CN106340438B - 显示设备、背光模组及其场发射光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种显示设备、背光模组及其场发射光源装置。场发射光源装置，包括形成在基板上的阳极，所述的阳极包括设于基板上的阳极电极层以及设于所述阳极电极层上的发光材料层，所述的阳极电极层包括：设于所述基板上的导热层以及设于所述导热层上的透明导电膜，发光材料层设于透明导电膜上，所述的导热层由金属材料制成，呈网格结构。本发明还提供了带所述场发射光源装置的背光模组及显示设备。本发明能够解决场发射光源装置发热严重的问题。

Description

显示设备、背光模组及其场发射光源装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种场发射光源装置及带有该场发射光源装置的背光模组和显示设备。

背景技术

液晶显示器画质清晰、轻薄便携、低功耗和长寿命等优点使其成为显示器的主流。液晶显示需要背光源，目前主要是CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)和LED。CCFL是线光源，LED是点光源，需要导光板、反射片、扩散板等将光线分散均匀。

场发射照明器件是一种新型的平面光源，具有发光效率高、低功耗、长寿命及轻薄、易于控制等优点，对于LCD显示而言，是一种极有前途的背光源。作为平面光源，场发射照明器件可以做成一整面直接作为LCD的背光，省掉反射片、增亮膜片、扩散板&导光板等材料。

场发射照明器件一般是电子束轰击荧光粉发光，荧光粉种类很多，主要分为红、绿、蓝、黄等，频谱丰富，通过调解荧光粉配比，可以产生不同色温、相对光谱强度分布不同的光源。目前氧化物、氮化物、硅酸盐等系列荧光粉导电性能欠佳，荧光粉在电子束的长期轰击下，容易积累电荷，引起压降，发光效率降低。因此，具有一定导电性能的荧光粉在场发射器件上有好的应用前景。

另外，场发射照明器件一般采用ITO(氧化铟锡)做阳极电极层，荧光粉做发光材料，ITO和荧光粉的导热性比较差，场发射照明器件发热严重，使用寿命(life time)缩短。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种场发射光源装置，可以解决其发热严重的问题。本发明的另一个目的是提供带所述场发射光源装置的背光模组及显示设备。

技术方案：本发明所述的场发射光源装置，包括形成在基板上的阳极，所述的阳极包括设于基板上的阳极电极层以及设于所述阳极电极层上的发光材料层，所述的阳极电极层包括：设于所述基板上的导热层以及设于所述导热层上的透明导电膜，发光材料层设于透明导电膜上，所述的导热层由金属材料制成，呈网格结构。

为保证散热的均匀性，网格中所有的单元格大小相同。

网格中单元格的形状并没有特别严格的要求，可以为规则的形状，如圆形、椭圆形、多边形等，也可以为不规则的形状，还可以为规则形状与不规则形状共存，一般为便于加工，网格中的单元格为矩形或菱形。

金属材料占据发光区域的面积过大会降低光的透过率，影响发光性能，面积过小则不能够有效发挥导热性能，较优的，金属材料占发光区域的面积不超过5％。

金属材料可以选择导热性较好的材料，如Ti、Cu、W、Mo、Ag、Al、Au、Pt、Pd等，性能较佳的为Ag、Cu。

优选的，所述的导热层为若干根金属线交织形成的网格结构。

优选的，每根金属线的线宽为2～20μm，厚度为10～100nm。上述线宽和厚度的金属线具有较好的导热性，还尽可能减小对光的遮挡，同时兼顾生产成本。

进一步提高散热的均匀性，所有金属线的线宽和厚度均相同。

所述的发光材料层由量子点和导电材料制成，所述的导电材料为氧化铟锡或/和氧化铝锌。导电材料能够进一步提高量子点的导电性，及时把累计的电荷导出去，维持较高的光效。导电材料由氧化铟锡和氧化铝锌组成时，可以兼顾导电性及环境安全性。

量子点和导电材料的比例能够影响发光性能和导电性能，较好的，量子点与导电材料的摩尔比为50:50～99:1。

本发明还提供了一种背光模组，包括所述的场发射光源装置。

本发明还提供了一种显示设备，包括所述的背光模组。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

目前现有技术中场发射照明装置面临的最大的问题便是发光材料的导电性和阳极的透明导电及散热。

本发明对阳极进行改进，增加了金属网格结构的导热层，金属散热性好，成本低，以其和透明导电膜共同作为阳极的电极，能够增强导热性，解决阳极发热严重的问题，而制成网格结构主要是考虑散热的均匀性以及透光性。

发光效率取决于量子效率和导电性能。量子点具有窄的发射峰，采用量子点作为场发射器件的发光材料可以得到广色域。另外量子点是半导体材料，相对氧化物、硅酸盐、铝酸盐、氮化物、氮氧化物荧光粉，有较好的导电性能；透明导电的ITO、AZO与量子点混合，增强量子点导电性，可以及时把累积的电荷导出去，维持较高的光效。

本发明采用场发射光源做显示设备如LCD的背光源，轻薄耐用，固体光源抗震性好，整面光源做背光，发光均匀，可以得到高NTSC/adobe的画质。

附图说明

图1为场发射光源装置的结构示意图；

图2为图1沿A-A方向的剖视图；

图中，1、第一基板，2、第二基板，3、阳极，4、阴极，301、导热层，302、透明导电膜，303、发光材料层，401、阴极电极层，402、带电粒子发射体，5、孔，6、密封胶。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1，场发射光源装置包括相对设置的两块基板，为便于后续结构的描述分别命名为第一基板1和第二基板2，第一基板1的内侧形成有阳极3，第二基板2的内侧形成有阴极4。

第一基板1和第二基板2均可以采用普通玻璃、白玻璃、超白玻璃或其他硬质透明材料制成，本实施例中两者可以采用白玻璃，成本低且可满足性能要求。第一基板1和第二基板2相对设置，其中第一基板1和第二基板2之间相邻的一侧定义为内侧，而相对设置可以理解为平行间隔设置，也可以理解为呈一预定角度倾斜设置的方式。

如图2，阳极3包括形成在第一基板1内侧的阳极电极层以及形成于该阳极电极层上的发光材料层303，阳极电极层包括形成在第一基板1内侧的导热层301以及形成于导热层上的透明导电膜302。导热层301与透明导电膜302大小一致或者略小于透明导电膜302，以更好的散热。导热层301为由若干根金属线交织形成的网格结构。网格中所有的单元格大小相同，这样可以保证金属线均匀的分布，从而保证散热的均匀性，网格中的单元格可以为矩形或菱形。金属线可以是横纵交织，便于加工制作。

所有的金属线占发光区域的面积不超过5％，可以保证散热性的同时保证光的透过率，尽量减少金属线对光的遮挡。形成金属线的金属材料可以为Ti、Cu、W、Mo、Ag、Al、Au、Pt、Pd等，其中较好的为Ag或Cu。每根金属线的线宽为2～20μm，厚度为10～100nm。

透明导电膜302可以为比较常见的ITO膜(氧化铟锡膜)。为了实现通电，显然还需导线(图中未显示)与其连接。

发光材料层303形成于透明导电膜302上，由量子点和导电材料混合制成，其中导电材料为氧化铟锡或/和氧化铝锌。氧化铟锡(ITO)的导电性较好，缺陷是毒性较大(铟有毒)，氧化铝锌(AZO)的导电性相较于氧化铟锡略差，但是环境友好，将氧化铟锡和氧化铝锌混合作为导电材料可以兼顾导电性及环境安全性，氧化铟锡和氧化铝锌可以任意比例进行混合。一般，氧化铟锡中，铟原子与锡原子的摩尔比为1：99～5:95，氧化铝锌中，铝原子与锌原子的摩尔比为1：99～5:95。量子点具有一定的导电性能，导电材料可以增强其导电性，从而提高场发射光源装置的发光性能，量子点与发光材料的摩尔比为50:50～99:1，可以同时保证较好的发光性能及导电性能。

阴极4包括形成在第二基板2内侧的阴极电极层401以及形成在阴极电极层401上的带电粒子发射体402，阴极电极层401可以为常用的ITO膜(氧化铟锡膜)，为了实现通电，显然还需导线(图中未显示)与其连接。带电粒子发射体402可以为碳纳米管或/和氧化锌纳米管，尺寸为300-700nm。

第一基板1和第二基板2之间被密封胶6(如UV胶)密封，密封胶沿基板内侧的四周涂覆，此时阴极和阳极被密封于两个基板与密封胶形成的空间内。

第一基板1或第二基板2还具有用于对上述空间抽真空的孔5。上述场发射光源装置可采用如下方法进行制备：

步骤S1，制作阳极：在第一基板1的内侧形成导热层301，在导热层301上形成透明导电膜302，在透明导电膜302上形成发光材料层303。

其中一种具体的可实施方法如下：

在白玻璃上发光区域先制作金属网格线。采用物理气相沉积工艺(PVD)制作整面金属膜，金属优选Ti、Cu、W、Mo、Ag、Al、Au、Pt等，靶材纯度＞99.99％，膜厚10-100nm。在金属膜上涂布一层TFT LCD用正光阻，厚度1.5-5um，采用光刻工艺，只保留发光区域内金属网格线pattern(图样)，金属线宽2-20um，占发光区域面积不超过5％。

除了采用正光阻的方法外，也可以在白玻璃上先涂布一层用负光阻(也可以用正光阻，精度比负光阻稍差)，膜厚1.5-5um。经光刻工艺后露出宽度为150nm-2um的空白。采用PVD镀金属膜，膜厚10-100nm，因金属膜和光阻膜段差&tape angle较大，金属膜在段差处不连续，采用显影工艺可直接把光阻洗掉，留下金属网格线。

形成金属网格后，在金属网格上采用PVD制作ITO膜，用一根导线与ITO膜连接，将电路引出。

选择不同发光光谱的量子点与导电材料ITO/AZO胶混合后用丝网印刷或喷涂在ITO膜上作为阳极，其中ITO与AZO可以任意比例混合，量子点：(ITO+AZO)＝(50:50)～(99:1)，该比例为摩尔比。

步骤S2，制作阴极：在第二基板2的内侧形成阴极电极层401，在阴极电极层401上形成带电粒子发射体402。

其中一种具体的可实施方法如下：

在白玻璃上用PVD制作ITO电极，把碳纳米管或氧化锌纳米管(300-700nm)印刷或喷涂在ITO电极上，一根导线将电路引出。

步骤S3，密封封装。

一种具体的可实施方法如下：

白玻璃上预留一个直径为0.5-1cm的孔，用UV胶密封两块白玻璃，使阳极和阴极处于两块白玻璃和密封胶形成的空间内，UV照射后贴合，抽真空干燥，密封孔洞，得到场发射照明装置。

场发射照明装置为平面光源，均一性较好，不需要背光膜片，整面光源做显示装置如LCD的背光。通过调节红绿蓝黄量子点的比例，可以得到相对光谱功率分布不同的频谱，与LCD的彩色滤光片(color filter)搭配，得到高NTSC/Adobe的画面。

本发明场发射光源装置在使用时，通过对阳极的透明导电膜和阴极的阴极电极层进行通电，阴极发射带电粒子轰击阳极的发光材料层而发光。

本发明还提供了一种背光模组，包括上述结构的场发射光源装置。

本发明还提供了一种显示设备，包括上述结构的背光模组。

Claims (10)

1.一种场发射光源装置，包括形成在基板(1)上的阳极(3)，所述的阳极包括设于基板上的阳极电极层以及设于所述阳极电极层上的发光材料层(303)，其特征在于，所述的阳极电极层包括：设于所述基板(1)上的导热层(301)以及设于所述导热层(301)上的透明导电膜(302)，发光材料层(303)设于透明导电膜(302)上，所述的导热层由金属材料制成，呈网格结构，所述的发光材料层由量子点和导电材料制成。

2.根据权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，网格中所有的单元格大小相同。

3.根据权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，网格中的单元格为矩形或菱形。

4.根据权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，金属材料占发光区域的面积不超过5％。

5.根据权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，所述的导热层(301)为若干根金属线交织形成的网格结构。

6.根据权利要求5所述的场发射光源装置，其特征在于，每根金属线的线宽为2～20μm，厚度为10～100nm。

7.根据权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，所述的金属材料为Ti、Cu、W、Mo、Ag、Al、Au、Pt或Pd。

8.根据权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，所述的导电材料为氧化铟锡或/和氧化铝锌。

9.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的场发射光源装置。

10.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求9所述的背光模组。