JPH0773037B2 - 発光面の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、情報表示、デイスプレイ、画像表示等に用い
る光源、及び雰囲気制御、装飾に用いられる光源を含む
一般照明分野に用いられる発光面の構造に関するもので
ある。

［従来の技術］ 一般照明を含む照明用の光源には、種々の高輝度光源が
開発されている。更に、情報伝達の手段としての表示光
源、デイスプレイ用光源としても種々の物がある。その
中で発光型のデバイスとしてCRT、蛍光表示管などの電
子線を用いた電子線励起型の発光デバイスは、その発光
特性、制御のしやすさ、発光色の良さ等の点で広く用い
られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、これらの表示管の電子の発生源は熱電子放出現
象を利用した熱電子フィラメントが用いられている。こ
のフィラメントは高融点材料（例えば、タングステンな
ど）に電流を流し、自ら発生するジュール熱によって加
熱され、表面の仕事関数を低くしてフィラメント外部に
電子を放出するものである。

この方法は、比較的簡単に電子源を得られること、真空
中でも自らの温度上昇によって不純物をベーキングして
しまう自浄効果を持ち合わせている点では優れている
が、温度上昇による熱的なエネルギーロスと、温度に依
存する放出電流密度に限界がある。

更に、このフィラメントを表示素子として使用する場合
は、放出電子を面状にすることが難しく、平面的な発光
を得るためには、何らかの方法で電子を拡散して平面的
な電子放出状態を考えなければならない。また、表示部
の観察方向からフィラメントが見える場合は（蛍光表示
管のような低速電子線励起の表示素子）、加熱されたフ
ィラメントの色（赤熱状態）が発光色に混色し、発光特
性を悪化させる。無表示の場合に加熱されたフィラメン
トが目につき、表示品質を悪くする。

また、電子の加速エネルギーが小さいため、所謂CRTの
ような蛍光体の透過光を観測することは難しい。従っ
て、表示面を電子放出源から観測することになり、構造
的にはフィラメントの形状が表示素子全体の構造上で大
きな障害となっている。蛍光面の形成においては、蛍光
体で発生した光をすべて反射光として取り出さなければ
ならないので、表示面のコントラストを高めることは非
常に難しい。

本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、発
光面積の低下による輝度、光量の低下を最小限に防い
で、コントラスト比を向上させることを目的とした発光
面の構造を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、基板に電子放出用電極と鏡面部とを薄膜状に
設けて形成した冷陰極型で電界放射型のカソードと、こ
のカソードの電子の発生面側に所定の間隔を介して配設
された透光部材とを備え、カソード側の透光部材の面に
蛍光体をパターニングし、この蛍光体がパターニングさ
れていない透光部材の部分に、内部に光を反射し外部か
らの光を吸収する膜面を設けたものである。

また、カソード側の面には内部に光を反射する鏡面部を
設け、この鏡面部とは反対側の透光部材の面に外部から
の光を吸収する黒色膜を設けたものである。

さらに、カソード側の透光部材の面に蛍光体をパターニ
ングし、この蛍光体がパターニングされていない透光部
材の部分であってカソードとは反対側の観測側に、内部
に光を反射し外部からの光を吸収する膜面を設けたもの
である。

［作用］ 而して、本発明は、蛍光体がパターニングされていない
透光部材の部分に設けた膜面により、内部に光を反射し
外部からの光を吸収するようにして、発光面積の低下に
よる輝度，光量の低下を最小限に防いで、コントラスト
比を向上させている。

請求項２では、カソード側の面には内部に光を反射する
鏡面部を設け、鏡面部とは反対側の透光部材の面に外部
からの光を吸収する黒色膜を設けて、鏡面部の部分と蛍
光体の部分との比率を自由に変えることを可能とし、コ
ントラスト比を自由にコントロール可能としている。

請求項３においては、透光部材の観測側に光を反射させ
る膜面を設けて、ドットの切れを向上させて、他のドッ
トの光の漏れを少なくするようにしている。

［実施例１］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。本
発明に用いるカソード１は、冷陰極型で電界放射型を用
いており、このカソード１を用いることにより、電子発
生のための加熱を必要とすることなく、効率的に電子を
発生させることができる。更に、このカソード１は薄膜
微細形成技術を用いて、基板20の表面に薄膜状で電子放
出用電極21と鏡面部２とを交互に並設して作成される面
状の陰極である。このように薄膜微細形成技術を用いて
薄膜状に電子放出用電極21と鏡面部２とを形成すること
により、後述する蛍光体４のドットに対応した任意の位
置に電子放出用電極21と鏡面部２とをミクロンレベルの
加工（パターニング）で平面的に同時に作成することが
可能となり、また電子放出用電極21と鏡面部２とは基板
20に準じて形成することができるので、電子放出用電極
21と鏡面部２とを極めて平坦にすることができ、電子放
出用電極21から放出される電子を面上に発光面と平行に
発生させることができると共に鏡面部２で反射された反
射光の指向特性を良好にすることができ、カソード１を
速く簡単に、しかも品質を高くして製造することができ
るものである。また、カソード自身が鏡面の金属膜によ
って形成してあるので、蛍光面で発生した光を効率よく
外部に放出することができる。

ところで、表示素子の表示特性として、発光状態と非発
光状態の比率、すなわちコントラスト比は重要な要素で
ある。コントラスト比を上げるための方法として発光部
と非発光部の面積比を大きくすれば良い。しかし、発光
の光量や表面の輝度は発光面積に関係しているので、こ
れらを大きくとろうとすれば、おのずと、コントラスト
は低くなる。従って、本発明では、輝度、光量を下げず
にコントラストを上げるようにしている。

上述の電界放射型のカソード１はそれ自身鏡面を有して
おり、そのカソード１を利用した発光部の構造を第１図
に示す。この発光部は、観測側からは蛍光体自身の白色
に近い色が観察されるために、非発光時の表面輝度は外
光を反射してコントラストを低下させている。従って、
この発光部のコントラストを向上させるためには、蛍光
体の白色の観察される面積を小さくし、更に外光の反射
を防ぐ方法をとる必要がある。その解決方法を以下に示
す実施例により説明する。

第１図に示すように、カソード１にはそれ自身鏡面部２
を有し、カソード１の電子の放射方向（図中の矢印方
向）側に所定の間隔を介して透光部材である透明ガラス
３が設けてある。透明ガラス３のカソード１側の面には
白色系で膜状の蛍光体４がパターン化して形成してあ
る。この蛍光体４の形成方法について説明する。透明ガ
ラス３の面上にコーティングされた透明導電膜を電極と
して電着方法によるものであり、これはアルコールを主
成分とする有機溶媒中に蛍光体４を分散させ、その溶媒
中に電極を設けて、これらの電極間に電圧を印加して電
着した。蛍光体４のパターンは、透明導電膜をフォトリ
ソグラフィーによってエッチングし、形成した。

次に、第１図に示すように、蛍光体４の付着していない
部分に光の吸収のよい黒色膜５を蒸着し、更にその上に
アルミニュムを蒸着して膜状の鏡面部６を形成してい
る。同じくこのパターンの形成は、フォトリソグラフィ
ーを用いたエッチングにて行っている。尚、実際には、
この鏡面部６の部分を形成した後に、蛍光体４を上記の
電着方法によって形成している。また、第１図の実線の
矢印はカソード１からの電子の放射を示し、破線の矢印
は光を示している。図において、光路の透明ガラス３の
界面での屈折は無視している。

かかる構成により、観測者からの外光の反射を黒色膜５
で吸収し、更に白色系の蛍光体４の外光からの反射を黒
色膜５の面積によって小さくしている。従って、コント
ラストは向上する。また、黒色膜５の下面に配置されて
いる金属の鏡面部６のために、本来の蛍光体４から発生
した光の黒色膜５の吸収は起こらず、第１図の矢印に示
すように、何回かの反射を経て外部にその光を取り出す
ことが可能である。従って、発光面積の低下による輝
度、光量の低下を最小限に防ぐことが可能である。

［実施例２］ 第２図に実施例２を示す。この実施例では黒色膜５をカ
ソード１とは反対側の透明ガラス３の面で形成し、蛍光
体４が形成されていない部分には鏡面部６だけを形成し
たものである。尚、黒色膜５の位置は、蛍光体４が形成
されていない部分に対応している。この実施例において
は、鏡面部６と黒色膜５の面積の比率を自由に変えるこ
とができ、発光部を作製した後に、黒色膜５を後付けで
形成することが可能である。この場合は、膜面が真空状
態にさらされていないので、比較的容易で、安価な有機
系の材料も使用することができる。このように、この実
施例においては、コントラスト比は、蛍光体４の部分と
鏡面部６の部分の比率によって、自由にコントロールす
ることができるものである。

［実施例３］ 実施例３を第３図に示す。この実施例では、実施例１の
場合とは逆に、黒色膜５と鏡面部６とを蛍光体４が形成
されていない部分に対応したカソード１とは反対側の面
に形成したものである。

［実施例４］ 第４図は実施例４を示し、実施例３の構成に加え、蛍光
体４を形成した面側にも鏡面部７を形成したものであ
る。

実施例3,4においては、先の実施例1,2と同様な効果を有
する上に、以下に示すような特徴を有している。すなわ
ち、黒色膜５及び鏡面部６を発光面の内部に形成した場
合に比べてこの方法には次のような特徴を有する。つま
り、発光パターンの精度が要求されるようになると、透
明ガラス３の厚さの部分の他のドットの光の漏れが問題
となるが、本実施例のように透明ガラス３の面の観測側
に反射膜としての鏡面部６を形成することでドットの切
れが向上する。更に、透明ガラス３の面内でも拡散して
いる発光した光を再度利用することによって、輝度や光
量の減少を最大限に食い止めることができる。

尚、各実施例におけるパターンや膜形成の方法、材料等
は限定されないのはもちろんである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、基板に電子放出用電極と鏡面部
とを薄膜状に設けて形成した冷陰極型で電界放射型のカ
ソードと、このカソードの電子の発生面側に所定の間隔
を介して配設された透光部材とを備え、カソード側の透
光部材の面に蛍光体をパターニングし、この蛍光体がパ
ターニングされていない透光部材の部分に、内部に光を
反射し外部からの光を吸収する膜面を設けたものである
から、蛍光体がパターニングされていない透光部材の部
分に設けた膜面により、内部に光を反射し外部からの光
を吸収するようにして、発光面積の低下による輝度、光
量の低下を最小限に防いで、コントラスト比を向上させ
ることができる効果を奏するものである。

また、カソード側の面には内部に光を反射する鏡面部を
設け、鏡面部とは反対側の透光部材の面に外部からの光
を吸収する黒色膜を設けたものであるから、カソード側
の面には内部に光を反射する鏡面部を設け、鏡面部とは
反対側の透光部材の面に外部からの光を吸収する黒色膜
を設けて、鏡面部の部分と蛍光体の部分との比率を自由
に変えることを可能とし、コントラスト比を自由にコン
トロール可能とすることができる。

さらに、カソード側の透光部材の面に蛍光体をパターニ
ングし、この蛍光体がパターニングされていない透光部
材の部分であってカソードとは反対側の観測側に、内部
に光を反射し外部からの光を吸収する膜面を設けたもの
であるから、透光部材の観測側に光を反射させる膜面を
設けて、ドットの切れを向上させて、他のドットの光の
漏れを少なくし、更に、透光部材面内での拡散している
発光した光を再度利用することによって輝度や光量の減
少を最大限に食い止めることができる。また基板に電子
放出用電極と鏡面部とを薄膜状に設けて形成した冷陰極
型で電界放射型のカソードを備えたので、透光部材に設
けた蛍光体のドットに対応した基板の任意の位置に、電
子放出用電極と鏡面部とをミクロンレベルの加工（パタ
ーニング）で平面的に同時に形成することができて高品
質のカソードを簡単に形成することができると共に、電
子放出用電極と鏡面部とを基板に準じて形成して極めて
平坦にすることができ、透光部材に設けた鏡面部で反射
された反射光の指向性を良好にすることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は同上の実施
例２の断面図、第３図は同上の実施例３の断面図、第４
図は同上の実施例４の断面図である。 １はカソード、２は鏡面部、３は透明ガラス、４は蛍光
体、５は黒色膜、６は鏡面部、20は基板、21は電子放出
用電極である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に電子放出用電極と鏡面部とを薄膜状
   に設けて形成した冷陰極型で電界放射型のカソードと、
   このカソードの電子の発生面側に所定の間隔を介して配
   設された透光部材とを備え、カソード側の透光部材の面
   に蛍光体をパターニングし、この蛍光体がパターニング
   されていない透光部材の部分に、内部に光を反射し外部
   からの光を吸収する膜面を設けた発光面の構造。
2. 【請求項２】カソード側の面には内部に光を反射する鏡
   面部を設け、この鏡面部とは反対側の透光部材の面に外
   部からの光を吸収する黒色膜を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の発光面の構造。
3. 【請求項３】カソード側の透光部材の面に蛍光体をパタ
   ーニングし、この蛍光体がパターニングされていない透
   光部材の部分であってカソードとは反対側の観測側に、
   内部に光を反射し外部からの光を吸収する膜面を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の発光面の構造。