(57)【要約】【課題】発光感度を増大させた電界発光素子を実現し，電界発光素子利用して電力線の検電器及び通電表示電力線及び回路基板欠陥検査装置等を実現する。【解決手段】本発明の電界発光素子は電界により発光する電気光学物質中に微小尖鋭端を有する導体片を分散させて構成し，縁端効果による電界集中を利用して実質的に発光感度を増大させる。導体片は区分化された導体板上に形成しても良く，カーボンナノチューブを採用して低コストで実現できる。電界発光素子をテープ状に形成して検電器を，外装被覆の一部に形成して通電表示電力線を，さらに透明電極，電界発光素子，被検査回路基板の順に積層配置して回路基板欠陥検査装置を実現する。【選択図】  図１
2004164855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界により発光する電気光学物質中に微小径の尖鋭端を有する導体片を分散させ，尖鋭端近傍に於ける電界集中により実質的に発光感度を増したことを特徴とする電界発光素子
【請求項２】
請求項１記載の電界発光素子に於いて，尖鋭端を有する導体片の底辺或いは導電性微細繊維構造物質の一端を導体板に接するよう形成させ，前記電気光学物質を導体片或いは導電性微細繊維構造物質周囲に近接配置して構成したことを特徴とする電界発光素子
【請求項３】
請求項２記載の電界発光素子に於いて，前記導体板は一つ或いは複数の尖鋭端を有する導体片或いは導電性微細繊維構造物質毎に区分化されていることを特徴とする電界発光素子
【請求項４】
請求項２或いは３記載の電界発光素子に於いて，前記導体板を透明導体板で形成し，導体片或いは導電性微細繊維構造物質と透明導体板と電気光学物質とを交互に積層して構成して発光量を増大させたことを特徴とする電界発光素子
【請求項５】
少なくとも一方の電極板を透明導体電極板として透明導体電極板と導体電極板とで請求項１或いは２或いは３或いは４記載の電界発光素子を挟む構成として，透明導体電極板と導体電極板間に電圧を加えるよう構成したことを特徴とする電界発光素子
【請求項６】
請求項２或いは３或いは５記載の電界発光素子に於いて，前記導体板は一方の電位を与えられる導体電極板として尖鋭端を有する導体片の底辺或いは導電性微細繊維構造物質の一端は前記導体電極板と同電位となるよう実質的に接続されていることを特徴とする電界発光素子
【請求項７】
請求項５或いは６記載の電界発光素子に於いて，導体電極板は区分化され，透明導体電極板と導体電極板間の区分的な電圧印加により区分毎の発光制御を可能としたことを特徴とする電界発光素子
【請求項８】
少なくとも透明導体電極板と，請求項１或いは２或いは３或いは４記載の電界発光素子と，被検査回路基板の所定の部分に電位を与える区分電位制御手段と，二次元受光識別手段とより構成し，透明導体電極板及び電界発光素子及び被検査回路基板とをこの順で積層近接させ，透明導体電極板と被検査回路基板の回路パターンとの間に区分電位制御手段により電圧を加え，二次元受光識別手段により少なくとも発光の位置，発光強度を識別して被検査回路基板の欠陥有無を検知する回路基板欠陥検査装置
【請求項９】
請求項１或いは２或いは３或いは４記載の電界発光素子をフレキシブルで接着層を有するテープ状に形成し，電力線近傍に配置して発光の有無により電力線の通電を検知する事を特徴とする検電器
【請求項１０】
請求項５記載の電界発光素子及び支持体とより構成され，電界発光素子の電力線芯線とは遠い側の透明導体電極板を大地或いは電力線の対の電力線の電位に高抵抗材或いは静電容量結合手段により近づけ，発光の有無により通電有無を検知する事を特徴とする検電器
【請求項１１】
少なくとも外周側から透明導体電極板，電界により発光する電気光学物質及び支持体とより構成され，電力線とは遠い側となる透明導体電極板を大地或いは電力線の対の電力線の電位に高抵抗材或いは静電容量結合手段により近づけ，発光の有無により通電有無を検知する事を特徴とする検電器
【請求項１２】
請求項９或いは１０或いは１１記載の検電器に於いて，少なくとも電気光学物質より電力線側に第一の光反射層，電気光学物質に関して電力線から遠くなる側に透明物質よりなる導光層，第二の光反射層を配置して電気光学物質よりの光を封じ，第二の光反射層に設けた光反射層欠落部より前記封じられた光を漏洩させて光強度を増し，或いは前記光反射層欠落部により所定のパターンを形成して発光有無の視認性を向上した事を特徴とする検電器
【請求項１３】
請求項１或いは２或いは３或いは４記載の電界発光素子を電力線被覆の全部或いは一部とし，発光の有無により電力線の通電を表示する事を特徴とする通電表示電力線
【請求項１４】
請求項６記載の電界発光素子に於ける導体電極板は電力線芯線として請求項６記載の電界発光素子を電力線被覆の全部或いは一部とし，発光の有無により電力線の通電を表示する事を特徴とする通電表示電力線
【請求項１５】
請求項１３或いは１４記載の通電表示電力線に於いて，電気光学物質より外側に透明導電層を有し，透明導電層を大地或いは電力線の対の電力線の電位に静電容量結合により近づける事で電気光学物質に加えられる電位差を増して発光の有無により通電有無を検知する事を特徴とする検電器
【請求項１６】
少なくとも被覆内に透明導電層と，透明導電層及び芯線間に電界により発光する電気光学物質とを有し，透明導電層と大地或いは対となる電力線との間の静電容量結合を利用して前記電気光学物質に加えられる電界強度を大として通電により発光表示する事を特徴とする通電表示電力線
【請求項１７】
請求項１５或いは１６記載の通電表示電力線を互いの芯線間に電圧が加えられる対の電力線とし，外周側に配置された透明導電層同士が実質的に同電位となるよう接続されて発光感度を向上できることを特徴とする通電表示電力線
【請求項１８】
対をなす電力線の一方を請求項１５或いは１６記載の通電表示電力線とし，その外周側に配置された透明導電層を対とする他方の電力線芯線と実質的に同電位となるよう高抵抗導電層或いは大電流で溶断する溶断導電層を介して接続されて発光感度を向上できることを特徴とする通電表示電力線
【請求項１９】
請求項１３或いは１４或いは１５或いは１６或いは１７或いは１８記載の通電表示電力線に於いて，少なくとも電気光学物質より内側に第一の光反射層，電気光学物質より外側に透明物質よりなる導光層，第二の光反射層を配置して電気光学物質よりの光を封じ，第二の光反射層に設けた光反射層欠落部より前記封じられた光を漏洩させて光強度を増し，或いは前記光反射層欠落部により所定のパターンを形成して発光有無の視認性を向上した事を特徴とする通電表示電力線
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，電界によって発光する電界発光素子に拘わり，特に比較的小さな電界によって発光する電界発光素子，さらにはその特長を利用して実現する電力線への通電有無を検知する検電器，通電を表示する電力線，回路基板欠陥を識別検知する回路基板欠陥検査装置等に拘わる。
【０００２】
【従来の技術】
電界によって発光する電界発光素子は，誘電体中に電界発光蛍光体を分散させた発光層の両側に導体電極板を配置し，その少なくとも一方を透明電極板として，これら電極間に交流電圧を印加することにより発光させる素子である。電界発光素子の主な用途としては，各種ディスプレイデバイスのバックライト，ディスプレイデバイスを構成することも行われている。
【０００３】
電界発光素子に用いられる電界発光蛍光体としては，硫化亜鉛を母体とし，これに付活剤として銅やマンガンを含有させたものが一般的である。硫化亜鉛に付活剤として銅を含有させた蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ）は，青色ないし青緑色発光の電界発光蛍光体として用いられている。また，硫化亜鉛に付活剤として銅およびマンガンを含有させた蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ）は，橙色発光の電界発光蛍光体として用いられている。
【０００４】
これら製品実用化されている例では，数百ボルト，数百ヘルツの交流電源を電極間に加えており，電界蛍光体近傍において，数ボルト／ミクロンメートルの電界強度を要している。
【０００５】
一方，本発明で通電検知を行おうとする電力線では一般に１００ボルト以上の交流が使用され，この電力線が通電状態であるか否かの検知には電力線から漏れ出る微弱電流を検知する検電器が従来から製品化されているが高価である。電力線の被覆或いはその一部を電界発光素子で構成し，発光の有無によって電力線の通電状態を知ることが出来れば安価で感電事故防止等に有用であるが，家庭に引き込まれる電力線への応用面で現行の電界発光素子では発光感度が不足する。
【０００６】
また，電子回路基板では回路パターンが微細化の一途を辿り，また検査速度の向上が強く求められているが，製造された回路基板の各回路パターンにそれぞれ電気的に接続通電して良否を判定する方法では対応が次第に困難になっている。この解決手段として回路基板の所定のパターンに直接接触或いは静電容量結合により電気的に接続して電位の与えられている回路パターンの形状，位置を液晶を含む電気光学素子を用いて光学的に検知，識別する方法が提案されているが，電気光学素子の電界感度が低いために高速度で高電圧のスイッチング制御を要するとの困難に遭遇している。
【０００７】
さらにまた，液晶，有機ＥＬ等携帯用途に優れた表示装置は既に存在するが，それらに加えて電気光学素子の感度を高めることが出来れば，低電圧動作可能な表示装置を提供できることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は，発光感度を従来技術より実質的に高めることの出来る電界発光素子を実現し，それを用い或いは視認性を向上できる工夫を施して通電表示可能な被覆を持つ電力線，電力線の検電器及び回路基板欠陥検査装置等を実現提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による電界発光素子は交流電界により発光する電気光学物質中に微小径の尖鋭端を有する導体片を分散させて構成し，電界中に置かれた導体片の尖鋭端近傍の電界が増大することを利用して発光させ実質的に発光感度を増大させる。前記導体片は区分化された導体板上に形成しても，透明導体板上に形成して電気光学物質と交互に積層形成しても良い。
【００１０】
半径が数十ナノメートル程度の先鋭端を有する円錐或いは四角錐等を形成する技術は電界放出型の冷陰極形成技術として例えば，特開平０６−２６７４０３，特開平０６−１１１７１２，特開平０６−０５２７８８として知られており，技術的に可能な段階である。
【００１１】
前記導体片を偏在させて固定の発光パターンを実現することも，或いは前記導体電極を導体片毎に分割絶縁して区分的に駆動電圧を制御して所望の発光パターンを形成することも可能である。
【００１２】
前記尖鋭端を有する導体片は微細加工技術により形成するが，より低コストを指向した導体片としては導電性微細繊維構造物質を採用する。導電性微細繊維構造物質の典型的な例はカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）であり，以下ＣＮＴとして説明する。ＣＮＴは，炭素原子が規則的に配列されたグランフェンシートをチューブ状に丸めた中空の円筒形状を有し，外径がナノメートル（ｎｍ）オーダーで、長さが０．５〜数１０μｍという極めてアスペクト比が高い微小な物質である。このような形状のＣＮＴでは，先端部分に電界集中が起こり易く，製法も微細加工に依らないので低コスト化が期待できる。
【００１３】
上記の電界発光素子を利用して，テープ状に形成，交流電力線の外装被覆の一部として形成，また携帯或いは高所の電力線にアクセス可能な支持体に装着して電力線の通電有無を検知する検電器を実現することも可能になる。更に感度を高めるには大地の電位，或いは対となる電力線の電位を前記検電器に近接させるよう導体を大地，対となる電力線に近接させる等の手段で更に効果が上がる。
【００１４】
また，透明電極，電界発光素子，被検査回路基板の順に積層配置し，透明電極と被検査回路基板の所定パターン間に電圧を加えて発光有無，位置等を光学的に識別するよう構成して回路基板欠陥検査装置を実現できる。
【００１５】
【作用】
平等電界中に置かれた尖鋭端を有する導体片は誘導された電荷が尖鋭端に集中して先鋭端近傍の電界を局部的に高めることは知られており，この尖鋭端を有する導体片を電界発光物質中に分散させて比較的低い電界強度条件でも発光を可能とする。導体片は区分化された導体板上に形成して配向すれば更に効果があり，カーボンナノチューブを採用して低コスト化も可能である。
【００１６】
この電界発光素子をテープ状に形成して検電器を構成，或いは外装被覆の一部に形成して通電表示電力線を構成し，さらに透明電極，電界発光素子，被検査回路基板の順に積層配置して回路基板欠陥検査装置を実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による電界発光素子及び電界発光素子を用いた検電器及び通電表示電力線及び回路基板欠陥検査装置について，その実施例及び原理作用等を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は，第一の実施例である電界発光素子及びその原理説明のための図を示し，図１（ａ）は電界発光素子の構造断面を，図１（ｂ）は発光感度を実効的に向上する原理説明の図をそれぞれ示す。同図において，電界発光素子は透明導体電極層１１，電界発光層１２，尖鋭端を有する導体片１３，反射絶縁層１６，導体電極層１７等の積層構造として構成される。
【００１９】
図示していない樹脂，セラミック等の基板上に銅，アルミニウム等の導体電極層１７をメッキ，蒸着等で形成した後，エッチングにより導体電極層１７を微小区画に分割するよう部分的に除去し（番号１８），その上に例えばＴｉＯ２やＢａＴｉＯ３などの高反射性無機酸化物粉末を，シアノエチルセルロースなどの高誘電率を有する有機高分子バインダ中に分散含有させた反射絶縁層１６を積層形成する。
【００２０】
透明導体層１４はＩＴＯ膜などを被着して形成し，導体電極層１７と同様に微小区画に分割する（番号１５は絶縁区分を示す）。その後，円錐形状の導体片１３を形成する。円錘形状の形成にはエッチングプロセスを利用して微細加工を行う方法や、成膜材料をスパッタして斜入射堆積する方法等が電界放出型冷陰極構造の形成に関して特開２００２−１９０２４８，特開２００２−１５７９５２，特開２００１−３０７６１９他により知られている。これらの例に於いてはシリコンの加工技術を利用するので錐体はシリコン材料をベースに行われているが，シリコンで錐体を作成した後に外周を薄い金属導電層で被覆すれば良い。また，錐体をシリコン他の周状障壁で囲むよう形成することがある。本実施例で周状の障壁は特に必要としないが，加工プロセス上に有利であるならそのまま残しても機能に支障は無い。
【００２１】
電界発光層１２は，例えば硫化亜鉛系蛍光体粒子の個々の表面に対して防湿処理を行い絶縁性の樹脂中に分散させてもよい。すなわち，電界発光蛍光体はアルミナ、シリカ、チタニアなどから選ばれる少なくとも１種の保護膜（防湿膜）を有し，それらを層状に塗布して形成しても良い。従来の電界発光蛍光体自体の作成法は公知であり，例えば特開２００２−２３５０８０等で知られる。また，電界発光蛍光体として特開２００２−１１４９７４に記載されるような酸化物よりなる電界発光蛍光体を用いれば，それ自身が絶縁体であり，酸化劣化に対して強いので電界発光層１２及び周辺の層構成の構成をシンプルに出来る。
【００２２】
透明な導体電極層１１はＩＴＯ膜などを被着形成させるが，更にその上に透明樹脂よりなる保護層を積層させる事が望ましい。
【００２３】
このように構成した電界発光素子の透明導体電極層１１，導体電極層１７間に所定の交流電圧を加えて電界発光層１２を発光させるが，従来の電界発光蛍光体の例では少なくとも２ボルト／ミクロンメートル以上の電界強度を要している。本発明ではこの電界強度に関する発光感度を実効的に改善した電界発光素子を実現するもので図１（ｂ）を用いてその原理作用を説明する。
【００２４】
図１（ｂ）は原理説明のための図であって，図１（ａ）に示す尖鋭端を有する導体片１３が平等電界中に置かれた場合に等電位線がどのように変化するかを模式的に示している。同図において，点線１９は導体片１３が存在しない，或いは導体片１３から離れた位置における等電位線を示し，太い点線１ａは導体片１３近傍で導体片１３の存在によって乱された電界を示す等電位線を示している。
【００２５】
電界中に置かれた導体片１３はほぼ等電位となり，その結果その電位と異なる等電位線は導体片１３から離れた位置を通ることになる。図１（ｂ）に示す等電位線１ａはその様子を示し，等電位線１９と直角方向に等電位線１ａ間の距離は小さくなるので電界強度は導体片１３近傍で大になる。特に導体片１３の尖鋭端近傍１ｂでは等電位線の変化が急となるので縁端効果として知られるように電界強度は大となる。
【００２６】
この縁端効果はまた以下のように説明することも出来る。すなわち，等電位線１９と直交方向の電界により，導体片１３には電界方向に正負の電荷が誘起される。正或いは負それぞれの電荷総量は等しく，導体片１３の尖鋭端及びその対極である錐体底部にそれぞれ誘起される。等電位線１ａに示す導体片１３近傍の電界は等電位線１９で示す元々の電界と，これら誘起された電荷に基づく電界との合成であると説明することが出来る。この場合，導体片１３の尖鋭端には電荷が集中するために尖鋭端近傍１ｂの電界は大となる。
【００２７】
図１（ａ）に於いて，導体片１３は区分化された透明導体層１４と接するよう形成したが，実質的に導体片１３の底面の面積を拡大して誘起される電荷量を大とし，また区分化することにより特定の導体片１３に電荷集中が生じ難い構造としている。
【００２８】
導体片１３の底辺或いは透明導体層１４の区分が１００ミクロンメートル角相当とし，尖鋭端は１０ナノメートル角相当とすると，その面積比は１０の８乗倍にも及び理論的にはこの比で導体片１３の尖鋭端に電荷が集中され，その近傍の電界強度を増大させることになる。
【００２９】
また，図１の実施例では尖鋭端を有する導体片１３を区分的な透明導体層１４上に形成したが，上記に説明したとは別途の方法により尖鋭端を有する導体片を形成することも可能であり，それら導体片を電界発光層１２中に分散させる構造としても本発明の電界発光素子を構成できることも上記の説明で自明となる。ただ，原理説明から判明するように導体片１３の向きと電界の方向には最適の方向があり，図１で示したように区分化された透明導体層１４上に導体片１３を形成するの構造が効率的である。導体片１３の寸法に関しては尖鋭端近傍１ｂにおいて，有効な大きさ以上の寸法とすることが望ましく，小さすぎる場合には尖鋭端に集中する電荷とは逆極性の電荷により集中電界が減じられる。
【００３０】
導体片１３の尖鋭端近傍１ｂには図１（ｂ）を用いて説明したように，尖鋭端のごく近傍では高すぎる電界となって電界発光層１２中の電界発光蛍光体を損傷する可能性がある。尖鋭端を有する導体片１３と電界発光層１２との間に薄い絶縁層を配置して電界発光層１２に加わる電界強度の上限を下げる構造するか，電界発光蛍光体を損傷が進行し難い素材とする。
【００３１】
図１に例示した尖鋭端を有する導体片は，微細加工技術を駆使したもので技術的に使用可能としてもその製造には時間とコストを要する。低コスト化を容易にする構造としては区分化された導体板にカーボンナノチューブの一端が接するよう形成した構造を採用する。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は新しい炭素材料であり，電界放出型冷陰極等のエミッタ材料としての応用に期待され，盛んに開発が行われている。ＣＮＴは，炭素原子が規則的に配列されたグランフェンシートをチューブ状に丸めた中空の円筒形状を有し，外径がナノメートル（ｎｍ）オーダーで，長さが０．５〜数１０μｍという極めてアスペクト比が高い微小な物質である。このような形状のＣＮＴでは，先端部分に電界集中が起こり易く，高い放出電流密度が期待できるとして電界放出型のエミッタ材料として期待されており，本発明の電界発光素子中で不可欠な尖鋭端を有する導体片にも最適な素材である。
【００３２】
図２はこのＣＮＴを区分化された導体板に接して構成した構造例を第二の実施例として示している。同図において，区分化された導体板２１に一端を接するようＣＮＴ２２を形成する。図２では簡単のために一つのＣＮＴ２２のみを示したが，同一の導体板２１に複数のＣＮＴ２２が接する構造でも良い。図２の上下方向に電界が印可されているとすると，導体板２１及び導電性のあるＣＮＴ２２には電荷が誘起され，その一方は導体板２１下側表面に誘起された負電荷２３であり，他方はＣＮＴ２２，導体板２１の上側表面の正電荷２４となる。ＣＮＴ２２は電界方向に延びているので正電荷２４の大部分はＣＮＴ２２の先端に集中し，その近傍に強い電界を発生させる。導体板２１とＣＮＴ２２先端の面積比が近似的に電界集中効果の度合いを示す。またＣＮＴ２２は長さが数十ミクロンメートルと大であるので先端近傍に作る電界に負電荷２３の影響は小さく効率的に電界強度を増大させることが出来る。
【００３３】
ＣＮＴは，炭素棒を電極とするアーク放電によって生成できる。この生成法は，Ｎａｔｕｒｅ  Ｖｏｌ．３５４（１９９１）ｐ．５６−５８等の文献に記載されており，その中に，６６，５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）のヘリウム又はアルゴンガスの雰囲気中で触媒金属として鉄，コバルトやニッケルを添加した炭素棒電極を用いてアーク放電を行う旨の記述がある。その他，特開２００２−１５７９５３，特開２００１−２３６８７８等にもＣＮＴの製法が公開されている。また，本発明の電界発光素子では区分化された導体板２１上にＣＮＴ２２を配置，方向を揃えることが望ましいが，特開２００２−１００２８０，特開２００１−３１２９５３，特開２００１−１１０３０３等にＣＮＴを導体板に直交方向に配向させる製法が公開され，更にＣＮＴの保護に関しても特開２００２−２０３４７１他に記述される等技術的に使用可能な段階となっている。以下に示す本発明の実施例では尖鋭端を有する導体片を例として説明するが，図１に示された錐体構造を有する導体片に加えてＣＮＴも当然に含む。
【００３４】
図１（ａ）において，透明導体電極層１１及び導体電極層１７間に交流電圧を加え，電界発光層１２を発光させるのであるが，上に説明したように導体片１３の尖鋭端近傍１ｂでは電界強度が著しく増大するので従来より低い電圧の印可でも発光をさせることが出来る。更に導体電極層１７は絶縁体で細分化してあるのでその区分毎に電圧の印可を制御すれば，発光パターンを制御でき，また導体電極層１７の区分の有無，或いは導体片１３の有無，偏在等でパターンを形成すれば任意の発光パターンも実現できることになる。
【００３５】
図３は本発明の第三の実施例である電界発光素子の概略断面構造を示し，特に電界発光層１２と尖鋭端を有する導体片１３と透明導体層１４の層構成を複数組有して発光量を増した構造例を示す。同図に示す電界発光素子は図１（ａ）に示す第一の実施例である電界発光素子と構造は基本的に同じであり，図１（ａ）における電界発光層１２及び導体片１３及び透明導体層１４の層構成を二組３１，３２として透明導体電極層１１と反射絶縁層１６との間に積層させた構造である。導体片１３の密度を増して発光量を増すことが出来る利点がある。
【００３６】
図４は第四の実施例である回路基板の欠陥検査装置の概略構造を示す。同図において，被検査回路基板４３は複数の針状電極を有する電極装置４４上に配置し，被検査回路基板４３上には異方性導電板４２，さらにその上に発光部４１を配置する。さらに上方にはレンズ系４６を有して発光部４１からの発光４５を撮像素子４７上に集める。
【００３７】
電極装置４４の針状電極は被検査回路基板４３の各回路パターンに直接接触することが望ましいが，近接して静電容量的に結合していれば良い。異方性導電板４２はその厚み方向に導電性を有し，面と平行方向には導電性を有しないもので発光パターンをクリアにする効果があるが，無くても回路基板欠陥検査装置は機能する。
【００３８】
発光部４１はその断面構造を図５に示すように図１に示した第一の実施例である電界発光素子から下部の導体電極層１７を取り去ったもので導体電極層１７の代替として異方性導電板４２，回路基板４３の回路パターン等が機能する。
【００３９】
統括制御部は図示していないが，区分電位制御手段として電極装置４４を制御して回路基板４３上の検査すべき回路パターンに対応する電極と透明導体電極である透明導体電極層１１との間に交流電圧を印可させ，その回路パターン上部の発光部４１を局部的に発光させる。レンズ系４６，撮像素子４７，統括制御部は二次元受光識別手段を構成し，レンズ系４６はその発光４５を集めて撮像素子４７上に結像させ，その電気出力を受けて統括制御部は発光パターンが妥当か否かを認識して回路基板４３の良否を判定する。
【００４０】
図６は（ｂ）図に回路基板４３の回路パターンを，（ａ）図に撮像素子４７から得た発光パターンをそれぞれ示す。同図において，回路基板４３上には複数の回路パターンが形成され，互いに短絡する可能性の少ない二つの回路パターン６１，６２と透明導体電極層１１間に交流電圧が印可されている場合を考える。これらのパターン６１，６２の上の電界発光素子は発光し，撮像素子４７に入力されるが，撮像素子４７の撮像面６３は複数の微小画素６４より構成されてそれぞれが光を受けて電気出力を出し，通電されたパターン６１，６２に対応する受光パターン６５，６６を検知認識する。
【００４１】
図示していない統括制御部はこの受光パターン６５，６６と回路パターン６１，６２とを比較して回路基板４３の良否判定を行う。回路基板４３上の個々の被検査パターンへの機械的アクセス手段は無く，全て電極装置４４での電子回路のスイッチ動作で被検査回路基板４３の検査を行うことが出来て高速化を実現できる。従来の電界発光素子の応用では数百ボルトの交流電圧を高速で切り替える必要があるので電極装置４４を制御する回路部の負担が大で高速化と低コスト化が困難であったが，本発明の実施例で示した装置構成によれば，印可する交流電圧は小さくでき，また大面積の発光部４１の形成は容易であるので高速低コストの回路基板欠陥検査装置を実現出来る。
【００４２】
図７は第五の実施例である電力線の検電器を示し，同図（ｂ）が電力線と検電器の概略を，同図（ａ）が検電器の内部構成をそれぞれ示している。同図において，電力線は芯線７１と外装被覆７２とで構成され，検電器は検知部７３と支持部７４と導線７６とで構成される。検知部７３の断面７５が同図（ａ）に拡大表示される。
【００４３】
同図（ａ）に示す検知部７３の断面構造は第一の実施例に示した電界発光素子の構成に近く，導体電極層１７を取り去って電力線の芯線７１で代替した構造であり，絶縁被覆された導線７６が透明導体電極層１１に接続されている。導線７６は支持体７４を導体として代用させることも可能であるが，透明導体電極層１１と接続されて大地との静電容量を増やし，透明導体層１１と電力線芯線７１との間の電位差を大として電界発光層１２に加わる電界強度を大にする。支持体７４で支持して任意の電力線に外装被覆７２の外側から検知部７３を近接させて発光の有無を見て芯線７１への通電有無を検知する。
【００４４】
さらに同図に於いて，図１で説明した反射絶縁層１６を第一の反射層として透明導体電極層１１の外側に透明保護層７９，第二の反射層７８を有し，第二の反射層７８は欠落部７７を有する。透明導体電極層１１及び透明保護層７９は導光層を形成し，第一，第二の反射層１６，７８はその間で電界発光層１２が発した光を繰り返し反射させて封じ，第二の反射層７８の欠落部７７から漏洩させることで光の強度を高め視認性を改善する。図７（ａ）で第二の反射層７８の欠落部７７は円周方向のストライプ状に構成したが，特定の文字，パターンとして更に視認性を向上させる手段と出来る。また第二の反射層７８を導電性の金属薄膜で形成する場合は透明導体電極層１１と接続するか，第二の反射層７８で透明導体電極層１１を兼ねる構造とする。
【００４５】
図８は第六の実施例である検電器の概略を示す。二本の対となる電力線間に検電器を配置した構造であり，検電器自体の構造は図７に示した第五の実施例と同じ構造である。同図において，二本の電力線はそれぞれ芯線８１，８２及び外装被覆８３，８４を有しているとし，検電器の検知部８５，８６はそれぞれの電力線の外装被覆８３，８４の外側から接し，検知部８５，８６の透明導体電極層１１間は導体支持部８７により連結されているものとする。導体支持部８７は検知部８５，８６の透明導体電極層１１を実質的に同電位と出来る程度に抵抗の大な導体で良く，周囲は絶縁体で覆っても良い。透明導体電極層１１に導体支持部８７は接続することが望ましいが，近接配置するのみでもかまわない。第五の実施例より電界発光層１２に加えられる電位差を大に出来るので更に高感度化が確実に実現でき，低電圧の電力線に適用できる。番号８８は図７の番号７７に相当する第二の反射層の欠落部であって光が漏れる部分である。
【００４６】
図９は第七の実施例である通電表示電力線を示し，一本の電力線とその外装被覆の一部に検電層を構成した構造を模式的に示す。同図（ｂ）において，電力線は芯線９１と絶縁材とよりなる外装被覆９２とで大部分を構成されるが，外装被覆９２の一部を番号９３で示す検電層で構成する事でコンパクトな通電表示電力線を実現できる。
【００４７】
同図（ａ）は検電層９３と芯線９１の断面を示すが，混乱を避けるために図１に示した電界発光素子において機能を同じにする構成要素には同一の番号を付してある。すなわち，外側から順にマイクロレンズアレイを兼ねた透明保護層９４，電界発光層１２，尖鋭端を有する導体片１３，導体層１４，反射絶縁層１６である。図１に於ける透明導体電極層１１を有さず，導体電極層１７は電力線の芯線９１で代替させる構造としてある。
【００４８】
図９に示す検電層９３は外側に透明導体電極層を有さず，芯線９１と対となる電力線及び大地との間に形成される電界が電界発光層１２に加えられるが，芯線９１と対となる電力線及び大地との間の距離は電界発光層１２の厚みに比して大であるので芯線９１周辺に形成される電界では電界発光層１２の発光には十分でない。しかし，図１（ｂ），図２を用いて説明したように尖鋭端を有する導体片１３の尖鋭端近傍では縁端効果により電界強度が局部的に増大するので尖鋭端近傍の電界発光蛍光体を発光させることが出来る。
【００４９】
電力線は通常は単一ではあり得ず，２本或いは３本が組として用いられ，それらの芯線同士の間に電位差がある。図９の実施例の場合は電力線と大地間の交流電位差を対象にしたが，これら組となる電力線同士が近接している場合には当然に検電層９３に印可される電界強度も増すことになるので電界発光層１２の発光も容易となる。組となる電力線同士の距離が大の場合には発光効率は悪く発光領域が限定されるが，その場合でも抵抗の大な導電体を検電層９３の外周近傍に近接させることにより電界発光層１２へ印可される電界強度を増すことが出来る。
【００５０】
図９に示した第七の実施例では，検電層９３を電力線の外装被覆の一部として通電表示電力線を実現したが，検電層９３に接着層を有してテープ状に構成して電力線の外装被覆９２の外側に卷回貼付する検電器を構成出来る。必要に応じて検電器を電力線外周に配置できるのでいっそう利便性を増す。
【００５１】
本実施例において，発光は点状領域に限られて発光量は視認に十分でない可能性もあり，さらに外光のある野外その他種々の視認条件の不利な環境下での使用が考えられる。その場合には導体片１３を偏在させて特定の発光パターンを形成して視認を容易にすることは可能である。導体片１３の偏在そのものが視認される可能性のある場合は導体片１３の尖鋭端形状を変えることで発光パターンを制御することにしても同一の効果を得ることが出来る。また，透明保護層９４はマイクロレンズアレイとして構成したので発光角度の拡散を抑制することで視認性を向上できる。
【００５２】
図１０は第八の実施例である通電表示電力線を示し，一本の電力線とその外装被覆に検電層を構成した構造を模式的に示す。電力線の芯線１０１は外装被覆１０２を有し，外装被覆１０２の断面構造を同図（ａ）に示す。図１０（ａ）に於いて，通電表示電力線の断面構造は芯線１０１から導電抵抗層１０３を介して尖鋭端を有する導体片１３，電界発光層１２，透明保護層９４等で構成されることが示されている。導電抵抗層１０３は実質的に導体片１３と芯線１０１の電位が等しくなる程度の抵抗大な導電材料で構成する。例えば樹脂材料にカーボンを混入させて調整する。
【００５３】
図１０の実施例では導体片１３の尖鋭端を電力線の芯線１０１と同電位とすることでより直接的に縁端効果による電界集中を実現できる。文献（電子・イオンビームハンドブック，日刊工業新聞社，１２２頁）によれば，円錐形状の尖鋭端近傍の電界は近似的にＶ／５ｒと表されている。Ｖは芯線１０１の電位であり，ｒは尖鋭端中心からの実効的な距離となる。電界発光層１２の発光に必要な電界は２ボルト／ミクロンメートルであるとして電位Ｖを６００ボルトとすると，発光領域は尖鋭端中心から半径６０ミクロンメートルの領域となる。参考例として挙げた電界放出型冷陰極構造の実施例によれば，数十ナノメートル程度の微小半径で尖鋭端を形成することも可能であり，発光領域を確保することを可能としている。
【００５４】
尖鋭端を有する導体片１３としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使用する場合でもこのように導電抵抗層１０３を用いることで芯線１０１との接続を円滑に出来るが，直接にＣＮＴの一端を芯線１０１に接触するよう構成できるなら導電抵抗層１０３は省略することも出来る。
【００５５】
図１１は第九の実施例である通電表示電力線を示し，一本の電力線とその外装被覆に検電層を構成した構造を模式的に示す。その断面を図１１（ａ）に示すように芯線１１１の外周に反射絶縁層１６，電界発光層１２，透明導体電極層１１，第二の反射層７８，透明保護層７９等で構成する。番号７７は発光した光を漏れ出させる第二の反射層７８の欠落部を示す。その趣旨は図７を用いて説明した検電器の場合と同じである。透明導体電極層１１には直接には何らの電位も与えないが，大地或いは対となる電力線との間の静電容量と，さらに芯線１１１との静電容量とで分割された電位となり，電界発光層１２に印可される電界強度が十分で有れば発光する。外装被覆を大地と実質的に同電位の導電金属体或いは対となる電力線を至近に固定配置する事で使用でき，芯線１１１に対大地電位が１０００ボルト以上となるような電力線に適している。
【００５６】
透明導体電極層１１は先に説明したようにＩＴＯ膜により構成するが，製造上或いはコスト上の課題もあり円筒状の電力線被覆に連続的に構成し難い場合もある。そのような場合には導電性のカーボン繊維で目の粗い網目状として発光が外部に漏れるよう構成して実用できる。また，第二の反射層７８を導体金属の薄膜で形成するとして透明導体電極層１１を兼ねさせることも出来る。
【００５７】
図１２は第十の実施例である通電表示電力線を示し，図１１を用いて説明した第九の実施例である通電表示電力線を対とした構造でそれぞれの透明導体電極層１１は同電位となるよう接続されている。同図は対となる電力線の断面構造を示し，芯線１２１，１２２間には所定の電位が加わり，透明導体電極層１１の電位は芯線１２１，１２２の中間の電位となるので図１１の実施例より電界発光層１２に加えられる電界強度が安定し，安定した通電表示が得られる。番号７８で示す第二反射層，番号７９で示す透明保護層は対の電力線をカバーしている。第二反射層７８の欠落部は周方向に沿うよう設けてあるので断面図である図１２には示されていない。
【００５８】
図１３は第十一の実施例である通電表示電力線を示し，対となる電力線とその外装被覆に検電層を構成した構造を模式的に示す。同図は対となる電力線の断面構造を示し，芯線１３１，１３２間に所定の電位差がある。芯線１３２の外周には導電抵抗層１０３，ＣＮＴ１３３，電界発光層１２，透明導体電極層１１，透明保護層１３４等が配置され，芯線１３１の外周には導電抵抗層１０３，透明保護層１３４等が配置される。この構成に於いて，芯線１３１の外周の導電抵抗層１０３と透明導体電極層１１は同一電位となるよう接続構成されるので透明導体電極層１１及びＣＮＴ１３３の間には芯線１３１，１３２間と実質的に同じレベルの電位差が印可され電界発光層１２に効率的に大きな電界強度を加えるよう構成できる。
【００５９】
芯線１３１と透明導体電極層１１の接続は透明導体電極層１１が何らかの原因で地絡障害を起こす可能性を考慮し，高抵抗の導電抵抗層１０３を介して電流制限されるよう考慮した。大電流が流れた時には溶断するように低融点の金属繊維を樹脂に混入して導電性を付与した溶断導電層でも良い。芯線１３２外周の導電抵抗層１０３は芯線１３２とＣＮＴ１３３との接続が容易となるよう採用している。
【００６０】
図９，図１０，図１１，図１２，図１３等に実施例して示した通電表示電力線は周囲の環境によっては視認しがたい状況も多々存在する。表面の透明保護層をマイクロレンズ形状に構成して発光した光の拡散を避ける，導体片或いは電界発光物質等を偏在させる，或いは透明保護層の表面状態を変化させる等の手段により視認する発光パターンを実質的に変化させる等の手段は視認性向上に有用である。尖鋭端を有する導体片による電界集中を利用して電界発光物質の感度を実効的に向上させたが，発光領域は小さく発光量は限られている。その点では第一，第二の反射層を用いて光を閉じこめ，光の漏洩部分で所定のパターンを形成する構造は視認性を向上する点で効果が大きい。
【００６１】
【発明の効果】
以上，実施例を用いて説明したように本発明の電界発光素子に依れば，従来から知られている電界発光体と尖鋭端のある導体片とを組み合わせ，尖鋭端に於ける電界の集中効果を利用して実質的に電界発光体の発光感度を増大することが出来る。尖鋭端を有する導体片としてカーボンナノチューブを利用することにより低コストの電界発光素子とすることが出来る。
【００６２】
この電界発光素子を利用し，さらに発光の視認性を向上できる構造を提案することにより，電力線用にシンプルな検電器，通電表示電力線を実現すると共に回路基板欠陥検査装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例である電界発光素子及び原理図を示す。
【図２】第二の実施例としてＣＮＴで尖鋭端有る導体片を構成した例を示す。
【図３】第三の実施例である電界発光素子を示す。
【図４】第四の実施例である回路基板欠陥検査装置の概略構成を示す。
【図５】第四の実施例における発光部の概略構成を示す。
【図６】第四の実施例における被検査回路基板と発光パターンとを示す。
【図７】第五の実施例である電力線の検電器を示す。
【図８】第六の実施例である電力線の検電器を示す。
【図９】第七の実施例である通電表示電力線を示す。
【図１０】第八の実施例である通電表示電力線を示す。
【図１１】第九の実施例である通電表示電力線を示す。
【図１２】第十の実施例である通電表示電力線を示す。
【図１３】第十一の実施例である通電表示電力線を示す。
【符号の説明】
１１・・・透明導体電極層，              １２・・・電界発光層，
１３・・・導体片，                      １４・・・透明導体層，
１５，１８・・絶縁区分，                １６・・・反射絶縁層，
１７・・・導体電極層，                  １９，１ａ・・等電位線，
１ｂ・・・尖鋭端近傍，
２１・・・導体板，                      ２２・・・ＣＮＴ，
２３・・・負電荷，                      ２４・・・正電荷，
３１，３２・・電界発光層１２及び導体片１３及び透明導体層１４の層構成，
４１・・・発光部，                      ４２・・・異方性導電板，
４３・・・被検査回路基板，              ４４・・・電極装置，
４５・・・発光，                        ４６・・・レンズ系，
４７・・・撮像素子，
６１，６２・・回路パターン，            ６３・・・撮像面，
６４・・・微小画素，                    ６５，６６・・受光パターン
７１・・・芯線，                        ７２・・・外装被覆，
７３・・・検知部，                      ７４・・・支持体，
７５・・・検知部７３の断面，            ７６・・・導線，
７７・・・第二反射層の欠落部，          ７８・・・第二の反射層，
７９・・・透明保護層，
８１，８２・・芯線，                    ８３，８４・・外装被覆，
８５，８６・・検知部，                  ８７・・・導体支持部，
９１・・・芯線，                        ９２・・・外装被覆，
９３・・・検電層，                      ９４・・・透明保護層，
１０１・・・芯線，                      １０２・・・外装被覆，
１０３・・・導電抵抗層，
１１１・・・芯線，                      １１２・・・外装被覆，
１２１，１２２・・芯線，
１３１，１３２・・芯線，                １３３・・・ＣＮＴ，
１３４・・・透明保護層
【図１】
2004164855.tif 000003
【図２】
2004164855.tif 000004
【図３】
2004164855.tif 000005
【図４】
2004164855.tif 000006
【図５】
2004164855.tif 000007
【図６】
2004164855.tif 000008
【図７】
2004164855.tif 000009
【図８】
2004164855.tif 000010
【図９】
2004164855.tif 000011
【図１０】
2004164855.tif 000012
【図１１】
2004164855.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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