TWI399126B - 場發射背光源 - Google Patents

Description

場發射背光源

本發明涉及一種背光源，尤其涉及一種場發射背光源。

平面光源於衆多領域均有廣泛應用，尤其係於訊息顯示領域。包括液晶顯示器於內之多種被動式顯示器件都需要一個能夠均勻發光之平面光源為其提供光源。先前技術中一般採用光學方法對點光源或線光源進行處理得到一個均勻發光的平面光源，比如液晶背光板就採用導光板及擴散片將線光源分散成一個平面光源。

然而，採用這種轉化方式工作之平面光源裝置無法直接得到平面光，必須進行後續之光學處理來得到。並且，此類平面光源裝置中還需要裝配經過精密加工之光學部件，如微透鏡、導光板等，從而增加該部分光學部件之費用，使得生產成本提高。

目前，業界也有利用場發射效應來製造平面光源裝置。其主要工作原理為：當陰極處於比陽極或柵極低之電位時，陰極表面有指向陽極或柵極之電場，若電場強度足夠，陰極開始發射電子，這些電子於陽極電場之作用下到達陽極，轟擊附著於陽極之螢光粉，從而使螢光粉發生能級躍遷而發光。相較於先前技術，例如日光燈管，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如汞，因此不會造成對環境之污染。

然，傳統之場發射背光源中，光線直接從陽極出射，而螢光層厚度之不均勻以及陰極發出之電子分佈不均勻均 可導致螢光層發光不均勻。由於光線直接從陽極出射，從而最終之出射光也不均勻。

有鑒於此，有必要提供一種出光均勻之場發射背光源。

以下將以實施例說明一種出光均勻之場發射背光源。

一種場發射背光源，包括陽極基板、陰極基板及設置於陽極基板上之螢光層，所述陽極基板與所述螢光層之間設置有光反射層，所述陰極基板為透明的，所述陰極基板上設置有透明導電層及透光之陰極，所述陰極包括奈米碳管。

該場發射背光源中，陰極發射出電子轟擊螢光層，螢光層發出之一部分光線直接透過陰極以及陰極基板發射出來，這一部分之光線從陽極到達陰極出射，於出射之前進行一定程度之分散，因此均勻性得以提高。而另一部分光線經光反射層反射後再透過陰極以及陰極基板發射出來，這一部分之光線經過反射變得更加分散，因此可以提高背光源出射光之均勻性。

參閱圖1，本技術方案第一實施例之場發射背光源10包括陰極基板11、透明導電層112、陰極12、螢光層13、光反射層14、陽極基板15以及複數支撐條16。

陰極基板11與陽極基板15相對設置。支撐條16設置於陰極基板11與陽極基板15之間，使陰極基板11與陽極基板15之間形成一空間。由於陰極基板11與陽極基板15之間 會抽成真空，因此支撐條16須由強度較高之材料如金屬或者陶瓷形成。

陰極基板11由透明材料形成，例如透明玻璃板。透明導電層112可以採用氧化銦錫薄膜，其設置於陰極基板11上靠近陽極基板15一側之表面上。陰極12為透明奈米碳管薄膜，其設置於透明導電層112上靠近陽極基板15一側之表面上，其厚度可為5微米到20微米。優選之，可採用透明膠水將奈米碳管薄膜黏貼於透明導電層112上。

陽極基板15可採用導電之金屬板或者不導電之基板，當採用不導電之基板時可於基板上形成導電之塗層，導電之塗層材料可為金、銀、銅、鋁或鎳。光反射層14設置於陽極基板15靠近陰極基板11一側之表面上。光反射層14可為光反射片，或者形成於陽極基板15上之光反射塗層。由於銀層、鋁層均具有高光反射率，因此當採用銀、鋁層作為導電之塗層時，該塗層同時可以作為光反射層14。螢光層13設置於光反射層14靠近陰極基板11一側之表面上。

上述透明奈米碳管薄膜可由以下方法製備：提供一超順排奈米碳管陣列；從上述奈米碳管陣列中選定一定寬度之複數奈米碳管片斷，例如採用具有一定寬度之膠帶接觸奈米碳管陣列以選定一定寬度之複數奈米碳管片斷；以一定速度沿基本垂直於奈米碳管陣列生長方向拉伸該複數奈米碳管片斷，以形成一連續之第一奈米碳管薄膜。於上述拉伸過程中，該複數奈米碳管片斷於拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底之同時，由於凡德瓦爾力之 作用，該選定之複數奈米碳管片斷分別與其他奈米碳管片斷首尾相連地連續地被拉出，從而形成一奈米碳管薄膜。該奈米碳管薄膜為定向排列之複數奈米碳管束首尾相連形成之具有一定寬度之奈米碳管薄膜。該奈米碳管薄膜中奈米碳管之排列方向基本平行於奈米碳管薄膜之拉伸方向。

以上方法可以得到奈米碳管排列方向基本一致之奈米碳管薄膜，當然還可以將兩張或多張奈米碳管薄膜重疊並使奈米碳管之排列方向相互錯開得到多層之奈米碳管薄膜。

本實施例之背光源10中，陰極12發射出電子轟擊螢光層13，螢光層13發出之一部分光線直接透過陰極12以及陰極基板11發射出來。而另一部分光線經光反射層14反射後再透過陰極12以及陰極基板11發射出來，這一部分之光線經過反射變得更加分散，因此可以提高背光源10出射光之均勻性。

參閱圖2及圖3，第二實施例之場發射背光源20與第一實施例之場發射背光源10相似，不同之處在於陰極22為由大量包含奈米碳管之電子發射體222構成之點陣，且陰極基板21之外側還設置有擴散片27。陰極基板21與陰極22之間設置有透明導電層224。透明導電層224為透明氧化銦錫導電薄膜。所述電子發射體222可為長方體、立方體或者圓柱形。本實施例當中，電子發射體222為立方體形，其邊長可為10微米到1毫米。擴散片27上形成有擴散結構272，本實施例中，擴散結構272為V形槽。當然擴散結 構272還可為錐形、錐台形及圓柱形之突起或者凹陷。擴散片27可以採用注射成型之方法製造。

所述電子發射體222含有奈米碳管、低熔點玻璃及導電金屬微粒，奈米碳管所選之長度於5~15微米範圍內為佳，過短會減弱奈米碳管之場發射特性，過長容易使奈米碳管折斷。低熔點玻璃之熔點於400~500℃之範圍內，低熔點玻璃起到將奈米碳管和透明導電層224進行黏結，防止奈米碳管從透明導電層224上脫落，從而延長陰極22之使用壽命。導電金屬微粒之材料選自氧化銦錫或銀，可保證奈米碳管和透明導電層224電性連接。

電子發射體222之分佈密度並無特殊限制，從電子發射均勻性之角度來看，電子發射體222分佈密度越大越好，惟，電子發射體222分佈密度過高則最終出射光之均勻性降低，因此只要最終之出射光均勻性滿足要求，電子發射體222可以任意密度分佈，例如相互之間隔開10微米到10毫米。

本實施例之陰極22可由以下之方法製備：首先，提供一奈米碳管漿料。所述漿料可以藉由將奈米碳管、導電金屬微粒、低熔點玻璃及有機載體混合得到。所述漿料各成份之配製濃度比例分別為：5~15%之奈米碳管、10~20%之導電金屬微粒、5%之低熔點玻璃及60~80%之有機載體。導電金屬微粒之材料係選自氧化銦錫或銀，所述有機載體係作為主要溶劑之松油醇、作為增塑劑之少量鄰位苯二甲酸二丁酯及作為穩定劑之少量 乙基纖維素之混合載體。將各成份按比例混合後，可藉由超聲震蕩之方法使各成份於漿料中均勻分散而得到均勻穩定之漿料。

提供一模板，所述模板之製備包括以下步驟：於一絲網上形成一層膠層，然後藉由對膠層進行曝光及顯影等制程於膠層上形成通孔。將所述模板置於所述陰極基板21上，使絲網向上，然後將上述奈米碳管漿料施加於所述絲網上，用刮刀於絲網上進行刮塗之動作，使奈米碳管漿料填充於通孔中，移除模板後，就於陰極基板21表面上形成與模板上通孔相對應之點陣。

烘乾溶劑，對陰極基板21進行焙燒，焙燒之目的係使低熔點玻璃熔融，起到黏結奈米碳管和透明導電層224之作用，導電金屬微粒可保證奈米碳管和透明導電層電性連接。低熔點玻璃之熔點為400~500℃之範圍內，當然，所選透明導電層224之材料熔點比低熔點玻璃之熔點要高。為進一步地增強陰極22之場發射特性，於經過烘乾和焙燒之後，對電子發射體222之表面進行摩擦，奈米碳管被摩擦引起之靜電吸引而冒頭，取向一致，從而達到增強場發射陰極之場發射特性之目的。

本實施例之場發射光源20具有均勻之電子發射密度，相應的，最終之出射光也具有更高之均勻性。

參閱圖4，第三實施例之場發射背光源30與第二實施例之場發射背光源20相似，透明導電層324設置在陰極基板31上，電子發射體322分佈於透明導電層324上不同之處在 於陰極基板31與擴散片37為一體成型的。

本實施例中，由於陰極基板31與擴散版37之間不具有另外之介面，從而降低了光損耗，能提高最終出射光之亮度。

參閱圖5，第四實施例之場發射背光源40與第三實施例之場發射背光源30相似，透明導電層424設置在陰極基板41上，電子發射體422分佈於透明導電層424上。不同之處在於陰極基板41之兩個表面上均形成有擴散結構。

本實施例中，陰極基板41兩個表面上均形成有擴散結構，可進一步提高出射光之均勻性。陰極基板可以採用注射成型之方式得到。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10，20，30，40‧‧‧場發射背光源

11，21，31，41‧‧‧陰極基板

112‧‧‧透明導電層

12，22‧‧‧陰極

13‧‧‧螢光層

14‧‧‧光反射層

15‧‧‧陽極基板

16‧‧‧支撐條

222，322，422‧‧‧電子發射體

224，324，424‧‧‧透明導電層

27，37‧‧‧擴散片

272‧‧‧擴散結構

圖1係本技術方案第一實施例之場發射背光源結構示意圖。

圖2係本技術方案第二實施例之場發射背光源結構示意圖。

圖3係本技術方案第二實施例之場發射背光源之陰極結構示意圖。

圖4係本技術方案第三實施例之場發射背光源結構示意圖。

圖5係本技術方案第四實施例之場發射背光源結構示意圖。

10‧‧‧場發射背光源

11‧‧‧陰極基板

112‧‧‧透明導電層

12‧‧‧陰極

13‧‧‧螢光層

14‧‧‧光反射層

15‧‧‧陽極基板

16‧‧‧支撐條

Claims (6)

1. 一種場發射背光源，其包括陽極基板、陰極基板及設置於陽極基板上之螢光層，其改進在於所述陽極基板與所述螢光層之間設置有光反射層，所述陰極基板為透明的，所述陰極基板上設置有透明導電層及透光之陰極，所述陰極為奈米碳管薄膜，該奈米碳管薄膜為定向排列之複數奈米碳管束首尾相連形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之場發射背光源，其中所述透光之陰極為透明奈米碳管薄膜。
3. 如申請專利範圍第2項所述之場發射背光源，其中所述奈米碳管薄膜之厚度為5微米到20微米。
4. 如申請專利範圍第1項所述之場發射背光源，其中所述陰極基板之至少一表面上設置有擴散片，所述擴散片上形成有擴散結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之場發射背光源，其中所述擴散片與所述陰極基板為一體形成的。
6. 如申請專利範圍第4項所述之場發射背光源，其中所述擴散結構為V形槽、錐形、半球形、圓柱形或錐台形之突起或凹陷。