一种场发射平面光源及其制造方法
【专利摘要】本发明适用于光学【技术领域】，提供了一种场发射平面光源及其制造方法，光源包括相对设置的阴极板和阳极板，以及支撑于所述阴极板和阳极板之间的多个隔离体，在所述阴极板面向所述阳极板的一面设有发射层，在所述阳极板面向所述阴极板的一面设有发光层，所述隔离体与所述阳极板或阴极板为一体结构。本发明提供的场发射平面光源的隔离体与阳极板或阴极板为一体结构，避免了隔离体在阴、阳极板之间滑动，增强了阴、阳极板结构的稳定性，并避免了隔离体与阴、阳极板间作用力不均而导致极板破碎的问题，有效改善了场发射平面光源的工作稳定性和使用寿命；并且，与传统的采用墙状隔离体的光源结构相比，也避免了暗区的形成，增大了光源亮度和均匀度。
【专利说明】一种场发射平面光源及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学【技术领域】，特别涉及一种场发射平面光源及其制造方法，具体涉及一种能够改良场发射平面光源器件工作稳定性的结构设计。
【背景技术】
[0002]场发射光源是场发射研究的重要应用之一，场发射光源既可以当做显示器件的背光源，也可以用在照明领域中。场发射的基本原理是:具有一定功函数及表面势垒的材料，当无外加电场时，表面势垒的宽度无限，高度与真空能级相当；但对其施加一个比较强的电场后，材料表面的势垒的宽度变窄，高度降低，由于隧道效应，这时内部电子很容易从材料表面发射出来，形成场致电子发射。
[0003]如图1，场发射器件通常包括带有发射极11的阴极基板1、涂覆发光层21的阳极基板2和支撑体3。阴极基板I和阳极基板2相对设置并保持一定的间隔，由支撑体3隔离，四周封接，形成一真空空腔。阴极基板I的发射极11在外加电场的作用下形成场致电子发射，发出的电子轰击阳极基板2的发光层21使其发光。
[0004]传统的支撑体之一为球状隔离体，是将预先制好的多个球形陶瓷或玻璃微珠直接放置在器件的阴极基板和阳极基板间作为支撑。这种结构简单，制作工艺也较简单，但球状隔离体的直径误差很难控制在要求范围内，而且由于热应力及真空与外加压强差所产生的压力，易使基板变形，此时隔离体容易滑动，使得基板和支撑体之间承受的压力不均衡，不利于器件工作的稳定性，且基板容易破碎，从而缩短器件的寿命。
[0005]传统的支撑体之二为条形的墙状隔离体，是预先按需要厚度加工好陶瓷或者玻璃隔离体，然后将其安置在阴、阳基板之间，形成支撑效果，但是墙状隔离体由于表面面积比较大，当作大面积场发射平面光源的隔离体容易形成暗区，影响光源的出光效果。
[0006]传统的支撑体之三为柱状隔离体，是将预先制好的多个柱形陶瓷或玻璃体直接放置在器件阴、阳基板之间作为支撑。这种方法虽然工艺也较简单，但柱状隔离体也容易发生移动，从而使得基板和支撑体之间承受的压力不均衡，基板容易破碎，从而降低器件的稳定性以及缩短器件的寿命；并且，柱状隔离体的侧面是直线，爬电距离比较短，容易发生电荷积累甚至发生击穿现象，同样影响器件工作的稳定性及使用寿命。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种场发射平面光源，通过改变基板间隔离体的结构来提高场发射平面光源的工作稳定性，延长光源的使用寿命。
[0008]本发明是这样实现的，一种场发射平面光源，包括相对设置的阴极板和阳极板，以及支撑于所述阴极板和阳极板之间的多个隔离体，在所述阴极板面向所述阳极板的一面设有发射层，在所述阳极板面向所述阴极板的一面设有发光层，所述隔离体与所述阳极板或阴极板为一体结构。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种场发射平面光源的制造方法，包括下述步骤:[0010]获取阴极板，并对所述阴极板进行清洗和烘干处理；
[0011]在所述阴极板的一表面设置发射层；
[0012]获取阳极板，并在所述阳极板的一表面上形成多个与所述阳极板连结为一体的隔离体；
[0013]对所述阳极板进行清洗及烘干处理；
[0014]在所述阳极板设有隔离体的表面上除隔离体以外的区域设置发光层；
[0015]将所述阴极板和阳极板封接，并使所述发射层与发光层相对。
[0016]本发明的再一目的在于提供另一种场发射平面光源的制造方法，包括下述步骤:
[0017]获取阳极板，并对所述阳极板进行清洗和烘干处理；
[0018]在所述阳极板的一表面设置发光层；
[0019]获取阴极板，并在所述阴极板的一表面上形成多个与所述阴极板连结为一体的隔离体；
[0020]对所述阴极板进行清洗及烘干处理；
[0021]在所述阴极板设有隔离体的表面上除隔离体以外的区域设置发射层；
[0022]将所述阴极板和阳极板封接，并使所述发射层与发光层相对。
[0023]本发明提供的场发射平面光源的隔离体与阳极板或阴极板为一体结构，避免了隔离体在阴、阳极板之间滑动，增强了阴、阳极板结构的稳定性，并避免了隔离体与阴、阳极板间作用力不均而导致极板破碎的问题，有效改善了场发射平面光源的工作稳定性和使用寿命；并且，与传统的采用墙状隔离体的光源结构相比，也避免了暗区的形成，增大了光源亮度和均匀度。
[0024]本发明提供的制造方法有效的解决了场发射光源工作性能不稳定及使用寿命短的问题，并且便于实施，亦不会造成较大的成本增加，适合广泛采用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是现有场发射平面光源的剖视图；
[0026]图2是本发明第一实施例提供的场发射平面光源的剖视图；
[0027]图3是本发明第一实施例提供的场发射平面光源的正视图；
[0028]图4是本发明第一实施例提供的场发射平面光源的制作流程图；
[0029]图5是本发明第二实施例提供的场发射平面光源的剖视图；
[0030]图6是本发明第二实施例提供的场发射平面光源的制作流程图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述:
[0033]实施例一:
[0034]图2示出了本发明第一实施例提供的场发射平面光源的剖视图，图3示出了该场发射平面光源的正视图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。[0035]参考图2、3，该场发射平面光源主要包括相对设置的阴极板I和阳极板2，阴极板I和阳极板2通常相互平行，在阴、阳极板的相对表面上分别设有发射层11和发光层21，即在阴极板I面向阳极板2的一面设有发射层11，在阳极板2面向阴极板I的一面设有发光层21。另外，在阴极板I和阳极板2之间设有多个隔离体3，形成了隔离体阵列，用于支撑和隔离阴极板I和阳极板2，每个隔离体3均与阳极板2为一体结构，即隔离体3的一端与阳极板2连结为一体，另一端则与阴极板I通过贴合或粘结等连接方式实现面接触。
[0036]可以理解，本实施例中的阳极板2和阴极板I均包括作为衬底的基板和电极层(图中未示)，通过电极层与外部供电线路相连而对阳极板2和阴极板I施加电压，形成电场，进而使光源发光，此为本领域公知的技术，本实施例不再赘述。
[0037]该场发射平面光源的工作原理如下:通过对阴、阳极板施加电压，使阴、阳极板间形成足够强的电场，使阴极板I表面的发射层11发出电子束，电子束轰击阳极板2上的发光层21，激发发光层21的材料发光。作为一种实现方式，发射层11可以是涂覆在阴极板I表面的纳米线薄膜，发光层21可以是荧光粉等可受电子激发而发光的材料，发射层11和发光层21的具体材料可根据实际所需的出光波长确定，本实施例不进行限定。
[0038]本实施例提供的场发射平面光源的隔离体3与阳极板2为一体结构，使隔离体3在阴、阳极板之间的位置得以固定，不会发生滑动，与传统的支撑体独立设置于阴、阳极板之间的结构相比，避免了由于隔离体3滑动而导致阴、阳极板结构不稳定的问题，并且防止了隔离体3与阴、阳极板间作用力不均导致极板破碎，进而保证了场发射平面光源的工作稳定性和使用寿命；并且，与传统的采用墙状隔离体的光源结构相比，也避免了暗区的形成，增大了光源亮度和均匀度。
[0039]作为本实施例优选的方案，隔离体3的形状可以为球状，其一端与阳极板2连结为一体，而另一端优选加工成圆形的平面，以便于稳定支撑阴极板I。将隔离体3加工成球状，一方面便于加工、稳定性好，且其上平面是小于球直径的圆面，与同直径的柱状或同宽度的墙状隔离体相比，其与两极板的接触面积也较小，避免占用光源较大的发光面积，有益于改善光源的发光效果；另一方面，隔离体3的侧面为球面，与传统的柱状隔离体相比，其爬电距离较长，可以减少电荷积累并防止击穿，进一步增强了光源的稳定性和安全性。
[0040]进一步的，可以对隔离体3的大小进行设计以进一步改善光源的稳定性。具体的，隔离体3的高度优选为2mm，隔离体3与其支撑的阴极板I的接触区域的圆面的直径优选为1mm。进一步参考图3，隔离体3阵列优选为矩形阵列，每个最小矩形单元的边长L优选为2cm。按照上述设计形成的隔离体阵列既可以起到足够的支撑作用，又避免了材料浪费，并保证光源不会出现暗区或降低光源亮度，且使阴、阳极板间的距离恰好适合电子束激发发光层，以保证较佳的发光效率。对于边长为20cm左右、厚度为3cm左右的阴、阳极板，可以采用上述的隔离体结构设计。当然，以上所述的隔离体3的结构参数及分布形态并非唯一的选择，其可以存在一定的调整范围。
[0041]当然，上述的阴极板1、阳极板2及隔离体3仅是与本发明直接相关的结构，该场发射平面光源还包括其他功能结构，如电路结构、封装结构等，其与本发明非直接相关，本实施例不进行详细说明。
[0042]本实施例进一步提供具有上述结构的场发射平面光源的制造方法，以下结合附图进行详细说明。[0043]参考附图4，该方法主要包括下述步骤:
[0044]在步骤SlOl中，获取阴极板，并对阴极板进行清洗和烘干处理；
[0045]在此步骤中，具体可以将一 3mm厚的玻璃切割成边长为20cm的方形板以作为阴极板，然后对其进行超声清洗之后将其烘干。
[0046]在步骤S102中，在阴极板的一表面设置发射层；
[0047]具体的，可以在阴极板的一表面涂覆纳米线薄膜。
[0048]在步骤S103中，获取阳极板，并在阳极板的一表面上形成多个与阳极板连结为一体的隔离体；
[0049]在本实施例中，具体可以将3.2mm厚的玻璃切割成边长为20cm的方形板作为阳极板2，然后通过打磨抛光的方法在方形玻璃阳极板上形成高度为2mm、上平面区域为直径Imm的圆面的多个球状隔离体3。另外，可以将多个隔离体3设计为矩形阵列排布的形式，将最小矩形单元的边长设计为2cm。当然，上述参数及阵列形状并非唯一的选择，该参数可以存在适当的调整范围，也可以根据实际情况改变上述参数或隔离体3的分布，以适合支撑阴、阳极板且保证阴、阳极板的间距不影响光源的发光效率为基本准则。
[0050]在步骤S104中，对阳极板进行清洗及烘干处理；
[0051]具体可以通过超声清洗，操作方便且清洗效果好。
[0052]在步骤S105中，在阳极板设有隔离体的表面上除隔离体以外的区域设置发光层；
[0053]具体可以采用涂覆的方式在阳极板2的表面形成发光层21，发光层21可以是荧光粉或其他可受电子束激发而发光的材料。
[0054]在步骤S106中，将阴极板和阳极板封接，并使发射层与发光层相对。
[0055]具体的，可将带有隔离体的阳极板2置于一平台上，使其隔离体3朝上，将阴极板I带有发射层11的一面向阳极板贴合，使阴极板I与阳极板2上的隔离体3的上平面进行面面结合，然后进行封边处理。
[0056]该方法在阳极板上直接形成隔离体，使隔离体与阳极板连结为一体，进而使其在阴、阳极板之间的位置固定不变，不会发生滑动，使两极板相对稳定，进而提高了场发射光源的工作稳定性，并防止极板由于受力不平衡而破碎，保证了光源的使用寿命。同时，也解决了采用墙状隔离体导致的暗区问题，提高了光源出光的均匀性和亮度。
[0057]实施例二:
[0058]图5示出了本发明第二实施例提供的场发射平面光源的剖视图，为了便于说明，仅不出了与本实施例相关的部分。
[0059]本实施例中的场发射平面光源与上述实施例一具有相同的基本结构，即阴极板I和阳极板2，在阴、阳极板的相对表面上分别设有发射层11和发光层21，在阴极板I和阳极板2之间设有多个隔离体3，与实施例一不同的是，本实施例中的隔离体3与阴极板I为一体结构。
[0060]同样的，本实施例中的隔离体3的形状、高度、支撑平面的形状和大小，以及隔离体阵列的形状和大小等，均可采用上述实施例一所述的设计方案，本实施例的场发射平面光源的工作原理也同实施例一所述，本实施例不再赘述。
[0061]本实施例提供的场发射平面光源的隔离体3与阴极板I为一体结构，避免了隔离体3在阴、阳极板之间滑动，进而保证了阴、阳极板的相对稳定，并解决了隔离体3与阴、阳极板间作用力不均导致极板破碎的问题，进而保证了场发射平面光源的工作稳定性和使用寿命；并且，与传统的采用墙状隔离体的光源结构相比，也避免了暗区的形成，增大了光源亮度和均匀度。
[0062]本实施例进一步提供一种具有上述结构的场发射平面光源的制造方法，以下结合附图进行详细说明。
[0063]参考附图6，该方法主要包括下述步骤:
[0064]在步骤S201中，获取阳极板，并对阳极板进行清洗和烘干处理；
[0065]在此步骤中，具体可以将一 3mm厚的玻璃切割成边长为20cm的方形板以作为阳极板2，然后对其进行超声清洗之后将其烘干。
[0066]在步骤S202中，在阳极板的一表面设置发光层；
[0067]在步骤S203中，获取阴极板，并在阴极板的一表面上形成多个与阴极板连结为一体的隔离体；
[0068]在本实施例中，具体可以将3.2mm厚的玻璃切割成边长为20cm的方形板作为阴极板1，然后通过打磨抛光的方法在方形玻璃阴极板上形成高度为2mm、上平面区域为直径Imm的圆面的多个球型隔离体3。多个隔离体3可排布成矩形阵列，而最小矩形单元的边长可以为2cm。当然，上述参数及阵列形状并非唯一的选择，该参数可以存在适当的可调范围，当然也可以根据实际情况改变上述参数或隔离体的分布形态，以适合支撑阴、阳极板且保证阴、阳极板的间距不影响光源的发光效率为基本准则。
[0069]在步骤S204中，对阴极板进行清洗及烘干处理；
[0070]具体可以通过超声清洗，操作方便且清洗效果好。
[0071]在步骤S205中，在阴极板设有隔离体的表面上除隔离体以外的区域设置发射层；
[0072]具体可以采用涂覆的方式在阴极板I的表面形成发射层11，发射层11可以是纳米
线薄膜。
[0073]在步骤S206中，将阴极板和阳极板封接，并使发射层与发光层相对。
[0074]该方法在阴极板I上直接形成隔离体3，进而使其在阴、阳极板之间的位置固定不变，避免发生滑动，使两极板相对稳定，提高了场发射光源的工作稳定性，并防止极板由于隔离体滑动而导致其受力不平衡进而致使其破碎，保证了光源的使用寿命。同时，也解决了采用墙状隔离体导致的暗区问题，提高了光源出光的均匀性和亮度。
[0075]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种场发射平面光源，其特征在于，包括相对设置的阴极板和阳极板，以及支撑于所述阴极板和阳极板之间的多个隔离体，在所述阴极板面向所述阳极板的一面设有发射层，在所述阳极板面向所述阴极板的一面设有发光层，所述隔离体与所述阳极板或阴极板为一体结构。
2.如权利要求1所述的场发射平面光源，其特征在于，所述隔离体为球状隔离体。
3.如权利要求2所述的场发射平面光源，其特征在于，所述隔离体的高度为2mm;所述多个隔离体形成矩形的隔离体阵列，所述隔离体阵列的最小矩形单元的边长为2cm。
4.如权利要求3所述的场发射平面光源，其特征在于，所述隔离体与所述阴极板为一体结构，所述隔离体与所述阳极板相接触的区域是直径为Imm的圆面。
5.如权利要求3所述的场发射平面光源，其特征在于，所述隔离体与所述阳极板为一体结构，所述隔离体与所述阴极板相接触的区域是直径为Imm的圆面。
6.如权利要求1所述的场发射平面光源，其特征在于，所述发射层为纳米线薄膜。
7.—种场发射平面光源的制造方法，其特征在于，包括下述步骤: 获取阴极板，并对所述阴极板进行清洗和烘干处理； 在所述阴极板的一表面设置发射层； 获取阳极板，并在所述阳极板的一表面上形成多个与所述阳极板连结为一体的隔离体； 对所述阳极板进行清洗及烘干处理； 在所述阳极板设有隔离体的表面上除隔离体以外的区域设置发光层； 将所述阴极板和阳极板封接，并使所述发射层与发光层相对。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在所述阳极板上形成所述隔离体的步骤具体为: 通过打磨抛光的方式在所述阳极板的一表面上形成多个呈阵列式分布的球状隔离体。
9.一种场发射平面光源的制造方法，其特征在于，包括下述步骤: 获取阳极板，并对所述阳极板进行清洗和烘干处理； 在所述阳极板的一表面设置发光层； 获取阴极板，并在所述阴极板的一表面上形成多个与所述阴极板连结为一体的隔离体； 对所述阴极板进行清洗及烘干处理； 在所述阴极板设有隔离体的表面上除隔离体以外的区域设置发射层； 将所述阴极板和阳极板封接，并使所述发射层与发光层相对。
10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述阴极板上形成所述隔离体的步骤具体为: 通过打磨抛光的方法在所述阴极板的一表面上形成多个呈阵列式分布的球状隔离体。
【文档编号】H01J63/06GK103811280SQ201210458734
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】周明杰, 吴康锋, 陈贵堂 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司