TWI448196B

TWI448196B - 場發射平面照明燈

Info

Publication number: TWI448196B
Application number: TW099144216A
Authority: TW
Inventors: Tzung Han Yang; Chi Tsung Lo
Original assignee: Tatung Co
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2014-08-01
Also published as: CN102569006A; US8390186B2; TW201228466A; US20120153811A1; CN102569006B

Description

場發射平面照明燈

本發明係關於一種場發射平面照明燈，尤指一種具有高光利用率之場發射平面照明燈。

場發射光源裝置結構簡單，其具有亮度高、省電、易平面化與大型化等優點，故具有取代螢光燈管之潛力。

圖1為傳統場發射平面照明燈之工作原理示意圖。如圖1所示，傳統之場發射平面照明燈主要包括：陰極12、電子發射層14、陽極15、發光層16、前基板17、及底基板11等。其中，陽極15及發光層16係形成於前基板17上，而陰極12及電子發射層14則係設置於底基板11上。據此，於陰極12與陽極15間施加電壓時，陰極12與陽極15間將形成電場，遂使電子穿遂(tunnel)效應發生，而電子便由電子發射層14釋放出，而所釋放之電子被陽極15電壓加速撞擊發光層16，激發發光層16放出光線。

於傳統之場發射平面照明燈中，前基板17之材料一般為透明之玻璃，而陽極15之材料一般為氧化銦錫(ITO)等透明導電材料。因此，當電子撞擊發光層16時，發光層16所發出的光會依序穿過發光層16、陽極15、及前基板17而釋放至外界。由於電子最容易撞擊到發光層16之表層161，故表層161將會是發光效率最高之一側，意即，發光層16所發出之光大部份會侷限於裝置內部而無法向外發光。同時，因發光層16表層161所發出之光線部分會被發光層吸收，部分反射光尚需穿透發光層16、陽極15及前基板17才能釋放至外界，更造成出光率進一步降低。因此，傳統之場發射平面照明燈普遍有發光效率不佳之問題。

本發明之主要目的係在提供一種場發射平面照明燈，俾能達到提高光利用率之目的。

為達成上述目的，本發明之場發射平面照明燈，包括：一底基板；m條陰極部，係設置於底基板上；n條陽極部，係設置於底基板上，其中陰極部係設置於陽極部旁，每一陽極部具有至少一撞擊面，撞擊面係分別對應於陰極部，且撞擊面為一斜面或一曲面；一發光層，係設置於陽極部之撞擊面上；以及一前基板，係對應於底基板設置，且陰極部、及陽極部係設置於底基板與前基板間。在此，m及n係為1或以上之整數。

據此，本發明之場發射平面照明燈，係將陰極部、陽極部及發光層皆設置於底基板上，而作為出光面之前基板則係位於發光層發光效率最佳(即發光層表層)之該側。相較於習知出光面位於發光層底層(即出光面背對發光層表層)之傳統場發射平面照明燈，本發明之場發射平面照明燈因發光層所發出之光線僅需穿過前基板，而無需穿過陽極部與發光層，故本發明之場發射明平面照明燈可展現較佳的發光效率。

於本發明之場發射平面照明燈中，較佳為，n為m+1。此外，陽極部及陰極部較佳係交錯設置於底基板上，且更佳係平行地交錯設置於底基板上。更具體而言，陰極部係設置於兩陽極部間。據此，一個陰極部所發出之電子，可同時撞擊設置於此陰極部兩側之陽極部的撞擊面。

此外，本發明之場發射平面照明燈可更包括：一支撐單元，係設置於底基板與前基板之間，以使底基板與前基板間相隔一適當距離，且底基板與前基板間之區域為一真空區域。在此，前基板可為一透光基板；較佳為，前基板之材料係為鈉鈣玻璃、鈉玻璃、硼玻璃、鉛玻璃、石英玻璃或無鹼金屬玻璃。此外，底基板之材料可為一絕緣基板，如陶瓷基板、或玻璃基板。

於本發明之場發射平面照明燈中，陰極部及陽極部皆為條狀結構，其中陽極部橫截面舉例可為三角形、梯形、半圓形或弓形等，而其底面積較佳係大於頂面積，更佳為陽極部縱截面之面積係由頂部往底部遞增。另外，陽極部之高度可高於陰極部之高度，而發光層可僅設置於陽極部側面之撞擊面上，亦即，陽極部未對應陰極部之頂部可不設有發光層。在此，本發明所述之陽極部底面積係指陽極部面向底基板之底部面積，而陽極部頂面積係指陽極部面向前基板之頂部面積。此外，本發明所述之陽極部橫截面係指垂直於陽極部軸向之截面，而陽極部縱截面係指平行於陽極部軸向之截面。

此外，於本發明之場發射明平面照明燈中，陽極部之撞擊面較佳係由可反射光線之導電材料所構成，俾使往發光層內部之光線可再被陽極部之撞擊面反射至前基板，以進一步提高出光率。

舉例而言，每一陽極部可為一條狀部，且條狀部較佳係由可反射光線之導電材料所構成，如金屬材料。據此，陽極部不僅作為電極用，其亦具有反射光線之功能，以進一步提高本發明場發射光源裝置之光利用率。

或者，每一陽極部係可個別包括一條狀部及一反射層，反射層係位於條狀部上，且反射層係由一可反射光線之導電材料所構成。其中，條狀部則可為中空或由導電或非導電材料所構成；或條狀部係與底基板一體成形。在此，反射層可為鋁薄膜、金薄膜、銀薄膜或錫薄膜。

或者，n條陽極部可由一金屬板所形成，該金屬板係包括一凸出區及一陰極部設置區，該凸出區具有至少一撞擊面，該陰極部設置區上係設置有一絕緣層，且該陰極部係設置於該絕緣層上。較佳為，此金屬板為一可反射光線之金屬材料，如鋁、金、銀、或錫等。

此外，於本發明之場發射平面照明燈中，每一陰極部可個別包括一導電凸塊及一電子發射層，且電子發射層係位於導電凸塊表面。在此，導電凸塊之材料並無特殊限制，其可為任何習知適用之導電材料，而該導電凸塊之形狀亦無特殊限制，其可為矩形塊、圓柱形等等。此外，電子發射層之材料並無特殊限制，其可為任何習知適用之電子發射材料，如奈米碳材(奈米碳管、奈米碳壁等)、氧化鋅(ZnO)等。

再者，於本發明之場發射平面照明燈中，發光層之材料並無特殊限制，其可為任何習知適用之螢光粉、磷光粉材料；甚至發光層可依各種用途或需求，混合使用一種或多種光色之螢光粉、磷光粉而放出UV光、紅外光、白光或其他光色之光源。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。惟需注意的是，以下圖式均為簡化之示意圖，圖式中之元件數目、形狀及尺寸可依實際實施狀況而隨意變更，且元件佈局狀態可更為複雜。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

實施例1

如圖2A所示，其係為本實施例之場發射平面照明燈之剖視圖，其主要包括：底基板21、陰極部22、陽極部23、發光層24、前基板25及支撐單元26。其中，作為出光面之前基板25係對應於底基板21，且前基板25係位於發光層24發光效率最佳(即發光層表層)之該側。此外，支撐單元26係設置於底基板21與前基板25之間，俾使底基板21與前基板25間之區域為真空區域。再者，陰極部22、陽極部23及發光層24則皆設置於底基板21上且位於底基板21與前基板25間。

據此，相較於習知出光面位於發光層底層(即出光面背對發光層表層)之場發射平面照明燈，本實施例之場發射平面照明燈可展現較佳的發光效率。尤其，於本實施例之場發射平面照明燈中，往發光層24內部之光線可再被陽極部23之撞擊面R反射至前基板25，故可進一步提高出光率。

詳細地說，如圖2A及圖2B所示，本實施例之場發射平面照明燈，係具有三條陰極部22、以及四條陽極部23，其中陽極部23係設置於陰極部22旁，且陽極部23之撞擊面R係對應於陰極部22，而發光層24係設於陽極部23之撞擊面R上。此外，陰極部22及陽極部23係平行地交錯設置於底基板21上，故相鄰兩陽極部23間係設置有一陰極部22。

於本實施例中，每一陰極部22係分別包括一導電凸塊221及一電子發射層222，且電子發射層222係位於導電凸塊221表面。據此，電子可自電子發射層222發射出(如實心箭頭所示)，以撞擊陽極25上之發光層24，進而放出光線(如空心箭頭所示)。

另外，如圖2A所示，本實施例之陽極部23係由橫截面為三角形之條狀部231所構成，且對應於陰極部22之撞擊面R係為斜面，而發光層24則係位於陽極部23之撞擊面R上，其中陽極部23縱截面之面積係由頂部往底部遞增。據此，發光層24所放出之光線可朝向前基板25側進行外部發光(如空心箭頭所示)。

此外，本實施例條狀部231(作為陽極部23)之材料係使用可反射光線之導電材料。於本實施例中，條狀部231之材料係為鋁。據此，當電子發射層222所發射出之電子轟擊陽極部23撞擊面R上之發光層24時，陽極部23之撞擊面R可再將發光層24所放出之光線反射至底基板21上方之前基板25，以提高光利用率。

實施例2

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例1大致相同，惟不同處在於，如圖3所示，本實施例之每一陽極部23係個別包括一條狀部231及一反射層232，反射層232係位於條狀部231上，且反射層232係由一可反射光線之導電材料所構成。於本實施例中，反射層232之材料係為鋁。

實施例3

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例1大致相同，惟不同處在於，如圖4所示，本實施例之陽極部23之橫截面為梯形，其兩側斜面即為撞擊面R，而發光層24則係設於陽極部23之撞擊面R上。

實施例4

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例1大致相同，惟不同處在於，如圖5所示，本實施例之陽極部23之橫截面為半圓形，其兩側曲面即為撞擊面R，而發光層24則係設於陽極部23之撞擊面R上。

實施例5

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例2大致相同，惟不同處在於，如圖6所示，本實施例之每一陽極部23之條狀部231之橫截面為弓形，且條狀部231為中空。

實施例6

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例1大致相同，惟不同處在於，如圖7所示，本實施例之陽極部23係由一金屬板所形成，此金屬板係包括一凸出區233及一陰極部設置區234，陰極部設置區234上係設置有一絕緣層27，且陰極部22係設置於絕緣層27上。此外，本實施例之陽極部23之條狀部231係為中空。

實施例7

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例2大致相同，惟不同處在於，如圖8所示，本實施例之陽極部23之條狀部231係與底基板21一體成型。

實施例8

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例4大致相同，惟不同處在於，如圖9所示，本實施例之陽極部23高於陰極部22，且發光層24僅設置於陽極部23側面之撞擊面R上，亦即，陽極部23未對應陰極部22之頂部未設有發光層24。

實施例9

本實施例之場發射平面照明燈係與實施例3大致相同，惟不同處在於，如圖10所示，本實施例之陽極部23之頂部(未設有發光層24)可直接與前基板25接觸，以同時作為底基板21與前基板25間之支撐柱。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

12,22．．．陰極部

14．．．電子發射層

15,23．．．陽極部

16,24．．．發光層

161．．．表層

17,25．．．前基板

11,21．．．底基板

221．．．導電凸塊

222．．．電子發射層

231．．．條狀部

232．．．反射層

233．．．凸出區

234．．．陰極部設置區

26．．．支撐單元

27．．．絕緣層

R．．．撞擊面

圖1係傳統場發射平面照明燈之工作原理示意圖。

圖2A係本發明實施例1之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖2B係本發明實施例1之場發射平面照明燈之陰極部與陽極部之配置示意圖。

圖3係本發明實施例2之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖4係本發明實施例3之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖5係本發明實施例4之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖6係本發明實施例5之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖7係本發明實施例6之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖8係本發明實施例7之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖9係本發明實施例8之場發射平面照明燈之剖視圖。

圖10係本發明實施例9之場發射平面照明燈之剖視圖。

21‧‧‧底基板

22‧‧‧陰極部

221‧‧‧導電凸塊

222‧‧‧電子發射層

23‧‧‧陽極部

231‧‧‧條狀部

24‧‧‧發光層

25‧‧‧前基板

26‧‧‧支撐單元

R‧‧‧撞擊面

Claims

一種場發射平面照明燈，包括：一底基板；m條陰極部，係設置於該底基板上；n條陽極部，係設置於該底基板上，其中該陰極部係設置於該陽極部旁，每一陽極部具有至少一撞擊面，該撞擊面係分別對應於該陰極部，且該撞擊面為一斜面或一曲面；一發光層，係設置於該陽極部之該撞擊面上；以及一前基板，係對應於該底基板設置，且該陰極部、及該陽極部係設置於該底基板與該前基板間；其中，m及n係為1或以上之整數。
如申請專利範圍第1項所述之場發射平面照明燈，其中該陽極部及該陰極部係交錯設置於該底基板上。
如申請專利範圍第2項所述之場發射平面照明燈，其中n係為m+1。
如申請專利範圍第1項所述之場發射平面照明燈，其中該陽極部之底面積大於頂面積。
如申請專利範圍第4項所述之場發射平面照明燈，其中該陽極部之橫截面為三角形、梯形、半圓形或弓形。
如申請專利範圍第1項所述之場發射平面照明燈，其中該撞擊面係由一可反射光線之導電材料所構成。
如申請專利範圍第1項所述之場發射平面照明燈，其中每一陽極部係個別包括一條狀部及一反射層，該反射層係位於該條狀部上，且該反射層係由一可反射光線之導電材料所構成。
如申請專利範圍第7項所述之場發射平面照明燈，其中該條狀部係與該底基板一體成形。
如申請專利範圍第1項所述之場發射平面照明燈，其中n條陽極部係由一金屬板所形成，該金屬板係包括一凸出區及一陰極部設置區，該凸出區具有至少一撞擊面，該陰極部設置區上係設置有一絕緣層，且該陰極部係設置於該絕緣層上。
如申請專利範圍第1項所述之場發射平面照明燈，其中每一陰極部係個別包括一導電凸塊及一電子發射層，且該電子發射層係位於該導電凸塊表面。