。

优选的，碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，碳纳米管的长度为1μm～9mm。

优选的，阳极板包括透明基材及涂敷于透明基材表面的导电层，荧光材料涂覆在导电层上。

优选的，导电层为氧化铟锡层；荧光材料为三基色荧光粉或单色荧光粉。

优选的，透光面板为表面凸起、凹陷或呈平面状的透明玻璃或透明陶瓷，透光面板表面经磨砂或印花处理。

优选的，还包括绝缘的支撑体，支撑体位于阴极板与阳极板之间，用于固定阴极板及阳极板并控制阴极板与阳极板的间距。

上述场发射光源器件中，阴极板具有网状结构且金属丝的截面为圆弧状，一方面可以利用圆弧状的表面积累更多数量的碳纳米管，另一方面网状结构有利于碳纳米管之间的分布，增大碳纳米管尖端之间的距离，从而碳纳米管场发射的屏蔽效应降低，能有效发射电子的碳纳米管数量上升，因此得到发射效率较高，发射稳定的光源；阳极板与阴极板形状大致相同，可以保证阴极板和阳极板之间的距离一定，在适配的加速电压下，能够使发光及时响应，保证的器件发光均匀性。

采用纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形的阴极板、阳极板和壳体设计，外形类似普遍使用的白炽灯，从而应用范围更广。

同时，还有必要提供一种上述场发射光源器件的制作方法。

一种上述场发射光源器件的制作方法，包括如下步骤：制备金属丝网状的阴极板，并在金属丝网状的阴极板表面沉积碳纳米管；制备阳极板，并在阳极板的表面涂覆荧光材料；将阴极板、阳极板及基座、透光面板、壳体组装成场发射光源器件。

优选的，还包括通过模压处理，使得阴极板、阳极板及壳体的纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形形状的步骤。

上述制作方法，过程简单，便于推广。

【附图说明】

图1为一实施例的场发射光源器件剖面示意图。

图2为图1所示场发射光源器件的阴极板网状结构的截面示意图。

【具体实施方式】

下面主要结合附图及具体实施例对上述场发射光源器件及其制作方法作进一步说明。

如图1所示为一实施例的场发射光源器件的结构图，本实施例的场发射光源器件包括基座110、透光面板120、壳体130及阴极板140和阳极板150。其中，壳体130一端固定在基座110上，另一端与透光面板120连接，优选的，两端均为密封连接，使场发射光源器件内部维持真空，真空度保持在10^-4帕以上。阴极板140及阳极板150固定在壳体130的内部并通过基座110与外接电源连接，其中，阴极板140介于阳极板150与壳体130之间，阴极板140为表面涂有碳纳米管的网状结构且其纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形；阳极板150表面涂有荧光材料，且形状与阴极板140大致相同，纵截面也呈抛物线形或半圆形或半椭圆形，阳极板150与阴极板140之间平行设置，两板之间距离保持一致。

本实施例中，壳体130的截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形，壳体两端开口，其中开口较小一端固定在基座110上，开口较大一端被透光面板120所密封，壳体130、基座110及透光面板120共同形成一收容阴极板140及阳极板150的密闭空间。优选的，基座110由陶瓷、塑料等绝缘材料制作，内部中空；壳体130由玻璃、绝缘陶瓷等无机材料制作，内壁涂有发光率较高的反光材料。

透光面板120由透光材料制成，如玻璃或者透明陶瓷等。根据场发射光源器件的实际使用需求，可以在其表面进行加工处理或成型，如磨砂、印花等工艺处理。透光面板120的表面可以为凸起、凹陷或者为平面状。

阴极板140为金属丝网状结构，如图2所示，碳纳米管沉积在该金属丝网状结构的表面。优选的，金属为Ag、Cu、Al、Au或Ni等导电性良好的金属。阴极板140采用纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形及网状结构，其金属丝的截面呈圆弧状，一方面有利于沉积更多数量的碳纳米管，另一方面有利于碳纳米管之间的分布，增大碳纳米管之间的距离，从而减小碳纳米管之间的场屏蔽效应。碳纳米管主要是通过CVD(化学气相沉积)生长在已经成型好的金属网络丝上，可以为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，长度为几微米到几毫米。

阳极板150采用透明基材制作，其表面涂有导电层，荧光材料涂覆在该导电层上。优选的，导电层为ITO(氧化铟锡)导电薄膜，阳极板150利用ITO导电薄膜与基座连接，最终连接至电源；荧光材料为三基色荧光粉或单色荧光粉。

本实施例中，场发射光源器件还包括介于阴极板140与阳极板150之间用于固定两板并控制两板之间距离的绝缘的环状支撑体结构160。

上述场发射光源器件中，采用纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形的阴极板作为发射源，该阴极板具有网状结构，一方面利用圆弧状的表面积累更多数量的碳纳米管，另一方面网状结构有利于碳纳米管之间的分布，增大碳纳米管尖端之间的距离，从而碳纳米管场发射的屏蔽效应降低，能有效发射电子的碳纳米管数量上升，因此得到发射效率较高，发射稳定的光源；阳极板与阴极板形状一致，可以保证阴极板和阳极板之间的距离一定，在适配的加速电压下，能够使发光及时响应，保证的器件发光均匀性。

上述场发射光源器件的制作方法，包括如下步骤：

步骤S1：制备网状的阴极板结构，并通过模压处理，将该网状阴极板形成纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形形状。

步骤S2：在上述纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形形状的阴极板表面沉积碳纳米管。

优选的，阴极板采用导电性良好的金属丝制作，如Au或Ni等，使用CVD、PVD(物理气相沉积)等方法在金属丝网状结构的表面沉积碳纳米管。采用纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形网络状的阴极板作为发射源，使得阴极板表面的碳纳米管场发射的屏蔽效应降低，能有效发射电子的碳纳米管数量上升，从而得到发射效率高，发射稳定的光源。

步骤S3：制备纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形形状的阳极板结构，并在所述阳极板结构的表面涂覆荧光材料。

优选的，阳极板为透明玻璃材质，首先在注塑成型的透光玻璃外壁，利用磁控溅射或者涂覆的方式在其表面形成一层ITO导电薄膜；然后，将透光材料外壁通过超声清洗后，干燥，将荧光粉和有机载体按比例混合，并进行超声处理，获得混合均匀的荧光粉混合溶液，再将该透光材料外壁进行荧光粉混合溶液的浸渍处理，干燥后在450℃下烧结处理。进一步优选的，为了增加阳极板与荧光材料的附着力，在浸渍处理之前在透光材料外壁表面进行硅酸钾或硅酸钠处理，以提高阳极板的附着力。

步骤S4：将上述阴极板、阳极板及基座、透光面板、壳体组装成场发射光源器件。

优选的，在组装之前，在透光面板的内壁使用沉积或涂覆的方式形成反光率较高的反光层，以增强场发射光源器件的发光效率和发光强度。

上述制作方法，过程简单，便于推广。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种场发射光源器件，其特征在于，包括基座、透光面板、壳体及阴极板和阳极板，所述壳体一端固定在所述基座上，另一端与所述透光面板连接，所述阴极板及所述阳极板收容于所述壳体内部并固定在所述基座上；其中，所述壳体的截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形，所述壳体两端开口，其中开口较小一端固定在所述基座上，开口较大的一端被所述透光面板密封，所述壳体、所述基座及所述透光面板共同形成一收容所述阴极板及所述阳极板的密闭空间，所述阴极板介于所述阳极板与所述壳体之间；所述阴极板为表面涂有碳纳米管的金属丝网且其纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形，所述金属丝的截面呈圆弧状；所述阳极板表面涂有荧光材料，且形状与所述阴极板相同，其纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形，所述阳极板与所述阴极板平行设置，所述阳极板与所述阴极板之间距离保持一致。

2.如权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述壳体的内壁涂有反光材料。

3.如权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，所述碳纳米管的长度为1μm～9mm。

4.如权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述阳极板包括透明基材及涂敷于所述透明基材表面的导电层，所述荧光材料涂覆在所述导电层上；所述导电层为氧化铟锡层；所述荧光材料为三基色荧光粉或单色荧光粉。

5.如权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述透光面板为透明玻璃或透明陶瓷，所述透光面板表面经磨砂或印花处理。

6.如权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，还包括绝缘的支撑体，所述支撑体位于所述阴极板与所述阳极板之间，用于固定所述阴极板及所述阳极板并控制所述阴极板与所述阳极板的间距。

7.一种如权利要求1所述的场发射光源器件的制作方法，包括如下步骤：

制备金属丝网状的阴极板，并在所述金属丝网状的阴极板表面沉积碳纳米管；

制备阳极板，并在所述阳极板的表面涂覆荧光材料；

将所述阴极板、阳极板及基座、透光面板、壳体组装成所述场发射光源器件。

8.一种如权利要求7所述的场发射光源器件的制作方法，其特征在于，还包括通过模压处理，使得所述阴极板、所述阳极板及所述壳体的纵截面呈抛物线形或半圆形或半椭圆形形状的步骤。