JP3552450B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射型の電子放出素子を用いた発光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、平板型表示装置などの電子源として電界放射型の電子放出素子が採用されてきている。平板型表示装置では、面積の比較的大きい発光面に対して電子線を均一に照射することが要求されるから、この種の用途に用いる電子放出素子では、多数の電界放射型の陰極をアレイ状に配列した冷陰極アレイとして形成することが考えられている(Technical Digest of IVMC 91, Nagahama 1991, p.50 ,(社)日本電子工業振興協会,真空マイクロエレクトロニクス調査報告書I,1992年3月,p.37等参照)。
【0003】
電界放射型の電子放出素子の一例としては、図3に示すように、カソード基板1上に導電性のベース層2、絶縁体層3および電子引き出し層4(以下、ゲート層4という)を順次形成し、ゲート層4および絶縁体層3にベース層2まで達する穴を形成し、その穴にベース層2と電気的に接続されたエミッタ(陰極)5を配置してカソード板6を構成する。ここで、エミッタ4の先端部はゲート層4の穴の端部から約1μm以下の微小空隙を隔てた位置となるよう設定されている。また、上述したように、エミッタ5は一つのベース層2上に複数個が配置され、アレイ状をなしている。
【0004】
一方、上記カソードを平面型表示素子として使用するには、蛍光面基板7上にアノード層8と電子線励起蛍光面9(以下、蛍光面9という)を順次形成して発光面板10とし、この発光面板10を真空空間を介してカソード板6に対向させる。
【0005】
このように構成された平面型表示素子において、ベース層2に対して数10V〜数100V程度の正の電圧をゲート層4に印加すると、ベース層2と電気的に接続されたエミッタ5とゲート層4との間に、108 V/m以上の高電界がかかり、電界電子放出によってエミッタ5の先端から電子が放出される。ここで、ベース層2に対して正の電圧をアノード層8に印加すると、放出された電子の大部分はアノード層8側に加速され、蛍光面9に衝突して蛍光面9が発光するといったシステムで動作する。
【0006】
通常、ベース層2およびゲート層4にはクロムなどの金属膜を用いており、透光性を持たない。また、蛍光面基板7にガラスを、アノード層8として透明導電膜を使用し、蛍光面9で発生した光をアノード層8および蛍光面基板7を通して外部に取り出す構造となっている。
【0007】
そして、ベース層2とゲート層4をパターニングし、蛍光面9も対応するようパターニングすることで、発光にパターンを持たせ表示素子としての機能を持たしている。ベース層2とゲート層4を互いに直交するストライプにパターニングすることでマトリックスを形成し、対応する蛍光面9も同様にマトリックスパターンとすることで、任意の図形や文字を表示する機能を持たせた表示素子が代表的な形態である。
【0008】
このような平面型表示素子は、次のような特長を有している。
1.高効率であること
電子源として電界放射型の電子放出素子を使用しているため、電子放出のためのヒーター加熱などが不要であり、低消費電力であること。ひいては表示素子としても高効率が得られる。LED(数V,数10mA)と比較した場合、この発光素子では駆動電圧が数10V〜数100Vと高いが、必要電流が数10μA〜数mAと小さいため、消費電力としてはLEDと同程度かそれ以下とすることが可能である。
2.薄型であること
電子放出素子自体は数μmと非常に薄く、カソード板6の厚さはほとんどカソード基板1と同程度であること。また、電子放出素子を広い面積にアレイ状に配置することで、放出された電子を偏向することなく蛍光面9に照射できるので、カソード板6と発光面板10との距離を狭くすることができる。結果として、表示素子としての厚さは、カソード基板1と蛍光面基板7を合わせた厚さと同程度にまで薄くできる。
【0009】
3.温度依存性が小さいこと
電界放出により電子を供給しているために、電子源の電子放出能は周囲温度にあまり依存しない。−40℃ほどの低温でも安定した電子放出が可能である。LEDの場合は、80℃付近を越えると輝度が1/3程度にまで劣化し、使用に耐えなくなるが、この発光素子の場合は、高温においては電子源の動作は数100℃まで可能であり、むしろ基板ガラスや周辺部品の耐熱性、蛍光面9の温度消光によってその高温動作は上限が規定される。
【0010】
4.発熱が小さいこと
特長の第1項目で示したように、この発光素子は電界放出で電子を発生させているために、電子源からの熱の発生はほとんどない。蛍光面9に突入した電子によってわずかに発熱する程度である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電界放射型電子放出素子を応用した発光表示素子では、ゲート層4とベース層2にクロムなどの金属膜を用い、アノード層8に透明導電膜などを用いることで、発光面板10側に光を取り出し表示を行なう構成、もしくはゲート層4とベース層2に透明導電膜など透光性を有する膜を用い、アノード層8に金属膜を用いることでカソード板6側に光を採りだし表示を行なう構成であり、発光を取り出して表示ができるのは、発光面板10側あるいはカソード板6側のいずれか一面のみであった。また、ゲート層4、ベース層2、アノード層8のいずれかの層が不透明であるため、発光素子、表示素子自体としても透明性、透光性が無いものであった。
【0012】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、発光面板側およびカソード板側のいずれの面からも発光を取り出すことができる発光装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、図2に示すように、電界放射型電子放出素子を備えたカソード板6と、電子線励起蛍光面を備えた発光面板10とを真空空間を介して対向して配置し、電子線励起蛍光面と電子放出素子との間に電圧を印加することにより、電子放出素子から放出された電子で電子線励起蛍光面を発光させる発光装置A,Bを発光方向に複数組重ね合せて構成した発光装置であって、前記発光面板10を構成する蛍光面基板7およびカソード板6を構成するカソード基板1をそれぞれ透光性とすると共に、前記カソード板6のカソード層5をカソード形成部5aとカソード非形成部5bとで構成し、前記発光面板10の蛍光面9を透光性とすると共に、蛍光面非形成部9bを設け、その蛍光面非形成部9bに対向する位置に前記カソード非形成部5bを配置し、かつ、発光装置A,Bを発光方向に複数組重ね合せる、その重ね合せは、一方の発光装置Aの蛍光面非形成部9bに対向する位置に、他方の発光装置Bのカソード形成部5aが配置されるように構成したことを特徴とするものである。
【0014】
また、請求項2記載の発明は、図2に示すように、請求項1記載の発光装置であって、それぞれの発光装置A,Bの蛍光面9を異なる発光色の蛍光面としたことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
図2は本発明の一実施形態を示す模式図である。本発明に係る発光装置は、前記従来例と同様に、電界放射型電子放出素子を備えたカソード板6と、電子線励起蛍光面を備えた発光面板10とを真空空間を介して対向して配置し、電子線励起蛍光面と電子放出素子との間に電圧を印加することにより、電子放出素子から放出された電子で電子線励起蛍光面を発光させる発光装置であり、以下に示すような特徴ある構成を有している。
【0016】
この実施形態では、発光面板10を構成する蛍光面基板7およびカソード板6を構成するカソード基板1に、それぞれガラスに代表される透明な材料を用いるとともに、カソード層5を反射型エミッタよりなるカソード形成部5aとカソード非形成部5bとで構成している。蛍光面9としては、蛍光体紛体を塗布して不透明ながらも透光性膜とするか、蒸着法などによって透明性を有する均一蛍光性層を形成する。また、蛍光面9は蛍光面形成部9aと蛍光面非形成部9bとよりなり、蛍光面形成部9aに対向する位置にカソード形成部5aを配置し、蛍光面非形成部9bに対向する位置にカソード非形成部5bを配置している。なお、本発明における蛍光面9はカソード板6側に形成してもよい。
【0017】
このように構成することにより、カソード形成部5aを配置したところでは発光が起こり、カソード非形成部5bでは発光せず、外部光を透過することができる。従って、本発明によれば、発光装置自身の発光、非発光にかかわらず、この発光装置の外部に配置した発光体による外部光を透過させることができる。
【0018】
また、この発光装置の外部に発光装置の反射光を利用した表示物を置くことにより、あるいは発光装置に表示物が描かれた表示フイルムを貼り付けることにより、発光装置と表示物を同時に見ることができる。
【0019】
本発明は、上記発光装置を2組重ねて形成したことを特徴とするものであり、その重ね合せは、一方の発光装置Aの蛍光面非形成部9bに対向する位置に、他方の発光装置Bのカソード形成部5aが配置されるように構成する。また、それぞれの発光装置A,Bの蛍光面9には、異なる発光色の蛍光体が塗布されている。
【0020】
このように構成された発光装置は、電子線の広がりによる発光色の混じりを防止できると共に、各発光装置A,Bの蛍光体を異なる発光色とすることにより、マルチカラーの発光装置を提供できる。特に、上記発光装置を3組重ね合せるとともに、各蛍光面9の発光色を青色、緑色、赤色とすることにより、フルカラーを実現できる発光装置が得られる。
【0021】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、発光装置自身の発光、非発光にかかわらず、この発光装置の外部に配置した発光体による外部光を透過させることができる。また、電子線の広がりによる発光色の混じりのないマルチカラーの発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す模式図である。
【図2】本発明の異なる実施形態を示す模式図である。
【図3】従来例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 カソード基板
2 ベース層
3 絶縁体層
4 ゲート層
5 カソード層
5a カソード形成部
5b カソード非形成部
6 カソード板
7 蛍光面基板
8 アノード層
9 電子線励起蛍光面(蛍光面)
9a 蛍光面形成部
9b 蛍光面非形成部
10 発光面板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device using a field emission type electron emitting element.
[0002]
[Prior art]
Recently, a field emission type electron-emitting device has been adopted as an electron source of a flat panel display device or the like. In a flat panel display device, it is required to uniformly irradiate an electron beam to a light emitting surface having a relatively large area. Therefore, a large number of field emission cathodes are arrayed in an electron-emitting device used for this kind of application. (Chemical Digest of IVMC 91, Nagahama 1991, p. 50, Japan Electronics Industry Development Association, Vacuum Microelectronics Research Report I, March 1992.) Moon, p.37).
[0003]
As an example of a field emission type electron-emitting device, as shown in FIG. 3, a
[0004]
On the other hand, in order to use the cathode as a flat display device, an
[0005]
When a positive voltage of about several tens of volts to several hundreds of volts is applied to the
[0006]
Usually, a metal film such as chromium is used for the
[0007]
Then, the
[0008]
Such a flat display element has the following features.
1. High efficiency Since a field emission type electron-emitting device is used as an electron source, heating with a heater for electron emission is not required and power consumption is low. As a result, high efficiency can be obtained as a display element. When compared with an LED (several volts, several tens mA), this light emitting element has a high driving voltage of several tens of volts to several hundreds of volts, but the required current is as small as several tens of μA to several mA, so the power consumption is about the same as an LED. It can be less.
2. The electron-emitting device itself is very thin, a few μm, and the thickness of the cathode plate 6 is almost the same as that of the
[0009]
3. Since electrons are supplied by field emission because of low temperature dependency, the electron emission ability of the electron source does not depend much on the ambient temperature. Even at a low temperature of about −40 ° C., stable electron emission is possible. In the case of an LED, if the temperature exceeds about 80 ° C., the luminance is reduced to about 1/3 and the light source cannot be used. However, in the case of this light emitting element, the operation of the electron source can be performed up to several hundred degrees at high temperatures. Rather, the upper limit of the high-temperature operation is determined by the heat resistance of the substrate glass and peripheral components and the temperature quenching of the phosphor screen 9.
[0010]
4. As described in the first item of the feature that heat generation is small, since this light emitting element generates electrons by field emission, heat is hardly generated from the electron source. Only a small amount of heat is generated by the electrons that have entered the phosphor screen 9.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional light emitting display device to which a field emission type electron emitting device is applied, a metal film such as chromium is used for the
[0012]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of taking out light from any of a light-emitting surface plate side and a cathode plate side. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0014]
The invention of
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. In the light emitting device according to the present invention, the cathode plate 6 provided with the field emission type electron emitting element and the light emitting
[0016]
In this embodiment, a transparent material typified by glass is used for each of the
[0017]
With this configuration, light emission occurs where the
[0018]
In addition, by placing a display object using reflected light of the light emitting device outside the light emitting device, or by attaching a display film on which the display object is drawn to the light emitting device, the light emitting device and the display object can be viewed simultaneously. Can be.
[0019]
The present invention is characterized in that it has formed overlapping two pairs of the light - emitting device, the superposition is, in a position facing the phosphor screen-
[0020]
The light-emitting device configured as described above can prevent mixing of emission colors due to the spread of the electron beam, and can provide a multi-color light-emitting device by using different emission colors for the phosphors of the light-emitting devices A and B. . In particular, a light emitting device capable of realizing full color can be obtained by stacking three sets of the above light emitting devices and setting the emission color of each phosphor screen 9 to blue, green, and red.
[0021]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, regardless of whether the light emitting device itself emits light or not, it is possible to transmit external light from a light emitter disposed outside the light emitting device. Further, it is possible to provide a light emitting device of multicolor no mixed emission color due to expansion of the electron beam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a different embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
9a phosphor
Claims (2)
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JPH10255700A JPH10255700A (en) | 1998-09-25 |
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- 1997-03-13 JP JP05948897A patent/JP3552450B2/en not_active Expired - Fee Related
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