(57)【要約】【課題】簡明な構造を有し、しかも低電圧により高い輝度で発光させることができ、例えば、各種の照明装置に有効に用いることのできる電界放出型ライトを提供すること。【解決手段】  電子により発光可能な蛍光体を備えたアノードと、前記蛍光体に電子を放出する電子放出源及び前記蛍光体において発生する光を反射する反射層を備えたカソードとを有してなることを特徴とする電界放出型ライト。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子により発光可能な蛍光体を備えたアノードと、前記蛍光体に向けて電子を放出する電子放出源及び前記蛍光体において発生する光を反射する反射層を備えたカソードとを有してなることを特徴とする電界放出型ライト。
【請求項２】
前記反射層が、前記電子放出源を支持する透明支持体の前記電子放出源に対し反対側の表面に形成されてなる請求項１に記載の電界放出型ライト。
【請求項３】
前記反射層が、前記電子放出源に電圧を印加する光反射性導電性膜である請求項１に記載の電界放出型ライト。
【請求項４】
二極管型構造を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出型ライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電界放出型ライトに関し、さらに詳しくは、簡単な構造を有し、しかも低電圧であっても高い輝度で発光させることができ、例えば、各種の照明装置に有効に用いることのできる電界放出型ライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１には、カーボンナノチューブからなる電子放出源（カソード）と、グリッド電極及び蛍光体（アノード）とからなる３極管構造の電界放出型ライトが開示されている。この電界放出型ライトにおける蛍光体は、片面がフラットなレンズ形状のガラス上に、スクリーン印刷法により厚さ約１０〜１５μｍの蛍光体膜が形成されている。この蛍光体膜の表面には、厚さ約１００ｎｍのアルミニウム薄膜（メタルバック）が真空蒸着により形成されている。
【０００３】
【非特許文献１】「カーボンナノチューブのディスプレイへの応用」、表面科学、ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．３、ｐｐ．１７７−１８１、２００４
【０００４】
このような従来の電界放出型ライトの、より具体的な構成と発光原理とを、図３に基づいて説明する。電界放出型ライト１（ａ）は、ガラス基板などの透明支持体２（ａ）、透明導電性膜３（ａ）、蛍光体４（ａ）及びアルミニウム薄膜などからなるメタルバック５から構成されたアノード６（ａ）と、電子放出源７（ａ）、導電性膜８（ａ）及び透明支持体２（ｂ）から構成されたカソード９（ａ）との間に、ゲート電極１０を設置し、アノード６（ａ）とカソード９（ａ）とを電源１１（ａ）を介して電気的に接続し、さらに、ゲート電極１０とカソード９（ａ）とを電源１１（ｂ）を介して電気的に接続して形成された３極管構造のライトである。
【０００５】
このような電界放出型ライト１（ａ）においては、前記ゲート電極１０とカソード９（ａ）との間に電源１１（ｂ）によって電圧を印加すると、電子放出源７（ａ）から電子１２が放出される。そして、アノード６（ａ）とカソード９（ａ）との間に電源１１（ａ）によって電圧を印加すると、前記電子放出源７（ａ）から放出された電子１２は、アノード６（ａ）に向って加速され、メタルバック５を透過して蛍光体４（ａ）に衝突することによって蛍光体４（ａ）が発光する。
【０００６】
前記メタルバック５は、蛍光体４（ａ）を電子線照射による破損等から保護する機能と、メタルバック５を透過した電子線により発光する蛍光体４（ａ）からの光を反射させる機能とを合わせ持つことが要求される。したがって、このメタルバック５は、電子線の透過性が良好となるように、その厚みを厳密に調製しなければならず、したがってメタルバック５を所定厚みにするためにメタルバック形成条件の管理が極めて煩雑である。また、メタルバックの厚みを厳密に管理しないのであれば、エネルギーの大きな電子線を発生させるためにアノードの電圧をきわめて高くしなければならないという問題もある。
【０００７】
前記メタルバック５は、蛍光体４（ａ）を包囲するように形成する必要があり、複雑な構造とならざるを得なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、このような従来の問題を解消し、簡単な構造を有し、しかも低電圧により高い輝度で発光させることができ、例えば、各種の照明装置に有効に用いることのできる電界放出型ライトを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記課題を解決するために、メタルバックを形成することを要しない電界放出型ライトについて種々検討した結果、蛍光体において発生する光のうち、カソード方向に向った光を反射することのできる反射層を備えることによって、前記課題を解決することができるということを見出し、この知見に基づいてこの発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、この発明の前記課題を解決するための手段は、
電子により発光可能な蛍光体を備えたアノードと、前記蛍光体に向けて電子を放出する電子放出源及び前記蛍光体において発生する光を反射する反射層を備えたカソードとを有してなることを特徴とする電界放出型ライト
である。
【００１１】
この発明の前記手段における好ましい態様としては、下記（１）〜（３）の電界放出型ライトを挙げることができる。
（１）前記反射層が、前記電子放出源を支持する透明支持体の前記電子放出源に対し反対側の表面に形成されてなる電界放出型ライト。
（２）前記反射層が、前記電子放出源に電圧を印加する光反射性導電性膜である電界放出型ライト。
（３）二極管型構造を有する電界放出型ライト。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の電界放出型ライトによれば、アノードにおける蛍光体にメタルバックを形成する必要がないことから、アノード構造が簡明になるという効果を奏する。本発明においては、アノードにメタルバックが存在しないが、メタルバックを透過する必要がなく、電子線が弱くてよいため、蛍光体寿命には問題ない。従来、電子の透過性を、厚みがばらついても確保するためには、平均厚みに対するよりも電圧を高く設定する必要があった。本発明においては、蛍光体が光りを発する電圧のみを考えればよい。また、従来のアノードのメタルバックは電子の透過性と光反射機能を両立させる必要があり、その厚みの管理が大変であった。本発明の場合、電子の透過の問題は存在しないので、厚めに設定して反射性のみを確保すればよく、製造工程が楽でコストが押さえられる。
【００１３】
さらに、この発明の電界放出型ライトにおいては、カソード側に設けられた反射層によって、蛍光体から発する光のうち、カソード方向に向った光を反射させて、蛍光体から発した光の全てをアノード方向に向わせることができるため、３０００ｖ以下という低電圧の印加によっても、反射層が存在しない場合に比べて、高い輝度で発光させることができるという効果を奏する。
【００１４】
よって、この発明の電界放出型ライトは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置のバックライトとして有用である。また、の壁面又は天井からの室内照明、舞台効果又は撮影効果を高めるための照明にも利用することができる。さらに、野球場又は飛行場などの夜間照明にも期待でき、広範な照明装置に有効に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の電界放出型ライトは、電子により発光可能な蛍光体を備えたアノードと、前記蛍光体に電子を放出する電子放出源及び前記蛍光体において発生する光を反射する反射層を備えたカソードとを有してなるライトである。
【００１６】
以下、図面に基づいて、この発明の電界放出型ライトについて説明する。
図１は、この発明の電界放出型ライトの一例を模式的に表した縦断面図である。すなわち、前記反射層が、前記電子放出源を支持する透明支持体の前記電子放出源に対し反対側の表面に形成されてなる電界放出型ライトであり、２極管構造のライトである。
【００１７】
電界放出型ライト１（ｂ）は、透明支持体２（ｃ）、透明導電性膜３（ｂ）及び蛍光体４（ｂ）から構成されたアノード６（ｂ）と、電子放出源７（ｂ）、導電性膜８（ｂ）及び透明支持体２（ｄ）から構成されたカソード９（ｂ）とが、電源１１（ｃ）を介して電気的に接続され、さらに、透明支持体２（ｄ）の下面に反射層１４が形成された２極管構造の電界放出型ライトである。導電性膜８（ｂ）は透明である。換言すると、導電性膜８（ｂ）は、透明であり、且つ導電性を有する限り種々の材質で形成されることができ、後述する透明導電性膜３（ｂ）と同様の材質で形成されることができる。１３（ａ）及び１３（ｂ）は空間部であり、空間部１３（ｂ）は、必ずしも存在することを要しない。空間部１３（ａ）はアノード６（ｂ）とカソード９（ｂ）との間の空間であり、この空間は高真空の状態の調製されてなる。１５（ａ）は、前記各部材を包囲して固定する枠体である。
【００１８】
前記透明支持体２（ｃ）及び２（ｄ）は、これら以外の前記各部材を固定支持する部材であって、ガラス、非導電性透明樹脂などから形成される板状体である。この透明支持体としては、ガラスが好ましく、その厚さに特に制限はないが、通常は０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．７〜１．１ｍｍである。
【００１９】
前記透明導電性膜３（ｂ）としては、酸化スズ（ＴＯ）の薄膜、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）の薄膜、酸化ズスにフッ素をわずかに加えた材質からなる薄膜、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）からなる薄膜、貴金属の超薄膜（例えば、金や銀、パラジウム等の貴金属を50〜150Å程度蒸着した膜）等を挙げることができる。このような導電性膜体を形成する方法としては、スプレー法をはじめとする化学的製膜法、真空蒸着法及びスパッタ法で代表される物理的製膜法などを挙げることができる。この透明導電性膜３（ｂ）の厚さにも特に制限はないが、通常は１０〜４００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍである。
【００２０】
また、前記蛍光体４（ｂ）は、複合金属化合物からなる可視光発光体である。前記複合金属化合物としては、例えば、青色発光体として、ＢａＭｇＡｌ１４Ｏ２３：Ｅｕ２+、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２+、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３+などを、緑色発光体として、ＬａＰＯ４：Ｃｅ５+、Ｔｂ３+、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ２+、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ３+などを、赤色発光体として、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ２+、ＹＶＯ４：Ｅｕ３+などを挙げることができる。
【００２１】
前記蛍光体４（ｂ）は、スクリーン印刷法、沈殿法、スラリー法などにより形成することができる。その厚さに特に制限はないが、通常は１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。
【００２２】
電界放出型ライト１（ｂ）においては、前記透明支持体２（ｃ）、前記透明導電性膜３（ｂ）及び前記蛍光体４（ｂ）によって、アノード６（ｂ）が形成されている。
【００２３】
さらに、前記電子放出源７（ｂ）は、電子源であるカソード９（ｂ）から供給された電子を空間部１３（ａ）（この空間部は、通常は真空状態である。）中へ放出させる機能を有する部材である。この電子放出源７（ｂ）を形成する材料としては、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノホーン、カーボンナノウォール、シリコン、モリブデン、ダイヤモンド、銀ナノワイヤなどを挙げることができ、中でもＣＮＴが好ましい。
【００２４】
前記ＣＮＴは、アーク放電法、レーザ蒸発法、化学的蒸発法などの公知の製造方法によって製造することのできる直径２〜３０ｎｍ、長さ０．１〜１０μｍの微細中空炭素繊維である。
【００２５】
前記電子放出源７（ｂ）は、蛍光体４（ｂ）により発せられる光を透過させることができる限りその形状及び材質に制限はなく、薄膜状又は平板状であってもよく、また、図１に示すような細棒状であってもよい。例えば、前記電子放出源７（ｂ）の厚みは、蛍光体４（ｂ）から発する光が透過することができるように十分に薄い厚みであることが必要であることもあり、また、前記電子放出源７（ｂ）の厚みが光透過不可能な程度に大きい時には、光透過可能なように前記電子放出源７（ｂ）の間隙を十分にすることもある。電子放出源７（ｂ）を例えば直径１００μｍ又は１００μｍ角のドットパターンで形成するときには、前記ドット間の距離を１００〜５００μｍにすると、電子放出機能と光透過機能とをバランスよく発揮することのできる電子放出源とすることができる。前記電子放出源７（ｂ）をＣＮＴにより薄膜状又は平板状に形成する場合は、溶媒中にＣＮＴを分散させた分散液を導電性膜８（ｂ）表面に塗布し、その後、溶媒を除去することによって形成することができる。前記溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、トルエン、アセトン、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、水などを挙げることができる。
【００２６】
また、前記電子放出源７（ｂ）を細棒状に形成する場合は、多数のＣＮＴを束ねて細棒体を作製し、これを導電性膜８（ｂ）表面に接着して直立させればよい。
【００２７】
前記導電性膜８（ｂ）は、前記透明導電性膜３（ｂ）と同様の材料を用いることができ、その形成方法及び厚さも、特に前記と変わるところはない。
【００２８】
電界放出型ライト１（ｂ）においては、前記電子放出源７（ｂ）、前記導電性膜８（ｂ）及び前記透明支持体２（ｄ）によって、カソード９（ｂ）が形成されている。
【００２９】
この発明の電界放出型ライトの一例である電界放出型ライト１（ｂ）においては、反射層１４が、前記電子放出源７（ｂ）を支持する透明支持体２（ｄ）の前記電子放出源７（ｂ）に対し反対側の表面に形成されている。
【００３０】
前記反射層１４は、蛍光体４（ｂ）から発する光を反射することができる材料により形成されている限り、その材料に制限はなく、アルミニウムをはじめとして、各種の金属を挙げることができるが、反射層１４を形成する利便性の点からすると、アルミニウムが好ましい。
【００３１】
前記反射層１４は、前記透明支持体２（ｄ）の下面に、例えば、アルミニウムを蒸着させることによって形成することができる。また、前記透明支持体２（ｄ）の下面に、例えば、アルミニウムホイルなどのアルミニウムシート又はフィルムを接着して形成することもできる。反射層１４の厚さにも特に制限はないが、その材質に応じて通常は１０ｎｍ〜１０ｍｍが好ましく、特に１００ｎｍ〜１ｍｍが好ましい。具体的には、反射層１４がアルミニウム蒸着膜であるときには、そのアルミニウム蒸着膜の厚みは１０ｎｍ〜１００μｍであり、アルミニウムホイル及びアルミニウムフィルムの厚みは通常１０μｍ〜５ｍｍが好ましい。この反射層１４は反射機能を有していれば良いから、反射層１４の厚みを厳密に管理する必要がない。したがって、この点において、この発明に係る電界型放出ライトは簡単に管理された製造工程により簡単に製造されることができる。
【００３２】
このような構成からなる電界放出型ライト１（ｂ）において、アノード６（ｂ）とカソード９（ｂ）との間に電源１１（ｃ）によって電圧を印加すると、電子放出源７（ｂ）から電子が放出される。放出された電子は蛍光体４（ｂ）に衝突することによって蛍光体４（ｂ）が発光する。
【００３３】
前記蛍光体４（ｂ）から発した光のうち、カソード９（ｂ）方向に向った光は、反射層１４によって、アノード６（ｂ）方向に反射される。すなわち、蛍光体４（ｂ）から発した光は全てアノード６（ｂ）方向に向うこととなり、その結果、前記印加する電圧は、３０００ｖ以下、より具体的には、１０００〜２５００ｖで足り、このような低電圧の印加によって、１００００ｃｄ／ｍ２〜５００００ｃｄ／ｍ２という高い輝度の発光を得ることができるのである。
【００３４】
次に、この発明の電界放出型ライトの別の一例について説明する。
図２は、この発明の電界放出型ライトの別の一例を模式的に表した縦断面図である。すなわち、前記反射層が、前記電子放出源に電圧を印加する光反射性導電性膜である電界放出型ライトであり、これも、２極管構造のライトである。
【００３５】
電界放出型ライト１（ｃ）は、透明支持体２（ｅ）、透明導電性膜３（ｃ）及び蛍光体４（ｃ）から構成されたアノード６（ｃ）と、電子放出源７（ｃ）、光反射性導電性膜１６及び透明支持体２（ｆ）から構成されたカソード９（ｃ）とが、電源１１（ｄ）を介して電気的に接続されて形成された２極管構造の電界放出型ライトである。１３（ｃ）及び１３（ｄ）は空間部であり、空間部１３（ｄ）は、必ずしも存在することを要しない。空間部１３（ｃ）は、通常は真空状態である。１５（ｂ）は、前記各部材を包囲して固定する枠体である。
【００３６】
前記透明支持体２（ｅ）、前記透明導電性膜３（ｃ）、前記蛍光体４（ｃ）、前記電子放出源７（ｃ）及び前記透明支持体２（ｆ）は、前記電界放出型ライト１（ｂ）におけるそれらと特に変わるところはない。
【００３７】
電界放出型ライト１（ｃ）が、電界放出型ライト１（ｂ）と相違する点は、電界放出型ライト１（ｂ）においては、反射層１４が透明支持体２（ｄ）の下面に形成されているのに対し、電界放出型ライト１（ｃ）においては、透明支持体２（ｆ）の上面に、光反射性導電性膜１６が形成されている点である。
【００３８】
前記光反射性導電性膜１６は、電界放出型ライト１（ｂ）における導電性膜８（ｂ）と反射層１４とを兼ね備えた膜ということができる。この前記光反射性導電性膜１６は、前記反射層１４と同様、蛍光体４（ｃ）から発する光を反射することができる材料により形成されている限り、その材料に制限はない。
【００３９】
前記光反射性導電性膜１６は、前記透明支持体２（ｆ）の上面に、例えば、アルミニウムを蒸着させることによって形成することができる。また、前記透明支持体２（ｆ）の上面に、例えば、アルミニウムホイルなどのアルミニウムシート又はフィルムを接着して形成することもできる。光反射性導電性膜１６の厚さに特に制限はないが、その材質に応じて通常は１０μｍ〜１０ｍｍが好ましく、特に１００ｎｍ〜１ｍｍが好ましい。具体的には、光反射性導電性膜１６がアルミニウム蒸着膜であるときには、そのアルミニウム蒸着膜の厚みは１０ｎｍ〜１００μｍであり、アルミニウムホイル及びアルミニウムフィルムの厚みは通常１０μｍ〜５ｍｍが好ましい。この光反射性導電性膜１６は反射機能および導電性機能を有していれば良いから、光反射性導電性膜１６の厚みを厳密に管理する必要がない。したがって、この点において、この発明に係る電界型放出ライトは簡単に管理された製造工程により簡単に製造されることができる。
【００４０】
前記蛍光体４（ｃ）の発光については、前記電界放出型ライト１（ｂ）における蛍光体４（ｂ）の発光と同様である。蛍光体４（ｃ）から発した光のうち、カソード９（ｃ）方向に向った光は、光反射性導電性膜１６によって、アノード６（ｃ）方向に反射される。すなわち、蛍光体４（ｃ）から発した光は全てアノード６（ｃ）方向に向うこととなり、その結果、前記印加する電圧は、３０００ｖ以下、より具体的には、１０００〜２５００ｖで足り、このような低電圧の印加によって、１００００ｃｄ／ｍ２〜５００００ｃｄ／ｍ２という高い輝度の発光を得ることができるのである。
【００４１】
また、この発明の電界放出型ライトは、従来の電界放出型ライトに備えられていたメタルバックを形成する必要がないことから、アノード構造が簡明となる。また、ゲート電極を用いることを要しないため、電界放出型ライトの全体構造も簡明になるという利点を有する。このため、電界放出型ライトの設計および作製も容易となり、各種の照明装置の製造分野に寄与するところはきわめて大きい。
【００４２】
この発明の電界放出型ライトは、電子により発光可能な蛍光体を備えたアノードと、前記蛍光体に電子を放出する電子放出源及び前記蛍光体において発生する光を反射する反射層を備えたカソードとを有している限り、図１に示す電界放出型ライト１（ｂ）及び図２に示す電界放出型ライト１（ｃ）の構造態様に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、この発明の電界放出型ライトの一例を模式的に表した縦断面図である。
【図２】図２は、この発明の電界放出型ライトの別の一例を模式的に表した縦断面図である。
【図３】図３は、従来の電界放出型ライトの構成と発光原理とを模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  電界放出型ライト
２  透明支持体
３  透明導電性膜
４  蛍光体
５  メタルバック
６  アノード
７  電子放出部
８  導電性膜
９  カソード
１０  ゲート電極
１１  電源
１２  電子
１３  空間部
１４  反射層
１５  枠体
１６  光反射性導電性膜
【図１】
2006156162.tif 000003
【図２】
2006156162.tif 000004
【図３】
2006156162.tif 000005