一種場發(fā)射平面光源及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種場發(fā)射平面光源，包括陽極板、隔離體和陰極板，陽極板與陰極板通過隔離體隔開相對設置，三者形成一長方體密閉收容空間，陽極板包括陽極基板和陽極，陰極板包括陰極基板和陰極，陽極和陰極收容在密閉收容空間內(nèi)，隔離體平行于陽極板方向的截面為環(huán)狀的正方形，隔離體包括四個環(huán)繞封接的條形狀隔離子體，隔離子體朝向和背離收容空間的側(cè)面設置有凸起或凹槽，凸起或凹槽沿隔離子體的延伸方向延伸。該場發(fā)射平面光源通過改變隔離體的形狀，影響了電極板的電場分布，一定程度上抑制了閃絡電子的產(chǎn)生，降低了閃絡電壓，提高了器件的耐壓水平，提高了器件的壽命及穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供了該場發(fā)射平面光源的制備方法。
【專利說明】一種場發(fā)射平面光源及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及場發(fā)射器件領域，具體涉及一種場發(fā)射平面光源及其制備方法。
【背景技術】
[0002]場發(fā)射器件是一種新興光源，是通過施加電場從陰極電極發(fā)射電子轟擊陽極發(fā)光的裝置，能實現(xiàn)利用大功率高密度電子流發(fā)光。場發(fā)射光源具有節(jié)能、環(huán)保、可在惡劣環(huán)境中工作的優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于顯示器、照明設備和微波元件中，具有巨大的應用潛力。
[0003]通常的場發(fā)射器件應用的一些指標有:大電流、發(fā)射均勻性、壽命問題等，目前最大的難題是壽命問題。而限制場發(fā)射器件的壽命主要原因有:高能離子轟擊陰極使形貌變形，材料的物理與化學性質(zhì)的不穩(wěn)定性，真空度的變化，隔離體處的表面擊穿等。其中，隔離體對器件壽命的影響比較大，通常對隔離體的材料要求有如下方面:(I)隔離體尺寸適中；
(2)具有一定剛度、強度；(3)具有一定的電阻率；(4)放氣量小。隔離體的形狀大小及擺放位置，除了對基板的受力分布影響比較大外，對陰極表面的電場分布也頗有影響，是造成發(fā)射不均勻的原因之一。此外，除了隔離體厚度需要滿足一定耐壓等級的爬電距離，三相結(jié)合點(隔離體、基板和真空相結(jié)合的地方)的強電場分布是擊穿的一個重要因素。
[0004]基板隔離體處的電場分布畸形現(xiàn)象的產(chǎn)生對器件的影響主要有三個方面:1、影響隔離體附近的陰極電場分布，使陰極電子發(fā)射不均勻，壽命變短；2、空間電場分布的不均勻使電子束軌跡發(fā)生改變，降低器件性能；3、強電場的存在，增加了絕緣子隔離體的擊穿的可能性。通常的場發(fā)射的器件測試實驗中，更多的是考慮隔離體對陰陽極板的固定支撐效果及隔離體材料的絕緣性，不同位置的隔離體對陰極表面電場分布影響的問題考慮的比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，有必要提供一種場發(fā)射平面光源，其具有適合場發(fā)射平面光源的隔離體。
[0006]本發(fā)明第一方面提供了一種場發(fā)射平面光源，包括陽極板、隔離體和陰極板，所述陽極板與陰極板通過隔離體隔開相對設置，三者形成一長方體密閉收容空間，所述陽極板包括陽極基板和陽極，所述陰極板包括陰極基板和陰極，所述陽極和所述陰極收容在所述密閉收容空間內(nèi)，所述隔離體平行于所述陽極板方向的截面為環(huán)狀的正方形，所述隔離體包括四個環(huán)繞封接的條形狀隔離子體，所述隔離子體朝向和背離收容空間的側(cè)面設置有凸起或凹槽，所述凸起或凹槽沿所述隔離子體的延伸方向延伸。
[0007]優(yōu)選地，所述凸起為三角形凸起或弧形凸起，所述凹槽為三角形凹槽或弧形凹槽。更優(yōu)選地，所述凸起為正三角形凸起或半圓凸起，所述凹槽為正三角形凹槽或半圓凹槽。
[0008]優(yōu)選地，所述隔離子體垂直于所述陽極板方向的高度為1mm，所述隔離子體平行于所述陽極板方向的延伸長度為80mm，所述隔離子體垂直于所述陽極板方向的截面的寬度為5mm ο
[0009]優(yōu)選地，所述隔離子體的材質(zhì)為陶瓷、玻璃或碳化硼。[0010]優(yōu)選地，所述陽極包括陽極電極、金屬反射層和發(fā)光層；所述陽極電極形成于所述陽極基板上，所述金屬反射層形成于所述陽極電極上，所述發(fā)光層形成于所述金屬反射層上。
[0011]優(yōu)選地，所述陽極基板為玻璃或陶瓷材質(zhì)，所述金屬反射層為鋁層，所述發(fā)光層為可激發(fā)出波長為420nnT480nm的藍光的突光粉層。
[0012]優(yōu)選地，所述陰極包括導電層和設置在導電層上的發(fā)射體。
[0013]優(yōu)選地，所述陰極基板為玻璃或陶瓷材質(zhì)，所述導電層的材質(zhì)為金屬，所述發(fā)射體為氧化鋅納米棒或碳納米管。
[0014]本發(fā)明第二方面提供了一種上述場發(fā)射平面光源的制備方法，包括以下步驟:
[0015]在潔凈的陽極基板上采用磁控濺射法制備陽極電極，然后在該陽極電極表面制備金屬反射層，隨后在該金屬反射層上制備發(fā)光層，得到陽極板；
[0016]在潔凈的陰極基板上設置導電層，再采用直接生長或涂覆的方式制備發(fā)射體，得到陰極板；
[0017]將四個條形狀隔離子體環(huán)繞封接形成一具有長方體收容空間的隔離體，將該隔離體用低玻粉固定在陽極板上，再將陰極板相對固定在隔離體上，密封，并對封裝好的場發(fā)射平面光源的器件內(nèi)抽真空。
[0018]綜上所述的場發(fā)射平面光源，由于隔離體的特殊結(jié)構，影響了電極板的電場分布，從而減小了隔離體、電極板、真空三相結(jié)合點的電場強度，一定程度上抑制了閃絡電子的產(chǎn)生，降低閃絡電壓，提高了器件的耐壓水平，防止擊穿現(xiàn)象出現(xiàn)，提高了器件的壽命及穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術的場發(fā)射平面光源的截面圖；
[0020]圖2是本發(fā)明第一實施例中場發(fā)射平面光源的截面圖；
[0021]圖3是圖2所示場發(fā)射平面光源沿II1-1II方向的剖視圖；
[0022]圖4是本發(fā)明第二實施例中場發(fā)射平面光源的截面圖；
[0023]圖5是本發(fā)明第三實施例中場發(fā)射平面光源的截面圖；
[0024]圖6是本發(fā)明第四實施例中場發(fā)射平面光源的截面圖；
[0025]圖7、圖8、圖9、圖10、圖11，分別為圖1、圖2、圖4、圖5、圖6所示的場發(fā)射平面光源的陰極表面電場分布圖；
[0026]圖12為圖1、圖2、圖4、圖5、圖6所示的場發(fā)射平面光源的三相結(jié)合點處的電場大小曲線。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]參照圖1，為現(xiàn)有技術的一種場發(fā)射平面光源的截面圖，包括陽極板110、隔離體120和陰極板130。陽極板110與陰極板130通過隔尚體120隔開相對設置,三者形成一長方體密閉收容空間la，所述隔離體120包括四個環(huán)繞封接的條形狀隔離子體121，所述隔離子體121朝向和背離收容空間Ia的側(cè)面未設置任何凸起或凹槽。
[0029]參照圖2、圖3，本發(fā)明第一實施例提供的一種場發(fā)射平面光源，包括陽極板10、隔離體20和陰極板30。陽極板10與陰極板30通過隔離體20隔開相對設置，三者形成一長方體密閉收容空間a，陽極板10包括陽極基板11和陽極12，陰極板30包括陰極基板31和陰極32，陽極12和陰極32收容在密閉收容空間a內(nèi)，隔離體20平行于陽極板10方向的截面為環(huán)狀的正方形，隔離體20包括四個環(huán)繞封接的條形狀隔離子體21，所述隔離子體21朝向和背離收容空間a的側(cè)面設置有凸起或凹槽，所述凸起或凹槽沿沿所述隔離子體21的延伸方向延伸。
[0030]其中，圖2為本實施例提供的場發(fā)射平面光源的截面圖，圖3為圖2的場發(fā)射平面光源沿II1-1II方向的剖視圖。
[0031]所述凸起可以為三角形凸起或弧形凸起，所述凹槽可以為三角形凹槽或弧形凹槽。在本實施例中，隔離子體21側(cè)面設置有凸起，所述凸起為三角形凸起。參閱圖3，在本發(fā)明第二實施例中，隔離子體221側(cè)面設置有凸起，所述凸起為半圓凸起。請參閱圖4，在本發(fā)明第三實施例中，隔離子體321側(cè)面設置有凹槽，所述凹槽為三角形凹槽；參閱圖5，在本發(fā)明第四實施例中，隔離子體421側(cè)面設置有凹槽，所述凹槽為半圓凹槽。
[0032]隔離體20設置在陽極板10上。其中，所述隔離子體21垂直于所述陽極板10方向的高度為1mm，所述隔離子體21平行于所述陽極板10方向的長度為80mm，所述隔離子體21垂直于所述陽極板10方向的截面的寬度為5mm。
[0033]所述隔離子體的材質(zhì)可以為陶瓷、玻璃或碳化硼。
[0034]陽極板10包括陽極基板11和形成于所述陽極基板11上的陽極12。所述陽極12包括形成于所述陽極基板11上的陽極電極122、形成于陽極電極122上的金屬反射層123，以及形成于該金屬反射層123上的發(fā)光層124。
[0035]其中，陽極基板11選自玻璃或陶瓷材質(zhì)的方形板。陽極電極122為金屬電極或非金屬電極，如鉻、鋁或ITO電極，采用磁控濺射法制備在陽極基板11上。金屬反射層123由導電金屬材料制成，優(yōu)選采用鋁層。鋁層可以采用蒸鍍、電鍍、濺射等方式形成在陽極電極122上。所述金屬反射層123也可充當陽極電極122，即金屬反射層123與陽極電極122為同一層。發(fā)光層124為可激發(fā)出波長為420nnT480nm的藍光的突光粉層。
[0036]陰極板30設置在隔離體20上，與陽極板IO相對設置，陽極板IO、隔離體20和陰極板30形成一長方體密閉收容空間a。陰極板30包括陰極基板31、形成于陰極基板31上的陰極32，所述陰極32包括形成于陰極基板31上的導電層322，以及設置在導電層322上的發(fā)射體323。
[0037]所述陰極基板31為玻璃或陶瓷材質(zhì)的方形板。所述導電層322的材質(zhì)為金屬。所述發(fā)射體323可以為氧化鋅納米棒或碳納米管。發(fā)射體323可以采用直接生長或涂覆的方式制備在導電層322上。
[0038]參閱圖7、圖8、圖9、圖10、圖11，分別為圖1、圖2、圖4、圖5、圖6所示的場發(fā)射平面光源的陰極表面電場分布圖。圖12為圖1、圖2、圖4、圖5、圖6所不的場發(fā)射平面光源的三相結(jié)合點處的電場大小曲線。以上分布圖為使用電場仿真模擬方法，對陰極板30上表面隔離體20所夾的內(nèi)部部分的電場分布分析結(jié)果。從圖中可以看出，每種結(jié)構的三相結(jié)合點的電場分布不同，其三相結(jié)合點處的電場以截面為方形、設置有三角形凸起、半圓凸起、三角形凹槽、半圓凹槽依次減小，用圖12的曲線所示。其中，在所有不同隔離體形狀中，隔離體側(cè)面設置有半圓凹槽的三相結(jié)合點電場最小，也就是說最不容易擊穿，因此選擇這個形狀的隔離體，是減少器件擊穿的一個重要因素。
[0039]另一方面，上述場發(fā)射平面光源的制備方法如下:
[0040]實施例一
[0041]首先，選用一塊方形ITO玻璃作為陽極基板，玻璃厚度為3mm、邊長為100mm，然后將陽極基板依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗15分鐘并吹干或烘干。然后在該潔凈的陽極基板上采用蒸鍍的方法制備厚度為2微米的金屬鋁反射層，隨后在該鋁層上陽極基板中間邊長為85mm的方形區(qū)域內(nèi)，采用涂覆法涂覆一層厚度為35微米的ZnS:Ag藍光熒光粉層，得到陽極板；
[0042]選用一塊方形玻璃作為陰極基板,玻璃厚度為3mm、邊長為100mm,然后將陰極基板依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗15分鐘并吹干或烘干。然后在該潔凈的陰極基板上設置金屬鎳層，再在該鎳層上陰極基板中間邊長為85mm的方形區(qū)域內(nèi)，采用涂覆法涂覆一層厚度為5微米的碳納米管發(fā)射體，得到陰極板；
[0043]將四個條形狀陶瓷材質(zhì)的隔離子體環(huán)繞封接形成一具有長方體收容空間的隔離體，隔離子體的側(cè)面設置有半圓凹槽。采用切割、拋光、打磨將隔離體加工成一個內(nèi)框邊長為85mm、外框邊長為90mm的陶瓷隔離體。將該隔離體用低玻粉固定在陽極板上，再將陰極板相對固定在隔離體上，密封，并對封裝好的場發(fā)射平面光源的器件內(nèi)抽真空，使隔離體受力均勻。
[0044]實施例二
[0045]首先，選用一塊方形ITO玻璃作為陽極基板，玻璃厚度為3mm、邊長為100mm，然后將陽極基板依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗15分鐘并吹干或烘干。然后在該潔凈的陽極基板上采用蒸鍍的方法制備厚度為2微米的金屬鋁反射層，隨后在該鋁層上陽極基板中間邊長為85mm的方形區(qū)域內(nèi)，采用涂覆法涂覆一層厚度為35微米的ZnS: Ag藍光熒光粉層，得到陽極板；
[0046]選用一塊方形玻璃作為陰極基板,玻璃厚度為3mm、邊長為100mm,然后將陰極基板依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗15分鐘并吹干或烘干。然后在該潔凈的陰極基板上設置金屬鎳層，再在該鎳層上陰極基板中間邊長為85mm的方形區(qū)域內(nèi)，采用涂覆法涂覆一層厚度為5微米的氧化鋅納米棒發(fā)射體，得到陰極板；
[0047]將四個條形狀陶瓷材質(zhì)的隔離子體環(huán)繞封接形成一具有長方體收容空間的隔離體，隔離子體的側(cè)面設置有半圓凸起。采用切割、拋光、打磨將隔離體加工成一個內(nèi)框邊長為85mm、外框邊長為90mm的陶瓷隔離體。將該隔離體用低玻粉固定在陽極板上，再將陰極板相對固定在隔離體上，密封，并對封裝好的場發(fā)射平面光源的器件內(nèi)抽真空，使隔離體受力均勻。
[0048]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種場發(fā)射平面光源，包括陽極板、隔離體和陰極板，所述陽極板與陰極板通過隔離體隔開相對設置，三者形成一長方體密閉收容空間，所述陽極板包括陽極基板和陽極，所述陰極板包括陰極基板和陰極，所述陽極和所述陰極收容在所述密閉收容空間內(nèi)，其特征在于，所述隔離體平行于所述陽極板方向的截面為環(huán)狀的正方形，所述隔離體包括四個環(huán)繞封接的條形狀隔離子體，所述隔離子體朝向和背離收容空間的側(cè)面設置有凸起或凹槽，所述凸起或凹槽沿所述隔離子體的延伸方向延伸。
2.如權利要求1所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述凸起為三角形凸起或弧形凸起，所述凹槽為三角形凹槽或弧形凹槽。
3.如權利要求2所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述凸起為正三角形凸起或半圓凸起，所述凹槽為正三角形凹槽或半圓凹槽。
4.如權利要求1所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述隔離子體垂直于所述陽極板方向的高度為1mm，所述隔離子體平行于所述陽極板方向的延伸長度為80mm，所述隔離子體垂直于所述陽極板方向的截面的寬度為5_。
5.如權利要求1所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述隔離子體的材質(zhì)為陶瓷、玻璃或碳化硼。
6.如權利要求1所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述陽極包括陽極電極、金屬反射層和發(fā)光層；所述陽極電極形成于所述陽極基板上，所述金屬反射層形成于所述陽極電極上，所述發(fā)光層形成于所述金屬反射層上。
7.如權利要求6所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述陽極基板為玻璃或陶瓷材質(zhì)，所述金屬反射層為鋁層，所述發(fā)光層為可激發(fā)出波長為420nnT480nm藍光的熒光粉層。
8.如權利要求1所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述陰極包括導電層和設置在導電層上的發(fā)射體。
9.如權利要求8所述的場發(fā)射平面光源，其特征在于，所述陰極基板為玻璃或陶瓷材質(zhì)，所述導電層的材質(zhì)為金屬，所述發(fā)射體為氧化鋅納米棒或碳納米管。
10.一種如權利要求1-9任一項所述的場發(fā)射平面光源的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 在潔凈的陽極基板上采用磁控濺射法制備陽極電極，然后在該陽極電極表面制備金屬反射層，隨后在該金屬反射層上制備發(fā)光層，得到陽極板； 在潔凈的陰極基板上設置導電層，再采用直接生長或涂覆的方式制備發(fā)射體，得到陰極板； 將四個條形狀隔離子體環(huán)繞封接形成一具有長方體收容空間的隔離體，將該隔離體用低玻粉固定在陽極板上，再將陰極板相對固定在隔離體上，密封，并對封裝好的場發(fā)射平面光源的器件內(nèi)抽真空。
【文檔編號】H01J63/06GK103811276SQ201210450146
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權日:2012年11月12日
【發(fā)明者】周明杰, 吳康鋒, 陳貴堂 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司