(57)【要約】【課題】本発明は、電界放出型平面光源に関する。【解決手段】本発明の電界放出型平面光源は、表面を含む基板と、該基板の表面に設置される透明な導電陰極層と、該透明な導電陰極層に設置されるエミッタと、前記透明な導電陰極層と所定の距離で離れる陽極層と、前記陰極層に対向して、前記陽極層に設置される反射層と、前記反射層に設置される蛍光層と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を含む基板と、
該基板の表面に設置される透明な導電陰極層と、
該透明な導電陰極層に設置されるエミッタと、
前記透明な導電陰極層と所定の距離で離れる陽極層と、
前記陰極層に対向して、前記陽極層に設置される反射層と、
前記反射層に設置される蛍光層と、
を含むことを特徴とする電界放出型平面光源。
【請求項２】
前記エミッタは、カーボンナノチューブ層を含み、
該カーボンナノチューブ層は少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルムから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ層の厚さは０．５〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブフィルムは複数のカーボンナノチューブを含み、
前記複数のカーボンナノチューブは同じ方向に沿って、前記基板に平行に配列されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブシートが端と端とで接続されて構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【請求項６】
前記エミッタは、複数の電子放出素子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【請求項７】
前記透明な導電陰極層に対向して、前記基板の前記表面の反対面に光拡散部が設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【請求項８】
前記光拡散部は前記基板と一体成型されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型平面光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出型平面光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、平面光源は表示技術領域において多く応用されている。平面光源は、多数の受光表示装置（例えば液晶表示装置）の内部に均一な入射光を形成させるために利用されている。一般的に、ＬＣＤにおいて利用される平面光源は、光学手段により線状光源を平面光源に変換する。しかし、従来の平面光源には、光エネルギーの利用効率が低いという課題がある。
【０００３】
光エネルギーを有効に利用するために、電界放出型平面光源が開示されている。該電界放出型平面光源は、陰極電極と、該陰極電極から所定の距離で分離される透明な陽極電極と、該陽極電極に形成される蛍光層と、を含む。前記陰極電極及び前記陽極電極の間に所定の電圧が印加される場合、前記陰極電極から電子が放出されて前記陽極電極の方向に飛び出して、前記蛍光層に衝突されて可視光が生じる。この場合、該可視光は前記陽極電極を透過して平面光源が形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電界放出型平面光源においては、前記可視光が直接前記陽極電極から射出されるので、前記蛍光層の厚さ又は電子放出が不均一である場合、前記蛍光層からの可視光が不均一となる。この結果、前記電界放出型平面光源の輝度の均一性が低いという課題がある。
【０００５】
従って、従来の電界放出型平面光源の輝度が不均一であるという課題を解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は輝度が均一である電界放出型平面光源を提供する。
【０００７】
本発明の電界放出型平面光源は、表面を含む基板と、該基板の表面に設置される透明な導電陰極層と、該透明な導電陰極層に設置されるエミッタと、前記透明な導電陰極層と所定の距離で離れる陽極層と、前記陰極層に対向して、前記陽極層に設置される反射層と、前記反射層に設置される蛍光層と、を含む。
【０００８】
前記エミッタは、カーボンナノチューブ層を含む。該カーボンナノチューブ層は少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルムから構成されている。
【０００９】
前記カーボンナノチューブ層の厚さは０．５〜１００μｍであることが好ましい。
【００１０】
前記カーボンナノチューブフィルムは複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブは同じ方向に沿って、前記基板に平行に配列されている。
【００１１】
前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブシートが端と端とで接続されて構成されている。
【００１２】
前記エミッタは、複数の電子放出素子を含む。
【００１３】
前記透明な導電陰極層に対向して、前記基板の前記表面の反対面に光拡散部が設置されている。
【００１４】
前記光拡散部は前記基板と一体成型されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電界放出型平面光源は、均一な輝度を実現することができ、光エネルギーを高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１を参照して、本実施形態に係る電界放出型平面光源１０は、基板１１と、透明な導電陰極層１１２と、エミッタ１２と、蛍光層１３と、光反射層１４と、陽極層１５と、複数のスペーサー１６と、を含む。前記透明な導電陰極層１１２は前記基板１１の表面に設置されるが、前記エミッタ１２は前記透明な導電陰極層１１２に設置される。前記陽極層１５は前記複数のスペーサー１６により、前記エミッタ１２から分離されて真空チャンバーが形成されている。前記光反射層１４は前記エミッタ１２に対向して、前記陽極層１５に形成されている。前記蛍光層１３は、前記光反射層１４に形成されている。
【００１８】
前記スペーサー１６は、ガラス又はセラミックなどの絶縁材料からなり、前記エミッタ１２及び前記陽極層１５の間を絶縁状態に保持させるように設置されている。前記陽極層１５は金属からなり、又は絶縁材料の表面に導電層（図示せず）が塗布されて形成される。該導電層は、金、銀、銅、アルミニウム又はニッケルからなる。前記光反射層１４は、さらに光拡散板又は膜（図示せず）を含むことができる。該光拡散板／膜は、前記陽極層１５の表面に設置される。前記導電層が銀又はアルミニウムなどの高反射性を有する材料からなる場合、前記光反射層１４を設置せず、前記導電層を前記光反射層として利用することができる。
【００１９】
前記基板１１はガラスなどの透明材料からなり、平板型に形成されている。前記透明な導電陰極層１１２は、透明な導電材料（例えば、ＩＴＯ）からなる。前記エミッタ１２は透明なカーボンナノチューブフィルムからなり、該カーボンナノチューブフィルムの厚さは０．５〜１００μｍにされている。さらに、前記カーボンナノチューブフィルムは、粘着剤又はテープにより前記透明な導電陰極層１１２に粘着されることができる。
【００２０】
前記カーボンナノチューブフィルムは、次の工程により製造される。第一段階では、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、高度に配列されるカーボンナノチューブアレイであることが好ましい。第二段階では、引出しの手段（例えば、粘着テープ）を利用して、前記カーボンナノチューブアレイから、所定の幅を有する複数のカーボンナノチューブシートを選定する。第三段階では、均一な速度で、前記カーボンナノチューブアレイから前記カーボンナノチューブシートを引出す。
【００２１】
さらに、前記第三段階において、前記カーボンナノチューブシートの引出し方向は、前記カーボンナノチューブアレイの成長方法に垂直な方向である。最初のカーボンナノチューブシートを引出した後、次のカーボンナノチューブシートは前のカーボンナノチューブシートと分子間力で接続されている。これにより、前記複数のカーボンナノチューブシートは端と端とで接続されて連続のフィルムの形状に形成される。前記カーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブは、それぞれ引出し方向に平行に配列されている。
【００２２】
勿論、複数の前記カーボンナノチューブフィルムを、同じ又は異なる方向に沿って重ね合わせて、カーボンナノチューブ層を形成することができる。前記カーボンナノチューブ層において、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、それぞれ分子間力で緊密に接続されている。前記カーボンナノチューブ層の厚さは、０．５〜１００μｍである。
【００２３】
本実施形態の平面光源１０が作用する場合、前記エミッタ１２から電子が放出され、該電子は、前記陽極層１５に設置される前記蛍光層１３に衝突して可視光が生じる。一部の可視光は、直接前記基板１１から射出されるが、他の可視光は、前記光反射層１４で反射されてから、前記基板１１から射出される。前記真空チャンバーにおいて、前記光は異なる段階で、前記基板及び前記陽極層１５の間に伝送されるので、本実施形態の平面光源は均一な輝度が実現される。
【００２４】
（実施形態２）
図２及び図３を参照すると、本実施形態の電界放出型平面光源２０は、実施形態１と比べて、次の異なる点がある。
【００２５】
基板２１に透明な導電陰極層２２４が設置されている。該透明な導電陰極層２２４は、ＩＴＯからなる。前記電界放出型平面光源２０のエミッタ２２は、複数の格子状の電子放出素子２２２を含む。該電子放出素子２２２は、前記陰極層２２４に設置され、カーボンナノチューブ、導電粒子、低融点のガラスからなる。前記電子放出素子２２２は、プリズム状、立方体状、柱状、錐体状、円錐台状又はそれらの組み合わせの形状に形成されている。本実施形態において、前記電子放出素子２２２は立方体状に形成され、側辺の長さは５０ｎｍ〜１ｍｍにされている。
【００２６】
また、前記基板２１の、前記陰極層２２４が設置された表面の反対側に、拡散部２７が形成されている。該拡散部２７は、複数の拡散構成２７２を含む。該拡散構成２７２は、円柱形、半円形、ピラミッド状、角錐台状又はそれらの組み合わせの形状に形成されている。本実施形態において、前記拡散構成２７２は、射出成型方法により、ピラミッド状に形成される。
【００２７】
前記電子放出素子２２２は、シルク印刷などの塗布方法で、次の段階により製造される。
【００２８】
第一段階では、カーボンナノチューブペーストを提供する。該カーボンナノチューブペーストは、５〜１５ｗｔ％のカーボンナノチューブと、１０〜２０ｗｔ％の導電粒子と、５ｗｔ％の低融点のガラス粒子と、６０〜８０ｗｔ％の有機基質とを混合して形成される。前記導電粒子は、ＩＴＯ又は銀であり、前記カーボンナノチューブ及び前記透明な導電基板の間に電気接続を実現するために設置されている。該有機基質は、安定剤であるエチルセルロース（Ｅｔｈｙｌ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）と、溶剤であるテルピネオールと、可塑剤であるフタル酸ジブチル（Ｄｉｂｕｔｙｌ  Ｐｈｔｈａｌａｔｅ）とからなる。前記複数のガラス粒子及び導電粒子を均一に前記有機基質に分散させるために、低パワーの超音波処理を行って、遠心処理を行うことができる。本実施例において、前記テルピネオールと、前記フタル酸ジブチルと、前記エチルセルロースと、は、９０：５：５の比で形成されている。
【００２９】
前記カーボンナノチューブの長さは、５〜１５μｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブが短くなるほど、前記平面光源の電界放出性は低下することになる。しかし、前記カーボンナノチューブが長過ぎる場合、カーボンナノチューブが湾曲又は破損する可能性が高くなる。前記低融点のガラス粒子の融点は４００〜５００℃であってよい。前記ガラス粒子を焼結することにより、前記カーボンナノチューブと前記透明な導電陰極基板２２４とを緊密に結合させることができる。
【００３０】
第二段階では、スクリーン印刷方法によりテンプレートを製造する（スクリーンに活性化材料を塗布して、露光及びプロファイリングをして貫通孔を形成する）。
【００３１】
第三段階では、例えばゴム製のブレードを利用して、前記カーボンナノチューブペーストを前記貫通孔に流入させる。
【００３２】
第四段階では、反応炉（７５℃〜１２０℃で蒸発及び／又は燃焼させる）又は室内の雰囲気において、前記基板２１を乾燥させて前記カーボンナノチューブペーストが含有した有機基質を除去させる。この時、前記ガラス粒子は溶融状態になり、前記カーボンナノチューブ及び前記透明な導電陰極層２２４を接続する。前記透明な導電陰極層２２４は、前記ガラス粒子の融点より高い材料からなる。
【００３３】
該第四段階では、前記平面光源の電界放出特性を高めるために、前記カーボンナノチューブを前記ペーストから露出させるように前記電子放出素子２２２を研磨することが好ましい。また、本実施形態において、前記電子放出素子２２２において、隣接する二つの電子放出素子の間の距離は、１０μｍ〜１０ｍｍである。
【００３４】
実施形態１と比べて、本実施形態における電界放出型平面光源１０は、電子放出密度が高く、光の均一性が高いという優れた点がある。
【００３５】
（実施形態３）
図４を参照すると、本実施形態の電界放出型平面光源３０は実施形態２と比べて、次の異なる点がある。本実施形態の基板３１及び光拡散板３７は、例えば、射出成型法により一体形成されている。これによれば、前記基板３１及び前記光拡散板３７の間に界面が形成されない。従って、本実施形態の電界放出型平面光源３０は、良好な透過率及び発光性を有する。
【００３６】
（実施形態４）
図５を参照すると、本実施形態の電界放出型平面光源４０は、実施形態３と比べて、次の異なる点がある。前記電界放出型平面光源４０には、基板４１の両方の表面に光拡散部（図示せず）が形成されている。前記光拡散部及び前記基板４１は一体成型されている。前記基板４１の両方の表面に形成される前記光拡散部は、射出成型法（例えば、金型に溶融状態のガラスを注入すること）又はガラスエッチング法（例えば、ガラス基板４１をエッチングして加工すること）により形成されている。前記基板４１及び前記光拡散部の間に界面が形成されず、光が前記光拡散部で拡散されるので、前記基板４１から射出される光は、均一性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態１に係る電界放出型平面光源の模式図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る電界放出型平面光源の模式図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る電界放出型平面光源の模式図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る電界放出型平面光源の模式図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る電界放出型平面光源の模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電界放出型平面光源
１１  基板
１１２  透明な導電陰極層
１２  エミッタ
１３  蛍光層
１４  光反射層
１５  陽極層
１６  スペーサー
２０  電界放出型平面光源
２１  基板
２２  エミッタ
２２４  透明な導電陰極層
２７  拡散部
２７２  拡散構成
３０  電界放出型平面光源
３１  基板
３７  拡散部
４０  電界放出型平面光源
４１  基板
【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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