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1、(10)申请公布号 CN 102569005 A (43)申请公布日 2012.07.11 C N 1 0 2 5 6 9 0 0 5 A *CN102569005A* (21)申请号 201110032840.2 (22)申请日 2011.01.26 099144217 2010.12.16 TW H01J 63/06(2006.01) H01J 63/02(2006.01) (71)申请人大同股份有限公司 地址中国台湾台北市中山区中山北路3段 22号 (72)发明人杨宗翰 罗吉宗 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人梁爱荣 (54) 发明名称 场发射光源装。
2、置 (57) 摘要 本发明是有关于一种场发射光源装置，包括： 一底基板；阴极，是设置于底基板上；至少一发射 块，是设置于阴极上且与阴极电性连接；一绝缘 层，是设置于阴极上，其中该绝缘层具有至少一开 口，遂使发射块凸出该开口；阳极，是设置于绝缘 层上，并与阴极排列成mn矩阵(matrix)，且阳 极个别具有对应于发射块的撞击面；以及一发光 层，是设置于该撞击面上。据此，本发明可提高场 发射光源装置的光利用率。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 。
3、页 1/1页 2 1.一种场发射光源装置，其特征在于，包括： 一底基板； m条阴极，是设置于该底基板上； 至少一发射块，是设置于该m条阴极上且与该m条阴极电性连接； 一绝缘层，是设置于该m条阴极上，其中该绝缘层具有至少一开口，遂使该至少一发射 块凸出该至少一开口； n条阳极，是设置于该绝缘层上，并与该m条阴极排列成mn矩阵(matrix)，其中m及 n分别为1以上的整数，且该n条阳极具有至少一撞击面，其是对应该至少一发射块且为一 斜面或一曲面；以及 一发光层，是设置于该至少一撞击面上。 2.如权利要求1所述的场发射光源装置，其特征在于，该n条阳极的底面积大于顶面 积。 3.如权利要求2所述的场。
4、发射光源装置，其特征在于，该n条阳极的横截面为三角形、 梯形、半圆形或弓形。 4.如权利要求2所述的场发射光源装置，其特征在于，该撞击面是由一可反射光线的 导电材料所构成。 5.如权利要求4所述的场发射光源装置，其特征在于，该n条阳极个别为一条状部，且 该条状部是由该可反射光线的导电材料所构成。 6.如权利要求4所述的场发射光源装置，其特征在于，该n条阳极个别包括一条状部及 一导电层，该导电层是位于该条状部上，且该导电层是由该可反射光线的导电材料所构成。 7.如权利要求2所述的场发射光源装置，其特征在于，还包括：一前基板，是设置于该 底基板的上方。 8.如权利要求7所述的场发射光源装置，其特征。
5、在于，还包括：一支撑单元，是设置于 该底基板与该前基板之间，且该底基板与该前基板间的区域为一真空区域。 9.如权利要求2所述的场发射光源装置，其特征在于，该至少一发射块个别包括一导 电凸块及一电子发射层，且该电子发射层是位于该导电凸块表面。 10.如权利要求2所述的场发射光源装置，其特征在于，该n条阳极高于该至少一发射 块。 权 利 要 求 书CN 102569005 A 1/5页 3 场发射光源装置 技术领域 0001 本发明是关于一种场发射光源装置，尤指一种可提高光利用率的场发射光源装 置。 背景技术 0002 场发射光源装置结构简单，其具有亮度高、省电、易平面化与大型化等优点，故具 有取。
6、代荧光灯管的潜力。此外，场发射光源装置除了可适用于装饰、照明或指示用等光源系 统中，其亦可应用于液晶显示器的背光模块。 0003 图1为传统场发射光源装置的工作原理示意图。场发射光源装置主要包括阴极 12、电子发射层14、阳极15、发光层16以与栅极19，其中阳极15及发光层16是形成于前 基板17上，而阴极12、电子发射层14与栅极19则是设置于底基板11上。据此，于阴极12 与栅极19间施加电压时，阴极12与栅极19间将形成电场，遂使电子穿遂(tunnel)效应发 生，而电子便由电子发射层14释放出，通过施加于阳极15上的电压，进而可使电子加速撞 击发光层16，激发发光层16放出光线。此外。
7、，栅极19可用以精确地控制电子发射的时间及 增加电子流的密度，且栅极19与阴极12可通过绝缘层13电性隔离。 0004 一般而言，电子发射层14所释出的电子仅能撞击发光层表层161，故发光层表层 161将会是发光效率最高的一侧，亦即，发光层16所发出的光大部分会局限于装置内部而 无法向外发光，另一方面，由于传统场发射光源装置的出光面背对发光层表层161，因此发 光层表层161所放出的光必须再穿透发光层16，阳极15及前基板17才能向外发光，其造成 的光效率损耗将进一步降低出光率，故传统场发射光源装置普遍有发光效率不佳的问题。 发明内容 0005 本发明的目的是在提供一种场发射光源装置，能提高光。
8、利用率，且可独立驱动单 一或部份区块(block)，以达到区域发光的效果。此外，本发明的场发射光源装置可应用于 各种用途。 0006 为达成上述目的，本发明提供一种场发射光源装置，其包括：一底基板；m条阴 极，是设置于该底基板上；至少一发射块，是设置于该m条阴极上且与该m条阴极电性连 接；一绝缘层，是设置于该m条阴极上，其中该绝缘层具有至少一开口，遂使该至少一发射 块凸出该至少一开口；n条阳极，是设置于该绝缘层上，并与该m条阴极排列成mn矩阵 (matrix)，其中m及n分别为1以上的整数，且该n条阳极具有至少一撞击面，其是对应于 该至少一发射块，且该至少一撞击面为一斜面或一曲面；以及一发光层。
9、，是设置于该至少一 撞击面上。在此，m及n较佳为大于1的整数。 0007 本发明的场发射光源装置还可包括：一前基板，是设置于该底基板的上方。又，本 发明的场发射光源装置还可包括：一支撑单元，是设置于该底基板与该前基板之间，且该底 基板与该前基板间的区域为一真空区域。在此，该底基板可为一绝缘基板，而该前基板可为 一透光基板。 说 明 书CN 102569005 A 2/5页 4 0008 于本发明中，阴极及阳极皆为条状结构，其中阳极横截面举例可为三角形、梯形、 半圆形或弓形等，而其底面积较佳是大于顶面积，更佳为阳极纵截面的面积是由顶部往底 部递增。尤其，横截面为梯形的阳极更可作为底基板与前基板间。
10、的支撑柱。另外，阳极可高 于发射块，而发光层可仅设置于阳极侧面的撞击面上，亦即，阳极未对应发射块的顶部可不 设有发光层。在此，本发明所述的阳极底面积是指阳极面向底基板的底部面积，而阳极顶面 积是指阳极面向前基板的顶部面积。此外，本发明所述的阳极横截面是指垂直于阳极轴向 的截面，而阳极纵截面是指平行于阳极轴向的截面。 0009 据此，本发明是将阴极、发射块、阳极及发光层皆设置于底基板上，而作为出光面 的前基板则是位于发光层发光效率最佳(即发光层表层)的该侧。相较于现有出光面位于 发光层底层(即出光面背对发光层表层)的传统场发射光源装置(发光效率差)，本发明的 场发射光源装置可展现较佳的发光效率。。
11、此外，本发明是将阴极及阳极排列成mn矩阵矩 阵(matrix)，故可独立驱动单一或部份区块(block)，以达到区域发光的效果。 0010 此外，于本发明中，阳极的撞击面较佳是由可反射光线的导电材料所构成，使往发 光层内部的光可再被阳极的撞击面反射至前基板，以进一步提高出光率。举例说明，本发明 的每一阳极可为一条状部，且该条状部较佳是由可反射光线的导电材料所构成；或者，每一 阳极可包括一条状部及一导电层，其中该导电层是位于该条状部上，且该导电层较佳是由 可反射光线的导电材料所构成，而条状部则可为中空或由导电或非导电材料所构成。据此， 本发明的阳极不仅作为电极用，其亦具有反射光线的功能，以进一步。
12、提高本发明场发射光 源装置的光利用率。 0011 于本发明中，每一发射块可包括一导电凸块及一电子发射层，该导电凸块与该阴 极电性连接，而该电子发射层是位于该导电凸块表面。在此，该导电凸块的材料并无特殊限 制，其可为任何现有适用的导电材料，而该导电凸块的形状亦无特殊限制，其可为矩形块、 圆柱状等等。此外，本发明电子发射层的材料并无特殊限制，其可为任何现有适用的电子发 射材料，如纳米碳材(纳米碳管、纳米碳壁等)。 0012 于本发明中，发光层的材料并无特殊限制，其可为任何现有适用的荧光粉、磷光粉 材料；此外，发光层可依各种用途或需求，使用一种或混合使用多种光色的荧光粉或磷光粉 而放出UV光、红外光。
13、、单一光色可见光(如白光或其它光色)的光源；或者，可设计为具有 多个放出不同光色的发光区域，而该这些发光区域还可依各种用途或需求而采取不同的阵 列排列方式。 0013 综上所述，本发明是将所有主要作动元件(即阴极、发射块、阳极及发光层)设置 于底基板上，而作为出光面的前基板则是位于发光层发光效率最佳(即发光层表层)的该 侧。相较于现有出光面位于发光层底层(即出光面背对发光层表层)的传统场发射光源 装置(发光效率差)，本发明的场发射光源装置可展现较佳的发光效率。尤其，本发明的 阳极撞击面还可由具有反射效果的导电材料所构成，使往发光层内部的光可再被阳极的 撞击面反射至前基板，以进一步提高出光率。此。
14、外，本发明是将阴极及阳极排列成一矩阵 (matrix)，故可独立驱动单一或部份区块(block)，以达到区域发光的效果。 附图说明 0014 图1是传统场发射光源装置的工作原理示意图。 说 明 书CN 102569005 A 3/5页 5 0015 图2A是本发明一较佳实施例的场发射光源装置剖视图。 0016 图2B是沿着图2A的AA联机所得的俯视图。 0017 图3是本发明另一较佳实施例的场发射光源装置剖视图。 0018 图4是本发明另一较佳实施例的场发射光源装置剖视图。 0019 图5是本发明另一较佳实施例的场发射光源装置剖视图。 0020 图6是本发明另一较佳实施例的场发射光源装置剖视图。
15、。 0021 图7是本发明另一较佳实施例的场发射光源装置剖视图。 0022 主要元件符号说明 0023 12，22，A 1 ，A 2 ，A 3 阴极 0024 13，23 绝缘层 0025 14，242 电子发射层 0026 15，25，B 1 ，B 2 ，B 3 ，B 4 阳极 0027 16，26 发光层 0028 161 发光层表层 0029 19 栅极 0030 11，21 底基板 0031 24，C 11 ，C 12 ，C 13 ，C 21 ，C 22 ，C 23 ，C 31 ，C 32 ，C 33 发射块 0032 241 导电凸块 0033 251 条状部 0034 252 导电。
16、层 0035 17，27 前基板 0036 28 支撑单元 0037 Y 轴向 0038 R 撞击面 0039 A 1 B 1 ，A 1 B 2 ，A 1 B 3 ，A 1 B 4 ，A 2 B 1 ，A 2 B 2 ，A 2 B 3 ，发光区域 0040 A 2 B 4 ，A 3 B 1 ，A 3 B 2 ，A 3 B 3 ，A 3 B 4 具体实施方式 0041 以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本 说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。需注意的是，以下图式均为简 化的示意图，图式中的元件数目、形状及尺寸可依实际实施状况而随意变更，且元件布局。
17、状 态可更为复杂。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各 项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。实施例 1 0042 请参见图2A，是为本发明一较佳实施例的场发射光源装置剖视图，其主要包括： 底基板21、阴极22、绝缘层23、发射块24、阳极25、发光层26、前基板27及支撑单元28，其 中支撑单元28是设置于底基板21与前基板27之间，使底基板21与前基板27间的区域为 真空区域，此外，阴极22、发射块24、阳极25及发光层26则皆设置于底基板21上，而作为 出光面的前基板27则是位于发光层26发光效率最佳(即发光层表层)的该侧。据。
18、此，相 说 明 书CN 102569005 A 4/5页 6 较于现有出光面位于发光层底层(即出光面背对发光层表层)的场发射光源装置(发光效 率差)，本实施例的场发射光源装置可展现较佳的发光效率。尤其，于本实施例的场发射光 源装置中，往发光层26内部的光可再被阳极25的撞击面R反射至前基板27，故可进一步提 高出光率。 0043 详细地说，如图2A所示，阴极22是形成于底基板21上，且阴极22表面上形成有一 绝缘层23，以隔绝阴极22与阳极25间的电性导通，此外，绝缘层23形成有多个开口231， 以显露阴极22的部分区域，而发射块24则是设置于该这些开口231中，以电性连接至阴极 22并凸出该。
19、这些开口231。于本实施例中，该这些发射块24包括导电凸块241及电子发射 层242，其中导电凸块241是与阴极22电性连接，而电子发射层242则是位于该导电凸块 241的表面。据此，电子可自电子发射层242发射出，以撞击阳极25上的发光层26而放光。 0044 另外，如图2A所示，本实施例的阳极25是由横截面(垂直于图2B所示的阳极25 轴向Y的截面)为三角形的条状部251所构成，且对应于发射块24的撞击面R为斜面，而 发光层26则是位于阳极25的撞击面R上，其中阳极25纵截面(平行于图2B所示的阳极 25轴向Y的截面)的面积是由顶部往底部递增，据此，发光层26所放出的光可朝向前基板 27侧。
20、进行外部发光。此外，本实施例条状部251(作为阳极25)的材料是使用可反射光线的 导电材料(本实施例是使用铝)，据此，当电子发射层242所发射出的电子轰击阳极25撞击 面R上的发光层26时，阳极25的撞击面R可再将发光层26所放出的光反射至前基板27， 以提高光利用率。相较于现有使用氧化铟锡(ITO)作为阳极的场发射光源装置，本实施例 可使用电荷导离效果较佳的材料作为阳极25材料，以有效避免电荷累积。于本实施例中， 该前基板27是一透光基板，而自撞击面R反射的光线可透过该前基板27至外部。 0045 更进一步说明，请参见图2B，其是沿着图2A的AA联机所得的俯视图。如图2B所 示，本实施例的多。
21、个条状阴极22(分别为A 1 、A 2 、A 3 )是阵列排列于底基板上，其中该底基板 是一绝缘基板；接着，绝缘层23是设置于底基板及阴极22上，且形成有多个开口231，遂使 发射块24形成于阴极22上并凸出该这些开口231；最后，多个三角条状阳极25(分别为B 1 、 B 2 、B 3 、B 4 )阵列排列于绝缘层23上，以与阴极22构成mn矩阵(本实施例是采用34矩 阵作为说明)，而发射块24是位于两相邻阳极25之间。据此，当阴极A 1 及阳极B 1 分别输 入低电位及高电位时，电子会自发射块C 11 发射出，并撞击发光区域A 1 B 1 ，使发光区域A 1 B 1 发 光；同理，当阴极A。
22、 1 及阳极B 2 分别输入低电位及高电位时，电子会自发射块C 11 及C 12 发射 出，并撞击发光区域A 1 B 2 ，使发光区域A 1 B 2 发光。据此，可分别对阴极A 1 、A 2 、A 3 及阳极B 1 、B 2 、 B 3 、B 4 输入低电位及高电位，以分别驱动mn矩阵中的个别发光区域，例如A 1 B 1 、A 1 B 2 、A 1 B 3 、 A 2 B 2 、A 3 B 4 等，达到区域发光的效果。此外，亦可同时驱动两条以上的阴极及/或阳极，以使 多个发光区域发光。举例说明，当阴极A 1 及阳极B 2 、B 3 分别输入低电位及高电位时，电子会 自发射块C 11 、C 12。
23、 及C 13 发射出，并撞击发光区域A 1 B 2 及A 1 B 3 ，使发光区域A 1 B 2 及A 1 B 3 发光； 同理，当阴极A 1 、A 2 及阳极B 2 、B 3 分别输入负电压及正电压时，电子会自发射块C 11 、C 12 、C 13 、 C 21 、C 22 、及C 23 发射出，并撞击发光区域A 1 B 2 、A 1 B 3 、A 2 B 2 及A 2 B 3 ，使发光区域A 1 B 2 、A 1 B 3 、A 2 B 2 及 A 2 B 3 发光；又，驱动所有阴极A 1 、A 2 、A 3 及阳极B 1 、B 2 、B 3 、B 4 时，即可达到全面性发光的效果。 004。
24、6 实施例2 0047 本实施例的场发射光源装置与实施例1所述大致相同，但不同处在于，如图3所 示，本实施例的阳极25是由条状部251及导电层252所构成，其中条状部251所使用的材 说 明 书CN 102569005 A 5/5页 7 料为非导电材料，而导电层252是由可反射光线的导电材料(本实施例是使用铝)所形成， 用于反射光线及传导电流。 0048 实施例3 0049 本实施例的场发射光源装置与实施例2所述大致相同，但不同处在于，如图3所 示，本实施例阳极25的条状部251为中空。 0050 实施例4 0051 本实施例的场发射光源装置与实施例1所述大致相同，但不同处在于，如图4所 示，。
25、本实施例的阳极25是由横截面为梯形的条状部251所构成，其两侧对应于发射块24的 斜面即为撞击面R，而发光层26则是设于阳极25的撞击面R上。 0052 此外，于本实施例另一态样中，发光层26亦可仅设置于阳极25的两侧表面，而阳 极25的顶部(未设有发光层26)可直接与前基板27接触，以同时作为底基板21与前基板 27间的支撑柱。 0053 实施例5 0054 本实施例的场发射光源装置与实施例1所述大致相同，但不同处在于，如图5所 示，本实施例的阳极25是由横截面为半圆形的条状部251所构成，其两侧对应于发射块24 的曲面即为撞击面R，而发光层26则是设于阳极25的撞击面R上。 0055 实施。
26、例6 0056 本实施例的场发射光源装置与实施例1所述大致相同，但不同处在于，如图6所 示，本实施例的阳极25是由横截面为弓形的条状部251所构成，其两侧对应于发射块24的 曲面即为撞击面R，而发光层26则是设于阳极25的撞击面R上；此外，发射块24的电子发 射层242仅设置于导电凸块241对应于阳极25的侧表面上，即导电凸块241的顶部未设有 该电子发射层242。 0057 实施例7 0058 本实施例的场发射光源装置与实施例5所述大致相同，但不同处在于，如图7所 示，本实施例的阳极25高于发射块24，且发光层26仅设置于阳极25侧面的撞击面R上，亦 即，阳极25未对应发射块24的顶部未设有。
27、发光层26。 0059 据此，本发明是将所有主要作动元件(即阴极、发射块、阳极及发光层)设置于底 基板上，而作为出光面的前基板则是位于发光层发光效率最佳(即发光层表层)的该侧。相 较于现有出光面位于发光层底层(即出光面背对发光层表层)的传统场发射光源装置(发 光效率差)，本发明的场发射光源装置可展现较佳的发光效率。尤其，本发明的阳极撞击面 更可由具有反射效果的导电材料所构成，使往发光层内部的光可再被阳极的撞击面反射至 前基板，以进一步提高出光率。此外，本发明是将阴极及阳极排列成一矩阵(matrix)，故可 独立驱动单一或部份区块(block)，以达到区域发光的效果。 0060 上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请 专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。 说 明 书CN 102569005 A 1/4页 8 图1 图2A 说 明 书 附 图CN 102569005 A 2/4页 9 图2B 图3 说 明 书 附 图CN 102569005 A 3/4页 10 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102569005 A 10 4/4页 11 图6 图7 说 明 书 附 图CN 102569005 A 11 。