CN102549710B - 场致发射白光的装置 - Google Patents

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Abstract

一种场致发射白光的装置。该装置包括阴极板组件(1)、与阴极板组件(1)相对间隔设置的阳极板组件(2)，和将二者密封连接在一起的支撑体(3)。所述阳极板组件(2)包括被蓝光激发而发射黄光的透明基板(203)。在透明基板(203)表面设有阳极(202)和蓝色阴极射线发光材料层(201)。蓝色阴极射线发光材料层(201)含有蓝色阴极射线发光材料。

Description

场致发射白光的装置
技术领域
本发明属于微电子学技术领域，涉及一种发射白光的装置，尤其涉及一种基于场发射器件的场致发射白光的装置。
背景技术
随着照明科技的快速发展，研究并开发传统光源的替代品，即节能环保的绿色照明光源成为目前各国竞相开展的重要课题，而真空微电子学领域出现的场发射光源器件显示出了获得绿色生态照明的一条新途径。场发射光源器件的工作原理是：在真空环境下，阳极相对场发射阴极阵列（field emissive arrays，FEAs）施加正向电压形成加速电场，阴极发射的电子加速轰向阳极板上的发光材料而发光。该种器件的工作温度范围宽（-40℃～80℃）、响应时间短（<1ms）、结构简单、省电，符合绿色环保要求。和传统的荧光灯管相比，场发射光源在保持荧光灯管高效节能优点的同时，又避免了荧光灯管的环境污染、脉冲光闪导致人们视觉疲劳等缺点，是一种绿色节能照明光源。与LED相比，由于场发射阴极可以大面积制备，场发射光源在大功率、大面积照明方面更具优势，有可能在大功率光源方面成为LED的强有力竞争者。
目前，有一种利用蓝光场发射器件激发黄色荧光粉实现白光发射的照明光源装置，该装置使蓝光发光部分与黄光发光部分完全分开，并且两部分的发光原理完全不同，在这种装置中只有一种蓝光材料被电子束直接辐照，通过选用稳定性能较佳的一种蓝光材料就可以有效降低色坐标发生偏移和光源效率下降等光源器件的老化问题。但是，在这种装置中，需要将黄光发光材料分散在透明的环氧树脂中涂敷在玻璃基板的外表面上，这增加了光源器件的制作工艺，并且在长时间的使用过程中，光源外层的树脂容易出现老化等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的发光装置中，需要将黄光发光材料分散在透明的环氧树脂中涂敷在玻璃基板的外表面上，这增加了光源器件的制作工艺，并且长时间的使用，光源外层的树脂容易出现老化稳定性差等问题，提供一种能够大大简化场发射光源器件的制作工艺，并能够大大提高器件整体的稳定性能的场致发射白光的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种场致发射白光的装置，包括阴极板组件、与阴极板组件相对间隔设置的阳极板组件，将二者密封连接在一起的支撑体，所述阴极板组件包括水平设置的阴极板、设置在阴极板上表面的导电阴极、栅极导线以及电子发射源，所述阳极板组件包括被蓝光激发而发射黄光的透明基板，在面向阴极板组件的透明基板表面设有阳极和蓝色阴极射线发光材料层，所述蓝色阴极射线发光材料层含有蓝色阴极射线发光材料。
一种方案是：在面向阴极板组件的透明基板表面依次设有透明阳极、蓝色阴极射线发光材料层。
另一种方案是：在面向阴极板组件的透明基板表面依次设有蓝色阴极射线发光材料层、金属阳极。
所述透明基板为吸收420～490nm蓝光并发射出发光光谱波峰在520～590nm范围内黄光的微晶玻璃。
所述透明基板优选为铈离子掺杂的YAG微晶玻璃。
所述蓝色阴极射线发光材料为在阴极射线激发下产生光谱波峰在420～490nm的蓝色发光材料。
所述蓝色阴极射线发光材料优选为Y2SiO5:Ce、SrGa2S4:Ce、ZnS:Ag、ZnS:Tm、ZnS:Zn或AlN:Eu；
或者La（1-x）Ga（1-y）AlyO3:xTm，其中0<x≤0.1，0≤y≤1；
或者由Y、Gd、Lu、Sc部分或完全取代La的La（1-x）Ga（1-y）AlyO3:xTm，其中0<x≤0.1，0≤y≤1。
所述铈离子掺杂的YAG微晶玻璃，其制备方法为：以氧化铈、二氧化硅、氧化铝、氧化钇为主要原材料，将原材料混合均匀放入白金坩埚中在1500℃～1650℃保温处理5小时，然后浇注成型，最后在还原气氛下1200～1500℃温度条件下对成型的玻璃进行晶化处理，获得铈离子掺杂的YAG微晶玻璃。
本发明场致发射白光的装置中，除了现有的阴极板组件之外，设置了不同的阳极板组件，此阳极板组件在面向阴极板的透明基板表面设有阳极和发光层，阳极分为两种，一种是透明阳极，一种是金属阳极，在选择透明阳极时，透明基板表面先贴合透明阳极，再涂布蓝色阴极射线发光材料层，在选择金属阳极时，透明基板表面先涂布蓝色阴极射线发光材料层，再设置金属阳极。本发明的透明基板是被蓝光激发后能发射黄光的透明基板，在阴极射线激发下，蓝色阴极射线发光材料发出蓝光，蓝光激发透明基板发出黄光，黄光与剩余的蓝光进而复合形成白光。本发明装置通过改变传统场发射光源的阳极板模块的发光层结构和组成，将透明基板直接制成可被蓝光激发后而发射黄光，大大简化场发射光源器件的制作工艺，并能够大大提高器件整体的稳定性能。
本发明蓝色阴极射线发光材料层，在电子束激发下只发射出光谱波峰在420～490nm范围的蓝光；同时，透明基板为微晶玻璃，能够有效吸收420～490nm的蓝光，并发射出光谱波峰在520～590nm范围内的黄光，剩余的蓝光和发出的黄光复合形成了白光。
本发明采用的透明基板为部分吸收420～490nm蓝光并发射出发光光谱波峰在520～590nm范围内黄光的微晶玻璃。具体这种微晶玻璃为铈离子掺杂的YAG微晶玻璃。无需另外将黄光发光材料分散在透明的环氧树脂中再涂敷在玻璃基板的外表面上，节省了工序。
其中，蓝色阴极射线发光材料选择能够发射出发光光谱波峰在420～490nm光的蓝色发光材料，例如：Y2SiO5：Ce，SrGa2S4：Ce，ZnS：Ag，ZnS：Tm，ZnS：Zn，AlN：Eu，La（1-x）Ga（1-y）AlyO3：xTm（其中0<x≤0.1，0≤y≤1，另外，可以用Y，Gd、Lu、Sc部分或完全取代La）等，这类材料在阴极射线激发下有较好的发光性能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例2的结构示意图；
图3是YAG微晶玻璃在波长为460nm激发光的激发下的发射光谱。
具体实施方式
通过以下实施例和附图对本发明进一步详述：
实施例中的原料都有市售商品或通过常规技术制备，在此不再详述它们的制备方法。
实施例1、如图1所示，一种场致发射白光的装置，包括阴极板组件1、与阴极板组件相对间隔设置的阳极板组件2，将二者密封连接在一起的支撑体3，其中阴极板组件1包括水平设置的阴极板101、设置在阴极板101上表面的导电阴极和栅极导线102以及电子发射源103。所述阳极板组件2包括透明基板203，透明基板203为能够吸收420～490nm蓝光并发射出发光光谱波峰在520～590nm范围内黄光的铈离子掺杂的YAG微晶玻璃，面向阴极板101的透明基板203表面从上至下依次设有透明阳极202、蓝色阴极射线发光材料层201，透明阳极202是以氧化铟锡ITO或氧化锌ZnO为主的原料，采用磁控溅射或真空蒸镀方式涂敷在透明基板203上形成的，蓝色阴极射线发光材料层201在电子束激发下发射出光谱波峰在420～490nm范围的蓝光，本实施例选择ZnS：Ag材料（以Ag为激活剂的ZnS荧光材料）的阴极射线发光材料层，蓝色阴极射线发光材料层201采用丝网印刷方式涂布于透明阳极202的下表面，支撑体3将阳极板组件2与阴极板组件1隔开一定距离并将其密封连接，从而构成内部真空的空间，阴极板101与透明阳极202之间的电位差可以选择为1～20KV之间，如2、4、5、7、10、12、15、17、18、20KV等都可以，其中优选在4～15KV。
实施例2、如图2所示，一种场致发射白光的装置，包括阴极板组件1、与阴极板组件相对间隔设置的阳极板组件4，将二者密封连接在一起的支撑体3，阴极板组件1与实施例1中的阴极板组件结构相同，不再赘述。
阳极板结构4包含透明基板403，透明基板203为能够部分吸收420～490nm蓝光并发射出发光光谱波峰在520～590nm范围内黄光的铈离子掺杂的YAG微晶玻璃，在透明基板403下表面直接涂布有蓝色阴极射线发光材料层402（蓝色阴极射线发光材料选择LaGaO3：Tm），在蓝色阴极射线发光材料层402上再蒸镀一层金属铝层作为金属阳极401，蓝色阴极射线发光材料层402的涂布方式同实施例1。
蓝色阴极射线发光材料还可以选择Y2SiO5：Ce、SrGa2S4：Ce、ZnS：Ag、ZnS：Tm、Sr2CeO4、ZnS：Zn、AlN：Eu；
La0.99Ga0.5Al0.5O3:0.01Tm、La0.9GaO3:0.1Tm、La0.98AlO3:0.02Tm、La0.92Ga0.6Al0.4O3:0.08Tm、La0.6Y0.33Ga0.4Al0.6O3:0.07Tm、Gd096Ga0.35Al0.65O3:0.04Tm、La0.2Lu0.75Ga0.8Al0.2O3:0.05Tm等。
如图3所示是YAG微晶玻璃在波长为460nm的激发光激发下的发射光谱，图中看出YAG微晶玻璃受到激发后发射出波长为530nm的黄光，该波长的黄光与蓝光复合形成白色发光。

Claims (6)

1.一种场致发射白光的装置，包括阴极板组件、与阴极板组件相对间隔设置的阳极板组件，将二者密封连接在一起的支撑体，其特征在于，所述阴极板组件包括水平设置的阴极板、设置在阴极板上表面的导电阴极、栅极导线以及电子发射源，所述阳极板组件包括被蓝光激发而发射黄光的透明基板，所述透明基板为吸收420～490nm蓝光并发射出发光光谱波峰在520～590nm范围内黄光的微晶玻璃；在面向阴极板组件的透明基板表面设有阳极和蓝色阴极射线发光材料层，所述蓝色阴极射线发光材料层含有蓝色阴极射线发光材料。
2.如权利要求1所述场致发射白光的装置，其特征在于，在面向阴极板组件的透明基板表面依次设有透明阳极、蓝色阴极射线发光材料层。
3.如权利要求1所述场致发射白光的装置，其特征在于，在面向阴极板组件的透明基板表面依次设有蓝色阴极射线发光材料层、金属阳极。
4.如权利要求1所述的场致发射发光装置，其特征在于，所述透明基板为铈离子掺杂的YAG微晶玻璃。
5.如权利要求1～3任意一项所述场致发射白光的装置，其特征在于，所述蓝色阴极射线发光材料为在阴极射线激发下产生光谱波峰在420～490nm的蓝色发光材料。
6.如权利要求5所述场致发射白光的装置，其特征在于，所述蓝色阴极射线发光材料为Y2SiO5:Ce、SrGa2S4:Ce、ZnS:Ag、ZnS:Tm、ZnS:Zn或AlN:Eu；
或者La(1-x)Ga(1-y)AlyO3:xTm，其中0<x≤0.1，0≤y≤1；
或者由Y、Gd、Lu、Sc部分或完全取代La的La(1-x)Ga(1-y)AlyO3:xTm，其中0<x≤0.1，0≤y≤1。
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