(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム素地に孔部を有する陽極酸化皮膜若しくはアルミニウム素地にバリアー層皮膜が形成されたアルミニウム基板と、
該アルミニウム基板の陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜側に所定の開口部が形成された間隔保持材を介して配置された対向電極と、
前記アルミニウム基板と前記対向電極の間隙に封入された放電ガスを備え、
前記アルミニウム素地と前記対向電極との間に電圧を印加することにより、前記放電ガスがプラズマを発生し、該プラズマが前記間隔保持材よりも前記対向電極側に位置する蛍光体に照射されることにより該蛍光体を発光させる如き構成とした
ことを特徴とする発光パネル。
【請求項２】
前記陽極酸化皮膜に形成された孔部にＳｎが挿入された
ことを特徴とする請求項１に記載の発光パネル。
【請求項３】
前記バリアー層皮膜は、アルミニウム素地をエッチングすることで、同アルミニウム素地に微細なピットを形成した後に成膜された
ことを特徴とする請求項１に記載の発光パネル。
【請求項４】
前記アルミニウムの純度は、９９．９ｗｔ％以上である
ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の発光パネル。
【請求項５】
アルミニウム素地に孔部を有する陽極酸化皮膜若しくはアルミニウム素地にバリアー層皮膜が形成されたアルミニウム基板と、該アルミニウム基板の陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜側に所定の開口部が形成された間隔保持材を介して線状に配置された第１の対向電極と、前記アルミニウム基板と前記第１の対向電極の間隙に封入された放電ガスを備え、前記アルミニウム素地と前記対向電極との間に電圧を印加することにより、前記放電ガスがプラズマを発生し、該プラズマが前記間隔保持材よりも前記第１の対向電極側に位置する蛍光体に照射されることにより該蛍光体を発光させる如き構成とした発光パネルと、
該発光パネルの前記第１の対向電極側上部に形成された液晶層と、
該液晶層の上部に、前記第１の対向電極と略９０度の角度をなす様に線状に配置された第２の対向電極と備える
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記陽極酸化皮膜に形成された孔部にＳｎが挿入された
ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記バリアー層皮膜は、アルミニウム素地をエッチングすることで、同アルミニウム素地に微細なピットを形成した後に成膜された
ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項８】
前記アルミニウムの純度は、９９．９ｗｔ％以上である
ことを特徴とする請求項５、請求項６または請求項７に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は発光パネル及び発光装置に関する。詳しくは、孔部を有する陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜が形成されたアルミニウム基板を利用した発光パネル及び発光装置に係るものである。
【背景技術】  現在、発光体として広く使用されているものに蛍光灯がある。蛍光灯は、Ａｒ、Ｘｅ、Ｎｅ若しくはハロゲンガスが真空封印されたガラス筒管両側のフィラメントに熱電子を発生させ、フィラメント間に電圧を印加することで電子を飛ばし、真空封印されたガスに電子を当ててガスプラズマを発生させることで発光現象を引き起こすものである。しかし、この方法では平坦な発光体を形成することが難しい。
ところで、様々な薄板状の発光パネルがテレビ等のディスプレイを中心に開発され、現在までに開発されているフラットパネルディスプレイは、概ね、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬ）及びフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）の４種類が存在する。
しかし、上記したいずれのフラットパネルディスプレイの製造にもコストがかかることや、例えば野球場で使用される大型のスクリーンには適さない等の問題がある。特に、単なる発光パネルとしてこれらの技術を使用するにはコストの問題が生じる。
【発明の開示】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、安価で高輝度であると共に大型化に適した発光パネル及び発光装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、本発明に係る発光パネルは、アルミニウム素地に孔部を有する陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜が形成されたアルミニウム基板と、該アルミニウム基板の陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜側に所定の開口部が形成された間隔保持材を介して配置された対向電極と、前記アルミニウム基板と前記対向電極の間隙に封入された放電ガスを備え、前記アルミニウム素地と前記対向電極との間に電圧を印加することにより、前記放電ガスがプラズマを発生し、該プラズマが前記間隔保持材よりも前記対向電極側に位置する蛍光体に照射されることにより該蛍光体を発光させる如き構成とする。
ここで、アルミニウム素地と対向電極との間に電圧を印加することにより、放電ガスがプラズマを発生し、プラズマが間隔保持材よりも対向電極側に位置する蛍光体に照射されることにより蛍光体を発光させる如き構成とすることによって、アルミニウム素地と対向電極との間に電圧が印加され、プラズマが発生し得る電圧が得られた場合に蛍光体が発光する。
また、所定の開口部が形成された間隔保持材を介してアルミニウム基板と対向電極を配置することによって、容易にアーク放電を抑制して安定したグロー放電型の発光プラズマを発生することができる。以下、この点について詳細に説明する。
放電開始条件を表す法則として一般に知られているパッシェンの法則から、発光パネルの内部圧力をＰ（ｔｏｒｒ）、アルミニウム基板のアルミニウム素地と対向電極との距離をｄ（ｃｍ）とすると、Ｐ×ｄ＝数ｔｏｒｒ・ｃｍの条件（以下、グロー放電条件と言う。）を満たす場合に発光パネルのアーク放電を抑制し、安定したグロー放電型の発光プラズマを得ることができることが知られている。
ここで、アルミニウム素地に成膜するバリアー層皮膜及び陽極酸化皮膜の厚さには限界がある。つまり、間隔保持材を介することなくアルミニウム基板と対向電極を対面配置した場合には、上記したグロー放電条件を満たすためには発光パネルの内部圧力を高圧力にしなければならない。これに対して、間隔保持材を介してアルミニウム基板と対向電極を対面配置した場合には、間隔保持材を介することなくアルミニウム基板と対向電極を対面配置した場合と比較して、アルミニウム素地と対向電極との距離が大きくなるために、発光パネルの内部圧力が低圧力であったとしても上記したグロー放電条件を満たす。
従って、間隔保持材を介してアルミニウム基板と対向電極を対面配置することにより、発光パネルの内部圧力を高圧力にすることなく上記したグロー放電条件を満足することができ、上記した様に、容易にアーク放電を抑制して安定したグロー放電型の発光プラズマを発生することができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、アルミニウム素地に孔部を有する陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜が形成されたアルミニウム基板と、該アルミニウム基板の陽極酸化皮膜若しくはバリアー層皮膜側に所定の開口部が形成された間隔保持材を介して線状に配置された第１の対向電極と、前記アルミニウム基板と前記対向基板の間隙に封入された放電ガスを備え、前記アルミニウム素地と前記対向電極との間に電圧を印加することにより、前記放電ガスがプラズマを発生し、該プラズマが前記間隔保持材よりも前記第１の対向電極側に位置する蛍光体に照射されることにより該蛍光体を発光させる如き構成とした発光パネルと、該発光パネルの前記第１の対向電極側上部に形成された液晶層と、該液晶層の上部に、前記第１の対向電極と略９０度の角度をなす様に線状に配置された第２の対向電極と備える。
ここで、発光パネルの第１の対向電極上部に形成された液晶層と、液晶層の上部に、第１の対向電極と略９０度の角度をなす様に線状に配置された第２の対向電極と備えることによって、第１の対向電極と第２の対向電極の交差する箇所のセルを発光させることができ、一点の箇所を点灯することが可能である。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明を適用した発光パネルの一例を説明するための模式的な断面図である。
図２は、陽極酸化皮膜の形成及び成長方法を説明するための模式図である。
図３は、陽極酸化皮膜の成長メカニズムを説明するための模式図である。
図４は、アルミニウム合金中に含まれる不純物元素の量を、９９．９ｗｔ％以上の高純度を有するアルミニウムと比較した図である。
図５は、本発明を適用した発光パネルの他の一例を説明するための模式的な断面図である。
図６は、本発明を適用した発光パネルの変形例を説明するための模式的な断面図である。
図７は、本発明を適用した発光装置の一例を説明するための模式的な断面図である。
図８は、第１の透明電極及び第２の透明電極の配置を説明するための模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した発光パネルの一例を説明するための模式的な断面図を示しており、ここで示す発光パネル１は、アルミニウム基板２と、開口部３が形成された厚さが０．７ｍｍのスペーサ４を介してアルミニウム基板と対面配置された網目状のＮｉメッシュ５と、ガラスや透明プラスチック等の光透過性材料から成る透明基板６を介してＮｉメッシュのアルミニウム基板とは反対側に配置された蛍光体７を備える。また、スペーサによって形成されたアルミニウム基板と対向電極の間の空間、即ちスペーサの開口部にはＨｅ−ＸｅやＮｅ−Ｘｅ等の放電ガスを封入している。
上記したアルミニウム基板は９９．９ｗｔ％以上の純度であると共に、アルミニウム素地８に孔部９を有する厚さが約１０μｍの陽極酸化皮膜１０が形成されている。
ここで、陽極酸化皮膜は、浴温が０〜５℃であり、濃度が３〜５％である硫酸とマレイン酸を混ぜ合わせた処理液を用いて、図２で示す様に陽極にアルミニウム板を用い、陰極に鉛板を用いて５０〜６０Ｖ程度の電圧を必要な陽極酸化皮膜の膜厚に応じて加えることによって、陽極、即ちアルミニウム板の表面では、
２Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ⇔Ａｌ２Ｏ３＋６Ｈ＋＋６ｅ−
の反応が生じ、図３で示す様なメカニズムで黒色の陽極酸化皮膜が形成され、成長する。
即ち、アルミニウム板に電圧を加えることにより先ず、図３（ａ）で示す様に、アルミニウム素地８にバリアー層皮膜１２が成長し、続いて、図３（ｂ）で示す様に、孔部９が発生する。更に電圧を印加し続けると、図３（ｃ）で示す様に、孔部の部分で皮膜の溶解と生成とが同時に起こって孔部が下方に成長していき、図３（ｄ）で示す様に、アルミニウム素地に陽極酸化皮膜が成膜される。
また、アルミニウム基板の純度は必ずしも９９．９ｗｔ％以上である必要は無いが、ＪＩＳ規格で定められた５０００系のアルミニウム合金や６０００系のアルミニウム合金、また５０００系及び６０００系のアルミニウム合金で最も多く使用されている５０５２合金や６０６１合金中には、図４に示す様に高純度アルミニウム合金に比べて非常に多くの不純物が含まれており、これらの不純物が含まれるために陽極酸化皮膜の形成中に多くの欠陥が発生し、陽極酸化皮膜中に健全な孔部が形成され難くなってしまう。従って、健全な孔部の形成を安定して実現すべく、アルミニウム基板の純度は９９．９ｗｔ％以上である方が好ましい。
また、スペーサの開口部に封入する放電ガスは放電することによって強い紫外線を発するものであればいかなるガスでも良く、必ずしもＨｅ−ＸｅやＮｅ−Ｘｅに限定されるものではなく、いかなる放電ガスでも構わないが、放電により紫外線を発すると共に、可視光線の発生が少ないガスの方が好ましい。
即ち、放電ガスが発する紫外線が蛍光体に照射されて発する光の色合いの見え方をぼけさせてしまう可視光線の発生が極力少ないＨｅ−ＸｅやＮｅ−Ｘｅ等の放電ガスを用いる方が好ましい。
上記した本発明を適用した発光パネルの一例では、アルミニウム素地とＮｉメッシュとの間に電圧を印加することにより、電圧が印加された空間に封入された放電ガスから紫外線が発生し、発生した紫外線を蛍光板に照射することにより発光させることができる。
即ち、基本的な発光原理は上記した蛍光灯と同様であるが、蛍光管両側の２箇所のフィラメント電極を利用して蛍光管を光らせるのでは無く、陽極酸化処理されたアルミニウム基板全面を電極としてＮｉメッシュとで挟まれた空間を発光させている。
また、上記した本発明を適用した発光パネルの一例では、厚さが０．７ｍｍのスペーサを介してアルミニウム基板とＮｉメッシュを対面配置しているために、発光パネルの内部圧力を３０ｔｏｒｒに調整するとＰ×ｄ≒２．１ｔｏｒｒ・ｃｍとなり、アーク放電を抑制して安定したグロー放電型の発光プラズマを発生するにあたって、発光パネルの内部圧力を高圧力にする必要が無い。
また、上記した本発明を適用した全面発光タイプの薄型発光パネルは、貼り付け型の蛍光灯や建築材の外壁に使用することによってビル等の外壁材自身を発光装飾品や広告として利用したり、液晶基板のバックライトや車のテールランプ等の車両用発光部品として利用したりすることも可能である。更に、これらの薄型発光パネルを縦横に並べることによって、大型スクリーンとしての利用も可能である。
図５は本発明を適用した発光パネルの他の一例を説明するための模式的な断面図を示しており、ここで示す発光パネル１は、アルミニウム基板２と、開口部３が形成された厚さが０．７ｍｍのスペーサ４及び保護膜１３を介してアルミニウム基板と対面配置された透明誘電体層１４と、透明誘電体層のアルミニウム基板とは反対側に配置されたガラスや透明プラスチック材料等の光透過性材料から成る透明基板６を備える。また、保護膜のスペーサ側表面には蛍光体７が塗布され、スペーサとは反対側表面にはＩＴＯ（酸化インジュウム−酸化錫系透明導電膜）等から成る透明電極１５が形成されている。更に、スペーサの開口部にはＨｅ−ＸｅやＮｅ−Ｘｅ等の放電ガスを封入している。
上記したアルミニウム基板は９９．９ｗｔ％以上の純度であると共に、アルミニウム素地８に孔部９を有する厚さが約１０μｍの陽極酸化皮膜１０が形成されており、孔部底にＳｎ１１が電解析出されている。
ここで、陽極酸化皮膜は、上記した本発明を適用した発光パネルの一例の場合の様な通常の陽極酸化処理を行うことによって、数μｍ厚さの陽極酸化皮膜を形成し、その後、ＳｎＳＯ４浴を使用して電解処理を行い、Ｓｎを孔部底に電解析出させる。なお、Ｓｎを孔部底に電解析出させなくても発光現象を確認することはできるものの、光の強度が安定せず、電源のオン、オフに対する応答性が良くないために、孔部底にはＳｎを電解析出させる方が好ましい。
上記した本発明を適用した発光パネルの他の一例では、アルミニウム素地と透明電極との間に電圧を印加することにより、電圧が印加された空間に封入された放電ガスから紫外線が発生し、発生した紫外線を蛍光板に照射することにより発光させることができる。
即ち、上記した本発明を適用した発光パネルの一例と同様に、陽極酸化処理されたアルミニウム基板全面を電極として透明電極とで挟まれた空間を発光させることができる。
なお、上記した本発明を適用した発光パネルの例では、アルミニウム素地に多孔質の陽極酸化皮膜を成膜した場合を例に挙げて説明を行ったが、図６で示す様にアルミニウム素地に孔部を有しないバリアー層皮膜１２のみを成膜しても良い。即ち、アルミニウム素地に形成される皮膜はアルミニウム素地に電圧を印加した際に電子をチャージした誘電体層として機能すれば充分であるために、必ずしもアルミニウム素地に多孔質の陽極酸化皮膜を成膜する必要は無く、バリアー層皮膜のみを形成しても良い。
ところで、例えば電解コンデンサー箔の様に予めアルミニウム素地をエッチングし、その後にバリアー層皮膜を形成することによって、アルミニウム素地に微細なピットが形成され、バリアー層皮膜の表面積を大きくすることができるために、電圧を印加した際に飛び出す電子数を増やすことが可能となる。従って、アルミニウム素地にバリアー層皮膜のみを成膜する際には、予めアルミニウム素地をエッチングすることによって、陽極酸化皮膜の電子放出がより容易になり、発光パネルの輝度の向上が期待できる。
図７は本発明を適用した発光装置の一例を説明するための模式的な断面図を示しており、ここで示す発光装置１６は、アルミニウム素地８にバリアー層皮膜のみを形成した９９．９ｗｔ％以上の純度であるアルミニウム基板２と、開口部３が形成されたスペーサ４及び保護膜１３を介してアルミニウム基板と対面配置された透明誘電体層１４と、液晶１７を介して透明誘電体層と対面配置されたＩＴＯ等から成るライン状の第２の透明電極１８と、第２の透明電極の液晶とは反対側に配置されたガラスや透明プラスチック材料等の光透過性材料から成る透明基板６を備える。また、保護膜のスペーサ側表面には蛍光体７が塗布され、スペーサとは反対側表面にはＩＴＯ等から成るライン状の第１の透明電極１９が形成されている。更に、スペーサの開口部にはＨｅ−ＸｅやＮｅ−Ｘｅ等の放電ガスを封入している。なお、図８で示す様に、第２の透明電極は、保護膜のスペーサとは反対側表面にライン状に配置された第１の透明電極と９０度の角度をなすようにライン状に配置されている。
上記した本発明を適用した発光装置の一例では、アルミニウム素地と第１の透明電極との間に電圧を印加することにより、上記した本発明を適用した発光パネルと同様に、電圧が印加された空間に封入された放電ガスから紫外線が発生し、発生した紫外線を蛍光板に照射することにより発光させることができ、同時に第１の透明電極と第２の透明電極の間に電圧を印加することにより、第１の透明電極と第２の透明電極が直交する箇所に対応する液晶部分のみが光を透過し、一点のみを発光させることができる。
即ち、本発明を適用した発光パネルでは、アルミニウム素地を電極の１つとして使用しているために、例えば透明電極をライン状に配置することによって、透明電極に沿ってライン状に光を発することは可能であったとしても、ＰＤＰの様に一点の箇所のみを発光させることは困難であるが、液晶と発光パネルとを組み合わせた本発明を適用した発光装置の一例では一点の箇所のみを発光させることが可能である。
【産業上の利用可能性】  上記した本発明の発光パネル及び発光装置では、安価で高輝度であると共に歩留りの良い発光パネル及びディスプレイとしての発光装置を提供することができる。
また、容易にアーク放電を抑制して安定したグロー放電型の発光プラズマを発生することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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