JPH03283349A

JPH03283349A - 照明用光源

Info

Publication number: JPH03283349A
Application number: JP8135090A
Authority: JP
Inventors: Akira Takayama; 暁高山; Kenichi Mori; 健一森; Kohei Suzuki; 公平鈴木; Chiaki Tanuma; 千秋田沼
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-13

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、偏平化した照明用光源に係わり、特に液晶デ
イスプレィのバックライトとして用いるに適した面状の
照明用光源に関する。

（従来の技術）情報化社会の進展の中で、デイスプレィ装置は、マン・
マシンインターフェースとして今や不可欠のものとなっ
ている。デイスプレィ装置の様々な用途への適用が進む
につれて、表示の品質や性能に対する要求は、より厳し
く、より高度になってきた。現在の開発の方向として、
大型化、高精細化等の性能の向上と、デバイスの偏平化
−フラットパネルデイスプレィの開発が活発である。

フラットパネルデイスプレィの開発としては、様々な技
術と方式が試みられており、例えば液晶デイスプレィ（
ＬＣＤ）、　プラズマデイスプレィ（ＦＤＰ）、ＥＬデ
イスプレィ、蛍光表示管（Ｖ　Ｆ　Ｄ）等があり、それ
ぞれ長所、短所を持ちながら実用化が進んできた。その
中でも、アクティブマトリックスを用いたＬＣＤは、マ
ン−マシンインターフェース用のデイスプレィだけでな
く、家庭用テレビの画面としても有望視されている。し
かしながら、ＬＣＤは、画面の輝度、コントラストでＣ
ＲＴデイスプレィには遠く及ばない性能面の弱点がある
。

そこで最近、ＬＣＤの弱点をカバーする手段として、液
晶パネルの裏面に光源を設けたバックライト型ＬＣＤが
開発されている。このバックライト型ＬＣＤは、例えば
第６図に示す如く、透明基板上に形成したＴＰＴによる
駆動素子と駆動回路を備えた液晶アクティブマトリック
ス６１と、複数本の蛍光灯６２によるバックライトで構
成されている。この構成により、反射型のＬＣＤと比較
して、画面の輝度、コントラストの性能を大幅に向上さ
せることができる。

しかしながら、この種のデイスプレィにあっては次のよ
うな問題があった。即ち、バックライトとして蛍光灯を
用いているために偏平化が不十分であり、また少数の細
い蛍光灯を液晶アクティブマトリックスに接近して用い
るため、デイスプレィ面上での輝度のむらが大きいとい
う問題があった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、液晶デイスプレィのバックライトとし
ては偏平で輝度むらのない光源が要求されるが、従来の
蛍光灯を用いた光源ではこれを満足することは困難であ
った。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、液晶デイスプレィのバックライト等
に適用できる偏１えて輝度のむらの小さい照明用光源を
提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、電界放出のためのエミッタ及びコレク
タを平面的に配置した超小型冷陰極管を発光源に応用し
、全体として面発光を実現することにある。

即ち本発明は、液晶デイスプレィ等のバックライト等に
用いられる面状の照明用光源において、基板の一主面上
に複数個設けられ電界の印加により電子を放出する電子
放出エミッタと、該エミッタの設置部を除く基板の一主
面上に設けられ前記エミッタから放出された電子ビーム
を収集する電子コレクタ電極と、該コレクタ電極上に設
けられ電子ビームの励起により発光する発光体薄膜と、
前記基板の一生面と対向配置され前記エミッタ、コレク
タ電極及び発光体薄膜の配置領域を真空に保持する透明
封止体とを具備してなることを特徴としている。

また、本発明の望ましい実施態様としては、電子コレク
タ電極を、１個の電子放出エミッタに対し少なくとも３
個設け、１個の電子放出エミッタに対する異なるコレク
タ電極上にそれぞれＲ，、Ｇ、Ｂの発光体薄膜を形成し
、電子コレクタ電極の選択によりＲ，Ｇ、Ｂのいずれか
を発光させることを特徴とする。さらに、透明封止体の
基板と対向した表面の少なくとも一部を導電性材料で形
成し、この導電性部分を正電位に設定し、電子を衝突さ
せて２次電子発生と電子偏向を行うことを特徴とする。

（作用）上記構成の本発明によれば、次のような理由により、偏
平で輝度のむらの小さい面状光源を実現することができ
る。

まず、偏平化に関して説明する。本発明では、基板面上
に複数個の電子放出エミッタを設置し、それぞれのエミ
ッタに対して電子コレクタ電極及び発光体薄膜を形成し
ているので、−電子源の走査範囲は小さく、電子源と発
光面の距離を多くは必要としない。しかも、電子源と発
光面とは基板の厚み方向ではなく面方向に配置されてい
るので、厚み方向の空ｆｆｊＪを大きくする必要はなく
、従って全体構成としての偏平化が可能となる。また、
本発明の望ましい実施態様では、電子を基板と対向する
透明封止体に衝突させて２次電子を発生させ、その結果
として電子の向きを変えているため、電子線のエネルギ
ーによる軌道の制約も少なく、電子の走査を著しく容品
にし、これにより偏平化をより簡単に行うことができる
。

次に、輝度のむらに関して説明する。本発明では、基板
面上に複数個の電子放出エミッタを形成するが、このエ
ミッタは例えばＳｉのマイクロマシーニング技術によっ
て、極めて緻密に整列形成することができる。従って、
発光部の粗密に原因をなす輝度のむらを小さくすること
ができる。また、ＣＲＴのように発光面の反対側から光
を取り出すのではなく、発光体薄膜の発光面側から光を
取り出すので、発光体薄膜の厚みによる光の減衰もなく
、発光取り出し効率の向上と共に輝度むらの低減をはか
ることが可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わるｉＪ＜面光源の
概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（
ｂ）は断面図である。図中１１はＳｉ基板であり、この
基板１１上には複数個の電子放出エミッタ１２が形成さ
れている。この電子放出エミッタ１２は、例えばシリコ
ンのマイクロマシーニング技術により形成した電界放出
機構の電子放出エミッタであり、基板１１上にマトリッ
クス状に配置されている。

基板１１上のエミッタ１２を除く部分には、絶縁体膜１
３が形成されており、この絶縁体膜１３上に電子コレク
タ電極１５が形成されている。このコレクタ電極１５の
端部は絶縁体膜１３の端部とは一致せず、絶縁体膜１３
の端部よりも伜かに内側に位置している。そして、電子
コレクタ電極１５の上には、電子ビームの照射によって
励起・発光する発光体薄膜１６が形成されている。この
発光体＃膜１６としては、例えば白色光を発光する蛍光
体が用られる。

基板１１の上方には、例えばガラスからなる透明封止体
１８が基板１１に対向配置され、これらの間の空間は真
空に保持されている。なお、図には示さないが、基板１
１内には、駆動素子と駆動回路が具備されており、それ
ぞれの駆動素子は電子放出エミッタ１２及び電子コレク
タ電極１５と電気的に接続される。各電極の電位は、例
えば電子放出エミッタ１２が負電位、電子コレクタ電極
１５が発光体の材料に適した正電位である。

このように構成された平面光源においては、電子放出エ
ミッタ１２から放出された電子ビームは、エミッタ１２
と電子コレクタ電極１５との間の電位差に対応したエネ
ルギーを持って電子コレクタ電極１５に衝突する。この
とき、コレクタ電極１５上の発光体薄膜１６が励起され
て発光する。そして、この光は透明封止体１８を通して
外部に放たれる。ここで、発光体薄膜１６は基板面上の
略全面形成されているので、面発光が可能となり平面光
源として作用することになる。

かくして本実施例によれば、基板１１上に電子放出エミ
ッタ１２．電子コレクタ電極１５及び発光体薄膜１６等
を形成し、エミッタ１２からの電子をコレクタ電極１５
に衝突させて発光体薄膜１６を発光させることにより、
偏平の光源を実現することができる。そしてこの場合、
発光体薄膜１６が基板面上の略仝面に形成されているこ
とから、基板面上での発光の均一化をはかることができ
、光源としての輝度むらを極めて小さくすることができ
る。また、発光体薄膜１６に対してその発光面側がら光
を取出すので、発光取出し効率の向上をはかることも可
能である。

第２図は本発明の第２の実施例を説明するためのもので
、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。なお、第１
図と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は
省略する。この実施例は、発光色のカラー化をはかった
ものである。

先の実施例では全てのエミッタに対しコレクタ電極を共
通としたが、本実施例では個々のエミッタに対しそれぞ
れコレクタ電極を設けて単位発光素子を形成し、この単
位発光素子をマトリックス状に配置している。

即ち、単位発光素子の中央部には電子放出エミッタ１２
が形成され、この電子放出エミッタ１２の回りには、絶
縁体膜１３を介して４個の制御電極１４がそれぞれ独立
して形成されてぃる。制御電極１４の回りには、絶縁体
膜１３を介して４個の面積の異なる電子コレクタ電極１
５が形成されている。そして、こられのコレクタ電極１
５の上には、電子ビームによって励起されＲＧＢのいず
れかを発光する発光体薄膜１６がそれぞれ形成されてい
る。

電子コレクタ電極１５に加わる電位は、それぞれＲ，Ｇ
、Ｂの発光体の材料に適したエネルギーを持った電子ビ
ームを得るように設定される。Ｒ，Ｇ、Ｂの発光膜を形
成した電子コレクタ電極１５の面積は、各発光体薄膜１
．６に対してそれぞれのエネルギーを持った電子ビーム
に対する発光効率と人間の視感度の積に比例して形成し
である。

電子コレクタ電極１５の回りには、絶縁体膜１３を介し
て１枚の電極からなる電子シールド１７が形成されてい
る。この電子シールド１７は、各電子コレクタ電極１５
の間にも形成されており、単位発光素子間の分離は勿論
、電極１５間の電子ビームに対する分離も行っている。

このような構成であれば、各電極１２，１４゜１５の電
位を適当に定めることにより、電子放出エミッタ１２か
ら放出された電子ビームを電子コレクタ電極１５に導き
、コレクタ電極１５上の発光体薄膜１６を発光させるこ
とができる。

例えば各電極の電位を、電子放出エミッタ１２が負電位
、制御電極１４も負電位、電子コレクタ電極１５がそれ
ぞれＲ，Ｇ、Ｂの発光体の材料に適した正電位、電子シ
ールド１７が負電位であるとする。この場合、電子放出
エミッタ１２から放出された電子は、制御電極１４の負
電位によって定量制御され、偏向されたのち、ある電子
コレクタ電極１５に、電子放出エミッタ１２と電子コレ
クタ電極１５との電位差に対応したエネルギーを持って
衝突する。このとき、コレクタ電極１５上の発光体薄膜
１６が励起され、Ｒ，Ｇ、Ｂの特定の光が発せら、この
光は透明封止体１８を通して外部に放たれる。

かくして本実施例によれば、Ｒ，Ｇ、Ｂのいずれか発光
させることができ、またＲ、Ｇ、Ｂの一つでなく複数の
組み合わせにより他の色又は白色を発光させることもで
きる。従って、発光色を変えることのできるカラー光源
として用いることができる。

第３図は本発明の第３の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第２図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。

この実施例の特徴は、基板１１と対向した透明封止体１
８の表面の一部３４に導電性を持たせたことにある。こ
の場合、導電性表面３４に正電位を設定することにより
、該表面３４に電子を衝突させて２次電子を発生させ、
電子の増倍と偏向を行うことができる。この例では、導
電性表面３４と電子コレクタ電極１５の電位差を持って
発光に必要な電子ビームのエネルギを選べるため、電子
放出エミッタ１２の電位に対する自由度が大幅に増す利
点がある。また、電子の衝突を利用しているため、無理
な電界を加えることなく、基板側に電子を送ることが可
能になる。なお、導電性表面３４はデバイス全体で一定
電位で構わない。また、導電性表面３４は、例えばガラ
スを水素雰囲気内で熱により僅かに還元した後、不要部
分をエツチング除去することによって形成することがで
きる。

第４図は本発明の第４の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第３図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。この実施例の特徴は、第
３図の構成に加えて、電子が衝突する導電性表面３４の
少なくとも一部３５を凸状に加工し、２次電子の横方向
への偏向を容易にしたことにある。このようにすれば、
真空部の厚みを１０μｍ以下に収めることも可能である
。

第５図は本発明の第５の実施例を説明するためのもので
、本発明による平面光源を液晶デイスプレィのバックラ
イトに適用した例を示す斜視図である。液晶デイスプレ
ィ装置は、透明基板上に形成したＴＰＴによる駆動素子
と駆動回路を備えた液晶アクティブマトリックス６１と
、本発明による平面光源６２で構成されている。

なお、図中６３は電子放出エミッタ位置を示している。

この実施例の特徴として、液晶アクティブマトリックス
６１の透明基板を本発明による平面光源６２の透明封止
体に用いることによって、より一層の偏平化を実現する
ことができる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。実施例では液晶デイスプレィのバックライトに適
用した例を説明したが、バックライトに限らず限らず室
内照明等に利用することもできる。また、実施例では平
坦な基板表面上に電子放出エミッタ、電子コレクタ電極
及び発光体薄膜等を形成したが、これらを湾曲した基板
表面上に形成することにより、平面に限らず湾曲した面
状光源を実現することも可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、電界放出のための
エミッタ及びコレクタを平面的に配置した超小型冷陰極
管を発光源に応用し、全体として面発光を達成している
ので、液晶デイスプレィのバックライト等に適用できる
偏平で輝度のむらの小さい照明用光源を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる平面光源の概略
構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）
は断面図、第２図は本発明の第２の実施例を説明するた
めのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、第３図
は本発明の第３の実施例の概略構成を示す断面図、第４
図は本発明の第４の実施例の概略構成を示す断面図、第
５図は本発明を液晶デイスプレィのバックライトに適用
した例を示す斜視図、第６図は従来技術を用いたバック
ライト型液晶デイスプレィの構造を示す斜視図である。１１・・・基板、１２・・・電子放出エミッタ、１３・・・絶縁体膜、１４・・・制御電極、１５・・・電子コレクタ電極、１６・・・発光体薄膜、１７・・・電子シールド、１８・・・透明封止体、３４・・・導電性表面、３５・・・凸部。

Claims

【特許請求の範囲】

基板の一主面上に複数個設けられ電界の印加により電子
を放出する電子放出エミッタと、該エミッタの設置部を
除く基板の一主面上に設けられ前記エミッタから放出さ
れた電子ビームを収集する電子コレクタ電極と、該コレ
クタ電極上に設けられ電子ビームの励起により発光する
発光体薄膜と、前記基板の一主面と対向配置され前記エ
ミッタ、コレクタ電極及び発光体薄膜の配置領域を真空
に保持する透明封止体とを具備してなることを特徴とす
る照明用光源。