JP4750576B2 - Field emission light source - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光膜に電子放射して発光する電界放出型光源（フィールドエミッション型ランプ）に関する。   The present invention relates to a field emission type light source (field emission type lamp) that emits light by emitting electrons to a fluorescent film.

この種の電界放出型光源においては、蛍光膜付きの平面状のアノード電極と、このアノード電極のアノード電極面全体に電子を放出するカソード電極とを対向配置し、これらの間にカソード電極から電子を引き出しこの引き出した電子を多数設けた電子通過孔からアノード電極に向かわせるグリッド電極を介装し、グリッド電極を通過した電子を蛍光膜に衝突させて該蛍光膜を励起発光させるものがある（特許文献１等参照。）。しかしながら、このような電界放出型光源では、カソード電極から放出される電子密度が蛍光膜の蛍光膜面全体で不均一な箇所がある場合、蛍光膜の全蛍光膜面の均一な輝度での発光はできない。   In this type of field emission light source, a planar anode electrode with a fluorescent film and a cathode electrode that emits electrons to the entire anode electrode surface of the anode electrode are arranged opposite to each other, and an electron from the cathode electrode is interposed therebetween. There are those that interpose a grid electrode that directs the extracted electrons toward the anode electrode from an electron passage hole provided with a large number of the extracted electrons, and cause the electrons that have passed through the grid electrode to collide with the fluorescent film to excite the fluorescent film ( (See Patent Document 1). However, in such a field emission type light source, if there is a portion where the electron density emitted from the cathode electrode is not uniform over the entire fluorescent film surface of the fluorescent film, light emission with uniform brightness of the entire fluorescent film surface of the fluorescent film is performed. I can't.

本出願人は、上記に鑑み、特願２００５−８０５（平成１７年１月５日出願で発明の名称「電界放出型光源」）で、蛍光膜面のほぼ全領域にかけて衝突する電子の密度を均一にして発光面全体の発光輝度を均一にすることができる電界放出型光源を出願（先行出願）している。この電界放出型光源は、蛍光膜付きのアノード電極と、このアノード電極に対向配置された電界放射型のカソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に介装されたグリッド電極と、を備えた電界放出型光源において、上記アノード電極、カソード電極、グリッド電極それぞれの全領域を複数のアノード電極領域、カソード電極領域、グリッド電極領域に分割するとともに各グリッド電極領域に半導電性薄膜をチャージアップ部材として設け、各グリッド電極領域の半導電性薄膜は対応するカソード電極領域からの電子放出量に対して相対的に負にチャージアップしてグリッド電極領域からの電子通過量を制御して、各グリッド電極領域からそれに対応する各アノード電極領域への電子密度をほぼ同等化して蛍光膜がその全体から均一化した発光輝度で発光することを可能としたものである。   In view of the above, the present applicant, in Japanese Patent Application No. 2005-805 (filed on January 5, 2005, entitled “Field Emission Light Source”), the density of electrons colliding over almost the entire region of the phosphor film surface is determined. A field emission type light source has been filed (prior application) that can make the light emission luminance uniform over the entire light emitting surface. The field emission type light source includes an anode electrode with a fluorescent film, a field emission type cathode electrode arranged opposite to the anode electrode, and a grid electrode interposed between the anode electrode and the cathode electrode. In the field emission light source, the entire area of the anode electrode, cathode electrode, and grid electrode is divided into a plurality of anode electrode areas, cathode electrode areas, and grid electrode areas, and a semiconductive thin film is charged up in each grid electrode area. Provided as a member, the semiconductive thin film of each grid electrode region is charged up relatively negatively with respect to the amount of electron emission from the corresponding cathode electrode region, and the amount of electron passing from the grid electrode region is controlled. The electron density from the grid electrode area to each corresponding anode electrode area is almost equalized, and the phosphor film is uniform from the whole. In which it made it possible to emit light at light emission luminance.

すなわち、この電界放出型光源においては、各カソード電極領域全体において電子の放出密度が同等な場合では、各グリッド電極領域それぞれの電子通過孔を通過する電子量は同等である。そして、各カソード電極領域からの放出電子密度が相違している場合、カソード電極領域それぞれの放出電子密度に対応して、各グリッド電極領域それぞれの半導電性薄膜がチャージアップし、例えば、放出電子密度が大きいカソード電極領域に対してはこれに対応するグリッド電極領域の半導電性薄膜のチャージアップ量は多く、放出電子密度が小さいカソード電極領域に対してはこれに対応するグリッド電極領域の半導電性薄膜のチャージアップ量は少なくなる。この半導電性薄膜のチャージアップ量が多いグリッド電極領域を通過する電子量を減少させ、チャージアップ量が少ないグリッド電極領域を通過する電子量を増大させることにより、グリッド電極領域全体からアノード電極領域全体に向けての電子量を等量化して蛍光膜の発光輝度を均一にしたものである。   That is, in this field emission type light source, when the electron emission density is the same in each cathode electrode region, the amount of electrons passing through the electron passage holes in each grid electrode region is the same. When the emission electron density from each cathode electrode region is different, the semiconductive thin film in each grid electrode region is charged up corresponding to the emission electron density in each cathode electrode region. For the cathode electrode region having a high density, the charge-up amount of the semiconductive thin film in the grid electrode region corresponding to the cathode electrode region is large, and for the cathode electrode region having a low emission electron density, the half of the grid electrode region corresponding thereto is large. The charge-up amount of the conductive thin film is reduced. By reducing the amount of electrons passing through the grid electrode region where the charge-up amount of the semiconductive thin film is large and increasing the amount of electrons passing through the grid electrode region where the charge-up amount is small, the anode electrode region is increased from the entire grid electrode region. The amount of electrons toward the whole is made equal to make the emission luminance of the fluorescent film uniform.

しかしながら、上記のようにカソード電極から蛍光膜に向かって進む電子の移動経路をチャージアップ部材である半導電性薄膜により制御可能とした上記電界放出型光源においては、チャージアップ部材が半導電性薄膜であるために、チャージアップすると、所定時間チャージアップ状態を維持し、徐々に放電するようになっている。   However, in the field emission light source in which the electron moving path from the cathode electrode toward the fluorescent film can be controlled by the semiconductive thin film as the charge up member as described above, the charge up member is the semiconductive thin film. For this reason, when the battery is charged up, the battery is kept charged for a predetermined time and gradually discharged.

そのため、上記先行出願においては、カソード電極領域からの放出電子密度の変化が早い場合、その早い変化に追随して半導電性薄膜のチャージアップ量が変化しなくなり、多数の電子通過孔を通過する電子量を増減制御してグリッド電極領域全体からアノード電極領域全体に向けての電子量の等量化が崩れて蛍光膜の発光輝度を均一にすることができなくなるという課題が残されていた。
特開平０５−２５１０２１号公報 Therefore, in the above-mentioned prior application, when the change in the electron density emitted from the cathode electrode region is fast, the charge-up amount of the semiconductive thin film does not change following the fast change and passes through many electron passage holes. There remains a problem that the amount of electrons is controlled to increase and decrease, and the equalization of the amount of electrons from the entire grid electrode region to the entire anode electrode region is lost, making it impossible to make the emission luminance of the fluorescent film uniform.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-251021

したがって、本発明により解決すべき課題は、カソード電極からの放出電子密度の変化に追随してグリッド電極全体からアノード電極全体に向けての電子量を等量化して蛍光膜の発光輝度を均一可能にすることである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the amount of electrons from the entire grid electrode to the entire anode electrode can be equalized following the change in the electron density emitted from the cathode electrode, and the emission luminance of the fluorescent film can be made uniform. Is to do.

本発明による電界放出型光源は、蛍光膜付きのアノード電極と電界放射型のカソード電極との間に、多数の電子通過孔を備えたグリッド電極を介装した電界放出型光源において、上記カソード電極に対向するグリッド電極面上に多数の網状部分や島状部分を含み、かつ、これら各部分の隙間からグリッド電極面が露出する多数の開口部を有する膜形状に絶縁薄膜を設け、この絶縁薄膜はその絶縁性により、上記カソード電極からの電子の負電荷をチャージアップする一方、金属面であるグリッド電極面が露出した上記多数の開口部により負電荷をグリッド電極面に放電し、そのチャージアップ量に対応して上記グリッド電極の上記電子通過孔における電子通過量を制御することを特徴とするものである。 The field emission light source according to the present invention is a field emission light source in which a grid electrode having a large number of electron passage holes is interposed between an anode electrode with a fluorescent film and a field emission cathode electrode. numerous comprising a network part and the island-shaped portion, and an insulating thin film provided from the gap of each part in film shape having a plurality of openings grid electrode surface is exposed, the insulating film on the grid electrode surface facing the Due to its insulating property, the negative charge of electrons from the cathode electrode is charged up, while the negative charge is discharged to the grid electrode surface through the numerous openings where the grid electrode surface, which is a metal surface, is exposed. corresponding to the amount in which the control means controls the electron passage amount of the electron passage hole of the grid electrode.

上記絶縁薄膜の好ましい態様は、上記カソード電極に対向するグリッド電極面上における上記電子通過孔の全周近傍部を除いた部分に設けられるものである。A preferred embodiment of the insulating thin film is provided in a portion excluding the vicinity of the entire circumference of the electron passage hole on the grid electrode surface facing the cathode electrode.

本発明の電界放出型光源によると、カソード電極から放出した電子の密度がグリッド電極面で不均一である場合、絶縁薄膜にはその不均一に対応した帯電量で電子の負電荷がチャージアップし、グリッド電極の各電子通過孔それぞれを通過する電子の密度は制御されて均一化される。   According to the field emission light source of the present invention, when the density of electrons emitted from the cathode electrode is non-uniform on the grid electrode surface, the negative charge of electrons is charged up to the insulating thin film with a charge amount corresponding to the non-uniformity. The density of electrons passing through each electron passage hole of the grid electrode is controlled and uniformized.

そして、この場合、絶縁薄膜が、グリッド電極面に不連続な膜形状に構成されているので、絶縁薄膜にチャージアップされた負電荷はグリッド電極面に放電されやすくなっており、カソード電極からの放出電子密度の変化が早くても、その早い変化に追随して絶縁薄膜の帯電量が変化し、グリッド電極全体からアノード電極全体に向けての電子量の等量化を維持して蛍光膜の発光輝度を均一にすることができる。   In this case, since the insulating thin film is formed in a discontinuous film shape on the grid electrode surface, the negative charge charged up on the insulating thin film is easily discharged to the grid electrode surface, and is supplied from the cathode electrode. Even if the change in the emitted electron density is fast, the charge amount of the insulating thin film changes following the fast change, and the light emission of the fluorescent film is maintained while maintaining the same amount of electrons from the entire grid electrode to the entire anode electrode. The brightness can be made uniform.

本発明によれば、カソード電極からの放出電子密度の変化に追随してグリッド電極全体からアノード電極全体に向けての電子量を等量化して蛍光膜の発光輝度を均一可能にすることができる。   According to the present invention, it is possible to equalize the amount of electrons from the entire grid electrode to the entire anode electrode following the change in the electron density emitted from the cathode electrode, and to make the emission luminance of the fluorescent film uniform. .

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電界放出型光源を説明する。この電界放出型光源は例えば液晶表示装置の直下形バックライトとして用いることができる。図１は、実施の形態の電界放出型光源の断面図である。   Hereinafter, a field emission light source according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This field emission type light source can be used as, for example, a direct backlight of a liquid crystal display device. FIG. 1 is a cross-sectional view of a field emission light source according to an embodiment.

図１において、この電界放出型光源は内部が所定の真空圧とされた真空容器１０を有する。この真空容器１０の形状はバックライトを始めとして光源の用途に応じて様々な形態をとることができる。この実施形態では説明の都合でフラット形としている。真空容器１０は前面パネル１０ａ、背面パネル１０ｂ、スペーサパネル１０ｃからなり、前面パネル１０ａはガラス基板、石英やサファイヤ等からなり光源光を外部に照射することができるようになっている。   In FIG. 1, this field emission type light source has a vacuum vessel 10 having a predetermined vacuum pressure inside. The shape of the vacuum vessel 10 can take various forms depending on the use of a light source including a backlight. In this embodiment, a flat shape is used for convenience of explanation. The vacuum vessel 10 includes a front panel 10a, a back panel 10b, and a spacer panel 10c. The front panel 10a includes a glass substrate, quartz, sapphire, and the like, and can emit light from the light source to the outside.

この前面パネル１０ａの内面には平面形状のアノード電極１２がＩＴＯ（酸化インジウム・錫）やアルミニウム等の金属をスパッタリングやＥＢ蒸着等により薄膜状にして形成されている。アノード電極１２の膜厚は用いる金属材料の抵抗率等により適宜に設定される。アノード電極の材料は、蛍光発光を直接見るタイプ（直視タイプ）ではＩＴＯ、アルミニウムのいずれでもよいが、アノード電極を介して蛍光発光を見る透過タイプではＩＴＯを用いることが好ましい。直視タイプでは、特に材料の限定はないが、例えば、上記酸化インジウム・錫の他に酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、カルコゲン化亜鉛、窒化ガリウム、窒化インジウム、ＣｄＴｅなどの無機材料を挙げることができる。ただし、電子速度が高速の場合はアルミニウムを電子が透過できるので、透過タイプでもＩＴＯ、アルミニウムのいずれでもよい。アノード電極の電気抵抗率は、１０4オームｃｍ以下であればよく、極端に低抵抗である必要はない。 A planar anode electrode 12 is formed on the inner surface of the front panel 10a in the form of a thin film by sputtering, EB deposition or the like, such as ITO (indium oxide / tin) or aluminum. The thickness of the anode electrode 12 is appropriately set depending on the resistivity of the metal material used. The material of the anode electrode may be either ITO or aluminum in the type in which the fluorescence emission is directly seen (direct view type), but it is preferable to use ITO in the transmission type in which the fluorescence emission is seen through the anode electrode. In the direct view type, there is no particular limitation on the material, but examples include inorganic materials such as indium oxide, tin oxide, zinc oxide, zinc chalcogenide, gallium nitride, indium nitride, and CdTe in addition to the above indium oxide and tin. it can. However, when the electron velocity is high, electrons can pass through aluminum, so that either a transmissive type or ITO or aluminum may be used. The electrical resistivity of the anode electrode may be 10 4 ohm cm or less, and does not need to be extremely low resistance.

アノード電極１２にスラリー塗布法、スクリーン印刷、電気永動法、沈降法等により塗布することにより蛍光膜１４が形成されている。蛍光膜１４の材料は公知の材料（蛍光材料）を用いることができる。蛍光膜１４の厚さは、蛍光材料の粒径の１〜５倍程度に設定される。蛍光膜１４は電子線励起により高効率で発光することができることが好ましい。蛍光材料は、導電性材料と反応しにくい材料が好ましい。例えば、希土類酸化物蛍光材料がある。蛍光膜１４を構成する蛍光粒子の平均粒径は、蛍光面に凹凸が少なく発光むらが生じにくく、発光効率の向上に貢献することができる値が好ましい。   The fluorescent film 14 is formed on the anode electrode 12 by applying the slurry by a slurry coating method, screen printing, an electric perturbation method, a sedimentation method, or the like. A known material (fluorescent material) can be used as the material of the fluorescent film 14. The thickness of the fluorescent film 14 is set to about 1 to 5 times the particle size of the fluorescent material. It is preferable that the fluorescent film 14 can emit light with high efficiency by electron beam excitation. The fluorescent material is preferably a material that does not easily react with the conductive material. For example, there is a rare earth oxide fluorescent material. The average particle diameter of the fluorescent particles constituting the fluorescent film 14 is preferably a value that can contribute to the improvement of the light emission efficiency with less unevenness on the fluorescent screen and less uneven emission.

カソード電極１６は、アノード電圧３〜１５ｋＶ程度の印加によりアノード電極１２との間で発生する電界によりアノード電極１２の平面領域全体をカバーするよう電子を放出する電界放射型のカソード電極である。カソード電極１６は、導線１６ａと、この導線１６ａの表面に形成された電界放射型の炭素膜１６ｂとにより形成されている。カソード電極１６は、図１に示すようにアノード電極１２やグリッド電極１８の平面領域において図１の左右方向に沿ってワイヤ状に配置されている。この場合、カソード電極１６は１つの導線をアノード電極１２やグリッド電極１８の平面領域全体をカバーするよう蛇行屈曲させた構成でもよいし、複数の導線を拠り合わせてアノード電極１２やグリッド電極１８の平面領域全体をカバーする構成でもよい。導線１６ａはニッケルやその合金等がある。炭素膜１６ｂは、ナノチューブ状やナノウォール状やその他の微細突起を有する導電性の炭素膜である。   The cathode electrode 16 is a field emission type cathode electrode that emits electrons so as to cover the entire planar area of the anode electrode 12 by an electric field generated between the anode electrode 12 and the anode electrode 12 by applying an anode voltage of about 3 to 15 kV. The cathode electrode 16 is formed by a conducting wire 16a and a field emission type carbon film 16b formed on the surface of the conducting wire 16a. As shown in FIG. 1, the cathode electrode 16 is arranged in a wire shape along the left-right direction of FIG. 1 in the planar region of the anode electrode 12 and the grid electrode 18. In this case, the cathode electrode 16 may have a configuration in which one conductive wire is meandered and bent so as to cover the entire planar area of the anode electrode 12 and the grid electrode 18, or the anode electrode 12 and the grid electrode 18 may be formed by combining a plurality of conductive wires. The structure which covers the whole plane area | region may be sufficient. The conducting wire 16a is made of nickel or an alloy thereof. The carbon film 16b is a conductive carbon film having a nanotube shape, a nanowall shape, or other fine protrusions.

グリッド電極１８は、アノード電極１２とカソード電極１６との間に介装された平面形状をなし、カソード電極１６に対して正の電圧が印加されてカソード電極１６から電子を引き出すものであり、電子が通過する電子通過孔１８ａを多数備えている。グリッド電極１８の材料は公知の金属であり、その金属から適宜に設定することができる。   The grid electrode 18 has a planar shape interposed between the anode electrode 12 and the cathode electrode 16, and a positive voltage is applied to the cathode electrode 16 to extract electrons from the cathode electrode 16. Is provided with a large number of electron passage holes 18a. The material of the grid electrode 18 is a known metal, and can be appropriately set from the metal.

図２および図３を参照して以上の構成を備えた電界放出型光源の特徴を説明する。図２は図１のグリッド電極１８の一部を拡大して示す断面図、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１のグリッド電極面１８ｂに形成した絶縁薄膜２０の一部を拡大して示す平面図である。実施の形態においては、カソード電極１６と対向するグリッド電極面１８ｂに、当該グリッド電極面１８ｂが多数露出する不連続な膜構成の絶縁薄膜２０をチャージアップ部材として設けたことによりカソード電極１６から放出される電子の移動経路を効率よく制御し、蛍光膜１４の発光輝度を均一にすることを可能としたことに特徴を備える。   The characteristics of the field emission light source having the above configuration will be described with reference to FIGS. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the grid electrode 18 of FIG. 1, and FIGS. 3A, 3B, and 3C are enlarged views of a part of the insulating thin film 20 formed on the grid electrode surface 18b of FIG. It is a top view shown. In the embodiment, the grid electrode surface 18b facing the cathode electrode 16 is provided with the insulating thin film 20 having a discontinuous film configuration in which a large number of the grid electrode surfaces 18b are exposed as a charge-up member. It is characterized in that it is possible to control the movement path of the electrons efficiently and to make the light emission luminance of the fluorescent film 14 uniform.

絶縁薄膜２０の絶縁材料としては例えばＭｎＯ2やＳｉＯ2等がある。 Examples of the insulating material of the insulating thin film 20 include MnO 2 and SiO 2 .

絶縁薄膜２０は、例えば、スプレー法、ロールコート法、カーテンフローコート法等の通常の塗布方法により絶縁材料を塗布することによりグリッド電極面１８ｂに形成することができる。   The insulating thin film 20 can be formed on the grid electrode surface 18b by applying an insulating material by a normal application method such as a spray method, a roll coating method, or a curtain flow coating method.

絶縁薄膜２０の不連続な膜構成は、スプレー法では例えばそのスプレー圧力、吐出量、絶縁材料の粘度等によって、調整することができる。   In the spray method, the discontinuous film configuration of the insulating thin film 20 can be adjusted by, for example, the spray pressure, the discharge amount, the viscosity of the insulating material, and the like.

絶縁材料を印刷インキ化し、公知の印刷法により形成することもできる。   The insulating material can be formed into a printing ink and formed by a known printing method.

電子通過孔１８ａの全面積とグリッド電極１８の全面積との比率は、好ましくは２０〜６０％程度である。   The ratio of the total area of the electron passage hole 18a and the total area of the grid electrode 18 is preferably about 20 to 60%.

絶縁薄膜２０は電子通過孔２０ｅを有しグリッド電極面１８ｂ全体を完全に被覆する膜構成ではない。   The insulating thin film 20 has an electron passage hole 20e and does not have a film configuration that completely covers the entire grid electrode surface 18b.

絶縁薄膜２０は図３（ａ）で示すように網状に繋がる網状部分２０ａや、図３（ｂ）で示すように独立した島状部分２０ｂや、図３（ｃ）で示すように各種形態の部分２０ｃが多少の膜厚差は存在するものの全体として薄膜状になっている。   As shown in FIG. 3 (a), the insulating thin film 20 has a net-like portion 20a connected in a net-like manner, an independent island-like portion 20b as shown in FIG. 3 (b), and various forms as shown in FIG. 3 (c). The portion 20c has a thin film shape as a whole although there is a slight film thickness difference.

絶縁薄膜２０は、これら各部分２０ａ，２０ｂ…に存在する膜不連続部分によりグリッド電極面１８ｂが露出する多数の開口部２０ｄを備えた構成になっている。   The insulating thin film 20 includes a large number of openings 20d through which the grid electrode surface 18b is exposed due to discontinuous portions of the film existing in the respective portions 20a, 20b.

絶縁薄膜２０は、電子通過孔１８ａを含め、グリッド電極面１８ｂ全面に設けたり、電子通過孔１８ａを除くグリッド電極面１８ｂ全面に設けることができる。   The insulating thin film 20 can be provided on the entire grid electrode surface 18b including the electron passage hole 18a or on the entire grid electrode surface 18b excluding the electron passage hole 18a.

絶縁薄膜２０はその絶縁性により、カソード電極１６からの電子の負電荷を容易にチャージアップする一方、金属面であるグリッド電極面１８ｂが露出した多数の開口部２０ｄを有するのでグリッド電極面１８ｂに急速に放電することができる。したがって、カソード電極１６側からの電子をその単位面積当たりを通過する電子量（電子密度）の変化に追随してチャージアップし、その放出電子の変化に追随して放電することができる。   The insulating thin film 20 easily charges up the negative charge of electrons from the cathode electrode 16 due to its insulating property, and has a large number of openings 20d in which the grid electrode surface 18b which is a metal surface is exposed. It can be discharged quickly. Therefore, the electrons from the cathode electrode 16 can be charged up following the change in the amount of electrons (electron density) passing per unit area, and discharged following the change in the emitted electrons.

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）では絶縁薄膜２０の網状部分２０ａ、島状部分２０ｂや、各種形態の部分２０ｃにチャージアップされた電荷が矢印で示すように露出した電極面に放電して消滅していく様子が理解の都合で示されている。   In FIGS. 3A, 3B, and 3C, the charges charged up in the mesh portion 20a, the island portion 20b, and the various portions 20c of the insulating thin film 20 are discharged to the exposed electrode surfaces as indicated by arrows. The situation of disappearance is shown for convenience of understanding.

なお、図４、図５を参照して以上の構成を備えた電界放出型光源において、絶縁薄膜２０のチャージアップによりカソード電極１６からの電子の軌道が曲げられたりしてグリッド電極１８の電子通過孔１８ａにおける電子通過量が制御される状態を説明する。なお、実施の形態ではその説明の都合でカソード電極１６を複数のカソード電極領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１、これらにそれぞれ対応してグリッド電極１８をグリッド電極領域Ａ２，Ｂ２，Ｃ２（絶縁薄膜２０もこのグリッド電極領域に対応した領域構成になっている）、これらにそれぞれ対応してアノード電極１２をアノード電極領域Ａ３，Ｂ３，Ｃ３、に分割している。   4 and 5, in the field emission light source having the above configuration, the electron trajectory from the cathode electrode 16 is bent due to the charge-up of the insulating thin film 20, and the electrons pass through the grid electrode 18. A state in which the electron passage amount in the hole 18a is controlled will be described. In the embodiment, for convenience of explanation, the cathode electrode 16 is made up of a plurality of cathode electrode regions A1, B1, C1, and the grid electrode 18 is made up of the grid electrode regions A2, B2, C2 (corresponding to these). The anode electrode 12 is divided into anode electrode regions A3, B3, and C3 corresponding to the grid electrode regions.

図４では、カソード電極１６の各カソード電極領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１が同図に示す配置方向の各部で等量の電子をグリッド電極１８の各グリッド電極領域Ａ２，Ｂ２，Ｃ２に引き出されており、絶縁薄膜２０それぞれの電子通過孔２０ａおよび各グリッド電極領域Ａ２，Ｂ２，Ｃ２それぞれの電子通過孔１８ａを通過してアノード電極１２の各アノード電極領域Ａ３，Ｂ３，Ｃ３に向けて放出する様子が示されている。   In FIG. 4, each cathode electrode region A1, B1, C1 of the cathode electrode 16 draws an equal amount of electrons to each grid electrode region A2, B2, C2 of the grid electrode 18 in each part in the arrangement direction shown in FIG. The state of emission through the electron passage holes 20a of the insulating thin film 20 and the electron passage holes 18a of the grid electrode regions A2, B2, C2 to the anode electrode regions A3, B3, C3 of the anode electrode 12 is shown. It is shown.

図４、図５の矢印は電子軌道を示し、矢印の左右間隔は電子密度を示している。矢印の間隔が狭いときは電子密度が高く、矢印の間隔が広いときは電子密度が低いことを示す。   The arrows in FIGS. 4 and 5 indicate the electron trajectory, and the left and right intervals between the arrows indicate the electron density. When the interval between the arrows is narrow, the electron density is high, and when the interval between the arrows is wide, the electron density is low.

したがって、図４では、カソード電極１６の各カソード電極領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１全体において電子の放出密度が同等であり、グリッド電極１８の各グリッド電極領域Ａ２，Ｂ２，Ｃ２それぞれの電子通過孔１８ａを通過する電子量も同等である。   Therefore, in FIG. 4, the electron emission density is the same in the entire cathode electrode regions A1, B1, and C1 of the cathode electrode 16, and the electron passage holes 18a in the grid electrode regions A2, B2, and C2 of the grid electrode 18 are formed. The amount of electrons passing through is the same.

これに対して図５では、カソード電極１６の各カソード電極領域からの放出電子密度が相違している。カソード電極領域Ａ１では放出電子密度が高く、カソード電極領域Ｂ１では放出電子密度が低く、カソード電極領域Ｃ１では放出電子密度が高い。   On the other hand, in FIG. 5, the emitted electron density from each cathode electrode region of the cathode electrode 16 is different. The cathode electrode region A1 has a high emission electron density, the cathode electrode region B1 has a low emission electron density, and the cathode electrode region C1 has a high emission electron density.

絶縁薄膜２０は、各カソード電極領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１それぞれの放出電子密度に対応してチャージアップ（負に帯電）しており、カソード電極領域Ａ１に対向するグリッド電極領域Ａ２に対応する絶縁薄膜２０のチャージアップ量は多く、カソード電極領域Ｂ１に対向するグリッド電極領域Ｂ２に対応する絶縁薄膜２０でのチャージアップ量は少なく、カソード電極領域Ｃ１に対向するグリッド電極領域Ｃ２に対応する絶縁薄膜２０でのチャージアップ量は多くなっている。   The insulating thin film 20 is charged up (negatively charged) corresponding to the emission electron density of each cathode electrode region A1, B1, C1, and the insulating thin film corresponding to the grid electrode region A2 facing the cathode electrode region A1. The amount of charge-up 20 is large, the amount of charge-up in the insulating thin film 20 corresponding to the grid electrode region B2 facing the cathode electrode region B1 is small, and the insulating thin film 20 corresponding to the grid electrode region C2 facing the cathode electrode region C1. The amount of charge up at has increased.

そのため、カソード電極領域Ａ１、Ｃ１から放出した電子の一部はグリッド電極領域Ａ２，Ｃ２ではなく、隣接のグリッド電極領域Ｂ２に軌道を曲げられる。その結果、絶縁薄膜２０とグリッド電極領域Ａ２、Ｃ２それぞれの電子通過孔２０ａ，１８ａを通過する電子の量は減少し、絶縁薄膜２０とグリッド電極領域Ｂ２それぞれの電子通過孔２０ａ，１８ａを通過する電子の量は増大する。   Therefore, a part of the electrons emitted from the cathode electrode regions A1 and C1 can be bent in the adjacent grid electrode region B2 instead of the grid electrode regions A2 and C2. As a result, the amount of electrons passing through the electron passage holes 20a and 18a in the insulating thin film 20 and the grid electrode regions A2 and C2 decreases, and passes through the electron passage holes 20a and 18a in the insulating thin film 20 and the grid electrode region B2. The amount of electrons increases.

以上の結果、グリッド電極領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２それぞれの電子通過孔１８ａを通過する電子の量は等量となり、アノード電極１２においてこれらグリッド電極領域Ａ２，Ｂ２，Ｃ２それぞれに対応する各アノード電極領域Ａ３，Ｂ３，Ｃ３に加速衝突する電子量は等量化され、蛍光膜の発光輝度は均一となる。   As a result, the amount of electrons passing through the respective electron passage holes 18a of the grid electrode regions A2, B2, and C2 is equal, and each anode electrode region corresponding to each of the grid electrode regions A2, B2, and C2 in the anode electrode 12 is obtained. The amount of electrons that collide with A3, B3, and C3 in an accelerated manner is equalized, and the emission luminance of the fluorescent film becomes uniform.

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various changes or modifications within the scope described in the claims.

図１は本発明の実施の形態に係る光源の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a light source according to an embodiment of the present invention. 図２は図１のグリッド電極１８の一部を拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the grid electrode 18 of FIG. 図３は図１のグリッド電極面１８ｂに形成した絶縁薄膜２０の一部を拡大して示す平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view showing a part of the insulating thin film 20 formed on the grid electrode surface 18b of FIG. 図４は実施の形態において各カソード電極領域それぞれからの電子放出密度が等しい場合の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram when the electron emission density from each cathode electrode region is equal in the embodiment. 図５は実施の形態において各カソード電極領域それぞれからの電子放出密度が相違する場合の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram when the electron emission density from each cathode electrode region is different in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１２ アノード電極
１４ 蛍光膜
１６ カソード電極
１８ グリッド電極
１８ａ 電子通過孔
１８ｂ グリッド電極面
２０ 絶縁薄膜
２０ａ 網目状部分
２０ｂ 島状部分
２０ｄ 開口部
２０ｅ 電子通過孔 12 Anode Electrode 14 Fluorescent Film 16 Cathode Electrode 18 Grid Electrode 18a Electron Passing Hole 18b Grid Electrode Surface 20 Insulating Thin Film 20a Mesh Part 20b Island Part 20d Opening 20e Electron Passing Hole

Claims (2)

蛍光膜付きのアノード電極と電界放射型のカソード電極との間に、多数の電子通過孔を備えたグリッド電極を介装した電界放出型光源において、
上記カソード電極に対向するグリッド電極面上に多数の網状部分や島状部分を含み、かつ、これら各部分の隙間からグリッド電極面が露出する多数の開口部を有する膜形状に絶縁薄膜を設け、
この絶縁薄膜はその絶縁性により、上記カソード電極からの電子の負電荷をチャージアップする一方、金属面であるグリッド電極面が露出した上記多数の開口部により負電荷をグリッド電極面に放電し、そのチャージアップ量に対応して上記グリッド電極の上記電子通過孔における電子通過量を制御する、ことを特徴とする電界放出型光源。 In a field emission type light source having a grid electrode having a large number of electron passage holes between an anode electrode with a fluorescent film and a field emission type cathode electrode,
An insulating thin film is provided in a film shape including a large number of mesh portions and island-shaped portions on the grid electrode surface facing the cathode electrode , and having a large number of openings where the grid electrode surface is exposed from gaps between these portions ,
This insulating thin film charges up the negative charge of electrons from the cathode electrode due to its insulating property, while discharging the negative charge to the grid electrode surface through the multiple openings where the grid electrode surface which is a metal surface is exposed, field emission light source that the charge-up amount corresponds to control the electron passage amount of the electron passage hole of the grid electrode, characterized in that. 上記絶縁薄膜は、上記カソード電極に対向するグリッド電極面上における上記電子通過孔の全周近傍部を除いた部分に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電界放出型光源。 2. The field emission light source according to claim 1, wherein the insulating thin film is provided on a portion of the grid electrode surface facing the cathode electrode except a portion near the entire circumference of the electron passage hole . 3.
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