JP2659241B2 - 発光素子 - Google Patents

発光素子

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JP2659241B2
JP2659241B2 JP1131966A JP13196689A JP2659241B2 JP 2659241 B2 JP2659241 B2 JP 2659241B2 JP 1131966 A JP1131966 A JP 1131966A JP 13196689 A JP13196689 A JP 13196689A JP 2659241 B2 JP2659241 B2 JP 2659241B2
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行広 近藤
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Matsushita Electric Works Ltd
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、表示用光源、装飾用光源などに用いる発光
素子に関するものである。
[従来の技術] 従来、表示用光源、装飾用光源などに用いるこの種の
発光素子として、第5図に示すような蛍光表示管があ
り、線状のフィラメント10を加熱することによって電子
を放出させる熱陰極を用い、この熱陰極から放出された
電子をフィラメント10の背面に配置された低速電子線用
蛍光体7に当てて発光させるようになっている。図中、
11はグリッド、12はアノードであり、蛍光体7およびア
ノード12は絶縁基板13上に形成されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の従来例にあっては、観察面がフ
ィラメント10側にあり、赤熱状態に加熱されている線状
のフィラメント10が観察面から見えてしまい、特に、暗
いところでは赤熱されたフィラメント10が目立って表示
の質を悪くするという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、表示の質を良くすることができ、
しかも高い発光効率が得られる発光素子を提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明の発光素子は、導電性基板上に絶縁層を形成す
るとともに絶縁層に形成された多数の孔内に先端部が先
鋭なエミッタチップをそれぞれ設け、絶縁層上に各エミ
ッタチップの先端部を露出させる放射孔が穿設されると
ともに鏡面となっているゲート層を形成して電界放射型
の電極板を構成し、上記電極板がわ面に蛍光体が間隔を
おいて塗布されて蛍光体塗布部と蛍光体が塗布されてい
ない透過部とが設けられた透明ガラス板を真空中におい
て電極板に対向配置し、上記エミッタチップをゲート層
に対して負極としてショットキー効果が生じる程度の高
圧を印加することにより、エミッタチップから放射孔を
介して放射された電子線を蛍光体に当てて発光させると
ともに、蛍光体から電極板がわに放射された光をゲート
層にて上記透過部および蛍光体塗布部に向けて反射させ
るようにしたものである。
[作 用] 本発明は上述のように構成されており、電界放射型の
電極板のエミッタチップをゲート層に対して負極として
ショットキー効果が生じる程度の高圧を印加することに
より、エミッタチップから放射孔を介して放射された電
子線を蛍光体に当てて発光させる電界放射型陰極方式を
用いているので、従来例のように陰極が観測面から見え
ることがなく、表示の質を良くすることができ、また、
蛍光体から電極板がわに放射された光を鏡面を有する導
電性のゲート層を介して反射させるようにしているの
で、メタルバックを施した場合と同等な高い発光効率が
得られるようになっている。すなわち、ガラス板の電極
板がわ面に塗布された蛍光体は、電極板からの電子で励
磁された時、全方位的に発光を行うものの、電子の侵入
深さなどにより、ガラス板の方に向かう光よりも電極板
側に向かう光の量の方が多い上に輝度も蛍光体の電極板
側の面の方が高く、この電極板側に向かう光を有効利用
するために、本発明では電極板のゲート層を鏡面とする
と同時に、ガラス板における蛍光体の塗布を全面に行う
のではなく、間隔をおいて行うことで蛍光体が塗布され
ていない透過部を形成して、蛍光体から出て電極板側に
向かう光はゲート層で反射させて透過部を通じて外部に
出力されるようにしたものであり、この構成ではゲート
層で反射して再度蛍光体塗布部に入射して蛍光体を透過
する光のほか、蛍光体とゲート層とで反射を繰り返して
透過部を通じて外部に出て行くn次の反射光も利用する
ことができるために、蛍光体塗布部と透過部との面積比
で変化するとはいえ、ガラス板の電極板がわ面全面に蛍
光体を塗布した場合よりも多くの光を外部に取り出すこ
とができたものである。
[実施例] 第1図乃至第4図は本発明の一実施例を示すもので、
十分にドープされたシリコン基板よりなる導電性基板1
上に2酸化シリコンよりなる絶縁層2を形成するととも
に絶縁層2に形成された多数の孔2a内に先端部が先鋭な
エミッタチップ(主体がモリブデンで円錐形に形成)3
をそれぞれ設け、絶縁層2上に各エミッタチップ3の先
端部を露出させる放射孔4aが穿設され鏡面を有する導電
性(例えば、モリブデン)のゲート層4を形成した電界
放射型の電極板5と、上記電極板5と対向配置され電極
板5側面に蛍光体6が塗布された透明ガラス板7とを真
空中に配置し、エミッタチップ3をゲート層4に対して
負極としてショットキー効果が生じる程度の高圧を印加
することにより、エミッタチップ3から放射孔4aを介し
て放射された電子線を蛍光体7に当てて発光させるとと
もに、蛍光体7から電極板5側に放射された光をゲート
層4を介して反射させるようにしたものである。ここに
おいて、蛍光体7を適当な間隔をもって塗布して蛍光体
7間に開口が形成されるようにするとともに、第3図お
よび第4図に示すように各蛍光体7をドット状あるいは
ストライプ状に塗布して蛍光体塗布部内にも多数のスリ
ットが形成されるようにして、蛍光体7が塗布されてい
ない透過部を設けている。
いま、電界放射型の電極板5の各エミッタチップ3に
は、ゲート層4に対して負極性のショットキー効果が生
じる程度の適当な電圧(電界強度107〜108V/cm程度)が
印加され、エミッタチップ3に強い電界が作用すること
によって電子が放射される。この放出された電子が透明
ガラス板8に塗布された蛍光体7に当たることによって
蛍光体7から光が放射される。蛍光体7から透明ガラス
板8側に放射された光は、透明ガラス板8を通してその
まま観測され、一方、電極板5側に放射された光はゲー
ト層4に反射され、蛍光体7、蛍光体7間に形成された
開口あるいは蛍光体7塗布部に形成されたスリットを介
して観測され、ゲート層4を設けることにより、蛍光体
7の背面にメタルバックを施した場合と同等の効果を得
ることができる。特に、実施例では、蛍光体7を塗布す
る場合に、開口およびスリットを形成しており、蛍光体
7から電極板5側に放射される強い光のゲート層4によ
る反射光が蛍光体7を通さずに(蛍光体7にて減衰され
ずに)直接観測されるので、より高い発光効率が達成さ
れることになる。すなわち、電子が照射された蛍光体7
の発光量は、電子照射面のほうが反対側面に比べて大幅
に大きくなり、本発明のように観測面が電子照射面と反
対側面となっている場合には、観測面から見た発光効率
が悪くなるという問題が生じるが、本発明にあっては、
ゲート層4によって電子照射面の発光を観測面側に反射
させて有効に利用しているので、高い発光効率が得られ
ることになる。
なお、一般的なCRTにおいては、観測面から見た発光
効率を高くするために蛍光体7の背面にメタルバックを
施しているが、このメタルバック層を通して電子を蛍光
体7に衝突させる必要が生じ、メタルバック層に電子加
速用の高電圧(少なくとも6kV以上)を印加する必要が
生じるという問題がある。また、メタルバック層は蛍光
体粒子の表面状態に見合った蒸着膜であるので、反射光
が散乱してしまうことになるが、本実施例におけるゲー
ト層4は極めて良好な平坦性を有する鏡面となっている
ので、効率良く光を反射させることができ、視野角に対
しても有効で、斜めから見た場合にあっても良好に光を
観測することができる。
なお、一般に熱電子カソードは、酸化物エミッタがフ
ィラメント上に塗布されており、管内で発生する負イオ
ンの多くは酸化物エミッタから生じるO2-であり、この
負イオンが衝突することによって蛍光体に“焼け”が生
じて輝度変化が発生する。ここに、本実施例では、カソ
ードに酸化物エミッタを使用していないので、上述のよ
うな蛍光体の“焼け”による輝度変化が生じることがな
いので、メタルバックを行わないようにし、メタルバッ
クによるリフレクタ機能をカソード側に持たせたもので
ある。
また、電界放射型陰極を用いているので、熱陰極を用
いた従来例のようにフィラメントが目立って表示の質を
悪くすることがない。
(具体例) 蛍光体7の塗布は電着法によって行い、並板ガラスよ
りなる透明ガラス板8上にコーテイングされた透明導電
膜を所定の塗布パターン(第3図あるいは第4図)でフ
ォトエッチングし、パターニングされた透明導電膜に導
電性の蛍光体7を以下の条件で電着した。
蛍光体の濃度 : 3g/ 有機溶媒 :イソプロピルアルコール 印加電圧 :DC100V 帯電添加金属塩:硝酸アルミニウム30mg/ 以上の条件で撹拌しながら電着を行った。
上述のようにして電着したサンプルについて電子を照
射し、輝度を測定した結果、第3図あるいは第4図に示
すようなスリットを有するパターンで蛍光体7を塗布し
た場合の輝度(30nit)が、スリットを設けずに蛍光体
7を全面塗布した場合の輝度(10nit)よりも高くなる
ことが確認できた。
[発明の効果] 本発明は上述のように構成されており、電界放射型の
電極板のエミッタチップをゲート層に対して負極として
ショットキー効果が生じる程度の高圧を印加することに
より、エミッタチップから放射孔を介して放射された電
子線を蛍光体に当てて発光させる電界放射型陰極方式を
用いているので、従来例のように陰極が観測面から見え
ることがなく、表示の質を良くすることができ、また、
蛍光体から電極板がわに放射された輝度の高い光をゲー
ト層にて反射させた上に、蛍光体が塗布されていない透
過部をガラス板に設けて上記反射光が蛍光体を通過する
ことなく透過部から外部に出て行くことができるように
しているために、きわめて高い発光効率を有していると
ともに、平面発光体としてきわめて優秀な特質を持つも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の要部断面図、第2図は従来例
の要部断面図、第3図(a)は同上の要部正面図、第3
図(b)は同上の要部断面図、第4図(a)は他の実施
例の要部正面図、第4図(b)は同上の要部断面図、第
5図は従来例の断面図である。 1は導電性基板、2は絶縁層、2aは孔、3はエミッタチ
ップ、4はゲート層、4aは放射孔、5は電極板、7は蛍
光体、8は透明ガラス板である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基板上に絶縁層を形成するとともに
    絶縁層に形成された多数の孔内に先端部が先鋭なエミッ
    タチップをそれぞれ設け、絶縁層上に各エミッタチップ
    の先端部を露出させる放射孔が穿設されるとともに鏡面
    となっているゲート層を形成して電界放射型の電極板を
    構成し、上記電極板がわ面に蛍光体が間隔をおいて塗布
    されて蛍光体塗布部と蛍光体が塗布されていない透過部
    とが設けられた透明ガラス板を真空中において電極板に
    対向配置し、上記エミッタチップをゲート層に対して負
    極としてショットキー効果が生じる程度の高圧を印加す
    ることにより、エミッタチップから放射孔を介して放射
    された電子線を蛍光体に当てて発光させるとともに、蛍
    光体から電極板がわに放射された光をゲート層にて上記
    透過部および蛍光体塗布部に向けて反射させたことを特
    徴とする発光素子。
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