(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界放射型電子放出素子を備えたカソード板と、電子線励起蛍光面を備えた発光面板とを真空空間を介して対向して配置し、電子線励起蛍光面と電子放出素子との間に電圧を印加することにより、電子放出素子から放出された電子で電子線励起蛍光面を発光させる発光装置を、発光方向に複数組重ね合せて構成した発光装置であって、前記発光面板を構成する蛍光面基板およびカソード板を構成するカソード基板をそれぞれ透光性とすると共に、前記カソード板のカソード層をカソード形成部とカソード非形成部とで構成し、前記発光面板の蛍光面を透光性とすると共に、蛍光面非形成部を設け、その蛍光面非形成部に対向する位置に前記カソード非形成部を配置し、かつ、発光装置を発光方向に複数組重ね合せる、その重ね合せは、一方の発光装置の蛍光面非形成部に対向する位置に、他方の発光装置のカソード形成部が配置されるように構成したことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
それぞれの発光装置の蛍光面を異なる発光色の蛍光面としたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射型の電子放出素子を用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、平板型表示装置などの電子源として電界放射型の電子放出素子が採用されてきている。平板型表示装置では、面積の比較的大きい発光面に対して電子線を均一に照射することが要求されるから、この種の用途に用いる電子放出素子では、多数の電界放射型の陰極をアレイ状に配列した冷陰極アレイとして形成することが考えられている（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  ＩＶＭＣ  ９１，  Ｎａｇａｈａｍａ  １９９１，  ｐ．５０  ，（社）日本電子工業振興協会，真空マイクロエレクトロニクス調査報告書Ｉ，１９９２年３月，ｐ．３７等参照）。
【０００３】
電界放射型の電子放出素子の一例としては、図３に示すように、カソード基板１上に導電性のベース層２、絶縁体層３および電子引き出し層４（以下、ゲート層４という）を順次形成し、ゲート層４および絶縁体層３にベース層２まで達する穴を形成し、その穴にベース層２と電気的に接続されたエミッタ（陰極）５を配置してカソード板６を構成する。ここで、エミッタ４の先端部はゲート層４の穴の端部から約１μｍ以下の微小空隙を隔てた位置となるよう設定されている。また、上述したように、エミッタ５は一つのベース層２上に複数個が配置され、アレイ状をなしている。
【０００４】
一方、上記カソードを平面型表示素子として使用するには、蛍光面基板７上にアノード層８と電子線励起蛍光面９（以下、蛍光面９という）を順次形成して発光面板１０とし、この発光面板１０を真空空間を介してカソード板６に対向させる。
【０００５】
このように構成された平面型表示素子において、ベース層２に対して数１０Ｖ〜数１００Ｖ程度の正の電圧をゲート層４に印加すると、ベース層２と電気的に接続されたエミッタ５とゲート層４との間に、１０８  Ｖ／ｍ以上の高電界がかかり、電界電子放出によってエミッタ５の先端から電子が放出される。ここで、ベース層２に対して正の電圧をアノード層８に印加すると、放出された電子の大部分はアノード層８側に加速され、蛍光面９に衝突して蛍光面９が発光するといったシステムで動作する。
【０００６】
通常、ベース層２およびゲート層４にはクロムなどの金属膜を用いており、透光性を持たない。また、蛍光面基板７にガラスを、アノード層８として透明導電膜を使用し、蛍光面９で発生した光をアノード層８および蛍光面基板７を通して外部に取り出す構造となっている。
【０００７】
そして、ベース層２とゲート層４をパターニングし、蛍光面９も対応するようパターニングすることで、発光にパターンを持たせ表示素子としての機能を持たしている。ベース層２とゲート層４を互いに直交するストライプにパターニングすることでマトリックスを形成し、対応する蛍光面９も同様にマトリックスパターンとすることで、任意の図形や文字を表示する機能を持たせた表示素子が代表的な形態である。
【０００８】
このような平面型表示素子は、次のような特長を有している。
１．高効率であること
電子源として電界放射型の電子放出素子を使用しているため、電子放出のためのヒーター加熱などが不要であり、低消費電力であること。ひいては表示素子としても高効率が得られる。ＬＥＤ（数Ｖ，数１０ｍＡ）と比較した場合、この発光素子では駆動電圧が数１０Ｖ〜数１００Ｖと高いが、必要電流が数１０μＡ〜数ｍＡと小さいため、消費電力としてはＬＥＤと同程度かそれ以下とすることが可能である。
２．薄型であること
電子放出素子自体は数μｍと非常に薄く、カソード板６の厚さはほとんどカソード基板１と同程度であること。また、電子放出素子を広い面積にアレイ状に配置することで、放出された電子を偏向することなく蛍光面９に照射できるので、カソード板６と発光面板１０との距離を狭くすることができる。結果として、表示素子としての厚さは、カソード基板１と蛍光面基板７を合わせた厚さと同程度にまで薄くできる。
【０００９】
３．温度依存性が小さいこと
電界放出により電子を供給しているために、電子源の電子放出能は周囲温度にあまり依存しない。−４０℃ほどの低温でも安定した電子放出が可能である。ＬＥＤの場合は、８０℃付近を越えると輝度が１／３程度にまで劣化し、使用に耐えなくなるが、この発光素子の場合は、高温においては電子源の動作は数１００℃まで可能であり、むしろ基板ガラスや周辺部品の耐熱性、蛍光面９の温度消光によってその高温動作は上限が規定される。
【００１０】
４．発熱が小さいこと
特長の第１項目で示したように、この発光素子は電界放出で電子を発生させているために、電子源からの熱の発生はほとんどない。蛍光面９に突入した電子によってわずかに発熱する程度である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電界放射型電子放出素子を応用した発光表示素子では、ゲート層４とベース層２にクロムなどの金属膜を用い、アノード層８に透明導電膜などを用いることで、発光面板１０側に光を取り出し表示を行なう構成、もしくはゲート層４とベース層２に透明導電膜など透光性を有する膜を用い、アノード層８に金属膜を用いることでカソード板６側に光を採りだし表示を行なう構成であり、発光を取り出して表示ができるのは、発光面板１０側あるいはカソード板６側のいずれか一面のみであった。また、ゲート層４、ベース層２、アノード層８のいずれかの層が不透明であるため、発光素子、表示素子自体としても透明性、透光性が無いものであった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、発光面板側およびカソード板側のいずれの面からも発光を取り出すことができる発光装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、図２に示すように、電界放射型電子放出素子を備えたカソード板６と、電子線励起蛍光面を備えた発光面板１０とを真空空間を介して対向して配置し、電子線励起蛍光面と電子放出素子との間に電圧を印加することにより、電子放出素子から放出された電子で電子線励起蛍光面を発光させる発光装置Ａ，Ｂを発光方向に複数組重ね合せて構成した発光装置であって、前記発光面板１０を構成する蛍光面基板７およびカソード板６を構成するカソード基板１をそれぞれ透光性とすると共に、前記カソード板６のカソード層５をカソード形成部５ａとカソード非形成部５ｂとで構成し、前記発光面板１０の蛍光面９を透光性とすると共に、蛍光面非形成部９ｂを設け、その蛍光面非形成部９ｂに対向する位置に前記カソード非形成部５ｂを配置し、かつ、発光装置Ａ，Ｂを発光方向に複数組重ね合せる、その重ね合せは、一方の発光装置Ａの蛍光面非形成部９ｂに対向する位置に、他方の発光装置Ｂのカソード形成部５ａが配置されるように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、図２に示すように、請求項１記載の発光装置であって、それぞれの発光装置Ａ，Ｂの蛍光面９を異なる発光色の蛍光面としたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の一実施形態を示す模式図である。本発明に係る発光装置は、前記従来例と同様に、電界放射型電子放出素子を備えたカソード板６と、電子線励起蛍光面を備えた発光面板１０とを真空空間を介して対向して配置し、電子線励起蛍光面と電子放出素子との間に電圧を印加することにより、電子放出素子から放出された電子で電子線励起蛍光面を発光させる発光装置であり、以下に示すような特徴ある構成を有している。
【００１６】
この実施形態では、発光面板１０を構成する蛍光面基板７およびカソード板６を構成するカソード基板１に、それぞれガラスに代表される透明な材料を用いるとともに、カソード層５を反射型エミッタよりなるカソード形成部５ａとカソード非形成部５ｂとで構成している。蛍光面９としては、蛍光体紛体を塗布して不透明ながらも透光性膜とするか、蒸着法などによって透明性を有する均一蛍光性層を形成する。また、蛍光面９は蛍光面形成部９ａと蛍光面非形成部９ｂとよりなり、蛍光面形成部９ａに対向する位置にカソード形成部５ａを配置し、蛍光面非形成部９ｂに対向する位置にカソード非形成部５ｂを配置している。なお、本発明における蛍光面９はカソード板６側に形成してもよい。
【００１７】
このように構成することにより、カソード形成部５ａを配置したところでは発光が起こり、カソード非形成部５ｂでは発光せず、外部光を透過することができる。従って、本発明によれば、発光装置自身の発光、非発光にかかわらず、この発光装置の外部に配置した発光体による外部光を透過させることができる。
【００１８】
また、この発光装置の外部に発光装置の反射光を利用した表示物を置くことにより、あるいは発光装置に表示物が描かれた表示フイルムを貼り付けることにより、発光装置と表示物を同時に見ることができる。
【００１９】
本発明は、上記発光装置を２組重ねて形成したことを特徴とするものであり、その重ね合せは、一方の発光装置Ａの蛍光面非形成部９ｂに対向する位置に、他方の発光装置Ｂのカソード形成部５ａが配置されるように構成する。また、それぞれの発光装置Ａ，Ｂの蛍光面９には、異なる発光色の蛍光体が塗布されている。
【００２０】
このように構成された発光装置は、電子線の広がりによる発光色の混じりを防止できると共に、各発光装置Ａ，Ｂの蛍光体を異なる発光色とすることにより、マルチカラーの発光装置を提供できる。特に、上記発光装置を３組重ね合せるとともに、各蛍光面９の発光色を青色、緑色、赤色とすることにより、フルカラーを実現できる発光装置が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、発光装置自身の発光、非発光にかかわらず、この発光装置の外部に配置した発光体による外部光を透過させることができる。また、電子線の広がりによる発光色の混じりのないマルチカラーの発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の異なる実施形態を示す模式図である。
【図３】従来例を示す模式図である。
【符号の説明】
１    カソード基板
２    ベース層
３    絶縁体層
４    ゲート層
５    カソード層
５ａ    カソード形成部
５ｂ    カソード非形成部
６    カソード板
７    蛍光面基板
８    アノード層
９    電子線励起蛍光面（蛍光面）
９ａ  蛍光面形成部
９ｂ  蛍光面非形成部
１０    発光面板
【図１】
0003552450.tif 000002
【図２】
0003552450.tif 000003
【図３】
0003552450.tif 000004