[發明專利]生產場致發射陰極的方法、場致發射陰極及光源

無效

• 申請號: 00810176.0
• 申請日: 2000-06-13
• 公開（公告）號: CN1361918A
• 公開（公告）日: 2002-07-31
• 發明（設計）人: 甘納·弗斯伯格;卡爾－哈肯·安德森
• 申請（專利權）人: 光實驗室股份公司
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304;H01J9/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 馮譜

本發明涉及一種根據權利要求1的前序生產用于一個光源的場致發射陰極的方法。它也涉及一種如此生產的場致發射陰極和一種包括這樣一種場致發射陰極的光源。

WO?96/25753涉及采用一個冷陰極的場致發射照明設備、和特別是一種根據以上的方法。場致發射照明設備具有優于諸如熒光管之類的其他類型照明設備的主要優點，由于后者需要用于功能的復雜外部電氣設備，并且由于他們包含對環境有消極影響的材料。在熒光管中，采用氣體放電以便把輻射發射到又發射可見光的熒光材料上。場致發射照明設備另一方面允許包括環境無害材料，并且能使用更簡單和更經濟的設備運行。

而且在WO?96/25753中，展望用在場致發射光源中的一個冷場致發射陰極具有便于得到用于電子場致發射的局部高電場強度的表面幾何形狀。進一步展望，形成帶有一個具有便于電子場致發射的特定外形的場致發射陰極。進一步預見，以這樣一種方式排列不規則體，從而得到高機械和電氣耐久性以及長工作壽命和每表面面積單位的高能量發射。

根據WO?96/25753，這通過用低功函數材料的離子輻射纖維的發射端實現，以便降低發射端的電子功函數。該輻射步驟引起在發射端中的清晰不規則體。然后執行一個改性步驟，以便把非常高和和清晰的不規則體排列成圓滑形狀，這將導致發射端有效和耐用，從而導致具有長工作壽命的陰極。

根據引用文檔的方法導致一種功能良好的陰極，然而其制造復雜、耗時并因此較昂貴。

本發明的一個主要目的在于，提供一種用來生產用于一個光源的冷場致發射陰極的方法，該陰極不受以前已知方法的描述缺陷之害。而且一個一般目的在于，提供一種用來生產用于光源的有效和耐用冷場致發射陰極的方法。

該目的在根據以上的方法中通過權利要求1的特征化部分的特征實現。

制造用于場致發射光源的冷場致發射陰極的這種方法從根本上得以簡化，并因此更經濟。與已經期望的相反，有可能避免根據先有技術的耗時和復雜步驟。

通過使激光束與發射本體的場致發射表面相接觸執行的處理導致熱化學處理，保證更好的控制：當實施本發明方法時，相對于場致發射元件的生成尺寸和分布得到希望的結果。這與其中在輻射和改性步驟中的固有弱點不能保證在纖維束的各部分上的均勻結果的以前方法相反，這些纖維在實際中經受處理。對于來自這種處理的良好結果的意外原因，由激光束能量的且沿與發射本體中的材料的稍微不均勻結構組合的束長度的協作作用解釋，其中在實際中不同區域具有不同的性質。這些不同區域不同地響應激光處理，這以后導致具有希望高和圓滑外形的不規則體的產生。

就碳纖維而論，該材料擁有取向的顯微結構、或多或少排序的相，如石墨的晶體，在非晶碳的母體和表皮中提供高強度、彈性模量、傳導性及化學穩定性。本發明展望通過激光處理的材料的改進，由此晶體和非晶材料以這樣一種方式響應激光處理，從而得到不規則體的希望外形。

而且，通過激光處理能改進在有序相下的碳纖維表皮的電氣性質。

在表面改性的同時成形本體的事實提供幾個另外的優點。用激光輻射切削發射本體以便裁剪其尺寸、其長度等；及同時用激光輻射改性發射表面，提供一種合理和經濟的方法。這樣可以避免機械或類似切削，由此避免諸如變形體表面部分的機械切刖的缺陷。激光切削給出優于諸如機械切削之類的機械成形的優點，能把灰塵形成減小到最小。在包括根據先有技術生產的發射本體的光源中，已經發現，由于從發射本體的機械裁剪和切削發散的灰塵，降低效率和工作壽命。

而且，一種包括根據發明方法制造的場致發射陰極的照明設備將更有效，其中激光成形發射本體并且同時改性發射表面。其原因在于，經陰極可以引導更大的電流，并且在其它條件類似的情況下由于表面更均勻，從光源可以發射比先有技術多的光。因此導致一種具有延長工作壽命的更耐用光源。通過使發射表面更均勻，將導致更好的電子發射作用。這又導致較大的電流和以后較多的光。作為一種比較，據說，在纖維的情況下，根據本發明處理的纖維已經表明允許大到通過根據先有技術的設備電流的五倍電流。這能使用以便建造具有比以前長的工作壽命的光源和/或比以前更強的光源。均勻發射表面的提供也是一個優點，因為與先有技術光源相比較光分布更均勻和舒適。

本發明能應用于不同種類的場致發射本體，如根據WO?96/25753使用的那種股纖維、所謂的碳納米管(CNT)、所謂的金剛石狀碳(DLC)、諸如網狀玻璃碳(RVC)之類的多孔碳泡沫材料。經受該方法的材料一般大都是碳材料，但其它類似功能材料可以用作發射本體材料。因而本發明不排除其他類似材料和其他本體形式。