CN100426450C - 场发射光源及采用该光源的背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种场发射光源，其包括：一具有一平整表面的基底；一形成于该基底表面的导电阴极；一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离且形成一真空的内部空间；一萤光层设置在该阳极层表面，被电子轰击时可发出可见光；一绝缘层位于所述真空的内部空间内，并设置于该导电阴极上；及与绝缘层连接的多个电子发射体，用以发射电子，该电子发射体是实心结构，该电子发射体包括一柱状基部与一锥形顶部，该基部与该绝缘层相连，该基部的材料是碳化硅，该顶部的材料是铌。本发明场发射光源具有较长的使用寿命。
Description
【技术领域】
本发明关于一种光源，特别是关于一种场发射光源以及采用该光源的背光模组。
【背景技术】
人工照明光源一般可分为白炽灯、放电灯及固态光源，包括白炽灯，萤光灯管，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，卤素灯，高压气体放电灯(High Intensity Discharge，HID)等各种照明光源。其中，白炽灯是钨丝通电后发热发光，同时产生大量热量，其发光效率较低(约8-15流明/瓦)，亮度有限，一般用于日常生活照明；萤光灯管采用放电激发汞蒸汽发出紫外线打到萤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80流明/瓦)，缺点是含有汞，对环境及人体有害，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及白光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20-30流明/瓦)，目前应用于车内照明、装饰彩灯等；卤素灯及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天阳光的光线(HID灯的色温约4,300K-10,000K，阳光色温6,000K)，且HID较卤素灯具有更远的视线等优点，但是，HID需将低电压转换为23,000伏高电压，激发氙气发出电弧光，然后将电压稳定在8,000伏，持续供应氙气灯泡发光，因此，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号及6,781,327号揭示的HID光源。
2001年1月17日公开的中国发明专利申请第00107813.5号揭露一种使用纳米碳管的场发射白光源。
请参阅图1，该白光源主要包括：用作阴极的金属薄膜11，该金属薄膜11设置在一下基板10上，形成在金属薄膜11上的导电聚合物薄膜图案12，中空结构的纳米碳管15基本垂直固结在导电聚合物薄膜图案12上并且一端露出外面以发射电子，以及具有萤光体16的透明电极17，该透明电极17设置在一透明上基板18下方。使用时，纳米碳管15发射电子轰击萤光体，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。
然而，上述场发射光源中纳米碳管是中空结构，受电场作用发射电子将使纳米碳管产生变形，使其使用寿命变短。而且，因为纳米碳管是依赖黏着力固定于导电聚合物薄膜上，且其又为中空结构，所以，当场发射电场强度增强时，纳米碳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，缩短场发射光源的使用寿命。
【发明内容】
为了克服现有技术中场发射光源的寿命较短的问题，本发明提供一种使用寿命较长的场发射光源。
本发明的场发射光源，其包括：一具有一平整表面的基底；一形成于该基底表面的导电阴极；一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离且形成一真空的内部空间；一萤光层设置在该阳极层表面，被电子轰击时可发出可见光；一绝缘层位于所述真空的内部空间内，并设置于该导电阴极上；及与绝缘层连接的多个电子发射体，用以发射电子，该电子发射体是实心结构，该电子发射体包括一柱状基部与一锥形顶部，该基部与该绝缘层相连，该基部的材料是碳化硅，该顶部的材料是铌。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述场发射光源的背光模组。
本发明的种背光模组，其包括一场发射光源及一与该光源配合的导光板；该场发射光源包括：一具有一平整表面的基底；一形成于该基底表面的导电阴极；一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离且形成一真空的内部空间；一萤光层设置在该阳极层表面，被电子轰击时可发出可见光；一绝缘层位于所述真空的内部空间内，并设置在该导电阴极上；及与绝缘层连接的多个电子发射体，用以发射电子，该电子发射体是实心结构，该电子发射体包括一柱状基部与一锥形顶部，该基部与该绝缘层相连，该基部的材料是碳化硅，该顶部的材料是铌。
相较于现有技术，本发明的场发射光源的电子发射体是实心结构，受电场作用发射电子也不会产生形变，即使电场强度增强，电子发射体也不会损坏。
【附图说明】
图1是一种现有技术场发射光源的结构示意图。
图2是本发明场发射光源第一实施方式的结构示意图。
图3是图2中电子发射体的放大示意图。
图4是本发明场发射光源第二实施方式的结构示意图。
图5是本发明背光模组的立体示意图。
【具体实施方式】
请参阅图2，是本发明场发射光源第一实施方式的结构示意图。该场发射光源2包括一非金属基底20，依次堆叠形成在基底20表面上的成核层21、一导电层22、以及绝缘层23；多个纳米电子发射体24有规则排列形成于该绝缘层23表面；一透明基板27，其与所述纳米电子发射体24间隔一定距离，一阳极层26形成于该透明基板27靠近该电子发射体24的表面，一萤光层25形成于该阳极层26的表面；另外，多个侧壁28使该场发射照明光源2密封并支撑所述透明基板27，且形成一内部真空空间。
所述成核层21是由硅组成，厚度非常薄，优选厚度为1微米以下。由于该基底20是非金属材料，设置成核层21有利于导电层22的形成，即为导电层22提供沉积条件。该成核层21是可选择层。该导电层22的材料为铜、银或金的一种。该绝缘层23的材料可为碳化硅。
请一同参阅图3，是图2中电子发射体的放大示意图。纳米电子发射体24是实心结构。如图3所示，纳米电子发射体24是分别由一基部241与一顶部242构成，该基部241是柱状体，该顶部242是锥形尖端，该基部241与该绝缘层23的材料相同。该顶部242的材料是铌。基部241是直径d2为10-100纳米的圆柱体；顶部242底部较大直径与圆柱体直径相等，即为d2，上部较小直径d1在0.5-10纳米范围内；纳米电子发射体24的基部241高度在100-2000纳米范围内，顶部242高度在10-200纳米范围内。
所述萤光层25包括有萤光材料，被电子轰击时可产生可见光。所述阳极层26由ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)导电薄膜组成。所述透明基板27是由透明玻璃制成。
请参阅图4，是本发明场发射光源第二实施方式的结构示意图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于：该基底30为金属材料，导电层32形成于基底30上，成核层31形成于导电层32上。如此设置，是由于基底30为金属材料，导电层32也可以为金属材料，较易沉积在基底30上，在导电层32上设置成核层31是为了使碳化硅层33更容易沉积。
本发明的场发射光源的电子发射体为实心结构，且其基部为绝缘材料，顶部为金属材料，当施加电场时，所激发的电子由基部到达顶部，将加强电势差，使更多电子发射出去，实心结构可使电子发射体不易产生变形，不易损坏，可延长其使用寿命。
下文将叙述采用本发明的场发射光源的背光模组。
请参阅图5，是本发明的背光模组示意图。该背光模组4包括前述场发射光源2与一导光板40，该场发射光源2设置在导光板40的一角，该导光板40包括一出光面41，出光面41上具多个弧形结构43，愈远离光源2，该弧形结构43之间距愈小，即密度愈大。
采用本发明场发射光源的背光模组，因场发射光源所发出的辉度较有机电致发光二极管或冷阴极射线管高出10至1000倍，所以，该背光模组采用该光源可提高整体辉度。
Claims (10)
1.一种场发射光源，其包括：一具有一平整表面的基底；一形成在该基底表面的导电阴极；一阳极层与该导电阴极相隔一定距离且形成一真空的内部空间；一萤光层设置在该阳极层表面，被电子轰击时可发出可见光；一绝缘层位于所述真空的内部空间内，并设置在该导电阴极上；及与绝缘层连接的多个电子发射体，用以发射电子，其特征在于：该电子发射体是实心结构，该电子发射体包括一柱状基部与一锥形顶部，该基部与该绝缘层相连，该基部的材料是碳化硅，该顶部的材料是铌。
2.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于：该基部的高度范围为100～2000纳米，基部的直径范围为10～100纳米，该顶部的高度范围为10～200纳米，顶部的上底面直径范围为0.5～10纳米。
3.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于：该基底为非金属材料，该基底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。
4.如权利要求1所述的场发射光源，其特征在于：该基底为金属材料，该导电阴极与该绝缘层之间还包括一成核层，该成核层是由硅材料组成。
5.一种背光模组，其包括一场发射光源及一与该光源配合的导光板，该场发射光源包括：一具有一平整表面的基底；一形成在该基底表面的导电阴极；一阳极层，其与该导电阴极相隔一定距离且形成一真空的内部空间；一萤光层，设置在该阳极层表面，被电子轰击时可发出可见光；一绝缘层，位于所述真空的内部空间内，并靠近该导电阴极；与绝缘层连接的多个电子发射体，用以发射电子，其特征在于：该电子发射体是实心结构，该电子发射体包括一柱状基部与一锥形顶部，该基部与该绝缘层相连，该基部的材料是碳化硅，该顶部的材料是铌。
6.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：该电子发射体的基部的高度范围为100～2000纳米，基部的直径范围为10～100纳米，该顶部的高度范围为10～200纳米，顶部的上底面直径范围为0.5～10纳米。
7.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：该基底为非金属材料，该基底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。
8.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：该基底为金属材料，该导电阴极与该绝缘层之间还包括一成核层，该成核层是由硅材料组成。
9.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：该成核层的厚度为1微米以下。
10.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于：该场发射光源设置在导光板的一角，该导光板包括一出光面，该出光面上具有多个弧形结构。
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