冷阴极管纳米材料电极 【技术领域】
本发明提供一种纳米材料电极，特别是指一种冷阴极管纳米材料电极。
背景技术
近年来液晶显示器的产品以逐渐普及，尤其是数字照相机或笔记型电脑这类型的产品已深入一般的消费群中，由于液晶本身不会发光，须由一光源才能产生画面，而冷阴极管(CCFL)本身具有体积小、重量轻、低耗电、高发光效率、寿命长等特性，目前已被广泛应用于电子周边产品及照明市场，如大小型液晶显示器的背光源、扫瞄器、投影机、灯箱...等相关领域的光源，具有广大的市场需求，随着产品不断的创新与进步，冷阴极管也须不断的进步以符合产品的需求。
一般冷阴极管的结构组成主要包含玻璃管、电极、惰性气体(如氢气)、微量汞(液态或汞蒸气)及萤光体等；其放电原理在于当电极导通时，因高压电场促使灯管内惰性气体(又称启动气体)离子游离，当气体离子撞击到汞原子时，造成了汞原子的解离作用，除了部分能量转为热能外，其余的能量则转换成光能，为一波长253.7nm的紫外光，当此紫外光照射在萤光粉上时，萤光粉受激发而产生可见光。
就目前现有的冷阴极管而言，常见影响使用寿命的因素主要有以下几种：
一为经由密封作业后的灯管易因电极与灯管密封不良造成微漏现象，导致电极氧化，再加上气体离子游离时撞击电极所产生地溅射现象会造成灯管黑化及电极耗损，寿命因此减短，另一为工作电压的需求性越高，电极因异常升温的关系，电极氧化程度也越高，致使灯管的使用寿命缩短。
本发明人从事冷阴极管的研究已有多年的经验与技术，秉持着创新及实用的理想，针对冷阴极管目前电极材料上的瓶颈，提出一套创新的发明来改进，即为本发明“冷阴极管纳米材料电极”，是利用纳米材料如纳米碳管及纳米线等材料，改进冷阴极管电极的一种新的技术。
本发明“冷阴极管纳米材料电极”的原理，是将纳米材料如纳米碳管及纳米线，覆盖于冷阴极管电极表面上的一种方式，因为纳米碳管或纳米线本身为针状的结构且尺寸为纳米级，故其结构有着极小的尖端曲率与高纵横比，在外加一电场时，在纳米碳管或纳米线的顶端有极大的场加强作用，使电子容易由材料的尖端的发射出来，结构佳的纳米碳管或纳米线的功函数比钻石更低(如ZnO纳米线加氟功函数约为2.4，纳米碳管的功函数约为0.8至5)，这种特性降低了启动电压与工作电压，让温度得以下降减少电极氧化的程度，可延长使用寿命，并使得启动时间缩短，另外由于电极表面有一层纳米材料薄膜可保护电极免于灯管内气体离子游离时所造成的溅射现象，亦使得电极不易氧化以延长寿命。
目前冷阴极管生产厂商大多以钨作电极，制作上受到了材料的限制，不但造成管电压较高且易因此造成电极两端发黑的现象(黑化现象)，今本发明搭配了一层纳米结构层，由于它有较低的功函数及保护作用，解决了诸多材料上的问题，为未来制作电极时提供了一项新的选择。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供一种冷阴极管纳米材料电极，其除了可以降低启动电压及工作电压外，亦可增长灯管的寿命，另外电极可由纳米层，减少灯管内惰性气体离子游离时对电极所造成的金属溅射现象。
本发明一种冷阴极管纳米材料电极的结构是包含：一冷阴极管电极；一纳米结构层；其特征在于，灯管内两侧的电极表面上各覆盖上一层纳米级微小结构层，其纳米结构层是为一纳米级导体或半导体材料，由纳米结构层尖端放电原理，使得冷阴极管的两端电极间启动电压与工作电压得以降低，并可降低因惰性气体离子游离时对电极所产生的溅射现象，防止灯管黑化及电极氧化，进而增加使用寿命及灯管的发光稳定性。
其中纳米结构层可为管状，如纳米碳管、针状，如纳米线或球状，如纳米球等结构。
其中纳米结构层为管状、针状或球状等结构的长度约为10nm～1mm。
其中纳米结构层为管状、针状或球状等结构的直径约为1nm～500nm。
其中纳米结构层若为纳米线，材质为GaN、ZnSe、GaAs、ZnO或Si等半导体材料。
其中电极材料包含金属、碱性金属氧化物，如LiO、CsO、碱性土类金属氧化物，如CaO、BaO、导电性氧化物(La.Sr)MnOx、BaAlOx等材料。
【附图说明】
为使审查员方便理解本发明的技术内容，以下结合实施例及附图对本发明的内容详细说明如下，其中：
图1为已知现有冷阴极管的结构图。
图2为本发明冷阴极管纳米材料电极的结构图。
图3为本发明冷阴极管纳米材料电极局部放大结构图。
【具体实施方式】
图1为已知现有的冷阴极管(CCFL)结构图，当施加电压使得灯管启动发亮时，灯管内的惰性气体2会被高电压激发游离产生离子，游离的气体离子会激发汞原子3，使得产生波长253.7nm的紫外光，并由此紫外光激发管壁上的萤光体4，使之产生可见光；在惰性气体离子被高电压激发游离时，会撞击灯管内的钨电极1，使钨电极产生溅射现象，而使在灯管内两侧电极的位置产生让人烦恼的黑化现象，且钨电极易氧化，使得寿命变短、工作电压也较不稳定。
图2为本发明冷阴极管纳米材料电极的结构图，制作方式是将冷阴极管钨电极1的表面，以CVD(化学气相沉积法)、VLS(气相—液相—固相法)、印刷涂布等方式，将钨电极1的表面覆盖一层具导电性的纳米结构层7，此纳米结构层7为纳米碳管或纳米线等针状结构层，将制作好的电极封入含有萤光体4、惰性气体2、汞原子3的灯管6中，使电极与灯管6密闭接合即完成。
以上若需以CVD(化学气相沉积法)成长纳米碳管，其制作方式如下：以冷阴极管的电极当作成长面，于电极上镀上一层纳米金属催化剂，一般选择以铁、钴、镍这三种元素其中一种来催化，将此电极放入可抽真空的腔体内先抽至低真空，再缓缓充入碳氢气体(如甲烷等)，打开加热源(热灯丝加热或微波加热源)，升温至600度以上时开始成长所需的纳米碳管，成长时间为数十分钟，当碳氢气体经由适当的温度及压力下会分解成碳原子，并由纳米金属催化剂颗粒的下方，开始堆积成长六环碳而构成纳米碳管的结构，并将纳米金属催化剂颗粒往上推挤形成一根根顶端有催化剂的纳米碳管。
本发明中纳米线(或纳米柱、纳米棒)的制作方式若以VLS(气相—液相—固相法)法成长，其制作方式如下：将欲成长物表面镀一层薄膜金属(如金等)，厚度约50～500A(厚度决定纳米线粗细)，利用加温方式(约650℃)使薄膜金属触媒层集众成许多纳米金属触媒点，但金属触媒不能与底材产生合金作用，再置于热处理管炉中加温同时通入气体，利用VLS(气相—液相—固相法)，将欲成长纳米线的气相化合物溶入金属触媒所形成的液相中，才能析出单晶纳米线的结构。
其中纳米结构层7可为管状，如纳米碳管、针状，如纳米线或球状，如纳米球等结构，长度约为10nm～1mm，直径约为1nm～500nm。
其中纳米结构层7若为纳米线，材质为GaN、ZnSe、GaAs、ZnO或Si等半导体材料。
其中电极材料包含金属、碱性金属氧化物，如LiO、CsO、碱性土类金属氧化物，如CaO、BaO、导电性氧化物(La.Sr)MnOx、BaAlOx等材料。
由于纳米碳管或纳米线为纳米级的针状结构，具有极小的尖端曲率与高纵横比，在尖端有极大的场加强作用，使电子容易由材料的尖端的发射出来，应用于冷阴极管电极上时，会使得启动电压与工作电压皆比无覆盖纳米层的电极来得低，在降低启动电压与工作电压的同时，温度也随的降低，电极受温度效应的影响变小，故可延长灯管寿命，另外因为钨电极表面有一层纳米结构层，例如纳米碳管碳原子结构为低原子是数较不易产生溅射现象，使冷阴极管的黑化现象得以改善，故对寿命亦有延长之效。
综上所述，本发明“冷阴极管纳米材料电极”确具有实施性的效果，其以灯管内两侧电极上各覆盖一层可导电的纳米针状层的设计，经实验证明相较于现有的冷阴极管，显然能达到降低启动电压与工作电压的功效及延长寿命等实用效益；另据本发明人所知，此方式用于冷阴极管目前尚未曾见于各公开刊物或专利，完全符合发明的创新性等条件，此发明不但为一创新的作法，亦极富有市场价值。