CN104051227A - 一种场发射光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场发射光源，包括用于发光的阳极板、隔离体、及阴极板；阳极板、阴极板及隔离体之间形成密封空腔；阴极板上设有凸起，凸起位于密封空腔中且具有一中部朝向阳极板凸出的弧形面；弧形面上设有电子发射层，用于发射使阳极板发光的电子束。电子束垂直于弧形面的表面发射出，可使得电子束以一定的分散角度轰击阳极板，控制弧形面的弧度即可使电子束完全轰击到阳极板的所有区域，无需在阴极板的表面上全部设置电子发射层，从而减小的电子发射层的面积，避免相互剥离，进而减小了电子发射层及其与阴极板间的电阻，提高场发射光源工作的稳定性及发光效果，延长使用寿命。阴极板上设有环形槽，利于密封空腔的真空度的保持。

Description

一种场发射光源

技术领域

本发明涉及光源领域，尤其涉及一种场发射光源。

背景技术

场发射光源一种绿色节能照明光源，其原理是利用阴极平板上的电子发射层发射出电子束，并且在电场的作用下，电子束轰击激发阳极平板上的发光层而发出均匀的可见光。

现有场发射光源的阴极平板的电子发射层，通常是采用小块薄膜以阵列形式涂覆于基板上。然而在场发射过程中，从该小块薄膜表面垂直发射的电子束只能轰击和该小块薄膜面积相当的阳极发光层，因而出光面积较小，导致未被电子束轰击的阳极发光层形成暗区，应用于照明领域有局限性。

另外一种场发射光源的阴极平板的电子发射层，采用大面积的薄膜纳米材料，可使电子束轰击到阳极发光层的所有区域，但由于该电子发射层是一整块薄膜形式存在，工作时，在外面强电场作用下，容易出现相互剥离的现象，进而增大接触电阻，薄膜的热效应增加，会产生毁坏现象。此外，由于“面积效应”（发射面积和发射电流有一定的关系，当面积达到一定程度时，发射电流并不随面积增大而线性增大）会严重影响场发射光源的稳定性、发光效果及寿命。

再次，通常小面积的电子发射层是用导电性良好的胶粘接在基板上，这样不利于高真空的保持，进而影响工作期间的稳定性及寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高稳定性及发光效果、寿命长的场发射光源。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种场发射光源，包括用于发光的阳极板、管状的隔离体、及阴极板；

所述阴极板与所述阳极板相互平行设置，并分别固定在所述隔离体的两端，所述阳极板、所述阴极板及所述隔离体之间形成密封空腔，所述阴极板上设有与所述隔离体的端部相配合的环形槽；

所述阴极板上设有凸起，所述阴极板与所述凸起一体成型，且均由不锈钢制成；所述凸起位于所述密封空腔中且具有一中部朝向所述阳极板凸出的弧形面；所述弧形面上设有电子发射层，用于发射使所述阳极板发光的电子束。

其中，所述电子发射层为纳米薄膜。

其中，所述电子发射层为采用热化学气相沉积方法生长在所述弧形面上的碳纳米管薄膜。

其中，所述凸起为一个，设置在所述阴极板的中心位置。

其中，所述弧形面为旋转曲面，其旋转轴平行于所述隔离体的轴向。

其中，所述弧形面为半球面或半椭球面。

其中，所述阳极板及所述阴极板均为圆形板状，所述隔离体为圆管状。

其中，所述隔离体由绝缘材质制成。

其中，所述隔离体为由氧化铝陶瓷、氮化硼和玻璃中的一种制成。

其中，所述阳极板及所述隔离体均为两个；所述阴极板为一个，其位于两个所述隔离体之间，且位于两个所述阳极板之间；所述阴极板的两侧均设有所述凸起，所述凸起上均设有所述电子发射层；所述阴极板的两侧均有所述环形槽。

本发明实施例具有如下优点或有益效果：电子发射层设置在弧形面上，弧形面的中部朝阳极板凸出，电子束垂直于弧形面的表面发射出，可使得电子束以一定的分散角度轰击阳极板，控制弧形面的弧度即可使电子束完全轰击到阳极板的所有区域，无需在阴极板的表面上全部设置电子发射层，从而减小的电子发射层的面积，避免相互剥离，进而减小了电子发射层及其与阴极板间的电阻，提高场发射光源工作的稳定性及发光效果，延长使用寿命。通过环形槽，以利于阴极板与隔离体之间的装配，同时利于密封空腔的真空度的保持。阴极板与所述凸起一体成型，且均由不锈钢制成，可优化场发射光源的工作性能，便加工制备，提高寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例提供的场发射光源的示意图；

图2是图1的场发射光源的剖面图；

图3是图1的场发射光源中阳极板的结构示意图；

图4是图1的场发射光源中隔离体的结构示意图；

图5是图1的场发射光源中阴极板的结构示意图；

图6是本发明另一实施例提供的场发射光源的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1及图2，为本发明优选实施例提供的一种场发射光源的结构示意图。场发射光源包括用于发光的阳极板1、管状的隔离体2、及阴极板3。阳极板1及阴极板3相互平行设置，并分别固定在隔离体2的两端，阳极板1、阴极板3及隔离体2之间形成密封空腔10。

如图2及图3所示，阳极板1包括依次设置的阳极基板11、导电层12及发光层13。作为优选，阳极基板11为圆形板状，由玻璃材质制成，其直径为110mm，厚度为3mm。作为另外的实施方式，阳极基板11亦可PI（聚酰亚胺）基板、陶瓷基板、PET（Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸类塑料）基板等等耐高温抗老化的基板。

在本实施方式中，将3mm厚的玻璃切割成直径为110mm的板制成阳极基板11，对其进行超声清洗之后烘干。然后用磁控溅射方法在阳极基板11表面镀上厚度为0.1mm的导电层12。导电层12可以为铝、银等金属材质，本实施例中优先选用铝。最后在导电层12上涂覆发光层13，本实施例中，发光层13为荧光粉层。场发射光源装配时，阳极基板11设有发光层13的一面朝向阴极板3。作为优选，发光层13与隔离体2内腔横截面形状相匹配，以利于阳极板1与隔离体2之间的装配。

如图4所示，作为优选，隔离体2为圆管状，由氧化铝陶瓷、或氮化硼、或玻璃等绝缘材质制成。本实施例中，隔离体2优选为氧化铝陶瓷，其中Al₂O₃的含量为94%。隔离体2的管壁厚度为5mm、外环直径为100mm，发光层13的直径小于或等于95mm。

如图5所示，阴极板3为圆形板状，其厚度为3mm，以便与圆管状的隔离体2对应配合。阴极板3上设有与隔离体2的端部相配合的环形槽30，以利于阴极板3与隔离体2之间的装配，同时利于密封空腔10的真空度的保持。

阴极板3上设有凸起31。阴极板3与凸起31一体成型，从而有利于高真空的保持，优化发射场发射光源的工作性能。阴极板3及凸起31由不锈钢材质制成，以便加工制备，提高寿命。

如图2及图5所示，凸起31位于密封空腔10中且具有一中部朝向阳极板1凸出的弧形面310；弧形面310上设有电子发射层32，用于发射使阳极板1发光的电子束。电子束垂直于弧形面310的表面发射出，可使得电子束以一定的分散角度轰击阳极板1，控制弧形面310的弧度即可使电子束完全轰击到阳极板1，无需在阴极板31的表面上全部设置电子发射层32，从而减小的电子发射层32的面积，进而减小了电子发射层32及其与阴极板间的电阻，提高场发射光源工作的稳定性及发光效果，且延长了使用寿命。

在本实施例中，凸起31为一个，设置在阴极板31的中心位置。利用最少的电子发射层32数目即可轰击到整个阳极的发光区域。作为另外的实施方式，凸起31亦可为多个，按照一定阵列均匀排布于阴极板31。

弧形面310为旋转曲面，其旋转轴平行于隔离体2的轴向，可提高电子发射层32发射的电子束的均匀度，提高发光性能。进一步，弧形面310为半球面或半椭球面，以便于加工制备。

电子发射层32为碳纳米管薄膜或其他纳米薄膜。通常采用热化学气相沉积（CVD）方法在弧形面310上生长所述碳纳米管薄膜、或者在弧形面310上涂覆所述碳纳米管薄膜以获取电子发射层32。

本实施例中，加工中间区域有半椭球形突出、板厚度为3mm的不锈钢板为阴极板31，椭球截面的短半轴为5mm、长半轴为10mm，对其表面进行抛光处理，超声清洗并烘干，然后在其弧形面310上生长纳米薄膜材料，此处优先选用碳纳米管薄膜，以获取电子发射层32。此处，整个凸起31的形状为半椭球形，使得弧形面310为半椭球面，当然，凸起31的形状为半球形即可使弧形面310为半球面；另外，作为再一种实施方式，凸起31为柱形，其朝向阳极板1的端面为弧形面310。

在本实施例中，如图2所示，阳极板1、隔离体2及阴极板3均为一个，阴极板3仅一面设有凸起31及电子发射层32，阳极板1与阴极板3分别固定于隔离体2的两端，组装封接后进行抽气处理，使场发射光源内部形成一个真空度为1×10^-5Pa的密封空腔10。由于阳极板1仅为一个，可实现场发射光源的单面出光。

如图6所示，在本发明场发射光源另外一种实施例中，阳极板1及隔离体2均为两个，阳极板1及隔离体2的结构与前一实施例相同，此处不再赘述。阴极板3为一个，阴极板3位于两个隔离体2之间，且位于两个阳极板1之间，装配后形成两个密封空腔10。阴极板3的两侧均设有凸起31，凸起31的弧形面310上均设有电子发射层32。利用凸起31上的电子发射层32对两侧的阳极板1进行轰击，可实现双面发光效果。在本实施例中，阴极板3的两侧均有与隔离体2相配合的环形槽30，可同时利于两个密封空腔10的真空度的保持。

在上述实施方式中，阳极板1及阴极板3均为圆形板状，隔离体2为圆管状，弧形面310为圆环状，可利于各个部分之间的对应配合，实现最佳的发光效果。作为另外的实施方式，阳极板1及阴极板3均为椭圆形板状，隔离体2为椭圆管状，弧形面310为椭圆环状；或者，阳极板1及阴极板3均为方形板状，隔离体2为方管状，弧形面310为方环状；等等。

以上的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种场发射光源，其特征在于，包括用于发光的阳极板、管状的隔离体、及阴极板；

所述阴极板与所述阳极板相互平行设置，并分别固定在所述隔离体的两端，所述阳极板、所述阴极板及所述隔离体之间形成密封空腔，所述阴极板上设有与所述隔离体的端部相配合的环形槽；

所述阴极板上设有凸起，所述阴极板与所述凸起一体成型，且均由不锈钢制成；所述凸起位于所述密封空腔中且具有一中部朝向所述阳极板凸出的弧形面；所述弧形面上设有电子发射层，用于发射使所述阳极板发光的电子束。

2.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述电子发射层为纳米薄膜。

3.根据权利要求2所述的场发射光源，其特征在于，所述电子发射层为采用热化学气相沉积方法生长在所述弧形面上的碳纳米管薄膜。

4.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述凸起为一个，设置在所述阴极板的中心位置。

5.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述弧形面为旋转曲面，其旋转轴平行于所述隔离体的轴向。

6.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述弧形面为半球面或半椭球面。

7.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述阳极板及所述阴极板均为圆形板状，所述隔离体为圆管状。

8.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述隔离体由绝缘材质制成。

9.根据权利要求8所述的场发射光源，其特征在于，所述隔离体为由氧化铝陶瓷、氮化硼和玻璃中的一种制成。

10.根据权利要求1所述的场发射光源，其特征在于，所述阳极板及所述隔离体均为两个；所述阴极板为一个，其位于两个所述隔离体之间，且位于两个所述阳极板之间；所述阴极板的两侧均设有所述凸起，所述凸起的弧形面上均设有所述电子发射层；所述阴极板的两侧均有所述环形槽。