JPH05190148A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPH05190148A JPH05190148A JP427392A JP427392A JPH05190148A JP H05190148 A JPH05190148 A JP H05190148A JP 427392 A JP427392 A JP 427392A JP 427392 A JP427392 A JP 427392A JP H05190148 A JPH05190148 A JP H05190148A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- beam source
- phosphor layer
- container
- electrode
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電子線源から放射された電子によりイオン化し
た残留気体のイオンによる電子線源の破損を防止した発
光素子を提供する。 【構成】電界放出型の電子線源１を内部を真空に保った
容器３に収納する。容器３の中で電子線源１の前方以外
の位置に蛍光体層２を設ける。電子線源１から放射した
電子ｅを蛍光体層２に導くように偏向する加速電極４を
設ける。蛍光体層２に対向して容器３の中にイオン収集
電極５を設ける。イオン収集電極５は蛍光体層２に対し
て低電位に設定される。蛍光体層２への電子ｅの照射に
よって生じた正イオンｉは、イオン収集電極５に向かっ
てほぼ直進し、電子線源１に衝突する正イオンの数が大
幅に減少する。
た残留気体のイオンによる電子線源の破損を防止した発
光素子を提供する。 【構成】電界放出型の電子線源１を内部を真空に保った
容器３に収納する。容器３の中で電子線源１の前方以外
の位置に蛍光体層２を設ける。電子線源１から放射した
電子ｅを蛍光体層２に導くように偏向する加速電極４を
設ける。蛍光体層２に対向して容器３の中にイオン収集
電極５を設ける。イオン収集電極５は蛍光体層２に対し
て低電位に設定される。蛍光体層２への電子ｅの照射に
よって生じた正イオンｉは、イオン収集電極５に向かっ
てほぼ直進し、電子線源１に衝突する正イオンの数が大
幅に減少する。
Description
【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線を蛍光体層に照射して発光させる
発光素子に関するものである。
より放射された電子線を蛍光体層に照射して発光させる
発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内部を真空とした容器内に電
界放出型の電子線源を設け、電子線源から放射された電
子線により蛍光体層を励起して発光させるようにした発
光素子が考えられている。この種の発光素子は、小型か
つ低損失であることから表示用の発光素子としての利用
が期待されている。
界放出型の電子線源を設け、電子線源から放射された電
子線により蛍光体層を励起して発光させるようにした発
光素子が考えられている。この種の発光素子は、小型か
つ低損失であることから表示用の発光素子としての利用
が期待されている。
【０００３】ところで、電界放出型の電子線源は、電極
間に強い電界（たとえば、１０8 Ｖ／ｍ以上）を作用さ
せることによって、負電極の表面から電子を放出させる
ものであって、従来より提供されている一般的な電界放
出型の電子線源では電極間に数１０ｋＶの電圧を印加し
なければならず、発光素子に利用するのは難しいという
問題がある。これに対して、微細加工技術を用いて電極
間の距離をミクロンオーダとした薄膜状の電界放出型の
電子線源が知られており、この種の電界放出型の電子線
源では、数１０〜数１００Ｖ程度で電子線を放射でき
る。また、多数の電極を配列することが可能であるか
ら、エミッション電流を大きくとることができ、多量の
電子線を放射することができる。すなわち、薄膜状の電
子線源は、図３に示すように、シリコンの基板１１の上
に、酸化シリコンの絶縁層１２およびモリブデンの錐状
の多数個のエミッタ１３を形成し、各エミッタ１３に対
応する部位にそれぞれ透孔１４を有したモリブデンのゲ
ート１５を設けた構成を有している。絶縁層１２の厚み
Ｌ1 は１μｍ、透孔１４の直径Ｌ2 は１．５μｍ、エミ
ッタ１３のピッチＬ3 は１０μｍなどと設定されてい
る。エミッタ１３を負極としゲート１５を正極として電
圧を印加して上述した強い電界を発生させれば、エミッ
タ１３の表面から電子が放出され透孔１４を通り抜けて
外部に電子線が放射されるのである。
間に強い電界（たとえば、１０8 Ｖ／ｍ以上）を作用さ
せることによって、負電極の表面から電子を放出させる
ものであって、従来より提供されている一般的な電界放
出型の電子線源では電極間に数１０ｋＶの電圧を印加し
なければならず、発光素子に利用するのは難しいという
問題がある。これに対して、微細加工技術を用いて電極
間の距離をミクロンオーダとした薄膜状の電界放出型の
電子線源が知られており、この種の電界放出型の電子線
源では、数１０〜数１００Ｖ程度で電子線を放射でき
る。また、多数の電極を配列することが可能であるか
ら、エミッション電流を大きくとることができ、多量の
電子線を放射することができる。すなわち、薄膜状の電
子線源は、図３に示すように、シリコンの基板１１の上
に、酸化シリコンの絶縁層１２およびモリブデンの錐状
の多数個のエミッタ１３を形成し、各エミッタ１３に対
応する部位にそれぞれ透孔１４を有したモリブデンのゲ
ート１５を設けた構成を有している。絶縁層１２の厚み
Ｌ1 は１μｍ、透孔１４の直径Ｌ2 は１．５μｍ、エミ
ッタ１３のピッチＬ3 は１０μｍなどと設定されてい
る。エミッタ１３を負極としゲート１５を正極として電
圧を印加して上述した強い電界を発生させれば、エミッ
タ１３の表面から電子が放出され透孔１４を通り抜けて
外部に電子線が放射されるのである。
【０００４】このような構成を有する電子線源１を用い
た発光素子は、図４に示すような構成を有する。すなわ
ち、内部を真空とした容器３の中に電子線源１を配置
し、電子線源１の前方に配置した蛍光体層２に電子線源
１からの電子線を照射することによって、蛍光体層２を
励起して発光させるのである。蛍光体層２にはＩＴＯ等
の透明導電膜よりなる加速電極４が電子線源１の反対側
に積層され電子線源１のエミッタ１３に対して正電位と
なるように加速電圧が印加される。
た発光素子は、図４に示すような構成を有する。すなわ
ち、内部を真空とした容器３の中に電子線源１を配置
し、電子線源１の前方に配置した蛍光体層２に電子線源
１からの電子線を照射することによって、蛍光体層２を
励起して発光させるのである。蛍光体層２にはＩＴＯ等
の透明導電膜よりなる加速電極４が電子線源１の反対側
に積層され電子線源１のエミッタ１３に対して正電位と
なるように加速電圧が印加される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、容器３の内
部は真空であるが、完全に真空にすることはできないか
ら、容器３の内部空間には気体分子が残留しており、こ
れらの気体分子の多くは蛍光体層２や容器３に吸着され
ている。したがって、加速された電子線が蛍光体層２に
照射されると、吸着されていた気体分子が脱着し、この
気体分子に電子線が衝突すると気体分子が電離して正イ
オンが生じることになる。こうして発生した正イオン
は、低電位側の電子線源１に向かって加速されることに
なり、電子線源１に衝突することになる。このような減
少をイオンボンバリングと称する。
部は真空であるが、完全に真空にすることはできないか
ら、容器３の内部空間には気体分子が残留しており、こ
れらの気体分子の多くは蛍光体層２や容器３に吸着され
ている。したがって、加速された電子線が蛍光体層２に
照射されると、吸着されていた気体分子が脱着し、この
気体分子に電子線が衝突すると気体分子が電離して正イ
オンが生じることになる。こうして発生した正イオン
は、低電位側の電子線源１に向かって加速されることに
なり、電子線源１に衝突することになる。このような減
少をイオンボンバリングと称する。
【０００６】一方、電子線源１はミクロンオーダの微細
構造であるから、イオンボンバリングによってエミッタ
１３が蒸発することがあり、時間の経過とともにエミッ
タ１３の個数が減少するという問題がある。すなわち、
時間の経過に伴って放射される電子線量が減少し、発光
輝度の低下が生じるという問題がある。また、イオンボ
バリングによってエミッタ１３とゲート１５とが短絡
し、エミッタ１３とゲート１５との間に電圧を印加する
ことができなくなって、電子線が放射されなくなる場合
もある。さらに、電子線源１が破損しない場合であって
も、気体分子がエミッタ１３に吸着すれば、仕事関数が
増加して電子線の放射効率が低下するという問題が生じ
る。
構造であるから、イオンボンバリングによってエミッタ
１３が蒸発することがあり、時間の経過とともにエミッ
タ１３の個数が減少するという問題がある。すなわち、
時間の経過に伴って放射される電子線量が減少し、発光
輝度の低下が生じるという問題がある。また、イオンボ
バリングによってエミッタ１３とゲート１５とが短絡
し、エミッタ１３とゲート１５との間に電圧を印加する
ことができなくなって、電子線が放射されなくなる場合
もある。さらに、電子線源１が破損しない場合であって
も、気体分子がエミッタ１３に吸着すれば、仕事関数が
増加して電子線の放射効率が低下するという問題が生じ
る。
【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、電子線源から放射された電子線の照射により
蛍光体層などから脱着して生じた残留気体のイオンを、
電子線源とは異なる部位に設けたイオン収集電極に導く
ことによって、電子線源へのイオンの衝突を防止し、電
子線源の破損や放射効率の低下を防止した発光素子を提
供しようとするものである。
のであり、電子線源から放射された電子線の照射により
蛍光体層などから脱着して生じた残留気体のイオンを、
電子線源とは異なる部位に設けたイオン収集電極に導く
ことによって、電子線源へのイオンの衝突を防止し、電
子線源の破損や放射効率の低下を防止した発光素子を提
供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、内部を真空とした容器と、容器内に配
置された電界放出型の電子線源と、電子線源の前方を除
く部位に配設され電子線源から放射された電子線により
励起され発光する蛍光体層と、蛍光体層に積層されて電
子線源から放射された電子を蛍光体層に向かって吸引す
るように電界を形成する加速電極と、蛍光体層に対向し
て配置され蛍光体層に対して低電位に設定されたイオン
収集電極とを備えているのである。
に、本発明では、内部を真空とした容器と、容器内に配
置された電界放出型の電子線源と、電子線源の前方を除
く部位に配設され電子線源から放射された電子線により
励起され発光する蛍光体層と、蛍光体層に積層されて電
子線源から放射された電子を蛍光体層に向かって吸引す
るように電界を形成する加速電極と、蛍光体層に対向し
て配置され蛍光体層に対して低電位に設定されたイオン
収集電極とを備えているのである。
【０００９】
【作用】上記構成によれば、電子線源の前方以外の部位
に蛍光体層を配置し、加速電極によって生成した電界に
より電子線源から放射された電子線を蛍光体層に導くの
であって、電子線の照射によって蛍光体層から脱着して
生じた正イオンは、蛍光体層に対向して配置され蛍光体
層よりも低電位に設定されたイオン収集電極に吸引され
ることになる。すなわち、正イオンは電子に比較して質
量が非常に大きいから、電子線源１の周囲に生じている
電界による力が作用しても非常に小さな曲率で偏向され
るだけであり、しかもイオン収集電極に向かって正イオ
ンを加速する電界が生じているから、正イオンはイオン
収集電極に向かってほぼ直進することになる。その結
果、電子線源に対して正イオンが衝突することが防止さ
れるのであって、電子線源の破損や時間の経過に伴う放
射効率の低下が防止されるのである。
に蛍光体層を配置し、加速電極によって生成した電界に
より電子線源から放射された電子線を蛍光体層に導くの
であって、電子線の照射によって蛍光体層から脱着して
生じた正イオンは、蛍光体層に対向して配置され蛍光体
層よりも低電位に設定されたイオン収集電極に吸引され
ることになる。すなわち、正イオンは電子に比較して質
量が非常に大きいから、電子線源１の周囲に生じている
電界による力が作用しても非常に小さな曲率で偏向され
るだけであり、しかもイオン収集電極に向かって正イオ
ンを加速する電界が生じているから、正イオンはイオン
収集電極に向かってほぼ直進することになる。その結
果、電子線源に対して正イオンが衝突することが防止さ
れるのであって、電子線源の破損や時間の経過に伴う放
射効率の低下が防止されるのである。
【００１０】
【実施例】本実施例の発光素子は、図１および図２に示
すように、ガラス等の透明材料によって直方体状に形成
されるとともに内部を高真空に保った容器３を備える。
容器３の一面の中央部には外側に突出する突出部３ａが
形成され、突出部３ａの底面には従来の技術で説明した
微細構造を有する電子線源１が配設される。容器３にお
いて、突出部３ａを設けた面に隣合う４つ面のうちの１
つの内周面にはＩＴＯ等の透明導電膜よりなる加速電極
４が形成され、加速電極４における容器３の内側に臨む
面には蛍光体層２が積層される。また、容器３における
加速電極４との対向面にはニッケルよりなるイオン収集
電極５が設けられる。容器３の内部の適所にはジルコニ
ウムよりなる非蒸発型のゲッタ（図示せず）を配置して
あり、気体分子をゲッタにより吸着して容器３の内部の
真空度を高めるようになっている。
すように、ガラス等の透明材料によって直方体状に形成
されるとともに内部を高真空に保った容器３を備える。
容器３の一面の中央部には外側に突出する突出部３ａが
形成され、突出部３ａの底面には従来の技術で説明した
微細構造を有する電子線源１が配設される。容器３にお
いて、突出部３ａを設けた面に隣合う４つ面のうちの１
つの内周面にはＩＴＯ等の透明導電膜よりなる加速電極
４が形成され、加速電極４における容器３の内側に臨む
面には蛍光体層２が積層される。また、容器３における
加速電極４との対向面にはニッケルよりなるイオン収集
電極５が設けられる。容器３の内部の適所にはジルコニ
ウムよりなる非蒸発型のゲッタ（図示せず）を配置して
あり、気体分子をゲッタにより吸着して容器３の内部の
真空度を高めるようになっている。
【００１１】電子線源１には、エミッタを負極、ゲート
を正極としてゲートを接地極とするように電子線放射用
電源Ｅ1 から電圧（たとえば、６５Ｖ）が印加される。
また、加速電極４は電子線源１のゲートに対して正極と
なるように加速用電源Ｅ2 によって電圧（たとえば、＋
３００Ｖ）が印加され、イオン収集電極５は加速電極４
に対して負極となるようにイオン収集用電源Ｅ3 によっ
て電圧（たとえば、ゲートに対して−２００Ｖ）が印加
される。
を正極としてゲートを接地極とするように電子線放射用
電源Ｅ1 から電圧（たとえば、６５Ｖ）が印加される。
また、加速電極４は電子線源１のゲートに対して正極と
なるように加速用電源Ｅ2 によって電圧（たとえば、＋
３００Ｖ）が印加され、イオン収集電極５は加速電極４
に対して負極となるようにイオン収集用電源Ｅ3 によっ
て電圧（たとえば、ゲートに対して−２００Ｖ）が印加
される。
【００１２】したがって、図１に示すように、電子線源
１から放射された電子ｅは、電子線源１と加速電極４と
の間に生じている電界によって左向きに略９０度曲がる
ように偏向され、蛍光体層２に照射されることになる。
ここで、電子ｅの衝突によって蛍光体層２から脱着した
気体分子は、電子ｅと衝突してイオン化され正イオンｉ
が生じる。正イオンｉは電子ｅとは逆向きに加速され、
電子線源１の周囲の電界による力を受けるが、正イオン
ｉは電子ｅに比較して質量が非常に大きいから電子ｅよ
りも小さな曲率で偏向されるだけであって、しかも、イ
オン収集電極５から吸引力が作用しているから、大きな
偏向が生じることはなく、イオン収集電極５に向かって
ほぼ直進することになる。こうして、正イオンｉはイオ
ン収集電極５に到達し、イオン収集電極５に吸着される
ことになる。すなわち、電子ｅの衝突によって生じた正
イオンｉの大部分は、イオン収集電極５に到達すること
になり、電子線源１にはほとんど衝突しなくなるから、
電子線源１に対するイオンボンバリングが大幅に低減さ
れるのであって、電子線源１が破損したり、時間の経過
に伴って放射効率が低下したりするのを抑制できるので
ある。その結果、発光素子の寿命を延ばすことができ
る。ここにおいて、蛍光体層２からの光は主として加速
電極４を透過して、図１の矢印のように放射されるか
ら、発光面の裏面側に配置されるイオン収集電極５にお
ける蛍光体層２との対向面を鏡面に仕上げておけば、蛍
光体層２から裏面側に放射された光をイオン収集電極５
によって反射して光出力として取り出すことができるよ
うになり、発光輝度が高まるものである。
１から放射された電子ｅは、電子線源１と加速電極４と
の間に生じている電界によって左向きに略９０度曲がる
ように偏向され、蛍光体層２に照射されることになる。
ここで、電子ｅの衝突によって蛍光体層２から脱着した
気体分子は、電子ｅと衝突してイオン化され正イオンｉ
が生じる。正イオンｉは電子ｅとは逆向きに加速され、
電子線源１の周囲の電界による力を受けるが、正イオン
ｉは電子ｅに比較して質量が非常に大きいから電子ｅよ
りも小さな曲率で偏向されるだけであって、しかも、イ
オン収集電極５から吸引力が作用しているから、大きな
偏向が生じることはなく、イオン収集電極５に向かって
ほぼ直進することになる。こうして、正イオンｉはイオ
ン収集電極５に到達し、イオン収集電極５に吸着される
ことになる。すなわち、電子ｅの衝突によって生じた正
イオンｉの大部分は、イオン収集電極５に到達すること
になり、電子線源１にはほとんど衝突しなくなるから、
電子線源１に対するイオンボンバリングが大幅に低減さ
れるのであって、電子線源１が破損したり、時間の経過
に伴って放射効率が低下したりするのを抑制できるので
ある。その結果、発光素子の寿命を延ばすことができ
る。ここにおいて、蛍光体層２からの光は主として加速
電極４を透過して、図１の矢印のように放射されるか
ら、発光面の裏面側に配置されるイオン収集電極５にお
ける蛍光体層２との対向面を鏡面に仕上げておけば、蛍
光体層２から裏面側に放射された光をイオン収集電極５
によって反射して光出力として取り出すことができるよ
うになり、発光輝度が高まるものである。
【００１３】
【発明の効果】本発明では、電子線源の前方以外の部位
に蛍光体層を配置し、加速電極によって生成した電界に
より電子線源から放射された電子線を蛍光体層に導くの
であって、電子線の照射によって蛍光体層から脱着して
生じた正イオンは、蛍光体層に対向して配置され蛍光体
層よりも低電位に設定されたイオン収集電極に吸引され
るのである。すなわち、正イオンは電子に比較して質量
が非常に大きいから、電子線源の周囲に生じている電界
による力が作用しても非常に小さな曲率で偏向されるだ
けであり、しかもイオン収集電極に向かって正イオンを
加速する電界が生じているから、正イオンはイオン収集
電極に向かってほぼ直進することになる。その結果、電
子線源に対して正イオンが衝突することが防止され、電
子線源の破損や時間の経過に伴う放射効率の低下が防止
されるという効果を奏する。
に蛍光体層を配置し、加速電極によって生成した電界に
より電子線源から放射された電子線を蛍光体層に導くの
であって、電子線の照射によって蛍光体層から脱着して
生じた正イオンは、蛍光体層に対向して配置され蛍光体
層よりも低電位に設定されたイオン収集電極に吸引され
るのである。すなわち、正イオンは電子に比較して質量
が非常に大きいから、電子線源の周囲に生じている電界
による力が作用しても非常に小さな曲率で偏向されるだ
けであり、しかもイオン収集電極に向かって正イオンを
加速する電界が生じているから、正イオンはイオン収集
電極に向かってほぼ直進することになる。その結果、電
子線源に対して正イオンが衝突することが防止され、電
子線源の破損や時間の経過に伴う放射効率の低下が防止
されるという効果を奏する。
【図１】実施例の概略断面図である。
【図２】実施例の斜視図である。
【図３】本発明に係る発光素子に用いる電子線源の要部
断面図である。
断面図である。
【図４】従来例を示す概略断面図である。
１ 電子線源 ２ 蛍光体層 ３ 容器 ４ 加速電極 ５ イオン収集電極
Claims (1)
- 【請求項１】 内部を真空とした容器と、容器内に配置
された電界放出型の電子線源と、電子線源の前方を除く
部位に配設され電子線源から放射された電子線により励
起され発光する蛍光体層と、蛍光体層に積層されて電子
線源から放射された電子を蛍光体層に向かって吸引する
ように電界を形成する加速電極と、蛍光体層に対向して
配置され蛍光体層に対して低電位に設定されたイオン収
集電極とを備えたことを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04004273A JP3101044B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04004273A JP3101044B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190148A true JPH05190148A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3101044B2 JP3101044B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=11579936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04004273A Expired - Fee Related JP3101044B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3101044B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0889501A1 (fr) * | 1997-07-03 | 1999-01-07 | Alcatel | Cellule d'ionisation pour spectomètre de masse |
| CN113916372A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-11 | 成都宜乐芯生物科技有限公司 | 一种微功率标准光源装置及微功率标准光源生成方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1324643C (zh) | 1998-02-20 | 2007-07-04 | 松下电器产业株式会社 | 无汞金属卤化物灯 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP04004273A patent/JP3101044B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0889501A1 (fr) * | 1997-07-03 | 1999-01-07 | Alcatel | Cellule d'ionisation pour spectomètre de masse |
| FR2765728A1 (fr) * | 1997-07-03 | 1999-01-08 | Alsthom Cge Alcatel | Cellule d'ionisation pour spectrometre de masse |
| CN113916372A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-11 | 成都宜乐芯生物科技有限公司 | 一种微功率标准光源装置及微功率标准光源生成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3101044B2 (ja) | 2000-10-23 |
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