TWI305655B - Field emission type light source and backlight module using the same - Google Patents

Description

1305655 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光源，尤指一種場發射光源，以及採用該 光源之背光模組。 【先前技術】 人工照明光源一般可分為白熱燈、放電燈及固態光源，包括 白熾燈，螢光燈管，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)，鹵素 燈’高壓氣體放電燈(High Intensity Discharge, HID)等各種照明光 源《其中，白熾燈係鎢絲通電後發熱發光，同時產生大量熱量， 其發光效率較低(約8-15流明/瓦）’輝度有限，一般用於日常生活 照明；螢光燈管採用放電激發汞蒸汽發出紫外線打到螢光材質上 發出可見光’一般用於普通日常生活照明’其優點係發光效率高(達 到80流明/瓦）’缺點係含有汞，對環境及人體有害，因而不適合 環保要求；LED係一種固態光源’包括各種紅光LED、黃光LED、 藍光LED及白光LED ’其優點包括反應速度快、體積小、無污染， 缺點係發光效率低(約20-30流明/瓦）’目前應用於車内照明、裝飾 彩燈等；豳素燈及HID燈係目前汽車頭燈之主流，尤其係HID燈， 其可發出色溫接近白晝陽光之光纖（HID燈之色溫約 4300K-10000K，陽光色溫6000K)，且HID較鹵素燈具有更遠之 視線等優點，惟，HID需將低電壓轉換為23〇〇〇伏高電壓，激發 氤氣發出電絲’織將紐敎在8_伏，供應氤氣燈泡 1305655 發光，故，其需要配合特殊電壓電流轉換設備方可工作，例如美 國專利第6,710,551號及6,781,327號。 2001年1月π日公開的中國大陸發明專利申請第〇〇1〇7813 5 號揭露一種使用奈米碳管之場發射白光源。 請參閱第-®，該白光社要包括：祕陰極之金屬薄膜u， 该金屬薄膜11設置於-下基板1〇上，形成於金屬薄膜u上之導 電聚合物薄膜圖案12,中空結構之奈米碳管15基本垂直固結在導 電♦合物案12上並且—端露出外面以發射電子，以及具有 螢光體16之透明電極17，該透明電極17設置於一透明上基板 下方。使用時’奈米碳管15發射電子A擊螢紐，從而發出可見 光。讀基於場發射的自光源具有電能轉換效率高，發光效率較 高’無污染等優點。 惟，上述場發射光源中奈米碳管係中空結構，受電場作用發 射電子將使τ、米碳管產生變形’使其使用壽命變短。^，因奈米 碳管係依馳著力固定於導絲合㈣膜之上，哺又為中空結 構’故’當場發射電場強度増強時，奈米碳管有可能由於電場作 用力而脫離‘電聚合物細，從而產生損壞，縮短場發射光源之 使用可°P，且’該場發射光源之出光輝度亦不能滿足顯示之進一 步需要。 有4α於此’ S供一種可延長場發射光源使用壽命及高出光輝 度之場發射光源實為必要。 1305655 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種使用壽命較長之及高出光輝度場 發射光源。 本發明之另一目的在於提供一種採用上述場發射光源之背光 模組。 本發明之場發射光源包括：一具有一平整表面之基板；一形 成於該基板表面之導電陰極；一絕緣層，設置於該導電陰極上； 複數電子發射體，設置於該絕緣層上，用以發射電子；一陽極層， 其與該導電陰極相隔一定距離；一螢光層，設置於該陽極層表面， 被電子轟擊時可發出可見光，該電子發射體包括一基部與一頂 部，該基部與該絕緣層相連，該基部之材質係類金剛石碳，該頂 部之材質係鈮。 本明之月光模組包括一場發射光源及一與該光源配合之導 光板；該場發射光源包括：一具有一平整表面之基板；一形成於 该基板表面之導電陰極；一絕緣層，設置於該導電陰極上；複數 電子發射體，設置於該絕緣層上，用以發射電子；—陽極層，其 與該導電陰極相隔-定麟；—營光層，設置於該陽極層表面， 被電子轟擊時可發出可見光，該電子發射體包括一基部與一頂 部，該基部與該絕緣層相連’該基部之材質係類金剛石碳，該頂 部之材質係銳。 與先前技術相比，本發明之場發射光源之基部之材質係類金 1305655 剛石碳’頂部之材質係鈮’受電場作用發射電子亦不會產生形變， 即使電場強度增強，電子發射體亦不會損壞，延長使用壽命，且， 該場發射光源具有較高之出光輝度。 【實施方式】 請參閱第二圖’係本發明場發射光源第一實施方式之結構示 意圖。該場發射光源2包括一非金屬基板20，依次堆疊形成於基 板20表面上之成核層21、一導電層22、以及絕緣層23 ;複數奈 米電子發射體24有規則排列形成於該絕緣層23表面；一透明基 板27，其與所述奈米電子發射體24間隔一定距離，一陽極層26 形成於該透明基板27靠近該電子發射體24之表面，一螢光層25 形成於該陽極層26之表面；另外，複數側壁28將該場發射照明 光源2密封並支撐所述透明基板27，且形成一内部真空空間。絕 緣層23材質係類金剛石碳(Diamond-Like Carbon, DLC)。 所述成核層21係由矽組成，厚度非常薄，優選厚度為1微米 以下。由於該基板20係非金屬材質，設置成核層21有利於導電 層22之形成，即為導電層22提供沉積條件。該成核層21係可選 擇層。該導電層22之材質為銅、銀或金之一種。 請一併參閱第三圖，係第二圖中電子發射體之放大示意圖。 奈米電子發射體24係實心結構。如圖所示，奈米電子發射體24 係分別由一基部241與一頂部242構成，該基部241係柱狀體， 該頂部242係錐形尖端。該基部241之材質係類金剛石碳 1305655 (Diamond-Like Carbon，DLC)，該頂部242之材質係鈮⑽）。基部 241係直徑d2為10-100奈米之圓柱體；頂部242底部較大直徑與 圓柱體直徑相等，即為d2，上部較小直徑dl為〇·5_1〇奈米範圍内； 奈米電子發射體24之基部241高度為100-2000奈米範圍内，頂部 242高度為10-200奈米範圍内。該基部241採用之材質係類金剛 石碳及該頂部242採用之材質係鈮(Nb)，具有較高之硬度及磨損 抗力’使得該電子發射體24具有較長之使用壽命。 所述螢光層25包括有螢光材料，被電子轟擊時可產生可見 光。所述陽極層26由ITCKIndimn Tin Oxide，銦錫氧化物)導電薄 膜組成。所述透明基板27係由透明玻璃製成。 本發明之場發射光源之電子發射體係類金剛石碳，頂部之材 質係鈮，當施加電場時，所激發之電子由基部到達頂部，將加強 電勢差’使更多電子發射出ϋ電子發射體不易產生變形，不 易損壞，可延長其使用壽命且’該場發射絲財較高之出光輝 度。 下文將敘述採用本發明之場發射光源之背光模組。 請參閱第四圖’係本發明之背光模組示意圖。該背光模組4 包括前述場發射光源2與-導光板4〇，該場發射柄、2設置於導 光板40之-角，該導光板4〇包括一出光面41，出光面社具複 數狐形結構43，愈遠離光源2，該弧形結構43之間距愈小，即密 度愈大。 1305655 採用本發明場發射光源之背賴組，因場發射辆、所發出之 輝度較有機電致發光二極體或冷陰極射線管高出1〇至⑴⑻仵 故，該背光模組採用該光源可提高整體輝度。 綜上所述’本發明確已符合㈣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方式，舉凡熟悉本 案技藝之人士，在援依本案發明精神所作之等效修飾或變化:比 應包含於以下之申請專利範圍内。 白 【圖式簡單說明】 第一圖係一種先前技術場發射光源之結構示意圖。 鲁 第二圖係本發明場發射光源第一實施方式之結構示音圖。 第三圖係第二圖中電子發射體之放大示意圖。 第四圊係本發明背光模組之立體示意圖。 【主要元件符號說明】 場發射光源 2 基板 20、3〇 成核層 21 > 32 導電陰極 絕緣層 23 電子發射體 22、31 基部 241 頂部 24 螢光層 25 陽極 242 透明基板 27 侧壁 26 背光模組 4 導光板 28 出光面 41 弧形結構 40 43 10

Claims (1)

1. I3〇5655 十、申請專利範圍： h 一種場發射光源，其包括： 一具有一平整表面之基板； 一形成於該基板表面之導電陰極； 一絕緣層，設置於該導電陰極上； 複數電子發射體，設置於該絕緣層上，用以發射電子· —陽極層，其與該導電陰極相隔一定距離； ， —螢光層，設置於該陽極層表面，被電子轟擊時可 出可見光； $ 其改良在於：該電子發射體包括一基部與一頂部，該 基部與該絕緣層相連，該基部之材質係類金剛石 碳’該頂部之材質係鈮。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之場發射光源，其改良在 於：該電子發射體之基部為柱狀體，頂部為錐形體。 3. 如申凊專利範圍第2項所述之場發射光源，其改良在 於：該基部之高度範圍為100〜2000奈米，該頂部之高 度範圍為10〜200奈米。 .如申凊專利祀圍第2項所述之場發射光源，其改良在 於：該基部之直徑範圍為10〜100奈米，該頂部之上底 面直徑範圍為0.5〜1〇奈米。 5·如申請專利範圍第1項所述之場發射光源，其改良在 於：該基板與該絕緣層之間還包括一成核層，該成核層 係由矽材質組成。 6.如申請專利範圍第1項所述之場發射光源，其改良在 於：該絕緣層之材質係類金剛石碳。 •"η •一種背光模組，其包括一場發射光源及一與該光源配合 之導光板，該場發射光源包括： 1305655 一具有一平整表面之基板； 一形成於該基板表面之導電陰極； 一絕緣層，設置於該導電陰極上； 複數電子發射體，設置於該絕緣層上，用以發射電子； 一陽極層，其與該導電陰極相隔一定距離； 一螢光層，設置於該陽極層表面，被電子轟擊時可發 出可見光； 其改良在於：該電子發射體包括一基部與一頂部，該 基部與該絕緣層相連，該基部之材質係類金剛石 碳，該頂部之材質係鈮。 8. 如申請專利範圍第7項所述之背光模組，其改良在於： 該電子發射體之基部為柱狀體，頂部為錐形體。 9. 如申請專利範圍第8項所述之背光模組，其改良在於： 該基部之高度範圍為100〜2000奈米，該頂部之高度範 圍為10〜200奈米。 10. 如申請專利範圍第8項所述之背光模組，其改良在於： 該基部之直徑範圍為10-100奈米，該頂部之上底面直 徑範圍為0.5〜10奈米。 11. 如申請專利範圍第7項所述之背光模組，其改良在於： 該基板與該絕緣層之間還包括一成核層，該成核層係由 石夕材質組成。 12. 如申請專利範圍第7項所述之背光模組，其改良在於： 該絕緣層之材質係類金剛石碳。 12