CN108450061B - 照明光源及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种照明光源，包括：衬底基板；位于衬底基板上的阳极层；以及场发射照明模块，场发射照明模块具有：位于衬底基板上的碳纳米管层；以及位于碳纳米管层的远离衬底基板的一侧上的荧光粉层。阳极层位于荧光粉层的远离碳纳米管层的一侧上。

Description

照明光源及其制造方法
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地，涉及照明光源及其制造方法。
背景技术
近年来，场发射器件(field emitting device)已经成为研究和开发的焦点。在场发射器件中，通过电场使电子脱离阴极。场发射电子通过阳极的正电压加速，并与阳极上的发光材料(例如，磷光材料)碰撞以发光。因此，在场发射器件中，阴极用作场电子发射源，阳极用作发光源，并且阴极衬底发射的电子与阳极上的发光材料碰撞从而发光。
发明内容
在一方面，本发明提供了一种照明光源，包括衬底基板；阳极层，其位于衬底基板上；以及场发射照明模块，其包括：碳纳米管层，其位于衬底基板上；以及荧光粉层，其位于碳纳米管层的远离衬底基板的一侧上；其中阳极层位于荧光粉层的远离碳纳米管层的一侧上。
可选地，荧光粉层包括红色荧光粉、绿色荧光粉、和蓝色荧光粉。
可选地，照明光源还包括发光二极管照明模块；所述发光二极管照明模块包括：阴极层，其位于衬底基板与阳极层之间；以及发光层，其位于衬底基板与阳极层之间并且位于阴极层远离衬底基板的一侧上；其中场发射照明模块和发光二极管照明模块在衬底基板上彼此平行地水平设置。
可选地，发光二极管照明模块的发光层是蓝色发光层；并且场发射照明模块是黄色发光场发射照明模块。
可选地，荧光粉层包括黄色荧光粉，以使得该照明光源发出的光实质上是白色的。
可选地，荧光粉层包括红色荧光粉和绿色荧光粉，以使得该照明光源发出的光实质上是白色的。
可选地，荧光粉层包括红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉，以使得该照明光源发出的光实质上是白色的。
可选地，阴极层配置为延伸至衬底基板与碳纳米管层之间的区域。
可选地，发光二极管照明模块是有机发光二极管照明模块，并且发光层是有机发光层；发光二极管照明模块还包括：电子传输层，其位于有机发光层的远离阳极层且接近阴极层的一侧上；其中电子传输层由碳纳米管材料制成。
可选地，电子传输层和碳纳米管层是整体层。
可选地，阳极层是透明阳极层。
另一方面，本发明提供了一种制造照明光源的方法，包括：在衬底基板上形成碳纳米管层；在碳纳米管层的远离衬底基板的一侧上形成荧光粉层；以及在荧光粉层的远离碳纳米管层的一侧上形成阳极层。
可选地，所述方法还包括：在衬底基板上形成阴极层；以及在阴极层的远离衬底基板的一侧上形成发光层。
可选地，在衬底基板上形成阴极层的步骤包括：在衬底基板上形成阴极材料层；以及去除待形成荧光粉层的区域中的阴极材料层。
可选地，在衬底基板上形成阴极层的步骤包括：在衬底基板上形成阴极层的材料。
可选地，形成荧光粉层的步骤包括：在衬底基板上形成碳纳米管溶液层；以及加热衬底基板以去除碳纳米管溶液层中的溶剂，从而形成碳纳米管层。
可选地，所述方法还包括：在加热衬底基板以去除碳纳米管溶液层中的溶剂之后，去除待形成发光层的区域上的碳纳米管层。
可选地，阴极层形成为延伸至衬底基板与碳纳米管层之间的区域。
可选地，发光层是有机发光层；所述方法还包括：在有机发光层的远离阳极层且接近阴极层的一侧上形成电子传输层；其中电子传输层由碳纳米管材料形成。
可选地，使用相同的碳纳米管材料在单次处理中将电子传输层和碳纳米管层形成为整体层。
附图说明
以下附图仅是根据所公开的各种实施例的用于说明目的的示例，并不旨在限制本发明的范围。
图1是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。
图2是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。
图3是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。
图4是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。
具体实施方式
现在将参照下面的实施例来更具体地描述本公开。应注意的是，在此呈现的对一些实施例的以下描述仅仅是出于示出和描述的目的。其不旨在是穷尽性的或者限制于所公开的精确形式。
传统的光源通常包括蓝色发光二极管芯片和黄色荧光粉层。黄色荧光粉层被来自蓝色发光二极管芯片的蓝光照射。一旦被蓝光照射时，黄色荧光粉层发出黄光，该黄光与蓝色发光二极管芯片发出的蓝光混合。通过混合黄光和蓝光，获得白光。然而，传统光源中的发光效率相对低，其部分原因是一部分蓝光在激发黄色荧光粉时被消耗。此外，黄色荧光粉被蓝光激发的效率随时间降低，导致白光中的蓝光和黄光之间的比例的变化。传统光源产生的白光在其使用寿命期间内通常具有增高的色温和减小的色域。
因此，本发明特别提供了一种照明光源及其制造方法，其基本上消除由现有技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。在一方面，本公开提供了一种照明光源，其具有场发射照明模块，该场发射照明模块包括：衬底基板；位于衬底基板上的碳纳米管层；位于碳纳米管层的远离衬底基板的一侧上的荧光粉层；以及位于荧光粉层的远离碳纳米管层的一侧上的阳极层。
图1是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。参照图1，实施例中的照明光源包括场发射照明模块，其包括衬底基板BS、位于衬底基板BS上的碳纳米管层CNT、位于碳纳米管层CNT的远离衬底基板BS的一侧上的荧光粉层FPL、以及位于荧光粉层FPL的远离碳纳米管层CNT的一侧上的阳极层A。可选地，阳极层A是透明阳极层。可选地，场发射照明模块处于真空中。可选地，碳纳米管层CNT和荧光粉层FPL间隔开。可选地，碳纳米管层CNT和荧光粉层FPL彼此接触。
本场发射照明模块用作照明光源。本公开的光源利用碳纳米管层CNT和阳极层A的场发射性质来激发荧光粉发光。本光源可制造为具有低成本、小厚度、和高亮度。本光源产生低热量，具有低能耗和长使用寿命，并且不受制于严格的安装要求或环境要求。因此，本光源可广泛用于各种应用中，例如，作为大尺寸显示设备的背光、路灯、和公共场合的光源。
通过在荧光粉层FPL中包括不同颜色的各种荧光粉，本光源可产生适用于不同工业需求的各种颜色的光。在一些实施例中，荧光粉层FPL包括单色的荧光粉，例如，红色荧光粉、绿色荧光粉、蓝色荧光粉、或黄色荧光粉。可选地，荧光粉层FPL包括不同颜色的荧光粉的混合物。例如，荧光粉层FPL可包括用于产生白光源的红色荧光粉、绿色荧光粉、和蓝色荧光粉的混合物。可选地，荧光粉层FPL包括红色荧光粉和绿色荧光粉的混合物。可选地，荧光粉层FPL包括红色荧光粉和蓝色荧光粉的混合物。可选地，荧光粉层FPL包括蓝色荧光粉和绿色荧光粉的混合物。
在一些实施例中，本光源是具有场发射照明模块和发光二极管照明模块的组合的光源。场发射照明模块和发光二极管照明模块可按照不同的排布设置。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块竖直地彼此堆叠。可选地，场发射照明模块在衬底基板上的投影和发光二极管照明模块在衬底基板上的投影彼此重叠。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块平行地彼此堆叠。可选地，场发射照明模块在衬底基板上的投影和发光二极管照明模块在衬底基板上的投影彼此不重叠。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块在衬底基板上彼此平行地水平设置。
各种合适的发光二极管可用在本光源中。可选地，发光二极管是无机发光二极管。可选地，发光二极管是有机发光二极管。图2是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。参照图2，实施例中的光源包括左侧的场发射照明模块和右侧的发光二极管照明模块。发光二极管照明模块包括：位于衬底基板BS上的阴极层C；位于阴极层C的远离衬底基板BS的一侧上的发光层EML；以及位于发光层EML的远离阴极层C的一侧上的阳极层A。场发射照明模块包括：位于衬底基板BS上的碳纳米管层CNT；位于碳纳米管层CNT的远离衬底基板BS的一侧上的荧光粉层FPL；以及位于荧光粉层FPL的远离碳纳米管层CNT的一侧上的阳极层A。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块共享阳极层A，如图2所示。
根据本公开的光源相对于传统光源具有若干独有的优点。例如，本光源中的荧光粉不会被来自发光二极管照明模块的光照射。相反，荧光粉被来自碳纳米管层的电子激发。因此，来自发光二极管照明模块的光在照射荧光粉的过程中没有被牺牲，从而产生更高的发光效率。因为直接通过利用碳纳米管层和阳极层的场发射性质来激发荧光粉，所以发光效率不会在光源的使用寿命期间内下降。本光源所发出的光可实现更真实的颜色。
在一些实施例中，发光二极管照明模块发出的光和场发射照明模块发出的光是不同颜色的。可选地，发光二极管照明模块发出的光和场发射照明模块发出的光是不同颜色的，从而使两种光的混合基本上为白色的。可选地，发光二极管照明模块发出的光基本上是蓝色的，场发射照明模块发出的光基本上是黄色的。可选地，荧光粉层包括黄色荧光粉，并且发光二极管照明模块发出的光基本上是蓝色的。可选地，荧光粉层包括红色荧光粉和绿色荧光粉，并且发光二极管照明模块发出的光基本上是蓝色的，从而使该照明光源发出的光基本上是白色的。可选地，荧光粉层包括红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉，并且从发光二极管照明模块发出的光基本上是蓝色的，从而使该照明光源发出的光基本上是白色的。
光源可具有各种合适的结构。在图2中，场发射照明模块利用碳纳米管层CNT作为用于驱动场发射照明模块的阴极。可选地，场发射照明模块还可包括另一阴极层。图3是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。参照图3，场发射照明模块和发光二极管照明模块均具有阴极层C，该阴极层C是场发射照明模块和发光二极管照明模块所共享的一体的阴极层C。在图3中，场发射照明模块中的碳纳米管层CNT和发光二极管照明模块中的发光层EML位于阴极层C的远离衬底基板BS的一侧上。
在一些实施例中，发光二极管照明模块是有机发光二极管照明模块，并且发光层是有机发光层。可选地，有机发光二极管照明模块还包括位于有机发光层的远离阳极层且接近阴极层的一侧上的电子传输层。可选地，有机发光二极管照明模块还包括其它有机功能层，例如，位于有机发光层的远离电子传输层的一侧上的空穴传输层。本公开中发现，碳纳米管材料具有优异的电子传输性质，因此适合制作本光源中的电子传输层。因此，在一些实施例中，有机发光二极管照明模块中的电子传输层由碳纳米管材料制成。
图4是示出根据本公开的一些实施例中的照明光源的结构的示图。参照图4，有机发光二极管照明模块包括：位于衬底基板BS上的阴极层C、位于阴极层C的远离衬底基板BS的一侧上的碳纳米管层CNT(作为有机发光二极管照明模块的电子传输层)、位于碳纳米管层CNT的远离阴极层C的一侧上的有机发光层EML、位于有机发光层EML的远离碳纳米管层CNT的一侧上的空穴传输层HTL、以及位于空穴传输层HTL的远离有机发光层EML的一侧上的阳极层A。可选地，有机发光二极管照明模块还包括其它有机功能层，例如阴极层C与碳纳米管层CNT之间的电子注入层、以及阳极层A与空穴传输层HTL之间的空穴注入层。图4中的场发射照明模块包括位于衬底基板BS上的碳纳米管层CNT、位于碳纳米管层CNT的远离衬底基板BS的一侧上的荧光粉层FPL、以及位于荧光粉层FPL的远离碳纳米管层CNT的一侧上的阳极层A。可选地，场发射照明模块和有机发光二极管照明模块共享阳极层A，如图4所示。
在一些实施例中，有机发光二极管照明模块中的碳纳米管层CNT和场发射照明模块中的碳纳米管层CNT是由场发射照明模块和发光二极管照明模块所共享的整体层,如图4所示。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块共享碳纳米管层CNT和阴极层C两者。通过具有这种设计，本光源的制造过程可大大地简化，从而导致更低的制造成本。
在另一方面，本公开提供了一种制造具有场发射照明模块的照明光源的方法。在一些实施例中，所述方法包括：在衬底基板上形成碳纳米管层；在碳纳米管层的远离衬底基板的一侧上形成荧光粉层；以及在荧光粉层的远离碳纳米管层的一侧上形成阳极层。
可使用各种合适的方法来形成碳纳米管层。用于形成碳纳米管层的合适的方法的示例包括但不限于：涂覆、溅射、浸泡、旋涂、和喷墨打印。可选地，可通过在衬底基板上涂覆碳纳米管溶液，并随后加热衬底基板以去除碳纳米管溶液中的溶剂来形成碳纳米管层。
可使用各种合适的方法来形成荧光粉层。用于形成荧光粉层的合适的方法的示例包括但不限于：涂覆。
可使用各种合适的电极材料和各种合适的制造方法来形成阳极层。可选地，阳极层是透明阳极层。可选地，可使用透明电极材料(例如，氧化铟锡或纳米银)来形成阳极层。用于形成阳极层的合适的方法的示例包括但不限于：气相沉积或溅射。
在一些实施例中，使用单色的荧光粉来形成荧光粉层，例如，红色荧光粉、绿色荧光粉、蓝色荧光粉、或黄色荧光粉。可选地，使用不同颜色荧光粉的混合物来形成荧光粉层。例如，可使用用于产生白光源的红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉的混合物来形成荧光粉层。可选地，使用红色荧光粉和绿色荧光粉的混合物来形成荧光粉层。可选地，使用红色荧光粉和蓝色荧光粉的混合物来形成荧光粉层。可选地，使用蓝色荧光粉和绿色荧光粉的混合物来形成荧光粉层。
在一些实施例中，所述制造方法是制造具有场发射照明模块和发光二极管照明模块的组合的光源的方法。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块形成为竖直地彼此堆叠，例如，场发射照明模块在衬底基板上的投影和发光二极管照明模块在衬底基板上的投影彼此重叠。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块形成为彼此平行地设置，例如，场发射照明模块在衬底基板上的投影和发光二极管照明模块在衬底基板上的投影彼此不重叠。可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块形成为在衬底基板上彼此平行地水平设置。
因此，在一些实施例中，所述方法包括：形成发光二极管照明模块的步骤和形成场发射照明模块的步骤。可选地，形成发光二极管照明模块的步骤包括：在衬底基板上形成阴极层；在阴极层的远离衬底基板的一侧上形成发光层；以及在发光层的远离阴极层的一侧上形成阳极层。可选地，在衬底基板上彼此平行地水平形成场发射照明模块和发光二极管照明模块。可选地，形成场发射照明模块的步骤包括：在衬底基板上形成碳纳米管层；在碳纳米管层的远离衬底基板的一侧上形成荧光粉层；以及在荧光粉层的远离碳纳米管层的一侧上形成阳极层。
可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块共享一体的阳极层。可选地，阳极层是透明阳极层。可选地，在单次处理中形成场发射照明模块的阳极层和发光二极管照明模块的阳极层。
可选地，场发射照明模块和发光二极管照明模块共享一体的阴极层。可选地，碳纳米管层和发光层形成在阴极层的远离衬底基板的一侧上。可选地，在单次处理中形成场发射照明模块的阴极层和发光二极管照明模块的阴极层。
在一些实施例中，发光二极管照明模块的发光层是蓝色发光层；并且场发射照明模块是黄色发光场发射照明模块。可选地，由黄色荧光粉来形成荧光粉层。可选地，由红色荧光粉和绿色荧光粉来形成荧光粉层，并且发光二极管照明模块的发光层是蓝色发光层，从而使该照明光源发出的光基本上是白色的。可选地，由红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉来形成荧光粉层，并且发光二极管照明模块的发光层是蓝色发光层，从而使从该照明光源发出的光基本上是白色的。
在一些实施例中，发光二极管照明模块是有机发光二极管照明模块，并且发光层是有机发光层。可选地，形成发光二极管照明模块的步骤还包括：在有机发光层的远离阳极层且接近阴极层的一侧上形成电子传输层。可选地，由碳纳米管材料来形成电子传输层。可选地，形成发光二极管照明模块的步骤还包括：在有机发光层的远离阴极层且接近阳极层的一侧上形成空穴传输层。
前面已经出于示出和描述的目的而展示了对本发明实施例的描述。其不旨在是穷尽性的或者将本发明限制于所公开的精确形式或示例性实施例。因此，前面的描述应被理解为是说明性而非是限制性的。显然，许多修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。选择并描述各实施例是为了解释本发明的原理以及其最佳模式实际应用，从而使本领域技术人员能理解本发明的各实施例以及适合于特定用途或所构思的实施方式的各种修改。本发明的范围旨在由随附的权利要求及其等价物来限定，其中所有术语以其最宽泛的合理意义进行解释，除非另外指明。因此，术语“发明”、“本发明”等未必将权利要求范围限制于具体实施例，并且对本发明的示例性实施例的参考并不暗示对本发明的限制，并且不能推断出这样的限制。本发明仅由随附的权利要求的精神和范围限定。此外，这些权利要求可能涉及适用后面跟随有名词或元件的“第一”、“第二”等。这些术语应理解为是命名法，而不应理解为对这种命名法所修饰的元件的数量进行限制，除非给出了具体数字。所描述的任何优点和效益可不适用于本发明的所有实施例。应当领会，本领域的技术人员可对所描述的实施例进行各种变化，而不脱离随附的权利要求所限定的本发明的范围。此外，本公开的元件和组件均不旨在贡献给公众，无论所述元件或组件是否明确出现在随附的权利要求中。

Claims (18)

1.一种照明光源，包括：
衬底基板；
阳极层，其位于所述衬底基板上；以及
场发射照明模块，其包括：
碳纳米管层，其位于所述衬底基板上；以及
荧光粉层，其位于所述碳纳米管层的远离所述衬底基板的一侧上；
其中所述阳极层位于所述荧光粉层的远离所述碳纳米管层的一侧上；
还包括发光二极管照明模块；所述发光二极管照明模块包括：
阴极层，其位于所述衬底基板与所述阳极层之间；以及
发光层，位于所述衬底基板与所述阳极层之间并且位于所述阴极层的远离所述衬底基板的一侧上；
其中所述场发射照明模块和所述发光二极管照明模块在所述衬底基板上彼此平行地水平设置。
2.根据权利要求1所述的照明光源，其中所述荧光粉层包括红色荧光粉、绿色荧光粉、和蓝色荧光粉。
3.根据权利要求1所述的照明光源，其中所述发光二极管照明模块的发光层是蓝色发光层；并且所述场发射照明模块是黄色发光场发射照明模块。
4.根据权利要求3所述的照明光源，其中所述荧光粉层包括黄色荧光粉，以使得所述照明光源发出的光是白色的。
5.根据权利要求3所述的照明光源，其中所述荧光粉层包括红色荧光粉和绿色荧光粉，以使得所述照明光源发出的光是白色的。
6.根据权利要求3所述的照明光源，其中所述荧光粉层包括红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉，以使得所述照明光源发出的光是白色的。
7.根据权利要求1所述的照明光源，其中所述阴极层配置为延伸至所述衬底基板与所述碳纳米管层之间的区域。
8.根据权利要求1所述的照明光源，其中所述发光二极管照明模块是有机发光二极管照明模块，并且所述发光层是有机发光层；所述发光二极管照明模块还包括：
电子传输层，其位于所述有机发光层的远离所述阳极层且接近所述阴极层的一侧上；
其中所述电子传输层由碳纳米管材料制成。
9.根据权利要求8所述的照明光源，其中所述电子传输层和所述碳纳米管层是整体层。
10.根据权利要求1所述的照明光源，其中所述阳极层是透明阳极层。
11.一种制造照明光源的方法，包括：
在衬底基板上形成碳纳米管层；
在所述碳纳米管层的远离所述衬底基板的一侧上形成荧光粉层；以及
在所述荧光粉层的远离所述碳纳米管层的一侧上形成阳极层；
还包括：在所述衬底基板上形成阴极层；以及在所述阴极层的远离所述衬底基板的一侧上形成发光层；
其中，所述发光层在所述衬底基板的正投影与所述碳纳米管层在所述衬底基板的正投影无交叠。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述衬底基板上形成阴极层的步骤包括：
在所述衬底基板上形成阴极材料层；以及
去除待形成所述荧光粉层的区域中的阴极材料层。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述衬底基板上形成阴极层的步骤包括：
在所述衬底基板上形成阴极层的材料。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述形成荧光粉层的步骤包括：
在所述衬底基板上形成碳纳米管溶液层；以及
加热所述衬底基板以去除所述碳纳米管溶液层中的溶剂，从而形成所述碳纳米管层。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
在加热所述衬底基板以去除所述碳纳米管溶液层中的溶剂之后，去除待形成所述发光层的区域上的碳纳米管层。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述阴极层形成为延伸至所述衬底基板与所述碳纳米管层之间的区域。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述发光层是有机发光层；所述方法还包括：
在所述有机发光层的远离所述阳极层且接近所述阴极层的一侧上形成电子传输层；
其中所述电子传输层由碳纳米管材料形成。
18.根据权利要求17所述的方法，其中使用相同的碳纳米管材料在单次处理中将所述电子传输层和所述碳纳米管层形成为整体层。
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