JPH04286852A

JPH04286852A - 発光素子

Info

Publication number: JPH04286852A
Application number: JP5001791A
Authority: JP
Inventors: Hideyoshi Kimura; 秀吉木村; Jun Matsuura; 松浦　潤; Yukihiro Kondo; 近藤　行広
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1992-10-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電界放出型の電子線源
より放射された電子を蛍光体層に照射することによって
発光させるようにした発光素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内部を真空にして密封したガ
ラス容器などの容器内に、電界放出型の電子線源を配設
するとともに、電子線源より放射される電子によって励
起されて発光する蛍光体層を電子線源の前方に配置した
構成の発光素子が提供されている。このような構成の発
光素子は、小型、低損失であるところから、表示素子と
しての利用が期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子線源の
放射面積は蛍光体層の面積よりも小さいのが普通であっ
て、電子線源から放射された電子は自然に拡散すること
によって、蛍光体層のほぼ全面に照射されるようになっ
ている。電子の拡散は自然に行われるものであるから、
蛍光体層において電子線源の正面に対応する部位には高
密度の電子が照射されて高い発光輝度が得られ、周辺部
分では照射される電子の密度が低くなって発光輝度も低
くなるものである。すなわち、電子線源に対する蛍光体
層の面積比が大きくなるほど発光輝度のむらが大きくな
るという問題が生じる。

【０００４】また、発光輝度を高めるために、電子線源
から放射される電子の量を増加させると、蛍光体層の一
部分に集中的に高密度の電子が照射されることになり、
その部分の温度が上昇して発光効率が低下したり（いわ
ゆる温度消光）、蛍光体層の劣化をまねいたりするとい
う問題が生じる。これらの問題を回避するために、電子
線源が高い放射能力を有している場合であっても、蛍光
体層を保護するために電子の放射量の上限が規制される
ことになり、高い発光輝度を得ることができないという
問題を有している。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、電子線源の放射面積に対する蛍光体層の面積
比が大きくても、蛍光体層の全面に亙ってほぼ均一に電
子を照射できるようにし、電子線源からの電子の放射量
の上限を従来よりも高くして発光総量を増加させた発光
素子を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電界放出型の
電子線源と、電子線源の放射面積よりも大きな面積を有
し電子線源から放射された電子が照射されることにより
発光する蛍光体層と、少なくとも電子線源と蛍光体層と
の間の空間を真空に保つ容器とを具備した発光素子を前
提とするものである。

【０００７】請求項１の発明では、上記目的を達成する
ために、電子線源と蛍光体層との間に、電子を蛍光体層
のほぼ全面に亙って均一に拡散させるように偏向する拡
散用の偏向電極を配置しているのである。請求項２の発
明では、電子線源と蛍光体層との間に、電子を蛍光体層
のほぼ全面に亙って均一に走査するように偏向する走査
用の偏向電極を配置しているのである。

【０００８】請求項３の発明では、容器内の真空度を高
めるゲッタを偏向電極の表面に付着させているのである
。

【０００９】

【作用】請求項１の構成によれば、電子線源から放射さ
れた電子を蛍光体層のほぼ全面に亙って均一に拡散させ
るように偏向する拡散用の偏向電極を設けているので、
電子が蛍光体層の一部分に集中的に照射されることがな
く、蛍光体層の局部的な温度上昇が防止でき、電子の放
射総量を従来よりも高くすることができるのである。そ
の結果、蛍光体層の発光により得られる発光総量も従来
より高めることができるのである。

【００１０】請求項２の構成によれば、電子線源から放
射された電子を蛍光体層のほぼ全面に亙って均一に走査
するように偏向する走査用の偏向電極を設けているので
、請求項１の構成と同様に、電子が蛍光体層の一部分に
集中的に照射されることがなく、蛍光体層の発光総量を
従来よりも高めることができることになる。請求項３の
構成によれば、ゲッタを偏向電極の表面に付着させてい
るので、容器内の真空度を高くすることができるのであ
って、発光総量を高めるのはもちろんのこと、残留ガス
のイオンスパッタによる電子線源や蛍光体層の損傷を軽
減することができるのである。

【００１１】

【実施例】（実施例１）本実施例では、図１に示すよう
に、電界放出型の電子線源１を設け、電子線源１の放射
面の前方に蛍光体層２を配置している。蛍光体層２は、
電子線源１の前方に配置された透明電極３の表面に被着
されるのが普通である。また、電子線源１と蛍光体層２
との間には、円筒状に形成され電子線源１から放射され
た電子が透過可能な偏向電極４が配置される。

【００１２】電子線源１は、多数の透孔が穿設された平
板状のゲートと、ゲートの各透孔に対応する位置にそれ
ぞれ配置した錐状のエミッタとを有する。この電子線源
１は、ゲートとエミッタとの間に強い電界（たとえば、
１０８　Ｖ／ｍ以上）を形成することによってエミッタ
から電子を放出させ、ゲートの透孔を通して取り出すも
のである。蛍光体層２は、低速電子線励起型の蛍光体よ
りなる。透明電極３は、ガラス板などに対してＩＴＯ（
ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉｎｏｘｉｄｅ）などの導電膜を被着
して形成される。偏向電極４はステンレスよりなり、後述するように、所
定の電圧が印加されることによって、電子線源１から放
射された電子を蛍光体層２のほぼ全面に亙って均一に拡
散させるようになっている。電子線源１、蛍光体層２、
透明電極３、偏向電極４は、内部を真空にして密封した
ガラス容器等の容器（図示せず）内に収納される。また
、透明電極３としては容器の内周面に透明導電膜を形成
したものであってもよい。

【００１３】電子線源１のゲート電極Ｇとエミッタ電極
Ｅとの間には、ゲート電極Ｇを正極とするように電子線
放射用の直流電源Ｖ１　が接続される。この直流電源Ｖ
１　によって、ゲートとエミッタとの間に上述した強い
電界を形成して電子を放出させるのである。また、電子
線源１のゲート電極Ｇと透明電極３との間には、透明電
極３を正極として加速用の直流電源Ｖ２　が接続され、
電子線源１から放射された電子が加速されて蛍光体層２
に照射されるようになっている。さらに、ゲート電極Ｇ
と偏向電極４との間には、偏向電極４を正極として拡散
用の直流電源Ｖ３　が接続され、偏向電極４を透過した
電子が拡散して蛍光体層２のほぼ全面に亙って均一に照
射されるようにしている（図中の矢印は電子の飛跡を示
す）。

【００１４】上記構成において、電子線源１の放射面を
直径１ｍｍ、蛍光体層２を直径２０ｍｍの円形、偏向電
極４を内径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒とし、偏向電
極４の一方の端面は電子線源１の放射面と面一にし、偏
向電極４の他方の端面は蛍光体層２と５ｍｍ離して配置
し、直流電源Ｖ１　、Ｖ２　、Ｖ３　の電圧をそれぞれ
１００Ｖ、３００Ｖ、３００Ｖに設定したところ、電界
放出による電子が発生し、約５０μＡのエミッション電
流が発生した。このとき、電子線源１からの電子が拡散
したことによって、直径１２ｍｍ程度の高輝度部分が蛍
光体層２に生じた。また、偏向電極４に印加する電圧を
、ゲート電極Ｇに対して−１００Ｖ〜＋３００Ｖの範囲
で変化させたところ、蛍光体層２の高輝度部分の直径は
１〜１２ｍｍの範囲で変化した。偏向電極４に印加する
電圧がゲート電極Ｇに対して負電圧となるようにした場
合、絶対値が１００Ｖよりも大きくなると電子が蛍光体
層２に到達できなくなり、発光しなかった。

【００１５】（実施例２）本実施例は、図２に示すよう
に、蛍光体層２および透明電極３を矩形状とし、偏向電
極４を各一対の平行な電極板４ａ、４ｂよりなる走査用
の偏向電極４としている点で実施例１とは異なっている
。すなわち、偏向電極４は、縦偏向用の互いに平行な一
対の電極板４ａと、横偏向用の互いに平行な一対の電極
板４ｂとからなる。電子線源１のゲート電極Ｇとエミッ
タ電極Ｅとの間、およびゲート電極Ｇと透明電極３との
間には、実施例１と同じように、それぞれ直流電源Ｖ１
　、Ｖ２　を接続し、各電極板４ａ、４ｂにはそれぞれ
交番電源Ｖａ、Ｖｂを接続する。この構成により、電子
線源１から放射された電子は蛍光体層２の上をほぼ全面
に亙って均一に走査されるのである。すなわち、蛍光体
層２の一部分に局部的に電子が集中して照射されること
がないのである。

【００１６】たとえば、蛍光体層２として２０ｍｍ四方
の正方形、電極板４ａ、４ｂを５ｍｍ四方の正方形とし
、各電極板４ａ、４ｂの間の距離を７ｍｍ、電極板４ａ
、４ｂの端面から蛍光体層２までの距離を５ｍｍとして
、直流電源Ｖ１，Ｖ２　はそれぞれ１００Ｖ、３００Ｖ
とし、交番電源Ｖａ、Ｖｂは、それぞれ６０Ｖ−３０Ｈ
ｚ、６０Ｖ−１００Ｈｚ　としたところ、蛍光体層２に
は縦横１０ｍｍの範囲で高輝度の発光部分が得られた。

【００１７】（実施例３）本実施例では、図３に示すよ
うに、容器５の内周面にアルミニウムなどの薄膜によっ
て偏向電極４を形成した例を示す。すなわち、実施例１
では、偏向電極４を容器とは別途に構成していたが、本
実施例では、気相メッキ法（蒸着、スパッタリング等）
や無電解メッキ法によって容器５の内周面に導電性の薄
膜を形成し、この薄膜を偏向電極４として用いている。他の構成は実施例１と同様であるから説明を省略する。

【００１８】上記構成において、電子線源１の放射面を
直径１ｍｍ、蛍光体層２を直径１２ｍｍの円形、偏向電
極４を長さ１０ｍｍのアルミニウム蒸着膜、容器５を内
径１４ｍｍとし、偏向電極４の一方の端面は電子線源１
の放射面と面一にし、電子線源１の放射面と蛍光体層２
との距離は１０ｍｍに設定したものを構成した。この構
成のものにおいて、直流電源Ｖ１　、Ｖ２　、Ｖ３　の
電圧をそれぞれ１００Ｖ、３００Ｖ、１００Ｖに設定し
たところ、電界放出による電子が発生し、約５０μＡの
エミッション電流が発生した。このとき、電子線源１か
らの電子が拡散したことによって、直径１２ｍｍ程度の
高輝度部分が蛍光体層２に生じた。また、偏向電極４に
印加する電圧を、ゲート電極Ｇに対して−１００Ｖ〜＋
３００Ｖの範囲で変化させたところ、蛍光体層２の高輝
度部分の直径は１〜１２ｍｍの範囲で変化した。

【００１９】（実施例４）本実施例では、図４に示すよ
うに、容器５の周方向において２分割された一対の偏向
電極４１　、４２　を設け、各偏向電極４１　、４２　
に対応して一対の蛍光体層２１　、２２　を設けている
。偏向電極４１　、４２　は容器５の内周面に薄膜とし
て形成され、両偏向電極４１　、４２の間は若干離間し
ている。また、蛍光体層２１　、２２　は両偏向電極４
１　、４２　の隙間に対応して離間している。各偏向電
極４１　、４２　と電子線源１のゲート電極Ｇとの間に
はそれぞれゲート電極Ｇを負極として偏向用の直流電源
Ｖ４　、Ｖ５　が接続される。他の構成は実施例３と同
様であるから説明を省略する。

【００２０】上記構成において、電子線源１の放射面を
直径１ｍｍ、各蛍光体層２１　、２２　を直径１２ｍｍ
の半円形、各偏向電極４１、４２　を長さ１０ｍｍのア
ルミニウム蒸着膜の半円筒、容器５を内径１４ｍｍとし
、偏向電極４１　、４２　の一方の端面は電子線源１の
放射面と面一にし、電子線源１の放射面と蛍光体層２１
　、２　２　との距離は１０ｍｍに設定した。また、各
蛍光体層２１　、２２　は、それぞれ緑色、青色に発光
するものを用いた。この構成において、直流電源Ｖ１　
、Ｖ２　、Ｖ４　、Ｖ５　の電圧をそれぞれ１００Ｖ、
３００Ｖ、１００Ｖ、０Ｖに設定したところ、電界放出
による電子が発生し、約５０μＡのエミッション電流が
発生した。このとき、電子線源１からの電子は偏向電極
４１　の周囲に形成された電界によって蛍光体層２１　
にのみ照射され、緑色に発光した。また、直流電源Ｖ１　、Ｖ２　、Ｖ４、Ｖ５　の電圧を
それぞれ１００Ｖ、３００Ｖ、０Ｖ、１００Ｖに設定し
たところ、電子線源１からの電子は偏向電極４２　の周
囲に形成された電界によって蛍光体層２２　にのみ照射
され、青色に発光した。

【００２１】以上のように、電子線源１からの電子を拡
散させて局所的に集中させないようにし、しかも、直流
電源Ｖ４　、Ｖ５　の電圧を制御することによって可変
色にすることができるのである。（実施例５）本実施例の基本構成は、図５に示すように
、実施例１と同様である。ところで、上記各実施例にお
いては、電子線源１から蛍光体層４に至る電子の飛翔経
路を真空に保つことが必須であり、電子線源１が残留ガ
スのイオンの衝突によって破損されないように、容器５
内部圧力を１０−８Ｔｏｒｒ以下に保つことが必要であ
る。この目的を達成するために、本実施例では、偏向電
極４の表裏両面に、図６に示すように、ゲッタ６を被着
している。ゲッタ６としては、水素、酸素、窒素、一酸
化炭素などを吸着吸収する非蒸発型のものを用いている
（たとえば、Ｚｒ・Ａｌ）。

【００２２】たとえば、電子線源１の放射面積を直径１
ｍｍ、偏向電極４を直径７ｍｍ、長さ２ｍｍのＮｉ−Ｃ
ｒよりなる円筒、ゲッタ６をＺｒ・Ａｌを母体とする合
金の粉体とし、電子線源１の放射面と偏向電極４の一端
縁との距離を２ｍｍとする。この構成のものを作成する
際に、容器５の中に各部材を配置した後に、容器５を封
止する作業は真空槽の中で行った。容器５を封止した後
、電気炉内で４００℃に加熱してゲッタ６を活性化した
。このようなゲッタ６を設けたことによって、容器５の
内部の真空度を保つことができ、寿命の向上につながる
のである。他の構成、動作は実施例１と同様であるから
説明を省略する。

【００２３】（実施例６）本実施例の基本構成は、図７
に示すように、実施例３と同様である。偏向電極４は容
器５の内周面に薄膜として被着され、図８に示すように
、偏向電極４の表面にゲッタ６が被着されている。偏向
電極４の材料は、透明、非透明を問わず、また、蒸着の
ような気相メッキのほか、導電ペーストを塗布する方法
、無電解メッキ法、ゾルゲル法など、どのような方法で
形成してもよい。たとえば、偏向電極４としてＮｉを無
電解メッキ法によって容器５の内周面に形成する。無電
解メッキ法では、まず、容器５の内周面を粗面化した後
、不要部分にＮｉが付着しないようにレジストマスクを
被着し、次に、電解液中でメッキを施す。

【００２４】ゲッタ６は、平均粒径が１０μｍであるＺ
ｒ・Ａｌの微粒子をイソプロピルアルコール中に分散さ
せたものを、少量の結着剤とともに偏向電極４に電着す
ることによって形成する。その後、ベーキングを施して
ガス出しを行い、容器５を封止する。以上のようにして
形成した発光素子は、加熱すればゲッタ６が活性化して
容器５の内部の真空度が保たれるのである。他の構成、
動作は実施例３と同様であるから説明を省略する。

【００２５】なお、上記各実施例では、偏向電極４を電
子の拡散や走査に用いた例を示したが、印加電圧を制御
することによって、発光面積の制御、発光輝度の制御な
ども行うことができるのはもちろんのことである。

【００２６】

【発明の効果】上述のように、請求項１の構成によれば
、電子線源から放射された電子を蛍光体層のほぼ全面に
亙って均一に拡散させるように偏向する拡散用の偏向電
極を設けているので、電子が蛍光体層の一部分に集中的
に照射されることがなく、蛍光体層の局部的な温度上昇
が防止でき、電子の放射総量を従来よりも高くすること
ができるのである。その結果、蛍光体層の発光により得
られる発光総量も従来より高めることができるという利
点がある。

【００２７】請求項２の構成によれば、電子線源から放
射された電子を蛍光体層のほぼ全面に亙って均一に走査
するように偏向する走査用の偏向電極を設けているので
、請求項１の構成と同様に、電子が蛍光体層の一部分に
集中的に照射されることがなく、蛍光体層の発光総量を
従来よりも高めることができるという効果を奏するので
ある。

【００２８】請求項３の構成によれば、ゲッタを偏向電
極の表面に付着させているので、容器内の真空度を高く
することができるのであって、発光総量を従来よりも高
めることができるのはもちろんのこと、残留ガスのイオ
ンスパッタによる電子線源や蛍光体層の損傷を軽減する
ことができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す要部斜視図である。

【図２】実施例２を示す要部斜視図である。

【図３】実施例３を示す斜視図である。

【図４】実施例４を示す斜視図である。

【図５】実施例５を示す斜視図である。

【図６】実施例５を示す要部の一部切欠斜視図である。

【図７】実施例６を示す断面図である。

【図８】実施例６を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１　　電子線源２　　蛍光体層３　　透明電極４　　偏向電極５　　容器６　　ゲッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電界放出型の電子線源と、電子線源の
放射面積よりも大きな面積を有し電子線源から放射され
た電子が照射されることにより発光する蛍光体層と、少
なくとも電子線源と蛍光体層との間の空間を真空に保つ
容器とを具備した発光素子において、電子線源と蛍光体
層との間に、電子を蛍光体層のほぼ全面に亙って均一に
拡散させるように偏向する拡散用の偏向電極を配置して
成ることを特徴とする発光素子。
【請求項２】　　電界放出型の電子線源と、電子線源の
放射面積よりも大きな面積を有し電子線源から放射され
た電子が照射されることにより発光する蛍光体層と、少
なくとも電子線源と蛍光体層との間の空間を真空に保つ
容器とを具備した発光素子において、電子線源と蛍光体
層との間に、電子を蛍光体層のほぼ全面に亙って均一に
走査するように偏向する走査用の偏向電極を配置して成
ることを特徴とする発光素子。
【請求項３】　　容器内の真空度を高めるゲッタを上記
偏向電極の表面に付着させて成ることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の発光素子。