(57)【要約】【解決手段】電界放出陽極板１、電界放出光源、及び電界放出光源の製造方法を提供する。電界放出陽極板は、透明セラミック基板10と透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層11とを備えており、透明セラミック基板は、陰極線の励起下で発光する。電界放出光源は、電界放出陽極板、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陰極板は、基部20と基部の一面に設けられた陰極導電層21とを備えている。陽極導電層及び陰極導電層は互いに対向して配置されており、支持体の両端は夫々、電界放出陽極板及び電界放出陰極板に密に結合されており、電界放出陽極板、電界放出陰極板、及び支持体が真空空間を構成している。電界放出陽極板は、透明性及び電子衝撃に対する耐性を高め、耐腐食性及び耐磨耗性を高めるため、低コストであり、発光が均一であり、電界放出光源の発光強度が高く、発光が均一であり、使用寿命が長い。
2013541134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明セラミック基板と、該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層とを備えており、
前記透明セラミック基板は、陰極線の励起下で発光することを特徴とする電界放出陽極板。
【請求項２】
前記透明セラミック基板の材料は、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ透明セラミック、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック、ＬａＧａＯ3 ：Ｔｍ透明セラミックからなる群より選ばれる１つであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出陽極板。
【請求項３】
前記透明セラミック基板の厚さは、０．５〜３０ｍｍであり、
前記陽極導電層の厚さは、１０ｎｍ〜３００μｍであり、
前記陽極導電層の材料は、金属アルミニウム、銀、マグネシウム、銅又は金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界放出陽極板。
【請求項４】
電界放出陽極板、電界放出陰極板、及び支持体を備えている電界放出光源であって、
前記電界放出陽極板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部材であり、
前記電界放出陰極板は、基部と、該基部の一面に設けられた陰極導電層とを備えており、
前記陽極導電層及び前記陰極導電層は互いに対向して配置されており、
前記支持体の両端は夫々、前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板に密に結合されており、
前記支持体、電界放出陽極板、及び電界放出陰極板は真空空間を構成していることを特徴とする電界放出光源。
【請求項５】
前記電界放出陽極板と電界放出陰極板との間の距離は、２００μｍ〜３ｃｍであることを特徴とする請求項４に記載の電界放出光源。
【請求項６】
前記基部は、平面状本体を備えており、
前記平面状本体及び前記陽極導電層は互いに対向して配置されており、
前記陰極導電層は、前記陽極導電層と対向する前記平面状本体の一面に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の電界放出光源。
【請求項７】
前記陰極導電層は、前記平面状本体上に設けられた導電層と、前記導電層の外面に設けられた陰極層とを備えており、
前記導電層は、酸化インジウムスズ層、銀層、金属アルミニウム層、金層又はクロム層であり、
前記陰極層は、カーボンナノチューブ層、酸化亜鉛ナノワイヤ層又は酸化銅ナノワイヤ層であり、
前記基部の厚さは、０．５〜３０ｍｍであり、前記導電層の厚さは、１００μｍ〜２５０ｎｍであり、前記陰極層の厚さは、０．５〜３０μｍであることを特徴とする請求項６に記載の電界放出光源。
【請求項８】
電界放出光源の製造方法であって、
陰極線の励起下で発光する透明セラミック基板、及び該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層を備えた電界放出陽極板と、基部、及び該基部の一面に設けられた陰極導電層を備えた電界放出陰極板と、絶縁性の支持体とを準備する工程と、
前記電界放出陽極板の陽極導電層と前記電界放出陰極板の陰極導電層とを互いに対向させて配置し、更に、前記絶縁性の支持体、電界放出陽極板及び電界放出陰極板が真空空間を構成するように、前記絶縁性の支持体の両端を夫々、前記電界放出陽極板及び前記電界放出陰極板に結合する工程と、
前記真空空間に排気口を配置し、前記絶縁性の支持体と前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板との結合部分に低融点ガラスを塗布した後、熱融着し、前記真空空間を減圧して前記排気口を密閉し、前記電界放出光源を得る工程と
を含むことを特徴とする電界放出光源の製造方法。
【請求項９】
前記電界放出陽極板を準備する工程は、透明セラミック基板を準備し、該透明セラミック基板を洗浄して乾燥した後、前記透明セラミック基板の一面に陽極導電層をめっきして、前記電界放出陽極板を得る工程を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の電界放出光源の製造方法。
【請求項１０】
減圧後の真空度は、１×１０-5〜９．９×１０-5であり、
熱融着の温度は、３８０〜５５０℃であり、前記熱融着の時間は５〜９０分であり、
前記透明セラミック基板の一面に、蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法により前記陽極導電層をめっきすることを特徴とする請求項９に記載の電界放出光源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光源の技術分野に属し、具体的には、電界放出陽極板、電界放出光源及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光源は、世界中で長い間競争して研究されており、世界経済において非常に重要な位置を占めている。現在汎用されている光源は気体放電光源であり、このような光源のメカニズムとして、電球の内部を減圧して電球内に水銀を含む混合気体を充填し、気体放電により発光させるか、又は気体放電により生じた紫外光が蛍光粉を励起させて発光させる。しかしながら、気体放電光源のパルス光は人の視覚疲労を引き起こし易く、更に水銀は環境を汚染する。社会及び科学技術の進歩に伴って、従来の光源の代わりに、エネルギー効率が良く、環境に優しい光源の開発が、世界中が互いに競争して研究する重要な課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第7612342 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気光源の一種として、電界放出光源が新たに開発されており、大きな電流密度、低い消費電力、速い応答速度等の利点を有しているため、フラットパネルディスプレイ、Ｘ線源、マイクロ波増幅器等の真空に関する電子分野における応用への大きな可能性を有している。電界放出光源のメカニズムとして、低電位にある金属の先端、カーボンナノチューブ等の電子エミッタが電界の作用下で電子を放出し、高電位にある蛍光体に衝撃を与えて可視光を発光する。
【０００５】
現在、電界放出デバイスは、照明及びディスプレイの分野で主に利用されており、動作電圧が低く、予熱遅延がなく、集積度が高く、エネルギーを節約し、環境に優しく、起動が速く、軽くて薄く、環境適応性に優れている等の利点を有している。照明分野における次世代の光源として、電界放出デバイスは、水銀を必要とせず、エネルギー消費が低く、発光が均一であり、光強度が調整可能である等の利点を有しているため、照明分野においてますます多くの研究者に注目され、照明産業で急速な発展を遂げている。現在の電界放出デバイスには、陽極として主に蛍光粉が使用されており、電子ビームが蛍光粉に衝撃を与えることにより、蛍光粉が電子ビームの励起下で可視光を放出する。通常、陽極として蛍光粉を使用した電界放出デバイスでは、陽極の発光材料として、硫化物、酸化物又はケイ酸塩の蛍光粉が用いられている。酸化物又はケイ酸塩の蛍光粉は、導電性が相対的に低く、電子ビームの衝撃下で電荷が陽極に容易に蓄積するため、両極間の電位差が低減され、電界放出デバイスの発光效率に影響を及ぼす。導電性が比較的に高い硫化物の蛍光粉を用いて作製された陽極板では、硫化物が電子ビームの長時間の励起下で分解しやすく、気体を放出するため、電界放出デバイスの真空度を低下させるだけでなく、陰極にも「悪影響」を及ぼし、最終的には電界放出デバイスの寿命を短くする。また、電界放出陽極として紛体を用いる場合、粉体が電子ビームの衝撃下で剥がれてしまうことがあるため、電界放出デバイスの陰極を覆って、陽極の発光が不均一になり、電界放出デバイスの寿命を短くする。
【０００６】
本発明の目的は、先行技術における上述した不利点を克服して、導電性が高く、光透過性が高く、電子衝撃に対する耐性も安定している電界放出陽極板を提供することである
【０００７】
また、本発明の目的は、上記の電界放出陽極板を備えている電界放出光源を提供することである。
【０００８】
更に、本発明の目的は、上記の電界放出光源の製造方法も提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記の目的は、下記の技術的解決法により達成される。
【００１０】
本発明の電界放出陽極板は、透明セラミック基板と、該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層とを備えており、前記透明セラミック基板は、陰極線の励起下で発光する。
【００１１】
また、本発明の電界放出光源は、電界放出陽極板、電界放出陰極板、及び支持体を備えており、
前記電界放出陽極板は、上述した部材であり、
前記電界放出陰極板は、基部と、該基部の一面に設けられた陰極導電層とを備えており、
前記陽極導電層及び前記陰極導電層は、対向して配置されており、
前記支持体の両端は夫々、前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板に密に結合されており、前記支持体、電界放出陽極板、及び電界放出陰極板は真空空間を構成している。
【００１２】
上記の電界放出光源の製造方法は、
陰極線の励起下で発光する透明セラミック基板、及び、該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層を備えた電界放出陽極板と、基部、及び、該基部の一面に設けられた陰極導電層を備えた電界放出陰極板と、絶縁性の支持体とを準備する工程と、
前記電界放出陽極板の陽極導電層と前記電界放出陰極板の陰極導電層とを対向させて配置し、更に、前記絶縁性の支持体、電界放出陽極板及び電界放出陰極板が真空空間を構成するように、前記絶縁性の支持体の両端を夫々、前記電界放出陽極板及び前記電界放出陰極板に結合する工程と、
前記真空空間に排気口を配置し、前記絶縁性の支持体と前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板との結合部分に低融点ガラスを塗布した後、熱融着し、前記真空空間内を減圧して前記排気口を密閉し、前記電界放出光源を得る工程と
を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電界放出陽極板には、基板として陰極線の励起下で発光する透明セラミックが用いられている。このような透明セラミック基板により、電界放出陽極板の光透過性及び電子衝撃に対する耐性が効果的に高められ、前記電界放出陽極板の安定性、耐腐食性及び耐磨耗性が効果的に高められる。また、電界放出陽極板が均一に発光し、低コストである。更に、電界放出陽極板を用いて作製された電界放出光源は、発光強度が高く、発光が均一であり、発光性が安定しており、耐腐食性及び耐磨耗性を有しており、使用寿命が長い。更に、本発明の電界放出光源の製造方法は、簡単であり、生産性が高く、低コストであり、工業生産に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電界放出陽極板の構造を模式的に示す図である。
【図２】本発明の電界放出光源の構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の電界放出光源の別の構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の電界放出光源の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の解決すべき技術的課題、技術的解決法及び利点を更に明らかにするため、実施形態及び図面に基づいて本発明を更に詳細に説明する。ただし、ここに記載した具体的な実施形態は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、導電性が高く、光透過性が高く、電子衝撃に対する耐性が安定している電界放出陽極板１を提供する。該電界放出陽極板１は、図１に示すように、透明セラミック基板１０と該透明セラミック基板１０の一面に設けられた陽極導電層１１とを備えており、前記透明セラミック基板１０は、陰極線の励起下で発光する。このように、前記電界放出陽極板１には、基板として陰極線の励起下で発光する透明セラミックが用いられているため、電界放出陽極板１の光透過性及び電子衝撃に対する耐性が効果的に高められる。更に、前記透明セラミック基板により、前記電界放出陽極板１の安定性、耐腐食性及び耐磨耗性が高められ、電界放出陽極板１は、均一に発光して、低コストである。
【００１７】
具体的には、上記の実施形態における透明セラミック基板１０の材料は、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ透明セラミック、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック、及びＬａＧａＯ3 ：Ｔｍ透明セラミックからなる群より選ばれる１つであることが好ましい。このような材料の透明セラミックは、光透過性及び安定性が高く、電子衝撃に対する耐性が高く、且つ優れた耐腐食性及び耐磨耗性を有している。
【００１８】
また、本実施形態における透明セラミック基板１０の厚さは、０．５〜３０ｍｍであることが好ましい。このような厚さの透明セラミック基板１０は、耐圧性及び機械的強度が高く、前記厚さの増加に伴って耐圧性及び機械的強度が高くなる。しかしながら、透明セラミック基板１０が厚すぎると、外観が損なわれ、重量が増加して、生産コストが高くなるため、透明セラミック基板１０の厚さは厚すぎることは好ましくない。陽極導電層１１の厚さは、１０ｎｍ〜３００μｍであることが好ましく、その材料は、金属アルミニウム、銀、マグネシウム、銅、又は金であることが好ましい。前記陽極導電層１１の厚さにより、電子透過効率、導電層の表面抵抗、及び電界放出光源の発光効率が決められる。陽極導電層１１の厚さが増加すると、その表面抵抗もそれに応じて減少するが、電子透過効率が低下するため、電界放出光源の発光効率も低下する。例えば、陽極導電層１１の厚さが厚すぎると、電子が透過できないため、電界放出光源の発光効率が低下する。このため、前記陽極導電層１１の厚さにより、電界放出陽極板１の表面抵抗と電子透過効率との平衡を効果的に保つことができ、電界放出陽極板１の性能を最適化させることができる。前記陽極導電層１１の上記の材料は、優れた電子透過性を有するため、電界放出光源の発光効率を向上させる。
【００１９】
更に、本発明の実施形態によれば、上記の電界放出陽極板１から作製された電界放出光源を提供する。図２及び図３に示すように、該電界放出光源は、電界放出陽極板１、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陽極板１は、透明セラミック基板１０と、該透明セラミック基板１０の一面に設けられた陽極導電層１１とを備えており、透明セラミック基板１０は陰極線の励起下で発光する。電界放出陰極板２は、基部２０と、該基部２０に設けられた陰極導電層２１とを備えている。支持体３の両端は夫々、前記電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に密に結合されており、支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２は真空空間４を構成しており、且つ、電界放出陽極板１の陽極導電層１１と電界放出陰極板２の陰極導電層２１とは互いに対向して配置されている。このように、陽極導電層１１の外面及び陰極導電層２１の外面のいずれも真空空間４内に設けられており、且つ、電界放出光源が上記の電界放出陽極板１を備えているため、発光強度が高く、均一に発光することができ、発光性が安定しており、耐腐食性及び耐磨耗性が優れており、使用寿命が長い。
【００２０】
具体的には、電界放出光源の上記の実施形態では、電界放出陽極板１と電界放出陰極板２との距離は、２００μｍ〜３ｃｍであることが好ましい。このような範囲内の距離であれば、電子が電界放出陽極板１の陽極導電層１１を確実且つ効果的に透過することができ、前記電界放出光源の発光効率が高められ得る。
【００２１】
更に、前記電界放出陰極板２の基部２０は平面状本体２０１を含んでおり、該平面状本体２０１及び前記陽極導電層１１は互いに対向して配置されており、前記平面状本体２０１上に前記陰極導電層２１が設けられている。基部２０の厚さは、０．５〜３０ｍｍであることが好ましい。基部２０は、電界放出陰極板２の耐圧性及び機械的強度を確保し、陰極導電層２１のための支持本体として機能する。電界放出陰極板２の陰極導電層２１は、平面状本体２０１上に設けられた導電層２１０と、該導電層２１０の外面に設けられた陰極層２１１とを備えている。前記導電層２１０は、主に導電すべく機能しており、その抵抗は、０Ωより大きく、７Ω以下であることが好ましい。陰極層２１１は、電子エミッタとして機能しており、陽極導電層１１に向かう安定した電子流を放出する。言うまでもなく、基部２０には、複数の平面状本体が設けられてもよい。上記の支持体３の両端は夫々、下記の複数の態様で前記電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に密に結合されている。
【００２２】
第１の態様：図２に示すように、支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の基部２０の外面とに密に結合されており、陽極導電層１１及び陰極導電層２１のいずれも真空空間４内に設けられている。この態様は、本実施形態において好ましく、前記電界放出陰極板２の性能を同等に実現して、生産コストを更に低減し、電界放出光源の安全性能を向上させる。
【００２３】
第２の態様：図３に示すように、支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに密に結合されており、陰極導電層２１の陰極層２１１が真空空間４内に設けられている。
【００２４】
第３の態様（不図示）：支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに密に結合されており、陽極導電層１１及び陰極層２１１のいずれも真空空間４内に設けられている。或いは、支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の基部２０の外面とに密に結合されており、陰極導電層２１が真空空間４内に設けられている。
【００２５】
具体的には、上記の導電層２１０は、酸化インジウムスズ層、銀層、金属アルミニウム層、金層及びクロム層からなる群より選ばれる１つであることが好ましく、その厚さは、１００μｍ〜２５０ｎｍであることが好ましい。陰極層２１１は、カーボンナノチューブ層、酸化亜鉛ナノワイヤ層及び酸化銅ナノワイヤ層からなる群より選ばれる１つであることが好ましく、その厚さは０．５〜３０μｍであることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の実施形態によれば、上記の電界放出光源の製造方法を更に提供する。該製造方法のフローチャートは、図４に示す通りであり、この製造方法は、
Ｓ１：陰極線の励起下で発光する透明セラミック基板１０、及び、該透明セラミック基板１０の表面に設けられた陽極導電層１１を備えた電界放出陽極板１（図１を参照）と、基部２０、及び、該基部２０の表面に設けられた陰極導電層２１を備えた電界放出陰極板２と、絶縁性の支持体３（図２を参照）とを準備する工程と、
Ｓ２：電界放出陽極板１の陽極導電層１１と電界放出陰極板２の陰極導電層２１とを互いに対向させて配置し、更に、絶縁性の支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成するように、絶縁性の支持体３の両端を夫々、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に結合する工程と、
Ｓ３：真空空間４に排気口（不図示）を配置し、更に絶縁性の支持体３と電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２との結合部分に低融点ガラスを塗布した後、熱融着し、前記真空空間４内を減圧して排気口を密閉し、前記電界放出光源を得る工程と
を含む。
【００２７】
具体的には、上記の電界放出光源の製造方法の工程Ｓ１では、透明セラミック基板１０、陽極導電層１１、基部２０及び陰極導電層２１の材料及び厚さは、上記に述べた通りであり、簡潔さのために重複する説明を省略する。絶縁性の支持体３は、例えば、アセトン、エタノール及び脱イオン水で予め洗浄されていることが好ましい。電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２を得る工程は夫々、以下の通りである。
【００２８】
電界放出陽極板１：透明セラミック基板１０（図１を参照）を準備し、該透明セラミック基板１０を研磨、洗浄及び乾燥し、更に透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１をめっきして、前記電界放出陽極板１を得る。
【００２９】
電界放出陰極板２：基部２０（図２及び図３を参照）を準備し、該基部２０を研磨、洗浄及び乾燥し、更に基部２０の表面に導電層２１０及び陰極層２１１を順番にめっきする。
【００３０】
上記の電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２を得る工程では、透明セラミック基板１０及び基部２０を、アセトン、エタノール及び脱イオン水等を用いて洗浄することが好ましいが、他の方法により洗浄してもよい。乾燥は、空気乾燥、オーブン乾燥等により行われてもよいが、他の方法により行われてもよい。電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１をめっきする方法は、蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法であることが好ましいが、他の方法でもよい。電界放出陰極板２の基部２０の材料は、本技術分野でよく用いられている材料であればよく、酸化インジウムスズ層、銀層、金属アルミニウム層、金層、又はクロム層等の導電層２１０を基部２０の表面にめっきする方法は、蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法であってもよい。また、カーボンナノチューブ層、酸化亜鉛ナノワイヤ層又は酸化銅ナノワイヤ層等の陰極層２１１を導電層２１０の外面にめっきする方法は、印刷法又は成長法であってもよい。
【００３１】
具体的には、上記の電界放出光源の製造方法の工程Ｓ２では、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に密に結合する方法は、上記に説明されており、簡潔さのために重複する説明を省略する。
【００３２】
具体的には、上記の電界放出光源の製造方法の工程Ｓ３では、熱融着の温度は３８０〜５５０℃であり、時間は５〜９０分であることが好ましく、このような温度及び時間であれば、確実且つ効果的に低融点ガラスを溶融して、絶縁性の支持体３と電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２との結合部分を密に結合することができる。この工程における真空空間４内の減圧は、真空空間４に結合されている排気口により行われる。排気口を配置する方法には、２つの態様がある。第１の態様は、電界放出陰極板２の隅にある小さい穴に排気管を直立させて結合部分を接合した後、排気管を熱融着する態様である。第２の態様は、電界放出陽極板１と電界放出陰極板２との間の支持体３の間隙に排気管を配置し、結合部分を接合した後、排気管を熱融着する態様である。減圧後の真空度は、１×１０-5〜９．９×１０-5であることが好ましい。真空空間４内を比較的高い真空度にするために、減圧は減圧ステーションを使用して行われることが好ましく、減圧中に、ゲッターが排気管に設けられていることが好ましい。
【００３３】
上記の電界放出光源の製造方法では、かかる部材を要求に応じて接合して減圧すると、最終製品を得ることができるため、工程が簡単であり、生産性が高く、低コストであり、工業生産に適している。
【００３４】
具体的な実施例に基づき、更に本発明を詳細に説明する。
【００３５】
実施例１
赤色光を放出する電界放出光源の構造は、図２に示す通りである。該電界放出光源は、電界放出陽極板１、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陽極板１は、厚さ０．５ｍｍのＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０と、透明セラミック基板１０の一面に設けられた厚さ１０ｎｍのアルミニウム薄膜の陽極導電層１１とを備えている。電界放出陰極板２は、厚さ０．５ｍｍの基部２０と、基部２０の平面状本体２０１上に設けられた陰極導電層２１とを備えており、陰極導電層２１は、平面状本体２０１上に順番に設けられた厚さ２５０ｎｍのＩＴＯ薄膜の導電層２１０及び厚さ０．５μｍのＣＮＴ薄膜の陰極層２１１を備えている。支持体３の両端は夫々、前記電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の基部２０の平面状本体２０１とに密に結合されており、支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成しており、アルミニウム薄膜の陽極導電層１１、ＩＴＯ薄膜の導電層２１０及びＣＮＴ薄膜の陰極層２１１は真空空間４内に設けられている。アルミニウム薄膜の陽極導電層１１とＣＮＴ薄膜の陰極層２１１とは互いに対向して配置されており、両者間の距離は２００μｍである。
【００３６】
その具体的な製造方法は、以下の通りである。
【００３７】
（１）電界放出陽極板１の製造：Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０を７０×５０×０．５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行い、更にＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０を、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に２０分間の超音波処理を行った後、洗浄したＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０に空気乾燥処理を行い、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１としてＡｌ薄膜の層を蒸着する。
【００３８】
（２）電界放出陰極板２の製造：基部２０を７０×６０×０．５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行った後、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に超音波処理を行って空気乾燥処理を行い、更に基部２０の表面にＩＴＯ薄膜の導電層２１０をスパッタリングして、導電層２１０の外面にＣＮＴ薄膜の陰極層２１１を印刷する。
【００３９】
（３）接合：支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成し、且つアルミニウム薄膜の陽極導電層１１とＣＮＴ薄膜の陰極層２１１とが互いに対向して配置されているように、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の基部２０の平面状本体２０１とに結合して、電界放出陰極板２の隅にある小さい穴に排気管を配置する。更に、予め調製した低融点ガラスを電界放出陰極板２及び電界放出陽極板１と支持体３との結合部分に塗布して３８０℃に加熱し、その温度を９０分間保って接合する。低融点ガラスが冷却され凝固された後、排気口にゲッターを置いて組立体を減圧ステーションに置き、真空空間４内を１×１０-5に減圧し、更に加熱して密閉し、赤色光を放出する前記電界放出光源を得る。
【００４０】
実施例２
緑色光を放出する電界放出光源の構造は、図３に示す通りである。該電界放出光源は、電界放出陽極板１、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陽極板１は、厚さ２５ｍｍのＹ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０と、透明セラミック基板１０の一面に設けられた厚さ１００μｍの銀薄膜の陽極導電層１１とを備えている。電界放出陰極板２は、厚さ０.２５ｍｍの基部２０と、基部２０の平面状本体２０１上に設けられた陰極導電層２１とを備えており、陰極導電層２１は、平面状本体２０１上に順番に設けられた厚さ１００μｍのクロム薄膜の導電層２１０と厚さ１０μｍの亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１とを備えている。支持体３の両端は夫々、前記電界放出陽極板１の銀薄膜の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２のクロム薄膜の導電層２１０とに密に結合されており、支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成しており、亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１は真空空間４内に設けられている。アルミニウム薄膜の陽極導電層１１とＣＮＴ薄膜の陰極層２１１とは互いに対向して配置されており、両者間の距離は０．８ｃｍである。
【００４１】
その製造方法は、以下の通りである。
【００４２】
（１）電界放出陽極板１の製造：Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０を７０×５０×２５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行い、更にＹ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０を、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に３０分間超音波処理を行った後、洗浄したＹ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０に空気乾燥処理を行い、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１として厚さ１００μｍの銀薄膜の層をマグネトロンスパッタリングする。
【００４３】
（２）電界放出陰極板２の製造：基部２０を７０×６０×２５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行った後、アセトン、無水アルコール及び脱イオン水より順番に超音波処理を行って空気乾燥処理を行い、更に基部２０の表面に厚さ１００μｍのクロム薄膜の導電層２１０をスパッタリングして、導電層２１０の外面に厚さ１０μｍの酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１を印刷する。
【００４４】
（３）接合：支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成するように、銀薄膜の陽極導電層１１及び酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１を互いに対向させて配置し、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに結合する。電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２の間の支持体３の間隙に排気管を配置し、更に、予め調製した低融点ガラスを電界放出陰極板２及び電界放出陽極板１と支持体３との結合部分に塗布して、４５０℃に加熱し、その温度を３０分間保って接合する。低融点ガラスが冷却され凝固された後、排気口にゲッターを置いて組立体を減圧ステーションに置き、真空空間４内を５×１０-5に減圧し、更に加熱して密閉し、赤色光を放出する前記電界放出光源を得る。
【００４５】
実施例３
青色光を放出する電界放出デバイスを製造する。電界放出デバイスの構造は実施例１に記載されている構造と同様であるが、相違点は、支持体３の両端が夫々、電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の基部２０の外面とに密に結合されており、陰極導電層２１が真空空間４内に設けられていることである。その製造方法は、以下の通りである。
【００４６】
（１）電界放出陽極板１の製造：ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０を７０×５０×３０ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行い、更に、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０を、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に３０分間超音波処理を行った後、洗浄したＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０に空気乾燥処理を行い、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１として厚さ３００μｍのマグネシウム薄膜の層をマグネトロンスパッタリングする。
【００４７】
（２）電界放出陰極板２の製造：基部２０を７０×６０×３０ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行った後、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に超音波処理を行って空気乾燥処理を行い、更に基部２０の表面に厚さ３５０ｎｍのアルミニウム薄膜の導電層２１０をスパッタリングして、導電層２１０の外面に厚さ３０μｍの酸化銅ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１を印刷する。
【００４８】
（３）接合：支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成するように、且つマグネシウム薄膜の陽極導電層１１及び酸化銅ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１間の距離が３ｃｍであるように陽極導電層１１及び陰極層２１１を互いに対向させて配置し、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに結合し、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２の間の支持体３の間隙に排気管を配置する。更に、予め調製した低融点ガラスを電界放出陰極板２及び電界放出陽極板１と支持体３との結合部分に塗布して、５５０℃に加熱し、その温度を５分間保って接合する。低融点ガラスが冷却され凝固された後、組立体を減圧ステーションに置き、真空空間４内を９．９×１０-5に減圧し、更に加熱して密閉し、赤色光を放出する前記電界放出光源を得る。
【００４９】
上記の記載は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で行われるいかなる変更、同等の置換及び改良なども、すべて本発明の権利範囲内に含まれるべきである。
【図１】
2013541134.tif 000003
【図２】
2013541134.tif 000004
【図３】
2013541134.tif 000005
【図４】
2013541134.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月1日(2013.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光源の技術分野に属し、具体的には、電界放出陽極板、電界放出光源及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光源は、世界中で長い間競争して研究されており、世界経済において非常に重要な位置を占めている。現在汎用されている光源は気体放電光源であり、このような光源のメカニズムとして、電球の内部を減圧して電球内に水銀を含む混合気体を充填し、気体放電により発光させるか、又は気体放電により生じた紫外光が蛍光粉を励起させて発光させる。しかしながら、気体放電光源のパルス光は人の視覚疲労を引き起こし易く、更に水銀は環境を汚染する。社会及び科学技術の進歩に伴って、従来の光源の代わりに、エネルギー効率が良く、環境に優しい光源の開発が、世界中が互いに競争して研究する重要な課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第7612342 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気光源の一種として、電界放出光源が新たに開発されており、大きな電流密度、低い消費電力、速い応答速度等の利点を有しているため、フラットパネルディスプレイ、Ｘ線源、マイクロ波増幅器等の真空に関する電子分野における応用への大きな可能性を有している。電界放出光源のメカニズムとして、低電位にある金属の先端、カーボンナノチューブ等の電子エミッタが電界の作用下で電子を放出し、高電位にある蛍光体に衝撃を与えて可視光を発光する。
【０００５】
現在、電界放出デバイスは、照明及びディスプレイの分野で主に利用されており、動作電圧が低く、予熱遅延がなく、集積度が高く、エネルギーを節約し、環境に優しく、起動が速く、軽くて薄く、環境適応性に優れている等の利点を有している。照明分野における次世代の光源として、電界放出デバイスは、水銀を必要とせず、エネルギー消費が低く、発光が均一であり、光強度が調整可能である等の利点を有しているため、照明分野においてますます多くの研究者に注目され、照明産業で急速な発展を遂げている。現在の電界放出デバイスには、陽極として主に蛍光粉が使用されており、電子ビームが蛍光粉に衝撃を与えることにより、蛍光粉が電子ビームの励起下で可視光を放出する。通常、陽極として蛍光粉を使用した電界放出デバイスでは、陽極の発光材料として、硫化物、酸化物又はケイ酸塩の蛍光粉が用いられている。酸化物又はケイ酸塩の蛍光粉は、導電性が相対的に低く、電子ビームの衝撃下で電荷が陽極に容易に蓄積するため、両極間の電位差が低減され、電界放出デバイスの発光效率に影響を及ぼす。導電性が比較的に高い硫化物の蛍光粉を用いて作製された陽極板では、硫化物が電子ビームの長時間の励起下で分解しやすく、気体を放出するため、電界放出デバイスの真空度を低下させるだけでなく、陰極にも「悪影響」を及ぼし、最終的には電界放出デバイスの寿命を短くする。また、電界放出陽極として紛体を用いる場合、粉体が電子ビームの衝撃下で剥がれてしまうことがあるため、電界放出デバイスの陰極を覆って、陽極の発光が不均一になり、電界放出デバイスの寿命を短くする。
【０００６】
本発明の目的は、先行技術における上述した不利点を克服して、導電性が高く、光透過性が高く、電子衝撃に対する耐性も安定している電界放出陽極板を提供することである
【０００７】
また、本発明の目的は、上記の電界放出陽極板を備えている電界放出光源を提供することである。
【０００８】
更に、本発明の目的は、上記の電界放出光源の製造方法も提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記の目的は、下記の技術的解決法により達成される。
【００１０】
本発明の電界放出陽極板は、透明セラミック基板と、該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層とを備えており、前記透明セラミック基板は、陰極線の励起下で発光する。
【００１１】
また、本発明の電界放出光源は、電界放出陽極板、電界放出陰極板、及び支持体を備えており、
前記電界放出陽極板は、上述した部材であり、
前記電界放出陰極板は、基部と、該基部の一面に設けられた陰極導電層とを備えており、
前記陽極導電層及び前記陰極導電層は、対向して配置されており、
前記支持体の両端は夫々、前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板に密に結合されており、前記支持体、電界放出陽極板、及び電界放出陰極板は真空空間を構成している。
【００１２】
上記の電界放出光源の製造方法は、
陰極線の励起下で発光する透明セラミック基板、及び、該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層を備えた電界放出陽極板と、基部、及び、該基部の一面に設けられた陰極導電層を備えた電界放出陰極板と、絶縁性の支持体とを準備する工程と、
前記電界放出陽極板の陽極導電層と前記電界放出陰極板の陰極導電層とを対向させて配置し、更に、前記絶縁性の支持体、電界放出陽極板及び電界放出陰極板が真空空間を構成するように、前記絶縁性の支持体の両端を夫々、前記電界放出陽極板及び前記電界放出陰極板に結合する工程と、
前記真空空間に排気口を配置し、前記絶縁性の支持体と前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板との結合部分に低融点ガラスを塗布した後、熱融着し、前記真空空間内を減圧して前記排気口を密閉し、前記電界放出光源を得る工程と
を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電界放出陽極板には、基板として陰極線の励起下で発光する透明セラミックが用いられている。このような透明セラミック基板により、電界放出陽極板の光透過性及び電子衝撃に対する耐性が効果的に高められ、前記電界放出陽極板の安定性、耐腐食性及び耐磨耗性が効果的に高められる。また、電界放出陽極板が均一に発光し、低コストである。更に、電界放出陽極板を用いて作製された電界放出光源は、発光強度が高く、発光が均一であり、発光性が安定しており、耐腐食性及び耐磨耗性を有しており、使用寿命が長い。更に、本発明の電界放出光源の製造方法は、簡単であり、生産性が高く、低コストであり、工業生産に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電界放出陽極板の構造を模式的に示す図である。
【図２】本発明の電界放出光源の構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の電界放出光源の別の構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の電界放出光源の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の解決すべき技術的課題、技術的解決法及び利点を更に明らかにするため、実施形態及び図面に基づいて本発明を更に詳細に説明する。ただし、ここに記載した具体的な実施形態は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、導電性が高く、光透過性が高く、電子衝撃に対する耐性が安定している電界放出陽極板１を提供する。該電界放出陽極板１は、図１に示すように、透明セラミック基板１０と該透明セラミック基板１０の一面に設けられた陽極導電層１１とを備えており、前記透明セラミック基板１０は、陰極線の励起下で発光する。このように、前記電界放出陽極板１には、基板として陰極線の励起下で発光する透明セラミックが用いられているため、電界放出陽極板１の光透過性及び電子衝撃に対する耐性が効果的に高められる。更に、前記透明セラミック基板により、前記電界放出陽極板１の安定性、耐腐食性及び耐磨耗性が高められ、電界放出陽極板１は、均一に発光して、低コストである。
【００１７】
具体的には、上記の実施形態における透明セラミック基板１０の材料は、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ透明セラミック、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック、及びＬａＧａＯ3 ：Ｔｍ透明セラミックからなる群より選ばれる１つであることが好ましい。このような材料の透明セラミックは、光透過性及び安定性が高く、電子衝撃に対する耐性が高く、且つ優れた耐腐食性及び耐磨耗性を有している。
【００１８】
また、本実施形態における透明セラミック基板１０の厚さは、０．５〜３０ｍｍであることが好ましい。このような厚さの透明セラミック基板１０は、耐圧性及び機械的強度が高く、前記厚さの増加に伴って耐圧性及び機械的強度が高くなる。しかしながら、透明セラミック基板１０が厚すぎると、外観が損なわれ、重量が増加して、生産コストが高くなるため、透明セラミック基板１０の厚さは厚すぎることは好ましくない。陽極導電層１１の厚さは、１０ｎｍ〜３００μｍであることが好ましく、その材料は、金属アルミニウム、銀、マグネシウム、銅、又は金であることが好ましい。前記陽極導電層１１の厚さにより、電子透過効率、導電層の表面抵抗、及び電界放出光源の発光効率が決められる。陽極導電層１１の厚さが増加すると、その表面抵抗もそれに応じて減少するが、電子透過効率が低下するため、電界放出光源の発光効率も低下する。例えば、陽極導電層１１の厚さが厚すぎると、電子が透過できないため、電界放出光源の発光効率が低下する。このため、前記陽極導電層１１の厚さにより、電界放出陽極板１の表面抵抗と電子透過効率との平衡を効果的に保つことができ、電界放出陽極板１の性能を最適化させることができる。前記陽極導電層１１の上記の材料は、優れた電子透過性を有するため、電界放出光源の発光効率を向上させる。
【００１９】
更に、本発明の実施形態によれば、上記の電界放出陽極板１から作製された電界放出光源を提供する。図２及び図３に示すように、該電界放出光源は、電界放出陽極板１、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陽極板１は、透明セラミック基板１０と、該透明セラミック基板１０の一面に設けられた陽極導電層１１とを備えており、透明セラミック基板１０は陰極線の励起下で発光する。電界放出陰極板２は、基部２０と、該基部２０に設けられた陰極導電層２１とを備えている。支持体３の両端は夫々、前記電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に密に結合されており、支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２は真空空間４を構成しており、且つ、電界放出陽極板１の陽極導電層１１と電界放出陰極板２の陰極導電層２１とは互いに対向して配置されている。このように、陽極導電層１１の外面及び陰極導電層２１の外面のいずれも真空空間４内に設けられており、且つ、電界放出光源が上記の電界放出陽極板１を備えているため、発光強度が高く、均一に発光することができ、発光性が安定しており、耐腐食性及び耐磨耗性が優れており、使用寿命が長い。
【００２０】
具体的には、電界放出光源の上記の実施形態では、電界放出陽極板１と電界放出陰極板２との距離は、２００μｍ〜３ｃｍであることが好ましい。このような範囲内の距離であれば、電子が電界放出陽極板１の陽極導電層１１を確実且つ効果的に透過することができ、前記電界放出光源の発光効率が高められ得る。
【００２１】
更に、前記電界放出陰極板２の基部２０は平面状本体２０１を含んでおり、該平面状本体２０１及び前記陽極導電層１１は互いに対向して配置されており、前記平面状本体２０１上に前記陰極導電層２１が設けられている。基部２０の厚さは、０．５〜３０ｍｍであることが好ましい。基部２０は、電界放出陰極板２の耐圧性及び機械的強度を確保し、陰極導電層２１のための支持本体として機能する。電界放出陰極板２の陰極導電層２１は、平面状本体２０１上に設けられた導電層２１０と、該導電層２１０の外面に設けられた陰極層２１１とを備えている。前記導電層２１０は、主に導電すべく機能しており、その抵抗は、０Ωより大きく、７Ω以下であることが好ましい。陰極層２１１は、電子エミッタとして機能しており、陽極導電層１１に向かう安定した電子流を放出する。言うまでもなく、基部２０には、複数の平面状本体が設けられてもよい。上記の支持体３の両端は夫々、下記の複数の態様で前記電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に密に結合されている。
【００２２】
第１の態様：図２に示すように、支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の基部２０の外面とに密に結合されており、陽極導電層１１及び陰極導電層２１のいずれも真空空間４内に設けられている。この態様は、本実施形態において好ましく、前記電界放出陰極板２の性能を同等に実現して、生産コストを更に低減し、電界放出光源の安全性能を向上させる。
【００２３】
第２の態様：図３に示すように、支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに密に結合されており、陰極導電層２１の陰極層２１１が真空空間４内に設けられている。
【００２４】
第３の態様（不図示）：支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに密に結合されており、陽極導電層１１及び陰極層２１１のいずれも真空空間４内に設けられている。或いは、支持体３の両端は夫々、電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の基部２０の外面とに密に結合されており、陰極導電層２１が真空空間４内に設けられている。
【００２５】
具体的には、上記の導電層２１０は、酸化インジウムスズ層、銀層、金属アルミニウム層、金層及びクロム層からなる群より選ばれる１つであることが好ましく、その厚さは、１００μｍ〜２５０ｎｍであることが好ましい。陰極層２１１は、カーボンナノチューブ層、酸化亜鉛ナノワイヤ層及び酸化銅ナノワイヤ層からなる群より選ばれる１つであることが好ましく、その厚さは０．５〜３０μｍであることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の実施形態によれば、上記の電界放出光源の製造方法を更に提供する。該製造方法のフローチャートは、図４に示す通りであり、この製造方法は、
Ｓ１：陰極線の励起下で発光する透明セラミック基板１０、及び、該透明セラミック基板１０の表面に設けられた陽極導電層１１を備えた電界放出陽極板１（図１を参照）と、基部２０、及び、該基部２０の表面に設けられた陰極導電層２１を備えた電界放出陰極板２と、絶縁性の支持体３（図２を参照）とを準備する工程と、
Ｓ２：電界放出陽極板１の陽極導電層１１と電界放出陰極板２の陰極導電層２１とを互いに対向させて配置し、更に、絶縁性の支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成するように、絶縁性の支持体３の両端を夫々、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に結合する工程と、
Ｓ３：真空空間４に排気口（不図示）を配置し、更に絶縁性の支持体３と電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２との結合部分に低融点ガラスを塗布した後、熱融着し、前記真空空間４内を減圧して排気口を密閉し、前記電界放出光源を得る工程と
を含む。
【００２７】
具体的には、上記の電界放出光源の製造方法の工程Ｓ１では、透明セラミック基板１０、陽極導電層１１、基部２０及び陰極導電層２１の材料及び厚さは、上記に述べた通りであり、簡潔さのために重複する説明を省略する。絶縁性の支持体３は、例えば、アセトン、エタノール及び脱イオン水で予め洗浄されていることが好ましい。電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２を得る工程は夫々、以下の通りである。
【００２８】
電界放出陽極板１：透明セラミック基板１０（図１を参照）を準備し、該透明セラミック基板１０を研磨、洗浄及び乾燥し、更に透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１をめっきして、前記電界放出陽極板１を得る。
【００２９】
電界放出陰極板２：基部２０（図２及び図３を参照）を準備し、該基部２０を研磨、洗浄及び乾燥し、更に基部２０の表面に導電層２１０及び陰極層２１１を順番にめっきする。
【００３０】
上記の電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２を得る工程では、透明セラミック基板１０及び基部２０を、アセトン、エタノール及び脱イオン水等を用いて洗浄することが好ましいが、他の方法により洗浄してもよい。乾燥は、空気乾燥、オーブン乾燥等により行われてもよいが、他の方法により行われてもよい。電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１をめっきする方法は、蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法であることが好ましいが、他の方法でもよい。電界放出陰極板２の基部２０の材料は、本技術分野でよく用いられている材料であればよく、酸化インジウムスズ層、銀層、金属アルミニウム層、金層、又はクロム層等の導電層２１０を基部２０の表面にめっきする方法は、蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法であってもよい。また、カーボンナノチューブ層、酸化亜鉛ナノワイヤ層又は酸化銅ナノワイヤ層等の陰極層２１１を導電層２１０の外面にめっきする方法は、印刷法又は成長法であってもよい。
【００３１】
具体的には、上記の電界放出光源の製造方法の工程Ｓ２では、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２に密に結合する方法は、上記に説明されており、簡潔さのために重複する説明を省略する。
【００３２】
具体的には、上記の電界放出光源の製造方法の工程Ｓ３では、熱融着の温度は３８０〜５５０℃であり、時間は５〜９０分であることが好ましく、このような温度及び時間であれば、確実且つ効果的に低融点ガラスを溶融して、絶縁性の支持体３と電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２との結合部分を密に結合することができる。この工程における真空空間４内の減圧は、真空空間４に結合されている排気口により行われる。排気口を配置する方法には、２つの態様がある。第１の態様は、電界放出陰極板２の隅にある小さい穴に排気管を直立させて結合部分を接合した後、排気管を熱融着する態様である。第２の態様は、電界放出陽極板１と電界放出陰極板２との間の支持体３の間隙に排気管を配置し、結合部分を接合した後、排気管を熱融着する態様である。減圧後の真空度は、１×１０-5〜９．９×１０-5Ｐａであることが好ましい。真空空間４内を比較的高い真空度にするために、減圧は減圧ステーションを使用して行われることが好ましく、減圧中に、ゲッターが排気管に設けられていることが好ましい。
【００３３】
上記の電界放出光源の製造方法では、かかる部材を要求に応じて接合して減圧すると、最終製品を得ることができるため、工程が簡単であり、生産性が高く、低コストであり、工業生産に適している。
【００３４】
具体的な実施例に基づき、更に本発明を詳細に説明する。
【００３５】
実施例１
赤色光を放出する電界放出光源の構造は、図２に示す通りである。該電界放出光源は、電界放出陽極板１、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陽極板１は、厚さ０．５ｍｍのＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０と、透明セラミック基板１０の一面に設けられた厚さ１０ｎｍのアルミニウム薄膜の陽極導電層１１とを備えている。電界放出陰極板２は、厚さ０．５ｍｍの基部２０と、基部２０の平面状本体２０１上に設けられた陰極導電層２１とを備えており、陰極導電層２１は、平面状本体２０１上に順番に設けられた厚さ２５０ｎｍのＩＴＯ薄膜の導電層２１０及び厚さ０．５μｍのＣＮＴ薄膜の陰極層２１１を備えている。支持体３の両端は夫々、前記電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の基部２０の平面状本体２０１とに密に結合されており、支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成しており、アルミニウム薄膜の陽極導電層１１、ＩＴＯ薄膜の導電層２１０及びＣＮＴ薄膜の陰極層２１１は真空空間４内に設けられている。アルミニウム薄膜の陽極導電層１１とＣＮＴ薄膜の陰極層２１１とは互いに対向して配置されており、両者間の距離は２００μｍである。
【００３６】
その具体的な製造方法は、以下の通りである。
【００３７】
（１）電界放出陽極板１の製造：Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０を７０×５０×０．５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行い、更にＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０を、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に２０分間の超音波処理を行った後、洗浄したＹ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０に空気乾燥処理を行い、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１としてＡｌ薄膜の層を蒸着する。
【００３８】
（２）電界放出陰極板２の製造：基部２０を７０×６０×０．５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行った後、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に超音波処理を行って空気乾燥処理を行い、更に基部２０の表面にＩＴＯ薄膜の導電層２１０をスパッタリングして、導電層２１０の外面にＣＮＴ薄膜の陰極層２１１を印刷する。
【００３９】
（３）接合：支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成し、且つアルミニウム薄膜の陽極導電層１１とＣＮＴ薄膜の陰極層２１１とが互いに対向して配置されているように、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１の透明セラミック基板１０の外面と電界放出陰極板２の基部２０の平面状本体２０１とに結合して、電界放出陰極板２の隅にある小さい穴に排気管を配置する。更に、予め調製した低融点ガラスを電界放出陰極板２及び電界放出陽極板１と支持体３との結合部分に塗布して３８０℃に加熱し、その温度を９０分間保って接合する。低融点ガラスが冷却され凝固された後、排気口にゲッターを置いて組立体を減圧ステーションに置き、真空空間４内を１×１０-5Ｐａに減圧し、更に加熱して密閉し、赤色光を放出する前記電界放出光源を得る。
【００４０】
実施例２
緑色光を放出する電界放出光源の構造は、図３に示す通りである。該電界放出光源は、電界放出陽極板１、電界放出陰極板２、及び支持体３を備えている。電界放出陽極板１は、厚さ２５ｍｍのＹ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０と、透明セラミック基板１０の一面に設けられた厚さ１００μｍの銀薄膜の陽極導電層１１とを備えている。電界放出陰極板２は、厚さ０.２５ｍｍの基部２０と、基部２０の平面状本体２０１上に設けられた陰極導電層２１とを備えており、陰極導電層２１は、平面状本体２０１上に順番に設けられた厚さ１００μｍのクロム薄膜の導電層２１０と厚さ１０μｍの酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１とを備えている。支持体３の両端は夫々、前記電界放出陽極板１の銀薄膜の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２のクロム薄膜の導電層２１０とに密に結合されており、支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成しており、酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１は真空空間４内に設けられている。銀薄膜の陽極導電層１１と酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１とは互いに対向して配置されており、両者間の距離は０．８ｃｍである。
【００４１】
その製造方法は、以下の通りである。
【００４２】
（１）電界放出陽極板１の製造：Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０を７０×５０×２５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行い、更にＹ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０を、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に３０分間超音波処理を行った後、洗浄したＹ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０に空気乾燥処理を行い、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１として厚さ１００μｍの銀薄膜の層をマグネトロンスパッタリングする。
【００４３】
（２）電界放出陰極板２の製造：基部２０を７０×６０×２５ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行った後、アセトン、無水アルコール及び脱イオン水より順番に超音波処理を行って空気乾燥処理を行い、更に基部２０の表面に厚さ１００μｍのクロム薄膜の導電層２１０をスパッタリングして、導電層２１０の外面に厚さ１０μｍの酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１を印刷する。
【００４４】
（３）接合：支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成するように、銀薄膜の陽極導電層１１及び酸化亜鉛ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１を互いに対向させて配置し、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに結合する。電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２の間の支持体３の間隙に排気管を配置し、更に、予め調製した低融点ガラスを電界放出陰極板２及び電界放出陽極板１と支持体３との結合部分に塗布して、４５０℃に加熱し、その温度を３０分間保って接合する。低融点ガラスが冷却され凝固された後、排気口にゲッターを置いて組立体を減圧ステーションに置き、真空空間４内を５×１０-5Ｐａに減圧し、更に加熱して密閉し、緑色光を放出する前記電界放出光源を得る。
【００４５】
実施例３
青色光を放出する電界放出デバイスを製造する。電界放出デバイスの構造は実施例１に記載されている構造と同様であるが、相違点は、支持体３の両端が夫々、電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の基部２０の外面とに密に結合されており、陰極導電層２１が真空空間４内に設けられていることである。その製造方法は、以下の通りである。
【００４６】
（１）電界放出陽極板１の製造：ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０を７０×５０×３０ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行い、更に、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０を、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に３０分間超音波処理を行った後、洗浄したＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０に空気乾燥処理を行い、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック基板１０の表面に陽極導電層１１として厚さ３００μｍのマグネシウム薄膜の層をマグネトロンスパッタリングする。
【００４７】
（２）電界放出陰極板２の製造：基部２０を７０×６０×３０ｍｍのサイズに切断し、その上下の両面に研磨処理を行った後、アセトン、無水エタノール及び脱イオン水により順番に超音波処理を行って空気乾燥処理を行い、更に基部２０の表面に厚さ３５０ｎｍのアルミニウム薄膜の導電層２１０をスパッタリングして、導電層２１０の外面に厚さ３０μｍの酸化銅ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１を印刷する。
【００４８】
（３）接合：支持体３、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２が真空空間４を構成するように、且つマグネシウム薄膜の陽極導電層１１及び酸化銅ナノワイヤ薄膜の陰極層２１１間の距離が３ｃｍであるように陽極導電層１１及び陰極層２１１を互いに対向させて配置し、支持体３の両端を夫々、前記電界放出陽極板１の陽極導電層１１の外面と電界放出陰極板２の陰極導電層２１の外面とに結合し、電界放出陽極板１及び電界放出陰極板２の間の支持体３の間隙に排気管を配置する。更に、予め調製した低融点ガラスを電界放出陰極板２及び電界放出陽極板１と支持体３との結合部分に塗布して、５５０℃に加熱し、その温度を５分間保って接合する。低融点ガラスが冷却され凝固された後、組立体を減圧ステーションに置き、真空空間４内を９．９×１０-5Ｐａに減圧し、更に加熱して密閉し、青色光を放出する前記電界放出光源を得る。
【００４９】
上記の記載は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で行われるいかなる変更、同等の置換及び改良なども、すべて本発明の権利範囲内に含まれるべきである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明セラミック基板と、該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層とを備えており、
前記透明セラミック基板は、陰極線の励起下で発光することを特徴とする電界放出陽極板。
【請求項２】
前記透明セラミック基板の材料は、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 Ｏ2 Ｓ：Ｅｕ透明セラミック、Ｙ2 ＳｉＯ5 ：Ｔｂ透明セラミック、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ透明セラミック、ＬａＡｌＯ3 ：Ｔｍ透明セラミック、ＬａＧａＯ3 ：Ｔｍ透明セラミックからなる群より選ばれる１つであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出陽極板。
【請求項３】
前記透明セラミック基板の厚さは、０．５〜３０ｍｍであり、
前記陽極導電層の厚さは、１０ｎｍ〜３００μｍであり、
前記陽極導電層の材料は、金属アルミニウム、銀、マグネシウム、銅又は金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界放出陽極板。
【請求項４】
電界放出陽極板、電界放出陰極板、及び支持体を備えている電界放出光源であって、
前記電界放出陽極板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部材であり、
前記電界放出陰極板は、基部と、該基部の一面に設けられた陰極導電層とを備えており、
前記陽極導電層及び前記陰極導電層は互いに対向して配置されており、
前記支持体の両端は夫々、前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板に密に結合されており、
前記支持体、電界放出陽極板、及び電界放出陰極板は真空空間を構成していることを特徴とする電界放出光源。
【請求項５】
前記電界放出陽極板と電界放出陰極板との間の距離は、２００μｍ〜３ｃｍであることを特徴とする請求項４に記載の電界放出光源。
【請求項６】
前記基部は、平面状本体を備えており、
前記平面状本体及び前記陽極導電層は互いに対向して配置されており、
前記陰極導電層は、前記陽極導電層と対向する前記平面状本体の一面に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の電界放出光源。
【請求項７】
前記陰極導電層は、前記平面状本体上に設けられた導電層と、前記導電層の外面に設けられた陰極層とを備えており、
前記導電層は、酸化インジウムスズ層、銀層、金属アルミニウム層、金層又はクロム層であり、
前記陰極層は、カーボンナノチューブ層、酸化亜鉛ナノワイヤ層又は酸化銅ナノワイヤ層であり、
前記基部の厚さは、０．５〜３０ｍｍであり、前記導電層の厚さは、１００μｍ〜２５０ｎｍであり、前記陰極層の厚さは、０．５〜３０μｍであることを特徴とする請求項６に記載の電界放出光源。
【請求項８】
電界放出光源の製造方法であって、
陰極線の励起下で発光する透明セラミック基板、及び該透明セラミック基板の一面に設けられた陽極導電層を備えた電界放出陽極板と、基部、及び該基部の一面に設けられた陰極導電層を備えた電界放出陰極板と、絶縁性の支持体とを準備する工程と、
前記電界放出陽極板の陽極導電層と前記電界放出陰極板の陰極導電層とを互いに対向させて配置し、更に、前記絶縁性の支持体、電界放出陽極板及び電界放出陰極板が真空空間を構成するように、前記絶縁性の支持体の両端を夫々、前記電界放出陽極板及び前記電界放出陰極板に結合する工程と、
前記真空空間に排気口を配置し、前記絶縁性の支持体と前記電界放出陽極板及び電界放出陰極板との結合部分に低融点ガラスを塗布した後、熱融着し、前記真空空間を減圧して前記排気口を密閉し、前記電界放出光源を得る工程と
を含むことを特徴とする電界放出光源の製造方法。
【請求項９】
前記電界放出陽極板を準備する工程は、透明セラミック基板を準備し、該透明セラミック基板を洗浄して乾燥した後、前記透明セラミック基板の一面に陽極導電層をめっきして、前記電界放出陽極板を得る工程を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の電界放出光源の製造方法。
【請求項１０】
減圧後の真空度は、１×１０-5〜９．９×１０-5Ｐａであり、
熱融着の温度は、３８０〜５５０℃であり、前記熱融着の時間は５〜９０分であり、
前記透明セラミック基板の一面に、蒸着法又はマグネトロンスパッタリング法により前記陽極導電層をめっきすることを特徴とする請求項９に記載の電界放出光源の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2013541134.tif 000007
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013541134.tif 000008
【国際調査報告】
2013541134.tif 000009
2013541134.tif 000010
2013541134.tif 000011
2013541134.tif 000012
2013541134.tif 000013
2013541134.tif 000014
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