JP2011119060A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投光面側以外に投射された光を有効利用できる発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、電界電子放出型の発光装置において、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向する位置に設けられ、前記電子放出源から電界放出された電子により励起されて発光する蛍光体を有するアノード電極と、前記カソード電極と前記アノード電極の間に、前記電子放出源から放出された電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、を備え、前記ゲート電極は、前記アノード電極側の表面が前記蛍光体から発光された光を拡散反射するように凹凸形状が形成されていることを備えたことを特徴とする発光装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界電子放出型の発光装置に関する。

近年、白熱電球、蛍光灯といった従来の発光装置に対し、真空中で冷陰極電子放出源から電界放出された電子で蛍光体を励起発光させる発光装置が開発されており、電界放出型照明ランプ（Ｆｅｉｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｍｐ）として知られている。

例えば、電界電子放出型の発光装置として、カソード電極に対して正の電位を与えたゲート電極によって電子を引き出し、さらに正の高電位を与えた蛍光体付きのアノード電極に電子を衝突させて蛍光発光させるものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−３３９０１２号公報

しかしながら、従来の発光装置では、蛍光体から発せられた光は投光面側以外にも広がり、光の利用効率が低減する問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、投光面側以外に投射された光を有効利用できる発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、電界電子放出型の発光装置において、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向する位置に設けられ、前記電子放出源から電界放出された電子により励起されて発光する蛍光体を有するアノード電極と、前記カソード電極と前記アノード電極の間に、前記電子放出源から放出された電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、を備え、前記ゲート電極は、前記アノード電極側の表面が前記蛍光体から発光された光を拡散反射するように凹凸形状が形成されていることを備えたことを特徴とする発光装置である。

また、前記電子放出源は、ナノ炭素材料よりなることが好ましい。

本発明の発光装置は、ゲート電極のアノード電極側の表面に光を拡散反射させる凹凸形状を形成する。ゲート電極表面上の凹凸形状は、蛍光体から発光された投光面側以外に投射された光を拡散反射し、投光面側へ投射することが出来る。よって、光の利用効率を向上させることが出来る。

本発明の発光装置の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明の発光装置について、具体的に説明を行なう。

カソード電極は、導電性材料であれば良い。
例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズなどであってもよい。
カソード電極を保持する基板上に、カソード電極を薄膜上に形成する場合、（１）導電性材料を蒸着やスパッタ法等によって堆積する、（２）銀ペースト材を塗布して乾燥・焼成する、などの方法により形成してもよい。
また、カソード電極自体を基板状に形成してもよい。

また、カソード電極上にカソードマスクを形成してもよい。
カソードマスクは、パターン形成されており、電子放出源において電子を放出させる領域を制御する。
また、カソードマスクは、導電性材料よりなる。
カソードマスクに用いる導電性材料としては、例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズなどであってもよい。

電子放出源は、電界を集中させ、電界放出を行なう部位であり、前記カソード電極上に形成される。電子放出源は電界を集中させるのに適した形状であることが好ましく、円錐、円柱、スピント型マイクロコーンなどの形状に加工されていてもよい。
また、シリコン、金属材料、金属酸化物ウィスカー、ナノ炭素材料などであってもよい。

また、電子放出源は、ナノ炭素材料であることが好ましい。炭素材料は、表面に酸化膜を形成しないため、シリコンや金属材料に比較して、低い表面仕事関数を維持できる。さらに、ナノオーダーの先端構造を持つため、より低い電圧での電子放出を得ることができる。
ここで、ナノ炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイルなどが挙げられる。
特に、カーボンナノチューブは高密度で垂直配高して製造出来ることが知られており、垂直配高したカーボンナノチューブは電界集中に適した形状および特性を示すことから、電子放出源として用いるのに好ましい。

アノード電極は、ゲート電極を挟んで前記電子放出源と対向して配置される。
アノード電極は、透明導電膜であればよい。例えば、透明導電膜として、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化スズを用いても良い。
また、アノード電極は、透明基板上に保持されており、例えば、透光基板は、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどを用いても良い。
透明基板上にアノード電極を形成する場合、形成方法として、適宜公知の薄膜形成方法を用いることが出来る。例えば、薄膜形成方法として、スパッタ、真空蒸着、レーザーアブレーション、イオンプレーティング、ＣＶＤ、スプレー法、ディップ法などを用いても良い。

蛍光体は、前記アノード電極上に設けられ、電子放出源から放出された電子を受けて発光する部位である。
前記蛍光体は、発光する波長や用途に応じ、適宜選択してよい。例えば、硫化亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどの微粒子を用いても良い。
前記蛍光体の形成方法としては、適宜公知の薄膜形成方法を用いることが出来る。例えば、薄膜形成方法として、フォトグラフィ法、沈殿法、電着法、インクジェット法、スクリーン印刷などを用いても良い。
また、前記蛍光体は、ゲート電極およびカソード電極に対して垂直な方向から見たとき、少なくともカソード電極上の電子放出源が形成された部分の直上に設置されるように、パターン形成されていればよく、該パターンの上面形状は適宜設計してよい。例えば、蛍光体層にラインパターン、ドットパターンなどの任意のパターンを形成してもよい。
また、拡散反射板を用いて蛍光体から発せられた装置内部への光を拡散反射し、観察側に放射することが出来る領域が蛍光体層に好適に設計されることが望ましい。

本発明の発光装置は、ゲート電極は、前記アノード電極側の表面が前記蛍光体から発光された光を拡散反射するように凹凸形状が形成されている。本発明の発光装置は、ゲート電極のアノード電極側の表面に光を拡散反射させる凹凸形状を形成する。ゲート電極表面上の凹凸形状は、蛍光体から発光された投光面側以外に投射された光を拡散反射し、投光面側へ投射することが出来る。よって、光の利用効率を向上させることが出来る。

ゲート電極は、カソード電極上の電子放出源から電子を放出させ、この電子をアノード電極の方向へと導くための電極である。
また、ゲート電極は、電子を通過させる開口部を有し、導電性材料よりなる。

ゲート電極の開口部において、開口部の形成方法は、機械加工、エッチング、スクリーン印刷などの加工方法を用いて良い。
また、ゲート電極の開口部において、開口部を形成する領域は、ゲート電極上において、ゲート電極およびカソード電極に対して垂直な方向から見たとき、少なくともカソード電極上の電子放出源が形成された部分の直上に形成されていればよい。
また、ゲート電極の開口部において、開口部の形状は、円形、矩形、ライン状など適宜設計し、決定してもよい。

凹凸形状は、蛍光体から発せられる光に応じて適宜光学特性を設定し、形成してよい。例えば、錐形状の突起部の傾斜角度を任意のパターンで形成された蛍光体層間の空隙に応じて調整した形状であってもよい。

また、凹凸形状を形成する方法としては、適宜公知の微細加工方法を用いてよい。例えば、機械加工、エッチングなどの微細加工方法を用いてよい。

ゲート電極に用いる材料は、導電性を備え、かつ、表面が蛍光体から発せられた光を反射出来るように鏡面加工を行うことが出来る材料であればよい。例えば、アルミニウムなどを用いても良い。

本発明の発光装置として、具体的に図１を用いて、一例を示す。
図１は、本発明の発光装置の一例を示す概略断面図である。
所定間隔で置かれた透明基板２と基板３によって囲まれた内部に、カソード電極９、電子放出源８、ゲート電極７、蛍光体５、アノード電極４を底面側から投光面側に向かって順に配置され、前記ゲート電極７のアノード電極４側の表面に、蛍光体５から発せられた光を拡散反射する凹凸形状６が形成されている。

本発明の発光装置は、（１）ディスプレイ用途：液晶バックライト、プロジェクタ光源、ＬＥＤディスプレイ光源、（２）シグナル用途：交通信号灯、産業／業務用回転灯・信号灯、非常灯・誘導灯、（３）センシング用途：赤外線センサ光源、産業用光センサ光源、光通信用光源、（４）医療・画像処理用途：医療用光源（眼底カメラ・スリットランプ）、医療用光源（内視鏡）、画像処理用光源、（５）光化学反応用途：硬化・乾燥／接着用光源、洗浄／表面改質用光源、水殺菌／空気殺菌用光源、（６）自動車用光源：ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、内装ランプ、（７）一般照明：オフィス照明、店舗照明、施設照明、舞台照明・演出照明、屋外照明、住宅照明、ディスプレイ照明（パチンコ機、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース）、機器・什器組込照明、などの用途に用いられる照明装置として利用が期待される。

１……発光装置
２……透明基材
３……基板
４……アノード電極
５……蛍光体
６……凹凸形状
７……ゲート電極
８……電子放出源
９……カソード電極

Claims (2)

1. 電界電子放出型の発光装置において、
   電子放出源を有するカソード電極と、
   前記カソード電極と対向する位置に設けられ、前記電子放出源から電界放出された電子により励起されて発光する蛍光体を有するアノード電極と、
   前記カソード電極と前記アノード電極の間に、前記電子放出源から放出された電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、を備え、
   前記ゲート電極は、前記アノード電極側の表面が前記蛍光体から発光された光を拡散反射するように凹凸形状が形成されていること
   を備えたことを特徴とする発光装置。
2. 前記電子放出源は、ナノ炭素材料よりなること
   を特徴とする請求項１に記載の発光装置。

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