專利名稱：場(chǎng)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(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，尤其涉及一種場(chǎng)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(dòng)顯示技術(shù)都需要一個(gè)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(xué)方法處理得到一個(gè)均勻發(fā)光平面，比如液晶的背光板就是采用一套光學(xué)系統(tǒng)將線光源散焦成一個(gè)平面光源。
請(qǐng)參閱圖1，2004年6月16日公開的第02152111.5號(hào)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)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(dǎo)光板14以及微透鏡16。其中該導(dǎo)光板14包括一與該發(fā)光二極管12相對(duì)的光入射面(未標(biāo)示)，該微透鏡16設(shè)置于該發(fā)光二極管12與該導(dǎo)光板14入射面之間，且該發(fā)光二極管12與該導(dǎo)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(dǎo)光板14，該導(dǎo)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(dǎo)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(biāo)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(hào)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)、以及2004年2月11日公開的、標(biāo)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(hào)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)等文獻(xiàn)。
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(jìn)行后續(xù)的光學(xué)處理來得到。并且，還需要裝配經(jīng)過精密加工的光學(xué)部件，如上述的微透鏡、導(dǎo)光板等，從而增加該部分光學(xué)部件的費(fèi)用，使得生產(chǎn)成本提高。
目前，業(yè)界也有利用場(chǎng)發(fā)射效應(yīng)來制造光源裝置。其主要工作原理在于當(dāng)陰極處于比陽極或柵極低的電位時(shí)，陰極表面有指向陽極或柵極的電場(chǎng)，若電場(chǎng)強(qiáng)度足夠，陰極開始發(fā)射電子，這些電子在陽極電場(chǎng)的作用下到達(dá)陽極，轟擊附著于陽極的熒光粉，從而使熒光粉發(fā)生能級(jí)躍遷而發(fā)光。相對(duì)于以往的技術(shù)，特別是日光燈管，這種場(chǎng)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(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染。
Vitaly等在1999年12月28日公告的第6,008,575號(hào)美國(guó)專利中揭示了一種采用場(chǎng)發(fā)射陰極的光源裝置，該場(chǎng)發(fā)射陰極包括一基體及由該基體延伸的多個(gè)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(chǎng)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(chǎng)發(fā)射平面光源裝置及其陰極。
對(duì)應(yīng)于該發(fā)明目的的一方面，本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，包括一具有多個(gè)發(fā)射體的陰極。其中，該陰極進(jìn)一步包含有若干導(dǎo)電承載柱，該發(fā)射體分布于該若干導(dǎo)電承載柱。
該裝置可進(jìn)一步包括一與該陰極相對(duì)的陽極。
另外，該裝置也可進(jìn)一步包括兩個(gè)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(duì)陽極的導(dǎo)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(dǎo)電承載柱表面的法線朝向背離該導(dǎo)電承載柱的方向。上述的若干導(dǎo)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(gè)導(dǎo)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(jìn)一步設(shè)置柵極。
對(duì)應(yīng)于該發(fā)明目的的另一方面，本發(fā)明還提供一種場(chǎng)發(fā)射陰極，其包括一個(gè)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(dǎo)電承載柱，該導(dǎo)電承載柱分布有該發(fā)射體。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將若干分布有發(fā)射體的導(dǎo)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(chǎng)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(xué)元件進(jìn)行光學(xué)處理而直接提供平面光。
同時(shí)，當(dāng)發(fā)射體沿其表面的法線方向排布時(shí)，發(fā)射體之間的屏蔽效應(yīng)將顯著降低，從而提高場(chǎng)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(gè)光源裝置的性能。另外，本發(fā)明還提出在導(dǎo)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(jìn)而增長(zhǎng)整個(gè)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請(qǐng)一并參閱圖2至圖4，本發(fā)明的第一實(shí)施例為一種單面型場(chǎng)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(gè)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(gè)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(gè)導(dǎo)電承載柱812和多個(gè)發(fā)射體(圖未示)。該發(fā)射體均勻分布于各導(dǎo)電承載柱812相對(duì)于陽極82的表面上。其用于發(fā)射電子的末端背離該導(dǎo)電承載柱812，且最好沿該導(dǎo)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(gè)導(dǎo)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(dǎo)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(gè)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(dǎo)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(dǎo)電膜(未標(biāo)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(duì)應(yīng)于陰極81的各導(dǎo)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(duì)陰極81的整個(gè)表面。陽極82的一側(cè)還設(shè)有與透明導(dǎo)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(dāng)安排。
該裝置8的一側(cè)壁玻璃上開有排氣孔(未標(biāo)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(shí)施例中，導(dǎo)電承載柱812為細(xì)絲結(jié)構(gòu)。發(fā)射體通過電泳或化學(xué)氣相沉積等方法形成在導(dǎo)電承載柱812的表面。將這些形成有發(fā)射體的導(dǎo)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(dāng)然，還可先將圓柱形導(dǎo)體812在一基板上排列固定，再采用上述方法在該導(dǎo)電承載柱812上形成該發(fā)射體。
同時(shí)，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(jí)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(qǐng)一并參閱圖5至圖7，本發(fā)明的第二實(shí)施例為一種雙面型場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置9。其與前一實(shí)施例的主要不同之處在于該裝置9包括兩個(gè)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(dǎo)電承載柱912面對(duì)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(shí)施例中，導(dǎo)電承載柱912的一端由一彈簧94固定于陰極固定板(未標(biāo)示)，以拉緊該導(dǎo)電承載柱912，使其不易彎曲，從而使這些導(dǎo)電承載柱912能更好地位于同一平面上?？蛇x擇的是，可在導(dǎo)電承載柱912的兩端均設(shè)置彈簧94，以增強(qiáng)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(dǎo)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(shí)施例為限。并且，還可采用其他元件或裝置來拉緊導(dǎo)電承載柱，而不必僅限于彈簧。另外，導(dǎo)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(shí)際需要加以變化。當(dāng)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(hù)的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明將若干分布有發(fā)射體的導(dǎo)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(chǎng)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(xué)元件進(jìn)行光學(xué)處理而直接提供平面光。
同時(shí)，當(dāng)發(fā)射體沿其表面的法線方向排布時(shí)，發(fā)射體之間的屏蔽效應(yīng)將顯著降低，從而提高場(chǎng)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(gè)光源裝置的性能。另外，本發(fā)明還提出在導(dǎo)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(jìn)而增長(zhǎng)整個(gè)光源裝置的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，包括一具有多個(gè)發(fā)射體的陰極，其特征在于，該陰極進(jìn)一步包含有若干導(dǎo)電承載柱，該發(fā)射體分布于該若干導(dǎo)電承載柱。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括一與該陰極相對(duì)的陽極。
3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括兩個(gè)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(chǎng)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(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述的若干導(dǎo)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(xiàng)所述的場(chǎng)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(xiàng)所述的場(chǎng)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(dǎo)電承載柱表面的法線朝向背離該導(dǎo)電承載柱的方向。
8.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)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(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電承載柱為圓柱型或棱柱型。
10.一種場(chǎng)發(fā)射陰極，包括一個(gè)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(dǎo)電承載柱，該導(dǎo)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(chǎng)發(fā)射平面光源裝置，其包括一具有多個(gè)發(fā)射體的陰極。其中，該陰極進(jìn)一步包含有若干導(dǎo)電承載柱，該發(fā)射體分布于該若干導(dǎo)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(xué)處理得到，可用于包括信息顯示在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H05B33/22GK1725922SQ20041005540
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)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(fù), 郭彩林, 陳丕瑾, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司