发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置，其利用从冷阴极电子发射源场致发 射的电子而使发光体(荧光体)受激发光，由此产生白光。
背景技术：
近年来，相对于白炽灯或荧光灯这样的现有发光装置，已开发 出冷阴极场致发射型的发光装置，其通过在真空中，使从冷阴极电子 发射源场致发射的电子高速与发光体(荧光体)碰撞，而使发光体受
激发光，具有作为场致发射型照明灯(Field Emission Lamp: FEL)或 场致发射型显示装置(Field Emission Display: FED)的用途。 — 在这些发光装置中，在FED的制造工序中，通常多采用对应于 像素大小等的微米级的各种显微处理。例如，在FED制造工序中， 利用溅射法或CVD法等用于半导体芯片等的公知的显微处理，在玻 璃或陶瓷类等的绝缘性基板上形成阴极(负极)。另外，通过在绝缘 性基板上直接、或通过与形成在绝缘性基板表面上的配线层连接而形 成柱状熔融材料，并将开设有多个直径为10 100|im的开口部的板 厚为30 60pm的金属薄板固定在该柱状熔融材料上，从而形成门 极。
另一方面，对于专门用于灯用光源等的FEL，不需要对负极等 实施如FED那样的微米级的微细加工，对于门极上开设的开口部， 其直径为毫米级的较大的直径即可(例如，参照专利文献l)。
因此，在FEL制造中，通过取消设备需要大量费用等的显微处 理，将仅通过大气环境的处理即可大量生产的部件组装而制造出最终 的各种功能部件，则可实现大幅度的成本降低。例如，可以通过由以 板厚为O.几mm程度的金属板作为基材的单独的功能部件分别构成 负极及门极，并将它们安装在真空容器内，而低价地制造FEL。
专利文献l:特开2006 —339012号公报

发明内容
此外，这种FEL在作为各种照明用的光源使用等的多数情况下， 要求其发出白光。
但是，如在荧光管中广泛使用的发光体等所示，对于利用紫外 线激励发出白光的发光体来说，已开发出大量高亮度发光的发光体， 但对于利用电子激励发出白光的发光体来说，目前还没有开发出以足 够高的亮度发光的发光体。
因此，在FEL中，例如，在将受激发出白光的发光体设置在正 极而获得白光的情况下，发光体层的能量损耗增大，可能难以高效地 产生高亮度的白光。
本发明是鉴于上述情况提出的，其目的在于提供一种可以高效 地产生高亮度的白光的发光装置。
本发明的特征在于，该发光装置在真空容器内设有负极，其 表面上形成有冷阴极电子发射源；以及正极，其在与前述负极相对的 表面上形成有由多种发光体混合而成的发光体层，前述发光体由从前 述冷阴极电子发射源场致发射的电子激励发光，前述各种发光体具有 通过使各自发出的光混光而生成白光的关系，分别分布在前述发光体 层的表面上，能够由前述场致发射的电子直接照射，同时，至少任意 1种前述发光体具有还可以被来自其它种类的前述发光体的光激励 而发光的特性。
发明的效果
根据本发明的发光装置，可以高效地产生高亮度的白光。


图1是发光装置的基本结构图。
图2是放大表示发光体层的示意图。
图3是对于蓝色发光体及黄色发光体的受激发光的说明图。
图4是表示由蓝色发光体自身、黄色发光体自身以及将其混合 而形成的各个发光体层发出的光的亮度分布的图表。
图5是表示发光体层中的蓝色发光体和黄色发光体的重量比与 亮度间关系的图表。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施方式。附图涉及本发明的一
个实施方式，图1是发光装置的基本结构屈，图2是放大表示发光体 层的示意图，图3是对于蓝色发光体及黄色发光体的受激发光的说明 图，图4是表示由蓝色发光体自身、黄色发光体自身以及将其混合而 成的各个发光体层发出的光的亮度分布的图表，图5是表示发光体层 中的蓝色发光体和黄色发光体的重量比与亮度间关系的图表。
如图1所示，本实施方式中的发光装置1是例如作为平面状的 场致发射型白色照明灯使用的发光装置，其具有下述基本结构，艮P， 在以规定间隔相对配置玻璃基板2、 3而成的真空容器4内，从基底 面侧向投光面侧依次配置负极5、门极IO、正极15。
负极5由形成在成为基底面的玻璃基板2上的导电材料构成， 例如，通过蒸镀或溅射法等沉积铝或镍等金属，或涂敷银焊剂并干 燥 烧结等而形成。在该负极5的表面以膜状涂敷碳纳米管、碳纳米 壁、Spindt型微锥、金属氧化物晶须等发射极材料，形成冷阴极电子 发射源6。
在本方式中，冷阴极电子发射源6在每个规定的区域内图案化， 在图案化的区域(电子发射区域)的周围，配置覆盖负极5的负极掩 模7。
门极10由具有开口部11的平板部件构成，该开口部11用于使 由冷阴极电子发射源6发射的电子通过。具体地说，门极10的要部 以下述方式构成，例如在镍材料、不锈钢材料、殷钢材料等导电性金 属板上，利用单纯的机械加工等形成与冷阴极电子发射源6的图案区 域相对应的多个开口部11。门极10的开口部11例如形成为圆孔， 其大小与形成为凸台状的冷阴极电子发射源6的图案区域相同或略
大。由此，可以使从冷阴极电子发射源6发射的大致所有的电子通过， 并作为用于发光的有效电子，从而减少门极10的电力损耗，可以实 现无损耗门极。
正极15由配置在投光面即玻璃基板3的背面侧的透明导电薄膜 (例如ITO膜)构成，在与门极10 (负极5)相对的表面上，形成 由从冷阴极电子发射源6发射的电子激励发光的发光体层16。
发光体层16由受激发光的光的波段不同的多种发光体(荧光体) 混合而成，通过将这些来自各个发光体的光混光而生成白光。在本实 施方式中，发光体层16例如由受激发出蓝色光的蓝色发光体(第1 发光体)和受激发出与该蓝色光具有补色关系的黄色光的黄色发光体 (第2发光体)混合而成。在这种情况下，蓝色发光体优选例如添加 有几ppm的活性剂的硫化锌(ZnS)类蓝色发光体，该蓝色发光体例 如图4中虚线所示，通过由电子进行激励发光，高发光效率地发出波 段以400 600nm为主的蓝色光。另一方面，黄色发光体优选 钇*铝*石榴石(YAG)类的黄色发光体，该黄色发光体例如图4 中点划线所示，通过由电子进行激励发光，高发光效率地发出波段以 450 650nm为主的黄色光。此外，在本实施方式中使用的YAG类 的黄色发光体具有还可以由蓝色光激励发出黄色光的特性。
如图2所示，发光体层16，具体地说，由蓝色发光体粒子17 和黄色发光体粒子18混合而成。各种发光体粒子17、 18分别暴露并 分布在该发光体层16的表面上，这些露出的发光体粒子17、 18在真 空容器4内，各自由从冷阴极电子发射源6发射的电子直接照射。
这种发光体层16以下述方式形成，例如，通过将含有黄色发光 体粒子的分散液和含有蓝色发光体粒子的分散液，利用丝网印刷等依 次涂敷在正极15上，经过热处理工序将各分散液的溶剂等除去而形 成。此时，通过将含有各个发光体粒子的分散液的浓度或涂敷量、热 处理工序的条件等设定为适当的值，以规定的密度将各发光体粒子 17、 18配置在正极15上，从而可以使两种发光体粒子17、 18露出 并分布在发光体层16的表面上。具体地说，例如，在将含有黄色发 光体粒子的分散液和含有蓝色发光体粒子的分散液依次涂敷在正极
15上的情况下，特别地通过使含有蓝色发光体粒子的分散液中溶剂 所占比例增加等，而使蓝色发光体粒子17以规定的较低密度分布，
能够在发光体层16的表面上，使一部分的黄色发光体粒子18从蓝色 发光体粒子17的间隙中露出。
这样，例如图3所示，蓝色发光体粒子17通过由从冷阴极电子 发射源6场致发射的电子直接照射而受到电子激励，发出蓝色光Be。 同样地，黄色发光体粒子18通过由从冷阴极电子发射源6场致发射 的电子直接照射而受到电子激励，发出黄色光Ye。此外，黄色发光 体粒子18由附近的蓝色发光体粒子17发出的蓝色光Be光激励，发 出黄色光Yl。上述蓝色光Be和黄色光Ye、 Yl在玻璃基板3的投光 面侧混光，由此，发光装置1高效地产生高亮度的白光W。
也就是说，通过使蓝色发光体粒子17及黄色发光体粒子18暴 露在发光体层16的表面上，可以使各发光体粒子17、 18由电子直接 照射，与例如使蓝色发光体粒子17和黄色发光体粒子18以单独的层 状重叠而形成发光体层的情况等相比，可以利用电子激励而高效地发 出蓝色光及黄色光这两者。此外，各发光体粒子17、 18的至少一部 分也可以不完全暴露在发光体层的表面上，即使在发光体层的表面上 或各粒子之间存在例如玻璃或二氧化硅等其他物质的情况下，只要该 物质具有使场致发射的电子透过的性质，就可以使各发光体粒子17、 18由电子直接照射，获得同样的效果。
而且，本实施方式的黄色发光体粒子18，因为具有除了电子之 外，还可由蓝色光激励发光的特性，所以即使在电子激励产生的蓝色 光的一部分在通过发光体层16时被黄色发光体粒子18遮挡的情况 下，也可以有效利用该蓝色光来实现黄色光的亮度提高。
也就是说，如果使电子激励形成的蓝色发光体单色发光亮度为 Lb，电子激励形成的黄色发光体单色亮度为Ly，蓝色发光体和黄色 发光体的混合比例为A:B (A+B=l)，则使由各发光体电子受激得到 的蓝色光和黄色光之间混光而生成的白光W的亮度Lw，通常成为各 个亮度的加权平均，具有下述关系
<formula>formula see original document page 8</formula>在此基础上，本实施方式的发光体层16上，因为黄色发光体粒子18 还可被蓝色光激励发光，所以可以相应地提高白光的亮度。例如，如
图5中实线所示，由本实施方式的发光体层16得到的白光的亮度，
高于由电子激励形成的蓝色光及黄色光的各自亮度的加权平均值。
在这里，发光体层16中的蓝色发光体粒子17和黄色发光体粒 子18的混合比，是在考虑由蓝色光进行光激励产生的黄色光的亮度 的基础上而设定的。在这种情况下，由蓝色光进行光激励得到的黄色 光对白光的亮度Lw的影响，随蓝色发光体和黄色发光体的重量比变 化而变化。也就是说，每单位量的黄色发光体通过光激励而发出的黄 色光Y1的亮度，随着蓝色发光体的比例增大而增加。另一方面，如 果蓝色发光体的比例大于或等于规定值，则因为黄色发光体的绝对量 减少，所以由光激励得到的黄色光Yl的亮度在白光的总体亮度Lw 中所占的比例减少。如果考虑这种光激励得到的黄色光Yl的影响， 则例如图5所示，使蓝色发光体和黄色发光体的重量比为例如3:1 l:l的范围内，则能够获得较理想的白光。
根据这种实施方式，使用发光效率较高的蓝色发光体和黄色发 光体形成发光体层16，由此不使用发光效率低的白色发光体就可以 生成白光。此时，通过使蓝色发光体粒子17和黄色发光体粒子18 分别暴露并分布在发光体层16的表面上，发光体粒子17、 18都可以 由电子直接照射，实现效率良好的电子激励。而且，通过使用除了电 子激励之外，还可以由蓝色光进行光激励而发出黄色光的YAG等作 为黄色发光体，即使在由蓝色发光体粒子17发出的蓝色光的一部分 在通过发光体层16时被黄色发光体粒子18遮挡的情况下，也可以将 该蓝色光用于黄色光的发光，可以减少能量损耗，高效地生成白光。
此外，在上述实施方式中，对于使用蓝色发光体和黄色发光体 这2种发光体形成发光体层的一个例子进行了说明，但本发明并不限 定于此，也可以使用2种或3种以上的其它发光颜色的发光体混合形 成发光体层。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，该发光装置在真空容器内设有负极，其表面上形成有冷阴极电子发射源；以及正极，其在与前述负极相对的表面上形成有由多种发光体混合而成的发光体层，前述发光体由从前述冷阴极电子发射源场致发射的电子激励发光，前述各种发光体具有通过使各自发出的光混光而生成白光的关系，分别分布在前述发光体层的表面上，能够由前述场致发射的电子直接照射，同时，至少任意1种前述发光体具有还可以被来自其它种类的前述发光体的光激励而发光的特性。
2. —种发光装置，其特征在于，该发光装置在真空容器内设有负极，其表面上形成有冷阴极 电子发射源；以及正极，其在与前述负极相对的表面上形成有由多种发光体混合 而成的发光体层，前述发光体由从前述冷阴极电子发射源场致发射的 电子激励发光，前述各种发光体具有通过使各自发出的光混光而生成白光的关 系，分别暴露在前述发光体层的表面上，同时，至少任意1种前述发光体具有还可以被来自其它种类的前述发 光体的光激励而发光的特性。
3.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于， 前述发光体层由受激发出蓝色光的第1发光体和受激发出黄色光的第2发光体混合而成，前述第2发光体被前述第1发光体受激发出的蓝色光激励而发出黄色光。
4.如权利要求3所述的发光装置，其特征在于，前述第1发光体和前述第2发光体的重量比设定在3:1 1:1的范围内。
全文摘要
本发明提供一种发光装置，其可以高效地产生高亮度的白光。使用发光效率较高的蓝色发光体和黄色发光体形成发光体层(16)，由此不使用发光效率较低的白色发光体就可以生成白光。此时，通过使蓝色发光体粒子(17)和黄色发光体粒子(18)分别暴露在发光体层的表面上，发光体粒子(17、18)都可以由电子直接照射，实现效率良好的电子激励。而且，通过使用除了电子激励之外，还可以由蓝色光进行光激励而发出黄色光的YAG等作为黄色发光体，即使在由蓝色发光体粒子(17)发出的蓝色光的一部分在通过发光体层时被黄色发光体粒子(18)遮挡的情况下，也可以将该蓝色光用于黄色光的发光，可以减少能量损耗，高效地生成白光。
文档编号H01J63/00GK101339891SQ20081013593
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月3日 优先权日2007年7月3日
发明者中里邦雄, 山口五郎, 岩崎峰人, 荒川俊也, 远藤忠, 难波笃史, 高桥久也 申请人:富士重工业株式会社;昭荣化学工业株式会社