TWI362674B - Light source device - Google Patents

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1362674 099年.09月06日修正替 六、發明說明： 【發明所屬之技術領 [0001]本發明係關於/種光源裝置，尤指一種場發射光源裝置 【先前技術】 [0002]目前，曰常使用最多之光源均採用類似日光燈管之這種 技術。 [0003] 2004年7月21日公開之第03154282. 4號中國發明專利申 請揭示一種民用照明之日光燈之燈管部分。其原理構造 形狀相當於在紫外燈燈管外面套著一支曰今燈管。其中 ，相當於紫外燈管和日光燈管之辦[分"分>、叫i内管外 管。内、外管之間之空腔充有大氣、氮氣或 氬氣。當内管之電極通電後，内管發射之紫^卜線照射到

外管内壁Μ光粉齡發_見光。這難構設計之目 的係讓外管衫之大氣愿妨外她消。這樣設計外管 之形狀時就不必考慮大氣USp卜管製成需要 之橢圓形、球體、球缺體機形狀，而應用於 所需要之場合。 -

[_惟^縣社能量轉財柄、首切電轉化為紫外線 ^料線轉化為可見光，㈣個«轉化之過程 =的由於《轉化效轉環節之轉化效 將會降低整個過程之轉化效率。並且，這種 污染Η似需要U料有以體會對環境之造成 093122891 有鑑於此，提供一 表單編號Α0101 ，月匕量轉化效率高且*會污染環境之 第3頁/共17頁 0993318426-0 [0005] 1362674 __ 099年.09月06日核正替換頁 光源裝置實為必要。 【發明内容】 [0006] 為解決習知技術中光源裝置能量轉化效率低、會污染環 境之問題，本發明之目的在於提供一種能量轉化效率高 且不會污染環境之光源裝置。 [0007] 對應於該發明目的之一方面，本發明提供一種光源裝置 ，包括一陰極和與其相對之陽極。其中，該陰極包括若 干導電承載柱以及形成於其上之複數發射體，該陽極具 ^ 有若干曲面槽。 [0008] 對應於該發明目的之另一方面，本發明、提供、一種光源裝 置，包括兩個陽極以及位於其之間之陰極〉^中，該陰 、.../卜 .丨 極包括若干導電承載柱以及.形成於其上之複it發射體， 該發射體分佈於該若干導電承載柱，至少一陽極具有若 干曲面槽。 ,7 丨 ， [0009] 其中，上述發射體具有一末導電承載柱 ^ 表面之法線朝向背離該導$齊纖)T之方向。上述之若干 導電承載柱最好平行分佈;^同'-苹為。最好在至少一導 電承載柱之端部設置拉伸裝置。上述陰極和陽極之間可 進一步設置柵極。 [0010] 相對於先前技術，本發明將若干分佈有發射體之導電承 載柱並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螢光層使其發光，能量由電能直 接轉化為光能，從而避免中間轉化環節之能量損失，提 高能量轉化效率。並且，陰择發射體陣列形成大面積之 093122891 表單编號Α0101 第4頁/共17頁 0993318426-0 1362674 099年09| 06日核正替換頁 發射面，使得該光源裝置可直接提供近似之平面光，而 無需與其他光源裝置進行組合或增設其他光學元件進行 後續之光學處理。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，不會造成對環境之污染 〇 [0011] 同時，當本發明之發射體沿導電承載柱表面之法線方向 排布時，發射體之間之屏蔽效應將顯著降低，從而提高 場發射陰極之電子發射效率，提高光電轉化效率，改善 整個光源裝置之性能。另，本發明亦提出在導電承載柱 之一端或兩端採用彈簧等拉伸裝置予以拉緊固定，一方 面可保證電子發射之均句裎，另，方、面V其果為穩固， | ； '

; / I 進而增長整個光源裝置之也用壽辜。r、 / 【實施方式】 [0012] 下面將結合附圖對本發明作進一步之詳細說明。 [0013] 請一併參閱第一圖和第二實施例為一 種單面型光源裝置8。其包_^^梅的# 一陰極81和一陽 ί! 極82，四個側面由玻璃封揚I成真空狀態。 [0014] 其中，陰極81包括複數導電承載柱812和複數發射體（圖 未示）。該發射體均勻分佈於各導電承載柱812相對於陽 極82之表面上。其用於發射電子之末端背離該導電承載 柱812，且最好沿該導電承載柱表面之法線方向分佈，以 降低發射體之間之屏蔽效應。該複數導電承載柱812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，並且其中心軸 基本分佈於同一平面，因此可近似看作一電子發射平面 093122891 表單編號 A0101 第 5 頁/共 17 頁 0993318426-0 1362674 [0015]

[0016] 099年09月06日核正替&頁 。陰極81之兩側設有兩根陰極引線85，其分別與各導電 承載柱812之兩末端相連。 陽極82為一塊表面塗有透明導電膜（未標示）之導電玻璃 板。同時，該陽極82對應於各導電承載柱812之表面具有 呈半圓柱型之曲面槽820。螢光層83主要分佈於該曲面槽 820之内壁》其中，螢光層83可含有紅、綠、黃三色螢光 粉，也可含有白色螢光粉》陽極82之一側亦設有與透明 導電膜相連之陽極引線86。需注意的是，該裝置8之亮度 將主要取決於陽極82之電壓和電流密度以及螢光粉之發 光效率等因素，可根據不同使用需要，做適當安排。:, 底板80與陽極82之間設有若干玻^柱84¾)於支撐整個裝 v J' 丨 置8。底板80兩端亦設有陰择固定板:(未得步0，用於固定 陰極81。 [0017] ❿ [0018] 該裝置8之一侧壁玻璃上開有排氣孔（未標示），並連接有 一排氣管87 *該排氣管揉一消氣劑88， 用以維持裝置8内之真空度;i 〔y 在本實施例中，導電承載絲結構。發射體通過 電泳或化學氣相沈積等方法形成於導電承載柱812之表面 。將這些形成有發射體之導電承載柱812排列均勻地固定 在陰極固定板上，從而形成陰極81。當然，亦可先將導 電承載柱812在一基板上排列固定，再採用上述方法在該 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、矽 093122891 表單編號A0101 第6頁/共17頁 0993318426-0 [0019] 1362674 [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] 099年.09月自核正_^頁 尖'金剛石尖、氧化鋅尖等。其中一維納米材料包括各 種納米級之官狀結構、棒狀結構和線狀結構如碳納米 管、矽線、鉬線等》 另’陽極82可採用以下工藝製備：可先用模具在一玻璃 平板上壓出複數曲面槽82〇，然後再設置透明導電膜和螢 光層83。最好使陰極81之各導電承載柱812位於其所對應 之曲面槽820之中心位置。 應指出的是，陰極81和陽極82之間可根據需要加設柵極 ，例如光刻成型之金屬網格，以提高陰極81之電子發射 春 效率。 .:厂、''一:\ 明一併參閲第二圖和第四圖，本發，'筹二霄施例為一 種雙面型光源裝置9。其與前二實-施倒^之、主不同之處在 於：該裝置9包括兩個陽極9〇,92，陰極91位於該兩陽極 90’92之間，組成陰極91之各導電承載柱912面對陽極 9〇,92之兩侧表面上均形4^_|^|圈深^)。需注意的 是，兩陽極90, 92之曲面槽gg胃呈對稱分佈，各 導電承載柱912分別位於其兩曲面槽9〇〇,92〇之 · 對稱中心位置。 另，在本實施例中，導電承載柱912之一端由一彈簧94囱 定於陰極固定板（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能更好地位於同 一平面上。可選擇的是，可在導電承載柱912之兩端均設 置彈簧94，以增強拉緊效果。 應指出的是，當上述陽極之圓柱面之直徑尺寸足夠小， 093122891 表單編號A0101 第7頁/共17頁 0993318426-0 1362674 1 099^09^ 排列得足夠緊密時，該光源裝置可近似認為係—均勻之— 平面光源。並且，陽極之曲面槽亦可為其他形狀，如錐 形、V型 '棱柱型等，不應以具體實施例為限◊第一實施 例中所述之單面型光源裝置8也可類似地在其陰極81之導 電承載柱812之一端或兩端設置起拉緊作用之彈簧。 [0025]本領域普通技術人員應明白，所述之導電承載柱除已指 出之圓柱型外，亦可為其他類型之柱體結構，如四棱杈 、五棱柱或不規則多邊形柱體，而不必以具體實施例為 • 限。並且，亦可採用其他元件或裝置來拉緊導電承載杈 ，而不必僅限於彈簧。另，導電承載柱之數量、固定方 式以及陰陽極引線之排布位置等均/可根據實際需要加以 變化。當然，這些依據本發明精梓所雙/之變彳匕，都應包 含在本發明所要求保護之範圍之内。' / [_本發明將若干分佈有發射體之導電承載柱並行排列組成 陰極發射體陣列，由發射電子轟擊 雜螢㈣使其發光，能透齡為光能，從 • ㈣免中間轉化環節之能赛高能 量轉化效率。 並且，陰極發射體陣列形成大面積之發射面，使得該光 源裝置可直接提供近似之平面光，而無需與其他光源裝 置進行組合或增設其他光學元件進行後續之光學處理。 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，不會造成對環境之污染。 [0027] 093122891 同時，當本發明之發射體沿導電承载柱表面之法線方向 排布時，發射體之間之屏蔽效應將顯著降低，從而提高 場發射陰極之電子發射致率，提高光電轉化效率，改善 表單編號Α0101 第8頁/共π頁 ' R 0993318426-0 1362674 099年.09月06日按正替換頁 整個光源裝置之性能。另，本發明亦提出在導電承載柱 之一端或兩端採用彈簧等拉伸裝置予以拉緊固定，一方 面可保證電子發射之均勻性，另一方面使其更為穩固， 進而增長光源裝置之使用壽命。 [0028] 綜上所述，本發明確已符合發明專利要件，爰依法提出 專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 舉凡熟悉本案技藝之人士，於援依本案發明精神所作之 等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。

【圖式簡單說明】 [0029] 第一圖係本發明提供之單面型光源裝置之立體示意圖； [0030] 第二圖係沿第一圖中Π - Π線之剖視圖；/ 1 ' ~^一 -/ . 一 \ y [0031] 第三圖係本發明提供之雙面型光ΊΤ裝置乏一立體示意圖 [0032] 第四圖係沿第三圖中VI-VI線之剖視圖。 [0033] 【主要元件符號說明】 單面型光源裝i : 8 [0034] 雙面型光源裝置：9 [0035] 底板：80 [0036] 陰極：81，91 [0037] 陽極：82, 90, 92 [0038] 螢光層：83 [0039] 玻璃柱：84 [0040] 陰極引線：85 表單編號A0101 I'nta&cfcoi Prooerty 093122891 第9頁/共17頁 0993318426-0 1362674 099年.09月06日核正替换頁 [0041] 陽極引線：86 [0042] 排氣管：87 [0043] 消氣劑：88 [0044] 彈簧：94 [0045] 導電承載柱：812, 912 [0046] 曲面槽：820, 900, 920

093122891 表單编號A0101 第10頁/共17頁 0993318426-0

Claims (1)

1362674 099年.09月06日核正替換頁 七、申請專利範圍： 1 . 一種光源裝置，其包括： 一底板； 一陰極；及， 與該陰極相對之一陽極， 其中，該陰極包括若干導電承載柱以及形成於該導電承載 柱上之複數發射體，該陽極具有若干與所述導電承載柱對 應的曲面槽及若干與相鄰的曲面槽兩端相連的平坦部，其 中該若干平坦部平行於該底板；該導電承載柱設置在所述 陽極與所述底板之間且位於所述曲面槽之外。 如申請專利範圍第1項所述之光丨原寒置，其、所述陰極 I ' ' , ! - : ； 和陽極之間設有柵極。 ：、i Π v 如申請專利範圍第1項所述之光源裝置，其中，所述之發 射體具有一末端，其沿該導電承載柱表面之法線朝向背離 該導電承載柱之方向。 Γ;\Ίί !.L' 奸述史光源裝置，其中 4 .如申請專利範圍第1至3項年 所述之若干導電承載柱平行平面。 Οίί!ΐΐ€θ 5 .如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光源裝置，其中， 至少一導電承載柱之一端設有一拉伸裝置。 6.如申請專利範圍第5項所述之光源裝置，其中，所述拉伸 裝置係彈簧。 7 .如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光源裝置，其中， 所述之導電承載柱為圓柱型或棱柱型。 8.如申請專利範圍第1至3項任一項所述之光源裝置，其中， 所述之發射體材料選自金屬、非金屬、化合物和一維奈米 093122891 表單編號Α0101 第11頁/共17頁 0993318426-0 1362674 r___ 099年.09月06日梭正替換頁 材料。 9 .如申請專利範圍第8項所述之光源裝置，其中，所述之一 維奈米材料包括奈米管、奈米棒及奈米線。 10 . —種光源裝置，其包括： 兩陽極；及， 位於該兩陽極之間之一陰極， 其中，該陰極包括若干導電承載柱以及形成於該導電承載 柱上之複數發射體，該發射體分佈於該若干導電承載柱， 至少一陽極具有若干與所述導電承載柱對應的曲面槽及若 干與相鄰的曲面槽兩端相連的平坦部；該導電承載柱設置 在所述兩陽極之間且位於所述曲面槽之外。' / '· 11 .如申請專利範圍第10項所述之光源裝置/:，其中，所述陰極 和至少一陽極之間設有柵極。 \ / 12 .如申請專利範圍第10項所述之光源裝置，其中，所述之發 射體具有一末端，其沿該導電承載柱表面之法線朝向背離 該導電承載柱之方向。 ▲ 13 .如申請專利範圍第10至^光源裝置，其 中，所述之若干導電承載亍善寒於同一平面。 14 .如申請專利範圍第10至12項任一項所述之光源裝置，其 中，至少一導電承載柱之一端設有一拉伸裝置。 15 .如申請專利範圍第14項所述之光源裝置，其中，所述拉伸 裝置係彈簧。 16 .如申請專利範圍第10至12項任一項所述之光源裝置，其 中，所述之導電承載柱為圓柱型或棱柱型。 17..如申請專利範圍第10至12項任一項所述之光源裝置，其 中，所述之發射體材料選自金屬、非金屬、化合物和一維 093122891 表單编號A0101 第12頁/共17頁 0993318426-0 1362674 099年.09月06日按正替^頁 奈米材料。 18 .如申請專利範圍第17項所述之光源裝置，其中，所述之一 維奈米材料包括奈米管、奈米棒及奈米線。 093122891

表單編號A0101 第13頁/共17頁 0993318426-0