專利名稱：場(chǎng)發(fā)射照明光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明光源，特別涉及一種場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源。
背景技術(shù)：
人工照明光源一般可分為白熾燈、放電燈及固態(tài)光源，包括白熾燈，熒光燈管，LED，鹵素?zé)?，高壓氣體放電燈(High Intensity Discharge，HID)等各種照明光源。其中，白熾燈是鎢絲通電后發(fā)熱發(fā)光，同時(shí)產(chǎn)生大量熱量，其發(fā)光效率較低(約8-151m/w)，亮度有限，一般用于日常生活照明；熒光燈管采用放電激發(fā)汞蒸汽發(fā)出紫外線打到熒光材料上發(fā)出可見光，一般用于普通日常生活照明，其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光效率高(達(dá)到80lm/w)，缺點(diǎn)是含有汞，對(duì)環(huán)境及人體有害，因而不適合環(huán)保要求；LED是一種固態(tài)光源，包括各種紅光LED、黃光LED、藍(lán)光LED及白光LED，其優(yōu)點(diǎn)包括反應(yīng)速度快、體積小、無污染，缺點(diǎn)是發(fā)光效率低(約20-30lm/w)，目前應(yīng)用于車內(nèi)照明、裝飾彩燈等；鹵素?zé)艏癏ID燈是目前汽車頭燈的主流，尤其是HID燈，其可發(fā)出色溫接近白晝陽光的光纖(HID燈的色溫約4300K-10000K，陽光色溫6000K)，且HID較鹵素?zé)艟哂懈h(yuǎn)的視線等優(yōu)點(diǎn)，但是，HID需將低電壓轉(zhuǎn)換為23000伏高電壓，激發(fā)氙氣發(fā)出電弧光，然后將電壓穩(wěn)定在8000伏，持續(xù)供應(yīng)氙氣燈泡發(fā)光，因此，其需要配合特殊電壓電流轉(zhuǎn)換設(shè)備方可工作，例如美國(guó)專利第6,710,551號(hào)及6,781,327號(hào)。
場(chǎng)發(fā)射光源是一種新興光源，其發(fā)光原理是在電場(chǎng)作用下，低電勢(shì)處金屬尖端、碳納米管等電子發(fā)射體發(fā)射出電子，轟擊高電勢(shì)處的熒光體而發(fā)出可見光，該光源節(jié)能、環(huán)保，請(qǐng)參閱″A Fully Sealed Luminescent Tube Based onCarbon Nanotube Field Emission″，Mirko Croci，et al，Microelectronics Journal，vol.35，p329-336(2004)。
2001年1月17日公開的中國(guó)大陸發(fā)明專利申請(qǐng)第00107813.5號(hào)揭露一種使用碳納米管的場(chǎng)發(fā)射白光源及其制造方法。此白光源主要包括用作陰極的金屬薄膜，形成于金屬薄膜上的導(dǎo)電聚合物薄膜圖案，碳納米管基本垂直固結(jié)在導(dǎo)電聚合物薄膜圖案上并且一端露出外面以發(fā)射電子，以及具有熒光體的透明電極。使用時(shí)，碳納米管發(fā)射電子轟擊熒光體，從而發(fā)出可見光。這種基于場(chǎng)發(fā)射的白光源具有電能轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)光效率較高，無污染等優(yōu)點(diǎn)，但是，上述場(chǎng)發(fā)射白光源因碳納米管是依賴粘著力固定在導(dǎo)電聚合物薄膜的上，因此，當(dāng)場(chǎng)發(fā)射電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，碳納米管有可能由于電場(chǎng)作用力而脫離導(dǎo)電聚合物薄膜，從而產(chǎn)生損壞。
有鑒于此，提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可承受較高電場(chǎng)作用而不產(chǎn)生損壞，且發(fā)光亮度較高的場(chǎng)發(fā)射照明光源實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種場(chǎng)發(fā)射照明光源，其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可承受強(qiáng)電場(chǎng)作用而不易損壞的特點(diǎn)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種場(chǎng)發(fā)射照明光源，其包括一導(dǎo)電陰極；一陽極層，其與該導(dǎo)電陰極相隔一定距離從而形成一真空的內(nèi)部空間；一熒光層，設(shè)置于該陽極層表面，當(dāng)被電子轟擊時(shí)發(fā)出可見光；一絕緣層，位于所述真空的內(nèi)部空間內(nèi)，并靠近該導(dǎo)電陰極；及多個(gè)電子發(fā)射端，用以發(fā)射電子；其中，該電子發(fā)射端分別包括一柱狀體及一錐形尖端，該柱狀體形成于絕緣層上，與絕緣層形成一整體；該錐形尖端為金屬鉬，形成于柱狀體頂部。
所述絕緣層及柱狀體是由碳化硅制成。所述柱狀體包括圓柱或棱柱體，其為圓柱體時(shí)直徑范圍是10～100納米。
所述錐形尖端頂部直徑范圍是0.5～10納米。
所述電子發(fā)射端的高度范圍是100～2000納米。
所述錐形尖端通過濺鍍、磁控濺射或離子束濺射方式形成于柱狀體頂部。
另外，在該絕緣層與該導(dǎo)電陰極之間還包括一成核層，該成核層是由硅材料組成。該導(dǎo)電陰極由銅、銀或金制成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射照明光源的電子發(fā)射端是由直徑小于100納米的絕緣柱狀體及尖端頂部直徑小于10納米的錐形金屬尖端組成，其中絕緣柱狀體是與其絕緣層為一整體，金屬鉬尖端通過濺鍍方式形成于柱狀體頂部，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易脫落，可承受更大電場(chǎng)作用，且電場(chǎng)集中于所述錐形金屬尖端發(fā)射電子，可提高電子發(fā)射密度；另外，金屬鉬具有良好場(chǎng)發(fā)射性能，從而可獲得穩(wěn)定、均勻、高亮度的照明光源。

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明電子發(fā)射體的局部放大示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種場(chǎng)發(fā)射照明光源1，其包括依次疊合形成于一金屬基底10表面上的導(dǎo)電層11、一成核層12、以及碳化硅層13；多個(gè)納米電子發(fā)射體有規(guī)則排列形成于該碳化硅層13表面，各納米電子發(fā)射體是分別由柱狀體18及錐形尖端19組成，該柱狀體18與該碳化硅層13形成一整體，優(yōu)選其二者由相同材料組成；一頂層17，其與所述納米電子發(fā)射體的錐形尖端19間隔開一定距離，一陽極層16形成于該頂層17靠近該錐形尖端19的表面，一熒光層15形成于該陽極層16的表面；另外，多個(gè)側(cè)壁14將該場(chǎng)發(fā)射照明光源10密封并支撐所述頂層17，從而形成一內(nèi)部真空空間。
所述金屬基底10包括銅、銀等金屬材料，其表面光滑平整，以利于形成導(dǎo)電層11、成核層12或碳化硅層13。金屬基底10具有良好機(jī)械性能，不易破碎，便于實(shí)際應(yīng)用。
所述導(dǎo)電層11厚度非常薄，優(yōu)選厚度為1微米以下。該導(dǎo)電層11作為陰極，其是由導(dǎo)電性良好的金屬材料形成，例如銅、銀及金。由于金屬基底10亦具有良好導(dǎo)電性能，故該金屬基底10即可兼作導(dǎo)電陰極，因此金屬基底10與導(dǎo)電層11通常為一體。
所述成核層12是由硅組成，由硅沉積于金屬基底11表面或?qū)щ妼颖砻娑?，厚度非常薄，?yōu)選厚度為1微米以下。該成核層12有利于形成碳化硅層13，即為碳化硅層13提供成核條件。該成核層12是可選擇層。
所述碳化硅層13是一絕緣層，其是由SiC沉積而成。
所述電子發(fā)射體的柱狀體18與該碳化硅層13是由相同材料組成，所述錐形尖端19是由鉬金屬組成。其中，柱狀體18是與碳化硅層13是一整體，可先通過化學(xué)氣相沉積法、電漿輔助化學(xué)氣相沉積法、離子束濺射等方法形成一厚度較厚的碳化硅層，再以化學(xué)蝕刻等方法形成所述柱狀體18，并保留一部分即碳化硅層13；錐形尖端19是通過濺射法、磁控濺射或離子束濺射等方法沉積而成，與柱狀體18緊密結(jié)合。
所述熒光層15是包括有熒光材料，當(dāng)有電子轟擊時(shí)產(chǎn)生可見光。
所述陽極層16可由ITO(銦錫氧化物)導(dǎo)電薄膜組成。
所述頂層17是透明層，可由透明玻璃制成。
請(qǐng)一并參閱圖3，是一納米電子發(fā)射體的放大示意圖，其中，柱狀體18為直徑d2為10-100納米的圓柱體；錐形尖端19底部較大直徑與圓柱體直徑相等，即為d2，上部較小直徑d1為0.5-10納米范圍內(nèi)；納米電子發(fā)射體的整體高度(即柱狀體18與錐形尖端19總高度)h為100-2000納米范圍內(nèi)。
使用時(shí)，施加不同電壓于導(dǎo)電層(或金屬基底11)及陽極層16，從而于真空空間內(nèi)形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)作用下，納米電子發(fā)射體的錐形尖端19發(fā)射電子轟擊熒光層15而發(fā)出可見光。由于納米電子發(fā)射體加的柱狀體18與碳化硅層13是一整體，錐形尖端19與圓柱體緊密結(jié)合，因此，其可承受較大電場(chǎng)作用力而不損壞。因此，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射照明光源可承受更強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)發(fā)射電流提高，可發(fā)出更高亮度可見光。
請(qǐng)參見圖2，是本發(fā)明第二實(shí)施例的場(chǎng)發(fā)射照明光源2剖示圖。其結(jié)構(gòu)及制備方法與第一實(shí)施例相似。該場(chǎng)發(fā)射照明光源2包括一非金屬基底20，該非金屬包括硅或二氧化硅，硅或二氧化硅易拋光，適合于在其表面形成較薄的后續(xù)導(dǎo)電層21；一導(dǎo)電層21、成核層22分別依次形成于該非金屬基底20表面，其中導(dǎo)電層21由導(dǎo)電金屬銅、銀或金組成，成核層22由硅材料組成，成核層22為可選擇層；一碳化硅層23形成于該導(dǎo)電層22表面，并且該碳化硅層23向外延伸出多個(gè)柱狀體18，所述碳化硅層23及該柱狀體18由SiC組成；多個(gè)由鉬金屬組成的錐形尖端19分別形成于該柱狀體18頂部，用以發(fā)射電子。其中，如圖3所示，柱狀體18為直徑d2為10-100納米的圓柱體；錐形尖端19底部較大直徑與圓柱體直徑相等，即為d2，上部較小直徑d1為0.5-10納米范圍內(nèi)；其整體高度(即柱狀體18與錐形尖端19總高度)h為100-2000納米范圍內(nèi)。另外，還包括頂層17，其與所述納米電子發(fā)射體的錐形尖端19間隔開一定距離，一陽極層16形成于該頂層17靠近該錐形尖端19的表面，一熒光層15形成于該陽極層16的表面；另外，多個(gè)側(cè)壁14將該場(chǎng)發(fā)射照明光源20密封并支撐所述頂層17，從而形成一內(nèi)部真空空間。
使用時(shí)，施加不同電壓至導(dǎo)電層21及陽極層16，從而形成強(qiáng)電場(chǎng)作用于錐形尖端19，迫使其發(fā)射電子轟擊于熒光層15發(fā)出可見光。該場(chǎng)發(fā)射照明光源可承受強(qiáng)電場(chǎng)作用而發(fā)出高亮度可見光，并且不易受電場(chǎng)作用而損壞發(fā)射端。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射照明光源，其包括一導(dǎo)電陰極；一陽極層，其與該導(dǎo)電陰極相隔一定距離從而形成一真空內(nèi)部空間；一熒光層，設(shè)置于該陽極層表面，當(dāng)被電子轟擊時(shí)發(fā)出可見光；一絕緣層，位于所述真空內(nèi)部空間內(nèi)，并靠近該導(dǎo)電陰極；及多個(gè)電子發(fā)射端，用以發(fā)射電子；其特征在于，該電子發(fā)射端分別包括一柱狀體及一錐形尖端，該柱狀體形成于絕緣層上，與絕緣層形成一整體；該錐形尖端為金屬鉬，形成于柱狀體頂部。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該絕緣層及柱狀體由相同材料組成。
3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該絕緣層及柱狀體由碳化硅制成。
4.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該柱狀體包括圓柱體或棱柱體。
5.如權(quán)利要求4所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該圓柱體的直徑范圍是10～100納米。
6.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該錐形尖端頂部直徑范圍是0.5～10納米。
7.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該等電子發(fā)射端的高度范圍是100～2000納米。
8.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于于導(dǎo)電陰極形成于一基底表面，該基底材料包括金屬、硅或二氧化硅。
9.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該絕緣層與該導(dǎo)電陰極之間還包括一成核層。
10.如權(quán)利要求9所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該成核層由硅材料組成。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于該導(dǎo)電陰極由銅、銀或金制成。
12.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于進(jìn)一步包括多個(gè)側(cè)壁密封形成所述真空的內(nèi)部空間。
13.如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射照明光源，其特征在于進(jìn)一步包括一透明玻璃層，所述陽極層設(shè)置于該透明玻璃層的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射照明光源，其包括一導(dǎo)電陰極；一陽極層，其與該導(dǎo)電陰極相隔一定距離從而形成一真空的內(nèi)部空間；一設(shè)置在該陽極層表面的熒光層；一絕緣層，位于所述真空的內(nèi)部空間內(nèi)，并靠近該導(dǎo)電陰極；及多個(gè)電子發(fā)射端，用以發(fā)射電子；其中，該電子發(fā)射端分別包括一柱狀體及一錐形尖端，該柱狀體形成于絕緣層上，且與絕緣層形成一整體；該錐形尖端為金屬鉬，形成于柱狀體頂部。本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射照明光源可廣泛用于照明設(shè)備，如汽車頭燈等。
文檔編號(hào)H01J1/30GK1787166SQ20041007741
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司