JPH0689654A - 電子放出用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極表面に複数の先細り状の凸部を形成し、
低電圧駆動可能な電子放出用電極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を形成す
る物質よりもその仕事関数の小さい物質により形成され
ている。凸部３は、電極本体２側から先端側ほど細くな
る円錐形に形成されており、電極本体２の長手方向に複
数個列状に並んで形成されている。この電子放出用電極
１では、円錐形の凸部３、特にその先端部の電界強度が
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ので、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
表面に複数の先細り状の凸部を形成することにより、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、その先
端側端部がその該表面側端部よりも細い凸部を複数個形
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、例えば、
請求項３に記載するように、その高さが百から数千オン
グストロームであってもよい。

【０００９】

【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、その先端側端部がその該表面側端部より
も細い凸部を複数個形成されている。

【００１０】したがって、従来の平坦な電極表面の電界
強度よりも、複数形成された先細り状の凸部の電界強度
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。

【００１１】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。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００１３】図１及び図２は、電子放出用電極の一実施
例を示す図である。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】凸部３は、電極本体２の表面に電極本体２
の長手方向に列状に点在して、複数個形成されており、
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
されている。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
を電極本体２と同じ物質で形成してもよい。また、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。

【００１７】また、凸部３は、その電極本体２側の端部
からその先端にいくほど細くなる円錐形に形成されてお
り、その先端は、尖っている。凸部３は、その底面の幅
Ｗやその高さＨは、凸部３の近傍に発生させる電界強度
との関係から適宜設定されるが、その底面の幅Ｗとして
は、例えば、数十から数百マイクロメートル、その高さ
Ｈとしては、例えば、百から数千オングストロームに形
成されている。

【００１８】次に、この電子放出用電極１の製造方法に
ついて説明する。

【００１９】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、上記凸部３用の物質により形成した円錐柱を上記凸
部３を形成させる位置に立てて固着させることにより行
なう。この凸部３用の円錐柱は、例えば、上記凸部３用
の物質で円柱を形成し、この円柱を２枚の金属の間に並
べて、該円柱の高さ方向の一端側に位置する２枚の金属
を互いに押し付けつつ、該円柱の幅方向に往復動させる
ことにより、形成することができる。なお、凸部３の形
成方法は、上記方法に限るものではなく、例えば、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用の物質により膜を
上記高さＨに該当する厚さに形成する。次に、この膜を
削って凸部３の底部の幅Ｗを有し電極本体２の長手方向
に延在する帯状の凸部に形成し、さらに、この帯状の凸
部を削って凸部３の底部の幅Ｗを有する四角柱に所定間
隔毎に形成する。この四角柱を物理的方法、例えば、エ
ッチングや機械的研磨等により円柱形に削り、凸部３を
形成する。あるいは、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。

【００２０】次に、作用を説明する。

【００２１】図２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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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の表面に円錐形の凸部３が複数列状
に形成されており、駆動電圧が供給されると、この円錐
形の凸部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、円錐形の凸部３の先端部に発生する
電界強度が大きくなる。したがって、円錐形の凸部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。

【００２５】また、凸部３が円錐形に形成されているた
め、その先端の電界強度が、特に大きくなり、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。

【００２６】さらに、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、さらにより一層低い駆動電圧で電子を放出させるこ
とができ、駆動電圧をさらにより一層低くすることがで
きる。

【００２７】以上説明したように、電極本体２の表面に
複数の円錐形の凸部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。

【００２８】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。

【００２９】なお、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。

【００３０】図３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、電極本体の表面を電
極本体を構成する物質の仕事関数よりも小さい仕事関数
の物質で被覆し、さらにその表面に先細り状の凸部を形
成したものである。

【００３１】すなわち、図３において、電子放出用電極
３０は、電極本体３１の表面が、電極本体３１を形成す
る物質よりも仕事関数の小さい物質による膜３２で被覆
されており、膜３２は、その表面が平坦に形成されてい
る。この膜３２の表面には、複数の凸部３３が電極本体
３１の長手方向に列状に形成されており、凸部３３は、
その電極本体３１側の端部からその先端にいくほど細く
なる四角柱形に形成され、かつ、その電極本体３１の長
手方向の一方側の面が電極本体３１の表面に鉛直に形成
されるとともに、他方側の面が該一方側の面の方向に傾
斜して形成されている。また、凸部３３の先端は、平坦
な四角形に形成されている。なお、凸部３３は、その底
面の幅Ｗやその高さＨは、上記実施例と同様に、凸部３
３の近傍に発生させる電界強度との関係から適宜設定さ
れる。この凸部３３は、膜３２と同じ物質により形成し
てもよいし、膜３２よりもさらに仕事関数の小さい物の
物質で形成してもよい。

【００３２】この電子放出用電極３０の製造方法は、ま
ず、上記実施例と同様に電極本体３１を形成し、この電
極本体３１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、上記膜を所望の厚さに形成す
る。このとき、凸部３３を膜３２と同じ物質で形成する
ときには、例えば、膜の厚さを上記膜３２と凸部３３の
高さＨを加算した厚さに形成し、その後、通常の切断方
法、例えば、エッチング等の化学的方法や機械的研磨等
の物理的方法により、膜を切断して、凸部３３を形成す
る。また、このとき、凸部３３を膜３２と異なる物質で
形成するときには、例えば、電極本体３１の表面に形成
した膜を、そのまま膜３２として使用し、この膜３２の
表面に凸部３３を上記実施例と同様の方法により形成す
る。

【００３３】したがって、本実施例においても、上記実
施例と同様に、先細り状の凸部３３の先端部近傍に発生
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。特に、本実施例
では、電極本体３１の表面を電極本体３１を形成する物
質よりも仕事関数の小さい物質で形成した膜３２により
被覆しているので、膜３２表面や凸部３３に発生する電
界強度をさらに大きくすることができ、駆動電圧をより
一層低くすることができる。また、凸部３３を膜３３よ
りも仕事関数の小さい物質で形成すると、凸部３３に発
生する電界強度をさらにより一層大きくすることがで
き、駆動電圧をさらにより一層低くすることができる。

【００３４】また、この電子放出用電極３０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。

【００３５】なお、凸部の形状としては、上記各実施例
に示した円錐形の凸部３や四角柱形の凸部３３の形状に
限るものではなく、その先端側端部がその該表面側端部
よりも細い形状であればよい。

【００３６】また、上記各実施例においては、凸部３や
凸部３３を電極本体２や電極本体３１を被覆する膜３２
の表面にその長手方向に複数個並べて形成しているが、
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の幅方向にも複数個並べて形成し、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
部を形成したり、電極本体２や電極包帯３１の表面に均
一に点在させて形成するようにしてもよい。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】

【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、その先端側端部がその該表面側端
部よりも細い凸部を複数個形成しているので、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
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。

【００４０】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。

【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３】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、３３ 凸部 ３２ 膜 １１ 平面型蛍光ランプ ２１ 下ガラス板 ２２ 上ガラス板

Claims (3)

【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、その先端側端部がその該
   表面側端部よりも細い凸部を複数個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、その高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または請
   求項２に記載の電子放出用電極。