專利名稱：場發射平面光源裝置及其陰極的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種場發射平面光源裝置，尤其涉及一種場發射陰極。
背景技術：
平面光源在眾多領域均有廣泛應用，尤其是在信息顯示領域。包括液晶顯示在內的多種被動顯示技術都需要一個能夠均勻發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光平面，比如液晶的背光板就是采用一套光學系統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號中國發明專利申請揭露一種應用于液晶顯示器的背光源10。其包括發光二極管12、一導光板14以及微透鏡16。其中該導光板14包括一與該發光二極管12相對的光入射面(未標示)，該微透鏡16設置于該發光二極管12與該導光板14入射面之間，且該發光二極管12與該導光板14分別定位于該微透鏡16兩側的工作距離內，從而使得該微透鏡16耦合該發光二極管12出射的發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化為平面光源的相關技術還可參見2002年10月23日公開的、標題為“光管、平面光源元件及發射式液晶顯示裝置”的第02107375.9號中國發明專利申請、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號中國發明專利申請等文獻。
然而，采用這種轉化方式工作的平面光源裝置無法直接得到平面光，必須進行后續的光學處理來得到。并且，還需要裝配經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，使得生產成本提高。
目前，業界也有利用場發射效應來制造光源裝置。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，從而使熒光粉發生能級躍遷而發光。相對于以往的技術，特別是日光燈管，這種場發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射陰極的光源裝置，該場發射陰極包括一基體及由該基體延伸的多個發射體。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射平面光源裝置及其陰極。
實用新型內容為解決現有技術中光源裝置無法直接提供平面光的問題，本實用新型的目的在于提供一種能直接提供平面光的場發射平面光源裝置。
本實用新型的另一目的在于提供能應用于上述場發射平面光源裝置的場發射陰極。
為實現上述目的，本實用新型提供一種場發射平面光源裝置，包括一具有多個發射體的陰極。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置拉伸裝置。上述陰極和陽極之間可進一步設置柵極。
為實現另一目的，本實用新型還提供一種場發射陰極，其包括一個基體和形成于該基體的發射體。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射體。
相對于現有技術，本實用新型將若干分布有發射體的導電承載柱并行排列組成陰極發射體陣列，由發射體在電場作用下發射電子轟擊陽極熒光層使其發光，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，當發射體沿其表面的法線方向排布時，發射體之間的屏蔽效應將顯著降低，從而提高場發射陰極的電子發射效率，提高光電轉化效率，改善整個光源裝置的性能。另外，本實用新型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射的均勻性，另一方面使其更為穩固，進而增長整個光源裝置的使用壽命。
圖1為現有技術中傳統的應用于液晶顯示器的平面光源裝置的示意圖；圖2為本實用新型提供的單面型場發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為本實用新型提供的雙面型場發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合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
請一并參閱圖2至圖4，本實用新型的第一實施例為一種單面型場發射平面光源裝置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，四個側面由玻璃封接，并抽成真空狀態。
其中，底板80與陽極82之間設有若干玻璃柱84用于支撐整個裝置8。底板80兩端還設有陰極固定板89，用于固定陰極81。
陰極81包括多個導電承載柱812和多個發射體(圖未示)。該發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，以降低發射體之間的屏蔽效應。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射平面。陰極引線85設于陰極81的一側，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的一側還設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光效率等因素，可根據不同使用需要，做適當安排。
該裝置8的一側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的內壁上放置有一消氣劑88，用以維持裝置8內的真空度。
在本實施例中，導電承載柱812為細絲結構。發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，還可先將導電承載柱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上形成該發射體。
同時，該發射體可為各種微尖結構，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構、棒狀結構和線狀結構，如碳納米管、硅線、鉬線等。
應指出的是，陰極81和陽極82之間可根據需要加設柵極，例如光刻成型的金屬網格，以提高陰極81的電子發射效率。
請一并參閱圖5至圖7，本實用新型的第二實施例為一種雙面型場發射平面光源裝置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的兩側表面上均形成有發射體(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。可選擇的是，可在導電承載柱912的兩端均設置彈簧94，以增強拉緊效果。
本領域普通技術人員可以理解的是，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構，如四棱柱、五棱柱或不規則多邊形柱體，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，導電承載柱的數量、固定方式以及陰陽極引線的排布位置等均可根據實際需要加以變化。當然，這些依據本實用新型精神所做的變化，都應包含在本實用新型所要求保護的范圍之內。
本實用新型將若干分布有發射體的導電承載柱并行排列組成陰極發射體陣列，由發射體在電場作用下發射電子轟擊陽極熒光層使其發光，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，當發射體沿其表面的法線方向排布時，發射體之間的屏蔽效應將顯著降低，從而提高場發射陰極的電子發射效率，提高光電轉化效率，改善整個光源裝置的性能。另外，本實用新型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射的均勻性，另一方面使其更為穩固，進而增長整個光源裝置的使用壽命。
權利要求1.一種場發射平面光源裝置，包括一具有多個發射體的陰極，其特征在于，該陰極進一步包含有若干導電承載柱，該發射體分布于該若干導電承載柱。
2.如權利要求1所述的場發射平面光源裝置，其特征在于，該裝置進一步包括一與該陰極相對的陽極。
3.如權利要求1所述的場發射平面光源裝置，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.如權利要求2或3所述的場發射平面光源裝置，其特征在于，所述陰極和陽極之間設有柵極。
5.如權利要求1至3任一項所述的場發射平面光源裝置，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.如權利要求1至3任一項所述的場發射平面光源裝置，其特征在于，所述的發射體材料選自金屬、非金屬、化合物和一維納米材料。
7.如權利要求1至3任一項所述的場發射平面光源裝置，其特征在于，所述的發射體具有一末端，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.如權利要求1至3任一項所述的場發射平面光源裝置，其特征在于，至少一個導電承載柱的一端設有一拉伸裝置。
9.如權利要求1至3任一項所述的場發射平面光源裝置，其特征在于，所述導電承載柱為圓柱型或棱柱型。
10.一種場發射陰極，包括一個基體和形成于該基體的若干發射體，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射體。
專利摘要本實用新型涉及一種場發射平面光源裝置，其包括一具有多個發射體的陰極。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，不須通過后續的光學處理得到，可用于包括信息顯示在內的多個領域。
文檔編號C09K11/00GK2731900SQ20042008303
公開日2005年10月5日 申請日期2004年8月13日 優先權日2004年8月13日
發明者柳鵬, 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(深圳)有限公司