(57)【要約】【課題】極間距離の増大や励起電圧不足による蛍光効率の減少を引き起こさずに、輝点サイズを拡大し、均一な発光が得られる電界放出型発光装置を提供する。【解決手段】電解放出型発光装置は、電子放出源２０が配されたカソード２００と、カソード２００に対向配置され蛍光体が配されたアノード１００と、複数の磁場発生手段３００と、を含み、複数の磁場発生手段３００は、カソード２００に面する面、またはカソード２００の側面と対向するように装置外部に配されており、かつ磁極が交互に逆極性となった構成を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出源が配されたカソードと、
前記カソードに対向配置され蛍光体が配されたアノードと、
複数の磁場発生手段と、
を含み、
前記複数の磁場発生手段は、前記カソードに面する面、またはカソードの側面と対向するように装置外部に配されており、かつ磁極が交互に逆極性となっている電界放出型発光装置。
【請求項２】
前記磁場発生手段が永久磁石または電磁石である請求項１に記載の電界放出型発光装置。
【請求項３】
前記電子放出源がカーボンナノチューブで出来ている請求項１または２に記載の電界放出型発光装置。
【請求項４】
前記磁場発生手段は前記カソードに面する面に配されており、かつＮ極とＳ極を結ぶ線が前記カソードの面と直交している請求項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出型発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出型発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出型発光装置は、電子放出源を配したカソードと、蛍光体を配したアノードとの間に、アノード側が正電位となるように電位差を加え、電子放出源から放出された電子を、カソードとアノードとの間の電場で加速し、アノード上の蛍光体に衝突させることで、蛍光体を励起発光させるものである。電子放出源から放出された電子はカソードとアノードの間の電場によって加速される。多くの場合、カソードとアノードの間の空間は真空である。このため電子は、電場から受ける力に起因して図５に示すように、電場中で放物運動をする。これによって電界放出型発光装置には、例えば環状の輝点が生じる。
【０００３】
輝点のサイズは、カソードとアノードの間の距離が長くなるにつれて大きくなり、カソードとアノードの間の加速電圧が大きくなるにつれて小さくなる。一般に、蛍光体面上の輝点は、小さなスポットになってしまう場合が多い。この原因として、最適な発光効率を生じるために加速電圧が必要であること、電極間距離をあまり長く出来ないこと、が挙げられる。小さな輝点は、蛍光体への電流集中を引き起こし、蛍光体の輝度飽和による照度の低下、部分的過熱による蛍光体劣化の促進などを引き起こす。
【０００４】
なお、特許文献１〜６には、電界放出型発光装置の改良について開示されている。特許文献１および２では、電子放出源としてカーボンナノチューブを使用している。特許文献３〜５では磁場発生手段により発生した磁場を用いて、放出電子の軌跡を変化させている。特許文献６には、磁場発生手段が互いに向き合うように配されることによって生じた磁力に起因する反発力で、装置の内側と外側との圧力差を保持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５９４８５５号公報
【特許文献２】特許第３０４９０１９号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４１７６号公報
【特許文献４】特開２００６−２４４８５５号公報
【特許文献５】特開２００６−２７８３１８号公報
【特許文献６】特開平９−５５１７４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
器具の大型化、発光効率の低下を伴うことなく電界放出型発光装置の輝点サイズを、拡大することが望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、電極間距離の増大や励起電圧不足による蛍光効率の減少を引き起こさずに、輝点サイズを拡大し、均一な発光が得られる電界放出型発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電子放出源が配されたカソードと、
上記カソードに対向配置され蛍光体が配されたアノードと、
複数の磁場発生手段と、
を含み、
上記複数の磁場発生手段は、上記カソードに面する面、またはカソードの側面と対向するように装置外部に配されており、かつ磁極が交互に逆極性となっている電界放出型発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電界放出型発光装置の輝点サイズを、器具の大型化、発光効率の低下を伴うことなく拡大することが可能である。このため、器具の発光均一性の向上、電流分散による信頼性の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における電解放出型発光装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における平面内の磁極配置を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態における磁極配置を示す平面図、（ｂ）は、側面図である。
【図４】（ａ）は、均一な磁極配置を説明するための平面図、（ｂ）は、側面図である。
【図５】エミッタからの電子放出と電子の放物運動を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態における電解放出型発光装置を示す図である。
図１に示すように、電解放出型発光装置は、電子放出源２０が配されたカソード２００と、カソード２００に対向配置され蛍光体が配されたアノード１００と、複数の磁場発生手段３００と、を含み、複数の磁場発生手段３００は、カソード２００に面する面、またはカソード２００の側面と対向するように装置外部に配されており、かつ磁極が交互に逆極性となっている構成を有している。
【００１３】
なお、磁場発生手段３００は永久磁石または電磁石であり、電子放出源２０はカーボンナノチューブで構成されている。さらに、磁場発生手段３００はカソード２００に面する面に配されており、かつＮ極３１０とＳ極３２０を結ぶ線がカソード２００の面と直交している。また、本実施形態による電界放出型発光装置において、アノード１００とカソード２００との間には、電源４１０によって電圧が加わり、電位差が生じる。この電位差によって、電子放出源２０から放出された電子は、アノード１００側に加速する。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態における平面内の磁極配置を示す図である
図２に示すように、カソード２００の裏面に磁場発生手段３００をＮ極３１０およびＳ極３２０が、カソード２００に面する面の磁極が交互に逆極性となるように配置してある。なお、磁場発生手段３００は、一次元だけでなく二次元においても磁極が交互に逆極性となるように配置してある。本発明による電界放出型発光装置は、電子放出源２０が配されたカソード２００の裏面に置かれた磁場発生手段３００を有している。
【００１５】
この磁場発生手段３００は、カソード２００とアノード１００との間の空間に、横方向の磁場を発生させる。この磁場によって、放出電子の軌跡を歪めることができる。このとき軌跡の歪み方は、電子が通過した全軌道におけるローレンツ力を積算した量に依存する。このため軌跡の歪み方は、電子放出初期の運動量のバラつきや磁場の不均一さの影響によって、磁場がないときに比べ蛍光面到達位置のバラつきが大きくなる。これは、蛍光体面上での輝点がぼやけたことに相当し、電流の局所集中を抑制出来る。
【００１６】
さらに、磁場発生手段３００同士の間隔を自由に変えてもよい。これによって、磁場発生手段の間隔を変えた際、電子の軌跡の分布もそれに応じて変化する。このため、電子が蛍光体面にあたる箇所も変化させることができ、これにより蛍光体の特定の箇所だけが早く劣化することを防ぐことが出来る。
【００１７】
また、本実施形態の電界放出型発光装置は、特許文献６に開示されている電界放出型発光装置とは異なり、磁場発生手段３００が装置の外側にある。さらに、磁場発生手段３００はカソード２００の裏面にのみ、カソード２００とアノード１００の面に直行する面に配されている。これにより、本電界放出型発光装置では、発光装置内の位置に応じて磁場の向きがが変化する。したがって、輝点が単に一方向にシフトするのではなく、発光面全域に渡って輝点のサイズを広げることが出来る。
【００１８】
次に、本実施の形態の効果について説明する。磁場発生手段３００の有無によって、全輝度及び、輝点パターンの変化を、輝度計と、デジタルカメラによる像の明暗で比較した。この結果、磁場発生手段３００がある場合は、磁場発生手段３００が無い場合と比べて、全輝度が５％上昇すると共に、デジタルカメラピクセルごとの明暗値の標準偏差が１０％低減する。この結果、本実施形態による電界放出型発光装置によって、輝点が拡大し、面内の明るさの均一性が増し、かつ電流分散により輝度飽和効果が緩和されたため、蛍光体の発光効率が向上したことを示している。
【００１９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の実施形態における磁極配置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
図３に示すように、本実施形態の電界放出型発光装置は、第１の実施形態と異なり装置の側面に磁場発生手段３００を配置している。この電界放出型発光装置の作成方法は第１の実施形態と同様な方法である。なお、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られている。
【００２０】
また、本電界放出型発光装置による効果を十分に発揮するためには、装置内部の磁場が出来る限り一様でないほうが望ましい。これは、輝点の拡大が起こる代わりに蛍光体面上の輝点の一様なシフトが起こってしまうことが考えられるためである。
【００２１】
図４は、均一な磁極配置を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
図４に示すように、側面に配置する磁場発生手段３００が一様磁場に近い磁場を作る場合、磁場発生手段３００の有無によって輝点位置が若干シフトする。しかし、これによって十分に輝点は拡大しない。なぜなら、均一な磁場の元では、放出電子はわずかな差異を除いては、ほぼカソード２００と直交する方向に磁場を生み出すため、輝点の位置が、単にシフトするからである。このため、磁場の配置を最適化することによって少ない磁場発生手段の数で輝点の拡大を最大化できる。
【００２２】
さらに、カソード２００の底面および側面への磁場発生手段３００の配置は、排他的なものでなく、両方を併用できる。
【００２３】
なお、本実施形態における電界放出型発光装置の作成は、例えば、特開２０１０−１９２２４５号に開示されている方法と同様の手順で行うことができる。まず、電子放出のためのカソード２００を、以下の手順で作成した。カーボンナノチューブ２００ｍｇをトルエン１０ｍｌとαテルピネオール１５ｍｌ混合溶液中で３０分間超音波分散させ、その分散液にセルロース系有機バインダー２００ｍｇとラスフリット４００ｍｇを混ぜる。次に、得られた混合溶液に対し、３０分間超音波分散を行う。これにより、カーボンナノチューブペーストを調整する。
【００２４】
次に、得られたナノチューブペーストをＩＴＯ基板上にスクリーン印刷し、窒素中４８０℃で熱処理を行い、鉄カーボンナノチューブで出来ている電子放出源を作製した。この電子放出源を使用してランプを作製した。アノード１００は、ＩＴＯ基板の表面に蛍光体を塗布することにより作製した。電極サイズは２ｃｍ×２ｃｍで、電極間距離は３ｍｍに設定した。ランプ内部の真空度は４×１０−６Ｐａであった。ランプのカソード裏面に図３のような磁極配置となるようにＳｍＣｏ磁石をカソード２００の裏面のみに配置したプレートを取り付け、発光を観察する。  
【００２５】
実際に作製して観察した。その結果、磁場発生手段３００がある場合は、磁場発生手段３００が無い場合と比べて、全輝度が５％上昇すると共に、デジタルカメラピクセルごとの明暗値の標準偏差が１０％低減している。
【００２６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１０    基板
２０    電子放出源
１００    アノード
２００    カソード
３００    磁場発生手段
３１０    Ｎ極
３２０    Ｓ極
４１０    電源
【図１】
2012174365.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012174365.tif 000006
【図５】
2012174365.tif 000007