CN101383264A - 场发射光源 - Google Patents
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Abstract
一种场发射背光源，其包括基座、支撑体、壳体、阴极及阳极，所述壳体安装在所述基座上从而与所述基座定义出一收容空间，所述支撑体包括第一端与第二端，所述支撑体的第一端与所述基座相连，所述第二端自所述第一端向所述收容空间内延伸，所述阴极连接在所述第二端上，所述阳极设置于所述壳体内壁上，所述阳极上设置有荧光粉，其中，所述阴极包括基体，所述基体表面设置有碳纳米管，所述基体呈多面体状、球状或椭球状。所述场发射光源中，采用球形的阴极作为发射源，得到了发射效率高、发射稳定的球面光源。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源，尤其涉及一种场发射光源。
背景技术
场发射光源是一种新兴光源，其发光原理是在电场作用下，低电势处的金属尖端、碳纳米管等电子发射体发射出电子，轰击高电势处的荧光体而发出可见光，请参阅＂A Fully Sealed Luminescent Tube Based on Carbon Nanotube FieldEmission＂，Mirko Croci，et al，Microelectronics Journal，vol.35，p329～336(2004)。
目前关于采用碳纳米管作为场发射光源的研究主要集中在平面光源领域，平面光源主要应用于各种背光模组中。在平面光源中，由于屏蔽效应，能有效发射电子的碳纳米管较少，因此此种设计的场发射光源发光效率并不高。
有鉴于此，有必要提供一种具有更高发光效率的场发射光源。
发明内容
以下将以实施例说明一种具有更高发光效率的场发射光源。
一种场发射光源，包括基座、支撑体、壳体、阴极及阳极，所述壳体安装在所述基座上从而与所述基座定义出一收容空间，所述支撑体包括第一端与第二端，所述支撑体的第一端与所述基座相连，所述第二端自所述第一端向所述收容空间内延伸，所述阴极连接在所述第二端上，所述阳极设置于所述壳体内壁上，所述阳极上设置有荧光粉，其中，所述阴极包括基体，所述基体表面设置碳纳米管，所述基体呈多面体状、球状或椭球状。
所述场发射光源中，采用球形的阴极作为发射源，得到了发射效率高、发射稳定的球面光源。
附图说明
图1是本技术方案提供的场发射光源结构示意图。
图2是本技术方案提供的场发射光源场发射电流-电压曲线。
图3是本技术方案提供的场发射光源场发射稳定性测试曲线。
具体实施方式
参阅图1，本技术方案第一实施例的场发射光源100包括基座10、壳体11、阳极12、支撑体13、阴极14。
基座10由绝缘材料制成，如玻璃、陶瓷等。壳体11一端具有开口110，壳体11具有开口110的一端安装在基座10上从而使壳体11与基座10共同定义出一个密闭的收容空间。壳体11可由透明的绝缘材料制成，例如玻璃或透明陶瓷。壳体11可为球状、椭球状或梨状，本实施例当中壳体11呈梨状。
阳极12为一层透明导电薄膜例如氧化铟锡薄膜或者铝膜。本实施例当中阳极12为透明的氧化铟锡薄膜。阳极12形成在壳体11内壁上。导线122穿过基座10并与阳极12电连接，导线122用于将阳极12电连接到电源上。在阳极12靠近阴极14的一侧上设置有荧光粉15。荧光粉15可为白色荧光粉，也可为彩色荧光粉。当阳极12采用铝膜时，荧光粉15应设置在阳极12与壳体11之间，阴极14发射出的电子可穿过铝膜到达荧光粉15。
支撑体13包括第一端132与第二端134。第一端132突出基座10，从而可用于与外界电源电连接，第二端134位于壳体11中心。支撑体13由高导电率的金属或合金例如铜或铝形成。阴极14包括基体142与形成在基体142表面的阴极发射体144。基体142连接在支撑体13的第二端134上。
基体142可为多面体状、球状或椭球状，本实施例中，基体142为球状。球状基体142使阴极14在各个方向上发光均匀，而多面体状的基体142则可使阴极14在不同的方向上具有不同的发光特性。基体142可由金属、合金、或非金属材料，只须其能耐受500度的温度不熔化即可。例如不锈钢、铁、钴、镍、铜、铝等。本实施例中，基体142为不锈钢小球。基体142的大小比壳体11内的空间小即可。优选的，基体142可与壳体11同心设置，如此设计可使基体142表面上各点到壳体11之间的距离相等，从而使得电子的发射更加均匀。
阴极发射体144包括大量碳纳米管，碳纳米管可直接熔接在基体142上，也可通过导电的粘结层粘结在基体142上，例如可使用银胶将碳纳米管粘结在基体142上。碳纳米管可为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。长度可为10微米到10毫米。
由于壳体11内需要保持一定的真空度，因此，优选的，可在壳体11内壁上设置吸气剂(图未示)，如蒸散型吸气剂金属膜。吸气剂可采用蒸镀的方式在壳体11密封前形成在壳体11的内壁上，例如，设置在壳体11靠近开口110的一端的内壁上，或者形成在支撑体13的表面。
本实施例的场发射光源100中，采用球形的阴极14作为发射源，使得阴极表面碳纳米管场发射的屏蔽效应降低，能有效发射电子的碳纳米管数量上升，从而得到了发射效率高、发射稳定的球面光源。参阅图2，其为本实施例的场发射光源100的场发射电流-电压曲线及富勒-诺得汉(Fowler-Nordheim，F-N)拟合曲线。可以看出在施加的电压增大到8000伏(V)左右时，发射电流明显增大。因此，本实施例的场发射光源100理想工作条件在8000V左右。参阅图3，其为本实施例的场发射光源100稳定性测量示意图，工作电压为8021伏(V)，可以看出，本实施例的场发射光源100在此电压下长时间工作时具有很高的稳定性。在此工作条件下，场发射光源100的发光效率为26.4流明每瓦(lm/W)。理认工作寿命为9000小时。
本实施例中的阴极14可由以下方法制备:
首先，在基体142表面预先涂敷一层银浆料，再在银浆料上涂布碳纳米管浆料并去除碳纳米管浆料中的有机载体。所述碳纳米管浆料包括碳纳米管、导电金属微粒、低熔点玻璃及有机载体。其中各成份的配制浓度比例分别为:5～15％的碳纳米管、10～20％的导电金属微粒、5％的低熔点玻璃及60～80％的有机载体。导电金属微粒的材料选自氧化铟锡或银，所述有机载体是作为主要溶剂的松油醇、作为增塑剂的少量邻位苯二甲酸二丁酯及作为稳定剂的少量乙基纤维素的混合载体。将各成份按比例混合后，可通过超声震荡的方法使各成份在浆料中均匀分散而得到均匀稳定的浆料。去除有机载体的方式可可以采用烘干、自然晾干或热风吹干等方法。
最后将基体142放在马弗炉中烧结，烧结温度425度，烧结可在氮气的保护氛围中进行。烧结的目的是使低熔点玻璃熔融，可以将碳纳米管粘结在基体142上，烧结完成之后即形成阴极发射体144。导电金属微粒可保证碳纳米管和基体142之间的电性连接。低熔点玻璃的熔点在400～500℃的范围内。为进一步地增强阴极14的场发射特性，在经过烘干和烧结之后，对阴极发射体144的表面进行摩擦可使碳纳米管露头并取向一致，从而达到增强场发射阴极的场发射特性的目的。或者采用胶带在阴极发射体144表面进行粘贴使碳纳米管露头。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种场发射光源，包括基座、支撑体、壳体、阴极及阳极，所述壳体安装在所述基座上从而与所述基座定义出一收容空间，所述支撑体包括第一端与第二端，所述支撑体的第一端与所述基座相连，所述第二端自所述第一端向所述收容空间内延伸，所述阴极连接在所述第二端上，所述阳极设置于所述壳体内壁上，所述阳极上设置有荧光粉，其特征在于，所述阴极包括基体，所述基体表面设置有碳纳米管，所述基体呈多面体状、球状或椭球状。
2.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述壳体为球状、椭球状或梨状。
3.如权利要求2所述的场发射光源，其特征在于，所述基体与所述壳体同心设置。
4.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述基体表面设置有一层导电粘结层，所述碳纳米管粘结在所述导电粘结层上。
5.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述导电粘结层为银胶。
6.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述阳极为透明导电膜。
7.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述透明导电膜为氧化铟锡薄膜。
8.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述阳极为铝膜。
9.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述壳体内设置有吸气剂。
10.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳变管。
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