JPH04319249A - 陰極発光ランプ - Google Patents

陰極発光ランプ

Info

Publication number
JPH04319249A
JPH04319249A JP11237791A JP11237791A JPH04319249A JP H04319249 A JPH04319249 A JP H04319249A JP 11237791 A JP11237791 A JP 11237791A JP 11237791 A JP11237791 A JP 11237791A JP H04319249 A JPH04319249 A JP H04319249A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
line
electron gun
electrons
luminescent lamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11237791A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2787513B2 (ja
Inventor
Ryuji Ozawa
隆二 小澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyota KK
Original Assignee
Miyota KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miyota KK filed Critical Miyota KK
Priority to JP3112377A priority Critical patent/JP2787513B2/ja
Priority to EP92905970A priority patent/EP0529090B1/en
Priority to PCT/JP1992/000259 priority patent/WO1992016013A1/ja
Priority to US07/941,424 priority patent/US5440200A/en
Publication of JPH04319249A publication Critical patent/JPH04319249A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2787513B2 publication Critical patent/JP2787513B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

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、室の照明、液晶表示装
置の照明、および大画面の映像表示装置の一画素として
も使える陰極線発光を利用した新規光源に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】闇夜を照明する光源は、人々の活動時間
を昼間だけに限定せずに、夜間にも拡大するものとして
発達してきた。光源の発達の開発史は、燃え差し、たい
まつ、ローソク、灯油、ガス等のような燃料を燃やす方
法から始まった。電気の発明後、アーク灯や電球のよう
な加熱物体の放つ輻射光に変り、最近では、放電によっ
て発生する不可視光を蛍光膜によって、可視光に変える
蛍光放電灯が開発された。これらの光源の開発は、暗い
場所での人々の生活を、昼間と同じ条件に近い状態にし
て、夜間の生活環境を豊にしてきた。上記した光源の開
発史を科学的に分類すると、電球までの発達史は、物体
の異体輻射温度を高くする方法で、開発が進められてい
た。これは、昼光が高温に熱しられた太陽からの輻射で
あり、太陽光の輻射に近似した分光分布を持った光源を
、夜間にも使用したい願望指向があったからである。 使用光源の温度が、燃え差しから上がるに従って、光源
色も赤色から黄色にと変り、白色の方向に近づいていた
【0003】輻射を使用した場合、最大の欠点は、物質
が燃え尽きるか、高温での物質の蒸発によって決まる照
明光源の短寿命であった。例えば、炎を利用した場合、
燃料の消費によって数時間が限度であり、タングステン
線を真空中で2000℃の高温に加熱する電球の場合、
タングステン線の金属蒸発によって、約1000時間の
寿命であった。寿命だけが欠点ではなかった。高温に加
熱されたタングステン線から放射される輻射の60%以
上は、照明には寄与しない赤外域に放出している。この
不要な赤外輻射を減少させ、可視光への変換を増加させ
る方法が考慮され、ルーメン/ワット(lm/W)が、
光源の効率の目安として使われるようになった。電球の
場合、5から15lm/Wである。
【0004】エネルギー変換効率と寿命の両方に、大き
な変革をもたらしたのが、蛍光放電灯の発明であった。 蛍光放電灯は、水銀蒸気の放電によって、入力エネルギ
ーの60%が、254nmの紫外線に変換され、1個の
紫外線の光子は、蛍光膜によって、1個の可視光の光子
に変換される。即ち、量子効率は、100%である。実
用的に評価されるのは、量子効率ではなく、入力エネル
ギーに対する出力エネルギーの絶対エネルギー変換効率
は、W/Wである。最適な条件で作られた40ワットの
蛍光放電灯のエネルギー変換効率は、20%であり、l
m/Wは80で、最終目標となっている太陽の104l
m/Wに近い値である。このように、蛍光放電灯は、黒
体輻射によらない方法で、即ち、物体の加熱によらない
方法で、太陽に近いlm/Wを実現している。これは、
ガスの放電と蛍光膜の使用によってのみ、可能である。 このように、蛍光膜の使用が、照明光源に、新しい大き
な変革をもたらした。蛍光放電灯の寿命は、陰極物質の
イオン衝突によるスパッターリングによる損失によって
決まるが、大きく改善され、現在の蛍光放電灯は、公称
5000時間の寿命を持つ。
【0005】このように優れた特性を持った蛍光放電灯
であるが、水銀蒸気の放電条件規制に原因して、一定輝
度のランプしかできない欠点を持っている。蛍光放電灯
内の蛍光膜は、光変換において飽和しておらず、紫外線
の強度を増加すれば、蛍光膜からの光出力は増加する。 しかし、蛍光放電灯内の254nm紫外線の発生量は、
水銀蒸気の温度規制から増減できず、一定量である。こ
の理由によって、一定輝度を持った蛍光放電灯しか得ら
れず、室の照明強度の変化は、蛍光放電灯数の増減によ
って行われなければならない不便があった。
【0006】蛍光放電灯は、ガラス管を使用する構造か
ら、線光源である。線光源は従来の点光源と比較すると
き、照明光源としては、大きな進歩であったが、照明光
源としては、線光源よりも面光源の方が、物体の影が無
くなるので、望まれる。蛍光放電灯で面光源を得るには
、線光源である蛍光放電灯を多数配列していた。多数の
蛍光放電灯の配列は、設備費と維持費の高騰をもたらし
た。これらを改善する面光源の出現が待ち望まれていた
。更に、情報化社会に入った現在の生活では、公衆を相
手にした大表示装置が必要になってきた。この大表示装
置を小さな面光源の配列によって構成するメリットが、
昼夜の映像表示の面から認識されてきた。これらの要望
に、蛍光放電灯は、充分に答えることができなかった。 新規な明るい面光源の出現が、待たれていた。
【0007】或る種の蛍光膜を高真空中に置いて、電子
束を照射すると、蛍光膜が、非常に明るく発光すること
は、陰極線発光として良く知られていた。しかも、発光
強度は、電子束のエネルギー量によって、任意に変えら
れる。蛍光膜の電子線からのエネルギー変換効率は、2
0%前後であり、ルーメン効率も蛍光放電灯の効率に近
い80lm/Wである。従って、有効に、この発光を使
うようにできれば、陰極線発光を光源として使うことが
できると考えれたていた。だが、現在までに、陰極線ラ
ンプの試みは成功していない。その原因は、蛍光膜面が
、電子線の照射下で、急激に劣化してしまうからであっ
た。劣化をせずに、高輝度の蛍光膜面を得ることに成功
した例は、陰極線管内に蛍光膜を入れ、各微小面(0.
3mm2)を、鋭く集束された(例えば0.3mm径)
高密度の電子線束の走査によって、アドレシングして、
ビデオ映像を画き出す陰極線管(CRT)だけであった
。ビデオ映画を写し出す蛍光面の輝度は、カラーCRT
の場合、100ftL(又は340nit)もあり、投
射型CRTの場合1000ftL以上である。しかし、
これらのCRTの全てが、電子を集束するための電子銃
と、その電子銃を納めるネック管を持ち、更に、電子の
走査偏向に必要とされる大きな空間を必要とした。これ
らの条件を満たすCRTの体積は、従って、おおきくな
るだけでなく、真空圧に耐えるようにするためのに、大
重量物になっていた。それ故、CRTは、そのままでは
、照明光源として使えない。光源として、陰極線発光を
実用的に使うには、軽量で、かつ、薄形な新規な構造か
ら成る陰極線発光装置の開発が不可欠であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】照明の面光源としても
使え、また、大表示装置の少なくとも一画素としても使
え、線状電子銃を持ち、薄く、かつ軽量であるだけでな
く、高エネルギー変換効率を長時間にわたって保持でき
る、陰極線発光を利用した新規な薄板状陰極発光ランプ
の提供である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子線の照射
下で蛍光膜が発光する陰極線発光を利用し、面光源とし
て使える新規な陰極発光ランプの提供である。このよう
に新規な光源を理解するには、蛍光膜が、電子線照射下
で発光する機構を充分に理解する必要がある。
【0010】蛍光膜は、薄膜、単結晶、粉末によって作
ることができる。これらの蛍光膜のどれもが、電子線照
射下で発光するが、同じ電子線照射下で比較した時、粉
末で作った蛍光膜の発光輝度は、他の2者に対して、約
5倍も高い。それ故、陰極発光ランプの蛍光膜は、粉末
蛍光体で作るのが得策である。
【0011】蛍光体粉末は、一般に粒径が1から10μ
m(顕微鏡法)の範囲に分布した微小粒子の集合体であ
り、粒子の数は、1グラム当り1011個(銀河系内に
含まれる全恒星数に匹敵する)もある。このように膨大
な数の蛍光体粒子によって作られた蛍光膜が、電子線の
照射下で明るく発光する。蛍光体粉末は、陽極を印加で
きる電導基板上に、又は、絶縁基板上に塗布して使用す
る。後者の蛍光膜の場合、陽極電位は、周辺壁に印加さ
れる。いずれの場合にも、蛍光膜は発光するが、発光強
度の点では、図1に示したように、両者の間に顕著な差
がある。図1の曲線Aは、蛍光膜を電導基板上に作った
場合、曲線Bは、絶縁基板上に蛍光膜を作った場合につ
いて、発光強度を印加陽極電位の関数で求めた例である
。電導基板上に蛍光膜を作った方が、絶縁基板上に作っ
た場合よりも、約50%も発光強度が多くなることが分
かる。それ故、陰極発光ランプの蛍光膜は、陽極電位の
印加のできる電導基板上に作るのが好ましい。電導基板
が、陰極線発光に対して、光学的に透明であり、かつ蛍
光膜が、適当な塗布膜厚(例えば、4mg/cm2)で
あるとき、蛍光膜で発光した光は、有効に外部に取り出
されることは、CRTの蛍光膜の場合と同じである。
【0012】与えられた蛍光膜の発光強度(輝度に相当
)は、電子線の照射条件と蛍光膜を作る蛍光体粒子の表
面状態によって、顕著に変るので、陰極発光ランプの開
発には、これらを充分に制御すべきである。先ず蛍光体
粒子の表面状態によって現われる作用を理解しよう。
【0013】物理的にも、化学的にも清浄な表面を持っ
た蛍光体粒子だけで蛍光膜が作られた場合、蛍光膜は、
2KeV以下のエネルギーを持った電子照射によっても
、明るく発光する。だが、蛍光体粒子の表面が、他の無
機物質(例えばSiO2)によって、少しでも汚染され
ていると、2KeV以下のエネルギーを持った電子照射
では発光しなくなる。汚染された蛍光膜は、2KeV以
上のエネルギーを持った電子線照射で発光をするように
なり、10KeV以上になると、汚染と非汚染の差は認
め難くなる。
【0014】陰極発光ランプの製造単価は、印加する陽
極電位と密接な関係があり、製造単価は、陽極電位が低
くなるに従って、安くなる。それ故、実用的な陰極発光
ランプの蛍光膜は、表面の清浄な蛍光体粒子によって、
構成されていることが望ましい。製造単価を問題としな
い応用の場合、高陽極電位が採用でき、蛍光体の粒子表
面の清浄度は、二次因子となることは、自明である。実
用を目的とした陰極発光ランプの蛍光膜の作成において
は、製造工程中に起こるであろう蛍光体粒子表面の汚染
を防ぐだけでなく、入手する蛍光体粉末の受け入れ検査
を充分に行う必要がある。受け入れ検査の方法としては
、(1)走査電子顕微鏡による表面の観察、(2)蛍光
体粉末を、熱した脱イオン水中に懸濁させ、懸濁液のイ
オン電導度の変化を測定する方法、および、(3)実際
の蛍光膜で、発光の現われる臨界陽極電位を測定するな
どがある。蛍光体粒子表面が汚染していた場合、懸濁液
のイオン電導度は増加し、臨界陽極電位は、300V以
上となるので、これらの蛍光体粉末は使用できない。
【0015】図2に、表面を清浄にした粒子からなり、
白色に発光するテレビウム付活硫酸化イットリウム(Y
2O2S:Tb)蛍光体の陽極電圧に依存した発光強度
を示す。臨界電圧は、150Vであり、この電圧以上で
は、発光強度は、陽極電位に対して直線性で変る。他の
蛍光体でも、大略同じ結果が得られる。このように清浄
な表面を持った蛍光体粉末の使用が、明るい陰極発光ラ
ンプを得るためには、必要である。
【0016】最適な条件で作られた蛍光膜の発光強度は
、蛍光膜に照射する電子線の条件(例えば、陽極電圧、
電子ビーム密度、電子ビームの照射時間、即ちパルス照
射から連続照射)によって顕著に変る。陰極発光ランプ
を得るには、これらの変化要因を理解し、最適条件に制
御する必要がある。蛍光膜からの発光光量は、発光に関
与してくる他因子を無視したならば、蛍光体粒子に単位
時間当りに与えられた電子のエネルギーEと密接に関係
している。蛍光体粒子に与えられる電子エネルギーは、
蛍光体に入射した電子数(陽極電流Iに比例する)と、
電子の加速電圧Vの積(E=kVI)によって与えられ
る。従って、蛍光体の発光量は、電流を一定(I=定数
)にして、陽極電圧を変えると変化(即ち電圧特性)す
るし、また、一定陽極電圧(V=一定)下で、電子ビー
ム量を変えると(即ち電流特性)変化する。電圧特性の
例は、図2に示した。
【0017】陽極電圧1000ボルトに固定して得た電
流特性の2つの例を、図3に示す。曲線Aは、希土類元
素で付活した蛍光体の例で、曲線Bは、硫化亜鉛カドミ
ウム蛍光体の例である。希土類蛍光体の多くは、電子ビ
ーム量と比例関係を保持しているが、硫化物の多くは、
非直線性を示す。陰極発光ランプの場合、直線性と非直
線性は、重要因子ではない。蛍光膜の発する明るさが高
いことだけが考慮される。だが、単純に電子ビーム量を
増す訳には行かない。高電子ビームの照射下では、蛍光
体粒子は、連続した照射時間の増加によって、容易に加
熱され、加熱された蛍光体は、温度消光現象によって、
急速に発光量を減ずる。陰極発光ランプでは、従って、
電子ビームによる蛍光体粒子の加熱を避けなければなら
ない。電子ビームによる加熱は、発光に関与しなかった
電子ビームの約80%のエネルギーが、熱に変換するの
だと考えられている。このような理論思考とは別に、非
常に高い密度の電子ビームを短いパルスにして、蛍光体
粒子に照射するとき、蛍光体粒子は、加温されることな
く、強い発光を示すことが知られている。パルス照射の
場合、発光に関与しない電子ビームのエネルギーの大部
分が、熱エネルギーには変換されず、他のエネルギーと
して消費されるようだ。この理由によって、通常のCR
Tは、蛍光面に、高速で走査している高密度の電子ビー
ムを照射して(即ちラスター)明るい蛍光面を得ている
。ラスター内の蛍光体粒子の個々は、走査電子ビームに
よって、短いパルスで照射されている。蛍光体粒子の照
射時間tは電子ビーム径を走査電子ビームの速度で割っ
て与えられる。
【0018】高輝度にある陰極線発光は、上記したよう
に、集束された電子束を用いて、パルス状に蛍光体粒子
に照射するとき、著しい加熱をすることもなく得られる
。パルス状に照射された電子ビームよって引き起こされ
た発光の強度は、時間平均して、一般に観察される。 従って、陰極発光ランプの明るさの測定は、各パルスで
発光している蛍光体粒子の発光の時間平均となって観測
されている。パルスで発光させた光の波形を、図4に示
す。観測される時間平均発光量Bpは数1で与えられ、
Bpは図形的には、図4のAとBを加えた面積の時間平
均となっている。ここにAは電子線による発光の立ち上
がりであり、Bは、電子線の照射後に続く残光の部分で
ある。この図より、照射時間を長くすると、Bpは増加
することが分かる。図5は、この増加を図解したもので
ある。図中の数字、5、13、28は、時間t1、t2
、t3にて囲まれた曲線内の面積である。このように、
蛍光面の発光強度は、照射時間を長くして行くとき、増
加するが、ある長さ以上になると、蛍光体粒子が加熱さ
れる結果、温度消光をしてしまう。図6に示した曲線は
、パルス幅を変えて、電子ビームを照射した場合の温度
上昇を示す。曲線Aはパルス幅の長い場合、曲線Bはパ
ルス幅が短い場合を示す。これらの結果により、陰極発
光ランプの蛍光膜は、高密度にある電子ビームを短時間
蛍光体に照射した方が、低密度にある電子ビームを長時
間照射する場合よりも、明るく発光することが分かる。
【0019】
【数1】
【0020】繰り返しのパルス発光をした場合、図7に
示したように、発光は繰り返し発生しており、単位時間
当りの発光強度Bは、1個のパルスの平均輝度Bpの単
位時間当りのパルス数n倍になる。即ち、B=knBp
で表される。このことから、決められたパルス幅の場合
、周波数の増加に従って、輝度Bは増加することが分か
る。蛍光体粒子は熱絶縁体であるので、パルス周波数の
増加は、蛍光体粒子に発生した熱がパルス間隙で逃げ切
れず、熱の蓄積が進み、蛍光体粒子の温度が、徐々に上
昇して行く。この温度上昇は、パルス幅とも密接な関係
があって、周波数だけで、一義的に決まらない。図8に
、100nsec(曲線A)と10μsec(曲線B)
のパルス幅の電子線を50Hzで照射した例を示す。連
続パルスを照射した場合の温度上昇は、蛍光体の種類、
蛍光膜の作成方法によって異なるので、個々について、
最適点が求められる。
【0021】既に述べたように、蛍光膜の陰極線発光の
強度は、蛍光体粒子に与えられた電子の総エネルギーに
よって決まる。蛍光体粒子に与えられる電子のエネルギ
ーは、電子の加速電圧と、電子の数によって決まる。加
速電圧は、陰極発光ランプの外部回路電圧によって決ま
るが、電子の数の方は、陰極発光ランプ内の構造によっ
てきまる。明るく発光する陰極発光ランプを得るには、
従って、電子を供給する陰極の設計が重要となる。
【0022】CRTの場合、電子を供給する陰極の面積
は、非常に小さいが、その面から取り出した電子を集束
して、更に微小化した面に集約して、電子の密度を高く
して、蛍光面に当てている。電子を微小径に集束するに
は、長い電子銃を必要とするので、CRTの全ては、電
子銃の納まったネック管を付けている。本発明になる陰
極発光ランプでは、このような長いネック管を付けるの
は、不利となるので使えない。ネック管のない構造で、
広い範囲に、電子を均一に供給できる方法を取る。それ
には、線状陰極の採用が、一方法となる。線状陰極は、
酸化物陰極を表面に塗布した金属抵抗線、例えばタング
ステン線を、ランプ内に張ると良い。
【0023】直径が、0.1から0.3mmにあるタン
グステン線を、単純に張っただけでは、問題が発生する
。タングステン線を、陰極物質の活性温度の700℃前
後に加熱すると、線は、熱膨張によって延び、線は歪む
。この歪みを取り去るために、線の一端をバネ支柱に付
ける方法が考えられるが、長い線の使用には、強いバネ
を使用しなければならず、強いバネの使用は、断線の原
因になる。又、加熱された金属線は、自重によって、中
心部が垂れ下がる問題があった。そればかりではない。 細線の陰極は、単位長さ当りの陰極面積が小さく、取り
出させる電子量に、限界を持っていた。
【0024】上記した問題点の全てが、次のようにする
と、解決できた。金属抵抗の細線を、陰極の加熱温度に
おいても軟化することのないセラミック線の上に巻き付
け、巻き付けた線の上に、陰極酸化物を塗布して、陰極
構体を作る。この陰極構体を、陰極発光ランプ内に据置
すれば、熱しられた金属線は、セラミック線によって支
えられ、巻線であるので、熱変形も、垂れ下がることも
、最小限度に抑えられる。そればかりではない。巻線を
使用することによって、陰極構体の単位長さ当りの陰極
面積を著しく拡大する。それ故、単位長さ当りで取り出
せる熱電子の量は、飛躍的に増加した。第9図は、この
ような陰極構体の基本を示す模式図で、1はセラミック
線、2は金属ヒーター線、3は陰極物質を示す。
【0025】上記した陰極構体を支持するセラミック線
は、陰極の操作周期によっても変形せずに、陰極構体を
、陰極発光ランプ内に設けられる電子銃の中の決められ
た位置に、配置できるものでなければならない。この要
求を満たすセラミック材料は、(1)軟化点が、陰極を
加熱するヒーター線の加熱温度(例えば700℃)以上
であり、(2)熱膨張係数が小さく、(3)加熱線を巻
き付けるので、高音においても絶縁体でなければならな
く、更に(4)陰極酸化物と高温で化学反応を起こさな
い不活性な物質でなければならない。そのような材料と
して、石英、アルミナ、ジルコニヤなどを使用できる。 これらの材料は、融点が高温であるので、均一径の細線
を作るのが困難であり、コスト高になる。このコスト高
は、次のようにして作ったセラミック細線を使うと、割
安になる。セラミック線の中心に、高温においても、上
記したセラミック物質と化学反応を持たず、しかも融点
の高い金属線、例えば、タングステン線、モリブデン線
、ジルコニウム線を使い、この金属線の表面に、上記し
たセラミックの微小粉末を均一な厚さで塗布し、焼結す
る。このようにして作られた線は、セラミック線と等価
であり、使用しても差し支えない。
【0026】セラミック心線は、陰極の加熱時でも、垂
れ下がったり、断線しない太さでなければいけない。あ
まり細くなると、陰極の加熱時に断線する。陰極発光ラ
ンプに適したセラミック心線の径は、0.1mmから3
mmの範囲にあり、好ましくは、0.3mmから2mm
、最も好ましくは、1.0±0.5mmの範囲にある。
【0027】線陰極で、均一な熱電子放出を得るには、
線陰極の温度分布が、全線にわたって均一(例えば、操
作温度で±10℃)になっていることが必要である。線
陰極の均一な温度分布は、セラミック心線に、加熱線を
高密度でしかも均一に巻き付ければ得られる。このよう
に密に、かつ一層で巻かれた加熱線に、酸化物陰極の原
料(アルカリ土類の炭酸塩)を塗布する。この炭酸塩は
、真空圧が、10−5torr以下である雰囲気で加熱
するとき、酸化物に変る。この酸化物から熱電子が放出
される。酸化物への変換工程は、通常の電子管の陰極の
活性化工程と変らない。このようにして作られた線陰極
の一端を固定し、他の一端は、熱膨張による変位を逃す
ために、緩く止められる。図10に、そのような緩やか
な止め具の一例を示す。4−aは、陰極ホルダー、5は
止め金、6は位置決め針、7は位置決め穴である。
【0028】陰極発光用の線陰極は、図11に模式図で
示したように、他の方法によっても作ることができる。 図11の場合、ヒーター10を納めた金属鞘8の表面に
酸化物陰極9を塗布し、金属鞘8を支える複数個の腕1
1によって、線陰極を陰極発光ランプ内に据置する。金
属鞘は、酸化物陰極の最高加熱温度よりも高い融点を持
ち、かつ、酸化物陰極と高温で反応せず、陰極としての
作用を防げない金属、例えば、ニッケル(Ni)、ニッ
ケル合金その他の金属の薄板によって作られる。鞘とな
る薄金属管は、両端を開口のままにして使用しても良く
、また一端を閉じた管でも良い。鞘の中に入れるヒータ
ーは、タングステン線のようなヒーター線の巻線によっ
て作られる。この場合、巻線間の電気短絡を防ぐ目的で
、巻線は、アルミナ、マグネシヤ、その他の高温での電
気絶縁体の微粉末の焼結体によって、被覆する。酸化物
陰極物質は、鞘の全面に被覆しても良く、また、電子銃
側の半面だけを被覆しても良い。
【0029】陰極発光ランプに据置する線陰極の長さは
、ランプ内に作られた蛍光膜の長さ、あるいは、幅と同
じか、僅かに長くする。このように線陰極を配置し、蛍
光膜の下の電導基板面に陽極電圧を印加するとき、蛍光
膜全体に、線陰極から放射された電子が照射され、蛍光
膜は発光する。既に述べたように、本発明になる線陰極
の幅は広いので、線陰極の単位長さ当りの電子放射量は
多く(例えばmA/cm)、かつ操作時は、陰極は連続
的に熱しられているので、電子放射は連続である。線陰
極から放射された電子は、初速で決められた方向に向か
って直進するので、線陰極から放射された電子は、蛍光
面に向かって拡散されて、蛍光膜全体が、電子によって
連続的に照射される。このままでも陰極発光ランプは発
光するが、明るさは高くなく、実用的ではない。陰極発
光ランプを実用準位の輝度に発光させるためには、線陰
極から発した電子を線陰極に平行に集束し、集束した電
子線を偏向したり電子の放射を制御したりして、蛍光膜
中の各蛍光体粒子に、電子がパルス状で照射されなけれ
ばならない。これらの働きを果す線電子銃をランプ内に
据置することを必要とする。
【0030】本発明になる線電子銃は、次の機能を持ち
合わせている。(1)線陰極からの電子の抽出制御、(
2)線状に抽出された電子の集束と非集束、および(3
)線状で集束された電子の偏向。上記機能を果す目的で
、陰極発光ランプに据置する線電子銃は、線陰極と複数
の電極から構成されるが、その組み合わせには、種々の
可能性がある。図12に、そのような組み合わせの幾つ
かの例の断面図を、模式的に示す。図12−Aに、最も
単純な組み合わせを示す。即ち、線電子銃が、銃を支え
る基板4、線陰極12、と線陰極からの電子の抽出と抽
出電子の集束の両役を兼務する線電極13から成る。線
電極13は、線陰極の直前に適度の開口間隙ができるよ
うに配置される。線電極13に、線陰極に対して負電位
(例えば−130V)を印加する時、線陰極から電子は
抽出されない。線陰極に対して、零または零に近い負電
位、および正の電位を線電極13に印加した時、熱電子
は、線陰極から抽出され、蛍光膜下の電導基板に印加さ
れた陽極電位によって加速され、蛍光膜に照射される。 このように、線電極13によって、線陰極からの電子抽
出は制御されるが、蛍光膜上の電子分布は貧弱であり、
蛍光膜に輝度ムラが発生する。電子密度分布は、正電位
(例えば150V)を線電極に印加して、過集束にすれ
ば改善にされるが、抽出電子量と電子集束度が、線電極
の電位の変化によって、大きく変るので、蛍光面の発光
に、フリッカーが視感される欠点を持つ。
【0031】上記した欠点は、図12−Bに示したよう
に、電子の抽出と集束を別電極で行うと解決する。即ち
、線電極13には、パルス状電位を加えて、電子の抽出
制御だけを行わせ、線電極14には、高い正電位を加え
て、抽出電子の過集束をさせれば良い。線電極13と線
電極12の配位には、精密組み立て技術が必要とされ、
電極が長くなると組み立てを困難とする。この困難は、
制御電極15を、図12−Cに示すように、線陰極12
の直下の線電子銃基板上に作ることによって解決する。 線陰極12からの電子抽出は、板電極15の電位によっ
て制御できる。線陰極が太くて、板状電極15の電位に
よって、電子抽出制御ができない場合、板状電極を、図
12−Dに示したように両端を曲げ、開口を持った筒電
極16で線陰極12を部分的に囲むと良い。
【0032】最も好ましい電極配位を、図12−Eに示
す。線電子銃からの電子の流れは、円筒電極16によっ
て制御され、線陰極から抽出された電子は、電極13と
14により形成した安定電子レンズによって、過集束す
れば、電子密度分布の揺らぎは防がれるので、蛍光膜は
均一に発光する。図12に示したいずれの電極配位も陰
極発光ランプに使えるが、得られるランプの特性と生産
原価は、選択した電極の組み合わせによって変る。図1
3は、組み立ての比較的容易な電極群(図12−BとC
の合成)からなる線電子銃の模式的断面図と平面図を示
す。図12と図13に示した電極群は、厚さが5mm以
下の電極14を除けば、各電極は厚さが2mm以下の金
属板によってできているので、線電子銃の深度は15m
m以下に組み立てられる。従って、薄い陰極発光ランプ
が、線電子銃の使用によって組み立てられる。以下の陰
極発光ランプの説明は、説明を単純化して分り易くする
目的で、図12−Cと図13に示した線電子銃を用いて
説明するが、陰極発光ランプに使用できる線電子銃は、
この例だけに限定されないことを明記しておく。
【0033】図13に示した線電子銃からの電子は、線
電子銃の長さ方向に対して、垂直方向に向かって非集束
状態にして、広くかつ均一な電子分布にして、蛍光膜に
照射する。蛍光膜上にて拡がる電子の拡散幅は、(1)
過集束角度と(2)線電子銃と蛍光膜間の距離によって
決まる。電子の拡散角度は、電極13と14に印加され
る電圧によって変り、拡散角度は、電圧の増加に従って
増える。電子の拡散幅は、線電子銃と蛍光膜間の距離が
増えるとき増加する。それ故に、薄い陰極発光ランプ(
例えば3cm)を作るには、高角度の拡散電子を必要と
し、厚いランプは、低角度拡散で作られる。このことは
、利用される目的によって、任意の厚さの陰極発光ラン
プを作れることを示し、また、ランプの面積は、線電子
銃の長さを変えることによって、自由に変えられる。
【0034】図14−Aは、蛍光膜と線電子銃から成る
陰極発光ランプの断面図の一例を示す。蛍光膜18は、
光学的に蛍光に対して透明で、電気導体でもある基板1
9の上に形成され、陽極電圧(例えば2KV)は、基板
電極に印加される。陰影をつけた部分は、電子シャワー
を示す。図14−Bに側面図を示す。このランプにて、
板制御電極15に図14−Cに示したパルス電圧を印加
するとき、蛍光膜からは、図14−Cに示した波形の陰
極発光が検出される。蛍光膜の発光強度は、単位面積当
りに照射される電子のエネルギーと電子の数によって決
まる。例えば、線陰極から抽出される電子の量が、単位
長さ当り5mA/cmの場合、200ftLの輝度を得
る。
【0035】大きな蛍光膜を持った陰極発光ランプの場
合、ランプは複数個の線電子銃を持つことができる。図
15に、4つの線電子銃を持った陰極発光ランプの例を
示す。この場合、線電極13は直列又は並列に接続され
、更に制御電極15も直列又は並列に接続すれば、各電
子銃の操作は、同期するので蛍光膜からは、発光の位相
差に原因したフリッカーは発生しない。
【0036】陰極発光ランプを実用的に使用する時、ラ
ンプの出力である発光強度だけでなく、電力の消費効率
が問題となる。消費効率の高いことが望まれる。図14
と図15に示した陰極発光ランプで、電力を大量に消費
している所は、蛍光膜の発光の所ではなく、実に、陰極
の加熱電力である。従って、陰極から放出される熱電子
を最大限に利用すると、陰極発光ランプの効率は、顕著
に改善できる。図14−Dに示したように、蛍光体スク
リーンに照射される電子は、パルスであり、パルス幅は
蛍光体の加熱を予防する目的で、パルスの一周期の長さ
Tに比して、非常に短く(即ちt≪T)取ってある。こ
のことは、T−tの長い間、蛍光膜に電子銃からの電子
が照射されていないことを示す。言葉を代えれば、T−
tの間は、陰極から放出された電子が利用されず、陰極
周辺に止まっていることを示す。このように、非常に大
量の熱電子が陰極から放出されているのに、利用されず
に、無駄になっている。消費電力効率を向上させるには
、この無駄に浪費されている熱電子の発光への利用を考
えるべきである。だが、蛍光膜中の蛍光体粒子は、パル
ス幅を長くすると、加熱されてしまい、発光効率を著し
く低下するので、パルス幅の変化による電力消費効率を
変えられない。
【0037】もし、線陰極から発した電子を、線状のま
まで集束でき、この線集束された電子を電子銃の長径方
向に対して垂直に繰り返し偏向できたとすれば、この偏
向線状電子によって蛍光膜を繰り返し照射できるので、
陰極から放射された熱電子は常時使用されるので、ラン
プの消費電力効率は著しく改善される。そればかりでは
ない。陰極から発した電子は全て利用されるので、単位
時間当りに蛍光膜全体に与えられた電子エネルギーは著
しく増加する。そして、蛍光膜の発光強度は、単位時間
当りに与えられたエネルギー量に比例するので、発光強
度も著しく増加する。
【0038】陰極発光ランプの場合、集束した電子線の
線幅は、それ程に重要ではなく、1mmでも3mmでも
良い。問題となるのは、蛍光体粒子の電子照射による加
熱である。これは線幅と、走査の繰り返し周波数に大き
く依存するが、その条件は、使用する蛍光体の種類によ
って変る。それ故、最適条件は、個々の蛍光膜で決める
のが良い。線陰極から放出された電子の集束は、図12
に示した線電極13と14に、適当な電圧を印加すると
できる。走査は、電極14にサイン波又は適した交流波
形を印加して行う。図16に、図12−Aに示した線電
子銃を、陰極発光ランプの内部の一端の壁に据置し、蛍
光面上に集束した線電子を走査した例を模式図で示した
。 図17は、図12−Bの線電子銃を据置して、走査によ
るムラをより少なくした陰極発光ランプの模式図である
。図16と図17の中の21は、ランプ内の蛍光膜中で
発光し、ランプ内に進んだ光を反射させて、蛍光膜から
取り出す目的で設置した鏡である。鏡の材料としては、
アルミニウム(Al)、銀(Ag)の蒸着膜、又はクロ
ーム(Cr)の蒸着膜が使われる。このようにランプ内
壁面に、鏡面となる金属薄膜を設置すると蛍光面からの
光出力は増加する。更に、これらの金属薄膜に、陽極電
位を印加すると、ランプ内の電界は、一様な陽極電界と
なり、電子の走査が容易になる。この場合、線陰極の下
に作られた金属薄膜だけは、陰極と同電位でなければな
らないのは、勿論である。
【0039】図12−Bの線電子銃を据置した図17の
陰極発光ランプで、電子の走査による問題の全てを解決
した訳でもない。最も良い線電子銃の構成は、熱電子抽
出、電子の集束、および、電子の偏向用の電極を別々に
した銃である。図18に、このように改良された模式的
断面図を示す。即ち、電子銃は、線陰極12、熱電子抽
出電極13、集束電極14および偏向電極23から成る
。陰極発光ランプは、図12と図18に示したいずれの
電極を用いても作ることができるが、出来上がったラン
プの特性と製造単価は異なる。どの電子銃で作るかは、
使用の方から要求される特性と、製造単価に依存して決
まる。
【0040】陰極発光ランプ中での線電子銃の設置場所
は、ランプ内の特定位置に限定されず、蛍光膜に電子が
照射できるどこにでも設置できる。また、一個のランプ
内に、任意の数の線電子銃を設置することができる。図
19に、幾つかの線電子銃の設置例を示す。図19−A
は、2個の線電子銃を陰極発光ランプの両端に据置した
例を示す。線電子銃を蛍光膜に対して、直角に配置せず
、傾けることによって電子の蛍光膜への照射効率を上げ
ることができる。この場合、蛍光膜18は、可視光に対
して透明な電導性薄膜19を付着した陰極発光ランプ内
の一平面内壁上に塗布されている。その他の内壁面は、
光の反射膜21と22によって覆われている。この蛍光
膜は、両端に据置された線電子銃からの電子によって満
遍なく繰り返し照射されて発光する。発光した光は、蛍
光膜が塗布された側から、陰極発光ランプの外側に取り
出される。図19−Bは、蛍光膜を、陰極発光ランプの
両内壁平面に塗布し、陰極発光ランプの両端内壁に据置
した線電子銃を用いて、上記両蛍光膜に電子を満遍なく
、繰り返し照射する。蛍光体の発光面積は、図19−A
の場合の倍になるので、陰極発光ランプからの発光出力
は増加する。図19−Cは、蛍光膜を電導性基板上に塗
布し、両端に据置した線電子銃からの電子を満遍なく繰
り返し照射する。発光した光は、蛍光体の塗布されてい
ないもう一つの平面から、陰極発光ランプ外に取り出す
。この例の場合、蛍光膜を厚くできる利点がある。図1
9−Dは、4個の線電子銃を、蛍光膜の塗布された平面
とは反対側の内壁面に据置した例を示す。この場合、各
電子銃からの電子の蛍光面上での重なりによる発光強度
のむらを防ぐ目的で、各電子銃の偏向電極14を並列に
接続すると良い。このように接続すると、各線電子銃か
らの電子は、同期して同じ方向で走査するので、走査の
重なりは発生せず、従って、発光むらは発生しない。本
発明になる陰極発光ランプの線電子銃の据置方法は、図
19に例示した配置だけに限定されないのは、勿論であ
る。
【0041】任意の長さの陰極発光ランプを作ることが
可能であるので、ランプの長さは、応用の方から決めら
れるか、製造設備から制約を受ける。長い陰極発光ラン
プの場合線陰極だけが、ランプ内の空間に懸けられるの
で、線陰極を電子銃内の所定の位置に、精密に懸垂する
方法が問題となる。これは、線陰極を支腕によって適当
な間隔毎に支えることによって解決する。陰極発光ラン
プの幅は、ガラス板の真空耐圧によって決まってくる。 幅の広いランプには厚いガラス板が要求され、重量が増
える。重量をあまり増やさずにランプの幅を拡げる方法
として、平板ガラスを用いずに曲率をもったガラス板を
使うことができる。図20に、そのような陰極発光ラン
プの断面図を模式的に示す。蛍光膜は、一方のガラス板
上に塗布し、他方のガラス板上には、電子銃を配置する
。この配置では、ランプの光出力は、蛍光膜の塗布面側
から取り出される。
【0042】本発明になる陰極発光ランプの特徴を、ラ
ンプの応用分野を考える上で明確化させるために、例記
すると次のようになる。(1)面光源、(2)厚さの薄
い光源、(3)太陽光に近い発光色を持った光源、(4
)蛍光体の選択によって、単色や混色も可能、(5)高
いエネルギー変換効率、(6)高出力光源、(7)拡散
面光源、(8)ランプサイズの任意性、(9)常温での
動作、(10)熱放射の少ない光源、(11)長寿命、
(12)耐振構造、(13)任意の発光強度に変えられ
る、(14)ビデオ信号に応答しての減光と点滅が可能
、(15)蛍光放電灯や電球との互換性、(16)低製
造コスト、(17)無公害材料、(18)取り扱いの容
易性。これらの特徴によって、陰極発光ランプは照明光
源として使用できるだけでなく、映像表示装置への応用
もできる。
【0043】照明光源としての利用では、陰極発光ラン
プの蛍光膜の平均輝度が問題となり、蛍光膜内での個々
の蛍光体粒子の瞬時の発光は、問題とならない。従って
、電子の集束は密であっても粗であっても良い。陰極発
光ランプは、2つの平面を持った薄いパネルで作られて
おり、発光した光は、蛍光膜を塗布したガラス面の方か
ら取り出すので、拡散光からなる平面光源となる。この
拡散平面光源パネルを、一般家庭の室や事務所の照明光
源として利用する場合、陰極発光ランプのパネルを壁面
又は天井に並べて使う方法が適している。本発明になる
陰極発光パネルは、面光源としてだけでなく、既設の照
明ランプと互換しても使える。互換性を持たせるには、
陰極発光ランプの両平面が発光する構造の方が良く、更
に、ランプは通常電球と同じソケットを具備した方が良
い。そのような互換性を持った陰極発光ランプの一例を
、図21に模式図で示す。図中の25は、通常電球と同
じソケットである。他の数字は、以前の図面の数字に対
応している。
【0044】厚さの薄い陰極発光ランプは、液晶表示装
置(LCD)の背面光源として、最適な光源である。L
CDの背面光源として使用する場合、面平均輝度よりも
、蛍光面内の蛍光体粒子の瞬時発光輝度が重要な働きを
する。走査された集束電子ビームによる蛍光体粒子の瞬
時発光輝度は、面輝度の100倍以上の強度である。 それ故、LCDのアドレス点と、陰極発光ランプの蛍光
面のアドレス点を同期させた場合、LCDのアドレス点
からは高輝度の光が現われる。同期が外れた場合、通常
の拡散光となってしまい、LCDの輝度は、同期の取れ
た場合の1/100以下と低くなるから注意を要する。 図19に例示した陰極発光ランプが、LCDの背景ラン
プとして使えるだろう。
【0045】本発明になる陰極線ランプは、単色又はカ
ラーの大型表示装置を構成する一要素(ピクセル)とし
て使うことができる。表示装置は、多数の要素をx−y
マトリクスに配列し、発光する要素をx−yアドレシン
グして、映像を表示する。図22は、単色表示装置の一
要素となる陰極発光ランプの模式図である。本発明にな
る陰極ランプを用いた場合、蛍光膜は、ランプ全面に作
られているので、表示装置内での蛍光膜の発光面積は著
しく増加する。更に、ランプ内の蛍光体粒子は、鋭く集
束された高密度電子で、繰り返し照射されているので、
蛍光膜の輝度は高い。ビデオ映像を表示装置上に表示す
るには、各要素ランプ内の線陰極12の下に配置した線
電極15に、ビデオ信号を印加して行けば良い。線電極
は、図12−Dに示した開口を持った円筒電極によって
も良い。本発明になる陰極発光ランプを使用した時に、
大型表示装置に次の利点がある。(1)各要素の蛍光膜
の輝度は高い。(2)表示装置内で占める蛍光膜の占有
率が高い。(3)長寿命、(4)低消費電力、(5)低
製造コスト、(6)低動作コスト。最終表示装置内での
蛍光膜の占有面積の増加は、(1)ランプの一平面が蛍
光膜で覆われている、(2)ランプを構成する側面ガラ
スの厚みがない(2mm以下)。従って、2つのランプ
の配列によってできる蛍光膜のギャップは5mm以下に
できる。更に、蛍光膜の発光を透過光モードで観察する
ので、膜の視野角が広い。
【0046】1個の陰極発光ランプ内に複数の同色又は
異色の蛍光膜を作ることができる。図23は、各蛍光膜
が、黒色炭素によって作られた黒マトリクス24によっ
て分離された蛍光膜を示す。このように、1つのランプ
内に入れると、蛍光膜間の間隙は、1mm以下となるの
で、蛍光膜の占有率は更に増える。複数の蛍光膜を含ん
だランプの場合、ランプは、蛍光膜の数と同数の線電子
銃をもち、各線電子銃は、対応を持った蛍光膜だけにつ
いて働く。従って、偏向電極14の電位は、1個の蛍光
膜の幅だけを走査するように設定する。線電子銃の長さ
は、蛍光膜の長さと同じ(又は僅かに長く)する。この
ように配置された線電子銃の各制御電極の電位を制御す
ることにより、各蛍光膜の発光が制御できるので、表示
装置の一要素として使える。更に、このランプにおいて
、蛍光膜を赤、緑、青と3色の異なった蛍光体を用いて
塗布した場合、一組のカラー要素から成る一個のランプ
が得られる。これをx−y配列すると、カラー表示装置
が得られる。
【0047】一つの線電子銃に含まれている1本の線陰
極からの電子抽出を、m個の独立区分に分割し、抽出を
それぞれの区分で独立にできると、一個の線電子銃でカ
バーされる蛍光膜の発光を、m個の異なった方法で発光
させることができる。これは、線陰極の下に置かれた線
電極をm個に分割し、そのm区分のそれぞれが、固有の
外部電極を持つようにすればできる。即ち、1本の線電
子銃を用いて、m個の異なった蛍光膜を発光させること
ができる。n本の線電子銃を用いれば、m×n個の独立
に発光する蛍光膜を、1個の陰極発光ランプ内に作るこ
とができる。図24に、m×n個の独立に発光する蛍光
膜の例を図解する。各蛍光膜の区分間は、黒色マトリク
ス24によって分離してある。このようにしてできたm
×n個の独立発光する蛍光膜を持った陰極発光ランプは
、そのままでも低濃度の情報表示装置としても使われる
が、大きな表示装置の1セグメントとして使用すると、
映し出される像の解像力が向上するだけでなく、輝度も
向上するので、その特徴が発揮される。独立に発光する
蛍光膜は、単色に発光する蛍光体によって作られても良
く、またカラー蛍光体を塗布して、カラー表示しても差
し支えない。
【実施例】
【0048】
【発明の効果】本発明になる陰極発光ランプの詳細につ
いて、添付図面を参照しながら説明した。上述の説明に
て明らかなように、本発明になる陰極発光ランプは、照
明光源として、高いルーメン効率を持った全く新規な光
源を照明界に提供するだけでなく、大型表示装置として
、単色又はカラーの一要素としても使えるので、情報産
業の発達にも大きく寄与するので、産業の発達に対する
貢献は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、電気導体基板上に作られた蛍光膜(曲
線A)と絶縁基板上に作られた蛍光膜(曲線B)にて得
られる発光強度の電圧依存特性の相違。
【図2】図2は、蛍光体粒子表面が清浄な時の発光強度
の電圧依存特性。
【図3】図3は、2種類の蛍光膜の発光強度の照射電子
流依存特性で、曲線Aは直線性蛍光体を、曲線Bは非直
接性蛍光体を示す。測定は、TV条件で走査した電子を
5×5cm2の蛍光面に照射して作った。
【図4】図4は、電子の照射によって発生する陰極発光
強度の変化を示す曲線で、曲線Aの部分は、立ち上がり
を、Bの部分は減衰を示している。
【図5】図5は、電子線照射時間に依存した陰極発光輝
度の変化を説明する図で、図中の数字5、13、28は
、t1、t2、t3までの電子照射による輝度変化を示
す。
【図6】図6は、蛍光膜に照射する電子ビームのパルス
幅による蛍光体粒子の温度上昇を示す図で、曲線Aは、
長パルス幅で、曲線Bは短いパルス幅である。
【図7】図7は、パルス化した電子を繰り返し蛍光膜に
照射した時の陰極発光強度の変化。
【図8】図8は、2つの異なったパルス幅を持った電子
流を、連続的に照射した場合の陰極発光の変化を示す図
で、曲線Aは短パルスによって、曲線Bは長パルスで得
たもの。
【図9】図9は、線陰極の図解で、1は線陰極の中心と
なるセラミックファイバー、2はセラミックファイバー
に巻かれたヒーター線、3はヒーター線上に塗布した陰
極物質。
【図10】図10は、陰極ホルダー4−a上に線陰極を
取り付けるための器具で、5は止め金、6は位置決め針
、7は位置決め穴。
【図11】図11は、線陰極の構成を示す模式図で、8
は鞘であり、この鞘の上に陰極酸化物9が塗布され、ヒ
ーター10は鞘の中に納められ、鞘は支持腕11によっ
て陰極支持台に据置けられる。
【図12】図12は、種々の線電子銃の断面図を示す図
で、4は線電子銃の支持台、12は線陰極、線電極13
は、図12のAからEまで共通の電極で、14は集束と
偏向の両役を果す電極、15は線陰極の下に置かれ、陰
極からの電子の抽出を制御する電極、16は開口を持っ
た円筒電極で、電子の抽出制御電極。
【図13】図13は、図12−Eに示した電子銃の断面
図と側面図。
【図14】図14は、陰極発光ランプ17の断面図と側
面図で、18は蛍光膜、19は電気導体基板。
【図15】図15は、4つの線電子銃を据置した陰極発
光ランプの断面図。
【図16】図16は、集束された電子ビームの偏向を示
す断面図で、陰極発光ランプの内蛍光膜の無い内壁面は
、光学的な反射膜22が塗布されている。
【図17】図17は、鋭く集束された電子ビームの偏向
によって発光する陰極発光ランプの断面図。
【図18】図18は、鋭く集束された電子ビームを、専
用偏向電極23によって偏向する電子銃の断面図。
【図19】図19は、集束された電子ビームを偏向させ
ながら、蛍光膜に照射できる線電子銃の種々の方法の模
式図。
【図20】図20は、ガラス板に加えられる真空圧によ
る歪みを減少させた陰極発光ランプの例示図。
【図21】図21は、ソケット25を付けて、電球と互
換性を持った陰極発光ランプ。
【図22】図22は、大きな表示装置の一要素として使
える陰極発光ランプの断面図。
【図23】図23は、3つの異なった蛍光膜とそれに対
応した3つの線電子銃を内蔵した陰極発光ランプの断面
図(A)と平面図(B)で、25、26、27は異なっ
た蛍光膜、24は炭素粉で作られた黒色マトリクス。
【図24】図24は、m×n個の独立して発光する蛍光
膜を内蔵した陰極発光ランプの説明図。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  熱電子を放射する線状陰極と、熱電子
    を線状陰極から抽出し、抽出電子を集束し、更に偏向す
    る線電極から構成される線電子銃と、光学的に透明な基
    板の上に作られた、可視光を透過し、かつ電導性を持っ
    た膜上に、蛍光体粒子によって作られた蛍光膜と、線電
    子銃からの電子を加速できる陽極電圧を印加できる蛍光
    膜の下に作られた前記電導膜からなる陽極とを、陰極発
    光ランプの動作に必要な適度の真空を保持できるガラス
    容器の中に配置して、蛍光膜中の蛍光体粒子を、電子の
    パルス状照射下で発光させることを特徴とする陰極発光
    ランプ。
  2. 【請求項2】  ガラス容器の厚さが10cm以下であ
    ることを特徴とする請求項1の陰極発光ランプ。
  3. 【請求項3】  線電子銃の長さが、蛍光膜の長さとほ
    ぼ同じかわずかに長いことを特徴とする請求項1の陰極
    発光ランプ。
  4. 【請求項4】  線電子銃の厚さが、2cm以下である
    ことを特徴とする請求項1の陰極発光ランプ。
  5. 【請求項5】  線状陰極の単位長さ当りの表面積が大
    きく、陰極発光ランプの動作周期によって、線状陰極歪
    と変位が小さいことを特徴とする請求項1の陰極発光ラ
    ンプ。
  6. 【請求項6】  芯にセラミック線を使い、線電子銃の
    中の適所に精密に保持されるようにし、このセラミック
    線の上にヒーターとなる電気抵抗線を巻き、このヒータ
    ー巻線の上に酸化物陰極となる材料を塗布した線状陰極
    を含む線電子銃を有することを特徴とする請求項1又は
    3の陰極発光ランプ。
  7. 【請求項7】  セラミック線は、軟化点が1000℃
    以上の材料で作られ、直径が0.1乃至3mmであるこ
    とを特徴とする請求項6の陰極発光ランプ。
  8. 【請求項8】  線電子銃の線陰極が、ヒーターコイル
    を内蔵した鞘状であり、酸化物陰極物質を表面につけた
    ことを特徴とする請求項1の陰極発光ランプ。
  9. 【請求項9】  線陰極からの熱電子の抽出を制御する
    線電極が、線陰極の下で線電子銃を銃の基板の上に作ら
    れた薄膜で作られたことを特徴とする請求項1の陰極発
    光ランプ。
  10. 【請求項10】  抽出制御用線電極が光の反射膜であ
    ることを特徴とする請求項9の陰極発光ランプ。
  11. 【請求項11】  線陰極からの熱電子の抽出を制御す
    る線電極が、開口を線陰極側に向けた円筒形状であり、
    線陰極の下の設置したことを特徴とする請求項1の陰極
    発光ランプ。
  12. 【請求項12】  線陰極からの熱電子を抽出する線電
    極を、電気的には複数の部分に分割し、線陰極からの電
    子の抽出を分割した各部で独立に制御することを特徴と
    する請求項1の陰極発光ランプ。
  13. 【請求項13】  線電子銃が、線陰極から抽出した電
    子を蛍光面で集束又は非集束できる少なくとも一対の電
    極を線陰極と平行に配置した線電子銃であることを特徴
    とする請求項1の陰極発光ランプ。
  14. 【請求項14】  線電子銃が、集束電子を線電子銃に
    対して直角方向に偏向できる少なくとも一対の電極を線
    電極に対して平行に配置した線電子銃であることを特徴
    とする請求項1、9、10、11、12又は13の陰極
    発光ランプ。
  15. 【請求項15】  蛍光体粒子の表面が清浄でかつ粗面
    であり、電子の照射下で可視光を発する蛍光面であるこ
    とを特徴とする請求項1又は14の陰極発光ランプ。
  16. 【請求項16】  線電子銃に対して直角に偏向された
    集束電子を、蛍光膜中の蛍光体粒子に繰り返しパルス状
    で照射することを特徴とする請求項15の陰極発光ラン
    プ。
  17. 【請求項17】  室内照明として使用することを特徴
    とする請求項1又は16の陰極発光ランプ。
  18. 【請求項18】  電球と互換性のあるソケットを付け
    たことを特徴とする請求項17の陰極発光ランプ。
  19. 【請求項19】  液晶表示装置の背景照明として使用
    することを特徴とする請求項1又は16の陰極発光ラン
    プ。
  20. 【請求項20】  陰極発光ランプの少なくとも1本の
    線電子銃と少なくとも1個の蛍光膜からなり、蛍光膜は
    、線陰極の下に配置した電極に印加されたビデオ信号に
    同期して抽出された電子によって照射されて発光するこ
    とを特徴とする請求項1又は16の陰極発光ランプ。
  21. 【請求項21】  請求項20の陰極発光ランプを多数
    個配列し、ビデオ映像を表示することを特徴とする表示
    装置。
  22. 【請求項22】  蛍光膜を2KeV以下のエネルギー
    を持った電子で照射して発光することを特徴とする請求
    項16の陰極発光ランプ。
  23. 【請求項23】  同色又は異色の複数の蛍光膜と、蛍
    光膜に対応する線電子銃とからなり、蛍光膜の適当な間
    隔は黒色物質で填められ、蛍光膜は対応する線電子銃の
    線陰極から抽出された線陰極に対して直角に偏向された
    電子によって照射されることを特徴とする請求項22の
    陰極発光ランプ。
  24. 【請求項24】  請求項23の陰極発光ランプを多数
    個配列し、カラーのビデオ映像を表示することを特徴と
    する表示装置。
  25. 【請求項25】  1個の陰極発光ランプがm×n個の
    独立した蛍光膜と、n個の線電子銃を含み、各線電子銃
    の電子抽出し制御電極を、対応する蛍光膜の長さと大略
    同じ長さに電気的に独立なm区分に分割し、各蛍光膜は
    対応する部分の線陰極の部分から抽出され、垂直に繰り
    返し偏向された電子によって照射されることを特徴とす
    る請求項16の陰極発光ランプ。
  26. 【請求項26】  陰極発光ランプの多数個を配列して
    作られた映像表示装置の陰極発光ランプにおいて、映像
    信号を線陰極の下に作られたm個の電子抽出線電極のそ
    れぞれに印加して映像を表示することを特徴とする請求
    項25の陰極発光ランプ。
JP3112377A 1991-03-06 1991-04-16 陰極発光ランプ Expired - Fee Related JP2787513B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3112377A JP2787513B2 (ja) 1991-04-16 1991-04-16 陰極発光ランプ
EP92905970A EP0529090B1 (en) 1991-03-06 1992-03-04 Cathode luminescence device
PCT/JP1992/000259 WO1992016013A1 (en) 1991-03-06 1992-03-04 Cathode luminescence device and phosphor powder
US07/941,424 US5440200A (en) 1991-03-06 1992-03-04 Cathodoluminescent apparatus having a linearly focused beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3112377A JP2787513B2 (ja) 1991-04-16 1991-04-16 陰極発光ランプ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04319249A true JPH04319249A (ja) 1992-11-10
JP2787513B2 JP2787513B2 (ja) 1998-08-20

Family

ID=14585158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3112377A Expired - Fee Related JP2787513B2 (ja) 1991-03-06 1991-04-16 陰極発光ランプ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2787513B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009117299A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Fuji Heavy Ind Ltd 発光装置
JP2011009238A (ja) * 2010-09-22 2011-01-13 Gs Yuasa Corp 無声放電ランプおよび照射装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61288349A (ja) * 1985-06-14 1986-12-18 Asahi Glass Co Ltd 電子表示装置
JPS62124757U (ja) * 1986-01-30 1987-08-07
JPS63266740A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 平板形陰極線管
JPH01253149A (ja) * 1988-03-31 1989-10-09 Mitsubishi Electric Corp 光源用表示管
JPH02158052A (ja) * 1988-12-09 1990-06-18 Nec Home Electron Ltd カソードルミネセンス式平面ライト

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61288349A (ja) * 1985-06-14 1986-12-18 Asahi Glass Co Ltd 電子表示装置
JPS62124757U (ja) * 1986-01-30 1987-08-07
JPS63266740A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 平板形陰極線管
JPH01253149A (ja) * 1988-03-31 1989-10-09 Mitsubishi Electric Corp 光源用表示管
JPH02158052A (ja) * 1988-12-09 1990-06-18 Nec Home Electron Ltd カソードルミネセンス式平面ライト

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009117299A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Fuji Heavy Ind Ltd 発光装置
JP2011009238A (ja) * 2010-09-22 2011-01-13 Gs Yuasa Corp 無声放電ランプおよび照射装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2787513B2 (ja) 1998-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4818914A (en) High efficiency lamp
US8035293B2 (en) Cold-cathode light-emitting device with defocusing grid and associated methods of manufacturing
EP0222928B1 (en) Low pressure arc discharge light source unit
EP1498931B1 (en) Cathodoluminescent light source
AU696412B2 (en) Fluorescent lamp
CN102169807A (zh) 照明装置
WO1997007531A9 (en) Fluorescent lamp
Bugaev et al. Cathodoluminescent light sources: status and prospects
CA2555925A1 (en) Gas discharge fluorescent device with lamp support
CN1069994C (zh) 作投射用的金属卤化物放电灯
JP2003520387A (ja) 冷陰極螢光灯(ランプ)およびディスプレイ
JP2787513B2 (ja) 陰極発光ランプ
CN101868845B (zh) 荧光放电灯管及液晶显示装置
KR20010071389A (ko) 광 방사장치 및 방법
TW512387B (en) Vacuum fluorescent display
EP0482011B1 (en) Cathod-luminescent panel lamp and method of creating a substantially uniform illumination of an area
Egorov et al. Field emission cathode-based devices and equipment
EP0948030A2 (en) Rare gaseous discharge lamp, lighting circuit, and lighting device
WO1992016013A1 (en) Cathode luminescence device and phosphor powder
JPH11339724A (ja) 蛍光ランプ
JPH02158052A (ja) カソードルミネセンス式平面ライト
KR100795517B1 (ko) 내부 전극 형광램프
JPWO2006092981A1 (ja) 蛍光表示管
JPS617561A (ja) 表示素子用放電灯
JPH11213955A (ja) 光源およびこれを用いた液晶プロジェクター、オーバヘッドプロジェクタ、照明装置、画像表示装置、表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees