CN104037052A - 场发射平面光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种场发射平面光源。该场发射平面光源包括阳极、出光板、散热装置、两个阴极和两个电子束发射体。阳极包括阳极基板及层叠于阳极基板上的发光层；出光板与发光层相对；散热装置设置于阳极基板远离发光层的一侧；每个阴极包括阴极基板，阴极基板分别连接阳极基板和出光板，两个阴极基板相对阳极基板倾斜设置，且每个阴极基板上设置有阴极引出电极；每个电子束发射体包括具有弧形面的衬底，两个衬底分别设置于两个阴极的阴极基板上并与所述阴极引出电极接触，两个衬底的弧形面相对，且均朝向发光层。该场发射平面光源在保证出光效果的同时，散热装置有利于阳极的散热，使场发射平面光源的散热性能较好。

Description

场发射平面光源

技术领域

本发明涉及电光源技术领域，特别是涉及一种场发射平面光源。

背景技术

场发射平面光源，因具有节能、环保、能够在恶劣环境下工作（如高低温度环境）、轻薄等优点，可广泛应用于各个照明领域。场发射平面光源与传统的背光模块相比，不仅构造简单，而且节能、体积小、易于大面积平面化、亮度高，符合了未来平面光源的发展需求。尽管场发射平面光源在未来的市竞争中具有不可替代的优势，然而，其在实际应用上存在一些问题需要解决。

传统的场发射平面光源通常包括带有发射极的阴极基板、涂覆发光层的阳极基板和支撑体。阴极基板和阳极基板平行相对设置并保持一定的间隔，四周封接，中间为真空空间。将其应用于液晶显示器件的背光模块中时，场发射光源的阳极基板靠近液晶面板，被夹在阴极基板和液晶面板之间。阳极基板长期受到阴极基板发射的电子束轰击作用下会温度增加，产生的热量难以辐射出去，影响液晶面板的寿命，同时也会引起阳极基板的受热变形甚至破裂。此外应用到照明领域的场发射平面光源同样面临着散热所带来的问题。阳极基板在电子束长期轰击作用下，所产生的高温容易变形，改变阴阳极间距，进而影响阴极基板表面的电场分布，不利于器件的寿命及稳定性。由于阳极基板是出光面，不方便在其上面加上合适的散热装置，导致场发射平面光源的散热性较差。

发明内容

基于此，有必要针对传统的场发射平面光源散热性较差的问题，提供一种散热性较好的场发射平面光源。

一种场发射平面光源，包括：

阳极，包括阳极基板及层叠于所述阳极基板上的发光层；

出光板，与所述发光层相对；

散热装置，设置于所述阳极基板远离所述发光层的一侧；

两个阴极，每个阴极包括阴极基板，每个阴极基板分别连接所述阳极基板和出光板，两个阴极基板相对所述阳极基板倾斜设置，且所述每个阴极基板上设置有阴极引出电极；及

两个电子束发射体，每个电子束发射体包括具有弧形面的衬底，两个衬底分别设置于所述两个阴极的阴极基板上并与所述阴极引出电极接触，所述两个衬底的弧形面相对，且均朝向所述发光层。

在其中一个实施例中，所述两个阴极以穿过所述阳极基板的几何中心、且与所述阳极基板垂直的轴线为对称轴，对称地设置于所述阳极的一侧。

在其中一个实施例中，所述每个阴极还包括两个金属片栅极，所述阴极基板上设置有两个栅极引出电极，所述两个栅极引出电极分别与所述两个金属片栅极连接，所述衬底设置于所述两个金属片栅极之间。

在其中一个实施例中，所述衬底为半圆柱形或半椭圆柱形且所述衬底的与弧形面相对的平面与所述阴极引出电极接触，所述衬底的弧形面上形成有纳米材料层。

在其中一个实施例中，所述阴极基板设置有所述衬底的表面与所述发光层的与所述出光板相对的表面所成的角度为30°～60°。

在其中一个实施例中，所述金属片栅极为弧形金属片。

在其中一个实施例中，所述纳米材料层由碳纳米管、碳纳米墙、氧化锌纳米线、氧化锌纳米棒、四角形纳米氧化锌或氧化铁纳米线形成。

在其中一个实施例中，所述阳极还包括导电层，所述导电层层叠于所述阳极基板上，所述发光层层叠于所述导电层上。

在其中一个实施例中，所述阳极还包括反光层，所述反光层层叠于所述导电层上，所述发光层层叠于所述反光层上。

在其中一个实施例中，还包括支撑隔离体，所述支撑隔离体连接所述阳极和透明出光板，且所述阳极、出光板及支撑隔离体围成收容腔，所述阴极和电子束发射体收容于所述收容腔中。

该场发射平面光源避免了采用传统的阴极与阳极平行相对设置以实现发光及同时必须将阳极远离阴极的表面作为出光面的问题，避免将阳极远离阴极的表面作为出光面，从而可以在阳极远离反光层的一侧上设置散热装置，在保证出光效果的同时，散热装置有利于阳极的散热，使场发射平面光源的散热性能较好。

附图说明

图1为一实施方式的场发射平面光源的结构示意图；

图2为图1所示的场发射平面光源的阴极的结构示意图；

图3为图1的局部放大图；

图4为图1所示的场发射平面光源的另一角度的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施方式的场发射平面光源100，包括阳极10、出光板20、散热装置30、两个阴极40和两个电子束发射体50。

阳极10包括依次层叠的阳极基板11、导电层12、反光层13和发光层14。

阳极基板11为玻璃基板。本实施方式中，阳极基板11为长方形玻璃基板。在其他实施方式中，根据实际需要，阳极基板11可以为圆形玻璃基板、椭圆形玻璃基板、正方形玻璃基板等。

导电层12为金属层或氧化铟锡(ITO)层。金属层具体可以为铬(cr)层、钼(Mo)层或铝(Al)层等。导电层12的厚度为50纳米。

反光层13为金属铝层，金属铝层的反光率高，使反光层13具有较高的反光率。反光层13的厚度为70纳米。

发光层14由荧光粉形成。可以根据需要的出光颜色，选择不同的荧光粉。发光层14的厚度为100纳米。

出光板20为透明的玻璃基板。出光板20的形状与阳极基板11的形状相适配。出光板20与发光层14正对，优选地，出光板20与发光层14平行。

散热装置30设置于阳极基板11远离反光层13和发光层14的一侧。散热装置30可以为散热板、散热管或散热鳍片等。将散热装置30设置于阳极基板11上，能够及时将阳极10上的热量导走，避免阳极10受热变形，有利于提高场发射平面光源100的稳定性及使用寿命。

请同时参阅图2，阴极40包括阴极基板41、阴极引出电极42、两个栅极引出电极43及两个金属片栅极44。

阴极基板41为玻璃基板。阴极引出电极42嵌入阴极基板41中，且阴极引出电极42的端面与阴极基板41处于同一平面上。

两个栅极引出电极43部分嵌入阴极基板41上，并保持一定的距离，以相互绝缘。两个金属片栅电极44部分嵌入阴极基板41中，分别与两个栅极引出电极43连接。在其他实施方式中，栅极引出电极43和金属片栅电极44可以为一体式结构，如为一体式金属片，一体式金属片有部分嵌入阴极基板41中，部分位于阴极基板41上方。

金属片栅电极44优选为弧形金属片。

电子束发射体50包括衬底（图未标）。衬底为半圆柱形或半椭圆柱形不锈钢衬底。衬底通过与弧形面相对的平面平放于阴极基板41上，并位于两个金属片栅电极44之间。衬底的与弧形面相对的平面通过导电胶粘结于阴极基板41上并与阴极引出电极42接触。

衬底的弧形面上形成有纳米材料层（图未示）。纳米材料层为电子束发射体50的发射面。纳米材料层由碳纳米管、碳纳米墙、氧化锌纳米线、氧化锌纳米棒、四角形纳米氧化锌或氧化铁纳米线形成。上述材料可以为准一维型、锥形或准一维型与锥形的复合型结构。纳米材料层的表面积与衬底的弧形面的面积相等。

优选地，电子束发射体50左右两侧的两个栅极引出电极43与电子束发射体50的距离相等，优选为5毫米。

将金属片栅电极44与栅极引出电极43连接而将金属片栅电极44设置于阴极基板41上时，2个形状为弧形金属片的金属片栅电极44分别朝向电子束发射体50，且与电子束发射体50的距离相等。

优选地，金属片栅电极44的弯曲弧度与电子束发射体50的弧形面的弧度相一致，两个金属片栅电极44朝向电子束发射体50的表面可以与电子束发射体50的衬底的弧形面相贴合。

电子束发射体50的衬底为具有弧形面的半圆柱体或半椭圆柱体，电子束发射体50的衬底与弧形面相对的平面平放于阴极基板41上，金属片栅电极44为弧形金属片，且金属片栅电极44的弯曲弧度与电子束发射体50的弧形面的弧度相一致，在电压作用下，有利于形成均匀分布的电场，有利于提高发光亮度的均匀性。

阴极基板41分别连接阳极10和出光板20，且两个阴极基板41相对阳极基板11倾斜设置。两个阴极40上的两个电子束发射体50的纳米材料层相对，且朝向发光层14，以使电子束发射体50发射的电子束能够轰击至发光层14上。阴极基板41设置有衬底的表面与发光层14的与出光板20相对的表面成锐角θ（见图1），θ的值优选为30°～60°，以使电子束发射体43表面发射的电子束能够较大程度地轰击至阳极10的发光层14上，提高光效。更优选地，θ的值为45°。

请同时参阅图3，当衬底为半圆柱形时，其底面半径表示为r。发光层14的与出光板20相对的表面至衬底的底面圆心的距离为h。

优选地，衬底的弧形面的面积S1与发光层14的与出光板20相对的表面的表面积S2之比为πr/(2r+h/sinθ)，以使电子束发射体50发射的电子束能够轰击发光层14的较大区域。

当衬底为半椭圆柱形时，r表示衬底底面的半轴长度，h表示发光层14的与出光板20相对的表面至衬底的底面的短轴和长轴的交点的距离。其中，r可以为长轴的半轴长度或短轴的半轴长度。当半椭圆柱形的衬底的底面由短轴和弧形边围成时，r为短轴的半轴的长度；当半椭圆柱形的衬底的底面由长轴和弧形边围成时，r为长轴的半轴的长度。

当衬底为半椭圆柱形时，衬底的弧形面的面积S1与发光层14的与出光板20相对的表面的表面积S2之比也优选为πr/(2r+h/sinθ)。

两个阴极40设置于阳极10的一侧，两个阴极40上的电子束发射体50同时发射电子束至阳极10的发光层14上，以使发光层14的较大的面积受到电子束的轰击。

两个阴极40位于阳极10的一侧，并分别靠近阳极10两个端部，使得阳极10的位于两个阴极40之间的部分未被阴极40遮挡，光可以从阳极10的位于两个阴极40之间的部分散发。

优选地，两个阴极40以穿过阳极基板11的几何中心、且与阳极基板11垂直的轴线为对称轴，对称地设置于阳极10的一侧，且两个阴极40分别位于阳极10的两个端部，以使发光层14的发光面积较大。

请同时参阅图4，场发射平面光源100还包括支撑隔离体60。支撑隔离体60分别连接阳极10和出光板20，且阳极10、出光板20和支撑隔离体60围成收容腔70。阴极40和电子束发射体50收容于收容腔70中。支撑隔离体60由绝缘性能好的玻璃或陶瓷形成。

使用时，当在两个金属片栅极44上施加一个小电压，阴极40表面分布电场致使电子束发射体50的纳米材料层发射电子束，在阳极10上施加一个较大的电压作为电子束的加速电压，使电子束以一定速度轰击阳极10的发光层14，使发光层14发光。发光层14发出经过透明的出光板20散发至外部，实现发光。

上述场发射平面光源100的阴极40上设置具有弧形面的电子束发射体50，在阳极10的一侧设置两个阴极40，且两个阴极40相对阳极10倾斜时，具有弧形面的电子束发射体50可以轰击到发光层14上较大的范围，能够实现阳极10发光，两个阴极40对阳极10发出的光不形成阻挡，使阳极10发出的光经过反光层13反射至出光板20上，而使光散发至外部而实现发光。场发射平面光源100避免了采用传统的阴极与阳极平行相对设置以实现发光及同时必须将阳极10远离阴极40的表面作为出光面的问题，避免将阳极10远离阴极40的表面作为出光面，从而可以在阳极10远离发光层14的一侧上设置散热装置30，在保证出光效果的同时，散热装置30有利于阳极10的散热，使场发射平面光源100的散热性能较好。

上述场发射平面光源100由于具有较好的散热性能而具有较高的热稳定性，不管是应用到液晶背光源或者是照明光源中，其寿命都得到有效的改善。

由于电子束发射体50的衬底具有弧形面，垂直弧形面发射的电子束会轰击到发光层14较大的区域，且该区域为方形状，当两个阴极40以穿过阳极基板11的几何中心、且与阳极基板11垂直的轴线为对称轴，对称地设置于阳极10的一侧时，能保证电子束轰击到发光层14的整个表面上，以保证该场发射平面光源100具有较高的光效。

可以理解，在其他实施方式中，导电层12可以省略，这种情况下，阳极基板11采用金属基板。

反光层13也可以省略，这种情况下，发光层14发出的朝向出光板20的光通过透明的出光板20散发至外部。设置反光层13可以将发光层14发出的朝向散热装置30一侧的光反射至出光板20上，提高光效。

以上所述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 (10)

1.一种场发射平面光源，其特征在于，包括：

阳极，包括阳极基板及层叠于所述阳极基板上的发光层；

出光板，与所述发光层相对；

散热装置，设置于所述阳极基板远离所述发光层的一侧；

两个阴极，每个阴极包括阴极基板，每个阴极基板分别连接所述阳极基板和出光板，两个阴极基板相对所述阳极基板倾斜设置，且所述每个阴极基板上设置有阴极引出电极；及

两个电子束发射体，每个电子束发射体包括具有弧形面的衬底，两个衬底分别设置于所述两个阴极的阴极基板上并与所述阴极引出电极接触，所述两个衬底的弧形面相对，且均朝向所述发光层。

2.根据权利要求1所述的场发射平面光源，其特征在于，所述两个阴极以穿过所述阳极基板的几何中心、且与所述阳极基板垂直的轴线为对称轴，对称地设置于所述阳极的一侧。

3.根据权利要求1所述的场发射平面光源，其特征在于，所述每个阴极还包括两个金属片栅极，所述阴极基板上设置有两个栅极引出电极，所述两个栅极引出电极分别与所述两个金属片栅极连接，所述衬底设置于所述两个金属片栅极之间。

4.根据权利要求3所述的场发射平面光源，其特征在于，所述衬底为半圆柱形或半椭圆柱形，且所述衬底的与弧形面相对的平面与所述阴极引出电极接触，所述衬底的弧形面上形成有纳米材料层。

5.根据权利要求2所述的场发射平面光源，其特征在于，所述阴极基板设置有所述衬底的表面与所述发光层的与所述出光板相对的表面所成的角度为30°～60°。

6.根据权利要求3所述的场发射平面光源，其特征在于，所述金属片栅极为弧形金属片。

7.根据权利要求4所述的场发射平面光源，其特征在于，所述纳米材料层由碳纳米管、碳纳米墙、氧化锌纳米线、氧化锌纳米棒、四角形纳米氧化锌或氧化铁纳米线形成。

8.根据权利要求1所述的场发射平面光源，其特征在于，所述阳极还包括导电层，所述导电层层叠于所述阳极基板上，所述发光层层叠于所述导电层上。

9.根据权利要求8所述的场发射平面光源，其特征在于，所述阳极还包括反光层，所述反光层层叠于所述导电层上，所述发光层层叠于所述反光层上。

10.根据权利要求1所述的场发射平面光源，其特征在于，还包括支撑隔离体，所述支撑隔离体连接所述阳极和出光板，且所述阳极、出光板及支撑隔离体围成收容腔，所述阴极和电子束发射体收容于所述收容腔中。