[發明專利]雙向交互放大電子/光子源

有效

• 申請號: 200680025930.6
• 申請日: 2006-06-28
• 公開（公告）號: CN101223627A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 胡秋紅
• 申請（專利權）人: 光實驗室瑞典股份公司
• 主分類號: H01J63/04
• 分類號: H01J63/04;H01J63/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李德山;楊林森

技術領域

本發明涉及在殼體內包括真空室的電子/光子源。本發明還涉及對應的用于制造這樣的電子/光子源的方法。

背景技術

現代節能照明設備中使用的技術使用汞作為有效組份之一。由于汞危害環境，因此進行了大范圍研究以克服與節能、無汞照明相關聯的復雜的技術困難。

用來解決該問題的方法是使用場致發射光源技術。場致發射是當鄰近發射材料的表面的電場使發射材料表面存在的勢壘寬度變窄時發生的現象。這允許發生量子隧道效應，從而電子穿過勢壘并從材料發射出去。

在現有技術的設備中，在具有例如玻璃壁的真空室中配置陰極，其中該真空室在其內側涂覆有陽極導電層。而且，在陽極導電層上淀積發光層。當在陰極和陽極導電層之間施加電位差時，電子從陰極發射，并向陽極導電層加速。當電子打在發光層上時，電子使該發光層發射光子，該過程被稱為陰極發光，其不同于傳統熒光照明設備例如傳統熒光管中采用的光致發光。

US?6,573,643公開了這樣的設備，其中陽極導電層例如可包括銦錫氧化物且發光層包括磷光材料。該磷光材料從陰極接收電子并以可見波長發射光子。

接收電子并以可見波長發射光子的這樣的磷光材料非常昂貴且難以制造，因此導致昂貴的照明設備。

因此本發明的目的是提供一種對上述一些問題提供解決方案的新的改進的場致發射光源。

發明內容

獨立權利要求1和15所限定的基于場致發射、陰極發光和光增強場致發射的電子/光子源以及對應的用于制造這樣的電子/光子源的方法滿足了上述需求。從屬權利要求限定了根據本發明的有利實施例。

根據本發明的第一方面，本發明提供了一種電子/光子源，其包括殼體內的真空室，還包括配置在所述真空室內的陽極和陰極。而且，陰極被配置成當在陽極和陰極之間施加電壓時發射電子，所述陽極被配置成當接收到從所述陰極發射的電子時以第一波長范圍發射光，波長范圍轉換材料被配置成接收所發射的所述第一波長范圍的光，并以第二波長范圍發射光。

本發明的該第一方面以一種新方式使得可通過兩步將從陰極發射的電子轉換成可見光。第一步包括將電子轉換成第一波長范圍的光，而第二步包括將所述第一波長范圍的所述光轉換成第二波長范圍。這特別有利，且使得可以選擇新的發射材料，該新的發射材料可以以電子到可見光的轉換以一步完成的現有技術中所使用的材料的成本的一小部分來制造。表述“波長范圍”應理解為大部分、例如80％的光含量(light?content)所在的波長范圍。該波長范圍具有更低的起始點和更高的結束點。以相同的方式，術語波長轉換材料應理解為當以所述第一波長范圍接收光時將光從第一波長范圍轉換到第二波長范圍的發射材料。

在本發明的優選實施例中，陽極還包括透明基板，透明基板一側被透明導電材料覆蓋，該透明導電材料夾在所述基板和發射材料之間。作為例子，發射材料在從陰極接收電子時以約100nm-400nm，更優選地為約200nm-400nm以及最優選地為約250nm-400nm的第一波長范圍發射光。第二波長范圍優選地為約350nm-900nm，更優選地為約400nm-800nm，且最優選地為約450nm-650nm。這一般意味著配置在陽極上的發射材料在第一步將發射紫外光，波長范圍轉換材料接收該光并將其轉換成人眼可見的光。

透明導電材料可從廣范圍的材料中選擇，但優選地使用銦錫氧化物(ITO)或氧化鋅(ZnO)或甚至單壁碳納米管中之一，因為即使所應用的層處于100nm-1000nm的間隔內，這些透明材料也具有有優勢的導電能力。

在本發明的另一優選實施例中，發射材料是ZnO。ZnO的使用顯示出更有利，因為ZnO的室溫陰極發光光譜在約380nm處具有強強度峰值，且在+/-20nm內具有80％的光含量。作為另外的特征，當在場致發射光源中用作陰極時，由于能夠在相對低的溫度生成ZnO納米尖端，ZnO的使用顯示了良好的結果。這意味著可將陽極和陰極二者構造為可互換的組件。這將大大減小光源的制造成本。而且，優選地使用對380nm最敏感的紅色、綠色、藍色熒光粉作為波長范圍轉換材料。作為替選，可使用藍色及黃色熒光粉的混合物。

如本領域技術人員所能理解的，有三種有利的方法在電子/光子源中配置波長范圍轉換材料。第一種是覆蓋殼體的內側，第二種是覆蓋真空室的外側，第三種是將波長范圍轉換材料夾在基板和透明導電材料之間。使用上述三種方式中的任何一種配置波長范圍轉換材料都可行，因而這可根據光源的設計實現。