CN1937136B - 场发射阴极及平面光源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种场发射阴极，该场发射阴极包括：一阴极导电层及一形成在所述阴极导电层上的电子发射体，所述电子发射体含有碳纳米管及吸气剂材料。本发明还涉及一种采用上述场发射阴极的平面光源，该平面光源包括：上述场发射阴极；及一阳极，其包括一阳极导电层及一形成在阳极导电层上的荧光体层，该荧光体层和电子发射体相对。该平面光源能有效维持平面光源内部一定的真空度，使平面光源的使用寿命长。

Description

场发射阴极及平面光源
【技术领域】
本发明涉及一种场发射装置，尤其涉及一种场发射阴极及一种采用该场发射阴极的平面光源。
【背景技术】
碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种新型碳材料，由日本研究人员Iijima在1991年发现，请参见″Helical Microtubules of Graphitic Carbon″，SIijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳纳米管是已知最好的场发射材料之一，其具有极低场发射电压，可传输极大电流密度，且电流极稳定，因而非常适合做场发射电子器件的电子发射源。目前碳纳米管最为热门的研究是平面显示方面的应用，例如应用在字符、图形及图像的显示。除此之外，在电光源领域，碳纳米管也具备潜在的应用前景，例如开发出应用在液晶显示器的背光源或照明用的光源。目前节能型高效光源多数利用水银，从环保角度看这是极为不利的，应当以其它光源取代之。因此利用碳纳米管的场发射特性制作光源是发展的趋势之一。
碳纳米管平面光源的内部为一定的真空度。真空度是决定场发射稳定性的一个重要因素，如果碳纳米管阴极附近的真空度太低，将产生打火、气体电离、离子回轰阴极等问题，而将导致阴极发射电流的迅速衰减。因此，场发射阴极通常在高真空下才能稳定工作。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种能有效保持一定真空度的场发射阴极及一种采用该场发射阴极的平面光源。
一种场发射阴极，该场发射阴极包括一阴极导电层及一形成在所述阴极导电层上的电子发射体。其中，所述电子发射体为两层结构，吸气剂材料形成一吸气剂材料层，碳纳米管在所述吸气剂材料层上形成一碳纳米管层，该吸气剂材料层位于所述阴极导电层上。
一种平面光源，该平面光源包括一场发射阴极及一阳极。该场发射阴极包括一阴极导电层及一形成在所述阴极导电层上的电子发射体。该阳极包括一阳极导电层及一形成在所述阳极导电层上的荧光体层，该荧光体层和所述电子发射体相对，其中，所述电子发射体为两层结构，吸气剂材料形成一吸气剂材料层，碳纳米管在所述吸气剂材料层上形成一碳纳米管层，该吸气剂材料层位于所述阴极导电层上。
相较于现有技术，所述的场发射阴极，其电子发射体中含有吸气剂材料层，该吸气剂材料层能在场发射阴极工作过程中维持场发射阴极附近一定的真空度。采用所述场发射阴极的平面光源，光源阴极分布有吸气剂材料层，能维持平面光源内部真空度，以延长平面光源的工作寿命。
【附图说明】
图1为本发明第一实施例提供的一种场发射阴极的截面示意图。
图2为图1中场发射阴极II部分的放大图。
图3为本发明第二实施例提供的一种场发射阴极的局部放大示意图。
图4为本发明第三实施例提供的一种场发射阴极的局部放大示意图。
图5为本发明第四实施例提供的一种采用第一、第二或第三实施例场发射阴极的平面光源的截面示意图。
【具体实施方式】
以下将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请一并参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种场发射阴极10，其包括一阴极导电层11及一电子发射体12。
电子发射体12为两层结构，吸气剂材料形成一吸气剂材料层121，碳纳米管在吸气剂材料层121上形成一碳纳米管层122，该吸气剂材料层121位于阴极导电层11上。碳纳米管122可通过化学气相沉积法、电弧放电法或激光蒸发法等现有方法制备，通过离心提纯得到纯度较高的碳纳米管，选取碳纳米管122的长度在5～15微米(μm)范围内为佳。阴极导电层11选用透明导电的氧化铟锡。吸气剂材料层121是非蒸散型吸气剂材料，非蒸散型吸气剂材料可选自钛、锆、钍、稀土金属或其合金。该吸气剂材料层121能在场发射阴极10工作过程中维持场发射阴极10附近一定的真空度。
请参阅图3，本发明第二实施例提供一种场发射阴极20，其包括一阴极导电层21及一电子发射体22。电子发射体22位于阴极导电层21上，为单层结构。碳纳米管222呈阵列分布，吸气剂材料221分布在碳纳米管222阵列之间。吸气剂材料221是非蒸散型吸气剂材料，非蒸散型吸气剂材料可选自钛、锆、钍、稀土金属或其合金。
请参阅图4，本发明第三实施例提供一种场发射阴极30，其包括一阴极导电层31及一电子发射体32。电子发射体32为单层结构，碳纳米管322及吸气剂材料321是混合分布。电子发射体32可采用丝网印刷方法制造。将碳纳米管322及吸气剂材料321混合成浆料后，涂覆在阴极导电层31上形成的。该方法简单，技术成熟，使制造成本降低，并有利于大规模生产。吸气剂材料321是非蒸散型吸气剂材料，非蒸散型吸气剂材料可选自钛、锆、钍、稀土金属或其合金。
请参阅图5，本发明第四实施例提供一种平面光源1，其包括：一阴极基板2、一场发射阴极3、一阳极基板6、一阳极4及一边封体9。
场发射阴极3形成在阴极基板2朝向平面光源1内部的表面上，采用的是本发明第一、第二或第三实施例提供的场发射阴极10、20或30，阴极基板2选用玻璃板。
阳极4形成在阳极基板6朝向平面光源1内部的表面上，其包括一阳极导电层43及一荧光体层42，荧光体层42形成在阳极导电层43朝向平面光源1内部的表面上。荧光体层42选用高光电转换效率、低应用电压及长余辉的荧光体层为佳，荧光体层42的发光颜色可根据实际需要而定，可将平面光源1制作成照明用的白光光源或装饰用的彩色光源等。阳极基板6选用透明的玻璃板，阳极导电层43选用透明导电的氧化铟锡，这些都有利于光线的出射。
为进一步提高平面光源1发光亮度，阳极4还包括一铝膜41，该铝膜41形成在荧光体层42朝向平面光源1内部的表面上。铝膜41的厚度约为50纳米(nm)，当电子(图未示)高速从电子发射体射出，由于铝膜41很薄，电子很容易穿过，撞击荧光体层42而使荧光体层42发光形成亮点，此时铝膜41可将荧光体层42向平面光源1内部发射的光反射至平面光源1的外部，有利于提高亮点的亮度从而达到提高平面光源1发光亮度的目的。此外，铝膜41还有散热等其它作用。
边封体9密封连接阴极基板2的边缘和阳极基板6的边缘，以形成一密封的空间。在阴极3与边封体9间及阳极4与边封体9间的间隙分别设有一吸气剂层8、5。本实施例中，位于阳极4与边封体9间的吸气剂层5成环状围绕阳极4，该吸气剂层5靠近荧光体层42，可迅速吸收荧光体层42在受到电子轰击时放出残留在荧光体层42中的气体，有效维持真空度。位于阴极3与边封体9间的吸气剂层8成环状围绕阴极，可进一步维持阴极3附近的真空度，以延长平面光源1的使用寿命。当然，阴极3与边封体9间及阳极4与边封体9间的吸气剂层8、5可设置于阴极3及阳极4的一边、二边或三边。
阴极基板2中设有一排气孔11，在对平面光源1进行抽真空作业时，该排气孔11可将气体从平面光源1内部排到外部。在平面光源1外部与阴极基板2中设有排气孔11的对应部位设有一密封装置12，使外部气体不得进入平面光源1内部。
另外，因平面光源1内部为一定的真空环境，为确保各种尺寸的光源能承受外部大气压力并安全工作，在平面光源1内部设有多个支撑条10，支撑条10的数量视实际需要而定，支撑条10的材料选用透明、坚固的材料为佳。
本实施例所提供的场发射阴极10、20、30，其电子发射体12、22、32中含有吸气剂材料121、221、321，该吸气剂材料121、221、321能在场发射阴极10、20、30工作过程中维持场发射阴极10、20、30附近一定的真空度。采用该场发射阴极10、20、30的平面光源1，其内部阴极3与边封体9及阳极4与边封体9间分别设有吸气剂层8、5，吸气剂层5靠近荧光体层42，可迅速吸收荧光体层42在受到电子轰击时放出残留在荧光体层42中的气体。吸气剂材料分布广，能进一步维持平面光源1内部真空度，以及延长平面光源1的工作寿命。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种场发射阴极，包括：
一阴极导电层及一形成在所述阴极导电层上的电子发射体；
其特征在于：所述电子发射体为两层结构，吸气剂材料形成一吸气剂材料层，碳纳米管在所述吸气剂材料层上形成一碳纳米管层，该吸气剂材料层位于所述阴极导电层上。
2.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于所述的吸气剂材料层的材料是非蒸散型吸气剂材料。
3.一种平面光源，包括：
一场发射阴极，其包括一阴极导电层及一形成在所述阴极导电层上的电子发射体；及
一阳极，其包括一阳极导电层及一形成在所述阳极导电层上的荧光体层，该荧光体层和所述电子发射体相对；
其特征在于：所述电子发射体为两层结构，吸气剂材料形成一吸气剂材料层，碳纳米管在所述吸气剂材料层上形成一碳纳米管层，该吸气剂材料层位于所述阴极导电层上。
4.如权利要求3所述的平面光源，其特征在于所述的吸气剂材料层的材料是非蒸散型吸气剂材料。
5.如权利要求3所述的平面光源，其特征在于该平面光源进一步包括一边封体、一阴极基板及一阳极基板，场发射阴极与阳极分别位于阴极基板与阳极基板朝向平面光源内部的表面上，该边封体用于连接阴极基板的边缘及阳极基板的边缘。
6.如权利要求5所述的平面光源，其特征在于所述的边封体与阴极间的间隙设有一吸气剂层。
7.如权利要求5所述的平面光源，其特征在于所述的边封体与阳极间的间隙设有一吸气剂层。
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