CN103426716A

CN103426716A - 场发射光源器件

Info

Publication number: CN103426716A
Application number: CN2012101534223A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 王荣; 陈贵堂
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-12-04

Abstract

一种场发射光源器件，包括阳极基板、阴极基板和连接支撑阳极基板和阴极基板的支撑体，阳极基板和阴极基板相对并间隔设置；阳极基板的下表面依次层叠设置有反光层、发光层和金属层，或者阳极基板的下表面依次层叠设置有反光层、金属层和发光层，金属层上设有若干彼此连接且均匀分布的微结构；阴极基板的上表面设置有电子发射层。本发明通过在发光层表面形成具有微结构的金属层，在阴极射线激发下在金属层与发光层的界面上产生表面等离子体效应，通过该效应使发光层的发光材料的内量子效率大大提高，从而提高了发光层的发光效率。另外，反光层将光线反射出来，使得出光方向与电子出射方向相反，从而满足背光源对光源的均匀度、灰度的高要求。

Description

场发射光源器件

技术领域

本发明属于光电子技术领域，尤其涉及一种场发射光源器件。

背景技术

目前，真空微电子学领域出现的场发射器件在照明及显示领域显示出了广阔的应用前景而引起国内外研究机构的广泛关注。该场发射器件的工作原理是：在真空环境下，阳极相对场发射阴极阵列（field emissive arrays，FEAs）施加正向电压形成加速电场，阴极发射的电子加速轰向阳极板上的发光材料而发光。该种器件的工作温度范围宽（-40℃~80℃）、响应时间短（<1ms）、结构简单、省电，符合绿色环保要求。由于场发射光源属于面光源，均匀度高，灰度大，很适合应用于LCD显示器的背光源。随着显示器的尺寸越来越大，需要的背光源的灰度也越来越大，均匀性也越来越高，业界都在研究如何提高场发射光源的灰度和均匀性。现有技术中有一种反向出光的场发射光源结构，其出光方向与电子出射方向相反，由于光经过真空层后出射，使得出光均匀，对于LCD显示来说，省去了感光乳剂和匀光板，从而节省了成本，减少了工序，并提高了灰度。但是，与普通场发射光源结构一样，它们都存在发光效率低这一本质问题而极大限制了场发射光源器件的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种发光效率高、均匀性好、灰度高的场发射光源器件。

本发明是这样实现的，一种场发射光源器件，包括阳极基板、阴极基板和连接支撑所述阳极基板和阴极基板的支撑体，所述阳极基板和阴极基板相对并间隔设置；所述阳极基板的下表面依次层叠设置有反光层、发光层和金属层，或者所述阳极基板的下表面依次层叠设置有反光层、金属层和发光层，所述金属层上设有若干彼此连接且均匀分布的微结构；所述阴极基板的上表面设置有电子发射层。

具体地，所述阳极基板和阴极基板均为ITO透明导电玻璃基板。

具体地，所述反光层由铝、银、铂或钯制成。

具体地，所述发光层为荧光粉层、发光玻璃、发光陶瓷、发光透明陶瓷、发光玻璃陶瓷或发光薄膜。

具体地，所述金属层由金、银、铜、铂、钯中的任一种制成。

具体地，所述金属层通过溅射或蒸镀工艺形成于所述发光层的表面。

具体地，所述金属层的厚度为0.5nm~20nm。

具体地，所述微结构通过蚀刻工艺形成于所述金属层上。

具体地，所述两相邻微结构之间的距离50nm~10000nm。

具体地，所述微结构的横截面是半径为5~100nm的圆形、或边长为5~100nm的三角形、或边长为5~100nm的方形。

本发明通过在发光层表面形成具有微结构的金属层，在阴极射线激发下在金属层与发光层的界面上产生表面等离子体效应，通过该效应使发光层的发光材料的内量子效率大大提高，从而提高了发光层的发光效率。

同时，由于金属层上的各微结构之间是彼此连接的，因此金属层具有良好的电导通性，从而使激发发光层的发光材料发光的电子被迅速转移，避免了在金属层上形成电荷积累而使发光层的表面带负电并形成负电位进而影响发光效率，保证了发光层的发光效率和持续稳定地发光。

另外，本发明反光层将光线反射出来，使得出光方向与电子出射方向相反，因此，本发明的场发射光源器件的出光面均匀度高，从而满足背光源对光源的均匀度、灰度的高要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的场发射光源器件的示意图；

图2是本发明实施例二提供的场发射光源器件的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供的一种场发射光源器件，包括阳极基板11、阴极基板12和连接支撑阳极基板11和阴极基板12的支撑体13，阳极基板11和阴极基板12相对并间隔设置；阳极基板11的下表面依次层叠设置有反光层14、发光层15和金属层16，金属层16上设有若干彼此连接且均匀分布的微结构161；阴极基板12的上表面设置有电子发射层17。

本实施例提供的场发射光源器件工作时，在阳极基板11和阴极基板12之间加上高电压，在阳极基板11和阴极基板12之间形成高压电场，在高压电场的作用下，电子从电子发射层17逸出并加速运动，一部分电子穿透金属层16进而激发发光层15上的发光材料而实现发光，另一部分电子轰击到金属层16，在金属层16与发光层15的界面处产生表面等离子体，表面等离子体与发光层15上的发光材料耦合而发光，从而实现荧光增强，发光层15发出的光线经过反光层14的反射后向阴极基板12出射，并穿过阴极基板12，从而实现照明。

本发明通过在发光层15表面形成具有微结构161的金属层16，在阴极射线激发下在金属层16与发光层15的界面上产生表面等离子体效应，通过该效应使发光层15的发光材料的内量子效率大大提高，从而提高了发光层15的发光效率。

同时，由于金属层16上的各微结构161之间是彼此连接的，因此金属层16具有良好的电导通性，从而使激发发光层15的发光材料发光的电子被迅速转移，避免了在金属层16上形成电荷积累而使发光层15的表面带负电并形成负电位进而影响发光效率，保证了发光层15的发光效率和持续稳定地发光。

另外，本发明反光层14将光线反射出来，使得出光方向与电子出射方向相反，因此，本发明的场发射光源器件的出光面均匀度高，从而满足背光源对光源的均匀度、灰度的高要求。

本实施例中，阳极基板11和阴极基板12均为ITO透明导电玻璃基板。

本实施例中，反光层14由铝、银、铂或钯制成，采用这些材料制成的反光层14具有高电导率、高反射率优点。

本实施例中，发光层15为荧光粉层、发光玻璃、发光陶瓷、发光透明陶瓷、发光玻璃陶瓷或发光薄膜。

本实施例中，金属层16由金、银、铜、铂、钯中的任一种制成，金属层16通过磁控溅射或蒸镀工艺形成于发光层15的表面，金属层16的厚度为0.5nm~20nm，优选地，金属层16的厚度限定在1nm~10nm之间。

本实施例中，微结构161通过蚀刻工艺（如光刻工艺）形成于金属层16上，蚀刻完成之后，两相邻微结构161之间的距离50nm~10000nm，且各微结构161之间彼此连接，从而使得微结构161之间可以导电，具体地，每个微结构161的横截面是半径为5~100nm的圆形、或边长为5~100nm的三角形、或边长为5~100nm的方形，当然，微结构161的横截面也可以为其他形状，均属于本发明的保护范围。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供的一种场发射光源器件，包括阳极基板21、阴极基板22和连接支撑阳极基板21和阴极基板22的支撑体23，阳极基板21和阴极基板22相对并间隔设置；阳极基板21的下表面依次层叠设置有反光层24、金属层25和发光层26，金属层25上设有若干彼此连接且均匀分布的微结构251；阴极基板22的上表面设置有电子发射层27。

本实施例提供的场发射光源器件工作时，在阳极基板21和阴极基板22之间加上高电压，在阳极基板21和阴极基板22之间形成高压电场，在高压电场的作用下，电子从电子发射层27逸出并加速运动，电子首先轰击到发光层26上的发光材料引起激活离子的能级跃迁，其中一部分处于激发态的离子在发光层26与金属层25的界面处产生表面等离子体，表面等离子体与发光层26上的发光材料耦合而发光，从而实现荧光增强，发光层26发出的光线经过反光层24的反射后向阴极基板22出射，并穿过阴极基板22，从而实现照明。

本发明通过在发光层26表面形成具有微结构251的金属层25，在阴极射线激发下在金属层25与发光层26的界面上产生表面等离子体效应，通过该效应使发光层26的发光材料的内量子效率大大提高，从而提高了发光层26的发光效率。

同时，由于金属层25上的各微结构251之间是彼此连接的，因此金属层25具有良好的电导通性，从而使激发发光层26的发光材料发光的电子被迅速转移，避免了在金属层25上形成电荷积累而使发光层26的表面带负电并形成负电位进而影响发光效率，保证了发光层26的发光效率和持续稳定地发光。

另外，本发明反光层24将光线反射出来，使得出光方向与电子出射方向相反，因此，本发明的场发射光源器件的出光面均匀度高，从而满足背光源对光源的均匀度、灰度的高要求。

本实施例中，阳极基板21和阴极基板22均为ITO透明导电玻璃基板。

本实施例中，发光层26为荧光粉层、发光玻璃、发光陶瓷、发光透明陶瓷、发光玻璃陶瓷或发光薄膜。

本实施例中，金属层25由金、银、铜、铂、钯中的任一种制成，金属层25通过磁控溅射或蒸镀工艺形成于发光层26的表面，金属层25的厚度为0.5nm~20nm，优选地，金属层25的厚度限定在1nm~10nm之间。

本实施例中，微结构251通过蚀刻工艺（如光刻工艺）形成于金属层25上，蚀刻完成之后，两相邻微结构251之间的距离50nm~10000nm，且各微结构251之间彼此连接，从而使得微结构251之间可以导电，具体地，每个微结构251的横截面是半径为5~100nm的圆形、或边长为5~100nm的三角形、或边长为5~100nm的方形，当然，微结构251的横截面也可以为其他形状，均属于本发明的保护范围。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种场发射光源器件，其特征在于，包括阳极基板、阴极基板和连接支撑所述阳极基板和阴极基板的支撑体，所述阳极基板和阴极基板相对并间隔设置；所述阳极基板的下表面依次层叠设置有反光层、发光层和金属层，或者所述阳极基板的下表面依次层叠设置有反光层、金属层和发光层，所述金属层上设有若干彼此连接且均匀分布的微结构；所述阴极基板的上表面设置有电子发射层。

2.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述阳极基板和阴极基板均为ITO透明导电玻璃基板。

3.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述反光层由铝、银、铂或钯制成。

4.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述发光层为荧光粉层、发光玻璃、发光陶瓷、发光透明陶瓷、发光玻璃陶瓷或发光薄膜。

5.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述金属层由金、银、铜、铂、钯中的任一种制成。

6.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述金属层通过溅射或蒸镀工艺形成于所述发光层的表面。

7.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述金属层的厚度为0.5nm~20nm。

8.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述微结构通过蚀刻工艺形成于所述金属层上。

9.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述两相邻微结构之间的距离50nm~10000nm。

10.根据权利要求1所述的场发射光源器件，其特征在于，所述微结构的横截面是半径为5~100nm的圆形、或边长为5~100nm的三角形、或边长为5~100nm的方形。