JP2005174852A - Field emission lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィールドエミッションランプに関し、特に、液晶表示装置のバックライトに用いる平面発光型のフィールドエミッションランプに関する。 The present invention relates to a field emission lamp, and more particularly to a flat light emission type field emission lamp used for a backlight of a liquid crystal display device.
従来、液晶表示装置のバックライト光源としては、冷陰極蛍光灯が使用されている。蛍光灯は、発光効率が高くないので、エネルギー損失が大きい。また、蛍光灯は水銀を使用しているので、使用済みの蛍光灯を適切に処理しないと、環境に害を及ぼす。そこで、これらの欠点のないフィールドエミッションランプを、液晶表示装置のバックライトとして使用することが提案されている。 Conventionally, a cold cathode fluorescent lamp has been used as a backlight source of a liquid crystal display device. Since the fluorescent lamp does not have high luminous efficiency, the energy loss is large. In addition, since fluorescent lamps use mercury, if the used fluorescent lamps are not properly treated, they will harm the environment. Therefore, it has been proposed to use a field emission lamp without these defects as a backlight of a liquid crystal display device.
従来のフィールドエミッションランプの例をいくつかあげて、簡単に説明する。図８（ａ）に断面図を示すフィールドエミッションランプは、３極管構造のランプである。このランプを、投射型液晶表示装置のプロジェクタ光源として利用することが提案されている。図８（ｂ）に斜視図を示すフィールドエミッションランプが、非特許文献１に開示されている。陰極導体上に、ナノカーボン薄膜を化学蒸着法で生成する。カーボンナノチューブやグラファイトナノ結晶などの薄膜から、高効率で冷陰極電子が放出される。図８（ｃ）に断面図を示すフィールドエミッションランプが、特許文献１に開示されている。このランプは、２極管あるいは３極管構造のフィールドエミッションランプである。ランプ容器の裏と下側から各電極に接続できるので、個々のランプを互いに接近させて配置することができる。 Some examples of conventional field emission lamps will be briefly described. The field emission lamp whose sectional view is shown in FIG. 8A is a lamp having a triode structure. It has been proposed to use this lamp as a projector light source of a projection type liquid crystal display device. Non-Patent Document 1 discloses a field emission lamp whose perspective view is shown in FIG. A nanocarbon thin film is formed on the cathode conductor by chemical vapor deposition. Cold cathode electrons are emitted with high efficiency from thin films such as carbon nanotubes and graphite nanocrystals. A field emission lamp whose sectional view is shown in FIG. This lamp is a dipole or triode field emission lamp. Since each electrode can be connected from the back and bottom of the lamp vessel, the individual lamps can be arranged close to each other.
図８（ｄ）に斜視図を示すフィールドエミッションランプが、特許文献２に開示されている。カーボンナノチューブ（CNT）のフィールドエミッション電極により点灯する平面型カラーランプである。この平面型カラーランプは、３つに区切られたランプ室で構成されている。基板上に、エミッタスタックが形成されている。カバー基板の上に３つの蛍光体がある。各蛍光体は、ナノチューブエミッタスタックから放出される電子で、赤緑青の３原色の光を発生する。ナノチューブスタックは、炭素やダイアモンドなどのナノメートルサイズの中空繊維をバインダと混合して印刷する厚膜印刷技術を用いて、低コストで形成できる。平面型カラーランプを液晶表示装置のバックライトに使うことで、液晶表示装置を、小型低コストにできる。図９（ａ）に断面図を示すフィールドエミッションランプが、非特許文献２に開示されている。ガラス-Si-ガラス構造と、ガラス-ガラス構造を、静電接着法により形成することができる。その方法で、シリコン基板の電界放出素子配列を真空容器中に密封して、フィールドエミッションランプを構成する。 A field emission lamp whose perspective view is shown in FIG. This is a flat color lamp that is lit by a carbon nanotube (CNT) field emission electrode. This flat color lamp is composed of three lamp chambers. An emitter stack is formed on the substrate. There are three phosphors on the cover substrate. Each phosphor emits light of three primary colors of red, green and blue with electrons emitted from the nanotube emitter stack. The nanotube stack can be formed at a low cost by using a thick film printing technique in which nanometer-sized hollow fibers such as carbon and diamond are mixed with a binder and printed. By using a flat color lamp as a backlight of a liquid crystal display device, the liquid crystal display device can be reduced in size and cost. Non-Patent Document 2 discloses a field emission lamp whose sectional view is shown in FIG. Glass-Si-glass structures and glass-glass structures can be formed by electrostatic bonding. In this method, the field emission lamp is formed by sealing the field emission device array on the silicon substrate in a vacuum vessel.
特許文献３、４には、図９（ｂ）に示すように、フィールドエミッタアレイにより照明される画素を有する液晶表示装置が開示されている。このフィールドエミッタアレイは、各々の画素を個別に照明するために用いられる。表示装置全体を照明するためのバックライトランプとしても利用できる。フィールドエミッタアレイをバックライトに用いる液晶表示装置は、蛍光ランプを用いる場合と比べて、より小形になり、発光効率も輝度も高く、寿命も長い。このフィールドエミッタアレイは、すべての色の光を発生できるので、液晶表示装置にカラーフィルタを使用する必要がない。
しかし、従来のフィールドエミッションランプでは、液晶表示装置のバックライトに利用できる寿命の長い平面発光ランプを実現できないという問題があった。平面状に発光するランプでは、電子を放出するエミッタを点状にしているので、陰極の電流密度が大きくなり、重い負荷で寿命が短くなる。寿命が長い線状の陰極を有するランプでは、発光面が円筒状になり、液晶表示装置のバックライトに使用するには、厚さが厚くなりすぎる。本発明は、上記従来の問題を解決して、液晶表示装置用の寿命の長い平面型フィールドエミッションランプを実現することを目的とする。 However, the conventional field emission lamp has a problem in that it cannot realize a long-lived flat light emitting lamp that can be used for a backlight of a liquid crystal display device. In a lamp that emits light in a planar shape, the emitter that emits electrons is in the form of dots, so that the current density of the cathode increases, and the life is shortened under heavy loads. In a lamp having a linear cathode having a long lifetime, the light emitting surface is cylindrical, and the thickness becomes too thick for use in a backlight of a liquid crystal display device. An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to realize a flat-type field emission lamp having a long lifetime for a liquid crystal display device.
上記の課題を解決するために、本発明では、フィールドエミッションランプを、平面状の陰極側ガラス基板と、陰極側ガラス基板上に配列された複数の陰極導体と、陰極側ガラス基板に対向して配置された陽極側ガラス基板と、陽極側ガラス基板に設けられた陽極導体と、陽極導体上に塗布された蛍光体と、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板とを収容する真空容器とを具備する構成とした。また、陰極導体の陽極側表面に炭素皮膜をCVD法により形成する。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a field emission lamp is provided so as to face a flat cathode side glass substrate, a plurality of cathode conductors arranged on the cathode side glass substrate, and the cathode side glass substrate. An anode-side glass substrate disposed; an anode conductor provided on the anode-side glass substrate; a phosphor coated on the anode conductor; and a vacuum vessel that accommodates the cathode-side glass substrate and the anode-side glass substrate. It was set as the structure to do. Also, a carbon film is formed on the anode side surface of the cathode conductor by the CVD method.
本発明では、上記のように構成したことにより、液晶表示装置用のバックライトに最適な寿命の長い平面発光型のフィールドエミッションランプを実現できる。 According to the present invention, a flat emission type field emission lamp having a long lifetime that is optimal for a backlight for a liquid crystal display device can be realized by the above configuration.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本発明の実施例１は、平面状の陰極側ガラス基板上に、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した複数の直線状の陰極導体を平行に配置し、陰極側ガラス基板に対向して配置した陽極側ガラス基板に、各陰極導体に対応する溝部を設け、溝部に陽極導体を設け、陽極導体上に蛍光体を塗布し、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板とを真空容器に収容したフィールドエミッションランプである。 In Example 1 of the present invention, a plurality of linear cathode conductors, in which a graphite film is formed on the anode-side surface by a CVD method, are arranged in parallel on a flat cathode-side glass substrate, and face the cathode-side glass substrate. The anode-side glass substrate is provided with a groove corresponding to each cathode conductor, the anode conductor is provided in the groove, a phosphor is applied on the anode conductor, and the cathode-side glass substrate and the anode-side glass substrate are placed in a vacuum vessel. A housed field emission lamp.
本発明の実施例１におけるフィールドエミッションランプの構成と製法を説明する。図１は、本発明の実施例１におけるフィールドエミッションランプの斜視図と一部断面図である。図２は、フィールドエミッションランプの断面図である。図３は、フィールドエミッションランプの平面図である。これらは模式的な概念図であり、各部の比率などは、実際とは異なる。図１〜図３において、陰極側ガラス基板１は、光が放射される側の平面状のガラス基板である。陽極側ガラス基板２は、溝部を有するガラス基板である。陰極側基板と陽極側基板としてガラス基板を用いているが、材質は必ずしもガラスでなくてもよい。温度上昇を100℃以下に抑えることができればアクリル板でもよい。陽極側ガラス基板２を、陰極側ガラス基板１に対向して配置する。陰極導体３は、陰極側ガラス基板上に並行して配列された直線状の電極である。陽極導体４は、溝部に蒸着されたアルミニウム電極である。蛍光体５は、陽極導体上に塗布された蛍光体である。真空容器６は、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板とを収容する容器である。溝部７は、陽極を設けるために陽極側ガラス基板２に形成された溝である。炭素皮膜８は、電子放出効率を高めるために、陰極導体上にCVD法により形成された炭素皮膜である。 The structure and manufacturing method of the field emission lamp in Example 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view and a partial cross-sectional view of a field emission lamp in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a field emission lamp. FIG. 3 is a plan view of the field emission lamp. These are schematic conceptual diagrams, and the ratio of each part is different from the actual one. 1-3, the cathode side glass substrate 1 is a planar glass substrate on the side from which light is emitted. The anode side glass substrate 2 is a glass substrate having a groove. Although glass substrates are used as the cathode side substrate and the anode side substrate, the material is not necessarily glass. An acrylic plate may be used as long as the temperature rise can be suppressed to 100 ° C. or less. The anode side glass substrate 2 is disposed to face the cathode side glass substrate 1. The cathode conductor 3 is a linear electrode arranged in parallel on the cathode side glass substrate. The anode conductor 4 is an aluminum electrode deposited on the groove. The phosphor 5 is a phosphor coated on the anode conductor. The vacuum container 6 is a container for accommodating a cathode side glass substrate and an anode side glass substrate. The groove portion 7 is a groove formed in the anode side glass substrate 2 in order to provide an anode. The carbon film 8 is a carbon film formed on the cathode conductor by a CVD method in order to increase the electron emission efficiency.
平面状の陰極側ガラス基板１上に、複数の直線状のNiの陰極導体３を平行に等間隔で配列する。陰極導体３は、Niの他にFeやCu等を使うこともできる。陰極導体３の太さを、溝部７のサイズに対して十分細くして、光がむら無く放射されるようにする。輝度を一様にするために、散光板や偏光板を使ってもよい。陰極導体３の陽極側表面には、グラファイトの炭素皮膜８をCVD法により形成する。炭素皮膜８の厚さは、２〜３μmである。CVD法の条件を適切に制御することで、陰極導体３上の炭素皮膜８の電子放出点の密度を、107/cm2にすることができる。CVD法によりグラファイト皮膜を形成する方法については、非特許文献１や非特許文献３や非特許文献４などを参照されたい。 A plurality of linear Ni cathode conductors 3 are arranged in parallel at equal intervals on a flat cathode-side glass substrate 1. The cathode conductor 3 can also use Fe, Cu, or the like in addition to Ni. The thickness of the cathode conductor 3 is made sufficiently small with respect to the size of the groove portion 7 so that light is emitted evenly. In order to make the luminance uniform, a diffuser plate or a polarizing plate may be used. A graphite carbon film 8 is formed on the anode side surface of the cathode conductor 3 by a CVD method. The thickness of the carbon film 8 is 2 to 3 μm. By appropriately controlling the conditions of the CVD method, the density of the electron emission points of the carbon film 8 on the cathode conductor 3 can be 10 7 / cm 2 . Refer to Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, and the like for the method of forming a graphite film by the CVD method.
各陰極導体３に対応する溝部７を、陽極側ガラス基板２に設ける。溝部７に、Alを蒸着して形成した陽極導体４を設ける。陽極導体４の厚さは１〜２μmである。陽極導体４は、反射板の役目も兼ねている。陽極導体４上に、白色を発生するように蛍光体５を塗布する。蛍光体の厚さは、５〜７μmである。蛍光体は、低電圧用では、Zn0.2Cd0.8S:Ag,Cl（赤）、Zn0.62Cd0.98S:Ag,Cl（緑）、ZnS:Ag,Al（青）を用いる。高電圧用では、Y2O3:Eu（赤）、Gd2O2S:Tb（緑）、ZnS:Ag（青）を用いる。 A groove portion 7 corresponding to each cathode conductor 3 is provided in the anode side glass substrate 2. An anode conductor 4 formed by evaporating Al is provided in the groove portion 7. The thickness of the anode conductor 4 is 1 to 2 μm. The anode conductor 4 also serves as a reflector. A phosphor 5 is applied on the anode conductor 4 so as to generate white. The thickness of the phosphor is 5 to 7 μm. As the phosphor, for low voltage use, Zn 0.2 Cd 0.8 S: Ag, Cl (red), Zn 0.62 Cd 0.98 S: Ag, Cl (green), and ZnS: Ag, Al (blue) are used. For high voltage use, Y 2 O 3 : Eu (red), Gd 2 O 2 S: Tb (green), and ZnS: Ag (blue) are used.
陰極導体３と陽極導体４との電極間距離は、10〜20μmであるが、10mm程度まで大きくすることも可能である。したがって、溝部７のサイズもこれと同程度となる。陰極導体３と陽極導体４との電極間距離を極力小さくすることにより少ない電圧で発光させることができる。陰極側ガラス基板１と陽極側ガラス基板２とを密着させて、真空容器６に収容する。真空容器６を使わず、陰極側ガラス基板１と陽極側ガラス基板２とを直接溶着して、真空にして封じてもよい。真空度は10-1〜10-3torrである。全体の大きさは、約10cm×10cm程度であるが、約１ｍ×１ｍ程度まで大きくできる。 The interelectrode distance between the cathode conductor 3 and the anode conductor 4 is 10 to 20 μm, but can be increased to about 10 mm. Therefore, the size of the groove portion 7 is approximately the same. By making the distance between the electrodes of the cathode conductor 3 and the anode conductor 4 as small as possible, light can be emitted with a small voltage. The cathode side glass substrate 1 and the anode side glass substrate 2 are brought into close contact with each other and accommodated in the vacuum vessel 6. Instead of using the vacuum vessel 6, the cathode side glass substrate 1 and the anode side glass substrate 2 may be directly welded and sealed in a vacuum. The degree of vacuum is 10 -1 to 10 -3 torr. The overall size is about 10 cm × 10 cm, but can be increased to about 1 m × 1 m.
上記のように構成された本発明の実施例１におけるフィールドエミッションランプの動作を説明する。陰極導体３と陽極導体４との間に単極性のパルス電圧を印加する。電圧は250〜500Vで、電流は約１mAである。電圧は、10ｋV程度まで高くすることも可能である。周波数は１〜５kHzである。パルス幅は、３〜８μsecである。放電開始電圧は、１V/μmである。陰極の電流密度は、100mA/cm2（10V/μmのとき）である。点灯用電源の基本的構成は、従来のフィールドエミッションランプ用のものと同じでよい。点灯用電源は、陰極導体３と陽極導体４の１組あるいは複数組ごとに別々に設けてもよいし、全ての組に共通に１つにしてもよい。 The operation of the field emission lamp in the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. A unipolar pulse voltage is applied between the cathode conductor 3 and the anode conductor 4. The voltage is 250-500V and the current is about 1mA. The voltage can be as high as about 10 kV. The frequency is 1 to 5 kHz. The pulse width is 3 to 8 μsec. The discharge start voltage is 1 V / μm. The cathode current density is 100 mA / cm 2 (at 10 V / μm). The basic configuration of the lighting power source may be the same as that for a conventional field emission lamp. The lighting power supply may be provided separately for each set or a plurality of sets of the cathode conductor 3 and the anode conductor 4, or may be provided in common for all the sets.
陰極導体３と陽極導体４との間に電圧を印加すると、陰極導体３上の炭素皮膜から電界放出により冷陰極電子が飛び出し、蛍光体５に当たり、光を発生する。蛍光体５から出た光は、陰極側ガラス基板１から直接出射するとともに、陽極導体４で反射されて陰極側ガラス基板１から出射する。輝度は、単色で約20万cd/m2、白色で約３万cd/m2である。発光効率は約30％である。ランプの寿命は約５万時間である。このようにして、発光面を平面状にしながら、フィールドエミッションランプの寿命を長くできる。液晶バックライトとして使用する際は、一定温度を超えると液晶に障害が生じるので、温度を低くしておかなくてはならない。そのため、冷却手段に応じた駆動電力で駆動する必要がある。 When a voltage is applied between the cathode conductor 3 and the anode conductor 4, cold cathode electrons jump out of the carbon film on the cathode conductor 3 by field emission, hit the phosphor 5, and generate light. The light emitted from the phosphor 5 is directly emitted from the cathode side glass substrate 1 and is reflected by the anode conductor 4 and emitted from the cathode side glass substrate 1. Brightness, about 200,000 cd / m 2 in a single color, white, is about 30,000 cd / m 2. The luminous efficiency is about 30%. The lamp life is about 50,000 hours. In this way, the lifetime of the field emission lamp can be extended while making the light emitting surface flat. When used as a liquid crystal backlight, if the temperature exceeds a certain temperature, the liquid crystal will be damaged, so the temperature must be kept low. Therefore, it is necessary to drive with driving power according to the cooling means.
上記のように、本発明の実施例１では、フィールドエミッションランプを、平面状の陰極側ガラス基板上に、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した複数の直線状の陰極導体を平行に配置し、陰極側ガラス基板に対向して配置した陽極側ガラス基板に、各陰極導体に対応する溝部を設け、溝部に陽極導体を設け、陽極導体上に蛍光体を塗布し、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板とを真空容器に収容する構成としたので、液晶表示装置用の寿命の長いバックライトを実現できる。 As described above, in Example 1 of the present invention, a field emission lamp is formed by paralleling a plurality of linear cathode conductors in which a graphite film is formed on the anode-side surface by a CVD method on a flat cathode-side glass substrate. The anode side glass substrate disposed and opposed to the cathode side glass substrate is provided with a groove corresponding to each cathode conductor, the anode conductor is provided in the groove, and the phosphor is coated on the anode conductor, and the cathode side glass substrate And the anode side glass substrate are housed in a vacuum vessel, so that a long-life backlight for a liquid crystal display device can be realized.
本発明の実施例２は、平面状の陰極側ガラス基板上に、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した複数の陰極導体を格子状に配置し、陰極側ガラス基板に対向して配置した陽極側ガラス基板上のほぼ全面に、透明陽極導体を設け、陽極導体上に一面に蛍光体を塗布し、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板とを真空容器に収容したフィールドエミッションランプである。 In Example 2 of the present invention, a plurality of cathode conductors each having a graphite film formed on the anode side surface by a CVD method are arranged in a grid pattern on a flat cathode side glass substrate, and are arranged facing the cathode side glass substrate. A field emission lamp in which a transparent anode conductor is provided on almost the entire surface of the anode side glass substrate, a phosphor is coated on the anode conductor, and the cathode side glass substrate and the anode side glass substrate are accommodated in a vacuum vessel. .
本発明の実施例２におけるフィールドエミッションランプの構成と製法を説明する。図４は、本発明の実施例２におけるフィールドエミッションランプの平面図と断面図と斜視図である。図４（ａ）は、陰極側ガラス基板の平面図である。図４（ｂ）は、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板の断面図である。図４（ｃ）は、陰極側ガラス基板の斜視図である。これらは模式的な概念図であり、各部の比率などは、実際とは異なる。 The structure and manufacturing method of the field emission lamp in Example 2 of the present invention will be described. FIG. 4 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of a field emission lamp in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4A is a plan view of the cathode side glass substrate. FIG. 4B is a cross-sectional view of the cathode side glass substrate and the anode side glass substrate. FIG. 4C is a perspective view of the cathode side glass substrate. These are schematic conceptual diagrams, and the ratio of each part is different from the actual one.
図４において、陰極側ガラス基板１は、平面状のガラス基板である。陽極側ガラス基板２は、光が放射される側のガラス基板である。陽極側ガラス基板２を、陰極側ガラス基板１に対向させて平行に配置する。陰極側基板と陽極側基板としてガラス基板を用いているが、材質は必ずしもガラスでなくてもよい。温度上昇を100℃以下に抑えることができればアクリル板でもよい。陰極導体３は、陰極側ガラス基板上に格子状に配列された電極である。格子状に配列するとは、タイル状のものを、隙間をあけて碁盤目状に配列することである。陰極導体３は、一面をカバーするものでもよい。陽極導体４は、陽極側ガラス基板上のほぼ全面に蒸着された透明ITO電極である。蛍光体５は、陽極導体上に一面に塗布された蛍光体である。炭素皮膜８は、電子放出効率を高めるために、陰極導体上にCVD法により形成された炭素皮膜である。 In FIG. 4, the cathode side glass substrate 1 is a planar glass substrate. The anode side glass substrate 2 is a glass substrate on the side from which light is emitted. The anode side glass substrate 2 is arranged in parallel so as to face the cathode side glass substrate 1. Although glass substrates are used as the cathode side substrate and the anode side substrate, the material is not necessarily glass. An acrylic plate may be used as long as the temperature rise can be suppressed to 100 ° C. or less. The cathode conductor 3 is an electrode arranged in a grid on the cathode side glass substrate. To arrange in a lattice form means to arrange tiles in a grid pattern with a gap. The cathode conductor 3 may cover one surface. The anode conductor 4 is a transparent ITO electrode deposited on almost the entire surface of the anode side glass substrate. The phosphor 5 is a phosphor coated on one surface on the anode conductor. The carbon film 8 is a carbon film formed on the cathode conductor by a CVD method in order to increase the electron emission efficiency.
平面状の陰極側ガラス基板１上に、複数のNiの陰極導体３を格子状に等間隔で配列する。陰極導体３の陽極側表面には、グラファイトの炭素皮膜８をCVD法により形成する。陽極側ガラス基板上のほぼ全面にITOを蒸着して形成した陽極導体４を設ける。陽極導体４の厚さは１〜２μmである。全体の大きさは、約100mm×100mm程度であるが、約１ｍ×１ｍ程度まで大きくできる。サイズを大きくする場合は、必要に応じて、陰極側ガラス基板１と陽極側ガラス基板２との間隔を維持するためのボスまたはリブを設ける。陽極導体４上に、陰極導体３に対向させて一面に、白色を発生するように蛍光体５を塗布する。 A plurality of Ni cathode conductors 3 are arranged on a flat cathode-side glass substrate 1 at regular intervals in a lattice shape. A graphite carbon film 8 is formed on the anode side surface of the cathode conductor 3 by a CVD method. An anode conductor 4 formed by depositing ITO on almost the entire surface of the anode side glass substrate is provided. The thickness of the anode conductor 4 is 1 to 2 μm. The overall size is about 100 mm × 100 mm, but can be increased to about 1 m × 1 m. When increasing the size, bosses or ribs for maintaining the distance between the cathode side glass substrate 1 and the anode side glass substrate 2 are provided as necessary. A phosphor 5 is applied on the anode conductor 4 so as to generate a white color on the entire surface facing the cathode conductor 3.
陰極導体３と電源を結ぶ配線は図示していないが、各陰極導体に個別に配線してもよいし、行または列ごとにまとめて配線してもよい。陰極導体３と陽極導体４との間に電圧を印加すると、陰極導体３上の炭素皮膜から電界放出により冷陰極電子が飛び出し、蛍光体５に当たり、光を発生する。蛍光体５から出た光は、陽極導体４を透過して陽極側ガラス基板２から出射する。陰極導体３の間隔を、陰極導体３のサイズに対して十分狭くして、光がむら無く放射されるようにする。輝度を一様にするために、散光板や偏光板を使ってもよい。偏光フィルムを用いると光の減光が生じるので、陽極側の内側または外側の形状を凹凸にして、レンティキュラーレンズのようにして、光の影をなくするようにするとよい。レンティキュラーレンズの構造によっては、光が平行光とならないことがあるので、それを修正するために、偏光フィルムや塗料などを塗布する。その他の構成と動作は、実施例１と同様である。 Although the wiring connecting the cathode conductor 3 and the power source is not shown, each cathode conductor may be wired individually, or may be wired together for each row or column. When a voltage is applied between the cathode conductor 3 and the anode conductor 4, cold cathode electrons jump out of the carbon film on the cathode conductor 3 by field emission, hit the phosphor 5, and generate light. The light emitted from the phosphor 5 passes through the anode conductor 4 and is emitted from the anode side glass substrate 2. The distance between the cathode conductors 3 is made sufficiently narrow with respect to the size of the cathode conductors 3 so that light is emitted evenly. In order to make the luminance uniform, a diffuser plate or a polarizing plate may be used. When a polarizing film is used, light attenuation occurs. Therefore, it is preferable to make the inner or outer shape of the anode side uneven so as to eliminate the shadow of light like a lenticular lens. Depending on the structure of the lenticular lens, the light may not become parallel light. To correct this, a polarizing film or paint is applied. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
上記のように、本発明の実施例２では、フィールドエミッションランプを、平面状の陰極側ガラス基板上に、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した複数の陰極導体を格子状に配置し、陰極側ガラス基板に対向して配置した陽極側ガラス基板上のほぼ全面に、透明陽極導体を設け、陽極導体上に一面に蛍光体を塗布し、陰極側ガラス基板と陽極側ガラス基板とを真空容器に収容する構成としたので、液晶表示装置用の寿命の長いバックライトを実現できる。 As described above, in Example 2 of the present invention, a field emission lamp is formed by arranging a plurality of cathode conductors in which a graphite film is formed on the anode-side surface by a CVD method on a flat cathode-side glass substrate in a grid pattern. A transparent anode conductor is provided on almost the entire surface of the anode-side glass substrate disposed opposite to the cathode-side glass substrate, and a phosphor is applied on the entire surface of the anode conductor to form a cathode-side glass substrate and an anode-side glass substrate. Since it is configured to be housed in a vacuum vessel, a long-life backlight for a liquid crystal display device can be realized.
本発明の実施例３は、陰極側アクリル基板に複数の方形の凹部を格子状に設け、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した陰極導体を凹部内に配置し、陽極側アクリル基板上に陰極導体に対向して透明陽極導体を設け、陽極導体上に蛍光体を塗布し、陰極側アクリル基板と陽極側アクリル基板とを合せて電極部を真空にして封じたフィールドエミッションランプである。 In Example 3 of the present invention, a plurality of rectangular recesses are provided in a grid pattern on the cathode side acrylic substrate, and a cathode conductor in which a graphite film is formed on the anode side surface by the CVD method is disposed in the recesses. A field emission lamp in which a transparent anode conductor is provided opposite to the cathode conductor, a phosphor is applied on the anode conductor, and the cathode side acrylic substrate and the anode side acrylic substrate are combined to make the electrode part vacuum.
図５と図６は、本発明の実施例３におけるフィールドエミッションランプの平面図（ａ）と断面図(ｂ)である。図５は、電極部を１つ示したものである。図６は、複数の電極部を示したものである。これらは模式的な概念図であり、各部の比率などは、実際とは異なる。図５と図６において、陰極導体３は、陰極側アクリル基板の凹部に設けられた電極である。陰極導体３の厚さは、0.3mmである。図示してないが、陰極導体３上には、電子放出効率を高めるために、炭素皮膜がCVD法により形成されている。陽極導体４は、陽極側アクリル基板上に格子状に蒸着された透明ITO電極である。陽極導体４の厚さは１〜２μmである。 5 and 6 are a plan view (a) and a cross-sectional view (b) of a field emission lamp in Embodiment 3 of the present invention. FIG. 5 shows one electrode part. FIG. 6 shows a plurality of electrode portions. These are schematic conceptual diagrams, and the ratio of each part is different from the actual one. 5 and 6, the cathode conductor 3 is an electrode provided in the concave portion of the cathode side acrylic substrate. The thickness of the cathode conductor 3 is 0.3 mm. Although not shown, a carbon film is formed on the cathode conductor 3 by a CVD method in order to increase the electron emission efficiency. The anode conductor 4 is a transparent ITO electrode deposited in a grid pattern on the anode side acrylic substrate. The thickness of the anode conductor 4 is 1 to 2 μm.
蛍光体５は、陽極導体上に塗布された白色の蛍光体である。陰極側アクリル基板９は、陰極導体を収める方形の凹部を格子状に設けた平面状のアクリル基板である。厚さは、1.5mmである。陽極側アクリル基板10は、光が放射される側の平面状のアクリル基板である。厚さは、1.5mmであり、凹部のサイズは、25mm×25mmである。凹部間の間隔は３mmで、アクリル基板の端部との間隔は５mmである。陰極側アクリル基板９と陽極側アクリル基板10とを合せて、電極部を真空にして封じる。蛍光体５と陰極導体３との間隔は0.5〜1.0mmである。この空間の真空度は、10-3〜10-4Paである。全体の大きさは、約100mm×100mm程度であるが、約１ｍ×１ｍ程度まで大きくできる。 The phosphor 5 is a white phosphor coated on the anode conductor. The cathode side acrylic substrate 9 is a planar acrylic substrate in which square concave portions for accommodating a cathode conductor are provided in a lattice shape. The thickness is 1.5 mm. The anode side acrylic substrate 10 is a flat acrylic substrate on the side from which light is emitted. The thickness is 1.5 mm, and the size of the recess is 25 mm × 25 mm. The distance between the recesses is 3 mm, and the distance from the end of the acrylic substrate is 5 mm. The cathode side acrylic substrate 9 and the anode side acrylic substrate 10 are put together, and the electrode portion is evacuated and sealed. The distance between the phosphor 5 and the cathode conductor 3 is 0.5 to 1.0 mm. The degree of vacuum in this space is 10 −3 to 10 −4 Pa. The overall size is about 100 mm × 100 mm, but can be increased to about 1 m × 1 m.
陰極側アクリル基板９に格子状に等間隔で配列された方形の凹部に、Niなどの陰極導体３を配置する。陰極導体３の陽極側表面には、グラファイトの炭素皮膜をCVD法により形成する。陽極側アクリル基板10上に、陰極導体３に対向する位置にITOを蒸着して形成した陽極導体４を設ける。陽極導体４上の陰極導体３側に、白色を発生するように蛍光体５を塗布する。その他の構成と動作は、実施例１、２と同様である。 Cathode conductors 3 made of Ni or the like are disposed in square recesses arranged at regular intervals in a grid pattern on the cathode side acrylic substrate 9. A carbon film of graphite is formed on the anode side surface of the cathode conductor 3 by a CVD method. On the anode side acrylic substrate 10, an anode conductor 4 formed by depositing ITO at a position facing the cathode conductor 3 is provided. The phosphor 5 is applied to the cathode conductor 3 side on the anode conductor 4 so as to generate white. Other configurations and operations are the same as those in the first and second embodiments.
上記のように、本発明の実施例３では、フィールドエミッションランプを、陰極側アクリル基板に複数の方形の凹部を格子状に設け、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した陰極導体を凹部内に配置し、陽極側アクリル基板上に陰極導体に対向して透明陽極導体を設け、陽極導体上に蛍光体を塗布し、陰極側アクリル基板と陽極側アクリル基板とを合せて電極部を真空にして封じた構成としたので、液晶表示装置用の寿命の長いバックライトを実現できる。 As described above, in Example 3 of the present invention, a field emission lamp is provided with a cathode conductor in which a plurality of square recesses are provided in a grid pattern on the cathode side acrylic substrate and a graphite film is formed on the anode side surface by the CVD method. Place a transparent anode conductor on the anode side acrylic substrate facing the cathode conductor, apply a phosphor on the anode conductor, put the cathode side acrylic substrate and the anode side acrylic substrate together, and vacuum the electrode part Thus, a long-life backlight for a liquid crystal display device can be realized.
本発明の実施例４は、平面状の陰極側アクリル基板に複数の溝部を平行に設け、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した直線状の陰極導体を溝部に配置し、陰極側アクリル基板に対向して配置した陽極側アクリル基板に、各陰極導体に対向する陽極導体を設け、陽極導体上に蛍光体を塗布し、陰極側アクリル基板と陽極側アクリル基板とを真空に封じたフィールドエミッションランプである。 In Example 4 of the present invention, a plurality of grooves are provided in parallel on a flat cathode-side acrylic substrate, a linear cathode conductor in which a graphite film is formed on the anode-side surface by the CVD method is disposed in the grooves, and the cathode-side acrylic A field in which an anode conductor facing each cathode conductor is provided on an anode-side acrylic substrate placed opposite to the substrate, a phosphor is applied on the anode conductor, and the cathode-side acrylic substrate and the anode-side acrylic substrate are sealed in a vacuum. It is an emission lamp.
図７は、本発明の実施例４におけるフィールドエミッションランプの部分斜視図である。電極の１組分のみを示してある。これは模式的な概念図であり、各部の比率などは、実際とは異なる。図７において、陰極導体３は、陰極側アクリル基板の溝部に配置された直線状の電極である。陰極導体３の直径は、0.5〜1.0mmである。図示してないが、陰極導体３上には、電子放出効率を高めるために、炭素皮膜がCVD法により形成されている。陽極導体４は、陽極側アクリル基板上に、陰極導体３に対向するように帯状に蒸着された透明ITO電極である。陽極導体４の厚さは１〜２μmである。 FIG. 7 is a partial perspective view of the field emission lamp according to the fourth embodiment of the present invention. Only one set of electrodes is shown. This is a schematic conceptual diagram, and the ratio of each part is different from the actual one. In FIG. 7, the cathode conductor 3 is a linear electrode disposed in the groove of the cathode side acrylic substrate. The diameter of the cathode conductor 3 is 0.5 to 1.0 mm. Although not shown, a carbon film is formed on the cathode conductor 3 by a CVD method in order to increase the electron emission efficiency. The anode conductor 4 is a transparent ITO electrode deposited on the anode side acrylic substrate in a strip shape so as to face the cathode conductor 3. The thickness of the anode conductor 4 is 1 to 2 μm.
蛍光体５は、陽極導体４上に塗布された白色の蛍光体である。陰極側アクリル基板９は、複数の溝部が平行に設けられた平面状のアクリル基板である。厚さは1.5mmであり、溝方向の長さは50mmである。電極１組分の幅は2.5mmである。陽極側アクリル基板10は、光が放射される側のアクリル基板である。厚さは、0.5〜1.0mmである。陽極側アクリル基板10を、陰極側アクリル基板９に対向させて平行に配置する。陰極側アクリル基板９と陽極側アクリル基板10とを合せて、電極部を真空にして封じる。陰極導体３と蛍光体５との間の真空部分の間隔は、0.5〜1.0mmである。全体の大きさは、約50mm×100mm程度であるが、約１ｍ×１ｍ程度まで大きくできる。 The phosphor 5 is a white phosphor coated on the anode conductor 4. The cathode side acrylic substrate 9 is a planar acrylic substrate in which a plurality of grooves are provided in parallel. The thickness is 1.5 mm, and the length in the groove direction is 50 mm. The width for one set of electrodes is 2.5 mm. The anode side acrylic substrate 10 is an acrylic substrate on the side from which light is emitted. The thickness is 0.5 to 1.0 mm. The anode side acrylic substrate 10 is arranged in parallel so as to face the cathode side acrylic substrate 9. The cathode side acrylic substrate 9 and the anode side acrylic substrate 10 are put together, and the electrode portion is evacuated and sealed. The interval of the vacuum part between the cathode conductor 3 and the phosphor 5 is 0.5 to 1.0 mm. The overall size is about 50 mm × 100 mm, but can be increased to about 1 m × 1 m.
平面状の陰極側アクリル基板９の溝部に、Niなどの陰極導体３を配置する。陰極導体３の陽極側表面には、グラファイトの炭素皮膜をCVD法により形成する。陽極側アクリル基板10上に、陰極導体３に対向させて、ITOを蒸着して形成した陽極導体４をストライプ状に設ける。陽極導体４上に、陰極導体３に対向させて、白色を発生するように蛍光体５を塗布する。その他の構成と動作は、実施例１〜３と同様である。 A cathode conductor 3 such as Ni is disposed in the groove portion of the flat cathode side acrylic substrate 9. A carbon film of graphite is formed on the anode side surface of the cathode conductor 3 by a CVD method. On the anode side acrylic substrate 10, the anode conductor 4 formed by vapor deposition of ITO is provided in a stripe shape so as to face the cathode conductor 3. A phosphor 5 is applied on the anode conductor 4 so as to face the cathode conductor 3 and generate white. Other configurations and operations are the same as those in the first to third embodiments.
上記のように、本発明の実施例４では、フィールドエミッションランプを、平面状の陰極側アクリル基板に複数の溝部を平行に設け、陽極側表面にグラファイト皮膜をCVD法により形成した直線状の陰極導体を溝部に配置し、陰極側アクリル基板に対向して配置した陽極側アクリル基板に、各陰極導体に対向する陽極導体を設け、陽極導体上に蛍光体を塗布し、陰極側アクリル基板と陽極側アクリル基板とを真空に封じた構成としたので、液晶表示装置用の寿命の長いバックライトを実現できる。 As described above, in Example 4 of the present invention, the field emission lamp is a linear cathode in which a plurality of grooves are provided in parallel on a flat cathode-side acrylic substrate and a graphite film is formed on the anode-side surface by the CVD method. A conductor is disposed in the groove, and an anode conductor facing each cathode conductor is provided on the anode side acrylic substrate disposed facing the cathode side acrylic substrate, and a phosphor is applied on the anode conductor, and the cathode side acrylic substrate and the anode are disposed. Since the side acrylic substrate is sealed in a vacuum, a long-life backlight for a liquid crystal display device can be realized.
本発明のフィールドエミッションランプは、液晶表示装置のバックライト光源として最適である。また、天井などに設置する平面照明装置や、平面看板や道路標識や信号等としても利用できる。 The field emission lamp of the present invention is optimal as a backlight light source for a liquid crystal display device. It can also be used as a flat lighting device installed on a ceiling or the like, a flat signboard, a road sign or a signal.
１ 陰極側ガラス基板
２ 陽極側ガラス基板
３ 陰極導体
４ 陽極導体
５ 蛍光体
６ 真空容器
７ 溝部
８ 炭素皮膜
９ 陰極側アクリル基板
10 陽極側アクリル基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode side glass substrate 2 Anode side glass substrate 3 Cathode conductor 4 Anode conductor 5 Phosphor 6 Vacuum container 7 Groove part 8 Carbon film 9 Cathode side acrylic substrate
10 Anode side acrylic substrate
Claims (6)
6. The method for manufacturing a field emission lamp according to claim 5, wherein a carbon film is formed on the anode side surface of the cathode conductor by a CVD method.
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