JPH02242561A - 平面光源 - Google Patents

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】 本発明は平面光源に関しかつより詳細にはデイスプレィ
ユニット（液晶スクリーン）の後部照明、写真フィルム
の後部照明等に使用されるような限定された厚さの広範
囲の平面光源に関するものである。

現在まで一定の範囲の平面光源を得るために専門家は主
として２つの個となる方法を使用した。

第１の方法は蛍光源かっとくに数を変化して並置される
管の形において使用することからなる。

実用的な言葉で言えば、並置される放出管型の蛍光管が
使用される。これは、市場に存在する蛍光管の最小寸法
に関して、適切な照明均一性を持たずかつその厚さが最
小で約１ｃｍである照明表面を導く。

第２の方法はエレクトロルミネセント源を使用すること
からなる。蛍光源の場合と異なって、プレー１・によっ
て厚生されるエレクトロルミネセント光源であるが、こ
れらの装置は非常に不十分な効率を有しかつそれらは特
定の照明強度を得るために比較的大量の熱を放出する。

そのうえ、このような装置は限定された寿命を有する。

上述した２つの欠点は夜間の使用のごとき極めて特別な
用途を除けはエレクトロルミネセント光源の使用をこれ
までかなり制限していた。

本発明は簡単な手段を使用して容易に製造去れることが
できかつ制限された厚さ（約２　ｍｍ）および非常に良
好な照明均一性および非常に長い寿命を備えた高い輝度
（数千キャンドル／平方メートル）を有する装置となる
平面光源に関する。

それゆえ、本発明は、２つの平行な絶縁平面壁および側
壁によって画成された真空密閉体からなり、前記平面壁
の各々にかつ前記密閉体内に絶縁層で被覆された導電性
電極が配置されかつこれら２つの壁−電極−絶縁層構体
は透明であり、前記絶縁層の一方−にには陰極発光材料
層が配置され、重犯側壁の近傍にかつ前記２つの導電性
電極の外部には電子源が設けられそしてまた電源が２つ
の電位（Ｖａｎｏｄｅ、　Ｖｒｅｓｔ）を前記２つの導
電性電極に交互に印加するために設けられ、その結果前
記電子源によって放出される電子が前記電極によって交
−Ｑ：に集められることを特徴とする平面光源に関する
。

理解されるように、本発明による平面光源は陰極発光材
料（例えばテレビジョン受像機の陰極線管においてすで
に使用されている）を利用する。

材料は、一定の運動エネルギを有する電子による衝突の
作用下で、光線を放出するとき陰極発光であるようなも
のである。そのような公知の陰極発光材料はしばしば　
［蛍光体−１と呼ばれる。

本発明によれば、従来の陰極発光材料が平面コンデンサ
の接極子の一方の内面を被覆し、対応する電極が、平面
コンデンサの反対の接極子の電極であるような、電気絶
縁層で被覆された導電性材料によって構成されている。

本発明による光源がその平面壁の一方から照明するため
に構成されるとき、少なくとも対応する壁および電極お
よび前記壁に配置された絶縁材料は透明でなくてはなら
ず、すなわち、陰極発光により放出された光の通過を許
容しなければならない。この光源がその２つの平面壁か
ら照明するために構成されるとき、対応する絶縁材料と
ともに、２つの平面壁および電極は透明でなければなら
ない。

コンデンサを収容している真空密閉体内にそれ自体公知
の電子源（加熱フィラメント、接点等）が設けられ、そ
れは高圧下のアノードとして選択された接極子を配置し
た後、前記アノードの近傍に負の電荷の雲の形に置かれ
た電子を堆積することにより上述した平面コンデンサの
充電を可能にし、電極に堆積された絶縁材料はこれらの
負の電荷がアノードを通って流れるのを阻止する。コン
デンサの充電がこの方法において発生されるとき、電子
が２つの導電性電極に２つの異なる電位を交互に印加す
る電源によって振動されるならば、その結果電子はこれ
らの電極にわって交互に集められ、電子は次いで接極子
を分離する領域において接極子間に印加される信号の周
波数で振動し、かくして電子が各サイクルの間中衝突す
る陰極発光材料の励起を引き起こし、その結果光が放出
される３゜安定した作動状態において、真空密閉体中の
電子源は、絶縁体中の電気的欠陥を一定数に維持しなが
ら、その欠陥による電子漏洩をいつでも補正するため以
外は、実質りもはや電流を供給（７ない。

使用されることができる電子源はポットソース（加熱フ
ィラメント）またはコールドソース（フオ）・放出、フ
ィールド効果）であることができる。

はん発明によれば、光源において振動する電子の数はこ
のようにして製造された平面コンデンサのキャパシタン
スに対応しかつそれゆえコンデンサの寸法、絶縁体の厚
さおよび接極子に印加される電圧によって完全に決定さ
れる。それは使用される補助電子源の放出特性に依存し
ない。言い替えれば、永続的な作動の間中、ソースの観
察者によって感じられる光の感覚は、各サイクルの間中
放出される光の量が一定であるため、振動周波数にのみ
結果として依存する。これは陰極発光によって発生され
た照明の均一性を保証する。

本発明による平面光源の利点の１つはその構造が限定さ
れた厚さ（２ｍｍまで）の平面源の製造お上び非常に広
い表面（例えば困難なく数平方デシメ）・ル）と完全に
矛盾がない。

光源の２つの接極子間で振動する電子が多くの場合に使
用されるので、それらを電子源によって発生ずるために
消費されるエネルギは非常に少なくすることができる。

本発明による平面光源は非常に高い輝度で放出すること
ができ、それは接極子によって付与される電圧および光
源の周波数の両方によって調整されることができ、２つ
のパラメータハはぼ直線的な方法において前記輝度に影
響を及ぼず。

最後に、この光源の決して顕著でなくはない利点は最適
な作動条件（約１ないし数ギロボルトの電位差および良
好な電気的絶縁）下に置かれた陰極発光材料の寿命と実
質に同一である非常に長い寿命を有するということであ
る。

以下に、本発明をそれによる平面光源の実施例および添
付図面に関連して詳細に説明する。

第１図は側壁２および平行でかつ透明でありそして例え
ばガラスから作られる２つの平面壁、すなわち、」一方
壁３および下方壁４によって画成された真空密閉体１内
に本発明による平面光源の要素を示しそしてこれらの要
素は壁３上に密閉体Ｉ内に配置された透明導電性電極５
：壁／ｍｌ−に密閉体１内の導電性電極６．導電性電極
５，６をそれぞれ被覆する２つの絶縁材料層７，８およ
び接極子の一方、この場合に下方の接極子上の陰極発光
材料層９を有する。電圧発生器１０は電極５，６の電位
の制御を可能にする。

装置は、その端子に電圧Ｖ＋ｓおよび■、ｓが印加され
る例えば加熱フィラメント型の電子源によって完成され
る。

第１図の実施例において、側壁３および４は側壁２うえ
に密封されたガラス板によって構成される。

」一方ガラス基板３は、約１０００オンゲストロムの厚
さを有するスズでドーピングされたインジウム酸化物に
より構成された透明導電体５で被覆され、一方該導電体
５を被覆する絶縁層７は約５マイクロメータの厚さを有
するシリカ層である。

下方ガラス基板４は金属導電体６で被覆される。

最も一般的な場合であるように、前記導電体６が透明で
あるべきでないとき、それは約１０００オングストロー
ムの厚さを有するアルミニウム堆積（蒸着）によって構
成されることができる。導電体６は、一致する層７と同
様に、約５マイクロメタの厚さのシリカ堆積によって作
られる薄い絶縁フィルム８を支持する。該絶縁フィルム
８」二には粉末からのスクリーンプロセス印刷によるか
または約１マイクロメータの厚さの直接薄膜堆積によっ
て製造された陰極発光材料層９が配置される。

専門家は本発明において使用できる陰極発光材料を十分
に知っておりそして彼は例えば赤での光放出を得るため
にユーロピウムでドーピングされたイツトリウムオキシ
ザルファイドＹ　２０２　Ｓまたは緑での光放出のため
に銅およびアルミニウムでドピングされた硫化亜鉛Ｚｎ
Ｓ、または青での光放出のために銀でドーピングされた
硫化亜鉛ＺｎＳを使用することができる。

本発明によれば電子放出源１１は、例えば熱電気作用に
より放出している加熱フィラメント、フィールド（電界
）効果により放出している導電性マイクロ接点およびフ
ォト放出効果により放出しているフィルムのごとき、公
知の材料から製造されることかできる。

第１図に示された構体は、 Ｉ）光源の上方壁３上の透明導電体５のＶｓｕｐと呼ば
れる電位への上昇： ２）下方壁４に堆積された金属導電体６の電位Ｖｉｎｆ
への上昇； ３）電子源１１がＶｓｕｐまたはＶｉｎｆより低くなけ
ればならない１またはそれ以ト一の電位に接続されるこ
とができる、 ことを可能にする外部への電気的接続を備えている。

電子源が加熱フィラメントに、につで構成される場合に
は、２つの接続（第１図に示される場合）はそれを外部
に接続しかつそれぞれ電位Ｖ、ｓおよびｖ、ｓを受ける
。電子源がマイクロ接点によって構成される場合には２
つの接続はまだ必要であり、しかも一方はマイクロ接点
を支持するカソードのためにかつ他方は電子抽出制御グ
リッドのために使用される。

電子源１１がフォト放出層によって構成される場合には
、外部への１つの接続のみが要求される。

すべての場合において、専門家は、アノードとして２つ
の導電体５または６の一方を選んだ後、これら２つの同
一導電体５および６によって形成された平面コンデンサ
の充電を得るために電子源１１をどのように使用するか
を知るだろう。

明細書の残部は最も頻繁に遭遇される場合、すなわち電
子源１１が加熱フィラメントによって構成される場合に
その２つの端部がそれぞれの電位Ｖ、ｓおよび■、ｓに
一トー昇されることにのみ菖゛及する。

第１図の実施例において、壁の一方３−導電性電極５−
絶縁層７構体は透明でありそして光源はＩ側でのみ放出
する。本発明の範囲を逸脱することなしに、また、透明
材料から２つの壁３，４．２つの電極５，６および２つ
の絶縁層７．８を製造することにより両面上で放出する
平面光源を製造することができる。

次に第１図に関連して前述されたようなかつ作動が２つ
の段階を有することを考慮して平面光源の作動を説明す
る。最初に、その間中電圧源１０が電極５．６を−・定
の電位に上昇しかつ電子源ＩＩが上述した２つの導電性
電極５，６によって形成されるコンデンサを充電するの
に使用される静止状態として言及される段階がある。こ
の静止状態充電の間中、光源は光線を放出しない。この
静止状態は第２図（２ａ、　２　ｂ、　２　ｃ）に関連
して説明される。動的状態と呼ばれる第２段階は光放出
源の作動期間に対応しかつ第３図に関連して説明される
。

接極子５および６によって形成されるコンデンサがその
間中充電される静止状態作動において、電圧源ＩＯは一
定の電位ＶｓｕｐおよびＶｉｎｆを供給する。第２ａ図
は使用者に提案される２つのＩＩＪ能性を示す。ずなわ
ら、左手側でアノ−ドとしての上方電極の使用を示し、
アノードは約］ｋＶｋ電位（Ｖ　ｓｕｐ　＝　Ｖ　ａｎ
ｏｄｅ）に上昇されかつ下方電極６は０から非常に僅か
だけ異なる静止電位Ｖ　１ｎｆ（Ｖ　１ｎｆＶ　ｒｅｓ
ｔ）に−１−昇される。これに反して、第２ａ図の右手
側部分にはアノードとして下方電極が使用され（Ｖ　１
ｎｆ＝　Ｖ　ｒｅｓｔ）かつ−」１方電極が静止電圧に
持ち来される（Ｖ　ｓｕｐ　＝　Ｖ　ｒｅｓｔ）場合で
ある逆のオプションがしめされる。これら２つのオプシ
ョンは、陰極発光材料を有しないコンデンサ接極子」二
の電荷の蓄積に対応する第２ａ図の左方部分のオプショ
ンを選択するのが一般に好ましい以外は、実質上回等で
ある。第２ａ図の左方部分に戻って、上方導電体５はア
ノードとして役立ちかつ図面に記号で示されるように、
電子源ＩＩを作動すると、次いで導電体５は電位Ｖ　、
ｓ＝　ＯＶおよびＶ、、５＝５Ｖで作動する前記電子源
１１によって放出された電子を集める。これらの条件下
で、電ｒ源ＩＩは実質上下方電極６と同一電位でありか
つ１一方電極５はアノードとして役立ちかってんし源Ｉ
Ｉによって放出された電子雲ｅ　を集める。第２ｂ図は
」−方壁３の近傍における市記同−の電子の密度の変化
１２を示す。かくして、上方導電体５によってこの方法
において集められた電子は、絶縁層７がそれらがコンデ
ンサ回路に直接流れるのを阻ＩＬするため、」一方電極
５によって除去さイ１ない。かくして、同一・電子は局
部電位が放出源の電位と同一の値に達するまで密閉体１
の真空と絶縁層７との間の中間面に蓄積する。この条件
が満たされるとき、絶縁層近傍の電位は放出電子源ＩＩ
とアットとして使用する上方電極５との間に印加される
電位とほぼ同一である。かくして、選択された例におい
て、この電位は絶縁層７および８のために選ばれた５マ
イクロメータの厚さを正当化する約ｌｋＶである。

したがって、光源のコンデンサのこの充電用の終わりに
おいて、平衡の状態において」一方アノド導電体５によ
って集められた電子の数は電子源１１と収集電極５との
間の電位差に比例しそしてこのようにして形成されたコ
ンデンサであるような、絶縁体７の厚さの逆である。

第２ａ図の右方部分および第２ｃ図は使用者が上方電極
を静止に置きかつそれによりアノードを形成するために
下方電極６を１ｋＶの電位に−）−昇するように選択し
た対称的な選択を示す。この実施例は、それが前記実施
例に厳密に対称的でありかつ専門家にはすでに明らかで
あるため、説明され■４ ない。第３図を参照して光源の動的状態について説明す
る。すなわち、先行の静止光電相の後で、陰極発光層９
への負電荷の衝突により光放出作用を得るために、導電
性電極５および６の電位の周期的逆転がある。

もしも、第２ａ図の左半分に示された電位の状態を基礎
にして上方および下方導電体５．６にそれぞれ印加され
る電位の逆転があるならば、電子雲が下方電極６にむか
って移動しかつ陰極発光層９に衝突する第３図の図が得
られ、かくして光源の外部に向かうフォトンｈνの放出
を引き起こす。

充電領域を逆転するモ　メントで陰極発光材料に衝突す
る電子は光の放出に至りかつ電圧源１０が周期的な現象
を得かつ光源からの光の連続放出を引き起こすために電
位ＶａｎｏｄｃおよびＶｒｅｓｔを電極５および６に交
互に供給するのに十分である。

もしもＱ／ｍｍ２が収集電極の近傍に平方ミリメトル当
たりに蓄えられた電ｕｎｉを示すのに使用されるならば
、ｆが上方および下方電極間の電圧源１０による電位の
逆転周波数とすると、陰極発光層９に向けられる電流は
１−Ｑｆで表される子とができる。

本発明の実用的な実施例において、絶縁体７および８は
５マイクロメートルの厚さが付与されかつそれらは５の
指数を有するシリカから作られ、２つの導電性電極間に
は］ｋＶの電位差がありかつＩＯ−り−［１ンに近い充
電／ｍｍ２　　および約］ＯｍＡ／ｍｍ２の充電電流に
至る電圧源用の］ｋＨｚの交番周波数がある。

かくして、現在使用されている陰極発光材料を考慮して
、数千ｃｄ／ｍ２の輝度が得られる。

さらに、動的状態に先行する相として前述された静止状
態は除去されることができる。作動に必要な電荷Ｑはそ
の場合に動的状態の間に段々に達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図面は本発明による平面光源の全体的な回路図、 第２図は補助電子源による光源の平面コンデンサの充電
相を示し、第２ａ図は上方電極（左方部分）または下方
電極（右方部分）がアノードとして選択されるかどうか
に依存する電荷の分布を示す図、第２ｂ図は」一方電極
によって構成されたアノ−ド上の電子の密度分布を示す
図、第２ｃ図は下方電極がアノードとして選択されると
きの電子の密度分布を示す図、 第３図は光源の２つの導電性電極間の電位逆転の間中の
光放出の原理を示す図である。 図中、符号Ｉは真空密閉体、２は側壁、３，４は平面壁
、５．６は導電性電極、７，８は絶縁層、９は陰極発光
層、１０は電圧源、ＩＩは電子源である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つの平行な絶縁平面壁（３、４）および側壁（２）に
   よつて画成された真空密閉体（１）からなり、前記平面
   壁の各々にかつ前記密閉体（１）内に絶縁層（７、８）
   で被覆された導電性電極（５、６）が配置されかつこれ
   ら２つの壁−電極−絶縁層構体は透明であり、前記絶縁
   層の一方（８）上には陰極発光材料層（９）が配置され
   、前記側壁（２）の近傍にかつ前記２つの導電性電極（
   ５、６）の外部には電子源（１１）が設けられそしてま
   た電源（１０）が２つの電位（Ｖａｎｏｄｅ、Ｖｒｅｓ
   ｔ）を前記２つの導電性電極（５、６）に交互に印加す
   るために設けられ、その結果前記電子源によつて放出さ
   れる電子が前記電極によつて交互に集められることを特
   徴とする平面光源。