CN101835298B - 一种动态调光大面积场致发射背光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态调光大面积场致发射背光源，其包括若干个场致发射背光单元，所述若干个场致发射背光单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源。本发明解决了采用CCFL作为背光源时存在的色域窄、亮度均匀度不够、寿命短、体积大、功耗高且含有对环境有害的金属汞的问题，还解决了采用LED作为大面积背光源存在的散热难，亮度不均的问题，大大降低了生产成本的问题。另外，本发明动态调光大面积场致发射背光源的背光区域分成若干个小区域，每个小区域可根据对应部分的图像亮度进行独立调整，有效提高了被动式大面积显示器显示的对比度。

Description

一种动态调光大面积场致发射背光源

技术领域

本发明涉及一种背光源，特别是涉及一种动态调光大面积场致发射背光源。

背景技术

背光源在信息显示领域有着广泛应用。目前大面积的背光源主要采用冷阴极荧光灯（CCFL）或半导体发光二极管（LED）组装而成，其主要应用于包括液晶显示器在内的多种被动式大面积显示器。但是，CCFL色域窄、亮度均匀度不够、寿命短、体积大、功耗高且含有对环境有害的金属汞，这些缺点导致其在大面积背光源领域上的应用逐渐被LED背光源代替。而采用LED作为大面积背光源存在散热难，发光不均的问题，需要做复杂的散热设计和光学设计，需要散热板，导光板等其他散热及光学原器件作为辅助组件，导致其应用设计成本高。

随着信息显示技术的发展以及人们对显示器件的色彩、节能等方面要求的不断提高，对显示器背光源的功耗、对比度和色域范围性能提出了更高的要求，背光源技术需要朝低能耗、低成本、高亮度、高对比度以及长寿命等方面发展。因此，提供一种满足上述要求并解决上述LED背光源存在问题的新型背光源具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种动态调光大面积场致发射背光源，其发光均匀，扩散片、导光板、反射板等背光源辅助组件，解决了采用CCFL作为背光源时存在的色域窄、亮度均匀度不够、寿命短、体积大、功耗高且含有对环境有害的金属汞的问题，还解决了采用LED作为大面积背光源存在的散热难，亮度不均的问题，大大降低了生产成本的问题。

本发明是这样实现的：一种动态调光大面积场致发射背光源，其特征在于：其包括若干个场致发射背光单元，所述若干个场致发射背光单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源。

所述场致发射背光单元为二极式结构的场致发射单元或多极式结构的场致发射单元。

所述二极式结构的场致发射单元包括阴极、阳极、边封体、隔离支柱、吸气剂、排气管；所述阳极设于所述阴极的上方，所述边封体设于所述阴极和阳极之间的周侧，所述边封体、所述阴极和阳极共同构成密封腔；所述隔离支柱设于所述密封腔内且位于阴极与阳极之间；所述吸气剂设于所述密封腔内，所述排气管设于所述场发射背光单元的密封腔周部。

所述多极式结构的场致发射单元是平行栅结构的场致发射单元或前栅结构的场致发射单元或后栅结构的场致发射单元或双栅结构的场致发射单元或多栅结构的场致发射单元。

本发明一种动态调光大面积场致发射背光源采用场致发射发光光源，发光均匀，无需扩散片、导光板、反射板等辅助光学组件，直接背光，具有低成本、环保、寿命长、视角广、亮度高、能耗低、色域宽广、响应时间短且工作温度范围宽等优点。另外，本发明优点还在于动态调光，该动态调光大面积场致发射背光源的背光区域分成若干个小区域，每个小区域可根据对应部分的图像亮度进行独立调整，有效提高了被动式大面积显示器显示的对比度。

附图说明

 图1为实施例1二极结构动态调光的大面积场致发射背光源示意图；

图2为实施例1中单个二极式场致发射单元的结构剖视图；

图3为实施例2后栅结构动态调光的大面积场致发射背光源示意图；  

图4为实施例2中单个后栅结构场致发射光源背光单元的立体分解示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例来进一步说明本发明。

参阅图1和图2，图1为实施例1二极结构动态调光的大面积场致发射背光源示意图，图2为实施例1单个二极式场致发射单元的结构剖视图。在本实施例1中，该拼接式大面积场发射平面显示光源10包括144个场致发射背光单元，所述144个场致发射背光单元相互独立设于一平面上，并排成9行16列，组合成为大面积场致发射背光源10。所述场致发射背光单元11是二极式结构的场致发射单元，该二极式结构的场致发射单元包括阴极21、阳极20、边封体22、隔离支柱23、吸气剂24、排气管25；所述阳极20设于所述阴极21的上方，所述边封体22设于所述阴极21和阳极20之间的周侧，所述边封体22、所述阴极21和阳极20共同构成密封腔；所述隔离支柱23设于所述密封腔内且位于阴极与阳极之间，用以支撑阴极21与阳极20；所述吸气剂24设于所述密封腔内的阴极基板中央，所述排气管25设于所述场发射背光单元的阴极基板212上，用以在封装时将密封腔中的气体排出。

所述阴极包括阴极基板212、阴极基板212上的导电层211和电子发射层210；该阴极基板212上的导电层211设于阴极基板212上，所述电子发射层210设于该阴极基板212上的导电层211上，所述阴极基板212上的导电层211和设于该导电层上的电子发射层210呈条状间距分布于所述阴极基板212上。所述阴极基板212是方形的透明玻璃基板，所述阴极基板上的导电层211是线状银浆导电层（导电银薄膜）。该线状的银浆导电层是通过感光银浆通过光刻工艺制备或者通过直接丝网印刷导电银浆制备而成。所述电子发射层210材料是碳纳米管发射材料，其是通过电泳沉积工艺，将碳纳米管发射材料转移到设于阴极基板上的导电层211上，形成电子发射层210。

所述阳极20包括阳极基板200、阳极基板上的导电层201、荧光粉层202和铝膜203，该阳极基板上的导电层201设于阳极基板200上，所述荧光粉层202设于所述阳极基板上的导电层201上，所述铝膜203设于荧光粉层202上。所述阳极基板200是透明玻璃基板，所述导电层201是ITO透明导电薄膜。所述设于阳极导电层上的荧光粉层202，选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉。所述设于荧光粉层上的铝膜203可以防止荧光粉在电子束轰击过程中过早老化，同时提高光源亮度。

本实施例1中的边封体22包含坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉，其用于支撑阴极21和阳极20。此外，隔离支柱23选择石英玻璃隔离支柱，由于其设于阴极21和阳极20之间，在器件封接后也对两极起到支撑作用。在边封体22和隔离支柱23的支撑下，场发射背光单元能够承受住外界的压力。

本实施例1中，所述吸气剂23是集中非蒸散式吸气剂。

在本实施例中，拼接式大面积场发射平面显示光源10使用时，阴极电子发射层210在阳极20和阴极21间的电场作用下发射电子，电子撞击阳极20中的荧光粉层203，从而使荧光粉层203发光。通过控制拼接式大面积场发射平面显示光源10中各个独立场发射背光单元内部电子的发射，进而可以分别控制各个独立场发射背光单元的发光，使拼接式大面积场发射平面显示光源可以动态调光。

另外，本实施例是将144个相互独立的场发射背光单元排成9行16列的大面积方形场发射平面光源，其也可以根据实际显示光源面积的要求，将相互独立的场发射背光单元拼接成不同面积、不同形状的平面光源，以符合不同场合下的应用。

参阅图3和图4，图3表示本发明实施例2后栅结构动态调光的大面积场致发射背光示意图；  

图4为实施例2中单个后栅结构场致发射光源背光单元的立体分解示意图。拼接式大面积场发射平面显示光源是由多极式结构的场致发射单元组成，在本实施例2中，该多极式结构的场致发射单元为后栅结构的场致发射单元。具体来说，该拼接式大面积场发射平面显示光源40包括36个场致发射背光单元41，所述36个场致发射背光单元41相互独立设于一平面上，并排成6行6列，组合成为大面积场致发射背光源40。所述场致发射背光单元41是后栅结构的场致发射单元，该后栅结构的场致发射单元包括阴极、阳极、边封体、隔离支柱、消气剂、排气管；所述阳极设于所述阴极的上方，所述边封体设于所述阴极和阳极之间的周侧，所述边封体、所述阴极和阳极共同构成密封腔；所述隔离支柱设于所述密封腔内且位于阴极与阳极之间，用以支撑阴极与阳极；所述吸气剂设于所述密封腔内，所述排气管设于所述场发射背光单元的周侧；所述阴极包括阴极基板51、栅极导电层52、绝缘介质层53、阴极导电层54和电子发射层55；所述栅极导电层52呈条状间距分布于所述阴极基板51上，所述绝缘介质层53设于所述栅极导电层52的上方，所述阴极导电层54设于所述绝缘介质层53的上方，所述绝缘介质层53将栅极导电层52与阴极导电层54绝缘。所述电子发射层55设于所述阴极导电层54的上方，且所述阴极导电层54和电子发射层55呈条状间距分布于所述绝缘介质层53上；所述阳极包括阳极基板、阳极基板上的导电层、荧光粉层和铝膜，所述导电层设于阳极基板上，所述荧光粉层设于所述阳极基板上的导电层上，所述铝膜设于荧光粉层上。

所述阴极基板是透明玻璃基板，所述栅极导电层52和阴极导电层54是圆形面银浆导电层（导电银膜），其中银浆导电层是通过丝网印刷导电银浆制备而成。所述电子发射层55的材料是氧化锌发射材料，其是通过电泳沉积工艺，将氧化锌发射材料转移到导电层54上，形成电子发射层55。

所述阳极基板上的导电层是ITO透明导电薄膜，该导电层上的荧光粉层选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉。所述设于荧光粉层上的铝膜可以防止荧光粉在电子束轰击过程中的过早老化，同时提高光源亮度。

本实施例2中的边封体包含坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉，其用于支撑阴极和阳极。此外，隔离支柱选择石英玻璃隔离支柱，由于其设于阴极和阳极之间，在器件封接后也对两极起到支撑作用。在边封体和隔离支柱的支撑下，场发射背光单元能够承受住外界的压力。

本实施例2中，所述吸气剂是集中非蒸散式吸气剂。

在本实施例2中，拼接式大面积场发射平面显示光源40使用时，阴极电子发射层在阳极和阴极间的电场作用下发射电子，电子撞击阳极中的荧光粉层，从而使荧光粉层发光。通过控制拼接式大面积场发射平面显示光源10中各个独立场发射背光单元内部电子的发射，进而可以分别控制各个独立场发射背光单元的发光，使拼接式大面积场发射平面显示光源可以动态调光。

另外，本实施例是将36个相互独立的场发射背光单元排成6行6列的大面积方形场发射平面光源，其也可以根据实际显示光源面积的要求，将相互独立的场发射背光单元拼接成不同面积、不同形状的平面光源，以符合不同场合下的应用。

此外，上述实施例中的设于阴极基板上的导电层也可以是CrCuCr导电层，其中该CrCuCr导电层可通过光刻工艺制备而成；上述实施例中的阴极导电层上的电子发射层还可以选用纳米纤维、氧化镁、氧化锌、氧化锡或者相近的纳米发射材料；上述实施例中的吸气剂还可以是蒸散式吸气剂；上述实施例中的吸气剂还可以放置于所述密封腔内的其他位置；上述实施例中的排气管还可以设于所述场发射背光单元周侧的所述边封体上，或者设于阳极基板上，或者阴极基板上的其他位置；上述实施例中设于阴极基板上的导电层还可以是含有Cr、Cu、Ag 、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag 、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜；上述实施例中设于阳极基板上的导电层（包括栅极导电层）还可以是含有Cr、Cu、Ag 、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的一种金属元素的单层薄膜，或者是含有Cr、Cu、Ag 、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti中的多种金属元素的多层复合薄膜或合金薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的其中一种氧化物的半导体薄膜，或者是含有具有导电性的Sn的氧化物、Zn的氧化物、In的氧化物中的多种氧化物组成的半导体薄膜。

需要指出的是，多极式结构的场致发射单元不仅可以采用实施例2中的后栅极结构的场致发射单元，还可以是其它种多极式结构的场致发射单元，如：平行栅结构的场致发射单元、前栅结构的场致发射单元、双栅结构的场致发射单元或多栅结构的场致发射单元等。这里就不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种动态调光大面积场致发射背光源， 其特征在于：其包括若干个场致发射背光单元，所述若干个场致发射背光单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源；所述场致发射背光单元为二极式结构的场致发射背光单元；所述二极式结构的场致发射背光单元包括阴极、阳极、边封体、隔离支柱、吸气剂、排气管；所述阳极设于所述阴极的上方，所述边封体设于所述阴极和阳极之间的周侧，所述边封体、所述阴极和阳极共同构成密封腔；所述隔离支柱设于所述密封腔内且位于阴极与阳极之间，用以支撑阴极与阳极；所述吸气剂设于所述密封腔内的阴极基板中央，所述排气管设于所述场发射光源单元的阴极基板上，用以在封装时将密封腔中的气体排出；

所述阴极包括阴极基板、阴极基板上的导电层和电子发射层；该阴极基板上的导电层设于阴极基板上，所述电子发射层设于该阴极基板上的导电层上，所述阴极基板上的导电层和设于该导电层上的电子发射层呈条状间距分布于所述阴极基板上；所述阴极基板是方形的透明玻璃基板，所述阴极基板上的导电层是线状银浆导电层；该线状的银浆导电层是通过感光银浆通过光刻工艺制备或者通过直接丝网印刷导电银浆制备而成；所述电子发射层材料是碳纳米管发射材料，其是通过电泳沉积工艺，将碳纳米管发射材料转移到设于阴极基板上的导电层上，形成电子发射层；

所述阳极包括阳极基板、阳极基板上的导电层、荧光粉层和铝膜，该阳极基板上的导电层设于阳极基板上，所述荧光粉层设于所述阳极基板上的导电层上，所述铝膜设于荧光粉层上；所述阳极基板是透明玻璃基板，所述导电层是ITO透明导电薄膜；所述设于阳极导电层上的荧光粉层，选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉；所述设于荧光粉层上的铝膜能防止荧光粉在电子束轰击过程中过早老化，同时提高光源亮度；

所述边封体包含坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉，其用于支撑阴极和阳极；此外，隔离支柱选择石英玻璃隔离支柱，由于其设于阴极和阳极之间，在器件封接后也对两极起到支撑作用；在边封体和隔离支柱的支撑下，场发射光源单元能够承受住外界的压力；所述吸气剂是集中非蒸散式吸气剂。

2.一种动态调光大面积场致发射背光源， 其特征在于：其包括若干个场致发射背光单元，所述若干个场致发射背光单元相互独立设于一平面上并排列组合成为大面积场致发射背光源；所述场致发射背光单元为后栅结构的场致发射背光单元，所述后栅结构的场致发射背光单元包括阴极、阳极、边封体、隔离支柱、吸气剂、排气管；所述阳极设于所述阴极的上方，所述边封体设于所述阴极和阳极之间的周侧，所述边封体、所述阴极和阳极共同构成密封腔；所述隔离支柱设于所述密封腔内且位于阴极与阳极之间，用以支撑阴极与阳极；所述吸气剂设于所述密封腔内，所述排气管设于所述场发射光源单元的周侧；所述阴极包括阴极基板、栅极导电层、绝缘介质层、阴极导电层和电子发射层；所述栅极导电层呈条状间距分布于所述阴极基板上，所述绝缘介质层设于所述栅极导电层的上方，所述阴极导电层设于所述绝缘介质层的上方，所述绝缘介质层将栅极导电层与阴极导电层绝缘；所述电子发射层设于所述阴极导电层的上方，且所述阴极导电层和电子发射层呈条状间距分布于所述绝缘介质层上；所述阳极包括阳极基板、阳极基板上的导电层、荧光粉层和铝膜，所述导电层设于阳极基板上，所述荧光粉层设于所述阳极基板上的导电层上，所述铝膜设于荧光粉层上；

所述阴极基板是透明玻璃基板，所述栅极导电层和阴极导电层是圆形面银浆导电层，其中银浆导电层是通过丝网印刷导电银浆制备而成；所述电子发射层的材料是氧化锌发射材料，其是通过电泳沉积工艺，将氧化锌发射材料转移到导电层上，形成电子发射层；

所述阳极基板上的导电层是ITO透明导电薄膜，该导电层上的荧光粉层选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉并且含有R、G、B彩色荧光粉；所述设于荧光粉层上的铝膜能防止荧光粉在电子束轰击过程中的过早老化，同时提高光源亮度；

所述边封体包含坚固的玻璃条和低熔点玻璃粉，其用于支撑阴极和阳极；此外，隔离支柱选择石英玻璃隔离支柱，由于其设于阴极和阳极之间，在器件封接后也对两极起到支撑作用；在边封体和隔离支柱的支撑下，场发射光源单元能够承受住外界的压力；所述吸气剂是集中非蒸散式吸气剂。

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