照明光源

摘要

本发明提供一种照明光源，其包括：一导电阴极；一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离从而形成一真空的内部空间；一荧光层，设在该阳极层表面，当被电子轰击时发出可见光；一绝缘层，位于所述真空的内部空间内，并靠近该导电阴极；及多个电子发射端，排列形成在所述绝缘层表面；其中，该多个电子发射端分别包括一圆柱体及一锥形尖端，该圆柱体与该绝缘层是由类金刚石碳材料组成，该锥形尖端是由铌金属组成。本发明的电子发射端结构稳定，可承受较高电场作用，提高光亮度和强度。

权利要求

1.一种场发射照明光源，其包括：一导电阴极；一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离从而形成一真空的内部空间；一荧光层，设在该阳极层表面，当被电子轰击时发出可见光；一绝缘层，位于所述真空的内部空间内，并靠近该导电阴极；及多个电子发射端，排列形成在该绝缘层表面；其特征在于：该多个电子发射端分别包括一圆柱体和一形成在圆柱体顶部的锥形尖端，该圆柱体形成在绝缘层上，与绝缘层为一整体；该圆柱体与该绝缘层由类金刚石碳组成，该锥形尖端由导电金属组成。

2. 如权利要求l所述的场发射照明光源，其特征在于：该导电金属包括铌金

3. 如权利要求l所述的场发射照明光源，其特征在于：该圆柱体的直径范围 是10〜100纳米。

4. 如权利要求l所述的场发射照明光源，其特征在于：该锥形尖端顶部直径 范围是0.5〜10纳米。

5. 如权利要求l所述的场发射照明光源，其特征在于：该电子发射端的高度 范围是100〜2000纳米。

6. 如权利要求l所述的场发射照明光源，其特征在于：该电子发射端的高径 比为10〜200。

7. 如权利要求1至6任一项所述的场发射照明光源，其特征在于：在该绝缘层 与该导电阴才及之间还包括一成核层，该成核层由石圭材津牛组成。

8. —种场发射照明光源，其包括： 一导电阴极； 一阳极层，其与该导电阴极 相隔一定距离从而形成一真空的内部空间； 一荧光层，设置在该阳极层表 面，当被电子轰击时发出可见光； 一绝缘层，位于所述真空的内部空间内， 并靠近该导电阴极；及多个锥形尖端，排列形成在该绝缘层顶部，用以发 射电子；其特征在于：该绝缘层由类金刚石碳材料组成，该绝缘层面向该 阳极层突出有多个圆柱形凸起，该多个圆柱形凸起与绝缘层为一整体；该 锥形尖端分别位于所述圆柱形凸起的顶部。

9. 如权利要求8所述的场发射照明光源，其特征在于：进一步包括多个侧壁 密封形成所述内部真空。

10. 如权利要求8所述的场发射照明光源，其特征在于：进一步包括一透明玻 璃板，所述阳极层设在该透明玻璃板的表面。

说明书

照明无源

【技术领域】

本发明是关于一种高亮度照明光源，特别涉及一种高亮度场发射发光照明 光源。 【背景技术】

人工照明光源一般可分为白热灯、放电灯和固态光源，包括白炽灯、荧光

灯管、LED、卣素灯、高压气体放电灯(High Intensity Discharge, HID)等各种照 明光源。其中，白炽灯是鴒丝通电后发热发光，同时产生大量热量，其发光效 率较低(约8-151m/w)，亮度有限， 一般用于日常生活照明；荧光灯管采用放电 激发汞蒸汽发出紫外线，打到荧光材料上发出可见光， 一般用于普通日常生活 照明，其优点是发光效率高(达到801m/w)，缺点是舍有汞，对环境和人体有害， 因而不适合环保要求；LED是一种固态光源，包括各种红光LED、黄光LED、 蓝光LED和白光LED,其优点包括反应速度快、体积小、无污染，缺点是发光 效率低(约20-301m/w)，目前应用在车内照明、装饰彩灯等；卤素灯和HID灯是 目前汽车头灯的主流，尤其是HID灯，其可发出色温接近白昼的阳光(HID灯的 色温约4300K-10000K，阳光色温6000K)，且HID较闺素灯具有更远的视线等优 点，但是，fflD需将低电压转换为23000伏高电压，激发氙气发出电弧光，然 后将电压稳定在8000伏，持续供应氙气灯泡发光，因而，其需要配合特殊电压 电流转换设备方可工作，例如美国专利第6，710，551号和6，781，327号。

2001年1月17日公开的中国发明专利申请第00107813.5号揭露一种使用碳 纳米管的场发射白光源及其制造方法。此白光源主要包括：用作阴极的金属薄 膜，形成在金属薄膜上的导电聚合物薄膜图案，碳纳米管基本垂直固结在导电 聚合物薄膜图案上并且一端露出外面以发射电子，以及具有荧光体的透明电 极。使用时，碳纳米管发射电子轰击荧光体，从而发出可见光。这种基于场发 射的白光源具有电能转换效率高，发光效率较高，无污染等优点，但是，上述 场发射白光源因碳纳米管是依赖粘着力固定在导电聚合物薄膜上的，所以，当 场发射电场强度增强时，碳纳米管有可能由于电场作用力而脱离导电聚合物薄 膜，从而产生损坏。

有鉴于此，提供一种结构稳定，可承受较高电场作用而不产生损坏，且发 光亮度较高的照明光源实为必要。【发明内容】

为解决现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种照明光源，其具 有结构稳定，可承受强电场作用而不易损坏的特点。

为实现本发明的目的，本发明提供一种照明光源，其包括： 一导电阴极； 一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离从而形成一真空的内部空间； 一焚光 层，设置在该阳极层表面，当被电子轰击时发出可见光； 一绝缘层，位于该真 空的内部空间内，并靠近该导电阴极；以及多个电子发射端，排列形成在该绝 缘层表面；其中，该多个电子发射端分别包括一圆柱体和一锥形尖端，该圓柱 体与该绝缘层是一整体，均由类金刚石碳材料组成，该锥形尖端由导电金属组 成。

所述圓柱体的直径范围是10〜100纳米。

所述锥形尖端是由铌金属制成。所述锥形尖端顶部直径范围是0.5〜10纳米。

所述电子发射端的高度范围是100〜2000纳米。 所述电子发射端的高径比为10-200，优选为20-100。

另夕卜，在该绝缘层与该导电阴极之间还包括一成核层，该成核层是由硅材 料组成。该导电阴极由铜、银或金制成。

相对于现有技术，本发明的照明光源的电子发射端是由直径小于100纳米 的绝缘圆柱体和直径小于10纳米的锥形金属尖端组成，其中绝缘圆柱体与其绝 缘层为一整体，结构稳定不易脱落或分离，可承受更大电场作用，且电场集中 于所述锥形金属尖端发射电子，从而可提高电子发射密度，有利于提高光源的 亮度和强度。

【附图说明】

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图l是本发明第一实施例的剖面示意图。 图2是本发明第二实施例的剖面示意图。 图3是本发明电子发射体的局部放大示意图。 【具体实施方式】

请参阅图l，本发明第一实施例提供一种照明光源IO，其包括依次叠合形 成在一金属基底(图未示)表面上的导电层ll、 一成核层12、以及绝缘层13;多 个纳米电子发射体有规则排列形成在该绝缘层13表面，各纳米电子发射体分别 由圆柱体18和锥形尖端19组成，该圓柱体18与该绝缘层13的组成材料相同，且二者实际为一整体； 一顶层17,其与所述纳米电子发射体的锥形尖端19间隔开 一定距离； 一阳极层16,形成在该顶层17靠近该锥形尖端19的表面； 一荧光层 15，形成在该阳极层16面对导电层11的表面。另外，多个侧壁14将该照明光源 10密封并支撑所述顶层17,从而形成一内部真空空间。

其中，金属基底包括铜、银等金属材料，其表面光滑平整，以利于形成导 电层ll。

导电层11和成核层12厚度非常薄，优选厚度为l微米以下。该导电层ll是 用作阴极，由导电性良好的金属材料形成，例如铜、银或金。而成核层12是由 硅组成，由硅沉积在导电层ll表面而形成。该成核层12有利于形成绝缘层13, 即为后者提供成核条件。绝缘层13是由类金刚石碳沉积而成。

所述电子发射体的圆柱体18与该绝缘层13是由相同材料组成，所述锥形尖 端19是由铌金属组成。其中，圆柱体18与绝缘层13为一整体，可先通过化学气 相沉积法、等离子辅助化学气相沉积法、离子束溅射等方法形成一厚度较厚的 类金刚石碳层，再以化学蚀刻等方法形成所述圆柱体18，并保留一部分即绝缘 层13;锥形尖端19藉由溅射法、i兹控溅射或离子束溅射等方法沉积而成，并与 圆柱体18紧密结合。

所述焚光层15包括荧光材料，当有电子轰击时产生可见光。

所述阳极层16可由ITO(铟锡氧化物)导电薄膜组成。

所述顶层17是透明层，可由透明玻璃板制成。

请一起参阅图3，为一纳米电子发射体的放大示意图，其中，圆柱体18的 直径d2介于10-100纳米范围内；锥形尖端19底部较大直径与圆柱体18直径相 等，即为d2，上部较小直径dl介于0.5-10纳米范围内；纳米电子发射体的整体 高度（即圆柱体18与锥形尖端19总高度）h介于100-2000纳米范围内；纳米电 子发射体的高径比h/d2介于10-200范围内，优选为20-100。

使用时，在导电层11和阳极层16分别施加不同电压，从而在真空空间内形 成电场，在电场作用下，纳米电子发射体的锥形尖端19发射电子轰击荧光层15 而发出可见光。由于纳米电子发射体以及圆柱体18与绝缘层13均为一整体，锥 形尖端19与圆柱体紧密结合，所以，其可承受较大电场作用力而不损坏。因此， 本发明照明光源可承受更强电场，发射电流提高，可发出更高亮度可见光。

请参见图2，是本发明第二实施例的照明光源20剖示图。其结构和制备方 法与第一实施例相似。该照明光源20包括一非金属基底(图未示)，例如硅或玻 璃作为基底； 一成核层21、导电层22分别依次形成在该非金属基底表面，其中成核层21由硅材料组成，导电层22由导电金属铜、银或金组成； 一绝缘层23 形成在该导电层22表面，并且该绝缘层23向外延伸出多个圆柱体18,所述绝缘 层23和该圆柱体18均由类金刚石碳组成；多个由铌金属组成的锥形尖端19分别. 形成在该圆柱体18顶部，用以发射电子。其中，如图3所示，圓柱体18的直径 d2为10-100纳米范围内；锥形尖端19底部较大直径与圓柱体18直径相等，即为 d2,上部较小直径dl为0.5-10纳米范围内；其整体高度（即圆柱体18与锥形尖 端19总高度）h为100-2000纳米范围内；其高径比h/d2为10-200，优选为20-100。 另夕卜，还包括顶层17，其与所述纳米电子发射体的锥形尖端19间隔开一定距离， 一阳极层16形成在该顶层17靠近该锥形尖端19的表面， 一荧光层15形成在该阳 极层16的表面；另外，多个侧壁14将该照明光源20密封并支撑所述顶层17，从 而形成一内部真空空间。

使用时，施加不同电压到导电层22和阳极层16，从而形成强电场作用于锥 形尖端19，迫使其发射电子轰击荧光层15发出可见光。该照明光源可承受强电 场作用而发出高亮度可见光，并且不易受电场作用而损坏发射端。