(57)【要約】【課題】蛍光体の発光ちらつきを抑制すること。【解決手段】本フィールドエミッションランプ１０は電界電子エミッタ２０に対して蛍光体１６付き陽極１８が面状に対向配置されたもので、電界電子エミッタ２０と陽極１８との間に当該電界電子エミッタ２０が放出する電子を周期的に収束、発散させる電子レンズ手段２５を配置する。この電子レンズ手段２５は複数の電子通過孔を有するゲート電極２６，２８を少なくとも２枚平行かつ間隔を隔てて対向配置している。その駆動方式は、両ゲート電極２６，２８間に交流電圧を印加して電界電子エミッタ２０からの電子の軌道を両ゲート電極２６，２８それぞれにより収束、発散を繰り返させて上記電子が蛍光体１６を照射する位置をスキャニング制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界電子エミッタに対して蛍光体付き陽極が面状に対向配置され、上記蛍光体は電界電子エミッタから放出される電子の照射を受けて励起発光するフィールドエミッションランプにおいて、
上記電界電子エミッタと陽極との間に当該電界電子エミッタが放出する電子を周期的に収束、発散させる電子レンズ手段を配置した、ことを特徴とするフィールドエミッションランプ。
【請求項２】
上記電子レンズ手段は、上記電界電子エミッタと陽極との間に配置された少なくとも２枚の、複数の電子通過孔を有するゲート電極からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のフィールドエミッションランプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフィールドエミッションランプの駆動方式において、
上記両ゲート電極間に交流電圧を印加して電界電子エミッタからの電子を上記蛍光体の蛍光面上をスキャニング照射する、ことを特徴とするフィールドエミッションランプの駆動方式。
【請求項４】
上記交流電圧の周波数を、５０−６０Ｈｚを超える周波数に設定する、ことを特徴とする請求項３に記載のフィールドエミッションランプの駆動方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界により電界電子エミッタから電子を放出させ、この電子を蛍光体に当てることにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションランプ（フィールドエミッションディスプレイを含む）および該フィールドエミッションランプの駆動方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記フィールドエミッションランプの駆動方法としては、陽極側に直流電源の正極性電圧を印加して電界電子エミッタ上の多数の電子放出点それぞれから電界集中により陽極に向けて電子を放出させ、この放出した電子を陽極上の蛍光体に衝突させて該蛍光体を励起発光させるようになっている(特許文献１)。
【０００３】
このような駆動方法においては図８のｄ１→ｄ２→ｄ３→…で示すように蛍光体の各発光領域に対応してそれまで励起発光して明るかった白抜き丸印で示す領域は暗くなり、それまで暗かった別の黒抜き丸印で示す領域は励起発光して明るくなる。
【０００４】
このように従来の駆動方法では、明暗のちらつき、すなわち、上記した白抜きと黒抜きとで示す多数の明暗斑点の集合からなりその明暗斑点の集合状態が定まらず複雑ランダムに変化するような発光状態が発生していた。
【０００５】
また、暗い領域が存在することにより、輝度の大きさにも影響している。さらに発光に寄与しないエネルギが熱に変わりフィールドエミッションランプの温度が極めて高温になってしまい、フィールドエミッションランプを扱い難くすると共にエネルギ損失も大きい。
【特許文献１】特開２００２−３４３２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明により解決すべき課題は、蛍光体の発光ちらつきを抑制して均一発光を可能とし、輝度を向上して発光効率をアップ可能とし、管面温度の高温化を抑制し、かつ、製作容易化を達成可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるフィールドエミッションランプは、電界電子エミッタに対して蛍光体付き陽極が面状に対向配置され、上記蛍光体は電界電子エミッタから放出される電子の照射を受けて励起発光するフィールドエミッションランプにおいて、上記電界電子エミッタと陽極との間に当該電界電子エミッタが放出する電子を周期的に収束、発散させる電子レンズ手段を配置した、ことを特徴とするものである。
【０００８】
上記電子レンズ手段は、上記電界電子エミッタと陽極との間に配置された少なくとも２枚の、複数の電子通過孔を有するゲート電極からなることが好ましい。
【０００９】
本発明では電界電子エミッタが備える多数の電子放出点から放出される電子により蛍光体は複数の領域で発光することができる。この場合、電界電子エミッタの多数の電子放出点からの電子は上記電子レンズ手段により収束、発散を周期的に繰り返されて蛍光体を照射する位置をスキャニングされることになる。そのため、電界電子エミッタから放出された多数の電子が照射されて発光する蛍光体の発光箇所がスキャニングされることにより、蛍光体の発光箇所のすべてにわたり発光ちらつきがなくなり、すなわち、従来のような明暗斑点が無くなり全体的にソフトで均一な発光状態を得ることができる。
【００１０】
また、本発明によると、上記暗斑点が無くなることにより、全体の輝度が向上し、発光効率をアップすることができるようになる。
【００１１】
さらに、本発明によると、電子放出に用いたエネルギをほとんど発光に寄与させることができ、その分、フィールドエミッションランプの高温化が解消し扱い易くなり、消費エネルギ損失を小さくすることができる。
【００１２】
本発明によるフィールドエミッションランプの駆動方式においては、上記両ゲート電極間に交流電圧を印加して電界電子エミッタからの電子を上記蛍光体の蛍光面上をスキャニング照射することを特徴とするものである。
【００１３】
上記では交流電圧の周波数を、５０−６０Ｈｚを超える周波数に設定することが好ましい。より好ましくは、商用電源周波数の２倍である１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚである。
【００１４】
本発明の駆動方式では、交流電圧の周波数を、５０−６０Ｈｚを超える周波数に設定することにより、電子の収束、発散の繰り返しの周波数が、人間が視覚で感知することが可能な周波数応答の限界を超えるので、より蛍光体の発光のちらつきが無くなって好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蛍光体の発光ちらつきを抑制して均一に発光させることができるとともに、全体の輝度を向上させ、発光効率を大きくアップさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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フィールドエミッションランプとその駆動方式を説明する。
【００１７】
図１は、実施形態のフィールドエミッションランプの側面図、図２は図１のフィールドエミッションランプを分解して示す斜視図、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はフィールドエミッションランプの駆動電圧の各波形を示す図、図４ないし図７は同フィールドエミッションランプの駆動の説明に供する電子のスキャニング状態およびフロントパネルからの発光状態を示す図、である。
【００１８】
まず、図１、図２を参照して、１０はフィールドエミッションランプ（実施形態ではフィールドエミッションディスプレイと称することができる）、このフィールドエミッションランプ１０は、発光側となる平板状でガラス板からなって透明なフロントパネル１２と、そのバック側に平行配置される平板状のリアパネル１４と、フロントパネル１２とリアパネル１４の周縁部を相互間に配設した枠状の図示略のサイドパネルとで内部が真空封止されたフロントパネルタイプである。フロントパネル１２の内面には蛍光体１６付きの陽極１８が形成されている。透明とは光を透過することができる意義であり、その透過率に限定されない。
【００１９】
蛍光体１６は、電子の照射により励起発光する蛍光体である。蛍光体１６は、電子照射により励起して可視光を発光する。蛍光体１６は、周知の蛍光体でよく、特に限定されない。蛍光体１６は、陽極１８にスラリー塗布法、スクリーン印刷法、電気永動法、沈降法等により塗布等により形成することができる。陽極１８は、透明導電膜である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。
【００２０】
リアパネル１４の内面上には複数の電界電子エミッタ２０がワイヤ状に互いに平行に延びて互いに等間隔に並設されている。電界電子エミッタ２０は、導線の外周に炭素膜からなるｎｍオーダーの微細突起からなる多数の電子放出点を有する。この電子放出点は、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、針状炭素膜、等により構成されていて微細な突起の先端への電界集中で電子放出するものである。陽極１８と複数の電界電子エミッタ２０との間に直流電源２２，２４が接続されている。
【００２１】
以上の構成において実施形態のフィールドエミッションランプ１０では、電界電子エミッタ２０と陽極１８との間に電子レンズ手段２５を配置したことを特徴とする。
【００２２】
この電子レンズ手段２５は、複数の電子通過孔２６ａ，２８ａを有するゲート電極２６，２８を少なくとも２枚平行かつ間隔を隔てて対向配置して構成されている。
【００２３】
フィールドエミッションランプ１０の駆動に際しては、電子レンズ手段２５の上記両ゲート電極２６，２８間に交流電源３０からの交流電圧を印加して電界電子エミッタ２０から放出される電子Ｐの軌道を上記両ゲート電極２６，２８それぞれにより収束、発散を繰り返させて上記電子Ｐにより蛍光体１６を照射する位置をスキャニング制御するようになっている
この交流電圧の大きさは制限されるものではなく１００Ｖ程度から数ｋＶ程度でもよいし、１００Ｖ以下でもよい。この交流電圧の大きさは調整可能とすることができる。交流電圧の波形は特に限定されないが、例えば図３（ａ）−（ｃ）で示すように正弦波（図３（ａ））、矩形波（図３（ｂ））、リップルを含む矩形波（図３（ｃ））等の波形を採用することができる。
【００２４】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照してフィールドエミッションランプ１０の駆動を説明する。図中のＰは電子を示す。図４の駆動波形は正弦波である。
【００２５】
まず、図４（ａ）では交流電源３０の交流電圧がゼロであり、両ゲート電極２６，２８は互いに同電位であるため電界電子エミッタ２０からの電子Ｐは両ゲート電極２６，２８の電子通過孔２６ａ，２８ａを通過する際に収束、発散せず軌道を曲げられることなく陽極１８に向けてほぼ直進する。
【００２６】
そして、次に、図４（ｂ）で示すように両ゲート電極２６，２８のうち陽極１８に近い側である上側ゲート電極２６に正極性電圧、電界電子エミッタ２０に近い側である下側ゲート電極２８に負極性電圧が印加される場合、両ゲート電極２６，２８全体が詳細は略するが電子収束レンズの作用を果たし電界電子エミッタ２０からの電子Ｐは収束させられるように軌道を曲げられて陽極１８に向けて進行する。
【００２７】
また、図４（ｃ）で示すように上側ゲート電極２６に負極性電圧、下側ゲート電極２８に正極性電圧が印加される場合、両ゲート電極２６，２８全体が詳細は略するが電子発散レンズの作用を果たして電界電子エミッタ２０からの電子Ｐは発散させられるように軌道を曲げられて陽極１８に向けて進行する。
【００２８】
以上の結果、電界電子エミッタ２０からの電子Ｐは蛍光体１６の領域上を満遍なく照射するように収束、発散すると共に、交流電源３０の周波数設定により、上記収束、発散の繰り返し周波数は、人間が視覚で感知することが可能な周波数応答の限界を超えた高周波、例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度以上、好ましくは１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚであるために、蛍光体１６は人間では発光ちらつきが全く無いように視覚される結果、蛍光体１６は均一発光状態となる。
【００２９】
このため、図５（ａ）のｄ１→ｄ２→ｄ１→ｄ３→ｄ１→ｄ２…で示すようにフロントパネル１２が発光する。ここで、ｄ１は図４（ａ）に対応し、ｄ２は図４（ｂ）に対応し、ｄ３は図４（ｃ）に対応する。この場合、ｄ１の状態は収束、発散の上記繰り返し周波数では短期間であるから、人間の視覚では図５（ｂ）で示すように全体が明るい領域となり、従来のように明暗に輝度変化することが無く、全体的にほぼ一様な輝度で発光することができ、発光ちらつきが解消される。
【００３０】
次に、駆動電圧の波形が矩形波の場合では、図６（ａ）と図６（ｂ）のように電子が収束、発散する。この電子の収束、発散により、フロントパネル１２の発光は、図７（ａ）のｄ１→ｄ２→ｄ１→ｄ２…で示すようになり、人間の視覚では図７（ｂ）で示すように全体が明るい領域となり、従来のように明暗に輝度変化することが無く、全体的にほぼ一様な輝度で発光することができ、発光ちらつきが解消される。
【００３１】
以上のように、この実施形態では全体の輝度変化が少なくなりソフトで均一な発光状態に駆動することができ、照明ランプとして用いた場合に好適なフィールドエミッションランプを提供することができるようになる。なお、実施形態のフロントパネルタイプであったが、管状タイプでもよい。
【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、実施形態のフィールドエミッションランプの側面図である。
【図２】図２は図１のフィールドエミッションランプを分解して示す斜視図である。
【図３】図３はフィールドエミッションランプの駆動電圧の各波形を示す図である。
【図４】図４は正弦波の駆動電圧がゲート電極に印加されている場合の電子軌道を示す図である。
【図５】図５（ａ）は図４の電子軌道によるフィールドエミッションランプの発光状態を示す図、図５（ｂ）は人間の視覚上でのフロントパネルを見た発光状態を示す図である。
【図６】図６はゲート電極に矩形波電圧が印加されている場合の電子軌道を示す図である。
【図７】図７（ａ）は図６の電子軌道によるフィールドエミッションランプの発光状態を示す図、図７（ｂ）は人間の視覚上でのフロントパネルを見た発光状態を示す図である。
【図８】図８は従来のフィールドエミッションランプの説明に供する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  フィールドエミッションランプ
１２  フロントパネル
１４  リアパネル
１６  蛍光体
１８  陽極
２０  電界電子エミッタ
２２，２４  直流電源
２５  電子レンズ手段
２６  上側ゲート電極
２８  下側ゲート電極
３０  交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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