[發明專利]利用多層薄膜型電子源的平面氣體激發光源

有效

• 申請號: 200910218902.1
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN101714496A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 胡文波;鄭宇;吳勝利;劉純亮;高燕龍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01J63/02
• 分類號: H01J63/02;H01J63/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于電光源制造領域，涉及平面光源，特別涉及一種利用由多層薄膜構成的 電子源產生表面電子發射以激發氣體原子的平面光源。

背景技術

隨著全球能源緊張和環境污染加劇，各國政府都十分重視節能和環境保護，在照明 領域，研發高效節能、無環境污染的綠色光源成為了光源技術發展的一個重要方向。由于 含汞熒光燈的技術成熟、光效較高(達到60-80lm/w)、規格型號齊全，目前仍被廣泛用 作照明光源和LCD背光源。近十幾年來，盡管無汞光源技術(如高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、 白光發光二極管、Xe放電型熒光燈等)的研發和應用也取得了較大的進展，但由于它們 各自存在的一些缺點，目前還無法獲得大量應用。高壓鈉燈的光效高達120lm/W，但顯色 指數在20左右，只能用于不需很好分辨物體顏色和細節的場所的照明；金屬鹵化物燈由 于制造工藝復雜、成本很高、售價昂貴，因而應用受到限制；大功率白光LED的光效為 40-50lm/W，由于存在溫升問題，壽命問題還未得到很好解決；Xe放電型熒光燈壽命很 長，超過6萬小時，但發光效率較低，約為30lm/w。

Xe放電型平面熒光燈由玻璃材料制成的前基板和后基板組成，前基板的內側面配置 有熒光粉層，后基板的內側面配置有兩組電極，即X電極和Y電極，在它們之上覆蓋有介 質層，介質層表面覆蓋有熒光粉層，前基板和后基板間由支撐柱來保持一定的距離，內部 充入放電氣體，在X電極和Y電極間施加一定的電壓波形，則會在電極間產生氣體放電， 放電產生的紫外線可激發熒光粉發出可見光。導致Xe放電型平面熒光燈發光效率低的主 要原因為，它是利用惰性氣體的輝光放電來發光，而氣體放電中大部分電能被用于氣體原 子的電離及離子加速上，這部分能量最后基本上都轉化為熱能損失掉，而用于激發氣體原 子來產生紫外線的電能很少。并且目前Xe放電型平面熒光燈的工作電壓一般較高，為 1000-2500V。

如果能實現在不發生氣體放電的情況下，直接由電子激發氣體原子以產生紫外線而 激發熒光粉發光，則可大大提高平面熒光燈的發光效率，并且可有效降低器件工作電壓。 而要在不發生放電的情況下在氣體空間中產生電子，則必須要有可不斷地向氣體空間注入 較高能量電子的電子源。

金屬-絕緣體-金屬(MIM)和金屬-絕緣體-半導體-金屬(MISM)多層薄膜可構 成性能優良的電子源，它們能產生場助熱電子發射，具有表面電子發射能力、低電壓工作、 發射均勻性好和電子發散角小等特點，更為重要的是其抗污染能力強，實驗已證實它們可 在很低的真空度甚至一定的氣體環境下工作。目前，MIM和MISM多層薄膜一般作為場發 射陰極應用于場發射顯示器(FED)中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種將氣體放電發光技術和場電子發射技術相結合的一種新 型平面光源，該平面光源中設有多層薄膜構成的電子源，電子源在電場的作用下產生表面 電子發射，向氣體空間注入能量較高的電子以直接激發氣體原子，從而提高平面光源的發 光效率和亮度，并實現低電壓工作。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術解決方案：

本發明的基本構思是：平面氣體激發光源包括由玻璃材料制成的前基板和后基板， 在前、后基板之一或兩者上設有熒光粉層，在前基板或后基板上設置能產生表面電子發射 的電子源，它由用金屬、絕緣體和半導體材料制備的多層薄膜構成，前、后基板間充入惰 性氣體。平面氣體激發光源利用電子源發射電子來激發氣體原子輻射紫外線，從而激發熒 光粉發光。具體方案如下：

一種利用多層薄膜型電子源的平面氣體激發光源，包括由玻璃材料制成的前基板1 和后基板2，其特征在于：所述前基板1或后基板2上設置有能產生表面電子發射的電子 源；所述前基板1和后基板2中至少一個涂覆有熒光粉層4；所述電子源由上電極7、絕 緣膜6和下電極5構成；所述下電極5平鋪在后基板2表面，絕緣膜6平鋪在下電極5 表面，上電極7平鋪在絕緣膜6表面。

所述前基板1和后基板2之間充有惰性氣體，電子源置于惰性氣體中。

所述絕緣膜6材料從三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鎂、五氧化二鉭、氮化硅、二氧化 鉿和氧化鋯中選擇，膜厚為3-500nm。

所述絕緣膜6具有多晶或非晶結構。

所述上電極7和絕緣膜6之間設置有半導體膜8；所述電子源由上電極7、半導體膜 8和絕緣膜6和下電極5構成。