[发明专利]一种场发射平面光源及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及场发射器件领域，具体涉及一种场发射平面光源及其制备方法。

背景技术

场发射器件是一种新兴光源，是通过施加电场从阴极电极发射电子轰击阳极发光的装置，能实现利用大功率高密度电子流发光。场发射平面光源因具有节能、环保、能够在恶劣环境下工作（如高低温度环境）、轻薄等优点，可广泛应用于各个照明领域。场发射平面光源与传统的背光模块相比，不仅构造简单，而且节能、体积小、易于大面积平面化、亮度高，符合了未来平面光源的发展需求。尽管场发射平面光源在未来的市竞争中具有不可替代的优势，然而，其在实际应用上存在一些问题需要解决。

场发射平面光源所面临的最重要的问题是关于稳定性及寿命。而限制其寿命的主要原因有：阳极在电子束轰击下会产生一定量的残余气体，部分电离能小于从阴极发射出来的高能电子束能量的时候，会发生电离现象，所产生的正离子在强电场作用下会垂直阴极表面方面轰击阴极纳米材料，致使纳米材料损坏，造成发射的跌落，影响器件工作的稳定性和寿命。其中，隔离体对器件寿命的影响比较大，通常对隔离体的材料要求有如下方面：（1）隔离体尺寸适中；（2）具有一定刚度、强度；（3）具有一定的电阻率；（4）放气量小。隔离体的形状大小及摆放位置，除了对基板的受力分布影响比较大外，对阴极表面的电场分布也颇有影响，是造成发射不均匀的原因之一。

但通常的场发射的器件测试实验中，更多的是考虑隔离体对阴阳极板的固定支撑效果及隔离体材料的绝缘性，不同形状大小及摆放位置的隔离体对阴极表面电场分布影响的问题考虑的比较少。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种场发射平面光源，其具有适合场发射平面光源的隔离体，从而能有效提高场发射平面光源的使用寿命。

本发明第一方面提供了一种场发射平面光源，包括阳极、隔离体、聚焦极、栅极和阴极，所述阳极与阴极通过隔离体隔开相对设置，三者形成一密闭收容空间，所述聚焦极和栅极收容在所述密闭收容空间内，

所述阳极依次包括阳极基板、导电层和发光层；

所述隔离体为一体化结构，包括隔离主体和侧壁支撑体，所述隔离主体开设有漏斗状通孔，所述隔离主体的大开口端与所述发光层相接，小开口端与所述侧壁支撑体相接；

所述聚焦极和栅极以预定距离设置在所述侧壁支撑体的内壁上，所述栅极设置在所述阴极一侧；所述栅极开设有能使从所述阴极发射的电子束通过的栅极通孔，所述聚焦极开设有能使所述电子束聚焦的聚焦通孔；

所述阴极包括阴极基板和发射体，所述阴极基板中部设有环形凸起，所述发射体设置在所述环形凸起上。

优选地，所述聚焦极包括导电平板和设置在所述导电平板上方的突起，所述聚焦通孔贯穿所述导电平板和所述突起并在所述突起顶端具有最小处直径。

优选地，所述隔离主体小开口端的开口口径小于或等于所述聚焦通孔的最小处直径。

优选地，所述发射体与所述栅极通孔、所述聚焦通孔以及所述隔离主体的漏斗状通孔处于同一轴线位置。

优选地，所述隔离体的材质为陶瓷、玻璃或碳化硼。

优选地，所述阳极基板的材质为玻璃，所述导电层为金属铝、金或银层，或者铟锡氧化物层，所述发光层为可激发出波长为420nm～480nm蓝光的荧光粉层。

优选地，所述聚焦极和所述栅极的材质为铜。

优选地，所述阴极基板为中部具有环形凸起的不锈钢板或中部设置有不锈钢环形凸起的导电玻璃基板。

优选地，所述发射体为氧化锌纳米棒或碳纳米管。

本发明第二方面提供了一种上述场发射平面光源的制备方法，包括以下步骤：

在洁净的阳极基板上采用磁控溅射法或蒸镀法制备导电层，然后在所述导电层表面制备发光层，得到阳极；

制作中部具有环形凸起的阴极基板，再采用直接生长或涂覆的方式在所述环形凸起表面制备发射体，得到阴极；

采用绝缘材料制作隔离体，所述隔离体为一体化结构，包括隔离主体和侧壁支撑体，所述隔离主体开设有漏斗状通孔；

制作开设有能使由阴极发射的电子束通过的栅极通孔的栅极；制作开设有能使所述电子束聚焦的聚焦通孔的聚焦极；

将所述阳极、聚焦极、栅极、阴极和隔离体进行组装，所述隔离主体的大开口端与所述发光层相接，小开口端与所述侧壁支撑体相接，所述聚焦极和所述栅极以预定距离设置在所述侧壁支撑体的内壁上，所述栅极设置在所述阴极一侧；所述阳极、聚焦极、栅极、阴极和隔离体组装形成一收容空间，抽真空密封所述收容空间，制得场发射平面光源。