專利名稱：場發(fā)射光源及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置，更明確地說，是涉及一種作為光源的場發(fā)射裝置，以及操作該場發(fā)射裝置的方法。
背景技術(shù)：
近年來，平面顯示裝置已經(jīng)被開發(fā)且廣泛地使用在電子應用中。平面顯示裝置的范例包含液晶顯示器(LCD)、等離子顯示板(PDP)、以及場發(fā)射顯示(FED)裝置。就下一代顯示裝置而言，F(xiàn)ED優(yōu)于LCD與PDP，因此深受重視。FED的操作原理為從微尖錐進行電子的場發(fā)射，已知能夠克服常用LCD與PDP的許多限制并提供顯著的優(yōu)點。舉例來說，與常用LCD與PDP的許多限制相比較，F(xiàn)ED具有較高的對比度、較寬的視角、較高的最大亮度、較低的功率消耗、較短的響應時間、以及較廣的操作溫度范圍。因此，F(xiàn)ED可使用于各種應用中，其范圍涵蓋家用電視乃至工業(yè)設(shè)備與電腦。
FED與LCD之間其中一項最重要的差異在于FED本身會產(chǎn)生光源，這點有別于LCD。FED并不需要復雜且耗電的背光與濾光片。FED所產(chǎn)生的光幾乎全部會被使用者看到。因此，便可省去LCD中昂貴的光源。利用該項自發(fā)光特性，場發(fā)射裝置便可充當獨立的光源而非顯示裝置。圖1中扼要地討論電子的場發(fā)射原理。圖1為常用場發(fā)射裝置10的示意圖。參考圖1，場發(fā)射裝置10充當光源，其包含第一基板12、陰極元件14、第二基板22、透明電極24、以及熒光層26。陰極元件14發(fā)射電子，這些電子經(jīng)加速射向熒光層26。當所發(fā)射的電子與磷光體粒子產(chǎn)生碰撞時，熒光層26便發(fā)光。熒光層26所提供的光穿透透明電極24(舉例來說，氧化銦錫(ITO)層)以及第二基板22到達顯示裝置(圖中未示)，舉例來說，該顯示裝置可能是附加至第二基板22的LCD裝置。不過，場發(fā)射裝置10的可能缺點在于第二基板22處的溫度過高，因而對所附加的顯示裝置的效能甚至壽命造成負面的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是涉及一種場發(fā)射裝置及其操作方法，其可解決因現(xiàn)有技術(shù)的限制與缺點所造成的種種問題。
根據(jù)本發(fā)明具體實施例提供一種場發(fā)射裝置，其包括第一基板；與該第一基板相隔開的第二基板；形成于該第一基板與該第二基板之間的陰極結(jié)構(gòu)，用于朝該第二基板發(fā)射電子；形成于該第一基板與該第二基板之間的發(fā)光層，用于受這些電子撞擊時發(fā)光；以及形成于該第二基板與該發(fā)光層之間的反射層，用于將光反射回該第一基板。
根據(jù)本發(fā)明還提供一種場發(fā)射裝置，其包括第一基板；與該第一基板相隔開的第二基板；形成于該第一基板的上的第一金屬層，其含有多條第一金屬線；形成于該第一金屬層的上的第二金屬層，其含有多條第二金屬線；形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間的發(fā)射體，用于朝該第二基板發(fā)射電子；形成于該第一基板與該第二基板之間的發(fā)光層，用于受這些電子撞擊時發(fā)光；以及形成于該第二基板與該發(fā)光層之間的第三金屬層，用于將光反射回該第一基板。
根據(jù)本發(fā)明，進一步提供一種操作場發(fā)射裝置的方法，該場發(fā)射裝置包括提供第一基板；提供與該第一基板相隔開的第二基板；于該第一基板與該第二基板之間提供陰極結(jié)構(gòu)；于該陰極結(jié)構(gòu)與該第二基板之間提供發(fā)光層；于該發(fā)光層與該第二基板之間提供反射層。該場發(fā)射裝置會從該陰極結(jié)構(gòu)朝該第二基板發(fā)出電子，從該發(fā)光層中將光輻射出來，并且從該反射層將該光朝該第一基板反射。
本發(fā)明仍有許多特點與優(yōu)點，有些會在以下說明中提出，而有些則從該說明中就可理解，或者在實行本發(fā)明時可了解。通過權(quán)利要求中特別指出的元件與組合裝置，將可實現(xiàn)并達成本發(fā)明的特點與優(yōu)點。
應該了解的是，上文的概要說明以及下文的詳細說明都僅供作示范與解釋，其并未限制本文所主張的發(fā)明。
附圖為并入且構(gòu)成本說明書的一部分，其對本發(fā)明的具體實施例予以圖示并且搭配本文敘述來解釋本發(fā)明的原理。


以上已經(jīng)詳細參考本發(fā)明的具體實施例，其范例顯示于以下的附圖中。在所有附圖中將盡可能利用相同的元件符號來代表相同或類似的部件。
圖1為常用場發(fā)射裝置的示意圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的場發(fā)射裝置的示意圖；圖2B為圖2A中所示的場發(fā)射裝置的發(fā)光層的示意圖；以及圖2C為圖2A中所示的場發(fā)射裝置的陰極結(jié)構(gòu)的示意圖。
主要元件標記說明10場發(fā)射裝置12第一基板14陰極元件22第二基板24透明電極26熒光層30場發(fā)射裝置32第一基板34陰極結(jié)構(gòu)341 第一金屬層342 電阻層
343 絕緣層344 第二金屬層345 發(fā)射體42第二基板44反射層46發(fā)光層47分隔體48散熱導體50陽極結(jié)構(gòu)具體實施方式
圖2A為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的場發(fā)射裝置30的示意圖。參考圖2A，場發(fā)射裝置30包含第一基板32、陰極結(jié)構(gòu)34、第二基板42、反射層44以及發(fā)光層46。反射層44與發(fā)光層46統(tǒng)稱為“陽極結(jié)構(gòu)”50。舉例來說，第一基板32與第二基板42均為玻璃基板。陰極結(jié)構(gòu)34可朝發(fā)光層46發(fā)射電子，發(fā)光層46受到所發(fā)射電子撞擊時發(fā)光。由發(fā)光層46產(chǎn)生的光由反射層44反射回第一基板32，如箭頭線所示。
于本發(fā)明的一項實施例中，場發(fā)射裝置30充當獨立的光源。而在另一項實施例中，場發(fā)射裝置30充當顯示裝置(舉例來說，液晶顯示(LCD)裝置(圖中未顯示))的光源。該顯示裝置是附加至場發(fā)射裝置30的第一基板32，用以接收所發(fā)射出來的光。第一基板32處的溫度實質(zhì)上等于室溫，所以不會影響所附加顯示裝置的效能。場發(fā)射裝置30可包含散熱導體48(舉例來說，散熱片)，其附加至第二基板42，用以排放所產(chǎn)生的過多熱量。
場發(fā)射裝置30于陽極結(jié)構(gòu)50與陰極結(jié)構(gòu)34之間還可包含多個分隔體47，用于其間保持預設(shè)之間隔。可利用玻璃密封劑將分隔體47附著至陽極結(jié)構(gòu)50與陰極結(jié)構(gòu)34。由陽極結(jié)構(gòu)50、陰極結(jié)構(gòu)34以及分隔體47所界定出的內(nèi)部空間區(qū)域可保持約10-6托(Torr)至10-7托的真空，以確保能夠從陰極結(jié)構(gòu)34中連續(xù)確實地發(fā)射電子。
除了反射來自發(fā)光層44的光以外，反射層46還可充當電極。于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，反射層46包含下面其中一種材料Al、TiO2或CoW。于另一實施例中，反射層46包含下面其中一種金屬材料Al、Ag、Pt、Au或Cu。
圖2B為圖2A中所示的場發(fā)射裝置30的發(fā)光層44的示意圖。參考圖2B，發(fā)光層44包含由磷光體粒子所組成的三個子層(未編號)。這些由磷光體粒子所組成的子層可通過網(wǎng)版印刷或旋涂方式形成于反射層46之上。當所發(fā)射的電子撞擊這些磷光體粒子時，發(fā)光層44便發(fā)光。發(fā)光層44的厚度約為5μm(微米)。也請參考圖2A，第一基板32與第二基板42每一片的厚度約為1.1至2.8mm(毫米)，陰極結(jié)構(gòu)34約為6μm至10μm，而反射層46則約為0.3μm至0.5μm。再者，散熱導體48的厚度約為7mm至12mm，分隔體47每一個的長度均約為1mm至4mm。
圖2C為圖2A中所示的場發(fā)射裝置30的陰極結(jié)構(gòu)34的示意圖?，F(xiàn)在參考圖2C，陰極結(jié)構(gòu)34包含第一金屬層341、絕緣層343、第二金屬層344以及多個發(fā)射體345。第一金屬層341包含多條第一金屬線，假使場發(fā)射裝置30是用作顯示用途的話，這些金屬線便可充當行線，而第二金屬層344包含多條第二金屬線，其可充當列線。因為場發(fā)射裝置30也可充當光源而不作為顯示裝置，所以這些第一金屬線與第二金屬線便排列成在同方向延伸以增強第一基板32的反射光的光通量。
第一金屬層341是形成于第一基板32的上，由鉻(Cr)類的金屬所制成。根據(jù)本發(fā)明其中的一個實施例，于第一金屬層341的上形成電阻層342，其是由非晶硅所制成，以便確保電子的均勻發(fā)射。由介電材料(例如SiO2)所構(gòu)成的絕緣層343以及第二金屬層344是一起沉積，并且經(jīng)由蝕刻以形成以規(guī)律間距排列的多個井區(qū)(未編號)。發(fā)射體345是位于這些井區(qū)的中，這些發(fā)射體345的形式為由金屬(例如鉬(Mo))所構(gòu)成的錐狀微尖端?？衫靡韵路绞絹順?gòu)成發(fā)射體345化學氣相沉積(CVD)；等離子增強化學氣相沉積(PECVD)；或是其它合適的化學-物理沉積法，例如反應式濺鍍、離子束濺鍍、以及雙重離子束濺鍍。
第二金屬層344是電連接至相對的正電壓源，第一金屬層341則電連接至相對的負電壓源。因此，當電壓施加至第一金屬層341與第二金屬層344之間時，發(fā)射體345便發(fā)射電子。所發(fā)射的電子朝反射層46加速前進，于該反射層46處則是被施加數(shù)百至數(shù)千伏特的電壓。于根據(jù)本發(fā)明的其中實施例中，第一金屬層341與第二金屬層344的電壓位準分別約為0伏特與100至200伏特。反射層46是電連接至約1000伏特至8000伏特的電源供應器。
上文已經(jīng)針對解釋與說明的目的提供本發(fā)明的較佳具體實施例的前述披露內(nèi)容。其并未竭盡說明本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明限于所披露的特定形式中。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員依照以上的披露內(nèi)容將會非常清楚本文所說明的具體實施例的許多變化及修改。本發(fā)明的范疇僅由本文所附的權(quán)利要求及其等效范圍來定義。
另外，說明本發(fā)明的代表性具體實施例時，雖然本說明書將本發(fā)明的方法及/或程序表示為特定的步驟序列；不過，由于該方法或程序的范圍并不依賴本文所提出的特定的步驟序列，所以該方法或程序不應僅限于所述的特定的步驟序列。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員便會發(fā)現(xiàn)，也可采用其它步驟序列。所以，不應將本說明書所提出的特定的步驟序列視為對權(quán)利要求的限制。此外，也不應將針對本發(fā)明的該方法及/或程序的權(quán)利要求限制在僅能以書面的順序來實現(xiàn)該方法及/或程序的步驟，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易便可明白，這些序列也可加以改變，并且仍涵蓋于本發(fā)明的精神與范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射裝置，其特征是包括第一基板；與該第一基板相隔開的第二基板；形成于該第一基板與該第二基板之間的陰極結(jié)構(gòu)，用于朝該第二基板發(fā)射電子；形成于該第一基板與該第二基板之間的發(fā)光層，用于受這些電子撞擊時發(fā)光；以及形成于該第二基板與該發(fā)光層之間的反射層，用于將光反射回該第一基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征是還包括附加至該第二基板的散熱導體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征是該反射層包含下面其中一種Al、TiO2或CoW。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征是該反射層包含下面其中一種Al、Ag、Pt、Au或Cu。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的場發(fā)射裝置，其特征是該第一基板附加至液晶顯示裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征是該陰極結(jié)構(gòu)包含含有多條第一金屬線的第一金屬層，以及含有多條第二金屬線的第二金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場發(fā)射裝置，其特征是這些第一金屬線與這些第二金屬線是同向延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場發(fā)射裝置，其特征是該陰極結(jié)構(gòu)包含形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間的電阻層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場發(fā)射裝置，其特征是還包括多個分隔體，用以分隔該第一基板與該第二基板。
10.一種場發(fā)射顯示裝置，其特征是包括第一基板；與該第一基板相隔開的第二基板；形成于該第一基板的上的第一金屬層，其包含多條第一金屬線；形成于該第一金屬層的上的第二金屬層，其包含多條第二金屬線；形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間的多個發(fā)射體，用于朝該第二基板發(fā)射電子；形成于該第一基板與該第二基板之間的發(fā)光層，用于受這些電子撞擊時發(fā)光；以及形成于該第二基板與該發(fā)光層之間的第三金屬層，用于將光反射回該第一基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征是還包括附加至該第二基板的散熱導體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征是還包括多個分隔體，用以分隔該第一基板與該第二基板。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征是該第三金屬層包含下面其中一種Al、CoW、Ag、Pt、Au或Cu。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征是這些第一金屬線與這些第二金屬線是同向延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征是還包括形成于該第一金屬層與該第二金屬層之間的電阻層。
16.一種操作場發(fā)射裝置的方法，其特征是包括提供第一基板；提供與該第一基板相隔開的第二基板；于該第一基板與該第二基板之間提供陰極結(jié)構(gòu)；于該陰極結(jié)構(gòu)與該第二基板之間提供發(fā)光層；于該發(fā)光層與該第二基板之間提供反射層；從該陰極結(jié)構(gòu)朝該第二基板發(fā)射電子；從該發(fā)光層輻射光；以及將來自該反射層的光朝該第一基板反射。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征是還包括將一散熱導體附加至該第二基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征是還包括將來自該第一基板的光導向液晶顯示裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征是該反射層包含下面其中一種Al、TiO2、或CoW。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征是該反射層包含下面其中一種Al、Ag、Pt、Au或Cu。
全文摘要
一種場發(fā)射裝置，其包含第一基板；與該第一基板相隔開的第二基板；形成于該第一基板與該第二基板之間的陰極結(jié)構(gòu)，用以朝該第二基板發(fā)射電子；形成于該第一基板與該第二基板之間的發(fā)光層，用于受這些電子撞擊時發(fā)光；以及形成于該第二基板與該發(fā)光層之間的反射層，用以將光反射回該第一基板。
文檔編號G02F1/1335GK1855343SQ20051009303
公開日2006年11月1日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者林炳南, 李正中, 張悠揚, 李鈞道 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院