JP2006236721A - Field emission type light source - Google Patents

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竜二 土屋
Naoki Tsutsui
直樹 筒井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field emission type light source capable of widening an area of a fluorescent face on which electron beam is shed, obtaining a large amount of light, and also capable of eliminating unevenness in light-emitting due to unevenness in electron beam irradiation. <P>SOLUTION: The light source comprises a light transmissive container 2 in which a light transmissive light-extracting part is formed on a part of a tube wall and of which the inside is sealed; an anode layer 4 formed at a side wall except the light-extracting part of the tube wall to work also as a reflective layer; a phosphor layer 6 laminated and formed on the anode layer 4; and a cathode 5 disposed inside the container 2 and having an electron emission source 10b emitting electrons toward the surface of the phosphor layer 6. The emission source 10b is formed of pole-like carbon fiber implanted on the surface of a power supply part. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、作業灯として屋外作業現場の夜間照明用光源として用いられる、電子線照射による蛍光体の発光を利用した電界放出型光源に関する。   The present invention relates to a field emission light source that utilizes light emission of a phosphor by electron beam irradiation, which is used as a work lamp, for example, as a light source for night illumination at an outdoor work site.

電界放出型光源は、低消費電力で高輝度であるとともに、フィラメントのような脆弱部の無い耐久性の優れたランプとして知られている。以下に、電界放出型光源の一例として蛍光表示装置について説明する。   The field emission type light source is known as a lamp having low power consumption and high luminance, and having excellent durability without a weak part such as a filament. A fluorescent display device will be described below as an example of a field emission type light source.

図7は、特開平11−111161号公報に開示されている蛍光表示装置である画像管の構成を示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an image tube which is a fluorescent display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-111161.

上部に開口端を有する円筒形のガラスバルブ101は、開口端にフェースガラス102の段差部が嵌合するように、低融点フリットガラス103により接着固定されて密閉構造が形成されている。また、ガラスバルブ101の底部はステムガラス108が形成され、このステムガラス108に排気管108aが一体に形成されている。   A cylindrical glass bulb 101 having an open end at the top is bonded and fixed by a low melting point frit glass 103 so that a stepped portion of the face glass 102 is fitted to the open end to form a sealed structure. A stem glass 108 is formed at the bottom of the glass bulb 101, and an exhaust pipe 108a is formed integrally with the stem glass 108.

ガラスバルブ101の内部には、カソードリード111a、111bおよび陽極リード110が管軸方向に設けられ、それぞれステムガラス108を貫通してリードピン109a、109bと接続されている。これらのカソードリード111a,111bおよび陽極リード110にそれぞれ支持されて、カソード構体106と陽極電極構体(アノード層)105とが管軸方向に対向して配置されている。陽極電極構体105はカソード構体106よりもフェースガラス102側に配置されている。   Inside the glass bulb 101, cathode leads 111a and 111b and an anode lead 110 are provided in the tube axis direction and penetrate the stem glass 108 and are connected to lead pins 109a and 109b, respectively. The cathode structure 106 and the anode electrode structure (anode layer) 105 are arranged to face each other in the tube axis direction, supported by the cathode leads 111a and 111b and the anode lead 110, respectively. The anode electrode assembly 105 is disposed closer to the face glass 102 than the cathode assembly 106.

カソード構体106には、カーボンナノチューブの集合体からなる長さ数mmの針状の柱状グラファイト(エミッタ)121が、その長手方向をほぼ蛍光面104の方向に向けて固定配置されている。   On the cathode structure 106, needle-like columnar graphite (emitter) 121 made of an aggregate of carbon nanotubes and having a length of several millimeters is fixedly arranged with its longitudinal direction almost directed to the phosphor screen 104.

フェースガラス102は、その前面側に凸型レンズ状の球面部102aが形成されている。また、フェースガラス102の内面の主要面には、蛍光面104が形成され、この蛍光面104表面にはAlメタルバック膜107が形成されている。   The face glass 102 has a convex lens-shaped spherical surface portion 102a formed on the front side thereof. A fluorescent screen 104 is formed on the main surface of the inner surface of the face glass 102, and an Al metal back film 107 is formed on the surface of the fluorescent screen 104.

このように構成された画像管は、まず、外部回路からリードピン109a,109bに電圧を供給することで、カソードリード111a,111bを介して電極であるカソード構体106とハウジング106dとの間に電界を発生させる。そして、電極(カソード構体)106上に固定配置された柱状グラファイトであるカーボンナノチューブ先端に高電界を集中させ、電子を放出させる。すなわち、このカソード構体106が、柱状グラファイトのカーボンナノチューブをエミッタとした、電界放出型冷陰極電子放出源を構成している。   The image tube configured as described above first supplies an electric field to the lead pins 109a and 109b from an external circuit, whereby an electric field is generated between the cathode structure 106 as an electrode and the housing 106d via the cathode leads 111a and 111b. generate. Then, a high electric field is concentrated on the tip of the carbon nanotube, which is a columnar graphite fixedly disposed on the electrode (cathode structure) 106, and electrons are emitted. That is, the cathode structure 106 constitutes a field emission type cold cathode electron emission source using carbon nanotubes of columnar graphite as an emitter.

このカソード構体106から放出された電子は、高電圧が印加された陽極電極構体105により加速され、Alメタルバック膜107を貫通して蛍光面104に衝撃する。この結果、蛍光面104は電子衝撃により励起され、蛍光体に応じた発光色を放出する。この蛍光発光は、フェースガラス102を透過して前面側に放出され、発光表示が行われる。
特開平11−111161号公報 (段落番号0002〜0009)
The electrons emitted from the cathode structure 106 are accelerated by the anode electrode structure 105 to which a high voltage is applied, and pass through the Al metal back film 107 and strike the phosphor screen 104. As a result, the phosphor screen 104 is excited by electron impact and emits a light emission color corresponding to the phosphor. The fluorescent light is transmitted through the face glass 102 and emitted to the front side, and a light emission display is performed.
JP-A-11-111161 (paragraph numbers 0002 to 0009)

しかしながら上述に示したような蛍光表示装置においては、電界放射強度は、カソードの表面状態やアノード層の表面状態によって大きく変化するため、蛍光体発光面の発光強度の均一化が困難であった。さらに、発光量を大きくとるために発光面積を広げようとすると、発光強度の均一化がさらに困難となるという問題があった。   However, in the fluorescent display device as described above, the field emission intensity varies greatly depending on the surface state of the cathode and the surface state of the anode layer, and thus it is difficult to make the light emission intensity uniform on the phosphor light emitting surface. Furthermore, when the light emission area is increased in order to increase the light emission amount, there has been a problem that it becomes more difficult to make the light emission intensity uniform.

本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、電子線が蛍光面に当たる面積を広くとることができ、しかも、大光量が得られ、かつ、電子線照射むらによる発光むらを解消することのできる電界放出型光源を提供することを目的としている。   The present invention has been made based on such circumstances, and it is possible to increase the area where the electron beam hits the phosphor screen, to obtain a large amount of light, and to eliminate uneven light emission due to uneven electron beam irradiation. An object of the present invention is to provide a field emission type light source capable of performing the above.

本発明の電界放出型光源は、管壁の少なくとも一部に透光性の光取り出し部が形成され、内部が密閉された透光性容器と、前記管壁の前記光取り出し部を除く側壁部内面に形成された反射層を兼ねたアノード層と、このアノード層に積層されて形成された蛍光体層と、前記透光性容器内に配置され前記蛍光体層の面に対して電子を放出する電子放出源を有するカソードとを具え、前記電子放出源は、給電部の表面に植設された柱状炭素繊維により形成されていることを特徴とするものである。   The field emission light source of the present invention includes a translucent container in which a translucent light extraction portion is formed on at least a part of a tube wall and the inside is sealed, and a side wall portion excluding the light extraction portion of the tube wall An anode layer also serving as a reflective layer formed on the inner surface, a phosphor layer formed by being laminated on the anode layer, and an electron emitted from the surface of the phosphor layer disposed in the translucent container A cathode having an electron emission source that is formed of columnar carbon fibers implanted on the surface of the power feeding section.

また本発明においては、前記電子放出源は、透光性容器内において前記アノード層方向に放射状に延長配置された複数本の棒状給電部の表面に前記柱状炭素繊維植設され、かつ、前記蛍光体層は、少なくとも2種類以上の蛍光体を混合して形成されていることを特徴とするものである。   Further, in the present invention, the electron emission source is formed by implanting the columnar carbon fiber on the surface of a plurality of rod-shaped power feeding portions radially extending in the anode layer direction in the translucent container, and the fluorescent light source. The body layer is formed by mixing at least two kinds of phosphors.

さらに本発明においては、前記電子放出源を構成する給電部は、前記光性容器内において前記アノード層とほぼ等距離となるようにスパイラル状に形成配置されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型光源。   Furthermore, in the present invention, the power feeding portion constituting the electron emission source is formed and arranged in a spiral shape so as to be substantially equidistant from the anode layer in the optical container. The field emission light source described.

さらに本発明においては、前記光取り出し部は、前記管壁の内面にブラスト加工あるいは散乱粒子の塗布、又は、前記管壁の外面にブラスト加工の少なくともいずれかにより光拡散処理が施されていることを特徴とするものである。   Furthermore, in the present invention, the light extraction portion is subjected to a light diffusion treatment by at least one of blasting or scattering particle coating on the inner surface of the tube wall, or blasting on the outer surface of the tube wall. It is characterized by.

本発明の電界放出型光源では、発光部分と光取り出し部分を透光性容器の別部位として形成することにより、従来の電子放出型光源の問題点であった、電子放出のむらによる発光むらを大幅に低減し、均一に発光する光源が実現できる。   In the field emission type light source of the present invention, by forming the light emitting part and the light extraction part as separate parts of the translucent container, the light emission unevenness due to the unevenness of electron emission, which is a problem of the conventional electron emission type light source, is greatly increased. Thus, a light source that emits light uniformly can be realized.

また、本発明の電界放出型光源では、従来の発光面に蛍光体を塗布し、メタルバック層として形成されているアノード層を貫通させることなく、蛍光体面に直接的に電子を衝突させる構造であるので、電子が蛍光体の面に当たる面積を広くとることができる。それにより、大光量が得られ、かつ、電子線の照射むらによる発光むらを解消することができる。   The field emission light source of the present invention has a structure in which a phosphor is applied to a conventional light emitting surface, and electrons are directly collided with the phosphor surface without penetrating the anode layer formed as a metal back layer. As a result, the area where electrons hit the surface of the phosphor can be widened. Thereby, a large amount of light can be obtained, and uneven light emission due to uneven irradiation of the electron beam can be eliminated.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態を示す電界放出型光源の側断面図である。電界放出型光源1は全体が例えばガラスのような透光性の管壁により密閉された透光性容器2を備えている。この透光性容器2は、頂部にほぼ平坦に近い凸状の曲面からなる光取り出し部3−1が形成され、この光取り出し部3−1の周囲には、ほぼ半球状の側壁部3−2が連結され、この半球状の管壁の側壁部3−2の底部には、小径の電極取り出し部3−3が形成されている。透光性容器2の内部は真空状態が保たれ、内部の側壁部3−2には、アノード層4とカソード5とが積層形成されている。   FIG. 1 is a side sectional view of a field emission light source showing a first embodiment of the present invention. The field emission light source 1 includes a translucent container 2 that is hermetically sealed by a translucent tube wall such as glass. The translucent container 2 is formed with a light extraction portion 3-1 having a convex curved surface almost flat at the top, and a substantially hemispherical side wall portion 3-3 around the light extraction portion 3-1. 2 are connected, and a small-diameter electrode extraction portion 3-3 is formed at the bottom of the side wall portion 3-2 of the hemispherical tube wall. The inside of the translucent container 2 is maintained in a vacuum state, and an anode layer 4 and a cathode 5 are stacked on the inner side wall 3-2.

アノード層4は、透光性容器2の光取り出し部3−1を除いた側壁部3−2の内面全周に形成されている。このアノード層4の表面(透光性容器2の内面側)には蛍光体層6が塗布されている。なお、アノード層4としては例えば、銀やアルミニウム等を用いることができるが、導電性物質があれば特に限定されるものではない。また、アノード層4は反射層を兼ねているため、表面反射率が高い材質が好ましい。すなわち、このアノード層4は後述するように、蛍光体層6で発生した光を電界放出型光源1の頂部に形成された光取り出し部3−1方向に反射するように形成されている。したがって、アノード層4が形成される透光性容器2の側壁部3−2の内周面も、蛍光体層6で発生した光を光取り出し部3−1方向に反射するように、ほぼ半球面あるいは放物面状に形成されている。   The anode layer 4 is formed on the entire inner surface of the side wall 3-2 excluding the light extraction part 3-1. A phosphor layer 6 is applied to the surface of the anode layer 4 (the inner surface side of the translucent container 2). For example, silver or aluminum can be used as the anode layer 4, but there is no particular limitation as long as there is a conductive substance. Further, since the anode layer 4 also serves as a reflective layer, a material having a high surface reflectance is preferable. That is, as will be described later, the anode layer 4 is formed so as to reflect the light generated in the phosphor layer 6 in the direction of the light extraction portion 3-1 formed at the top of the field emission light source 1. Therefore, the inner peripheral surface of the side wall 3-2 of the translucent container 2 on which the anode layer 4 is formed also has a substantially hemispherical shape so as to reflect the light generated in the phosphor layer 6 in the direction of the light extraction unit 3-1. It is formed in a surface or parabolic shape.

アノード層4の下端は導電性接着材7を介して導電性の切片8に接続されており、この切片8にはアノード層リード9が接続されている。このアノード層リード9は、電極取り出し部3−3から気密性を保ったまま透光性容器2の外部へ導出されている。   A lower end of the anode layer 4 is connected to a conductive piece 8 via a conductive adhesive 7, and an anode layer lead 9 is connected to the piece 8. The anode layer lead 9 is led out of the translucent container 2 while maintaining airtightness from the electrode lead-out portion 3-3.

蛍光体層6は、例えば、赤、緑、青の3種類の蛍光体のうち、少なくとも2種類以上を混合して形成されている。赤色蛍光体は、例えばYS:Eu、Y:Eu、緑色蛍光体は、例えばZnS:Cu、Al、ZnSiO:Mn、青色蛍光体は、例えばZnS:Ag、Al、YSiO:Ce等を用いることができ、他にも電子線照射によって発光する蛍光体であれば何でも用いることができる。 For example, the phosphor layer 6 is formed by mixing at least two kinds of phosphors of three kinds of red, green, and blue. The red phosphor is, for example, Y 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 3 : Eu, the green phosphor is, for example, ZnS: Cu, Al, Zn 2 SiO 4 : Mn, and the blue phosphor is, for example, ZnS: Ag, Al, Y 2 SiO 5 : Ce, or the like can be used, and any other phosphor that emits light by electron beam irradiation can be used.

一方、カソード5は、透光性容器2のほぼ中心部に配置され、溶接等でカソードリード10に接続されるとともに機械的に支持され、透光性容器2の中心部から側壁部3−2に向かって放射状に延長配置されている。このカソード5は、カソードリード10に接続された円柱状で導電性の給電部10aと、この給電部10aの外周に形成された無数の長さ数mmの針状の炭素繊維からなる柱状のグラファイト10bにより形成されている。この柱状のグラファイト10bは、グラファイトナノファイバーやカーボンナノチューブ等の柱状グラファイト(黒鉛)で形成されており、それにより低い電圧で良好な電子放出特性を得ることができる。   On the other hand, the cathode 5 is disposed substantially at the center of the translucent container 2, connected to the cathode lead 10 by welding or the like and mechanically supported, and extends from the center of the translucent container 2 to the side wall 3-2. It is extended and arranged radially. The cathode 5 is a columnar graphite made of a cylindrical and conductive power supply portion 10a connected to the cathode lead 10 and an infinite number of millimeters of acicular carbon fibers formed on the outer periphery of the power supply portion 10a. 10b. The columnar graphite 10b is formed of columnar graphite (graphite) such as graphite nanofibers and carbon nanotubes, whereby good electron emission characteristics can be obtained at a low voltage.

また、カソード5の柱状グラファイトは、透光性容器2のほぼ中心部から側壁部3−2に向かって放射状に延長された複数本の棒状の給電部10aの表面であって、アノード層4に対向する面を含む少なくともほぼ半周面にわたって形成されている。   The columnar graphite of the cathode 5 is the surface of a plurality of rod-shaped power feeding portions 10 a that extend radially from the substantially central portion of the translucent container 2 toward the side wall portion 3-2, and is formed on the anode layer 4. It is formed over at least approximately a half circumferential surface including the opposing surfaces.

なお、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーは、グラファイト六角網平面を筒状に丸めて形成される欠陥の無い「単層」或いはそれらが入れ子状に積層した「多層」のチューブ状物質で、通常、直径15nm以下で長さが数十nm〜数μmのものがナノチューブと呼ばれ、直径で15〜100nm程度のものはナノファイバーと呼ばれる。アーク放電法、気相熱分解法、レーザー昇華法、電解法、流動触媒法等によって生成されるが、最近ではポリマーブレンド法により中空のチューブ状或いは場合によっては無空のファイバーも提案されている。ここでは、中空、無空の両方を含めた広義でカーボンナノチューブ、あるいは、カーボンナノファイバーと呼ぶ。   Carbon nanotubes and carbon nanofibers are “single-walled” tube-shaped substances that are formed by rolling graphite hexagonal mesh planes into a cylindrical shape, or “multi-layered” tube-like materials in which they are nested, and usually have a diameter. Those having a length of 15 nm or less and a length of several tens of nm to several μm are called nanotubes, and those having a diameter of about 15 to 100 nm are called nanofibers. It is produced by arc discharge method, gas phase pyrolysis method, laser sublimation method, electrolysis method, fluidized catalyst method, etc. Recently, hollow tube-like or sometimes empty fiber is also proposed by polymer blend method. . Here, they are called carbon nanotubes or carbon nanofibers in a broad sense including both hollow and empty.

カソード5は形状的には、図2に示した図1のA−A断面による模式的な平面図のように、透光性容器2の略中心部から放射状に形成されている。この場合、中心部から放射状に延びた複数本の棒状のカソード5の先端部と、アノード層4の対向面との距離が互いにほぼ等しくなるように配設されている。 In terms of shape, the cathode 5 is formed radially from the substantially central portion of the translucent container 2 as shown in the schematic plan view of the A 1 -A 2 cross section of FIG. 1 shown in FIG. In this case, the distal ends of the plurality of rod-like cathodes 5 extending radially from the central portion and the opposing surfaces of the anode layer 4 are disposed so as to be substantially equal to each other.

また、アノード層リード9及びカソードリード10はステム11に予め封着されており、電極取り出し部3−3から気密性を保ったまま外部へと導出されている。電極取り出し部3−3では、透光性容器2を封止後チップ12を介して透光性容器2の内部を10Paから4Pa以下まで排気し、その後チップ12を加熱溶融してチップオフ(封止切り)を行っている。   The anode layer lead 9 and the cathode lead 10 are sealed in advance on the stem 11 and led out to the outside while maintaining airtightness from the electrode lead-out portion 3-3. In the electrode take-out part 3-3, after the translucent container 2 is sealed, the inside of the translucent container 2 is evacuated from 10 Pa to 4 Pa or less through the chip 12, and then the chip 12 is heated and melted to chip off (sealing). (Cut off).

なお、カソードリード10には溶接などによりゲッター13が取り付けられている。ゲッター13は、透光性容器2の内部の主として水分系不純物ガスを吸着するためのもので、アルミジルコン等の材質が用いられている。   A getter 13 is attached to the cathode lead 10 by welding or the like. The getter 13 is for mainly adsorbing moisture-based impurity gas inside the translucent container 2, and a material such as aluminum zircon is used.

このように構成された電界放出型光源1においては、外部回路(不図示)からアノード層リード9およびカソードリード10を介してカソード5とアノード層4との間に1〜30kV程度の電圧が印加される。これにより、カソード5では給電部10aを介して柱状グラファイト10bの先端に高電界が集中され、電子が引き出されアノード層4に向かって放出される。放出された電子はアノード層4の内面に塗布されている蛍光体層6に衝突する。蛍光体層6は電子衝撃により蛍光体に応じた色光を発光する。発光した光は、反射層を兼ねるアノード層4により反射され、透光性容器2の一部に形成された光取り出し部3から外部に放出される。   In the field emission light source 1 configured as described above, a voltage of about 1 to 30 kV is applied between the cathode 5 and the anode layer 4 via the anode layer lead 9 and the cathode lead 10 from an external circuit (not shown). Is done. Thereby, in the cathode 5, a high electric field is concentrated on the tip of the columnar graphite 10 b via the power supply unit 10 a, and electrons are extracted and emitted toward the anode layer 4. The emitted electrons collide with the phosphor layer 6 applied to the inner surface of the anode layer 4. The phosphor layer 6 emits colored light corresponding to the phosphor by electron impact. The emitted light is reflected by the anode layer 4 which also serves as a reflection layer, and is emitted to the outside from the light extraction portion 3 formed in a part of the translucent container 2.

なお、図示していないが、カソード5の外部近傍に電子放出制御用のゲート電極を設けて3入力方式の電界放出型光源とすることもできる。   Although not shown, a three-input field emission light source may be provided by providing a gate electrode for electron emission control near the outside of the cathode 5.

次に、本発明の第2の実施の形態について図3を参照して説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この実施形態においては、カソード5は、外周に柱状のグラファイト10bが形成された椀状の給電部10a´により構成されている。この椀状の給電部10a´は、その開口部が光取り出し部3−1方向に向けられ、柱状のグラファイト10bはアノード層4側に形成されている。なお、図3では、図1に示した部位と同一箇所には同一符号を付して、その個々の説明を省略している。   In this embodiment, the cathode 5 is constituted by a bowl-shaped power feeding portion 10a ′ in which a columnar graphite 10b is formed on the outer periphery. The opening of the bowl-shaped power feeding part 10a 'is directed toward the light extraction part 3-1, and the columnar graphite 10b is formed on the anode layer 4 side. In FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

次に、本発明の第3の実施の形態について図4を参照して説明する。なお、この第3の実施の形態では電界放出型光源1の構造は、上述の第2の実施の形態の場合とほぼ同様であるので、図4において、図1に示した部位と同一箇所には同一符号を付して、各部の説明は重複を避けるために省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the structure of the field emission type light source 1 is substantially the same as that of the second embodiment described above. Therefore, in FIG. 4, the same portion as that shown in FIG. Are denoted by the same reference numerals, and description of each part is omitted to avoid duplication.

この第3の実施の形態では、透光性容器2の光取り出し部3の内側が、光拡散処理としてブラスト加工されたブラスト加工面14が設けられている。このブラスト加工面14により、光取り出し部3から外部へは、蛍光体層6からの発光が直線的な透過光として放出されず、ブラスト加工面14に形成された乱反射面で乱反射して散乱光として外部に放出される。それにより、もし蛍光体層6の発光にむらが生じていても光取り出し部3からは外部に放出される光は均一な発光となる。なお、ブラスト加面14は光取り出し部3の内面ではなく、外面に形成されていてもよい。   In the third embodiment, the inner side of the light extraction portion 3 of the translucent container 2 is provided with a blasted surface 14 that is blasted as a light diffusion process. Due to the blasted surface 14, the light emitted from the phosphor layer 6 is not emitted as a linear transmitted light from the light extraction unit 3 to the outside, but is diffusely reflected by the irregular reflection surface formed on the blasted surface 14 and scattered light. Are released to the outside. Accordingly, even if the phosphor layer 6 emits light unevenly, the light emitted from the light extraction unit 3 to the outside becomes uniform light emission. The blast surface 14 may be formed not on the inner surface of the light extraction portion 3 but on the outer surface.

ブラスト加工は、例えば、アルミナ等の微粒子をブラスト加工面14(光取り出し部3)に対して噴射して形成することができる。   The blasting can be formed by, for example, injecting fine particles such as alumina onto the blasting surface 14 (light extraction portion 3).

次に、本発明の第4の実施の形態について図5を参照して説明する。なお、この第4の実施の形態でも電界放出型光源1の構造は、上述の第1の実施の形態の場合とほぼ同様であるので、図5において、図1に示した部位と同一箇所には同一符号を付して、各部の説明は省略する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the structure of the field emission light source 1 is almost the same as that of the first embodiment, and therefore, in FIG. 5, the same portion as that shown in FIG. Are denoted by the same reference numerals, and description of each part is omitted.

この第3の実施の形態では、透光性容器2の光取り出し部3の内側に、光拡散処理として散乱粒子膜15が設けられている。散乱粒子膜15は、例えばアルミナや酸化チタンを用いて形成されている。この散乱粒子膜15により、光取り出し部3から外部へは、蛍光体層6からの発光が直線的な透過光として放出されず、散乱粒子膜15に形成された乱反射面で乱反射して散乱光として外部に放出される。それにより、もし蛍光体層6の発光にむらが生じていても光取り出し部3からは外部に放出される光は均一な発光となる。   In the third embodiment, a scattering particle film 15 is provided as a light diffusion process inside the light extraction portion 3 of the translucent container 2. The scattering particle film 15 is formed using, for example, alumina or titanium oxide. Due to the scattering particle film 15, the light emitted from the phosphor layer 6 is not emitted as linear transmitted light from the light extraction unit 3 to the outside, but is diffusely reflected by the irregular reflection surface formed on the scattering particle film 15 and scattered light. Are released to the outside. Accordingly, even if the phosphor layer 6 emits light unevenly, the light emitted from the light extraction unit 3 to the outside becomes uniform light emission.

次に、本発明の第5の実施の形態について図6を参照して説明する。この第5の実施の形態でも電界放出型光源1の構造は、上述の第1の実施の形態の場合と同様であるので、図6において、図1に示した部位と同一箇所には同一符号を付してそれらの部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the structure of the field emission light source 1 in this fifth embodiment is the same as that in the first embodiment described above, in FIG. 6, the same parts as those shown in FIG. The description of those parts is omitted, and different parts are mainly described.

この第5の実施の形態では、図6に示すように、スパイラル状のカソード5bが透光性容器2の略中心部に設けられている。すなわち、カソード5bを構成する棒状の給電部10a´´は上方に向かって直径が徐々に拡大するスパイラル状に形成され、その周囲には、柱状のグラファイト10bが形成されている。   In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, a spiral cathode 5 b is provided at a substantially central portion of the translucent container 2. That is, the rod-shaped power feeding portion 10a ″ constituting the cathode 5b is formed in a spiral shape whose diameter gradually increases upward, and columnar graphite 10b is formed in the periphery thereof.

電子放出源としてスパイラル状のカソード5bを用いることにより、柱状のグラファイト10bの形成面積を広く取ることができて、高電流を取り出すことが可能となる。それにより、高光束の電界放出型光源1が実現できる。   By using the spiral cathode 5b as the electron emission source, the formation area of the columnar graphite 10b can be increased, and a high current can be taken out. Thereby, the field emission type light source 1 having a high luminous flux can be realized.

また、カソード5bの形状がスパイラル状となっているため、蛍光体層6で発光した光が反射してきた際、カソード5bに直進した光をあまり遮ることなく、光取り出し部3に光を到達させることができる。それにより、光取り出しの際の損失を少なく抑えることができる。従って、電界放出型光源1からの出射する光量の減少を抑止できる。   In addition, since the shape of the cathode 5b is spiral, when the light emitted from the phosphor layer 6 is reflected, the light reaches the light extraction unit 3 without much blocking the light traveling straight to the cathode 5b. be able to. As a result, loss during light extraction can be reduced. Therefore, a decrease in the amount of light emitted from the field emission light source 1 can be suppressed.

また、カソード5bの形成の際に、給電部10aの外周に形成された、無数の長さ数mmの針状の柱状グラファイト10bは、通常、CVD装置(気相成長装置)を用いて形成されている。一般のCVD装置ではワーク(給電部10a)に対して、反応ガスの流れが一定方向からであるので、一回の工程では、ワーク(給電部10a)の反応ガスに曝された面のみに電子放出源10bが形成される。したがって、カソード5bの給電部の全周に柱状のグラファイト10bを形成するのは困難である。しかしながら、カソード5bの形状がスパイラル状となっているため、柱状のグラファイト10bが形成されているカソード5bの面をアノード層4の方向に対向させることにより、電子放出源の形成時に特別な処置を施す必要がない。   In addition, an infinite number of several millimeters of needle-like columnar graphite 10b formed on the outer periphery of the power supply unit 10a when the cathode 5b is formed is usually formed using a CVD apparatus (vapor phase growth apparatus). ing. In a general CVD apparatus, since the flow of the reaction gas is from a certain direction with respect to the workpiece (power supply unit 10a), in a single process, electrons are only applied to the surface exposed to the reaction gas of the workpiece (power supply unit 10a). An emission source 10b is formed. Therefore, it is difficult to form the columnar graphite 10b on the entire circumference of the power feeding portion of the cathode 5b. However, since the shape of the cathode 5b is spiral, a special measure is taken when the electron emission source is formed by making the surface of the cathode 5b on which the columnar graphite 10b is formed face the direction of the anode layer 4. There is no need to apply.

本発明の第1の実施の形態を示す電界放出型光源の側断面図。1 is a side sectional view of a field emission type light source showing a first embodiment of the present invention. 図1に示すカソードの形状を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the shape of the cathode shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態を示す電界放出型光源の側断面図。The sectional side view of the field emission type light source which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態を示す電界放出型光源の側断面図。The side sectional view of the field emission type light source which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態を示す電界放出型光源の側断面図。The sectional side view of the field emission type light source which shows the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態を示す電界放出型光源の側断面図。The sectional side view of the field emission type light source which shows the 5th Embodiment of this invention. 従来の電界放出型表示装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the conventional field emission display.

符号の説明Explanation of symbols

Bb 1…電界放出型光源、2…透光性容器、3…光取出し部、4…アノード層、5、5a、5b…カソード、6…蛍光体層、7…導電性接着剤、8…切片、9…アノード層リード、10…カソードリード、10a、10a´、10a´´…給電部、10b…電子放出源、11…ステム、12…チップ、13…ゲッター、14…ブラスト加工面、15…散乱粒子膜。   Bb 1 ... Field emission type light source, 2 ... Translucent container, 3 ... Light extraction part, 4 ... Anode layer, 5, 5a, 5b ... Cathode, 6 ... Phosphor layer, 7 ... Conductive adhesive, 8 ... Section , 9 ... Anode layer lead, 10 ... Cathode lead, 10a, 10a ', 10a "... Power feeding unit, 10b ... Electron emission source, 11 ... Stem, 12 ... Chip, 13 ... Getter, 14 ... Blast processing surface, 15 ... Scattered particle film.

Claims (3)

管壁の少なくとも一部に透光性の光取り出し部が形成され、内部が密閉された透光性容器と、前記管壁の前記光取り出し部を除く側壁部内面に形成された反射層を兼ねたアノード層と、このアノード層に積層されて形成された蛍光体層と、前記透光性容器内に配置され前記蛍光体層の面に対して電子を放出する電子放出源を有するカソードとを具え、前記電子放出源は、給電部の表面に植設された柱状炭素繊維により形成されていることを特徴とする電界放出型光源。   A light-transmitting light extraction part is formed on at least a part of the tube wall, and the light-transmitting container whose inside is sealed serves as a reflection layer formed on the inner surface of the side wall part excluding the light extraction part of the tube wall. An anode layer, a phosphor layer formed on the anode layer, and a cathode having an electron emission source disposed in the translucent container and emitting electrons to the surface of the phosphor layer. The field emission type light source is characterized in that the electron emission source is formed of columnar carbon fibers implanted on the surface of the power feeding section. 前記電子放出源は、透光性容器内において前記アノード層方向に放射状に延長配置された複数本の棒状給電部の表面に前記柱状炭素繊維植設され、かつ、前記蛍光体層は、少なくとも2種類以上の蛍光体を混合して形成されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型光源。   The electron emission source is planted with the columnar carbon fibers on the surface of a plurality of rod-shaped power feeding portions radially extended in the direction of the anode layer in the translucent container, and the phosphor layer includes at least 2 2. The field emission light source according to claim 1, wherein a plurality of kinds of phosphors are mixed and formed. 前記電子放出源を構成する給電部は、前記光性容器内において前記アノード層とほぼ等距離となるようにスパイラル状に形成配置されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型光源。   2. The field emission light source according to claim 1, wherein the power supply section constituting the electron emission source is formed and arranged in a spiral shape so as to be substantially equidistant from the anode layer in the optical container. .
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