JP2012530665A - 電界放出発光材料の発光効率を高める方法、発光ガラス素子およびその調製方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
式中、Mはアルカリ金属元素であり、a、b、c、dはモル分率であり、これらの値の範囲が、aは25〜60、bは0.01〜15、cは40〜70、dは0.01〜15である。
化学式がaM2O・bY2O3・cSiO2・dTb2O3であって、式中、Mはアルカリ金属元素であり、a、b、c、dはモル分率であり、これらの値の範囲が、aは25〜60、bは0.01〜15、cは40〜70、dは0.01〜15である複合酸化物を含む発光ガラス基板を調製する工程と、
前記発光ガラス基板の表面に金属層を形成する工程と、
前記発光ガラス基板および金属層を真空にてアニール処理して、前記金属層に金属微細構造を形成して、冷却した後に所望の発光ガラス素子を得る工程と、を含む。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる30Li2O・6Y2O3・60SiO2・4Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し(各酸化物の前の数字はモル分率を表している。以下同じ)、マグネトロンスパッタリング装置でその表面に厚さ2nmの金属銀層を堆積させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、300℃の温度で30分間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。図1に示すように、これは発光ガラス素子の構造図であって、本実施例における発光ガラス素子は発光ガラス基板1を基板として、その上に金属層が設けられており、本発明では金属銀層2を選択し、電子銃から放出された陰極線は金属銀層2上に直接ぶつかり、陰極線はまず金属銀層2を透過して、ひいては発光ガラス基板1を励起して発光させた。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる30Li2O・6Y2O3・60SiO2・4Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、マグネトロンスパッタリング装置でその表面に厚さ8nmの金属銀層を堆積させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、300℃の温度で30分間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる25Na2O・15Y2O3・45SiO2・10Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、マグネトロンスパッタリング装置でその表面に厚さ0.5nmの金属金層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、200℃の温度で1時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる27Na2O・0.01Y2O3・70SiO2・15Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、マグネトロンスパッタリング装置でその表面に厚さ200nmの金属アルミニウム層を堆積させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、500℃の温度で5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる32Na2O・1.5Y2O3・65SiO2・12Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ100nmの金属マグネシウム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、650℃の温度で5分間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる35Na2O・0.5Y2O3・50SiO2・13Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ1nmの金属パラジウム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、100℃の温度で3時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる38Na2O・12Y2O3・43SiO2・0.5Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ5nmの金属白金層を堆積させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、450℃の温度で15分間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる28Na2O・10Y2O3・68SiO2・2Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ20nmの金属鉄層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、50℃の温度で5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる35K2O・8Y2O3・55SiO2・0.01Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ10nmの金属チタン層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、150℃の温度で2時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる40K2O・5Y2O3・40SiO2・9Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ50nmの金属銅層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、200℃の温度で2.5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる36K2O・8Y2O3・58SiO2・0.8Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ150nmの金属亜鉛層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、350℃の温度で0.5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる29K2O・11Y2O3・50SiO2・1.5Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ120nmの金属クロム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、250℃の温度で2時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる33K2O・7Y2O3・58SiO2・7Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ40nmの金属ニッケル層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、80℃の温度で4時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られる26K2O・4Y2O3・69SiO2・9.5Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に厚さ180nmの金属コバルト層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、400℃の温度で1時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られ45K2O・8Y2O3・48SiO2・1.5Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に8nmの金属層中の銀とアルミニウムと重量割合がそれぞれ80%と20%である金属銀・アルミニウム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、380℃の温度で2.5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られ36K2O・16Y2O3・52SiO2・4Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に15nmの金属層中の銀とアルミニウムと重量割合がそれぞれ90%と10%である金属銀・アルミニウム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、180℃の温度で3.5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られ55K2O・3Y2O3・62SiO2・7Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に7nmの金属層中の金とアルミニウムと重量割合がそれぞれ80%と20%である金属金・アルミニウム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、270℃の温度で1.5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
サイズが1×1cm2、表面研磨の上記調製方法により得られ58K2O・6Y2O3・35SiO2・9Tb2O3の緑色発光ガラスを基板として選択し、電子ビーム蒸着装置でその表面に80nmの金属層中の金とアルミニウムと重量割合がそれぞれ90%と10%である金属金・アルミニウム層を蒸着させ、その後これを真空度が1×10−3Pa未満の環境下に置き、600℃の温度で4.5時間アニール処理した後、室温にまで冷却して、本実施例における発光ガラス素子を得た。
Claims (12)
- 電界放出発光材料の発光効率を高める方法であって、発光ガラスを基板として、金属材料が当該発光ガラス基板の表面に非周期性の金属マイクロ・ナノ構造を持つ金属層を形成することで、発光ガラス素子を得る工程を含み、そして当該発光ガラス基板に陰極線を出射すると、当該陰極線は前記金属層を透過した後、前記発光ガラス基板を励起して発光させるものであり、前記発光ガラス基板の化学式はaM2O・bY2O3・cSiO2・dTb2O3であって、式中、Mはアルカリ金属元素であり、a、b、c、dはモル分率であり、これらの値の範囲が、aは25〜60、bは0.01〜15、cは40〜70、dは0.01〜15である、ことを特徴とする電界放出発光材料の発光効率を高める方法。
- 発光ガラス基板を備えた電界放出発光材料の発光効率を高める方法に用いられる発光ガラス素子であって、前記発光ガラス基板の表面には金属層が設けられており、前記金属層は金属微細構造を有しており、前記発光ガラス基板は、化学式aM2O・bY2O3・cSiO2・dTb2O3の複合酸化物を含み、
式中、Mはアルカリ金属元素であり、a、b、c、dはモル分率であり、これらの値の範囲が、aは25〜60、bは0.01〜15、cは40〜70、dは0.01〜15である、ことを特徴とする電界放出発光材料の発光効率を高める方法に用いられる発光ガラス素子。 - 前記アルカリ金属元素がNa、K、Liのうちの少なくとも一種類である、ことを特徴とする請求項2に記載の発光ガラス素子。
- 前記金属層の金属が金、銀、アルミニウム、銅、チタン、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、パラジウム、マグネシウム、亜鉛のうちの少なくとも一種類である、ことを特徴とする請求項2に記載の発光ガラス素子。
- 前記金属層の金属が金、銀、アルミニウムのうちの少なくとも一種類である、ことを特徴とする請求項4に記載の発光ガラス素子。
- 前記金属層の厚さが0.5nm〜200nmである、ことを特徴とする請求項2に記載の発光ガラス素子。
- 前記金属層の厚さが1nm〜100nmである、ことを特徴とする請求項6に記載の発光ガラス素子。
- 発光ガラス素子の調製方法であって、
化学式がaM2O・bY2O3・cSiO2・dTb2O3であって、式中、Mはアルカリ金属元素であり、a、b、c、dはモル分率であり、これらの値の範囲が、aは25〜60、bは0.01〜15、cは40〜70、dは0.01〜15である複合酸化物を含む発光ガラス基板を調製する工程と、
前記発光ガラス基板の表面に金属層を形成する工程と、
前記発光ガラス基板および金属層に真空にてアニール処理して、前記金属層に金属微細構造を形成して、冷却した後に所望の発光ガラス素子を得る工程と、を含む、ことを特徴とする発光ガラス素子の調製方法。 - 前記発光ガラス基板の調製工程は、各々がモル分率に対応するアルカリ金属塩、SiO2、Y2O3およびTb4O7原料を得て、1200℃〜1500℃の温度で混合・溶融、冷却して、さらに還元雰囲気中にて、600〜1100℃の温度でアニール処理し、発光ガラス基板を得る、ことを特徴とする請求項8に記載の発光ガラス素子の調製方法。
- 前記金属層が金属スパッタリングまたは蒸着により発光ガラス基板表面に形成されているものである、ことを特徴とする請求項8に記載の発光ガラス素子の調製方法。
- 前記真空アニール処理が50℃〜650℃で行われ、アニール時間が5分間〜5時間である、ことを特徴とする請求項8に記載の発光ガラス素子の調製方法。
- 前記真空アニール処理は100℃〜500℃で行われ、アニール時間は15分間〜3時間である、ことを特徴とする請求項11に記載の発光ガラス素子の調製方法
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