(57)【要約】【課題】発光ムラを抑制することの出来る照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の照明装置は、電子偏向用電極を設けたことにより、電子偏向用電極に陰圧を付加することで、ゲート電極の開口部を通過した電子を偏向させ、電子放出の方向を変更することが出来る。このため、アノード電極上の蛍光体において、ゲート電極の開口部外に対応する部位であっても電子の衝突を発生させることが出来、発光ムラを抑制することが出来る。【選択図】図４
2011065811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界電子放出型の照明装置において、
電子放出源を有するカソード電極と、
前記カソード電極と対向する位置に設けられ、前記電子放出源から電界放出された電子により励起されて発光する蛍光体を有するアノード電極と、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に設けられ、前記電子放出源から放出された電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に設けられ、ゲート電極の開口部を囲うように設けられた電子偏向用電極と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記電子偏向用電極は、前記ゲート電極と前記アノード電極との間に設けられたこと
を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記電子偏向用電極の形状は円筒形状であり、
前記電子偏向用電極は、前記円筒形状の内部にゲート電極開口部が配置されるように設けられること
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の照明装置。
【請求項４】
前記電子偏向用電極の形状は平板形状であり、
前記電子偏向用電極は、平版形状の平面が対向するように複数配置されており、
複数の前記電子偏向用電極に挟まれた部位にゲート電極開口部が配置されること
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界電子放出型の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球、蛍光灯といった従来の照明装置に対し、真空中で冷陰極電子放出源から電界放出された電子で蛍光体を励起発光させる照明装置が開発されており、電界放出型照明ランプ（Ｆｅｉｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌａｍｐ）として知られている。
【０００３】
例えば、電界電子放出型の照明装置として、カソード電極に対して正の電位を与えたゲート電極によって電子を引き出し、さらに正の高電圧を与えた蛍光体付きのアノード電極に電子を衝突させて蛍光発光させるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、電界電子放出型の照明装置では、電界放出された電子はゲート電極の開口部を通過しアノード電極に向かうため、開口部のないゲート電極部分からは電子が放出されない。このため、アノード電極上の蛍光体において、ゲート電極の開口部に対応する電子の衝突する部分と、ゲート電極の開口部外に対応する電子の衝突しない部分と、の間で発光ムラが発生するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、発光ムラを抑制することの出来る照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、電界電子放出型の照明装置において、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向する位置に設けられ、前記電子放出源から電界放出された電子により励起されて発光する蛍光体を有するアノード電極と、前記カソード電極と前記アノード電極との間に設けられ、前記電子放出源から放出された電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、  前記カソード電極と前記アノード電極との間に設けられ、ゲート電極の開口部を囲うように設けられた電子偏向用電極と、を備えたことを特徴とする照明装置である。
【０００８】
また、前記電子偏向用電極は、前記ゲート電極と前記アノード電極との間に設けられてもよい。
【０００９】
また、前記電子偏向用電極の形状は円筒形状であり、前記電子偏向用電極は、前記円筒形状の内部にゲート電極開口部が配置されるように設けられていてもよい。
【００１０】
また、前記電子偏向用電極の形状は平板形状であり、前記電子偏向用電極は、平版形状の平面が対向するように複数配置されており、複数の前記電子偏向用電極に挟まれた部位にゲート電極開口部が配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照明装置は、電子偏向用電極を設けたことにより、電子偏向用電極に陰圧を付加することで、ゲート電極の開口部を通過した電子を偏向させ、電子放出の方向を変更することが出来る。このため、アノード電極上の蛍光体において、ゲート電極の開口部外に対応する部位であっても電子の衝突を発生させることが出来、発光ムラを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の照明装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の照明装置に係る電子偏向用電極の配置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の照明装置に係る電子偏向用電極の配置の一例を示す概略図である。
【図４】実施例１に係る電子放出方向を示した概略図である。
【図５】実施例２に係る電子放出方向を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の照明装置について、具体的に説明を行なう。
図１は、本発明の照明装置の一例を示す概略断面図であり、所定間隔で置かれたガラス基板１と基板７によって囲まれた内部に、カソード電極６、電子放出源８、ゲート電極４、蛍光体３、アノード電極２を底面側から投光面側に向かって順に配置している。
また、カソードマスク５がカソード電極６上に形成され電子放出源８を区切るように配置され、電子偏向用電極９がゲート電極４の開口部を囲うように配置されている。
【００１４】
電子放出源は、電界を集中させ、電界放出を行なう部位である。電子放出源は電界を集中させるのに適した形状およびであることが好ましく、円錐、円柱、スピント型マイクロコーンなどに形状に加工されていてもよい。
また、シリコン、金属材料、金属酸化物ウィスカー、ナノ炭素材料などであってもよい。
【００１５】
また、電子放出源は、ナノ炭素材料であることが好ましい。炭素材料は、表面に酸化膜を形成しないため、シリコンや金属材料に比較して、低い表面仕事関数をもつ。さらに、ナノオーダーの先端構造を持つため、より低い電界での電子放出を得ることができる。
ここで、ナノ炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイル、などが挙げられる。
特に、カーボンナノチューブは高密度で垂直配高して製造出来ることが知られており、垂直配高したカーボンナノチューブは電界集中に適した形状および特性を示すことから、電子放出源として用いるのに好ましい。
【００１６】
カソード電極は、導電性材料であれば良い。
例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
カソード電極を保持する基板上に、カソード電極を薄膜上に形成する場合、（１）導電性材料を蒸着やスパッタ法等によって堆積する、（２）銀ペースト材を塗布して乾燥・焼成する、などの方法により形成してよい。
また、カソード電極自体を基板状に形成してもよい。
【００１７】
また、カソード電極上にカソードマスクを形成してもよい。
カソードマスクは、パターン形成されており、電子放出源において電子を放出させる領域を制御する。
また、カソードマスクは、導電性材料よりなる。
カソードマスクに用いる導電性材料としては、例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
【００１８】
ゲート電極は、カソード電極上の電子放出源から電子を放出させ、この電子をアノード電極の方向へと導くための電極である。
また、ゲート電極は、電子を通過させる開口部を有し、導電性材料よりなる。
ゲート電極に用いる導電性材料としては、例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
また、ゲート電極の厚みは、１ｍｍ以下程度であってもよい。
【００１９】
ゲート電極の開口部において、開口部の形成方法は、機械加工、エッチング、スクリーン印刷などの加工方法を用いて良い。
また、ゲート電極の開口部において、開口部を形成する領域は、ゲート電極上において、ゲート電極およびカソード電極に対して垂直な方向から見たとき、少なくともカソード電極上の電子放出源が形成された部分の直上に形成されていればよい。
また、ゲート電極の開口部において、開口部の形状は、円形、矩形、ライン状など適宜設計し、決定してよい。
【００２０】
蛍光体は、前記アノード電極上に設けられ、電子放出源から放出された電子を受けて発光する部位である。
蛍光体は、発光する波長や用途に応じ、適宜選択してよい。例えば、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどの微粒子を用いても良い。
蛍光体の形成方法としては、適宜公知の薄膜形成方法を用いることが出来る。例えば、薄膜形成方法として、フォトグラフィ法、沈殿法、電着法、インクジェット法、スクリーン印刷などを用いても良い。
また、蛍光体はパターン形成して塗布されてもよく、該パターンの上面形状は適宜設計してよい。例えば、全面に蛍光体層を形成してもよいし、蛍光体層に任意のパターン（ラインパターン、ドットパターンなど）を形成してもよい。
【００２１】
アノード電極は、前記ゲート電極を挟んで前記電子放出源と対向して配置される。
アノード電極は、透明導電膜であればよい。例えば、透明導電膜として、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化スズ、を用いても良い。
また、アノード電極はアノード基板により支持されていてもよい。アノード基板は透光性を示す材料であればよい。例えば、透光性を示す材料として、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、などを用いても良い。
アノード基板上にアノード電極を形成する場合、形成方法として、適宜公知の薄膜形成方法を用いることが出来る。例えば、薄膜形成方法として、スパッタ、真空蒸着、レーザーアブレーション、イオンプレーティング、ＣＶＤ、スプレー法、ディップ法、などを用いても良い。
【００２２】
電子偏向用電極は、ゲート電極の開口部を囲うように設けられ、陰圧を付加することで、ゲート電極の開口部を通過した電子を偏向させる。
また、電子偏向用電極は、導電性材料よりなる。
電子偏向用電極に用いる導電性材料としては、例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
【００２３】
また、電子偏向用電極は、カソード電極と前記アノード電極との間に設けらればよく、ゲート電極とアノード電極との間に設けられていてもよい。
【００２４】
また、前記電子偏向用電極の形状は円筒形状であり、前記電子偏向用電極は、前記円筒形状の内部にゲート電極開口部が配置されるように設けられていてもよい。
一例として、図２に本発明の照明装置に係る電子偏向用電極の配置の一例を示す。図２では、円筒形状の電子偏向用電極９の円筒内部に、ゲート電極４の開口部が配置され、開口部からは下部に形成された電子放出源８が露出している。
【００２５】
また、前記電子偏向用電極の形状は平板形状であり、前記電子偏向用電極は、平版形状の平面が対向するように複数配置されており、複数の前記電子偏向用電極に挟まれた部位にゲート電極開口部が配置されていてもよい。
一例として、図３に本発明の照明装置に係る電子偏向用電極の配置の一例を示す。図３では、平板形状の電子偏向用電極９が複数対向する位置に配置されており、複数の電子偏向用電極９に囲われた部位に、ゲート電極４の開口部が配置され、開口部からは下部に形成された電子放出源８が露出している。
【００２６】
本発明の照明装置は、電子偏向用電極を設けたことにより、電子偏向用電極に陰圧を付加することで、ゲート電極の開口部を通過した電子を偏向させ、電子放出の方向を変更することが出来る。このため、アノード電極上の蛍光体において、ゲート電極の開口部外に対応する部位であっても電子の衝突を発生させることが出来、発光ムラを抑制することが出来る。
【００２７】
このとき、発光ムラ低減を実現するには、電子偏向用電極に印加する電圧を適切に設定する必要がある。印加した陰圧が高すぎると電子放出源から放出された電子が、蛍光板電極の中心付近に収束するため発光面積が小さくなってしまい、印加した陰圧が低すぎると電子放出源から放出された電子がほとんど偏向することなく蛍光体に到達するため、発光ムラ低減効果が得られないからである。
【００２８】
また、電子を偏向させるためには、アノード電極とゲート電極の距離を適切に設定する必要がある。アノード電極とゲート電極の距離が遠い場合、電子放出源から放出された電子が、蛍光体の中心付近に収束するため発光面積が小さくなってしまい、アノード電極とゲート電極の距離が近い場合、十分な偏向が得られず発光ムラ低減効果が得られないからである。
【００２９】
具体的な一例を挙げると、図１に示すような本発明の照明装置の構成において、アノード電極とゲート電極の距離が８．０ｃｍ以上１０．０ｃｍ以下程度の範囲にある場合、電子偏向用電極に印加する電圧は、−７５Ｖ以上−２５Ｖ以下程度であることが望ましい。
【００３０】
また、ゲート電極の開口部外に対応する部位であっても電子の衝突を発生させることが出来ることから、ゲート電極の開口部同士の間隔が大きい場合であっても、好適に発光させることが出来る。よって、ゲート電極の開口部形成において、開口部の寸法を大きな物とすることが出来、ゲート電極の開口部を形成する微細加工を省力化することが出来る。
【実施例】
【００３１】
＜実施例１＞
図１に示す本発明の照明装置において、ゲート電極４とアノード電極３の距離を１０ｃｍ、ゲートの開口径３．０ｍｍ、開口径のピッチを５．０ｍｍとし、電子偏向用電極９は長さ８．０ｃｍの円筒状として形成し、円筒の内径を５．０ｃｍとした。
【００３２】
次に、電子偏向用電極９への印加電圧は−５０Ｖ、カノード電極６とアノード電極２への印加電圧は５ｋＶとし、駆動を行なった。
【００３３】
目視で確認を行ったところ、発光ムラは肉眼では判別できなかった。
図４に、実施例１に係る電子放出方向を示す。なお、図４において、電子放出源から放出された電子の挙動は矢印で示す。
図４では、電子偏向用電極に陰圧を印加することにより、電子放出源８から放出された電子を偏向させ、蛍光体のゲート電極によって遮られ本来電子が到達できない部分にも電子が到達することにより、発光部１０が連続して存在している。
【００３４】
＜実施例２＞
実施例１と同様の照明装置を用いて、発光について、目視で確認を行った。
ただし、電子偏向用電極９への印加を行なわなかった。
【００３５】
目視で確認を行ったところ、ゲート電極４の開口部に対応した発光ムラが確認された。
図５に、実施例２に係る電子放出方向を示す。なお、図５において、電子放出源から放出された電子の挙動は矢印で示す。
図５では、電子偏向用電極に陰圧を印加しないことから、電子放出源８から放出された電子は偏向せず直進する。このため、アノード電極上の蛍光体において、ゲート電極の開口部に対応する電子の衝突する部分と、ゲート電極の開口部外に対応する電子の衝突しない部分と、が存在する。よって、蛍光体には発光部１０と未発光部１１が存在することになり発光ムラが発生する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の照明装置は、（１）ディスプレイ用途：液晶バックライト、プロジェクタ光源、ＬＥＤディスプレイ光源、（２）シグナル用途：交通信号灯、産業／業務用回転灯・信号灯、非常灯・誘導灯、（３）センシング用途：赤外線センサ光源、産業用光センサ光源、光通信用光源、（４）医療・画像処理用途：医療用光源（眼底カメラ・スリットランプ）、医療用光源（内視鏡）、画像処理用光源、（５）光化学反応用途：硬化・乾燥／接着用光源、洗浄／表面改質用光源、水殺菌／空気殺菌用光源、（６）自動車用光源：ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、内装ランプ、（７）一般照明：オフィス照明、店舗照明、施設照明、舞台照明・演出照明、屋外照明、住宅照明、ディスプレイ照明（パチンコ機、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース）、機器・什器組込照明、などの用途に用いられる照明装置として利用が期待される。
【符号の説明】
【００３７】
１……ガラス基板
２……アノード電極
３……蛍光体
４……ゲート電極
５……カソードマスク
６……カソード電極
７……基板
８……電子放出源
９……電子偏向用電極
１０……発光部
１１……未発光部
【図１】
2011065811.tif 000003
【図２】
2011065811.tif 000004
【図３】
2011065811.tif 000005
【図４】
2011065811.tif 000006
【図５】
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