專利名稱：場發(fā)射平面光源裝置及其陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射平面光源裝置，尤其涉及一種場發(fā)射陰極。
背景技術(shù)：
平面光源在眾多領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，尤其是在信息顯示領(lǐng)域。包括液晶顯示在內(nèi)的多種被動顯示技術(shù)都需要一個能夠均勻發(fā)光的平面光源作為其主要部件。以往多是采用光學方法處理得到一個均勻發(fā)光平面，比如液晶的背光板就是采用一套光學系統(tǒng)將線光源散焦成一個平面光源。
請參閱圖1，2004年6月16日公開的第02152111.5號中國發(fā)明專利申請揭露一種應(yīng)用于液晶顯示器的背光源10。其包括發(fā)光二極管12、一導光板14以及微透鏡16。其中該導光板14包括一與該發(fā)光二極管12相對的光入射面(未標示)，該微透鏡16設(shè)置于該發(fā)光二極管12與該導光板14入射面之間，且該發(fā)光二極管12與該導光板14分別定位于該微透鏡16兩側(cè)的工作距離內(nèi)，從而使得該微透鏡16耦合該發(fā)光二極管12出射的發(fā)散光以均勻的平行光自入射面入射至導光板14，該導光板14耦合該平行光自一平行光自一平面均勻入射。
另外，采用導光板等元件將線光源轉(zhuǎn)化為平面光源的相關(guān)技術(shù)還可參見2002年10月23日公開的、標題為“光管、平面光源元件及發(fā)射式液晶顯示裝置”的第02107375.9號中國發(fā)明專利申請、以及2004年2月11日公開的、標題為“平面光源裝置及以其作背光模組的液晶顯示器”的第02128659.0號中國發(fā)明專利申請等文獻。
然而，采用這種轉(zhuǎn)化方式工作的平面光源裝置無法直接得到平面光，必須進行后續(xù)的光學處理來得到。并且，還需要裝配經(jīng)過精密加工的光學部件，如上述的微透鏡、導光板等，從而增加該部分光學部件的費用，使得生產(chǎn)成本提高。
目前，業(yè)界也有利用場發(fā)射效應(yīng)來制造光源裝置。其主要工作原理在于當陰極處于比陽極或柵極低的電位時，陰極表面有指向陽極或柵極的電場，若電場強度足夠，陰極開始發(fā)射電子，這些電子在陽極電場的作用下到達陽極，轟擊附著于陽極的熒光粉，從而使熒光粉發(fā)生能級躍遷而發(fā)光。相對于以往的技術(shù)，特別是日光燈管，這種場發(fā)射光源只需將陰陽極之間抽成真空，而不須充入任何氣體，如汞等有害氣體，不會造成對環(huán)境的污染。
Vitaly等在1999年12月28日公告的第6,008,575號美國專利中揭示了一種采用場發(fā)射陰極的光源裝置，該場發(fā)射陰極包括一基體及由該基體延伸的多個發(fā)射體。但是，該光源裝置為一管狀裝置，僅能提供線光源，仍然無法直接提供平面光。
因此，有必要提供一種能直接提供平面光的場發(fā)射平面光源裝置及其陰極。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中光源裝置無法直接提供平面光的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能直接提供平面光的場發(fā)射平面光源裝置及其陰極。
對應(yīng)于該發(fā)明目的的一方面，本發(fā)明提供一種場發(fā)射平面光源裝置，包括一具有多個發(fā)射體的陰極。其中，該陰極進一步包含有若干導電承載柱，該發(fā)射體分布于該若干導電承載柱。
該裝置可進一步包括一與該陰極相對的陽極。
另外，該裝置也可進一步包括兩個陽極，該陰極位于該兩陽極之間。
其中，上述發(fā)射體形成于面對陽極的導電承載柱表面，其材料可選自金屬、非金屬、化合物和一維納米材料。該發(fā)射體具有一末端，其最好沿該導電承載柱表面的法線朝向背離該導電承載柱的方向。上述的若干導電承載柱可為圓柱型或棱柱型，最好平行分布于同一平面。最好在至少一個導電承載柱的端部設(shè)置拉伸裝置。上述陰極和陽極之間可進一步設(shè)置柵極。
對應(yīng)于該發(fā)明目的的另一方面，本發(fā)明還提供一種場發(fā)射陰極，其包括一個基體和形成于該基體的發(fā)射體。其中，該基體包括若干并行排列的導電承載柱，該導電承載柱分布有該發(fā)射體。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將若干分布有發(fā)射體的導電承載柱并行排列組成陰極發(fā)射體陣列，由發(fā)射體在電場作用下發(fā)射電子轟擊陽極熒光層使其發(fā)光，從而無需另外的光學元件進行光學處理而直接提供平面光。
同時，當發(fā)射體沿其表面的法線方向排布時，發(fā)射體之間的屏蔽效應(yīng)將顯著降低，從而提高場發(fā)射陰極的電子發(fā)射效率，提高光電轉(zhuǎn)化效率，改善整個光源裝置的性能。另外，本發(fā)明還提出在導電承載柱的一端或兩端采用彈簧等拉伸裝置予以拉緊固定，一方面可保證電子發(fā)射的均勻性，另一方面使其更為穩(wěn)固，進而增長整個光源裝置的使用壽命。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的應(yīng)用于液晶顯示器的平面光源裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明提供的單面型場發(fā)射平面光源裝置的立體示意圖；圖3為沿圖2中III-III線的剖視圖；圖4為沿圖2中IV-IV線的剖視圖；圖5為本發(fā)明提供的雙面型場發(fā)射平面光源裝置的立體示意圖；圖6為沿圖5中VI-VI線的剖視圖；圖7為沿圖5中VII-VII線的剖視圖。
具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
請一并參閱圖2至圖4，本發(fā)明的第一實施例為一種單面型場發(fā)射平面光源裝置8。其包括一底板80、一陰極81和一陽極82。三者基本相互平行，四個側(cè)面由玻璃封接，并抽成真空狀態(tài)。
其中，底板80與陽極82之間設(shè)有若干玻璃柱84用于支撐整個裝置8。底板80兩端還設(shè)有陰極固定板89，用于固定陰極81。
陰極81包括多個導電承載柱812和多個發(fā)射體(圖未示)。該發(fā)射體均勻分布于各導電承載柱812相對于陽極82的表面上。其用于發(fā)射電子的末端背離該導電承載柱812，且最好沿該導電承載柱表面的法線方向分布，以降低發(fā)射體之間的屏蔽效應(yīng)。該多個導電承載柱812為圓柱型，按一定間隔均勻排列，相互平行，組成一陰極發(fā)射體陣列。最好各導電承載柱812形狀、尺寸均一致，并且其中心軸基本分布于同一平面，因此可近似看作一個電子發(fā)射平面。陰極引線85設(shè)于陰極81的一側(cè)，分別與各導電承載柱812的一末端相連。
陽極82為一塊表面形成有透明導電膜(未標示)和熒光層83的平板玻璃。其中，熒光層83可含有紅、綠、黃三色熒光粉，并最好對應(yīng)于陰極81的各導電承載柱812的位置，呈條形分布。另外，熒光層83也可含有白色熒光粉，覆蓋于陽極82相對陰極81的整個表面。陽極82的一側(cè)還設(shè)有與透明導電膜相連的陽極引線86。需注意的是，該裝置8的亮度將主要取決于陽極82的電壓和電流密度以及熒光粉的發(fā)光效率等因素，可根據(jù)不同使用需要，做適當安排。
該裝置8的一側(cè)壁玻璃上開有排氣孔(未標示)，并連接有一排氣管87。該排氣管87的內(nèi)壁上放置有一消氣劑88，用以維持裝置8內(nèi)的真空度。
在本實施例中，導電承載柱812為細絲結(jié)構(gòu)。發(fā)射體通過電泳或化學氣相沉積等方法形成在導電承載柱812的表面。將這些形成有發(fā)射體的導電承載柱812排列均勻地固定在陰極固定板89上，從而形成陰極81。當然，還可先將圓柱形導體812在一基板上排列固定，再采用上述方法在該導電承載柱812上形成該發(fā)射體。
同時，該發(fā)射體可為各種微尖結(jié)構(gòu)，包括金屬尖、非金屬尖、化合物尖和一維納米材料，例如鎢尖、鉬尖、硅尖、金剛石尖、氧化鋅尖等。其中一維納米材料包括各種納米級的管狀結(jié)構(gòu)、棒狀結(jié)構(gòu)和線狀結(jié)構(gòu)，如碳納米管、硅線、鉬線等。
應(yīng)指出的是，陰極81和陽極82之間可根據(jù)需要加設(shè)柵極，例如光刻成型的金屬網(wǎng)格，以提高陰極81的電子發(fā)射效率。
請一并參閱圖5至圖7，本發(fā)明的第二實施例為一種雙面型場發(fā)射平面光源裝置9。其與前一實施例的主要不同之處在于該裝置9包括兩個陽極90，92，陰極91位于該兩陽極90，92之間，組成陰極91的各導電承載柱912面對陽極90，92的兩側(cè)表面上均形成有發(fā)射體(圖未示)。
另外，在本實施例中，導電承載柱912的一端由一彈簧94固定于陰極固定板(未標示)，以拉緊該導電承載柱912，使其不易彎曲，從而使這些導電承載柱912能更好地位于同一平面上?？蛇x擇的是，可在導電承載柱912的兩端均設(shè)置彈簧94，以增強拉緊效果。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，所述的導電承載柱除已指出的圓柱型外，還可為其他類型的柱體結(jié)構(gòu)，如四棱柱、五棱柱或不規(guī)則多邊形柱體，而不必以具體實施例為限。并且，還可采用其他元件或裝置來拉緊導電承載柱，而不必僅限于彈簧。另外，導電承載柱的數(shù)量、固定方式以及陰陽極引線的排布位置等均可根據(jù)實際需要加以變化。當然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明將若干分布有發(fā)射體的導電承載柱并行排列組成陰極發(fā)射體陣列，由發(fā)射體在電場作用下發(fā)射電子轟擊陽極熒光層使其發(fā)光，從而無需另外的光學元件進行光學處理而直接提供平面光。
同時，當發(fā)射體沿其表面的法線方向排布時，發(fā)射體之間的屏蔽效應(yīng)將顯著降低，從而提高場發(fā)射陰極的電子發(fā)射效率，提高光電轉(zhuǎn)化效率，改善整個光源裝置的性能。另外，本發(fā)明還提出在導電承載柱的一端或兩端采用彈簧等拉伸裝置予以拉緊固定，一方面可保證電子發(fā)射的均勻性，另一方面使其更為穩(wěn)固，進而增長整個光源裝置的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射平面光源裝置，包括一具有多個發(fā)射體的陰極，其特征在于，該陰極進一步包含有若干導電承載柱，該發(fā)射體分布于該若干導電承載柱。
2.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，該裝置進一步包括一與該陰極相對的陽極。
3.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，該裝置進一步包括兩個陽極，該陰極位于該兩陽極之間。
4.如權(quán)利要求2或3所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述陰極和陽極之間設(shè)有柵極。
5.如權(quán)利要求1至3任一項所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述的若干導電承載柱平行分布于同一平面。
6.如權(quán)利要求1至3任一項所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述的發(fā)射體材料選自金屬、非金屬、化合物和一維納米材料。
7.如權(quán)利要求1至3任一項所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述的發(fā)射體具有一末端，其沿該導電承載柱表面的法線朝向背離該導電承載柱的方向。
8.如權(quán)利要求1至3任一項所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，至少一個導電承載柱的一端設(shè)有一拉伸裝置。
9.如權(quán)利要求1至3任一項所述的場發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述導電承載柱為圓柱型或棱柱型。
10.一種場發(fā)射陰極，包括一個基體和形成于該基體的若干發(fā)射體，其特征在于，該基體包括若干并行排列的導電承載柱，該導電承載柱分布有該發(fā)射體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射平面光源裝置，其包括一具有多個發(fā)射體的陰極。其中，該陰極進一步包含有若干導電承載柱，該發(fā)射體分布于該若干導電承載柱。該光源裝置可直接提供平面光，不須通過后續(xù)的光學處理得到，可用于包括信息顯示在內(nèi)的多個領(lǐng)域。
文檔編號H05B33/22GK1725922SQ20041005540
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者柳鵬, 魏洋, 盛雷梅, 劉亮, 胡昭復, 郭彩林, 陳丕瑾, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司