CN101009197A

CN101009197A - 平面光源产生装置及驱动该装置的方法

Info

Publication number: CN101009197A
Application number: CN 200610001697
Authority: CN
Inventors: 林伟义; 林炳南; 萧名君; 江良祐
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-01

Abstract

本发明提供一种平面光源产生装置及驱动该装置的方法。其中该平面光源产生装置不仅在阴极且在栅极上皆形成发射层，因而通过该平面光源产生装置施加交流电源(AC)，则公知的AC的工作周期(dutycycle)可得到100％，而达到如施加直流电源(DC)一样得到高亮度的平面光源。

Description

平面光源产生装置及驱动该装置的方法

技术领域

本发明涉及一种光源产生装置及驱动该装置的方法，且特别涉及一种平面光源产生装置及驱动该装置的方法。

背景技术

场发射显示器发光原理，是在真空环境下利用电场将材料尖端的电子吸引出，而离开阴极板的场发射电子受阳极上正电压的加速吸引，撞击至阳极的荧光粉而发光(Luminescence)。传统上，阴极板是作为场电子发射源，而阳极板作为发光源。如图1所示的公知场发射装置，其中阴极板10射出的电子撞击阳极板20上的荧光层201而发光。其中该阴极板10包括玻璃基板102及形成在其上的阴极，栅极与发射层101。请参照图2所示的公知阴极，栅极与电子发射层101的俯视图，其由多个条状栅极101a和多个条状阴极101b相互间隔排列所构成，且其中多个发射层101c形成在该多个条状阴极101b上。

且该阳极板20包括玻璃基板203，导电反射层202及荧光层201，且导热降温装置30置于该玻璃基板203上。其中该荧光层201由可产生红，蓝及绿三色的荧光粉组成的白光或是直接是白色的荧光粉所组成。而101c电子发射层则由某些具有低功函数的材质，例如金属钼(Mo)，碳化钛(TiC)、钨(W)、硅(Si)及纳米碳管所构成；通过该材料可提供为该电子发射层的发射源的材料。因此，由阴极板10的发射层所射出的电子撞击阳极板20上的荧光层201而产生红，蓝及绿三色的混合光(即白光)或直接为白光的荧光粉的白光，但阳极板上的导电反射层202会将该白光反射，而反射光穿透阴极板10从阴极板另一面10a穿出。因此，当此场发射显示器作为背光光源时，是将显示元件装置靠近阴极板，以靠近阴极板10a那一面为受光面。当然，本发明的在另一实施例可不采用该导电反射层202以使产生的白光自该阳极板20穿透出，而使靠近阳极板20那一面为受光面。

由于反射光需穿透阴极板，因此，阴极板的电极层与栅极层设计在同一层，通过单一工艺步骤而同时形成电极结构与栅极结构。且当使用场发射显示器作为其他元件的背光光源时，其与冷阴极射线灯管(CCFL)或发光二极体(LED)相比来说，是发光较为均匀的平面发光元件。此时，阴极板的电极与栅极的电压乃通过交流电(AC)来驱动以产生可撞击荧光层201的电子，但使用AC方式驱动则会有明暗时间切换，以场发射平面光源而言，用AC驱动只是利用人眼的视觉暂留来得到类似连续的光源，但实际上用AC驱动场发射平面光源，其光源亮度会因为所切的工作周期(duty cycle)而对亮度有所影响，而直接用直流电(DC)驱动虽然是最直接的亮度，则又会造成过量功率消耗等其他额外的问题发生，因此如何用AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度对业界而言是极欲解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是在提供一种平面光源产生装置，其由多个条状栅极和多个条状阴极相互间隔排列所构成，且多个发射层不仅形成在该多个条状阴极上也形成在该多个条状栅极上，以达到该多个条状栅极和多个条状阴极二者可交换发射电子的功效。

根据本发明的第一实施例平面光源产生装置的阴极101b是被接地，而该栅极是被供给上下振幅为正50～500V与负50～500V的交流方波电压。通过此驱动方式可知在第一时间间隔，阴极与栅极的电压差为正100V，使得栅极上的发射层产生电子。反之，在第二时间间隔阴极与栅极的电压差为负100V，使得阴极上的发射层产生电子。结果在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。

根据本发明的第二实施例平面光源产生装置的电压驱动图。其中阴极与栅极分别耦合至第一直流方波电压及第二直流方波电压，且该二个直流方波电压的相位差大于0度小于或等于180度。如此而达到如第一实施例所示的不管在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。

根据本发明的第三实施例平面光源产生装置的电压驱动方式。其中将阴极接地而栅极则电性耦合至上下振幅为正50～500V与负50～500V的交流电压。由此驱动方式，阴极与栅极则交换地打开(turnon)以使发射层产生电子，故不管在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为公知场发射装置图。

图2为公知阴极，栅极与发射层的俯视图。

图3A及3B为根据本发明较佳实施例的场发射的平面光源产生装置的阴极，栅极与发射层的俯视图。

图4为根据本发明的第一实施例平面光源产生装置的阴极与栅极的直流方波电压线路图。

图5为根据本发明的第二实施例平面光源产生装置的电压驱动图。

图6表示本发明的阴极接地且栅极被耦合至上下振幅为正100V与负100V的交流方波电压。

图7表示本发明的耦合至阴极的第一直流方波电压与耦合至栅极的第二直流方波电压的相位差为180度。

图8表示本发明的阴极接地而栅极则电性耦合至上下振幅为正100V与负100V的交流电压。

主要元件标记说明

10：阴极板

101a或101a’：栅极

101b或101b’：阴极

101c或101c’：电子发射层

102：透明玻璃基板

20：阳极板

201：荧光粉

202：导电反射层

203：玻璃基板

30：导热降温装置

具体实施方式

根据本发明的实施例，此场发射显示器作为背光光源时，是将显示元件装置靠近阴极板，以靠近阴极板10a那一面为受光面。当然，本发明在另一实施例可不采用该导电反射层202以使产生的白光自该阳极板20穿透出，而使靠近阳极板20那一面为受光面。

请参照图3A及3B，其表示根据本发明较佳实施例的一种场发射的平面光源产生装置的阴极，栅极与电子发射层101的俯视图。为了易于解说起见，本发明的较佳实施例是该阴极与栅极具条状外形(如图3A所示)为例，但也可具有波状外形(如图3B所示)或其他规则性几何形状。在图3B中，101a’，101b’及101c’分别代表栅极，阴极和电子发射层。其中该多个条状栅极101a和多个条状阴极101b相互间隔排列所构成，但该发射层101c不仅形成在该条状阴极101b上也形成在该条状栅极101a上。其中形成该发射层在该多个条状栅极101a和多个条状阴极101b电极上的步骤包括合成纳米碳管(CarbonNanotube；CNT)、或其他有场发射特性的材料调成浆料后，以网版印刷涂布纳米碳管层覆盖于上述电极上。或者是形成该发射层在该多个条状栅极101a和多个条状阴极101b电极上的步骤包括直接形成纳米碳管层(CNT)或其他有场发射特性的材料覆盖于该些电极上。当然，该多个发射层的材质也可为钼(Mo)，硅(Si)，氧化锌(ZnO)，碳化纤维(carbon fiber)或石墨(graphite)。

因此，本发明的平面光源产生装置的可撞击荧光层201的电子不仅可由该多个条状阴极101b提供且可由该多个条状栅极101a来提供。通过适当地以交流电(AC)来驱动本发明的平面光源产生装置；即通过交流电(AC)来驱动栅极101a与阴极101b，使二者间的电压差做正负交替地的互换。换言之，即使栅极101a与阴极101b二者交换地产生电子。故本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。

接着，请参照图4，其表示根据本发明的第一实施例平面光源产生装置的多个条状阴极101b与多个条状栅极101a的直流方波电压线路图。其中102为透明玻璃基板，且该多个条状阴极101b如图6所示的C线被接地，而该多个条状栅极101a被耦合至如图6所示的G线的上下振幅为正100V与负100V的交流方波电压。通过此驱动方式可知在第一时间间隔(即从t＝0至第一虚线)阴极101b与栅极101a的电压差为正100V，使得该多个条状栅极101a上的发射层101c产生电子。反之，在第二时间间隔(即从第一虚线至第二虚线)阴极101b与栅极101a的电压差为负100V，使得该多个条状阴极101b上的发射层101c产生电子。结果在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。当然，该交流方波电压的振幅范围也可设定为正50～500V间及负50～500V间。

接着，请参照图5，其根据本发明的第二实施例平面光源产生装置的电压驱动图。其中该多个条状阴极101b与该多个条状栅极101a分别耦合至第一直流方波电压及第二直流方波电压，且该二个直流方波电压源的相位差大于0度小于或等于180度。即如图7所示，该多个条状栅极101a的第二直流方波电压G与该多个条状阴极101b的第一直流方波电压C的相位差大于0度小于或等于180度。如此而达到如第一实施例所示的不管在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。

同时，根据本发明的第三实施例，即图8所示，即将该多个条状阴极101b接地而该多个条状栅极101a则电性耦合至上下振幅为正100V与负100V的交流电压G。由此驱动方式，该多个条状阴极101b与该多个条状栅极101a则交换地打开(turn on)以产生电子，故不管在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。当然，该交流电压G的振幅范围也可设定为正50～500V间及负50～500V间。

综上所述，通过本发明的该发射层101c不仅形成在该该多个条状阴极101b上也形成在该多个条状栅极101a上的阴极板构造，并配合本发明三种实施例的电压驱动方式，可与公知的交流电压源驱动相比具有不管在任何时段，本发明的平面光源产生装置的面板总是在点亮的状态，而达到AC的驱动方式来达到和DC驱动的相同亮度的功效。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种平面光源产生装置，其特征是包括：

阳极板，其包括玻璃基板，及荧光层；

阴极板，其设置成相对该阳极板且包括玻璃基板及形成在其上的多个阴极，多个栅极与多个电子发射层，其中该多个阴极与多个栅极的排列是由二者相互间隔排列所构成且该多个电子发射层不仅形成多个阴极上且也形成在该多个栅极上。

2.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该阳极板还包括导电反射层。

3.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该阳极板还包括置于该玻璃基板上的导热降温装置。

4.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该多个阴极的形状为条状，波状或其他规则性几何形状。

5.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该多个栅极的形状为条状，波状或其他规则性几何形状。

6.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该形成该多个电子发射层于该多个阴极与该多个栅极上的步骤包括合成纳米碳管调成浆料后，以网版印刷涂布纳米碳管层覆盖于该多个阴极及该多个栅极上。

7.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该形成该多个电子发射层于多个阴极与该多个栅极上的步骤包括直接形成该纳米碳管层覆盖于该多个阴极及该多个栅极上。

8.根据权利要求6所述的平面光源产生装置，其特征是该多个电子发射层的材质可为钼，硅，氧化锌，碳化纤维或石墨，或是其他可为电子发射源的材质。

9.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该荧光层由可产生红，蓝及绿三色的荧光粉所构成以使该电子发射层所射出的电子撞击该荧光层可产生红，蓝及绿三色的混合光(即白光)。

10.根据权利要求1所述的平面光源产生装置，其特征是该荧光层由可产生白光的白色由荧光粉所构成。

11.一种驱动平面光源产生装置的方法，其特征是包括：

将该平面光源产生装置中的多个阴极接地；

将交流方波电压耦合至该平面光源产生装置中的多个栅极，通过此驱动方式可使得该多个栅极上的每一个电子发射层及该多个阴极上的每一个电子发射层交互产生电子，使得该平面光源产生装置在任何时段总是在点亮的状态。

12.根据权利要求11所述的驱动平面光源产生装置的方法，其特征是将交流方波电压耦合至该平面光源产生装置中的多个栅极的步骤中，所使用的驱动交流方波电压代替为交流电压，通过此驱动方式可使得该多个栅极上的该每一个电子发射层及该多个阴极上的该每一个电子发射层交互产生电子，使得该平面光源产生装置在任何时段总是在点亮的状态。

13.一种驱动平面光源产生装置的方法，其特征是包括：

将第一交流方波电压耦合至该平面光源产生装置中的多个阴极；

将第二交流方波电压耦合至该平面光源产生装置中的多个栅极；通过此驱动方式可使得该多个栅极上的发射层及该多个阴极上的发射层交互产生电子，使得该平面光源产生装置在任何时段总是在点亮的状态。

14.根据权利要求13所述的驱动平面光源产生装置的方法，其特征是该第一交流方波电压与第二直流方波电压的相位差大于0度小于或等于180度。