CN101071751A - 发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明减少荧光体的激励光向装置内部的无用放射，提高装置的发光效率。将阳极电极相对于阴极电极维持为正的高电位，由门电极控制施加于阴极电极的门极电压，以向冷阴极电子发射源施加电场，将从冷阴极电子发射源发射的电子束照射到荧光体上，激励荧光体使之发光。并且，使荧光体的激励光从与激励表面相反一侧穿过玻璃基板，向外部放射，同时由门电极的门电极反射面反射，穿过玻璃基板的开口区域，向外部放射。由此，不会像现有的发光装置那样，使来自荧光体的激励光作为无用的发光而在装置内部被放射、吸收，能够提高装置的发光效率，大幅度增加从整个入射面向外部放射的光的光量。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种发光装置，其利用从冷阴极电子发射源电场发射的电子，使荧光体激励发光。

背景技术

近年来，相对于白炽灯或荧光灯这样的现有的发光装置，开发了电子束激励型的发光装置，其通过在真空容器中，使从电子发射源电场发射的电子高速撞击荧光体，使荧光体激励发光，用于照明或图像显示。在这种发光装置中，通常是使荧光体层表面的发光穿过荧光体层的里侧的玻璃基板而向外部放射的构造，但这种结构中，尽管电子束照射的荧光体表面最强地发光，但由于该发光成为无用的发光而向真空容器内部放射，因此不能说装置的发光效率良好。

为此，这种电子束激励型的显示装置，已知下述技术：通过将铝蒸镀到荧光体层的电子束照射的表面等而形成金属背衬层，使亮度提高。金属背衬层除了使从荧光体向装置内部侧发出的光镜面反射到装置外部侧(显示面侧或照明面侧)以使亮度提高之外，其目的还在于，通过向荧光面施加规定的电位，保护荧光体不受由荧光面上带电的电子引起的破坏、和由在装置内产生的负离子的碰撞引起的破坏，例如专利文献1所述。

在专利文献1的技术中，在使荧光膜发光而显示图像的图像形成装置中，将设在荧光膜的内表面侧的金属背衬层分为多个部分，通过由导电性材料覆盖分割的多个间隙，防止由在真空中产生的异常放电引起的间隙部分表面的沿面放电，实现显示品质的稳定化。

专利文献1：特开2000-251797号公报

发明内容

但是，在使用金属背衬层而提高装置的发光效率的技术中，在电子束侵入金属背衬层时，加速能量损失，引起荧光体的激励效率的降低。特别地，作为照明装置的用途，不能忽视伴随加速能量的损失的荧光体激励效率的降低，不能根本上改善发光效率。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种发光装置，其可以减少荧光体的激励光向装置内部的无用放射，提高装置的发光效率。

为了实现上述目的，本发明涉及的发光装置，其至少将冷阴极电子发射源和阳极侧的荧光体在真空容器内相对配置，利用从上述冷阴极电子发射源电场发射的电子束，激励上述荧光体、将激励光放射到外部，其特征在于，在形成上述真空容器的入射面的透明基材的内表面侧，设置配设了上述荧光体的发光区域和未配设上述荧光体的开口区域，在上述荧光体的电子束照射面侧，设置将上述荧光体发出的激励光反射并从上述开口区域放射到外部的反射面。

发明的效果

本发明涉及的发光装置，可以减少荧光体激励光向装置内部的用放射，提高装置的发光效率。

附图说明

图1涉及本发明的第1实施方式，是发光装置的基本结构图。

图2同上，是表示荧光体的配置的平面图。

图3同上，是表示门电极反射面的配置的平面图。

图4同上，是表示冷阴极电子发射源的配置的平面图。

图5涉及本发明的第2实施方式，是发光装置的基本结构图。

图6同上，是表示荧光体及反射板的配置的平面图。

具体实施方式

下面，参考附图，说明本发明的实施方式。图1～图4与本发明的第1实施方式相关，图1是发光装置的基本结构图，图2是表示荧光体的配置的平面图，图3是表示门电极反射面的配置的平面图，图4是表示冷阴极电子发射源的配置的平面图。

在图1中，标号1是发光装置，例如作为平面状的电场发射型照明灯使用。该发光装置1具有以下基本结构：将发光面侧的玻璃基板2和基底面侧的玻璃基板3以规定间隔相对配置，形成使内部维持为真空状态的真空容器，在该真空容器内，从发光面侧向基底面侧依次设置阳极电极5、门电极10和阴极电极15。

此外，在本实施方式中，以具有阳极电极、门电极和阴极电极的3极构造的发光装置为例进行说明，但本发明也适用于不使用门电极而将阳极电极和阴极电极相对配置的2极构造的发光装置。

阳极电极5配置在作为形成发光面的透明基材的玻璃基板2的内表面侧，由例如ITO膜等的透明导电膜形成。在该透明导电膜的与门电极10相对的表面侧，涂敷利用从阴极电极15侧发射的电子进行激励发光的荧光体6。该荧光体6利用例如网板印刷法、喷墨法、照相法、沉淀法、电沉积法等成膜，不是在玻璃基板2的整个内表面侧，而是在每个规定区域成膜。

例如，如图2所示，在玻璃基板2的内表面侧，在并列地排列的各个细长的矩形区域Rf内，将荧光体6成膜。该区域Rf是设置有荧光体6的发光区域，在各个发光区域Rf之间，设有不设置荧光体6的开口区域Ro。该开口区域Ro是透明窗，用于将从被照射电子束的荧光体6的激励面(电子束照射面)向门电极10侧射出的激励光向外部放射，使由下面说明的反射面反射的激励光穿过而向外部射出。

现有的具有平面状的发光面的发光装置为下述构造：在形成发光面的玻璃基板的整个内表面，以膜状涂敷荧光体，在真空容器内向荧光体照射电子束时，激励光从荧光膜的背面侧(与电子束的照射面相反的一侧)透过玻璃基板向外部放射。因此，现有的发光装置成为下述构造：尽管电子束照射的荧光体的激励面(电子照射面)最强地发光，但从激励面发出的光不是向外部发射，而是向真空容器的内部发射，成为无用的发光，例如被以碳为主要成分的黑色阴极成膜面吸收。

与此相对，本发明的发光装置1具有下述构造：使由电子束照射而最强地发光的荧光体激励面发出的放射光，在真空容器内反射，并穿过玻璃基板2内表面侧的不存在荧光体6的开口区域Ro，向外部射出。通过将从该开口区域Ro向外部射出的反射光、和从荧光体6的激励面的相反一侧穿过玻璃基板2而向外部射出的放射光相加，能够大幅度地增加从整个发光面向外部放射的光量。

反射来自荧光体6的激励面发出的光的反射面，在本实施方式中，形成在门电极10上。门电极10是平板状的电极板，具有使从阴极电极15侧发射的电子通过的门电极开口部11，例如使用镍材料、不锈钢材料、不胀钢材料等导电性金属材料，利用单纯的机械加工、蚀刻、网板印刷等形成。门电极开口部11如图3所示，在与荧光体6的发光区域Rf对应的区域Rg内，形成多个圆孔。

另外，如图3所示，在门电极10的区域Rg周围的与阳极电极5相对的表面侧，形成反射由荧光体6激励而向内部放射的内部放射光的门电极反射面12。门电极反射面12具有与开口区域相同或稍宽的反射面，通过将铝等具有高反射特性的金属膜蒸镀到门电极10上、或对门电极10的表面进行镜面加工而形成。但是，在门电极10表面的镜面加工中，必须采取用于抑制加工后的表面氧化的措施。

另外，反射荧光体6的内部反射光的反射面，也可以由与门电极10不同的其他材料形成。也可以将荧光体6和门电极10之间、或者将门电极10图案化为仅有区域Rg，由与该门电极10不同的材料形成的反射面，配置在该图案化后的门电极的下侧(阴极电极15侧)。

该情况下，反射荧光体6的内部放射光的反射面的位置，设定为能够高效地反射从荧光体6的激励面放射的光，并使之从开口区域Ro向外部放射的位置。该反射面与荧光体6间的距离s优选设定为，相对于图1所示的荧光体6的涂敷区域的尺寸d，例如为近似1∶1的关系(sd)。

另一方面，阴极电极15由在成为基底面的玻璃基板3上形成的导电材料构成，例如，利用蒸镀或溅射法等堆积铝或镍等金属，涂敷银糊材料并进行干燥·烧制等而形成。在该阴极电极15的表面上，以膜状涂敷碳纳米管、碳纳米壁、圆锥发射体(spindt)型微锥(microcone)、金属氧化物晶须等的发射极材料，形成冷阴极电子发射源16。

冷阴极电子发射源16经由阴极屏蔽部17，对应于荧光体6的激励面(发光区域Rf)而被图案化，该阴极屏蔽部17覆盖阴极电极15的与门电极反射面12的背面侧相对的电极面。例如如图4所示，冷阴极电子发射源16，作为在周围配置阴极屏蔽部17的多个圆形的图案而形成，配置在与荧光体6的发光区域Rf对应的门电极开口部11的区域Rg内。

此外，形成门电极开口部11的各个圆孔，形成为与冷阴极电子发射源16的圆形的图案相同或稍大，阴极屏蔽部17以与形成门电极开口部11的各个圆孔相同或稍小的开口，覆盖阴极电极15。

阴极屏蔽部17由导电性的材料形成，通常保持为接地电位。由此，防止冷阴极电子发射源16向周缘的电场集中，以防止由冷阴极电子发射源16发射的电子撞击门电极10，可以可靠地防止金属溅射的发生，同时能够使从冷阴极电子发射源16发射的几乎所有的电子，都通过门电极10的门电极开口部11，到达阳极电极5的荧光体6，作为用于发光的有效电子，有效地减少门电极10处的电力损失。

此外，也可以在阴极电极15上将冷阴极电子发射源16一致地成膜，在该一致地成膜的冷阴极电子发射源16上，设置具有与门电极10的门电极开口部11基本相同的开口部的阴极屏蔽部。而且，通过与冷阴极电子发射源16一起将阴极电极15图案化而不暴露地形成电极面，可以省略阴极屏蔽部17。

而且，本实施方式的发光装置1，是具有阳极电极5、门电极10、阴极电极15的3极构造，但在阳极电极和阴极电极的2极构造的发光装置的情况下，可以在阴极屏蔽部17或与阴极屏蔽部17相同形状的部件上形成镜面，成为反射荧光体6的内部放射光的反射面。

下面，对本实施方式中的发光装置1的动作进行说明。发光装置1中，相对于阴极电极15，将阳极电极5维持为正的高电位，由门电极10控制施加在阴极电极15上的门电极电压，使荧光体6发光，使光从玻璃基板2向外部出射。也就是说，如果向冷阴极电子发射源16施加电场，在形成冷阴极电子发射源16的固体表面产生电场集中，则电子从固体表面向真空中发射，该电场发射的电子向阳极电极5加速，穿过门电极10的门电极开口部11的电子束照射到荧光体6上。并且，利用该电子束的照射，电子撞击荧光体6，荧光体6被激励而发光。

此时，作为从发光装置1的成为发光面的玻璃基板2向外部放射的光，如图1所示，得到来自玻璃基板2的内表面侧的发光区域Rf的放射光P1、和来自开口区域Ro的放射光P2这2种放射光。来自发光区域Rf的放射光P1，是在荧光体6的激励面侧发出的光穿过荧光体6的粒状膜，从膜下表面穿过玻璃基板2而向外部放射的光，来自开口区域Ro的放射光P2，是由荧光体6的激励面放射的光被门电极反射面12反射，穿过玻璃基板2的开口区域Ro，向外部放射的反射光。

将该发光装置1的放射光P1、P2相加后的外部放射光，通过根据发光区域Rf和开口区域Ro的比例设定向荧光体6照射的电子束的密度，与在玻璃基板2的整个内表面侧涂敷荧光体的现有发光装置相比，可以实现大幅度的光量增加并抑制消耗电力。

例如，在相对于作为荧光体6的涂敷区域的发光区域Rf的尺寸d，使开口区域Ro的尺寸d’为d＝d’的情况下，通过使激励荧光体6的电子束密度为2倍，尽管使每单位面积的平均电子束密度相同，但与现有技术相比，可以得到大约2倍光量的外部放射光。

由此，在本实施方式中，使照射电子束而发光的荧光体的激励光从与激励面相反一侧穿过玻璃基板2而向外放射，同时使来自荧光体激励面的放射光在真空容器内反射，穿过玻璃基板2内表面侧的开口区域Ro而向外部发射。由此，来自荧光体的激励光不会在装置内部被无用地放射，能够提高装置的发光效率，与现有技术相比，能够大幅度增加从整个入射面向外部放射的光的光量。

另外，通过按照设置了荧光体的发光区域和未设置荧光体的开口区域的比例，设定激励荧光体的电子束的密度，不仅能够相对于现有技术大幅度地增加光量，还能够在确保与现有技术相等的光量的同时大幅度地降低电能消耗，实现能量节约。

下面，图5、6涉及本发明的第2实施方式，图5是发光装置的基本结构图，图6是表示荧光体及反射板的配置的平面图。在这里，在本实施方式中，对由与门电极10不同的部件构成反射荧光体6的内部反射光的反射面的情况的具体结构进行说明。因此，对于与上述第1实施方式相同的结构，标注相同的标号，省略说明。

如图5、6所示，在本实施方式中，在阳极电极5和门电极10之间，设置由与门电极10不同的部件构成的反射板30。

反射板30例如由板材构成，该板材以热变形·变质等小的铝系导电性金属材料为母材。在该反射板30上，在与门电极开口部11对应的区域开设开口部30a，而且，在开口部30a的周围形成倾斜部30b，其以随着靠近该开口部30a侧而远离阳极电极5侧的方式倾斜。而且，在该倾斜部30b上，在与玻璃基板2相对的面上，形成反射来自荧光体6的内部放射光的反射面31。

在这里，在本实施方式中，开口部30a具体来说，形成为与区域Rg大致对应的矩形形状。

另外，为了高效地将内部放射光引导到开口区域Ro，倾斜部30b(反射面31)的形状可以对应于荧光体6的面积、从荧光体6到反射板30的距离等，设定为椭圆、抛物线或双曲线等各种剖面形状，在本实施方式中例如设定为抛物线形。

另外，反射面31例如可以通过对倾斜部30b的表面进行镜面加工而形成，但为了确保高反射率，优选在倾斜部30b上成膜具有热变形·变质小的高反射特性的金属膜而形成。

这样构成的反射板30，例如可以经由从倾斜部30b的周部向适当位置突出而形成的支撑片30c，保持在真空容器内。

具体进行说明，如图5所示，在本实施方式中，真空容器构成为，具有设有荧光体6的玻璃基板2、设有冷阴极电子发射源的玻璃基板3、以及夹持在这些基板2、3之间的框体4。而且，真空容器的密封，例如通过在真空炉内经由低熔点玻璃等将各个玻璃基板2、3的边缘部与框体4熔融接合而实现。在该框体4上，在与玻璃基板2的接合部的内边缘侧的一部分上，凹陷设置与反射板30的支撑片30c对应的台阶部4a，在真空容器的封闭工序中，通过在台阶部4a上配置支撑片30c，反射板30夹持在基板2和框体4之间。此时，在支撑片30c的与玻璃基板2相对的面上涂敷银粘合剂32，经由该银粘合剂32，反射板30与阳极电极5电气连接。

根据这种实施方式，在真空容器内，设有由与门电极10独立构成的反射板30，通过在该反射板30上形成反射面31，可以不受门电极10的样式等的较大的限制，高自由度地设计反射面31，能够高效地将来自荧光体6的内部放射光引导至开口区域Ro。特别地，通过设置与门电极10独立的反射板30，可以高自由度地设计反射面31的深度方向(从荧光体6侧到门电极10侧)的形状等，高效地将内部反射光引导到开口区域Ro。另外，由于能够不受门电极10的约束地选择反射板30的材料，因此如果使用由热变形·变质等较小的材料构成反射板30(以及金属膜等)，则在经过真空容器的密封工序等的热工序后，还能够确保高反射率的反射面31。因此，能够显著提高来自开口区域Ro的放射光P2’的光量。

另外，通过将反射板30与阳极电极5电气连接，即使在真空容器内配置反射板30的情况下，也能够防止该反射板30的带电而使电场稳定，能够使得由冷阴极电子发射源16发射的电子可靠地到达阳极电极5。

另外，通过将反射板30夹持在玻璃基板2和框体4之间，能够以简单的结构将反射板30保持在真空容器内。

而且，在上述第2实施方式中，对于将反射板30夹持在玻璃基板2和框体4之间，将反射板30与阳极电极5电气连接的一个例子进行了说明，但本发明并不限于此，例如也可以保持在门电极10侧。该情况下，只要取代阳极电极5而将反射板30与门电极10电气连接，就能够可靠地防止反射板30的带电。

Claims (9)

1.一种发光装置，其在真空容器内至少相对配置冷阴极电子发射源和阳极侧的荧光体，利用从上述冷阴极电子发射源电场发射的电子束，激励上述荧光体，向外部放射激励光，其特征在于，

在形成上述真空容器的发光面的透明基体的内表面侧，设置有配置了上述荧光体的发光区域和不配置上述荧光体的开口区域，

在上述荧光体的电子束照射面侧设置反射面，其将来自上述荧光体的激励光反射而从上述开口区域向外部放射。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

将上述反射面设在门电极上的与上述开口区域对应的位置上，该门电极配置在上述冷阴极电子发射源和上述荧光体之间，控制向上述冷阴极电子发射源施加的电压。

3.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，

由平板状的电极板形成上述门电极，该平板状的电极板具有使来自上述冷阴极电子发射源的电子束通过的开口部，在该电极板的上述开口部的周围设置上述反射面。

4.如权利要求3所述的发光装置，其特征在于，

在形成上述冷阴极电子发射源的阴极电极上，设置覆盖与上述反射面的背面侧相对的电极面的阴极屏蔽部。

5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

在门电极和上述阳极之间设置反射板，在该反射板上形成上述反射面，上述门电极设置在上述冷阴极电子发射源和上述荧光体之间而控制向上述冷阴极电子发射源施加的电压。

6.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于，

上述反射板具有：开口部，其与上述门电极的开口部对应；以及倾斜部，其随着靠近该开口部侧而远离上述阳极侧，

在上述倾斜部上形成上述反射面。

7.如权利要求5或6所述的发光装置，其特征在于，

将上述反射板与上述阳极或上述门电极中的某一个电气连接。

8.如权利要求5至7中任意一项所述的发光装置，其特征在于，

上述真空容器具有上述透明基材、以及与该透明基材的边缘部接合的框体，上述反射板夹持在上述透明基材和上述框体之间。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的发光装置，其特征在于，

对应于上述发光区域和上述开口区域的比例，设定激励上述荧光体的电子束的密度。

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