(57)【要約】【課題】電子放出部、フラットパネルディスプレイまたはフラット光源について、容易な製造方法を提供する。【解決手段】陰極の電子放出部を構成する金属体１と、金属体１に接触したアルカリ金属供給物質２とを、放電ガス（Ａｒ）が内部に収容され、１対の対向する面が前面パネル８と背面パネル６とからなる密閉容器２３内に配置し、陰極と密閉容器の外に配置された外部電極２２との間に高周波電圧を印加して放電ガス（Ａｒ）を放電させながら、金属体１とアルカリ金属供給物質２とを加熱して、アルカリ金属供給物質２から供給されるアルカリ金属を金属体１の表面に吸着させた後、密閉容器２３から放電ガス（Ａｒ）を排出する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極の電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容された密閉容器内で前記放電ガスを放電させながら加熱して、前記アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を、前記金属体の表面に吸着させることを特徴とする電子放出部の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物含有ガラスである請求項１に記載の電子放出部の製造方法。
【請求項３】
前記金属体は、前記アルカリ金属供給物質と隣接する表面にＦｅを含み、前記アルカリ金属供給物質はカリウムを含む請求項１または２に記載の電子放出部の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の電子放出部の製造方法によって形成された電子放出部を備えた陰極と、前記電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むことを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
【請求項５】
背面パネルと、前記電子放出部を加熱するための加熱手段とをさらに含み、前記加熱手段が、前記背面パネルと前記陰極との間に配置されたシート状のヒーターである請求項４に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の電子放出部の製造方法によって形成された電子放出部を備えた陰極と、前記電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むことを特徴とするフラット光源。
【請求項７】
背面パネルと、前記電子放出部を加熱するための加熱手段とをさらに含み、前記加熱手段が、前記背面パネルと前記陰極との間に配置されたシート状のヒーターである請求項６に記載のフラット光源。
【請求項８】
請求項２または３に記載の電子放出部の製造方法によって形成された電子放出部を備えたことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項９】
請求項２または３に記載の電子放出部の製造方法によって形成された電子放出部を備えたことを特徴とする無電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
背面パネルと、陰極と、前記陰極の電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むフラットパネルディスプレイの製造方法であって、前記電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容され、１対の対向する面が前記前面パネルと前記背面パネルとからなる密閉容器内に配置し、前記陰極と前記密閉容器の外に配置された外部電極との間に高周波電圧を印加して前記放電ガスを放電させながら、前記金属体と前記アルカリ金属供給物質とを加熱して、前記アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を前記金属体の表面に吸着させた後、前記密閉容器から前記放電ガスを排出することを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項１１】
背面パネルと、陰極と、前記陰極の電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むフラット光源の製造方法であって、前記電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容され、１対の対向する面が前記前面パネルと前記背面パネルとからなる密閉容器内に配置し、前記陰極と前記密閉容器の外に配置された外部電極との間に高周波電圧を印加して前記放電ガスを放電させながら、前記金属体と前記アルカリ金属供給物質とを加熱して、前記アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を前記金属体の表面に吸着させた後、前記密閉容器から前記放電ガスを排出することを特徴とするフラット光源の製造方法。
【請求項１２】
陰極の電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に熱により接着されたアルカリ金属酸化物含有ガラスとを、放電ガスが内部に収容された密閉容器内で前記放電ガスを放電させながら加熱して、前記アルカリ金属酸化物含有ガラスから供給されるアルカリ金属を、前記金属体の表面に吸着させることを特徴とする冷陰極蛍光ランプの製造方法。
【請求項１３】
陰極の電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に熱により接着されたアルカリ金属酸化物含有ガラスとを、放電ガスが内部に収容された密閉容器内で前記放電ガスを放電させながら加熱して、前記アルカリ金属酸化物含有ガラスから供給されるアルカリ金属を、前記金属体の表面に吸着させることを特徴とする無電極蛍光ランプの製造方法。
【請求項１４】
陰極と、前記陰極の電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むフラットパネルディスプレイであって、前記電子放出部が、金属体と、前記金属体の表面に吸着したアルカリ金属とを含み、前記金属体と接触した固体状のアルカリ金属供給物質をさらに含むことを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
【請求項１５】
背面パネルと、前記電子放出部を加熱するための加熱手段とをさらに含み、前記加熱手段が、前記背面パネルと前記陰極の間に配置されたシート状のヒーターである請求項１４に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１６】
陰極と、前記陰極の電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むフラット光源であって、前記電子放出部が、金属体と、前記金属体の表面に吸着したアルカリ金属とを含み、前記金属体と接触した固体状のアルカリ金属供給物質をさらに含むことを特徴とするフラット光源。
【請求項１７】
背面パネルと、前記電子放出部を加熱するための加熱手段とをさらに含み、前記加熱手段が、前記背面パネルと前記陰極の間に配置されたシート状のヒーターである請求項１６に記載のフラット光源。
【請求項１８】
金属体と、前記金属体の表面に吸着したアルカリ金属とを含む陰極の電子放出部であって、前記金属体と接触した固体状のアルカリ金属供給物質をさらに含むことを特徴とする電子放出部。
【請求項１９】
前記金属体の、前記アルカリ金属供給物質と隣接する表面に前記アルカリ金属が吸着しており、前記アルカリ金属が吸着した前記金属体の表面はＦｅを含み、Ｆｅを含む前記表面に吸着した前記アルカリ金属はカリウムを含む請求項１８に記載の電子放出部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出部、フラットパネルディスプレイ、フラット光源、冷陰極蛍光ランプ、無電極蛍光ランプおよびそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陰極の電子放出部には、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）等に採用されている熱電子放出型が一般によく知られている。また、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：電界放出型）用の電子放出部として、まだ総じて研究段階ではあるが、ダイヤモンド電子エミッタやカーボンナノチューブ・フィールドエミッタ、タングステン，金，ニッケル，白金，モリブデン等の金属や、シリコン等の半導体を円錐形に加工したスピント型、およびダイヤモンド薄膜などの薄膜型が知られている。
【０００３】
ところで、金属表面にアルカリ金属が吸着するとその表面の仕事関数が低下すことが知られている。この知見をフラットパネルディスプレイの陰極の電子放出部に利用する試みもある（特許文献１参照）。仕事関数の小さい電子放出部を得るためには、清浄化された金属表面にアルカリ金属を吸着させる必要があるが、特許文献１に記載の電子放出部では、超高真空下（６．６５×１０−８Ｐａ）で金属表面の清浄化を行い、清浄化された表面にアルカリ金属を蒸着している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−２２３４５５号公報（２−３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表面の清浄化、清浄化された表面へのアルカリ金属の吸着を上記超高真空下で行うことは容易ではなく、コストもかかり、フラットパネルディスプレイやフラット光源等の価格に大きく影響する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子放出部の製造方法は、陰極の電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容された密閉容器内で前記放電ガスを放電させながら加熱して、前記アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を、前記金属体の表面に吸着させることを特徴とする。
【０００７】
本発明のフラットパネルディスプレイは、本発明の電子放出部の製造方法によって形成された電子放出部を備えた陰極と、前記電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明のフラット光源は、本発明の電子放出部の製造方法によって形成された電子放出部を備えた陰極と、前記電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、背面パネルと、陰極と、前記陰極の電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むフラットパネルディスプレイの製造方法であって、前記電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容され、１対の対向する面が前記前面パネルと前記背面パネルとからなる密閉容器内に配置し、前記陰極と前記密閉容器の外に配置された外部電極との間に高周波電圧を印加して前記放電ガスを放電させながら、前記金属体と前記アルカリ金属供給物質とを加熱して、前記アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を前記金属体の表面に吸着させた後、前記密閉容器から前記放電ガスを排出することを特徴とする。
【００１０】
本発明のフラット光源の製造方法は、背面パネルと、陰極と、前記陰極の電子放出部から供給される電子により発光する発光体が配置された前面パネルとを含むフラット光源の製造方法であって、前記電子放出部を構成する金属体と、前記金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容され、１対の対向する面が前記前面パネルと前記背面パネルとからなる密閉容器内に配置し、前記陰極と前記密閉容器の外に配置された外部電極との間に高周波電圧を印加して前記放電ガスを放電させながら、前記金属体と前記アルカリ金属供給物質とを加熱して、前記アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を前記金属体の表面に吸着させた後、前記密閉容器から前記放電ガスを排出することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の電子放出部の製造方法では、陰極の電子放出部を構成する金属体と、金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容された密閉容器内で放電ガスを放電させながら加熱して、アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を、金属体の表面に吸着している。このように、上記金属体と上記アルカリ金属供給物質とを密閉容器内に配置し、密閉容器内の放電ガスを放電させれば、陰極へ向って加速する放電ガス中のイオンによって金属体の表面の不純物が叩き出され、金属表面は清浄化される。そして、加熱されたアルカリ金属供給物質に含まれるアルカリ金属が、清浄化された金属表面に吸着して、金属体の表面の仕事関数を低下させる。本発明の電子放出部の製造方法では、超高真空下での金属表面の清浄化や、蒸着によるにアルカリ金属の吸着を行うことなく、仕事関数が低下した表面を有する電子放出部を容易に製造できる。
【００１２】
次に、本発明の電子放出部の製造方法の一例について説明する。
【００１３】
まず、本実施の形態の電子放出部の製法方法に至った経緯を説明する。
【００１４】
アルカリ金属および表面金属の材料の組み合わせによっては、必ずしも同じように仕事関数を低下させることができるとは限らない。表面金属およびアルカリ金属の材料の最適な組み合わせを見つけ出すためには、従来の考えに従えば、超高真空下（例えば、６．６５×１０−８Ｐａ）で金属表面を清浄化し、清浄化された金属表面にアルカリ金属を吸着させることが必要とされる。しかしながら、上記超高真空下で材料選択を行うと、多大な労力、時間、超高真空表面解析装置が必要でありコストがかかることが予想された。
【００１５】
そこで、本発明者は、実験系として、蛍光ランプ（松下電器産業（株）、直管型、ＦＬ２０ＳＳ／１８、２０形）の両電極のうち、一方の電極のフィラメントにエミッタを塗布せずに作製された蛍光ランプ（以下「特殊ランプ」という、図１参照）と、図２に示した点灯試験回路とを用意し、図２に示した点灯試験回路を用いて特殊ランプを点灯させたところ、しばらくしてから、アルカリ金属酸化物含有ガラス１２（以下「ガラス」とも言う）に隣接したリード線１１の表面にアルカリ金属１２ａが吸着し、その表面から電子が放出される現象を観測した。このことから、本発明者は、上記実験系を応用して、仕事関数が低下した表面を有する電子放出部の作製、最適な材料選択を行うことができる可能性を見出した。
【００１６】
図１に示すように、特殊ランプは、フィラメント１３（タングステン）をマウントするリード線１１と、リード線１１を固定するガラス１２とを含んでいる。特殊ランプ内の排気時の真空度は０．０５Ｐａ程度であり、特殊ランプ内にはアルゴンガス、その他に水銀蒸気が封入されている。これらのガス圧は約３００Ｐａである。ガラス１２に近いリード線１１の表面は、ガラス１２とリード線１１とを熱接着した時にやや酸化されている。
【００１７】
点灯された特殊ランプの、エミッタが塗布されていない電極部の陰極降下電圧は非常に大きい（１００Ｖ以上）。そのため、ランプ内に封入された放電ガスの一部が電離して生じたイオンが、陰極降下部で陰極に向って加速し、そのイオンによって金属体表面の不純物が叩き出される割合を増し、リード線表面は清浄化される。
【００１８】
上記特殊ランプを図２に示した点灯試験回路を用いて点灯させると、ランプ電流は０．０６Ａ、フィラメント電流は０．４２Ａ（点灯周波数、６５ｋＨｚ）であった。一方、両極にエミッタが塗布された蛍光ランプ（以下「通常の蛍光ランプ」という）を上記点灯試験回路を用いて点灯させたときのランプ電流は０．２２Ａ、フィラメント電流は０．０９Ａ（点灯周波数、４６ｋＨｚ）であった。このように、エミッタが塗布されていないフィラメント１３のフィラメント電流は大きいため、そのフィラメント１３は赤熱状態（コイル中心温度、１４００℃前後）となる。フィラメント１３の輻射熱とリード線１１を介した伝導熱とをエネルギー源（熱源）として、ガラス１２から供給されるアルカリ金属が、ガラス１２に隣接するリード線表面に吸着する。
【００１９】
赤熱したフィラメントのエミッション性能を上回るレベルにまで、アルカリ金属が吸着したリード線表面の仕事関数が下がれば、その表面から電子放出が期待できる。
【００２０】
また、上記実験系を用いて、２種類のリード線、２種類のガラスを用意し、これらを表１に示すように組み合わせて、電子放出が最初に観測されるまでの平均時間（ｎ＝５）、およびその電子放出の継続性を調べた。フィラメント１３の断線後にも試験を継続する必要がある場合には、点灯試験回路（図２）のスイッチ１６を入れ、コンデンサ１５を駆動させた。
【００２１】
アルカリ金属が吸着したリード線１１の表面の仕事関数が十分に小さければ、アルカリ金属が吸着したリード線１１の表面を陰極点としたときの陰極降下電圧も小さく、電子放出に伴うイオン衝撃の程度も小さい。したがって、イオン衝撃によってアルカリ金属が吸着してできた層（以下「吸着層」と言う）が破壊されることはなく、電子の連続的な放出が期待できる。仕事関数の低下が不十分であると、想定される陰極降下電圧も大きく、瞬間的に電子放出が観測されても、電子放出に伴うイオン衝撃によって吸着層が瞬時に破壊されるため、電子放出が継続しないものと思われる。新たなアルカリ金属が吸着して仕事関数の低い表面が生成されるまでの、間欠的な電子放出となると考えられる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１中、ＫおよびＮａを含むガラスでは、Ｋ、Ｎａの含有量は酸化物換算でそれぞれ４．０重量％、８．３重量％であり、Ｎａを含む（Ｋを含まない）ガラスでは、Ｎａの含有量は、酸化物換算で１６．８重量％である。
【００２４】
表１に示すように、実験例▲１▼〜▲４▼のいずれの場合も、アルカリ金属が吸着したリード線表面から電子放出現象が観測されたが、実験例▲１▼，▲３▼および▲４▼では、電子放出が観測されるまでの平均時間は１０分以上であり、電子は間欠的に放出された。実験例▲４▼では、１つのサンプル以外はフィラメント１３が断線し、そのコイルが消失してランプ電流がリード線に直接入射するようになるまでは、電子の放出は観測されなかった。これに対して、実験例▲２▼では、電子放出が観測されるまでの平均時間は２分以下と非常に短く、２本のリード線１１のガラス１２に隣接した表面から（図１参照）、交互にあるいは両方から連続して電子が放出する現象が観測された。電子が連続的に放出している時のランプ電流は０．２２Ａであり、通常の蛍光ランプのランプ電流値と大差なかった。エミッション電流量はそのランプ電流量の９割程度（０．２０Ａ）であると思われる。
【００２５】
実験例▲４▼では、電子放出が最初に観測されるまでの平均時間が、実験例▲２▼に比べて長いので、Ｆｅ表面にＮａが吸着して仕事関数が低下する速度は、Ｆｅ表面にＫが吸着して仕事関数が低下する速度よりも遅いと考えられる。したがって、実験例▲２▼で用いられたガラス中に含まれるＫ、Ｎａのうち、Ｆｅ表面に対してはＫが吸着層の生成に支配的であり、カリウムが仕事関数の低下を速めたと考えられる。
【００２６】
以上の結果から、例えば、フラット光源や、フラットパネルディスプレイ等に用いられる陰極の電子放出部では、Ｆｅ（金属体の表面）とＫ（金属体の表面に吸着したアルカリ金属）の組み合わせが好適であることが分かる。
【００２７】
実験例▲２▼について、同じ点灯回路（図２）による通常の蛍光ランプのランプ電流と同等のランプ電流（０．２２Ａ）を得るためには、Ｋが吸着したリード線表面の連続電子放出時の温度は、通常の蛍光ランプのガラスに隣接したリード線表面の温度を参考にすると、２００℃前後であると推測できる。同等のランプ電流によって、実験例▲２▼では、通常の蛍光ランプのエミッタよりもはるかに低い温度で電子放出を実現できるので、カリウムが吸着したリード線表面の仕事関数は、エミッタの仕事関数（１．５ｅＶ〜２．０ｅＶ）よりも小さいと推測できる。
【００２８】
２００℃前後が、電子放出を継続させるための必要条件であるとすれば、上記実験系を応用して作製される電子放出部を、フラット光源、フラットパネルディスプレイの陰極の電子放出部として用いる場合、その温度を維持可能なヒーターが必要となる。ＣＲＴ用の電子銃では、電子放出部（エミッタ）を高温（１０００℃前後）に加熱する加熱手段（直熱型あるいは傍熱型）を必要とするためフラット化を困難にしていたが、２００℃前後の加熱により電子を放出させることができるのであれば、加熱手段として薄形のシートヒーターを採用できる。フラット光源、フラットパネルディスプレイの背面パネルと陰極との間に、電子放出部を加熱するための上記シートヒーターを配置すれば、薄型化されたフラット光源、フラットパネルディスプレイを容易に提供できる。したがって、ＣＲＴの長所（広視野角、高速応答、低消費電力、広域色度範囲）を生かした、薄型のフラットパネルディスプレイが実現できる。
【００２９】
また、フラットパネルディスプレイの陰極の電子放出部に要求されるエミッション電流密度は、パネル構成や駆動方式に依存するが、１０ｍＡ／ｃｍ２〜８０ｍＡ／ｃｍ２程度であるので、実験例▲２▼と同様の電子放出能力（エミッション電流密度：２００ｍＡ／ｃｍ２以上、エミッション面積：１ｃｍ２以下）を有する電子放出部であれば、フラットパネルディスプレイの陰極の電子放出部として用いることができる。
【００３０】
上記実験系では、ガラス１２とリード線１１とを熱接着した際に酸化されたリード線表面にアルカリ金属を吸着させているが、酸化された部分を酸処理で除去したリード線にアルカリ金属を吸着させても、同じ傾向の結果を得ることができた。
【００３１】
また、実験例▲２▼では、Ｆｅからなるリード線を用いているが、例えば、電極として好適な他の金属材料の表面の一部を鉄（Ｆｅ）で覆ったものや、Ｆｅからなるリード線の表面を他の金属で覆い、一部を剥離して鉄（Ｆｅ）を露出させたものに代えて、上記実験系による実験を行っても、同様の結果を得ることができる。鉄（Ｆｅ）は融点（１５３５℃）が高く、耐スパッタ性も良好であることから電極材料として好適である。
【００３２】
上記実験系では、固体状のアルカリ金属供給物質として、アルカリ金属酸化物含有ガラス１２を用いたが、アルカリ金属酸化物含有ガラス１２に代えて、アルカリ金属酸化物、例えば、炭酸カリウムを熱分解した酸化カリウムを用いてもよい。
【００３３】
上記で説明した実験系を応用して、陰極の電子放出部の一部を構成する金属体と、金属体に接触した固体状のアルカリ金属供給物質とを、放電ガスが内部に収容された密閉容器内で放電ガスを放電させながら加熱して、アルカリ金属供給物質から供給されるアルカリ金属を、金属体の表面に吸着させれば、例えば、図３に示すように、アルカリ金属２ａが吸着して金属体１の表面の仕事関数が小さくなった本実施の形態の電子放出部２０を作製できる。上記密閉容器内の圧力は、放電を開始でき持続できれば特に制限されないが、数１００Ｐａ〜数ｋＰａとすることが望ましい。アルカリ金属供給物質２は、アルカリ金属酸化物含有ガラスであることが好ましい。アルカリ金属酸化物含有ガラスは、金属１との密着性に優れ、アルカリ金属酸化物含有ガラスから供給されるアルカリ金属は、ガラス中ではイオンとして、金属体１のアルカリ金属酸化物含有ガラスと隣接する表面へ移動し易い性質を有するからである。
【００３４】
上記のようにして作製された電子放出部２０は、図３に示すように、有底円筒状の金属体１と、金属体１の内表面に吸着したアルカリ金属２ａとを含み、金属体１の内表面と接触したアルカリ金属供給物質２をさらに含んでいる。アルカリ金属２ａはアルカリ金属供給物質２から供給されたものであり、金属体２の、アルカリ金属供給物質２と隣接する表面に吸着している。
【００３５】
金属体１の形状については特に制限されるものではない。例えば、金属体１が棒状であり、その外周にアルカリ金属供給物質２が接触し、アルカリ金属が吸着していてもよい。
【００３６】
アルカリ金属２ａが吸着した金属体１の表面はＦｅを含み、アルカリ金属２ａはカリウムを含んでいることが好ましい。
【００３７】
次に、図３に示した電子放出部２０を含む陰極を備えたフラットパネルディスプレイ、フラット光源について図４および図５を用いて説明する。
【００３８】
図４は、図１に示した電子放出部２０（金属体表面に吸着したアルカリ金属は省略している）を多数組み込んだ熱電子放出型のフラットパネルディスプレイの分解図である。このフラットパネルディスプレイ２１は、背面パネル６と、背面パネル６上に配置されたシート状のヒーター５と、抵抗膜３と、伝導層４と電子放出部２０とからなる陰極とを含んでいる。伝導層４と電子放出部２０は抵抗膜３を介して電気的に接続している。フラットパネルディスプレイ２１は、背面パネル６と対向して設けられる、表示部となる前面パネル８と、この前面パネル８と背面パネル６とを所定の間隔で気密に接合するスペーサ（図示せず）とを含んでおり、前面パネル８、背面パネル６およびスペーサによって密閉容器が形成される。前面パネル８の内面には透明アノード９が配置され、透明アノード９上には、発光体としてマトリックス状に配列された複数の蛍光体１０が配置されている。蛍光体１０と電子放出部２０との間にはグリット７が配置されている。
【００３９】
フラットパネルディスプレイ２１に電源を投入すると、電子放出部２０はシート状のヒーター５によって直ちに加熱され電子を放出する。電子の放出量は、伝導層４とグリッド７との間に印加されるＤＣ電圧を制御することによって制御できる。電子は、透明アノード９側のアドレス制御によって透明アノード９の上に塗布された蛍光体１０に入射し、蛍光体１０を発光させることによって映像を作り出す。
【００４０】
尚、上記アドレス制御を廃し、透明アノード９上に蛍光体１０を均一に塗布すれば、電子線励起による蛍光発光（水銀レス）のフラット光源３１（例えば、液晶パネルディスプレイ用のバックライト）を得ることができる（図５参照）。
【００４１】
次に、本実施の形態のフラットパネルディスプレイ２１またはフラット光源３１の製造方法の一例を図６を用いて説明する。
【００４２】
図６は、本実施の形態のフラット光源３１の作製方法を説明する図を示す。図６において、図５を用いて説明した部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図６に示すように、１対の対向する面が前面パネル８と背面パネル６とからなる密閉容器２３内に、伝導層４と電気接続され、陰極の電子放出部の一部を構成する金属体１と、金属体１に接触したアルカリ金属含有物質２と、その他の部材を配置する。密閉容器２３内の気体を一旦排気した後、放電ガス、例えばアルゴンガスを封入して、密閉容器２３内の圧力を１ｋＰａ〜５ｋＰａとする。次に、外部電極２２と陰極との間に高周波電圧（１ｋＶ〜２ｋＶ）を印加する。そうすると、密閉容器内の放電ガスが放電し、放電ガスの一部が電離して生じたイオンが陰極降下部で陰極に向って加速し、そのイオンによって金属体１の表面の不純物が叩き出され、金属体１の表面は清浄化される。それと同時に、密閉容器２３の外部からの加熱等によって、金属体１およびアルカリ金属供給物質２を加熱して、アルカリ金属供給物質２から供給されるアルカリ金属を金属体１に吸着させる。このような方法により、図３に示した電子放出部２０を作製することもできる。最後に密閉容器２３内からアルゴンガスを排出し、密閉容器２３内の真空度を１０−３Ｐａ以下、好ましくは１０−５Ｐａ以下とすれば、図５に示したような、陰極と、陰極の電子放出部２０から供給される電子により発光する発光体１０が配置された前面パネル８とを含み、電子放出部２０が、金属体１と、金属体１の表面に吸着したアルカリ金属（図示せず、図３参照）とを含み、金属体１と接触した固体状のアルカリ金属供給物質２をさらに含むフラット光源３１を容易に製造できる（ただし、図６において、給排気のための給排気管と、グリットは省略している。）。
【００４４】
図４に示したフラットパネルディスプレイ２１も、図５に示したフラット光源３１と同様にして、容易に製造できる。
【００４５】
次に、本実施の形態の電子放出部を備えた冷陰極蛍光ランプおよび無電極蛍光ランプについて図７および図８を用いて説明する。
【００４６】
図７は、本実施の形態の電子放出部を備えた小型の冷陰極蛍光ランプの部分断面図であり、図８は、本実施の形態の電子放出部を備えた無電極蛍光ランプの部分断面図である。図７および図８において、電子放出部２０は金属体１と金属体１の表面に付着したアルカリ金属２ａと、金属体１外周表面と接触した固体状のアルカリ金属供給物質２とを含んでいる。１０は蛍光体、１７は密閉容器、１８は誘電コイル、１９は点灯装置である。
【００４７】
図７に示すように、本実施の形態の電子放出部２０は、ランプ電流が小さければ、放電空間の中にあっても放電ガスによるイオン衝撃の程度も小さいので、小形蛍光ランプの電極として用いることができる。
【００４８】
また、無電極蛍光ランプ（図８）、冷陰極蛍光ランプおよびグロー点灯管などの放電管における一般的な問題として暗所始動後れがある。暗所始動後れとは、この種のランプが何からかの器具や装置内に組み込まれて周囲の光から遮蔽された状況下に置かれたり、梱包状態で長く保管された場合、点灯開始までに相当の時間を要する、すなわち、電源スイッチを入れてもなかなか点灯しないという現象である。図８に示すように、本実施の形態の電子放出部を初期電子放出源として用いれば、暗所始動時の始動時間の遅れを低減できる。
【００４９】
次に、本実施の形態の電子放出部を備えた冷陰極蛍光ランプおよび無電極蛍光ランプの製造方法の一例について、冷陰極蛍光ランプを例に挙げて説明する。
【００５０】
陰極の電子放出部を構成する金属体１と、金属体１に接触した固体状のアルカリ金属供給物質２（アルカリ金属酸化物含有ガラス）と、他の構成部材とを、内面に蛍光体１０が塗布された密閉容器１７内に配置する（図７参照）。
【００５１】
次に、真空排気系によって密閉容器内の排気を行った後、封入ガス供給系から密閉容器１７内に放電ガス（例えば、アルゴンガス）を供給して、密閉容器内の圧力を１ｋＰａ〜５ｋＰａとする。次に、電極間に電圧（１ｋＶ〜２ｋＶ）を印加する。そうすると、密閉容器１７内の放電ガスが放電し（ランプ電流：５ｍＡ〜１０ｍＡ程度）、放電ガスの一部が電離して生じたイオンによって金属体１の表面は清浄化される。それと同時に、密閉容器１７の外部等からの加熱によって、金属体１およびアルカリ金属供給物質２を加熱して、アルカリ金属供給物質２から供給されるアルカリ金属を金属体１に吸着させ、電子放出部２０を作製する。その後、真空排気系によって密閉容器内の排気を行い、封入ガス供給系から密閉容器１７内にアルゴンガスとネオンガスからなる混合ガス、および水銀蒸気等を供給して、密閉容器内の圧力を１ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度とする。
【００５２】
上記では電子放出部２０を作製した後、放電ガスを排気し、新しい放電ガスの封入を行っているが、これに制限されるものではない。電子放出部の形成に使用した放電ガスを、最終的にランプ内に封入されるガスとして使用してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、電子放出部、フラットパネルディスプレイまたはフラット光源を容易に製造できる。また、本発明の電子放出部を備えた冷陰極蛍光ランプおよび無電極蛍光ランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子放出部の実験に用いた蛍光ランプの正面図
【図２】図１に示した蛍光ランプの点灯試験に用いた点灯試験回路の回路図
【図３】本発明の電子放出部の一例を示す斜視図
【図４】本発明のフラットパネルディスプレイの一例を示す分解斜視図
【図５】本発明のフラット光源の一例を示す分解斜視図
【図６】図４、図５に示したフラットパネルディスプレイ、フラット光源の製造方法を説明する図
【図７】本発明の冷陰極蛍光ランプの一例を示す部分断面図
【図８】本発明の無電極蛍光ランプの一例を示す部分断面図
【符号の説明】
１  金属体
２  アルカリ金属供給物質
２ａ  アルカリ金属
３  抵抗膜
４  伝導層
５  シート状のヒーター
６  背面パネル
７  グリッド
８  前面パネル
９  透明アノード
１０  蛍光体
１１  リード線
１２  ガラス
１３  フィラメント
１５  コンデンサ
１６  スイッチ
１７  密閉容器
１８  誘導コイル
１９  点灯装置
２０  電子放出部
２１  フラットパネルディスプレイ
２２  外部電極
２３  密閉容器
３１  フラット光源
【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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