TW200810589A - Flat field-emission illuminating module - Google Patents

Description

200810589 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 …本發明係關於_種場發射照明模組，尤指—種適用於 顯示器或-般平面式照明設備之平面式場發射照明模組。' 【先前技術】 近年來，由於顯示器在人們生活中的重要性日兴婵 ♦力口，除了使用電腦或網際網路外，電視機、手機、個人^ 位助理(PDA)、數位相機等，均須透過顯示器控制來傳遞訊 H)息^目較於傳統映像管顯示器，新世代的平面顯示器具有 重量輕、體積小、及符合人體健康的優點’但其亮度、功 率消耗等問題仍有改善的空間。 w在眾多新興的平面顯示器技術中’目前是以液晶顯示 器（LCD)為主要使用潮流。由於液晶顯示器為非自 …器’須藉由外加光源方式方可產生顯示功能，因此背光 修《組在液晶顯示器中即扮演光源的角色，是為液晶顯示器 重要的零組件之一。 傳、、先的顯示器’光源中，大多採用冷陰極燈管（CCFL) 以照明平面顯示H 然而冷陰極燈管似叫具有壽命短、 20耗電量大、色彩表面不佳.、以及燈管含有录金屬對環境造 成斤染等問題。而且，由於受到燈管外型拘束，顯示器之 背光模組通常需搭配導光板、反射板、擴散板等元件，以 肖勻化燈管發射的光束。故此，傳統冷陰極燈管⑴c叩作 《光源之背光模組時，除了搭配上述辅助性元件之外，尚 200810589 定的空間厚度以均勾分散光源，才能提供液晶面 :勻的照明光線，使其應用範圍受到非常大的限制。 另外，液晶顯示器的也可採用發光二極體（led)背光模 組來照明。發光二極體（LED)具有低功率消耗、高亮度輸 5出以及體積小等優點，但是，由於發光二極體①仙)光源 係直接將光線朝導光板側邊導入，造成在光源進入導光板 |面處有'^又無法克服之不均勻亮帶出現，而且所有之 ，結構參數只針對單一尺寸之面板作設計，不同尺寸必須有 不同之結構參數設計，使其應用大受面板尺寸之限制。 1〇 _。因此，目前發展出以平面場發射照明模組作為液晶顯 示器之照明模組，以克服上述之應用限制。一般平面場發 射明杈組之結構如圖！所示，包括有··一上基板，該 上基板100包含一暢極丨〇丨及一螢光粉層丨〇2，·一下基板 1〇3，包含有複數個陰極104、電子發射體1〇5、與絕緣層 15 1〇6 ;以及複數個支撐體107夾置於上基板100與下基板103 之間，以維持兩者之間有一預設之垂直距離及維持兩者之 I 間的空間真空度。該陰極104與絕緣層106係形成於該下基 板103之上方，該電子發射體1〇5係形成於該陰極1〇4之上 方。另外，該陽極10Γ係形成於該上基板1〇〇下方，該螢光 2〇 泰層1 係形成於该陽極1 0 1下方。藉此結構，電子發射體 105在陽極101的電壓吸引下，發射出電子，而撞擊螢光粉 層102 ’使螢光粉層102受激發放光。一般而言，此平面場 發射照明模組之上基板100需為透明基板，則螢光粉層1〇2 的發光穿過上基板100，而形成面光源。 200810589 然而，一般場發射背光模組應用於液晶顯示器時，由 於陽極1㈣貼於m貞示器之⑻，#操作日㈣長時陽極 101會因電子撞擊而過熱，導致膜片及液晶劣化。而且，由 於螢光粉層102除往上方顯示出來的光之外，還有往宜他方 向f法顯示出來的光，以致於發光效率降低。此外了場發 射月光模組由於封裝時因場發射背光模組内部為直空狀 態’當内外遷差過大易時，容易導致上、下基板（一般為玻 璃基板）破裂。 因此’隨著平面顯示器日趨大型化、高精細化及高晝 質㈣發展’如何解決習知場發射背光模組散熱性差、發 光效率低以及封裝困難等問題，將是目前亟需解決 題。 【發明内容】 15 本發明提供一種平面式場發射照明模組，包括：一上 基板；一包含複數個陰極、與複數個電子發射體之下基板； 其中’該等陰極係位於該下基板之上表面，該等電子發射 體係位於該等陰極之上；—夾置該上基板與該下基板間之 陽極板，該陽極板之下表面具有複數個溝槽或開口，且該 2〇等電子發射體組裝後係容置於該等溝槽或開口中；以及一 位於該等溝槽或開口内表面之發光層。 藉此結構，電子發射體在陽極板的電壓吸引下，發射 出電子，而撞擊位於陽極板凹槽（或開口）中的發光層，使發 200810589 光層受激發放光，此發光層的發光會被陽極板反射，而穿 過下基板向外發光’形成平面光源。 相較於習知之場發射照明模組（如圖1所示），本發明之 平面式場發射照明模組之陽極板具有複數個溝槽或開口， 因此，可增加場發射發光面積、與發光亮度，並且使發射 至陽極板的電子分佈均勻。而且，溝槽或開口之内表面可

10 15 反射不同方向的發光層的發光，而提高出光量與發散出光 方向使出光更均勻。 可避免習知場發射照明模組（如圖j所示）中 特殊之機械手臂放置所引起的成本上升， 精密對準要求。 此外，本發明之平面式場發射照明模組之陽極板本身 可當作間隔體，故不需外加間隔體於場發射照明模組中， 的間隔體，需用 而且安裝容易無 防極极材料可為金屬板或表面形成有金屬 之絕緣板，更料金屬板。當本發日㈣極板為金屬板 由於金屬導電性佳’電子易導出，且金屬導熱快，可避 陽極板過熱。而且，陽極板背面還可選擇性的形成」 散熱用之黑色塗裝，故更容易將熱量散出。 - 本發明之平面式場發射照賴組之陽極板為— 數個溝槽或開口之導電板 /、有1 职—之v電扳忒溝槽或開口的橫截面形 限疋，較佳為V形、、半圓形 或其組合。 、梯形、不規則形 本發明平面式場發射照明模纽 程需求而調整各溝_彼bn 〇板之溝槽可視製 溝槽彼此間的距離、排列方式、或數目， 20 200810589 以、日到最佳使用效率。故本發明之平面式場發射照明模組 之陽極板之溝槽形狀不限定，較佳為長條形、彎曲形、鑛 窗形、不規則形、或其組合形狀之條帶狀溝槽。本發明陽 極板之溝槽寬度不限定，較佳為寬度相等。本發明陽極板 5之屢槽的排列方式不限定，較佳為互相平行排列☆下基板。 同樣的，本發明平面式場發射照明模組之陽極板之開 口可視製程需求而調整各開口彼此間的距離、排列方式、 卜或數目’以達到最佳使用效帛。因此，本發明之平面式場 發射照明模組之陽極板之開口形狀不限定，較佳為具有相 1〇 等大小之圓形開口。 本發明之平面式場發射照明模組所適用之陰極形狀無 =制’較佳為條帶狀陰極，更佳可為長條形、彎曲形、鋸 二形、或不規則形之條帶狀陰極。本發明之陰極寬度不限 二，較佳為寬度相等。本發明之陰極的排列方式不限定， 15 較佳為互相平行排列於下基板。 . A本發明所使用之電子發射體材料I1艮定，較佳為一含碳 化合物（carbon-based material)，更佳為選自由石墨、鑽石、 類鑽石結構碳（diamond-like carb〇n)、奈米碳管、碳六十、 及其組合所組成之羣組。 2〇 本發明平面式場發射照明模組所照射出的光線色彩無 限制，可視本發明發光層中發光材料的不同而照射出需求 =光線色彩。其中，本發明之發光層可劃分複數個顯示區、 或可整合為一體，以搭配不同色彩之照明需求。本發明之 發光層材料不限冑，較佳為螢光粉層或鱗光粉層。 200810589 本發明之平面式場發射照明模組可選擇性的更包括一 具有圖樣之絕緣層，此絕緣層係位於各個陰極之兩侧 提供電性絕緣之用。本發明絕緣體形狀無任何限制，可仿 據本發明陰極形狀與其排列方式而配合調整，較 ^ 條狀之絕緣體。 々長 、本發明之平面式場發射照明模組可選擇性的更包括

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-導電層於該上基板之下表面，該導電層之材料不限定， 較佳為透明導電層或金屬層。 ’ 本發明之平面式場發射照明模組可選族性的更包括有 :散熱層位於該陽極板之上表面，該散熱層之材料不限 疋，較佳為一黑色塗裝材料。 、本發明之平面式場發射照明模組可選族性的更包括 j數個位於該上基板與該下基板間之封膠層以提供— 密閉空間於該平面式場發射照 ° 可選擇性的設置有-吸氣躲其中。中閉空間 本發明之平面式場發射照明模組可應用於任一 照明之領域，較佳可應用於顯示 态次叙千面式照明設備 【實施方式】 實施例一 睛茶閱圖2,為本發明 Μέκ?ηί)^ 只他例十面式場發射兵 杈、、且200之剖面示意圖。本實施例之平面式塥 十曲式％發射照明本 匕括有一上基板201、一下基板2〇2、一具有複裏 20 200810589 溝槽204之陽極板203、以及一位於溝槽204内表面之發光層 205。 如圖2所不，本實施例上基板201之下表面形成有'層 氧化銦錫（ITO)當作導電層206，作為向外連接的導線之 5 用，使外部電源可透過導電層206施與陽極板203適當之電 壓。而下基板202之上表面則形成有複數個長條狀陰極 207，陰極207之上表面形成有電子發射體208作為發射電子 之用。在本實施例中，陰極207之材料為銀膠，這些陰極207 i 彼此以相等之間距互相平行排列，且每個陰極207之寬度相 10 同，而電子發射體208之材料則為奈米碳管，這些電子發射 體208於組裝後會容置於溝槽204中。 請同時參閱圖2與圖3，圖3為陽極板203之立體圖。在 本實施例中，陽極板203之溝槽204為橫截面形狀U型之長條 型溝槽，這些溝槽204彼此以相等之間距互相平行排列，並 15 且每個溝槽204之寬度相同。本實施例之陽極板203為鋁金 屬板。在此陽極板203之上表面形成有輻射散熱用黑色塗裝 I 209，幫助陽極板203散熱，而在陽極板203之構槽204内表 面則形成有螢光粉層作為發光層2 0 5。 本實施例之平面式場發射照明模組200於組裝後，電子 20 發射體208會容置於溝槽204中。因此，當分別提供陰極207 與陽極板203 —電壓時（提供給陽極板203的電壓高於提供 給陰極207之電壓），電子發射體208射出的電子會被陽極板 203的電壓吸引，而撞擊形成溝槽204内表面的發光層205, 使發光層205受激放光。此發光層205的放光會被溝槽204内 11 200810589 表面反射，穿透下基板2〇2而為外部所見。由於溝槽綱之 橫截面形狀為U型’因此可打散與反射不同方向之放光，使 場發射照明模組的放光更均勻。 $另外，在場發射照明模組2⑼的上基板加與下基板搬 5間還可以形成-封膠層21〇以提供一内部密閉空間，並加設 -吸氣劑211於㈣㈣空間中，以提高場發射照明模組 200的真空度。 實施例二 10 、請參閱圖4,為本發明另一較佳實施例平面式場發射照 明模組400之剖面示意圖。本實施例之平面式場發射照明模 組400之結構除了陽極板403與實施例一不同之外，其餘與 實施例一大致相同。 如圖4所示，本實施例上基板4〇1之下表面形成有一層 15氧化銦錫（IT0)當作導電層406。下基板4〇2之上表面則形成 有複數個長條狀陰極407，陰極407之上表面形成有電子發 > 射體408作為發射電子之用。在本實施例中，陰極4〇7之材 料為銀膠，這些陰極4〇7彼此以相等之間距互相平行排列， 且每個陰極407之寬度相同，而電子發射體4〇8之材料則為 20 奈米碳管，這些電子發射體408於組裝後會容置於溝槽4〇4 中。 如圖4所示，本實施例之陽極板403為具有凹凸之金屬 板’其係以沖壓方式形成。同樣的，本實施例之陽極板403 之溝槽404為橫截面形狀U型之長條型溝槽，這些溝槽404 25 彼此以相等之間距互相平行排列，並且每個溝槽404之寬度 12 200810589 4 相同。本實施例之陽極板403為鋁金屬板。在此陽極板4〇3 之上表面形成有輻射散熱用黑色塗裝彻，幫助陽極板4〇3 散熱’而在陽極板403之構槽404内表面則形成有榮光粉層 作為發光層405。本實施例之平面式場發射照明模組糊於 5 組裝後，電子發射體408會容置於溝槽4〇4中。 實施例三 . 請同時參閱圖5與圖6,圖5為本發明另一較佳實施例平 面式場發射照明模組500之剖面示意圖，圖6為陽極板5〇3之 10 立體圖。 如圖6所示，本實施例之陽極板5〇3具有複數個開口。 在本實施例中，陽極板503之開口 504為橫截面形狀u型之圓 型開口，這些開口 504以相等之間距排列，並且每個開口 5〇4 之大小相同。本實施例之陽極板5〇3為鋁金屬板。如圖5所 15示，此險極板503之上表面還可形成有輻射散熱用黑色塗裝 509,幫助陽極板503散熱，另外，在陽極板5〇3之開口 5〇4 ί 内表面則形成有螢光粉層作為發光層5〇5。 請參閱圖5，本實施例上基板5〇1之下表面形成有一層 氧化銦錫（ΙΤΟ)當作導電層506。本實施例下基板5〇2之上表 20 面則形成有複數個不連續的長條狀陰極507,其位置係對應 於陽極板503之開口 504,且陰極507之上表面形成有電子發 射體508。因此，本實施例之平面式場發射照明模組5〇〇於 組裝後，電子發射體508會容置於開口 5〇4中。在本實施例 中，陰極507之材料為銀膠，而電子發射體5〇8之材料為奈 25 米碳管。 13 200810589 實施例四 一圖7為本發明平面式場發射照明模組之陽極板7〇3的另 -實施態樣。如圖7所示，陽極板7〇3之溝槽為錯齒形之 連續條帶狀，這些溝槽7〇4彼此以相等之間距互相 溝槽7〇4之寬度相同，在本實施例中，溝槽704 k截面形狀為㈣°本實施例之陽極板703於組裝成平面式 2射照明模組時’陰極的形狀與位置需對應於陽極板I 溝槽，使電子發射體容置於溝槽中。 上述實，例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專、^ 於上述實施例。 ^專心圍料為準，而非僅限 【圖式簡單說明】 15 20 圖1係習知之平面式場發鼾 穷七射舨明楔組之剖面示意圖。 圖2係本發明一較佳實施M H % 4 面示意圖。 例之千面杨發射照明模組之剖 圖3係圖2陽極板之立體示意圖。 圖4係本發明又_較伟告7 剖面示意圖。 “例之平面式場發射照明模組之 圖5係本發明另一較佳者 剖面示意圖。 u例之平面式場發射照明模組之 圖6係圖5陽極板之立體示:意圖。 14 200810589 圖7係本發明再一較佳實施例之平面式場發射照明模組之 陽極板示意圖。 【主要元件符號說明】 上基板 100,201，401，501 螢光粉層102 陰極 104,207,407,507 絕緣層106 場發射照明模組200,400,500 溝槽 204,404,704 導電層 206,406,506 封膠層210 開口 504 陽極101 下基板 103,202,402,502 電子發射體105,208,408,508 支撐體107 陽極板 203,403,503,703 發光層 205,405,505 黑色塗裝209,409,509 吸氣劑211 15

Claims (1)

1. 200810589 十、申請專利範圍： 1 · 一種平面式場發射照明模組，包括： 一上基板； 一包含複數個陰極、與複數個電子發射體之下基板； 其中’该專陰極係位於該下基板之上表面，該等電子發射 體係位於該等陰極之上；

   夾置该上基板與該下基板間之陽極板，該陽極板之 下表面具有複數個溝槽或開口，且該等電子發射體組裝後 係谷置於該等溝槽或開口中；以及 10 位於該等溝槽或開 Π衣曲之發光層 15

   20 2.如申請專利範圍第丨項所述之平面式場發射照明模 組，其中’該等溝槽之橫截面形狀係選自由v形、u形 圓形、弧形、梯形、不規則形、以及其組合所組成之羣組。 3 ·如申凊專利範圍第1項所述 只吓义又十面式％發射照明模 、、，，、中’㈣溝槽之形狀係選自由長條形、 齒形、不規則形、以及其組合所組成之羣組。 y 、 4·如申請專利範圍第2項所述之平 組，其中，該等溝槽之寬度相等。 發射照明模 5. 如申請專利範圍第丨項所述之平面 組，其中，該等溝槽之間距相等。 ’發射照明模 6. 如申請專利範圍第〗項所述之平面 組，其中’該等溝槽係互相平行排列。 》射照明模 16 200810589 組，其咖請所述之平面切發射照明模 ®形，=形狀麵自㈣彡、⑽、半 广梯形、不規則形、以及其組合所組成之羣組。 组，装中°中請專利範圍第1項所述之平面式場發射照明模 、八中’该等開口之形狀係為圓形。 組 二如申請專利範圍第!項所述之平面式場發射照明模 /、甲’该陽極板之材料為金屬。 组，如中Λ專利範圍第1項所述之平面式場發射照明模 、’、’该陽極板之材料為紹。 ^ ·如申請專利範圍第i項所述之平面式場發射照明模 、、且’/、肀，該陽極板之電壓高於該陰極之電壓。 12·如申請專利範圍第n項所述之平面式場發射昭明 权組’其中’該平面式場發射照明模組更包 於該上基板之下表面。冤層 15 如巾請專利範圍第12項所述之平面式場發射照明 桓組，其中，該導電層為透明導電層或金屬層。 14.如申請專利範圍第旧所述之平面式場發射照明模 組’其中，該平面式場發射照明模組更包括有一散熱立 於該陽極板之上表面。 ^ s 20 ^ I5·如申請專利範圍第14項所述之平面式場發射照明 模組’其中，該散熱層為一黑色塗裝材料。 16.如申請專利範圍第丨項所述之平面式場發射照明模 組，其中，該平面式場發射照明模組更包括至少—位於該 17 200810589 間之封膠層以提供一内部密閉空間於該 十®式％發射照明模組中。 5 模：，7·::請範圍第16項所述之平面式場發射照明 劑位於該胸㈣空間卜 k括至少-吸氣 組 18·如申請專利範圍第丨項所述之 其中，該陰極之材料為金屬。面“發射照明模 如申請專·圍第㈤所述之平面柄 八中，該電子發射體為奈求碳材、鑽石、㈣旛吴 20·如申請專利範圍第旧所述之平面式鑽石。 其中，該發光層為螢光粉層或磷光粉層。"照明模 18