JP2007087937A - Electric discharge plasma generation auxiliary device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、プラズマディスプレイパネル、紫外線ランプ、蛍光ランプなどの放電プラズマを利用する発光装置に用いる放電プラズマ生成補助装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge plasma generation auxiliary device used in a light emitting device using discharge plasma such as a plasma display panel, an ultraviolet lamp, and a fluorescent lamp.
従来から、放電媒体であるガスが封入された気密容器と、気密容器に設けられて放電プラズマを生成するためのエネルギを供給するエネルギ供給手段としてガスに電界を印加する一対の電極とを備えた発光装置に用いられ放電プラズマの生成を補助する放電プラズマ生成補助装置において、ガス中へ電子を供給可能な電界放射型の電子源を気密容器に設けて当該電子源を適宜駆動することにより、放電開始電圧の低減、放電プラズマの維持電圧の低減、放電プラズマの安定化などの効果が得られることが知られている(例えば、特許文献1参照)。ここで、上記特許文献1には、放電プラズマ生成補助装置の適用例として、気密容器の内面に放電プラズマで生成される紫外線などで励起されて発光する蛍光体層を設けたプラズマディスプレイパネルの他に、紫外線ランプ、蛍光ランプなどへ適用することが記載されている。
ところで、上記特許文献1に開示された発光装置では、放電プラズマの開始や放電安定化を確実にするためには、ガス中へ十分な量の電子を供給する必要がある。しかしながら、上述の放電プラズマ生成補助装置では、ガス中への電子の供給量を増大させるには電子源からの電子放出量を増大させる必要があるので、電子源の駆動電圧を高くしたり、電子源の駆動期間を長くする必要があり、例えば直管形の紫外線ランプや蛍光ランプなどのように気密容器が長寸で放電経路が長く且つ長時間に亘って放電プラズマを安定化する必要がある発光装置に用いる場合には、電子源をより厳しい条件で駆動する必要があり、電子源の寿命および信頼性が問題になると考えられる。また、上述の放電プラズマ生成補助装置では、電子源がプラズマに曝されると電子源がイオン衝撃などによるダメージを受け、寿命が短くなるとともに信頼性が低下することが考えられる。
By the way, in the light emitting device disclosed in
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来構成に比べて長寿命化を図れるとともに信頼性の向上を図れる放電プラズマ生成補助装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a discharge plasma generation auxiliary device capable of extending the life and improving the reliability as compared with the conventional configuration.
請求項1の発明は、放電媒体であるガスが封入された気密容器と、気密容器の内部と外部との少なくとも一方に配置され前記ガスを放電させて放電プラズマを生成するためのエネルギを供給するエネルギ供給手段とを備えた発光装置に用いられ放電プラズマの生成を補助する放電プラズマ生成補助装置であって、気密容器内に配置され前記ガス中へ電子を供給する電子源と、気密容器内に配置され電子源から放出された電子の衝突により前記ガス中へ二次電子を放出する二次電子放出部とを備えてなることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, an energy-tight container in which a gas as a discharge medium is sealed, and energy that is disposed in at least one of the inside and the outside of the air-tight container and discharges the gas to generate discharge plasma is supplied. A discharge plasma generation auxiliary device that is used in a light emitting device having an energy supply means and assists the generation of discharge plasma, the electron source being arranged in an airtight container and supplying electrons into the gas, and the airtight container And a secondary electron emission unit that emits secondary electrons into the gas by collision of electrons emitted from an electron source.
この発明によれば、気密容器内に配置されガス中へ電子を供給する電子源と、気密容器内に配置され電子源から放出された電子の衝突により前記ガス中へ二次電子を放出する二次電子放出部とを備えているので、前記ガス中へは電子源から放出された電子だけでなく二次電子放出部から放出された二次電子も供給されることとなり、電子源のみから電子を供給する従来構成に比べて、電子源を放出電子量が少なくなるような比較的緩やかな駆動条件で駆動することができ、従来構成に比べて長寿命化を図れるとともに信頼性の向上を図れる。 According to the present invention, the electron source that is arranged in the hermetic container and supplies electrons into the gas and the secondary electron that is arranged in the hermetic container and emits secondary electrons into the gas by collision of the electrons emitted from the electron source. Since the secondary electron emission part is provided, not only the electrons emitted from the electron source but also the secondary electrons emitted from the secondary electron emission part are supplied into the gas. Compared to the conventional configuration for supplying the electron beam, the electron source can be driven under relatively gentle driving conditions so that the amount of emitted electrons is reduced, and the life can be extended and the reliability can be improved as compared with the conventional configuration. .
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記二次電子放出部が前記気密容器内において放電プラズマが生成される空間に配置されてなることを特徴とする。
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of
この発明によれば、前記二次電子放出部では放電プラズマ中の電子が衝突することによっても二次電子が放出されることとなるから、前記電子源の電子放出量の低減が可能となり、更に長寿命化を図れるとともに信頼性の向上を図れる。 According to this invention, since the secondary electrons are emitted even when the electrons in the discharge plasma collide with each other in the secondary electron emission portion, it is possible to reduce the electron emission amount of the electron source. The service life can be extended and the reliability can be improved.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記エネルギ供給手段として前記気密容器内に配置される電極を備え、前記二次電子放出部が電極を兼ねることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、前記二次電子放出部を電極に兼用することができるので、発光装置の製造が容易になり、低コスト化を図れる。 According to the present invention, since the secondary electron emission portion can be used also as an electrode, the light emitting device can be easily manufactured and the cost can be reduced.
請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記二次電子放出部は、前記電子源の電子放出面の斜め方向に配置されてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the secondary electron emission portion is arranged in an oblique direction with respect to an electron emission surface of the electron source.
この発明によれば、前記電子源を放電プラズマに曝されにくいように配置することが可能となり、放電プラズマのイオンにより前記電子源がダメージを受けるのを抑制することが可能となり、長寿命化および信頼性の向上を図れる。 According to this invention, it becomes possible to arrange the electron source so as not to be exposed to the discharge plasma, it is possible to suppress damage to the electron source due to the ions of the discharge plasma, and to extend the life and Reliability can be improved.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記気密容器内で前記電子源を囲むように配置され前記気密容器内で生成された放電プラズマのイオンから前記電子源を保護する保護カバーを備え、保護カバーは、前記電子源から放出された電子が通過する開孔部が設けられ、前記二次電子放出部は、保護カバーの開孔部内に配置されてなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the electron source is protected from the ions of the discharge plasma generated in the hermetic container and disposed so as to surround the electron source in the hermetic container. A protective cover is provided, and the protective cover is provided with an aperture through which electrons emitted from the electron source pass, and the secondary electron emission portion is disposed in the aperture of the protective cover. And
この発明によれば、保護カバーによって前記電子源を放電プラズマのイオンから保護することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れる。 According to the present invention, the electron source can be protected from the ions of the discharge plasma by the protective cover, and the lifetime can be further improved and the reliability can be improved.
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記気密容器内で前記電子源を囲むように配置され前記気密容器内で生成された放電プラズマのイオンから前記電子源を保護する保護カバーを備え、保護カバーは、前記電子源から放出された電子が通過する開孔部が設けられ、前記二次電子放出部は、保護カバーの外側に配置されてなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the electron source is protected from ions of discharge plasma generated in the hermetic container and disposed so as to surround the electron source in the hermetic container. A protective cover is provided, the protective cover is provided with an opening through which electrons emitted from the electron source pass, and the secondary electron emission part is disposed outside the protective cover. .
この発明によれば、保護カバーによって前記電子源を放電プラズマのイオンから保護することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れ、また、前記二次電子放出部が保護カバーの外側に配置されているので、請求項5の発明に比べて、前記二次電子放出部から放出される二次電子の量を増加させることが可能となる。
According to the present invention, the electron source can be protected from the ions of the discharge plasma by the protective cover, and the lifetime can be further improved and the reliability can be improved. Since it is arranged on the outer side, it is possible to increase the amount of secondary electrons emitted from the secondary electron emission portion compared to the invention of
請求項7の発明は、前記気密容器内で前記電子源を囲むように配置され前記気密容器内で生成された放電プラズマのイオンから前記電子源を保護する保護カバーを備え、保護カバーは、前記電子源から放出された電子が通過する開孔部が設けられ、前記二次電子放出部は、保護カバーの少なくとも一部からなることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、保護カバーによって前記電子源を放電プラズマのイオンから保護することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れ、また、前記二次電子放出部が保護カバーの少なくとも一部からなるので、前記二次電子放出部と保護カバーとが別体である場合に比べて、前記二次電子放出部と保護カバーとの相対的な位置関係のずれに起因した二次電子の量のばらつきをなくすことができるとともに、製造が容易になる。 According to the present invention, the electron source can be protected from the ions of the discharge plasma by the protective cover, and the lifetime can be further improved and the reliability can be improved. Since it is composed of at least a part, the secondary electron emission part and the protective cover are separated from each other as compared with the case where the secondary electron emission part and the protective cover are separate from each other. Variations in the amount of electrons can be eliminated and manufacturing is facilitated.
請求項8の発明は、請求項1ないし請求項6の発明において、前記気密容器内に前記二次電子放出部が複数設けられてなることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the present invention, a plurality of the secondary electron emission portions are provided in the hermetic container.
この発明によれば、前記ガス中へ供給される二次電子の量を増大させることができるから、前記電子源からの放出電子量をより低減することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れる。 According to the present invention, since the amount of secondary electrons supplied into the gas can be increased, the amount of electrons emitted from the electron source can be further reduced, and the life and reliability can be further increased. Can improve the performance.
請求項1の発明では、従来に比べて長寿命化を図れるとともに信頼性の向上を図れるという効果がある。
The invention of
(実施形態1)
本実施形態における発光装置は、紫外線ランプであり、図1に示すように、放電媒体であるガス(例えば、Xeなどの希ガス)が封入された気密容器1と、気密容器1の内部に配置され上記ガスを放電させて気密容器1内のプラズマ生成空間3に放電プラズマを生成するための一対の電極2a,2aと、気密容器1内に配置され上記ガス中へ電子を供給する電子源10と、気密容器1内に配置され電子源10から放出された電子の衝突によりガス中へ二次電子を放出する材料(例えば、Cs、Ag、BaO、MgO、アモルファスカーボン、ダイヤモンドなど)を有する二次電子放出部20とを備えており、気密容器1内のガスを放電させることで紫外線を放射させることができる。ここにおいて、本実施形態における紫外線ランプは直管形の紫外線ランプであり、気密容器1は、透光性を有する材料(例えば、ガラス、透光性セラミックなど)により円筒状に形成され、長手方向の両端部内それぞれに上述の電極2a,2aが配設され、一方の電極2aの側方に二次電子放出部20が配置され、二次電子放出部20よりもプラズマ生成空間3から離れた位置に電子源10が配置されている。
(Embodiment 1)
The light-emitting device in the present embodiment is an ultraviolet lamp, and is disposed in an
本実施形態における発光装置では、電子源10を駆動することにより、電子源10から放出された電子および二次電子放出部20から放出された二次電子が上記ガス中へ供給される(なお、図1中において電子源10の右横の矢印は電子源10から放出された電子の流れを示し、同図中において二次電子放出部20の右横の矢印は電子源10から放出され二次電子放出部20を通過した電子および二次電子放出部20から放出された二次電子の流れを示している)ので、一対の電極2a,2a間に電圧を印加する前に電子源10の駆動を開始してガス中へ電子を供給しておくことにより、放電を開始させるのに必要な電極2a,2a間の電圧である放電開始電圧を低減することができ、一対の電極2a,2a間に電圧を印加した後も電子源10を駆動するようにすれば放電プラズマの安定化を図れるとともに、放電維持電圧を低減することができ、低消費電力化を図れる。
In the light emitting device according to the present embodiment, by driving the
ここにおいて、本実施形態では、一対の電極2a,2aが気密容器1の内部に配置され上記ガスを放電させて放電プラズマを生成するためのエネルギを供給するエネルギ供給手段を構成しており、電子源10と二次電子放出部20とで放電プラズマの生成を補助する放電プラズマ生成補助装置を構成している。
Here, in the present embodiment, a pair of
電子源10は、図2(a)に示すように、矩形板状の絶縁性基板(例えば、絶縁性を有するガラス基板、絶縁性を有するセラミック基板など)11の一表面上に金属膜(例えば、タングステン膜など)からなる下部電極12が形成され、下部電極12上に強電界ドリフト層6が形成され、強電界ドリフト層6上に金属薄膜(例えば、金薄膜)からなる表面電極7が形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
本実施形態における電子源10では、強電界ドリフト層6が電子通過層を構成しており、下部電極12と電子通過層たる強電界ドリフト層6と表面電極7とで表面電極7を通して電子を放出する電子源素子10aを構成している。
In the
電子源素子10aの強電界ドリフト層6は、図2(b)に示すように、少なくとも、下部電極12の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン(半導体結晶)51と、グレイン51の表面に形成された薄いシリコン酸化膜52と、グレイン51間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶(半導体微結晶)63と、各シリコン微結晶63の表面に形成され当該シリコン微結晶63の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜である多数のシリコン酸化膜(絶縁膜)64とから構成されている。ここに、各グレイン51は、下部電極12の厚み方向に延びている(つまり、絶縁性基板11の厚み方向に延びている)。
As shown in FIG. 2B, the strong electric
上述の電子源素子10aから電子を放出させるには、表面電極7が下部電極12に対して高電位側となるように表面電極7と下部電極12との間に駆動電圧を駆動電源により印加すればよく、下部電極12から強電界ドリフト層6へ注入された電子が強電界ドリフト層6をドリフトし表面電極7を通して放出される(図2(b)中の矢印は表面電極7を通して放出された電子e−の流れを示す)。
In order to emit electrons from the above-described
ここで、本実施形態における電子源素子10aでは、表面電極7と下部電極12との間に印加する駆動電圧を10〜20V程度の低電圧としても電子を放出させることができる。なお、本実施形態の電子源素子10aは、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができるという特徴を有している。なお、電子源10へ与える駆動電圧は一定の直流電圧でもよいし、パルス状の電圧でもよい。また、駆動電圧をパルス状の電圧とした場合、駆動電圧を印加していない時に逆バイアスの電圧を印加するようにしてもよい。
Here, in the
本実施形態における電子源素子10aの基本構成は周知であり、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、表面電極7と下部電極12との間に表面電極7を高電位側として電圧を印加することにより、下部電極12から強電界ドリフト層6へ電子e−が注入される。一方、強電界ドリフト層6に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜64にかかるから、注入された電子e−はシリコン酸化膜64にかかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層6におけるグレイン51の間の領域を表面に向かって図2(b)中の矢印の向き(図2(b)における上向き)へドリフトし、表面電極7をトンネルし放出される。しかして、強電界ドリフト層6では下部電極12から注入された電子がシリコン微結晶63でほとんど散乱されることなくシリコン酸化膜64にかかっている電界で加速されてドリフトし、表面電極7を通して放出され(弾道型電子放出現象)、強電界ドリフト層6で発生した熱がグレイン51を通して放熱されるから、電子放出時にポッピング現象が発生せず、安定して電子を放出することができる。
The basic configuration of the
なお、上述の強電界ドリフト層6では、シリコン酸化膜64が絶縁膜を構成しており絶縁膜の形成に酸化プロセスを採用しているが、酸化プロセスの代わりに窒化プロセスないし酸窒化プロセスを採用してもよく、窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜52,64がいずれもシリコン窒化膜となり、酸窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜52,64がいずれもシリコン酸窒化膜となる。
In the above-described strong electric
ところで、上述のように気密容器1内において放電プラズマが生成される空間であるプラズマ生成空間3に配置される二次電子放出部20は、二次電子を放出する材料からなる二次電子放出膜が図3(a)に示す基材21に設置されている。なお、図3(a)に示す基材21は、平板状の板部材21aに多数の円形状の穴21bを形成したものであるが、基材21の形状は特に限定するものではなく、例えば、図3(b)に示すように、平板状の板部材21aに多数の矩形状の穴21bを形成したものでもよいし、図3(c)に示すようなメッシュ状の形状としてもよく、少なくとも電子源10との対向面側に二次電子放出膜を被着しておけば、基材21における電子源10側とは反対側の空間へ電子源10から放出された電子および二次電子放出膜から放出された二次電子を供給することが可能となる。また、図3(a)に示した基材21は図4(a)に示すような平板状の板部材21aに上述の穴21bを形成しているが、図4(b)に示すような曲面状の板部材21aに上述の穴21bを形成してもよいし、図4(c)に示すような球面状の板部材21aに上述の穴21bを形成してもよい。なお、図4(a),(b),(c)は、板部材21aの概略側面図である。
By the way, as described above, the secondary
しかして、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置では、気密容器1内に上述の電子源10および二次電子放出部20を備えているので、ガス中へは電子源10から放出された電子だけでなく二次電子放出部20から放出された二次電子も供給されることとなり、電子源10のみから電子を供給する従来構成に比べて、電子源10を放出電子量が少なくなるような比較的緩やかな駆動条件で駆動することができ、従来構成に比べて長寿命化を図れるとともに信頼性の向上を図れる。また、二次電子放出部20が気密容器1内において放電プラズマが生成される空間に配置されているので、二次電子放出部20では放電プラズマ中の電子が衝突することによっても二次電子が放出されることとなるから、電子源10の電子放出量の低減が可能となり、更に長寿命化を図れるとともに信頼性の向上を図れる。
Therefore, in the discharge plasma generation assisting device of the present embodiment, since the
ここにおいて、二次電子放出部20の基材21を導電性材料(例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウムなど)により形成しておき、電子源素子10aに駆動電圧を印加するとともに、二次電子放出部20の基材21が表面電極7に対して高電位側となるように基材21と表面電極7との間に加速電圧を印加するようにすれば、電子源素子10aが上記駆動電圧により駆動されて表面電極7を通して電子が放出され、表面電極7を通して放出された電子が加速電圧により加速されて二次電子放出膜に照射されることとなるから、加速電圧を適宜設定することで二次電子効率を高めることができて二次電子の放出量を増加させることができるので、電子源10の電子放出量を低減することが可能となり、電子源10の長寿命化および信頼性の向上を図れ、結果的に、放電プラズマ生成補助装置の長寿命化および信頼性の向上を図れる。
Here, the
(実施形態2)
本実施形態における発光装置および放電プラズマ生成補助装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、図5に示すように、二次電子放出部20が一対の電極2a,2aのうちの一方の電極2a(図5における左側の電極2a)を兼ねている点に特徴がある。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the light emitting device and the discharge plasma generation auxiliary device in the present embodiment is substantially the same as that in the first embodiment, and as shown in FIG. 5, the secondary
しかして、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置では、二次電子放出部20が上記一方の電極2aを兼ねているので、発光装置の部品点数の削減、構造の簡略化、製造プロセスの簡略化を図れ、結果的に発光装置の低コスト化を図れる。
Thus, in the discharge plasma generation auxiliary device of this embodiment, since the secondary
(実施形態3)
本実施形態における発光装置および放電プラズマ生成補助装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、図6に示すように、電子源10を囲むように配置され放電プラズマのイオンから電子源10を保護する保護カバー30を備えている点が相違し、他の構成は実施形態1と同じなので、図示および説明を省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the light emitting device and the discharge plasma generation auxiliary device in the present embodiment is substantially the same as that in the first embodiment, and is arranged so as to surround the
保護カバー30は、絶縁性材料(例えば、フッ素系樹脂などの絶縁性樹脂、絶縁性セラミックなど)により一面開口した直方体状に形成されており、電子源10の電子放出面に対向する前壁に、電子源10から放出された電子が通過する開孔部31が設けられている。また、本実施形態では、二次電子放出部20が保護カバー30の前壁に重なる形で配置されているので、電子源10が放電プラズマに曝されないようにしつつ二次電子放出部20を放電プラズマに曝すことができる。なお、二次電子放出部20としては、例えば実施形態1にて説明したメッシュ状の基材21(図3(c))に二次電子放出膜を被着したものを用いればよく、メッシュサイズを適宜設定することにより、電子源10からの電子を通過させることができ、且つ、放電プラズマのイオンから電子源10を保護することが可能となる。
The
二次電子放出部20は、基材21を導電性材料により形成しておき、当該二次電子放出部20の電位を電子源10の表面電極7(図2参照)と同電位か或いは表面電極7に対して高電位になるように適宜設定することが好ましい。ここで、二次電子放出部20を電子源10の表面電極7と同電位とすることで、電子源10から放出された電子を十分に通過させるようにしつつ、メッシュ状の二次電子放出部20を通してプラズマが保護カバー30内に侵入して電子源10へ衝撃を与えるのを防止することができる。
In the secondary
しかして、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、保護カバー30によって電子源10を放電プラズマのイオンから保護することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れる。
Thus, according to the discharge plasma generation assisting device of the present embodiment, the
(実施形態4)
本実施形態における発光装置および放電プラズマ生成補助装置の基本構成は実施形態3と略同じであって、図7に示すように、二次電子放出部20が保護カバー30の開孔部31内に配置され、一対の電極2a,2aの一方を兼ねている点が相違する。なお、実施形態3と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4)
The basic configuration of the light emitting device and the discharge plasma generation assisting device in this embodiment is substantially the same as that of the third embodiment, and the secondary
しかして、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、二次電子放出部20が上記一方の電極2aを兼ねているので、発光装置の部品点数の削減、構造の簡略化、製造プロセスの簡略化を図れ、結果的に発光装置の低コスト化を図れる。
Thus, according to the discharge plasma generation assisting device of the present embodiment, since the secondary
(実施形態5)
本実施形態における発光装置および放電プラズマ生成補助装置の基本構成は実施形態3と略同じであって、図8に示すように、二次電子放出部20を保護カバー30において開孔部31が形成されている前壁から離間して配置している点と、保護カバー30の前壁における電子源10との対向面側に導電性材料からなるメッシュ状の保護部材40を配置している点が相違する。なお、実施形態3と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
The basic configuration of the light emitting device and the discharge plasma generation auxiliary device in the present embodiment is substantially the same as that in the third embodiment, and as shown in FIG. 8, the secondary
しかして、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、二次電子放出部20をより確実に放電プラズマに曝すことが可能となる。ここで、二次電子放出部20と保護部材40との間に二次電子放出部20が保護部材40に対して高電位となるように電圧を印加するようにし、当該印加電圧を二次電子放出部20における二次電子放出効率が略最高値となるように設定すれば、効率良く二次電子が生成されるので、電子源10の放出電子量をより低減することが可能となる。また。本実施形態の放電プラズマ生成補助装置では、保護部材40の電位を電子源10と同電位か或いは保護部材40の電位を電子源10の表面電極7に対して高電位になるように適宜設定することで、電子源10から放出された電子を十分に通過させるようにしつつ、メッシュ状の保護部材40を通してプラズマが保護カバー30内に侵入して電子源10へ衝撃を与えるのを防止することが可能となる。
Therefore, according to the discharge plasma generation auxiliary device of the present embodiment, the secondary
ところで、上述の実施形態3〜5では、保護カバー30と二次電子放出部20とが別体となっているが、二次電子放出部20を保護カバー30の少なくとも一部により構成するようにしてもよく、このような構成を採用すれば、保護カバー30によって電子源10を放電プラズマのイオンから保護することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れる上に、二次電子放出部20と保護カバー30とが別体である場合に比べて、二次電子放出部20と保護カバー30との相対的な位置関係のずれに起因した二次電子の量のばらつきをなくすことができるとともに、製造が容易になる。
By the way, in Embodiment 3-5 mentioned above, although the
(実施形態6)
本実施形態における発光装置および放電プラズマ生成補助装置の基本構成は実施形態5と略同じであって、図9に示すように、二次電子放出部20を複数設けてある点が相違する。ここにおいて、本実施形態では、3個のメッシュ状の二次電子放出部20を電子源10の電子放出面(図9における上面)の法線方向に沿って並べてある。なお、実施形態5と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 6)
The basic configurations of the light emitting device and the discharge plasma generation auxiliary device in this embodiment are substantially the same as those in the fifth embodiment, and are different in that a plurality of secondary
しかして、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、上記ガス中へ供給される二次電子の量を増大させることができるから、電子源10からの放出電子量をより低減することができ、より一層の長寿命化および信頼性の向上を図れる。なお、本実施形態では、複数の二次電子放出部20を電子源10の電子放出面の法線方向に沿って並べてあるが、電子放出面に平行な面内で並設するようにしてもよい。
Therefore, according to the discharge plasma generation auxiliary device of the present embodiment, the amount of secondary electrons supplied into the gas can be increased, so that the amount of electrons emitted from the
また、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置では、電子源10の電子放出面の法線方向に沿って配置された複数の二次電子放出部20それぞれの電位を電子源10から離れるほど高電位となるように設定すれば、二次電子放出の増倍効果が起こるので、二次電子の放出量をより多くすることができ、電子源10からの放出電子量をより低減することができる。なお、他の実施形態においても二次電子放出部20を複数設けてもよい。
Further, in the discharge plasma generation assisting device of the present embodiment, the potential of each of the plurality of secondary
ところで、上記各実施形態では、気密容器1を円筒状の形状としてあるが、気密容器1の形状は円筒状の形状に限らず、例えば、電球のような球状の形状でもよいし、直方体状の形状や立方体状の形状などでもよいし、一対の平板と両平板との間に介在するフレームとで構成される平面型の気密容器でもよい。
By the way, in each said embodiment, although the
また、上記各実施形態では、エネルギ供給手段として、図10(a)に示すように円筒状の気密容器1の内部に一対の電極2a,2aを気密容器1の長手方向に離間して配置してあるが、エネルギ供給手段の配置や構成は特に限定するものではなく、エネルギ供給手段を、例えば、図10(b)に示すように円筒状の気密容器1の外部において気密容器1に近接して巻回された誘導コイル4により構成してもよいし、図10(c)に示すように円筒状の気密容器1の外部において気密容器1の長手方向に沿って配置された一対の面状の電極2b,2bで構成してもよいし、図10(d)に示すように気密容器1の内部において長手方向の一端部に配置された電極2aと気密容器1の外部において気密容器1の長手方向に沿って配置された面状の電極2bとで構成してもよいし、図10(e)に示すように円筒状の気密容器1の内部で長手方向の両端部それぞれに1つずつ配置された2つの電極2a,2aと気密容器1の外部に配置された少なくとも1つ以上(図示例では、2つ)の円環状の電極2bとで構成してもよいし、図10(f)に示すように円筒状の気密容器1の内部に配置された二対の電極2a,2a、2a,2aにより構成してもよいし、図10(g)に示すように円筒状の気密容器1の外部において気密容器1の長手方向に所定間隔ずつ離れて配置された複数(図示例では、5つ)の円環状の電極2bにより構成してもよいし、図10(h)に示すように円筒状の気密容器1の外部において気密容器1の長手方向に所定間隔ずつ離れて配置された複数(図示例では、5つ)の面状の電極2bにより構成してもよいし、図10(i)に示すように直方体状の気密容器1の内部に配置された一対の電極2a,2aにより構成してもよいし、図10(j)に示すように気密容器1の内部において並設された一対の電極2a,2aにより構成してもよい。
Further, in each of the above embodiments, as the energy supply means, a pair of
なお、エネルギ供給手段に印加する電圧は、直流電圧、交流電圧、パルス電圧などから適宜選択すればよい。ここで、エネルギ供給手段として、図10(g)に示すように気密容器1の長手方向に複数の電極2bが所定間隔ずつ離れて配置されている場合には、例えば、図11(a)に示すように、複数の電極2bが2組の電極群に分かれるように結線するにあたって隣り合う電極2b同士が異なる電極群となるように結線し、図11(b),(c)に示すように、一方の電極群に印加する矩形波の交流電圧V1と他方の電極群に印加する矩形波の交流電圧V2とを逆位相とすることで、気密容器1の長手方向の寸法が比較的長い場合でも気密容器1内の略全長に亘って放電プラズマを生成することが可能となる。同様に、図10(h)に示すように気密容器1の長手方向に複数の電極2bが所定間隔ずつ離れて配置されている場合には、例えば、図12(a)に示すように、隣り合う電極2b同士が異なる電極群となるように結線し、図12(b),(c)に示すように、一方の電極群に印加する矩形波の交流電圧V1と他方の電極群に印加する矩形波の交流電圧V2とを逆位相とすればよい。
Note that the voltage applied to the energy supply means may be appropriately selected from a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, and the like. Here, as the energy supply means, when a plurality of
また、上記各実施形態では、発光装置として紫外線ランプを例示したが、発光装置は紫外線ランプに限らず、例えば、照明用の蛍光ランプやプラズマディスプレイパネルなどでもよく、蛍光ランプの場合には、図13に示すように、気密容器1の内面の適宜部位に、紫外線により励起されて発光する蛍光体層5を設ければよい(なお、図13では、放電プラズマ生成補助装置の図示を省略してある)。
In each of the above embodiments, the ultraviolet lamp is exemplified as the light emitting device. However, the light emitting device is not limited to the ultraviolet lamp, and may be, for example, a fluorescent lamp for illumination or a plasma display panel. As shown in FIG. 13, a
また、上記各実施形態では、発光装置として紫外線ランプを例示しており気密容器1を透光性材料により形成してあるが、本発明の放電プラズマ生成補助装置は、図14や図15に示すように、気密容器1の一部のみが透光性材料(例えば、ガラスなど)からなる透光板1bにより形成されるような発光装置への適用も可能である。なお、図14の発光装置では、透光板1bを通して気密容器1の外部へ紫外線が放射され、図15の発光装置では、蛍光体層5で発光した可視光が透光板1bを通して気密容器1の外部へ放射される。
Moreover, in each said embodiment, although the ultraviolet lamp is illustrated as a light-emitting device and the
また、上記各実施形態では、気密容器1の形状が円筒状となっているが、例えば、図16に示すように、気密容器1を直方体状の形状として、二次電子放出部20を電子源10の電子放出面(図16における下面)の斜め方向に配置するようにすれば、二次電子放出部20のみがプラズマ生成空間3に曝されるようにし、電子源10をプラズマ生成空間3から離れた位置に配置するとともに電子源10の電子放出面をプラズマ生成空間3で生成された放電プラズマに曝されにくいように配置することが可能となり、放電プラズマのイオンにより電子源10がダメージを受けるのを抑制することが可能となり、長寿命化および信頼性の向上を図れる。
Moreover, in each said embodiment, although the shape of the
また、上記各実施形態における発光装置では、気密容器1内に封入するガスとしてXeガスを採用しているが、気密容器1内に封入するガスは、Xeガスに限定するものではなく、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Krガス、N2ガス、COガス、Hg蒸気や、それらの混合ガスなどのようにエネルギを供給することで放電を起こすガスであればよい。
Further, in the light emitting device in each of the above embodiments, Xe gas is adopted as the gas sealed in the
上述の各実施形態における電子源10は、絶縁性基板11の上記一表面側に下部電極12を形成しているが、絶縁性基板11に代えてシリコン基板などの半導体基板を用い、半導体基板と当該半導体基板の裏面側に積層した導電性層(例えば、オーミック電極)とで下部電極を構成するようにしてもよい。また、上記各実施形態における電子源10は弾道型電子放出現象により電子を放出する電子源であって弾道電子面放出型電子源(Ballistic electron Surface-emitting Device:BSD)と呼ばれているが、電子源10はBSDに限らず、例えば、上述の電子通過層として強電界ドリフト層6に代えて絶縁体層を採用したMIM型の電子源や、上述の電子通過層として強電界ドリフト層6に代えて下部電極12側の半導体層と表面電極7側の絶縁体層とを採用したMIS型の電子源などのように、BSDと同様に低真空度でも使用可能なものを採用すれば、いわゆるスピント型電極を採用する場合に比べて、電子源10の長寿命化および信頼性向上を図れる。また、BSDでは、放出電子のエネルギが比較的大きいので、放電開始電圧の低減や放電維持電圧の低減の点で有利である。
In the
1 気密容器
2a,2a 電極(エネルギ供給手段)
3 プラズマ生成空間
10 電子源
20 二次電子放出部
30 保護カバー
31 開孔部
1
3
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