(57)【要約】【課題】輝点および輝度分布が均一な発光素子であって蛍光体がチャージアップして輝度が変化するのを抑制した発光素子を提供する。【解決手段】発光素子２０は、電子を放出する電子放出源２３と、陰極２２とを背面基板２１に備え、電磁波を受けて発光する蛍光体２６を前面基板２４に備える。発光素子２０は、電子放出源２３と蛍光体２６との間に、陰極２２に対する陽極であって電子放出源２３から放出された電子を受けて電磁波を放出する電磁波源２７を備える。発光素子２０は、電子放出源２３から電子が照射されると、照射された電子を受けた電磁波源２７から電磁波が放射状に放射され、この電磁波を受けて蛍光体２６が発光する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子放出源が配設された第１の基板と、蛍光体が配設された第２の基板とが間隙を有して対面するように配置されて形成される発光素子であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記電子放出源から放出される電子を受けて電磁波を放出する電磁波源を備える、
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１の基板には、陰極が配設され、
前記電磁波源は、前記陰極に対する陽極として導電性の材料により形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記電磁波源は、前記電子放出源から放出される電子を受けて蛍光Ｘ線を放出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記蛍光体は、ＮａＩ（Ｔｌ），ＣｓＩ（Ｔｌ），ＣＳＩ（Ｎａ），ＣａＦ２（Ｅｕ），Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２，ＣｄＷＯ４，ＣａＷＯ４，ＺｎＳのうちの少なくとも１つを含む材料により形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記蛍光体は、ＺｎＳを含む材料により形成され、
前記電磁波源は、Ｇｅを含む材料により形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
前記蛍光体は、ＣａＷＯ４を含む材料により形成され、
前記電磁波源は、Ｔｉを含む材料により形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項７】
前記蛍光体は、前記電子放出源から放出される電子を受けて紫外線を放出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項８】
前記電磁波源は、前記第２の基板の蛍光体に接するよう設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記電磁波源は、前記第２の基板の蛍光体内部に設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記電子放出源は、電界電子放出によって電子を放出する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発光素子として、カソード電極（陰極）が背面基板に設けられて形成される電子放出部と、蛍光膜とアノード電極（陽極）とが前面基板に設けられて形成される光放出部とを備え、電界電子放出によって電子放出部から電子が放出され、放出された電子により光放出部の蛍光膜が励起されて発光するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された発光素子では、前面基板の背面に蛍光膜を配設すると共に蛍光膜と隔離して金属反射膜を設けることにより、電子放出源から放出された電子を金属反射膜を透過する際に散乱させ、電子を蛍光膜に均一に照射させて発光素子の輝度分布を一様にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９８１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の発光素子では、発光素子の輝点や輝度分布を一様にしているものの、時間の経過と共に蛍光体に電荷が溜まって（チャージアップして）、発光素子の輝度が変化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、輝点および輝度分布が均一であると共に蛍光体がチャージアップして輝度が変化するのを抑制した発光素子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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の発光素子は、
電子を放出する電子放出源が配設された第１の基板と、蛍光体が配設された第２の基板とが間隙を有して対面するように配置されて形成される発光素子であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記電子放出源から放出される電子を受けて電磁波を放出する電磁波源を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の構成によれば、輝点および輝度分布が均一であると共に蛍光体がチャージアップして輝度が変化するのを抑制した発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態としての発光素子の構成の概略を示す模式図である。
【図２】電磁波源に電子が照射されたときの電磁波源周辺の様子の一例を示す模式図である。
【図３】変形例の発光素子の構成の概略を示す模式図である。
【図４】変形例の発光素子の構成の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る発光素子を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態としての発光素子２０の構成の概略を示す模式図である。実施形態の発光素子２０は、例えば、液晶表示装置の構成要素としてのバックライトや、ファクシミリ等の読み取り、複写機のイレーサーなどに用いられる発光素子として、図示するように、背面基板２１と、背面基板２１上に設けられた陰極２２と、陰極２２上に設けられた電子放出源２３と、背面基板２１と間隙を有して対抗するように配置された前面基板２４と、前面基板２４の背面基板２１側（背面側）に設けられた蛍光体２６と、背面基板２１と前面基板２４との間に設けられた電磁波源２７と、陰極２１と電磁波源２７とに接続された直流電源回路２９とを備える。発光素子２０は、陰極２２や蛍光体２６が内側となるように背面基板２１と前面基板２４とが対抗して配置され、スペーサとしての役割や封止枠としての役割を果たす枠２８を介在させた状態で内部が真空にされて一体に形成される。
【００１１】
背面基板２１は、発光素子２０の背面板として、例えばガラスなどにより形成される。背面基板２１の前面基板２４側（前面側）には、例えばニッケルなどにより形成される陰極２２が設けられ、この陰極２２上に、例えばカーボンナノチューブなどにより形成される電子放出源２３が設けられる。
【００１２】
前面基板２４は、発光素子２０の前面板として、例えばガラスなどにより透明に形成される。前面基板２４の背面側には、蛍光体２６が設けられると共にこの蛍光体２６と若干の隙間を空けて電磁波源２７が設けられる。蛍光体２６は、電磁波源２７から放出される電磁波を受けて発光する発光体として、例えば、タリウム活性化ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））や、タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ（Ｔｌ））、ナトリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ（Ｎａ））、ユーロピウム活性化フッ化カルシウム（ＣａＦ２（Ｅｕ））、ゲルマン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２）、タングステン酸カドミウム（ＣｄＷＯ４）、タングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ４）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）などを含む材料により形成される。
【００１３】
電磁波源２７は、電子放出源２３から放出された電子により励起されて蛍光Ｘ線や紫外線などの電磁波を放射状に放出する電磁波源であると共に陰極２２に対する陽極として、発光素子２０の発光効率が高くなるように蛍光体２６の材料などに基づいて選択された導電性の材料により形成される。例えば、蛍光体２６として硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含む材料が用いられる場合にはゲルマニウム（Ｇｅ）を含む材料によって電磁波源２７を形成することが好ましく、また、蛍光体２６としてタングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ４）が用いられる場合にはチタン（Ｔｉ）を含有する材料（例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２））によって電磁波源２７を形成することが好ましい。電磁波源２７は、蛍光体２６との間に図示しないスペーサを介在させて蛍光体２６と若干の隙間を空けて設けられるものとしたり、発光素子２０の枠２８に嵌め込まれて蛍光体２６と若干の隙間を空けて設けられるものとすることができる。
【００１４】
こうして構成された実施形態の発光素子２０では、直流電源回路２９によって電磁波源２７と陰極２２とに電圧を印加すると、電子放出源２３から電界電子放出によって放出された電子が電磁波源２７側に引き寄せられて電磁波源２７に照射される。このときに直流電源回路２９によって印加する電圧としては、電子放出源２３や蛍光体２６，電磁波源２７などによって予め実験などにより適宜定めることができ、例えば、蛍光体２６として硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含む材料、電磁波源２７としてゲルマニウム（Ｇｅ）を含む材料を用いるときには直流電源回路２９によって約１１．２ｋＶ以上の電圧を印加し、蛍光体２６としてタングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ４）、電磁波源２７としてチタン（Ｔｉ）を含む材料を用いるときには直流電源回路２９によって約５ｋＶ以上の電圧を印加するものとすることができる。
【００１５】
図２は、電磁波源２７に電子が照射されたときの電磁波源２７周辺の様子の一例を示す模式図である。電磁波源２７に電子が照射されると、図示するように、電磁波源２７から放射状に電磁波が放出され（図中、破線矢印）、この放射状に放出された電磁波が蛍光体２６に衝突し、この電磁波が衝突した部位の蛍光体２６が励起されて可視光が発光される。このように放射状に放出された電磁波を受けて蛍光体２６が発光することにより、輝点や輝度分布のバラツキを抑制して発光素子２０を均一に発光させることができる。また、これにより、電子や電磁波が局所的に照射されて蛍光体２６が局所的に疲労したり損傷したりするのを抑制することができる。さらに、蛍光体２６は、電磁波を受けて発光するから、電子放出源２３から放出された電子が直接蛍光体２６に作用するものに比して蛍光体２６に電荷が溜まって（チャージアップして）時間と共に輝度が変化してしまうのを抑制することができる。しかも、実施形態の発光素子２０では、電磁波源２７を導電性の材料で形成して電磁波源２７が陰極２２に対する陽極を兼ねるものとしたから、蛍光体２６より前面側に陽極が設けられるもの（陰極と陽極とによって蛍光体２６が挟まれるもの）に比して、蛍光体２６がチャージアップするのを抑制することができ、発光素子２０の輝度が時間と共に変化するのを抑制することができる。また、陽極を別途設ける必要がないから発光素子２０の構成部品を減らすことができ、発光素子２０の省スペース化や低コスト化を図ることができる。
【００１６】
以上説明した実施形態の発光素子２０では、電子放出源２３と蛍光体２６との間に電磁波源２７を設け、電子放出源２３から電子が照射されると、電子を受けた電磁波源２７から電磁波が放射状に放出され、この電磁波を受けて蛍光体２６が発光するから、輝点や輝度分布のバラツキを抑制して発光素子２０を均一に発光させることができると共に蛍光体２６がチャージアップして発光素子２０の輝度が変化するのを抑制することができる。
【００１７】
実施形態の発光素子２０では、電磁波源２７は、蛍光体２６と隙間を有して設けられるものとしたが、図３の変形例の発光素子１２０に例示するように、蛍光体２６に接して設けられてもよい。この場合、電磁波源１２７は、蛍光体２６に材料を塗布して形成するものしたり、蒸着法を用いて蛍光体２６上に成膜したりすることができる。こうすれば、電磁波源１２７と蛍光体２６との距離を近づけることができ、発光素子の輝度を高くすることができる。
【００１８】
また、図４の変形例の発光素子２２０に例示するように、電磁波源２２７は、蛍光体２２６に覆われるように蛍光体２２６内部に設けられてもよい。こうすれば、紛状の材料によって電磁波源２２７を形成することもできる。また、こうすれば、電磁波源２２７から放射状に放出される電磁波を効果的に蛍光体２２６に照射することができる。さらに、電磁波源２２７は、電磁波源２２７を形成する材料と、蛍光体２２６を形成する材料とを混合し、蛍光体２２６と一体に形成されてもよい。
【００１９】
実施形態の発光素子２０では、直流電源回路２９によって電磁波源２７と陰極２２とに電圧を印加して電界電子放出により電子放出源２３から電子を放出するものとしたが、電子放出源に熱を加えて熱励起させ、熱電子放出により電子放出源から電子を放出しても構わない。この場合においても、実施形態の発光素子２０と同様の効果を奏することができる。
【００２０】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００２１】
（付記１）電子を放出する電子放出源が配設された第１の基板と、蛍光体が配設された第２の基板とが間隙を有して対面するように配置されて形成される発光素子であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記電子放出源から放出される電子を受けて電磁波を放出する電磁波源を備える、
ことを特徴とする発光素子。
【００２２】
（付記２）前記第１の基板には、陰極が配設され、
前記電磁波源は、前記陰極に対する陽極として導電性の材料により形成される、
ことを特徴とする付記１に記載の発光素子。
【００２３】
（付記３）前記電磁波源は、前記電子放出源から放出される電子を受けて蛍光Ｘ線を放出する、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の発光素子。
【００２４】
（付記４）前記蛍光体は、ＮａＩ（Ｔｌ），ＣｓＩ（Ｔｌ），ＣＳＩ（Ｎａ），ＣａＦ２（Ｅｕ），Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２，ＣｄＷＯ４，ＣａＷＯ４，ＺｎＳのうちの少なくとも１つを含む材料により形成される、
ことを特徴とする付記３に記載の発光素子。
【００２５】
（付記５）前記蛍光体は、ＺｎＳを含む材料により形成され、
前記電磁波源は、Ｇｅを含む材料により形成される、
ことを特徴とする付記３に記載の発光素子。
【００２６】
（付記６）前記蛍光体は、ＣａＷＯ４を含む材料により形成され、
前記電磁波源は、Ｔｉを含む材料により形成される、
ことを特徴とする付記３に記載の発光素子。
【００２７】
（付記７）前記蛍光体は、前記電子放出源から放出される電子を受けて紫外線を放出する、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の発光素子。
【００２８】
（付記８）前記電磁波源は、前記第２の基板の蛍光体に接するよう設けられる、
ことを特徴とする付記１乃至７のいずれか１つに記載の発光素子。
【００２９】
（付記９）前記電磁波源は、前記第２の基板の蛍光体内部に設けられる、
ことを特徴とする付記１乃至８のいずれか１つに記載の発光素子。
【００３０】
（付記１０）前記電子放出源は、電界電子放出によって電子を放出する、
ことを特徴とする付記１乃至９のいずれか１つに記載の発光素子。
【００３１】
（付記１１）前記電子放出源は、熱電子放出によって電子を放出する、
ことを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１つに記載の発光素子。
【符号の説明】
【００３２】
２０，１２０，２２０  発光素子
２１  背面基板
２２  陰極
２３  電子放出源
２４  前面基板
２６，２２６  蛍光体
２７，１２７，２２７  電磁波源
２８  枠
２９  直流電源回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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