JPH0589850A

JPH0589850A - 平板型発光管

Info

Publication number: JPH0589850A
Application number: JP27504291A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Naohito Nakamura; 尚人中村; Ichiro Nomura; 一郎野村; Tetsuya Kaneko; 哲也金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】集光レンズ等の剥離による射出光劣化の防
止、射出光の利用効率の向上および画素とレンズとの位
置ずれ防止を図り、高輝度で高コントラストの平板型発
光管を提供する。【構成】平板状の真空外囲器と、真空外囲器の背面部
材の内側面に形成した複数の電子放出素子と、真空外囲
器の前面部材の内面側に設けられ、各電子放出素子から
の電子ビームの照射により複数の輝点を生じる蛍光体
と、真空外囲器の前面部材の内側部分に形成され、蛍光
体に生じる各輝点からの光をそれぞれ集光する複数の屈
折率分布型レンズとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平板状ディスプレイや
平板状光源などに応用可能な平板型発光管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平板状の発光管として、例えば、
図５に断面を示すような装置が提案されている。同図に
おいて、１は平板状発光管の真空外囲器、２はこの真空
外囲器の筒状側板、３はこの筒状側板２の前面に気密接
合された前面パネル、４は上記筒状側板２の背面に気密
接合された背面パネルであり、真空外囲器１は、筒状側
板２、前面パネル３、および背面パネル４とによって気
密封止されたガラス管から成っている。前面パネル３の
裏面には、電子ビームの照射によって赤色Ｒ、緑色Ｇ、
青色Ｂにそれぞれ発光する３色の発光部（蛍光体）５
Ｒ，５Ｇ，５Ｂが設けられている。

【０００３】６は光源用表示管の陽極電極群であり、前
面パネル３の裏面における各発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの
画素周辺にそれぞれ対応して配置された複数の加速用陽
極から成る。７は真空外囲器１内の背面パネル４側に配
置された線状熱カソードである。線状熱カソード７より
放射される電子ビームは加速用陽極（陽極電極群６）に
よって加速され、各発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを励起す
る。

【０００４】２０は真空外囲器１の前面パネル３の表面
に接着されて外部からの光を遮断するためのフィルタ、
２２はこのフィルタ２０の裏面に透明接着剤２１で接合
され前面パネル３からの光を集光するための集光レンズ
アレイである。集光レンズアレイ２２は、ベース部２２
Ａと、ベース部２２Ａの表面部に一体形成され各発光部
５Ｒ，５Ｇ，５Ｂのそれぞれに対応する凸レンズ２２Ｂ
とから構成されているもので、アクリル樹脂の射出成形
による一体成形品となっている。

【０００５】これによれば、フィルタ２０の前面に集光
レンズアレイ２２を設けたことによって、フィルタ２０
により輝度が低下した発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂからの発
光光が集光レンズアレイ２２で集光されるので、表示輝
度を高めることができる。また、外光は発光部５Ｒ，５
Ｇ，５Ｂ面への入射時と、そこからの反射時の合計２度
フィルタ２０を通過することにより、反射光が大きく減
衰されるので、コントラストを高めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光源用表示管においては、使用時の温度変化
によって、集光レンズアレイ２２には熱膨張の差による
反りが発生し、この反りに起因してフィルタ２０と前面
パネル３との間および集光レンズアレイ２２と透明接着
剤２１との間に剥離が生じ易いという問題点がある。ま
た、前面パネル３に対する集光レンズアレイ２２の接合
時の加重によって、集光レンズアレイ２２が弾性変形し
たまま透明接着剤２１で固化された場合、透明接着剤２
１と集光レンズアレイ２２との間に応力が発生し剥離発
生の原因になる。そしてこのようにして剥離が生じる
と、剥離面での光の反射による輝度低下が生じるだけで
なく、斜め方向から見た場合に剥離面が全反射して色が
見えなくなるという問題を生じる。

【０００７】また、光源用表示管の画素ピッチを小さく
して高解像度化し、真空外囲器１内の画素の単位面積当
りの数を多くすると、各発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの大き
さは小さくなるが、前面パネル３の厚さは内部の真空強
度を保つために一定の厚みが必要であり、このため、各
発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの大きさに対する前面パネル３
の厚さの比が大きくなるという問題点がある。さらに、
前面パネル３の表面にアクリル樹脂一体成形の集光レン
ズアレイ２２を接合しているので、そのベース部２２Ａ
の厚みにより各発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂから凸レンズ２
２Ｂ部分への距離が長くなってしまい、各発光部５Ｒ，
５Ｇ，５Ｂから射出された光のうち、凸レンズ２２Ｂ部
分に入る光の割合が小さくなって凸レンズ２２Ｂの効率
が悪くなったり、光源用表示管を斜め上方から見ると、
発光部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが本来それを介して見えるべき
凸レンズ２２Ｂの隣に位置する凸レンズ２２Ｂから見え
たりして画質が劣化するという問題点がある。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、温度変化等による集光レンズア
レイの反りに起因した剥離が生じるようなことがなく、
しかも凸レンズと蛍光面間の距離を短くて射出光の利用
効率が高く、斜め上方から見ても画素と凸レンズとが位
置ずれするようなことのない高輝度で高コントラストの
平板型発光管を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の平板型発光管は、平板状の真空外囲器と、真空
外囲器の背面部材の内側面に形成した複数の電子放出素
子と、真空外囲器の前面部材の内面側に設けられ、各電
子放出素子からの電子ビームの照射により複数の輝点を
生じる蛍光体と、真空外囲器の前面部材の内側部分に形
成され、蛍光体に生じる各輝点からの光をそれぞれ集光
する複数の屈折率分布型レンズとを備える。カラー照明
の場合、各輝点位置には、照明対象となる画素等に応
じ、赤、緑または青の輝点を生じさせる、３種類の蛍光
体を適宜配置する。

【００１０】また、真空外囲器の前面部材の外側部分に
形成され、前記屈折率分布型レンズよりも小さい半径を
有し、かつ前記各屈折率分布型レンズからの光をそれぞ
れ集光する複数の屈折率分布型レンズを備えるのが好ま
しい。

【００１１】さらに、真空外囲器の前面部材外面の屈折
率分布型レンズの周辺に外光反射防止マスクを有するの
が好ましい。

【００１２】

【作用】この構成において、各電子放出素子を駆動させ
ると、それらから電子ビームが放出され、それら電子ビ
ームの照射によりそれぞれ蛍光体の対応位置に輝点が生
ずる。そして各輝点からの光は、真空外囲器の前面部材
の内側部分に形成された屈折率分布型レンズにより集光
され、平板状ディスプレイ等における各画素の照明に供
される。

【００１３】その際、屈折率分布型レンズは、従来の真
空外囲器外側に接着された凸レンズよりも接蛍光体の発
光面に極めて近接しているため、蛍光体からの光が高い
効率で利用され、斜め上方から見ても画素と屈折率分布
型レンズとが位置ずれを生ずることがなく、高輝度で高
コントラストな照明が行われる。また、屈折率分布型レ
ンズは、真空外囲器の前面部材内に高屈折率領域として
形成したものであり、レンズとの接着部分を有しないた
め、発熱や接着時の応力に起因する剥離によって輝度低
下等を生じることなく、高輝度で高コントラストな照明
が行われる。また、反射防止マスクを設けた場合は、不
要な外光の反射が防止され、コントラストがさらに向上
する。

【００１４】また、電子源として、例えば表面伝導形放
出素子のような、微小な電子放出素子を用いているた
め、屈折率分布型レンズの中心軸付近の蛍光体に、強度
の大きな電子ビームが集中的に照射され、蛍光体からの
光が一段と高い効率で利用される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る発光管の一部
断面を示す断面図である。図中、１１０，１１１，１１
２は、ガラスを材料とする板材で、それぞれ装置の背面
パネル、側面パネル、前面パネルを構成している。これ
らのパネル１１０，１１１，１１２は、真空外囲器とし
ての機能も兼ねており、その容器内は１０^-5ｔｏｒｒ以
上の真空度に保たれている。

【００１６】背面パネル１１０には、正極１２２、負極
１２３、およびこれらの間に設けられた電子放出部１２
４より成る電子放出素子１１７が配列形成されている。
電子放出素子１１７は、正極１２２と負極１２３の間に
適当な電圧を印加されることにより、電子放出部１２４
から電子ビームを放出するものである。１１５はこの放
出電子ビームの軌道を示す。

【００１７】前面パネル１１２の裏面には、例えばＩＴ
Ｏを材料とする透面電極１１３が形成されており、その
上に、蛍光体１１４が積層されている。透明電極１１３
には電子ビームを加速するために、例えば２ＫＶの高電
圧が印加され、これにより電子ビームは軌道１１５をた
どりながら、蛍光体１１４を発光励起させるに十分なエ
ネルギーを得る。尚、場合によっては、蛍光体１１４の
表面に、ＣＲＴの分野で公知のメタルバック層を付加し
ても良い。

【００１８】１１６（前面パネル１１２の点線で囲まれ
た部分）は、母材よりも高屈折率を有する領域である屈
折率分布型レンズである。その製造方法は、後述する。

【００１９】対応する各電子放出素子１１７、蛍光体１
１４、および屈折率分布型レンズ１１６は照明方向に一
直線上に配置されている。したがって、電子放出素子１
１７の微小な電子放出部１２４から放出される電子ビー
ムは、蛍光体１１４の中心部付近に照射され、この部分
より極めて強い発光を生ずる。蛍光体１１４と屈折率分
布型レンズ１１６は極めて接近させることが可能であ
る。また、屈折率分布型レンズ１１６の径を適当な大き
さとすることにより、蛍光体１１４の発する光の大部分
を屈折率分布型レンズ１１６で捕捉することができる。
このため、従来と比較して、光の利用効率を大巾に向上
することが可能である。

【００２０】電子放出素子１１７として、ここでは、電
子放出特性に優れ、構造が単純で製造が容易な表面伝導
形放出素子を用いている。表面伝導形放出素子とは、基
板面上に、適当な間隔をもって薄膜電極を形成し、これ
ら電極間に電子放出材料である超微粒子を設けたもので
ある。

【００２１】図２は、ガラス基板１１０上に電子放出素
子１１７が配列形成されている状態を示す平面図であ
る。図中、１２０および１２１は電子放出素子に給電す
るための配線電極であり、各素子を電気的に並列に接続
している。点線の楕円１１９で囲まれた部分に１つの電
子放出素子１１７の拡大平面図を示すが、１２２は電子
放出素子１１７の正極（もしくは負極）側の電極、１２
３は負極（もしくは正極）側の電極、１２４は電子放出
部である。電極１２２および１２３は、例えば、Ｎｉ薄
膜を用い、フォトリソグラフィー・エッチングにより、
位置や形状を極めて高い精度で制御しながら形成するこ
とができる。電極１２２と１２３を隔てる間隔は、望ま
しくは０．０１〜１００μｍの範囲から選ぶのがよく、
その空隙部に、例えばＰｄを材料とする超微粒子を含む
薄膜を形成することにより、電子放出部１２４が形成さ
れる。電子放出部１２４は、１０³ 〜１０⁹ Ω／□の範
囲の電気抵抗を有する薄膜にすることが、電子放出特性
上好ましい。

【００２２】尚、図２においては、電極１２２，１２３
および電子放出部１２４を矩形形状としているが、素子
の平面形状は必ずしもこれに限るものではない。

【００２３】次に図３を用いて、前記屈折率分布型レン
ズの形成された前面パネル１１２の製造手順について説
明する。図は上から順に製造工程の流れを示している。
まず母材となるアルカリ金属イオンを含むガラス基板１
１２を用意し、表面を洗浄する。

【００２４】次に、同図（ｂ）に示すように、例えば、
Ｔｉを材料とする薄膜マスク１２５を形成する。このと
き、マスク１２５の開口部１２６は、電子放出素子の配
列に対向する位置を想定して設けられる。

【００２５】次に、薄膜マスク１２５側の面に、ある種
の溶融塩を接触させて、マスク開口部１２６から母材内
部にタリウムイオンを拡散させることにより、高屈折率
領域１１６を形成する。前記溶融塩としては、例えばＴ
ｌ₂ ＳＯ₄ 、ＺｎＳＯ₄ およびＫ₂ ＳＯ₄ を適量含むも
のを用いればよい。

【００２６】そして最後に、薄膜マスク１２５を除去す
ることにより所望の屈折率分布型レンズ１１６を得るこ
とができる。

【００２７】図４は本発明の他の実施例に係る発光管の
一部断面を示す断面図である。この発光管は、前面パネ
ル１１２の光出射面（外面）側にも屈折率分布型レンズ
１２７が形成され、さらに光出射面側に反射防止マスク
１２８が設けられている点が上述実施例の場合と異な
る。各高屈折率分布型レンズ１２７の中心は、各電子放
出素子の電子放出部１２４、蛍光体１１４、高屈折率分
布型レンズ１１６を結ぶ線上にある。そして、高屈折率
分布型レンズ１２７の径は、ここでは、高屈折率分布型
レンズ１１６の径より小さい。これは、蛍光体側の屈折
率分布型レンズ１１６の集光作用により、より小径のレ
ンズであっても、出射光を捕捉することができ、かつ、
より小径とすることにより各レンズ１２７間に生じる余
白に反射防止マスク１２８を設けるためである。反射防
止マスク１２８は例えば黒色の塗料を塗布することによ
り形成される。

【００２８】これによれば、屈折率分布型レンズ１１６
および１２７により２段階で集光されるため、より強い
集光効果が得られる。また、反射防止マスク１２８によ
り、不要な外光反射が低減され、コントラストが向上す
るという効果がある。

【００２９】なお、本発明で用いられる電子放出素子
は、前記表面伝導形放出素子以外であっても、例えばＳ
ＲＩ研究所のスピントの報告（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ，３９（１９６８）３５０４）で公知にされている
ような、針状エミッタを用いた冷陰極やＭＩＭ型の冷陰
極、もしくは、特公昭５６−１５５２９号公報において
公知にされているような、ＰＮ接合を含む冷陰極を用い
ても構わない。要は、電子放出特性が良好で、微細化が
可能であり、高い位置精度で配列形成可能な電子放出素
子が本発明では好適である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、屈
折率分布型レンズは蛍光体の発光面に極めて近接してい
るため、光の利用効率を従来よりも大巾に向上すること
ができる。また、屈折率分布型レンズは接着部分を有し
ないため、剥離面による輝度低下等を生じることなく、
高輝度で高コントラストな照明を行うことができる。ま
た、電子放出素子は電子放出部が微小であるため、屈折
率分布型レンズの中心軸付近の蛍光体に、強度の大きな
電子ビームを集中的に照射することができ、したがっ
て、蛍光体からの光をさらに高い効率で利用することが
できる。また、反射防止マスクを設けた場合は、不要な
外光の反射を防止し、コントラストをさらに向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る発光管の部分的な断
面図である。

【図２】図１の装置における電子源の平面図である。

【図３】図１の装置における屈折率分布型レンズの製
造工程の説明図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る発光管の部分的な
断面図である。

【図５】従来例に係る発光管の一部断面を示す断面図
である。

【符号の説明】

１１０：背面パネル、１１１：側面パネル、１１２：前
面パネル、１１３：透明電極、１１４：蛍光体、１１
６，１２７：高屈折率部（屈折率分布型レンズ）、１１
７：電子放出素子、１２２：電子放出素子の正極側電
極、１２３：電子放出素子の負極側電極、１２４：電子
放出部、１２８：反射防止マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の真空外囲器と、真空外囲器の背
面部材の内側面に形成した複数の電子放出素子と、真空
外囲器の前面部材の内面側に設けられ、各電子放出素子
からの電子ビームの照射により複数の輝点を生じる蛍光
体と、真空外囲器の前面部材の内側部分に形成され、蛍
光体に生じる各輝点からの光をそれぞれ集光する複数の
屈折率分布型レンズとを具備することを特徴とする平板
型発光管。
【請求項２】真空外囲器の前面部材の外側部分に形成
され、前記屈折率分布型レンズよりも小さい半径を有
し、かつ前記各屈折率分布型レンズからの光をそれぞれ
集光する複数の屈折率分布型レンズを備える、請求項１
記載の平板型発光管。
【請求項３】真空外囲器の前面部材外面の屈折率分布
型レンズの周辺に外光反射防止マスクを有する、請求項
２記載の平板型発光管。