JPH0689653A - 電子放出用電極及びそれを用いた平面型ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極表面に複数の凸部を形成し、またこの電
極を平面型ランプに適用して、低電圧駆動可能な電子放
出用電極及びそれを用いた低消費電力の平面型ランプを
提供することを目的とする。 【構成】 電子放出用電極１は、電極本体２の表面に凸
部３が形成されており、凸部３は、電極本体２の幅方向
に帯状に複数個平行に形成されている。この凸部３、特
にその角部の電界強度が大きくなり、低電圧駆動が可能
となる。また、凸部３は、電極本体２を構成する物質よ
りもその仕事関数の小さい物質で形成されている。その
結果、凸部３の電界強度がより一層大きくなり、駆動電
圧をより一層低くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出用電極及びそ
れを用いた平面型ランプに関し、詳しくは、ガスレーザ
や蛍光ランプ及び電子顕微鏡の電子銃等に使用され、そ
の駆動電圧の低電圧化を図った電子放出用電極及びそれ
をそれを用いた平面型ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から蛍光ランプにおいては、その電
極に平面電極を使用し、この平面電極に駆動電圧を印加
して、電子を放出させている。この放出させた電子によ
り蛍光ランプの内表面に塗布された蛍光物質を発行さ
せ、蛍光ランプを点灯させている。このような従来の蛍
光ランプに使用されている平面電極は、その表面が平坦
であり、電子の放出が起こり難く、電子を放出するのに
かなり高い駆動電圧を必要とする。

【０００３】そこで、従来、駆動電力を低くするため
に、平面電極の表面に、さらに平面電極を形成する物質
よりもその仕事関数（金属や半導体の結晶表面から１個
の電子を表面のすぐ外側に取り出すのに必要な最小のエ
ネルギー）の小さい物質を平坦状に塗布したり、ホロー
カソード構造にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子放出用電極にあっては、電極表面にその
電極を形成する物質よりも仕事関数の小さい物質を塗布
したものにあっても、その表面が平坦に形成されていた
ため、なお電子の放出が起こり難く、電子を放出するの
にかなり高い駆動電圧を必要としていた。また、ホロー
カソード構造としたしたものであっても、電極自体の駆
動電圧は、なお高い駆動電圧を必要としていた。

【０００５】また、このような電子放出用電極を利用し
た平面型ランプにあっては、その駆動電圧が高いことか
ら、消費電力が多く、特に、液晶表示装置のバックライ
ト等の電池駆動する装置に適用する場合には、消費電力
の低減化が要請される。

【０００６】そこで、本発明は、電子放出用電極の電極
表面に複数の凸部を形成することにより、また、このよ
うな電極を平面型ランプに適用することにより、電極表
面に高電界部分を形成して、電子放出が発生し易くし、
従来よりも低い駆動電圧で、電子放出を行なえる電子放
出用電極及びそれを用いた低消費電力の平面型ランプを
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子放出用電極
は、所定の電極用物質で所定形状に形成された電子放出
用電極において、前記電子放出用電極の表面に複数の所
定形状の凸部を形成することにより、上記目的を達成し
ている。

【０００８】この場合、前記凸部は、例えば、請求項２
に記載するように、前記電極用物質よりもその仕事関数
の小さい物質で形成されていてもよく、また、請求項３
に記載するように、前記電子放出用電極の幅方向に帯状
に延在して複数平行に形成されていてもよい。

【０００９】さらに、前記凸部は、例えば、請求項４に
記載するように、その厚さが百から数千オングストロー
ムであってもよく、また、請求項５に記載するように、
前記凸部は、その幅が数十から数百マイクロメートルで
あってもよい。

【００１０】本発明の平面型ランプは、所定形状の一対
のガラス板により密閉され、その内部に不活性ガスの封
入された平面型ランプにおいて、前記密閉された平面型
ランプ内に、その表面に複数の所定形状の凸部の形成さ
れた電子放出用電極を配設することにより、上記目的を
達成している。

【００１１】この場合、前記凸部は、例えば、請求項７
に記載するように、前記電子放出用電極を形成する物質
よりもその仕事関数の小さい物質で形成してもよい。

【００１２】

【作用】本発明の電子放出用電極によれば、電子放出用
電極の表面に所定形状の複数の凸部が形成されている。

【００１３】したがって、従来の平坦な電極表面の電界
強度よりも、複数形成された凸部の電界強度が高くな
く、電子放出用電極からの電子の放出が容易となる。そ
の結果、従来よりも低い駆動電圧により放電が開始さ
れ、停電圧駆動が可能となる。

【００１４】この場合、前記凸部を、前記電極用物質よ
りもその仕事関数の小さい物質で形成すると、電子の放
出をより一層低い駆動電圧で行なわせることができ、駆
動電圧をより一層低くすることができる。

【００１５】また、本発明の平面型ランプによれば、所
定形状の一対のガラス板により密閉され、その内部に不
活性ガスの封入された平面型ランプ内に、その表面に複
数の所定形状の凸部の形成された電子放出用電極が配設
されている。

【００１６】したがって、平面型ランプの電子放出用電
極を、上述のように従来よりも低電圧で駆動することが
でき、平面型ランプの消費電力を削減することができ
る。

【００１７】この場合、前記凸部を、前記電子放出用電
極を形成する物質よりもその仕事関数の小さい物質で形
成すると、電子放出用電極をより一層低い駆動電圧で駆
動させることができ、平面型ランプの消費電力をより一
層削減することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００１９】図１〜図３は、電子放出用電極及びそれを
用いた平面型ランプの一実施例を示す図である。

【００２０】図１において、電子放出用電極１は、電極
本体２と電極本体２の表面に形成された凸部３により構
成されている。

【００２１】電極本体２は、例えば、ステンレス、銅
（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）あるいはニッケル合金等の
比較的仕事関数の小さい物質で形成され、本実施例で
は、略四角柱型に形成されている。この電極本体２の表
面は、通常の電子放出用電極と同様に、平坦に形成され
ている。

【００２２】凸部３は、電極本体２の表面に電極本体２
の幅方向に延在する帯状に形成されており、複数個平行
に形成されている。また、凸部３は、その表面が平坦に
形成されており、その幅Ｗが、例えば、数十から数百マ
イクロメートル、その厚さＨが、百から数千オングスト
ロームに形成されている。さらに、凸部３は、電極本体
２よりも仕事関数の小さい物質、例えば、チタン酸窒素
やランタンヘキサボライト（ＬａＢ6 ）で形成されてお
り、この凸部３の物質としては、電極本体２をどのよう
な物質で形成するかにより、その電極本体２の仕事関数
との関係で、適宜好適な物質を選択することができる
が、この場合、その電極本体２の仕事関数よりも小さい
物質を、後述するように、凸部３の近傍に発生させる電
界強度との関係から適宜選択する。なお、凸部３と隣接
する凸部３との間隔は、実験や電界強度に基づく計算等
から、電子放出用電極１の駆動電圧を最も小さくするこ
とのできる間隔に適宜設定する。

【００２３】次に、この電子放出用電極１の製造方法に
ついて図２に基づいて説明する。

【００２４】電子放出用電極１を製造するには、まず、
通常の電子放出用電極を製造するのと同様の製造方法で
電極本体２を上記物質で形成し、この電極本体２の表面
に、通常の成膜技術、例えば、スパッタリングや真空蒸
着により、上記凸部３用の物質により膜４を上記所望の
厚さＨに形成する。膜４を形成すると、次に、この膜４
を上記所望の幅Ｗ毎に切断し、図１に示すように凸部３
を形成する。この膜４の切断は、通常の切断方法により
行なうことができ、化学的方法としては、例えば、エッ
チング等が、また、物理的方法としては、機械的研磨等
がある。

【００２５】なお、電子放出用電極１の製造方法として
は、上記方法に限るものではなく、例えば、電極本体２
を通常の製造方法で製造し、この電極本体２の表面を形
成する凸部３の形状に合わせてマスキングを行なう。マ
スキングした電極本体２に対して、上記通常の成膜技術
により成膜し、その後、マスキング材を除去することに
より凸部３を形成して、電子放出用電極１を製造しても
よい。

【００２６】次に、作用を説明する。

【００２７】図３は、アクティブマトリックスカラー液
晶表示装置１０の正面断面図であり、上記電子放出用電
極１は、そのアクティブマトリックスカラー液晶表示装
置１０の平面型蛍光ランプ１１の電極として適用されて
いる。

【００２８】すなわち、図３において、アクティブマト
リックスカラー液晶表示装置１０は、その液晶表示パネ
ル１２が、下偏光板１３、下ガラス基板１４、ＴＦＴマ
トリックス１５、シール材１６、液晶１７、カラーフィ
ルタ１８、上ガラス基板１９及び上偏光板２０等を積層
して形成されており、液晶１７は、下ガラス基板１４、
シール材１６及び上ガラス基板１９により密閉された室
内に封入されている。また、この密閉室内の下面にＴＦ
Ｔマトリックス１５が設けられ、密閉室内の上面にカラ
ーフィルタ１８が設けられている。ＴＦＴマトリックス
１５は、通常の液晶表示パネル１２に使用されているも
ので、信号電極と操作電極の交点にＭＯＳ（Metal Oxid
e Semiconductor） トランジスタによるＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor）をマトリックス状に形成したものであ
る。

【００２９】この液晶表示パネル１２の下面（裏面）に
平面型蛍光ランプ１１が配設されており、平面型蛍光ラ
ンプ１１は、下ガラス板２１と上ガラス板２２により密
閉された室２３内にアルゴンガスが封入され、密閉室２
３内の両側部に上記電子放出用電極１がその表面が相対
向する状態で一対配設されている。そして、下ガラス板
２１及び上ガラス板２２の内面には、蛍光物質が塗布さ
れている。この各電子放出用電極１には、それぞれ駆動
電圧を供給するための端子２４が接続されており、各端
子２４には、リード線２５が接続されている。このリー
ド線２５から各電子放出用電極１に駆動電圧が供給され
る。

【００３０】各電子放出用電極１は、図１に示したよう
に、その電極本体２の表面に凸部３が形成されており、
駆動電圧が供給されると、この凸部３の近傍に発生する
電界強度が、凸部３が形成されていないときの平坦な電
極本体２だけのときよりも大きくなる。特に、凸部３の
角部に発生する電界強度が大きくなる。したがって、凸
部３の形成された電子放出用電極１は、凸部３の形成さ
れていない従来の平坦な電子放出用電極に比べて、電子
を放出し易くなり、電子放出用電極１を使用した平面型
蛍光ランプ１１の発光開始電圧、すなわち、駆動電圧が
低くなる。その結果、電子放出用電極１を使用した平面
型蛍光ランプ１１の消費電力が少なくなり、アクティブ
マトリックスカラー液晶表示装置１０の消費電力を低減
することができる。したがって、このアクティブマトリ
ックスカラー液晶表示装置１０を適用した電池仕様の電
子機器、例えば、ブック型パーソナルコンピュータやワ
ードプロセッサ等の消費電力を低減することができ、電
池仕様の電子機器にも充分適用することができる。ま
た、電子放出用電極１は、その凸部３を仕事関数の小さ
い物質、特に、電極本体２を形成する物質よりもその仕
事関数の小さい物質で形成しているので、より一層低い
駆動電圧で電子を放出させることができ、駆動電圧をよ
り一層低くすることができる。その結果、消費電力をよ
り一層低減することができる。

【００３１】以上説明したように、電極本体２の表面に
複数の凸部３を形成しているので、従来の平坦な電極表
面の電界強度よりも、複数形成された凸部３の電界強度
が高くなり、電子放出用電極１からの電子の放出を容易
なものとすることができる。その結果、従来よりも低い
駆動電圧により放電を開始させることができ、停電圧駆
動が可能となる。

【００３２】また、凸部３を、電極本体２を形成する物
質よりもその仕事関数の小さい物質で形成しているの
で、電子の放出をより一層低い駆動電圧で行なわせるこ
とができ、駆動電圧をより一層低くすることができる。

【００３３】さらに、この電子放出用電極１を平面型蛍
光ランプ１１に適用すると、平面型蛍光ランプ１１の電
子放出用電極１を、従来よりも低電圧で駆動することが
でき、平面型蛍光ランプ１１の消費電力を削減すること
ができる。

【００３４】図４は、本発明の電子放出用電極の他の実
施例を示す図であり、本実施例は、電極本体自体に凸部
を形成したものである。

【００３５】すなわち、図４において、電子放出用電極
３０は、電極本体３１の表面に帯状の凸部３２が形成さ
れており、凸部３２は、電極本体３１の表面自体に研磨
等を施すことにより形成されている。凸部３２は、上記
実施例と同様に、電極本体３１の幅方向に帯状に複数個
平行に形成されており、その幅Ｗ及び高さＨは、上記実
施例と同様である。この場合、電極本体３１、すなわ
ち、凸部３２は、電極物質としては、比較的仕事関数の
小さい物質により形成されている。

【００３６】したがって、本実施例においても、上記実
施例と同様に、凸部３２の角部近傍に発生する電界強度
を大きくすることができ、従来のような平坦な電極表面
の電子放出用電極よりも、小さな駆動電圧により電子を
放出させることができる。また、この電子放出用電極３
０を平面型蛍光ランプ１１に適用すると、従来よりも低
電圧で駆動することができ、消費電力を低減することが
できる。

【００３７】なお、上記各実施例においては、凸部３や
凸部３２を電極本体２や電極本体３１の表面にその幅方
向に帯状に複数個形成しているが、これに限るものでは
なく、例えば、電極本体２や電極本体３１の長手方向に
も帯状の凸部を複数個形成し、幅方向の帯状の凸部と長
手方向の帯状の凸部とでマトリックス状の凸部を形成す
るようにしてもよい。

【００３８】また、凸部３や凸部３２を帯状に形成する
ものに限るものではなく、例えば、四角柱形状あるいは
円柱形状の凸部を電極本体２や電極本体３１の表面に複
数個形成してもよい。この場合、四角柱や円柱の凸部を
電極本体２や電極本体３１の幅方向に列状に点在させて
複数列形成したり、幅方向と長手方向にマトリックス状
に点在させて複数列形成してもよい。

【００３９】さらに、上記各実施例においては、電子放
出用電極１や電子放出用電極３０を平面型のものに適用
したが、平面型のものに限るものでないことはいうまで
もない。

【００４０】また、電子放出用電極１や電子放出用電極
３０を平面型ランプに適用した場合について説明した
が、これに限るものではなく、例えば、ガスレーザや電
子顕微鏡の電子銃の電極等としても適用することができ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明の電子放出用電極によれば、電子
放出用電極の表面に所定形状の複数の凸部を形成してい
るので、従来の平坦な電極表面の電界強度よりも、複数
形成された凸部の電界強度が高くなり、電子放出用電極
からの電子の放出を容易なものとすることができる。そ
の結果、従来よりも低い駆動電圧により放電を開始させ
ることができ、停電圧駆動することができる。

【００４２】また、凸部を、電極用物質よりもその仕事
関数の小さい物質で形成しているので、電子の放出をよ
り一層低い駆動電圧で行なわせることができ、駆動電圧
をより一層低くすることができる。

【００４３】また、本発明の平面型ランプによれば、平
面型ランプの電子放出用電極を、上述のように従来より
も低電圧で駆動することができ、平面型ランプの消費電
力を削減することができる。

【００４４】また、凸部を、前記電子放出用電極を形成
する物質よりもその仕事関数の小さい物質で形成してい
るので、電子放出用電極をより一層低い駆動電圧で駆動
させることができ、平面型ランプの消費電力をより一層
削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子放出用電極の一実施例の斜視
図。

【図２】本発明に係る電子放出用電極の製造方法を説明
するための電子放出用電極の斜視図。

【図３】本発明に係る電子放出用電極及びその電子放出
用電極を使用した平面型蛍光ランプを適用したアクティ
ブマトリックスカラー液晶表示装置の正面断面図。

【図４】本発明に係る電子放出用電極の他の実施例の斜
視図。

【符号の説明】

１、３０ 電子放出用電極 ２、３１ 電極本体 ３、３２ 凸部 ４ 膜 １１ 平面型蛍光ランプ ２１ 下ガラス板 ２２ 上ガラス板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の電極用物質で所定形状に形成され
   た電子放出用電極において、 前記電子放出用電極の表面に複数の所定形状の凸部を形
   成したことを特徴とする電子放出用電極。
2. 【請求項２】 前記凸部は、前記電極用物質よりもその
   仕事関数の小さい物質で形成されたことを特徴とする請
   求項１記載の電子放出用電極。
3. 【請求項３】 前記凸部は、前記電子放出用電極の幅方
   向に帯状に延在して複数平行に形成されたことを特徴と
   する請求項１又は請求項２記載の電子放出用電極。
4. 【請求項４】 前記凸部は、その厚さが百から数千オン
   グストロームであることを特徴とする請求項１から請求
   項３のいずれかに記載の電子放出用電極。
5. 【請求項５】 前記凸部は、その幅が数十から数百マイ
   クロメートルであることを特徴とする請求項３記載の電
   子放出用電極。
6. 【請求項６】 所定形状の一対のガラス板により密閉さ
   れ、その内部に不活性ガスの封入された平面型ランプに
   おいて、 前記密閉された平面型ランプ内に、その表面に複数の所
   定形状の凸部の形成された電子放出用電極を配設したこ
   とを特徴とする平面型ランプ。
7. 【請求項７】 前記凸部は、前記電子放出用電極を形成
   する物質よりもその仕事関数の小さい物質で形成された
   ことを特徴とする請求項６記載の平面型ランプ。