专利名称：场发射光源模块及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种平面光源模块及其制造方法，特别涉及一种场发射平面光源模块及其制造方法。
背景技术：
随着光电技术的快速发展，平面光源在许多光电产品上的应用也越来越广泛。在公知的技术中，平面光源除了广泛地应用于平面显示装置外，也常应用于照明、装饰或指示用光源等领域。然而，当前技术中常使用的平面光源模块所使用的光源几乎都不是直接产生平面光，而是利用其它光学元件的帮助来转换成平面光。例如，目前液晶显示装置利用冷阴极荧光灯管(CCFL)来作为其平面光源模块的光源，为了使冷阴极荧光灯管(直线状)的光源能均匀地转化成平面光源，在整个光源模块中必须搭配反射板、导光板、增亮片、扩散片等光学装置才能达到将线光源转换成面光源的目的。然而，这样的平面光源模块因为所搭配的光学构件众多，而每经过一种光学元件便会造成光线效率的折损，因此这样的平面光源模块常会面临整体亮度不足、光线均匀度调校困难、组装复杂及成本过高等困扰。
然而，随着大型液晶显示器，如LCD-TV产业的快速发展，对于平面光源背光模块的需求急速地增加。因而也迫使未来平面光源模块将朝大型化、高辉度、薄形化、低功率、低成本等方向发展。在目前积极发展的平面光源技术中，场发射(field emission)平面光源是完全符合这些发展需求的次世代平面光源技术。与目前公用的背光模块相比，场发射平面光源不仅构造简单，而且具有亮度高、省电、体积小、易于平面化与大型化的优点，完全符合未来平面光源的需求。而且，除了应用于液晶显示器的背光模块外，场发射平面光源也可适用于装饰、照明或指示用等光源系统。
尽管场发射平面光源的应用已经发展了一段时间，然而其在实际应用上仍存在其它亟待克服的问题。例如美国专利第5,760,858号中公开了一种具高能量使用效率的场发射光源，应用于液晶显示器的背光模块；然而，该专利中的场发射光源整合于液晶显示器的工艺中，因此使用了高精密性的半导体工艺，从而增加了制造成本，并降低了大量生产的可行性。另外，除了工艺方面的问题以外，场发射平面光源还存在性能操作上与可靠度方面的问题。请参照图1，其为公知的一种场发射平面光源100’的结构示意图，其中，该场发射平面光源100’主要包含平行排列的一阳极板10’与一阴极板20’，其中该阳极板10’主要由一透光基板(或玻璃基板)12’、一阳极电极层14’以及一荧光层16’所构成，其中，该阳极板10’具有正电位以吸引电子来撞击该荧光层16’而发光。该阴极板20’由另一透光基板22’以及一阴极电极层24’所组成。该阴极板20”具有负电位以产生一电子束，其中该阴极电极层24’上除了具有提供电子束的导线电极(图中未示出)外，还包含用以增加电场的栅极(图中未示出)，其用于增加电子流的密度。然而，在高亮度的需求下，前述的场发射平面光源必须通过提高该阳极板10’的电压并增加该阴极板20’的电子流密度来达到提高亮度的目的，但是，这样的操作模式不仅会增加功率的消耗，而且会使阳极板的温度急速增加，造成面板受热变形或破裂。
发明内容
鉴于上述的缺点，本发明的发明目的在于提供一种具有散热能力并能提高光线使用率的场发射平面光源模块及其制造方法，以使场发射平面光源能在提高亮度的情况下，克服因温度上升所产生的问题。
本发明的第一构想提出一种场发射光源模块，其包含一阴极板、一阳极板；其中，该阴极板上具有一电子发射源，用以发射一电子束，而该阳极板上具有一阳极电极层及一荧光层；其中，一真空结构，形成在该阴极板与该阳极板之间，且该阳极电极层及该荧光层分别位于该真空结构中；其中，一反射层，形成在该阳极板的非真空结构的一侧，以形成一镜面结构。
根据上述构想，其中，该电子束受该阳极电极层作用而撞击该荧光层以产生一光源，该光源的一部份穿透该阳极板后由该镜面结构所反射，并向该阴极板侧发出，以提高该场发射光源模块的亮度。
根据上述构想，其中该阳极板与该阴极板由一透光基板所构成。
根据上述构想，其中该反射层为具有高反射率的一金属层。
根据上述构想，其中该反射层为具有高热传导率的一金属层。
根据上述构想，其中该反射层外侧还包含一散热装置，以改善该阳极板的散热效果。
根据上述构想，其中该反射层具有高膨胀系数，以平衡该阳极板受热后所产生的扭曲应力。
本发明的第二构想提出一种场发射光源模块，其由一第一透光基板以及一第二透光基板所组成；其中该第一透光基板还包含一电极层及一荧光层，形成在该第一透光基板与该第二透光基板的相对侧；该第二透光基板则与该第一透光基板相对排列，并且其上具有一电子发射源，用以发射一电子束；以及一反射层，形成在该第一透光基板的外侧，以形成一镜面结构。
根据上述构想，其中，该电子束受该电极层的吸引而撞击该荧光层，以产生一光源，该光源的一部份穿透该第一透光基板后由该镜面结构所反射，向该第二透光基板侧发射，以提高该场发射光源模块的亮度。
根据上述构想，其中该第一与第二透光基板为一导电玻璃。
根据上述构想，其中该反射层为具有高反射率的一金属层。
根据上述构想，其中该反射层为具有高热传导率的一金属层。
根据上述构想，其中该反射层的外侧还包含一散热装置，以利于该第一透光基板散热。
根据上述构想，其中该反射层具有高膨胀系数，以平衡该第一透光基板受热后所产生的扭曲应力。
本发明的第三构想也提出一种制造场发射平面光源模块的方法，其至少包含下列步骤(1)提供一阴极板与一阳极板；(2)在该阴极板上，形成一阴极电极层；(3)在该阳极板的一侧面，依序形成一电极层以及一荧光层；以及(4)在该阳极板上的另一侧面，形成一反射层。
根据上述构想，其中步骤(4)利用沉积工艺形成该反射层。
根据上述构想，其中该沉积工艺为溅镀、电镀、无电镀、蒸镀工艺其中之一。
根据上述构想，其中步骤(4)利用贴合(bonding)工艺形成该反射层。
通过下列附图的较佳具体实施例对本发明进行说明，以更深入地了解本发明。
图1是表示公知的一穿透式场发射平面光源结构的具体实施例；图2表示根据本发明的一反射式场发射平面光源结构的具体实施例；图3(A)是表示公知的穿透式场发射平面光源结构在荧光层上所产生的光线的传送路径；图3(B)是表示本发明的反射式场发射平面光源结构在荧光层上所产生的光线的传送路径；图4表示根据本发明的反射式场发射平面光源结构的工艺方法。
其中，附图标记说明如下100’穿透式场发射平面光源 100反射式场发射平面光源10’阳极板10阳极板12’透光基板12第一透光基板14’阳极电极层14阳极电极层16’荧光层 16荧光层20’阴极板20阴极板22’透光基板22第二透光基板24’阴极电极层24阴极电极层30反射层50真空结构具体实施方式
请参阅图2，其表示根据本发明所提出的一种反射式场发射平面光源100的结构示意图。如图2所示，本发明所提出的反射式场发射平面光源100包含一阳极板10与一阴极板20，其中，在该阳极板10与该阴极板20之间的封闭空间经过真空处理，以形成一真空结构50。如图中所示，该阳极板10主要由一第一透光基板12(通常为导电玻璃，如ITO玻璃等)、一阳极电极层14以及一荧光层16所构成；而该阴极板20则是由一第二透光基板22以及一阴极电极层24所构成；其中，该阴极电极层24为一电子发射源，用以向该阳极板10发射一电子束，以撞击该荧光层16而发光。与图1公知的穿透式场发射平面光源100’相比，图2所示的反射式场发射平面光源100在其阳极板10的非真空侧表面上具有一反射层30，以使该阳极板10上形成一镜面结构，其能将该荧光层16上所产生的光线向该阴极板20的方向反射。因此，本发明所提出的反射式场发射平面光源100与公知的穿透式场发射平面光源100’的发光方向完全相反。
请继续参阅图3(A)及图3(B)，其进一步说明公知的穿透式场发射平面光源100’与本发明的反射式场发射平面光源100在荧光层上的光线传送路径的比较。当阴极板20上的电子发射源受电场作用发射出一电子束时，该电子束因受该阳极电极层作用加速撞击该荧光层16而产生一光源。如图3(A)及图3(B)所示，在该荧光层16上所产生的光线不具方向性，因而会产生部分反射及部分穿透的现象。从图3(A)及图3(B)的比较中可以看出，公知的穿透式场发射平面光源100’结构中，只有穿透该第一透光基板12’的部分光线会被利用；而在本发明的反射式场发射平面光源100结构中，穿透该第一透光基板12的部分光线在抵达该反射层30后会产生镜面反射，从而转向朝该阴极板20侧发出，由此可以提高该场发射平面光源100的光线使用率。
在一较佳具体实施例中，该场发射平面光源100的反射层30由沉积在该第一透光基板12外侧的一金属层所构成，其中该金属层除了需具备有高反射率外，也可以选择具有高热传导率的金属，如铜、铝、银等金属，以迅速将在该阳极板10所产生的热源传导出来(如图3中的ΔH所示)。此外，由于在高温的情况下，该阳极板10会因为该阳极电极层14与该第一透光基板12的膨胀系数的差异，而使该阳极板10产生扭曲变形、或在更严重时会产生破裂，但是，通过将该反射层30选择为具有高膨胀系数的材料，可以有效地平衡该第一透光基板12两侧的应力，以减少该阳极板10扭曲变形或甚至破裂的可能。本发明的反射式场发射平面光源100除了上述构造外，还可以在该反射层30上装设散热装置(图中未示出)，如散热鳍片、散热膏及风扇等装置，以有效地降低该阳极板10的温度。
请参阅图4，其说明本发明的反射式场发射平面光源模块100的工艺方法。如图4中所示，该工艺方法分成阴极板工艺与阳极板工艺两部分在阴极板部分，首先提供一阴极板的第二透光基板22，接着，在该第二透光基板22上形成一阴极电极层24；在阳极板部分则先提供一阳极板的第一透光基板12，接着，在该第一透光基板12的其中一侧依序形成一阳极电极层14以及一荧光层16，并在该第一透光基板12的另一侧形成一反射层30。上述的阳极板10与阴极板20的工艺可以视情况同时或依序进行。在分别完成该阳极板10与该阴极板20的结构后，即可进行该阳极板10与该阴极板20的封装程序，其中该阳极板10上的该阳极电极层14与该荧光层16以及该阴极板20上的该阴极电极层24相对排列，并且将两电极板间的封闭空间进行真空处理，即完成本发明的反射式场发射平面光源模块。
在一较佳具体实施例中，上述的工艺方法中利用沉积(deposition)工艺来形成该反射层30，其中所述的沉积工艺可以是溅镀、电镀、无电镀、蒸镀工艺其中之一。此外，上述的工艺方法也可以利用贴合(bonding)工艺来形成该反射层30。
本发明可由本领域的普通技术人员进行各种修改，但都不脱离本发明的权利要求书所要保护的范围。
权利要求
1.一种场发射光源模块，其包含一阴极板，其具有一电子发射源，用以发射一电子束；一阳极板，其具有一阳极电极层及一荧光层；一真空结构，形成在该阴极板与该阳极板之间，其中该阳极电极层及该荧光层位于该真空结构中；以及一反射层，形成在该阳极板的非真空结构的一侧，以形成一镜面结构；其中，该电子束受该阳极电极层的作用而撞击该荧光层以产生一光源，该光源的一部分穿透该阳极板后由该镜面结构反射，并向该阴极板侧发出，以提高该场发射光源模块的亮度。
2.如权利要求1所述的场发射光源模块，其中该阳极板与该阴极板具有一透光基板。
3.如权利要求1所述的场发射光源模块，其中该反射层为具有反射率的一金属层；及/或该反射层为具有热传导率的一金属层。
4.如权利要求1所述的场发射光源模块，其中该反射层外侧还包含一散热装置，以利于该阳极板散热；及/或该反射层具有膨胀系数，以平衡该阳极板受热后所产生的扭曲应力。
5.一种场发射光源模块，其包含一第一透光基板；一第二透光基板，在该第一透光基板一侧，其上具有一电子发射源，用以发射一电子束；以及一反射层，形成在该第一透光基板的另一侧，以形成一镜面结构；其中，该第一透光基板还包含一电极层及一荧光层，形成在该第一透光基板与该第二透光基板的同侧；并且，该电子束受该电极层的吸引而撞击该荧光层，以产生一光源，该光源的一部分穿透该第一透光基板后由该镜面结构反射，向该第二透光基板侧发射，以提高该场发射光源模块的亮度。
6.如权利要求5所述的场发射光源模块，其中该第一透光基板与该第二透光基板为一导电玻璃。
7.如权利要求5所述的场发射光源模块，其中该反射层的外侧还包含一散热装置，以利于该第一透光基板散热；及/或该反射层具有膨胀系数，以平衡该第一透光基板受热后所产生的扭曲应力。
8.一种制造场发射平面光源模块的方法，其包含下列步骤(1)提供一阴极板的基板与一阳极板的基板；(2)在该阴极板的基板上，形成一阴极电极层；(3)在该阳极板的基板的一侧面上，依序形成一电极层以及一荧光层；以及(4)在该阳极板的基板的另一侧面上，形成一反射层。
9.如权利要求8所述的方法，其中步骤(4)利用沉积工艺形成该反射层，而该沉积工艺为溅镀、电镀、无电镀、蒸镀工艺其中之一。
10.如权利要求8所述的方法，其中步骤(4)利用贴合工艺形成该反射层。
全文摘要
本发明涉及一种反射式场发射平面光源模块及其制造方法，其由一第一透光基板以及一第二透光基板所组成；其中该第一透光基板还包含一电极层及一荧光层，形成在该第一透光基板与该第二透光基板的相对侧，该第二透光基板与该第一透光基板相对排列，其上具有一电子发射源，用以发射一电子束。该反射式场发射平面光源模块的特征为一反射层，形成在该第一透光基板的外侧，以形成一镜面结构。因而，在该荧光层上所产生的光源的一部分穿透该第一透光基板后，会由该镜面结构反射，并向该第二透光基板侧发射，以提高该反射式场发射平面光源模块的亮度。
文档编号G02F1/13GK1953138SQ200510114148
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者周麟恩, 林炳南, 傅传旭 申请人:财团法人工业技术研究院