專利名稱：場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高亮度照明光源，特別是關(guān)于一種基于場(chǎng)發(fā)射發(fā)光的照明光源。
背景技術(shù)：
人工照明光源一般可分為白熱燈、放電燈及固態(tài)光源，這些光源包括白熾燈，熒光燈管，LED，鹵素?zé)簦邏簹怏w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801m/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20-301m/w)，目前應(yīng)用于車內(nèi)照明、裝飾彩燈等；鹵素?zé)艏癏ID燈是目前汽車頭燈之主流，尤其是HID燈，其可發(fā)出色溫接近白晝的陽光(HID燈的色溫約4300K-10000K，陽光色溫6000K)，且HID較鹵素?zé)艟哂懈h(yuǎn)之視線等優(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，所以，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)揭示的HID燈。
2001年1月17日公開的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第00107813.5號(hào)揭露一種使用碳納米管之場(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之金屬薄膜，形成于金屬薄膜上之導(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，以及具有熒光層之透明電極。使用時(shí)，碳納米管發(fā)射電子轟擊熒光層，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于導(dǎo)電聚合物薄膜之上，所以，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)光亮度較高之場(chǎng)發(fā)射照明光源實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明之目的在于提供一種場(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)作用而不易損壞之特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種場(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，該等電子發(fā)射端分別包括一圓柱體及一錐形尖端，該圓柱體與該絕緣層是由相同材料組成，該錐形尖端是由導(dǎo)電金屬組成的。
所述絕緣層及圓柱體是由氮化硅制成。
所述圓柱體的直徑范圍是10～100納米。
所述錐形尖端是由鉬金屬制成。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。
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。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，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納米的絕緣圓柱體及頂部最小直徑小于10納米的錐形金屬尖端組成，其中絕緣圓柱體是與其絕緣層為一整體，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易脫落或分離，可承受更大電場(chǎng)作用，且電場(chǎng)集中在所述錐形金屬尖端發(fā)射電子，從而可提高電子發(fā)射密度，有利于提高光源的亮度及強(qiáng)度。

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10，其包括依次疊合形成于一金屬基底(圖未示)表面上的導(dǎo)電層11、一成核層12、以及氮化硅層13；多個(gè)納米電子發(fā)射體有規(guī)則排列形成在該氮化硅層13表面，各納米電子發(fā)射體分別由圓柱體18及錐形尖端19組成，該圓柱體18是與該氮化硅層13由相同材料組成，且二者實(shí)際為一整體；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形成在該頂層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，從而構(gòu)成一內(nèi)部真空空間。
所述金屬基底的材質(zhì)包括銅、銀等金屬材料，其表面光光滑平整，以利于形成導(dǎo)電層11。
所述導(dǎo)電層11及成核層12厚度非常薄，優(yōu)選厚度為1微米以下。該導(dǎo)電層11是作為陰極，其是由導(dǎo)電性良好的金屬材料形成，例如銅、銀及金。
所述成核層12是硅組成，一般通過沉積硅于導(dǎo)電層11表面而成。該成核層12有利于形成氮化硅層13，即為后者提供成核條件。
所述氮化硅層13是一絕緣層，其是由SiNx沉積而成。
所述電子發(fā)射體的圓柱體18與該氮化硅層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，圓柱體18與氮化硅層13是一整體，其可先通過化學(xué)氣相沉積法、等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法、離子束濺射等方法形成一厚度較厚的氮化硅層，再利用化學(xué)蝕刻等方法形成所述圓柱體18，并保留一部分即氮化硅層13；錐形尖端19是由濺射法、磁控濺射或離子束濺射等方法沉積而成，與圓柱體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IT0(銦錫氧化物)導(dǎo)電薄膜組成。
所述頂層17是透明層，可由透明玻璃板制成。
請(qǐng)一起參見圖3，是本發(fā)明的電子發(fā)射體的放大示意圖，其中，圓柱體18的直徑d2為10-100納米范圍內(nèi)；錐形尖端19底部較大直徑與圓柱體18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(即圓柱體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)射體加之圓柱體18與氮化硅層13是一整體，錐形尖端19與圓柱體緊密結(jié)合，所以，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20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20包括一非金屬基底(圖未示)，例如可選用硅或玻璃作為基底；一成核層21、導(dǎo)電層22分別依次形成于該非金屬基底表面，其中成核層21由硅材料組成，導(dǎo)電層22由導(dǎo)電金屬銅、銀或金組成；一氮化硅層23形成于該導(dǎo)電層22表面，并且該氮化硅層23向外延伸出多個(gè)圓柱體18，所述氮化硅層23及該圓柱體18由SiNx組成；多個(gè)由鉬金屬組成的錐形尖端19分別形成于該圓柱體18頂部，用以發(fā)射電子。其中，如圖3所示，圓柱體18的直徑d2為10-100納米范圍內(nèi)；錐形尖端19底部較大直徑與圓柱體18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(即圓柱體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22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)射發(fā)光照明光源，用以提供可見光源，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；一真空的內(nèi)部空間形成在該陽極層與導(dǎo)電陰極之間；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；其特征是，進(jìn)一步包括一絕緣體以及多個(gè)錐形尖端，其中該絕緣體位于所述真空的內(nèi)部空間內(nèi)，并靠近該導(dǎo)電陰極，該絕緣體具有多個(gè)規(guī)則排列的圓柱體；所述錐形尖端是由導(dǎo)電金屬組成，分別配設(shè)于所述圓柱體的頂部用以發(fā)射電子。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該絕緣體是由氮化硅制成。
3.如權(quán)利要求2所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該圓柱體的直徑范圍是10～100納米。
4.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該錐形尖端是由鉬金屬制成。
5.如權(quán)利要求4所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該錐形尖端的頂部直徑范圍是0.5～10納米。
6.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該圓柱體和錐形尖端的高度是100～2000納米。
7.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該導(dǎo)電陰極是由銅、銀或金制成。
8.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，進(jìn)一步包括多個(gè)側(cè)壁密封形成所述內(nèi)部真空。
9.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，該絕緣體與該導(dǎo)電陰極之間進(jìn)一步包括一由硅材料組成的成核層。
10.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射發(fā)光照明光源，其特征是，進(jìn)一步包括一透明玻璃板，所述陽極層設(shè)置于該透明玻璃板的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種場(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并構(gòu)成一真空之內(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，位于所述真空之內(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，該等電子發(fā)射端分別包括一圓柱體及一錐形尖端，該圓柱體與該絕緣層是由氮化硅材料組成，該錐形尖端是由鉬金屬組成。本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射端結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可承受較高電場(chǎng)作用，提高光亮度及強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H01J63/00GK1747101SQ20041005148
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10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