炭素繊維装置
【課題】炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率の低下を抑制できる炭素繊維装置を提供する。
【解決手段】カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置されたカソード電極２０と、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００と、カソード電極２０の配置された領域の残余の領域においてカソード基板１０上に配置されたゲート電極３０と、カソード電極２０及びゲート電極３０の上方に配置された透明のアノード電極４０と、アノード電極４０のカソード基板１０に対向する主面４０ｂ上に配置され、炭素繊維１００から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜５０とを備える。
【解決手段】カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置されたカソード電極２０と、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００と、カソード電極２０の配置された領域の残余の領域においてカソード基板１０上に配置されたゲート電極３０と、カソード電極２０及びゲート電極３０の上方に配置された透明のアノード電極４０と、アノード電極４０のカソード基板１０に対向する主面４０ｂ上に配置され、炭素繊維１００から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維を電子放出源として用いる炭素繊維装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）等のナノスケールの炭素繊維（カーボンファイバ）が、フィールドエミッションアレイ（ＦＥＡ）や、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等の炭素繊維装置に使用されている。これらの炭素繊維装置は、炭素繊維を電子放出源として使用し、蛍光体膜に電子を衝突させることによって蛍光体膜が励起され発光する。
【０００３】
炭素繊維を電子放出源として使用するために、炭素繊維が配置されたカソード電極と炭素繊維の上方に配置されたゲート電極との間に電圧をかけることにより、炭素繊維から電子を引き出す方法が用いられている。例えば、炭素繊維を配置した領域を囲むようにカソード電極上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上にゲート電極を形成する炭素繊維装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。炭素繊維から放出された電子は、ゲート電極上方のアノード電極上に配置された蛍光体膜に衝突する。
【特許文献１】特開２００４−３０３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、炭素繊維の上方にゲート電極を配置した構造の場合、炭素繊維から放出された電子の大部分がゲート電極に引き寄せられてしまうため、アノード電極上の蛍光体膜に衝突する電子数は少ない。つまり、炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率が低下するという問題があった。
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明は、炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率の低下を抑制できる炭素繊維装置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】
本発明の一態様によれば、カソード基板と、カソード基板上に配置されたカソード電極と、カソード電極上に配置された炭素繊維と、カソード電極の配置された領域の残余の領域においてカソード基板上に配置されたゲート電極と、カソード電極及びゲート電極の上方に配置された透明のアノード電極と、アノード電極のカソード基板に対向する主面上に配置され、炭素繊維から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜とを備える炭素繊維装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率の低下を抑制できる炭素繊維装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【０００９】
又、以下に示す第１及び第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１は、図１に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置されたカソード電極２０と、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００と、カソード電極２０の配置された領域の残余の領域においてカソード基板１０上に配置されたゲート電極３０と、カソード電極２０及びゲート電極３０の上方に配置された透明のアノード電極４０と、アノード電極４０のカソード基板１０に対向する主面４０ｂ上に配置され、炭素繊維１００から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜５０とを備える。つまり、図１に示した炭素繊維装置では、カソード電極２０とゲート電極３０が同一平面レベルに配置されている。
【００１１】
以下では、炭素繊維装置１が、蛍光体膜５０から発光される出力光Ｌを出力する照明装置である場合について、例示的に説明する。
【００１２】
炭素繊維装置１において、炭素繊維１００は電子放出源である。炭素繊維１００は、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）、カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）、カーボンナノコイル等を含むナノスケールのカーボンファイバである。
【００１３】
カソード基板１０には、例えばニッケル（Ｎｉ）基板や、ステンレス（ＳＵＳ鋼）基板等の金属プレートが採用可能である。カソード電極２０及びゲート電極３０には、クロム（Ｃｒ）膜等が採用可能である。
【００１４】
図１に示すように、アノード電極４０は、カソード基板１０に対向するアノード基板６０の主面６０ｂ上に配置されている。そして、アノード基板６０と接する主面に対向するアノード電極４０の主面４０ｂ上に、蛍光体膜５０が配置されている。アノード電極４０及びアノード基板６０は、蛍光体膜５０で励起発光する光が透過可能な材料からなる。例えばガラス板等がアノード基板６０に採用可能である。アノード電極４０には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等が採用可能である。
【００１５】
蛍光体膜５０の材料は、炭素繊維装置１の所望の発光色等に応じて選択される。例えば、青色光を発光する場合にはＺｎＳ：Ａｇ蛍光体、緑色光を発光する場合にはＺｎＳ：Ａｕ、Ａｌ蛍光体、赤光を発光する場合にはＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+蛍光体等が蛍光体膜５０に採用可能である。
【００１６】
また、カソード基板１０とアノード基板６０との間に空間をなすように、カソード基板１０の周辺部とアノード基板６０の周辺部は、環状のスペーサ７０にそれぞれ接合される。つまり、炭素繊維装置１の側面はスペーサ７０により構成される。スペーサ７０には、例えばガラス等が採用可能である。
【００１７】
カソード基板１０、アノード基板６０及びスペーサ７０により、カソード電極２０とアノード電極４０間の空間は外部と遮断される。カソード基板１０とアノード基板６０間の空間は、１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態に保たれる。スペーサ７０は、例えばガラスフリットによってカソード基板１０及びアノード基板６０と接合される。
【００１８】
カソード電極２０とゲート電極３０が配置されたカソード基板１０の主面１０ａの例を図２に示す。図２は、主面１０ａをアノード電極４０側からみた上面図である。図２に示すように、カソード電極２０及びゲート電極３０は、互いに紙面に向かって上下方向にそれぞれ延伸する複数の歯部分を有する櫛型形状をなし、カソード電極２０とゲート電極３０の櫛の歯部分は交差指状に配置されている。炭素繊維１００は、カソード電極２０のゲート電極３０に挟まれた領域に配置される。図１は、図２のＩ−Ｉ方向に沿った断面図である。
【００１９】
カソード電極２０の櫛の歯部分の幅ＷC、及びゲート電極３０の櫛の歯部分の幅ＷGは、例えば１００μｍ程度である。また、カソード電極２０の櫛の歯部分とゲート電極３０の櫛の歯部分との間隔ｄは１００μｍ程度である。なお、間隔ｄが狭いほど、炭素繊維１００から電子を放出させるためにカソード電極２０とゲート電極３０間に印加する電圧（以下において、「ゲート電圧」という。）ＶGを小さくできる。このため、例えば幅ＷC及び幅ＷGを５００ｎｍ、間隔ｄを５００ｎｍ程度にしてもよい。ゲート電圧ＶGを小さくすることにより、消費電力が削減される。
【００２０】
以下に、図１に示した炭素繊維装置１の動作について説明する。カソード電極２０とアノード電極４０間にアノード電圧ＶAを印加した状態で、カソード電極２０とゲート電極３０間にゲート電圧ＶGを印加する。アノード電圧ＶAは、例えば３ｋＶ〜８ｋＶ程度である。ゲート電圧ＶGは、例えば数Ｖ〜１００Ｖ程度である。ゲート電圧ＶGを印加することにより、カソード電極２０上に配置された電子放出源である炭素繊維１００の先端から、アノード電極４０に向かって電子が放出される。
【００２１】
図１に示したように、カソード電極２０とゲート電極３０は同一平面レベルに配置されている。このため、炭素繊維１００から放出された電子は、ゲート電極３０に向かうことなくアノード電極４０に引き寄せられ、アノード電極４０の主面４０ｂに配置された蛍光体膜５０に衝突する。この衝突により、蛍光体膜５０は励起され発光する。蛍光体膜５０が発光した出力光Ｌは、アノード電極４０及びアノード基板６０を透過して、アノード基板６０の出力面６０ａから炭素繊維装置１の外部に出力される。
【００２２】
なお、蛍光体膜５０からアノード基板６０に入射した出力光Ｌの一部はそのまま出力面６０ａから炭素繊維装置１の外部に出力される。また、アノード基板６０に入射した出力光Ｌの他の一部は、アノード基板６０内部を拡散した後、炭素繊維装置１の外部に出力される。
【００２３】
図３に、図１に示した炭素繊維装置１についての電子軌道シミュレーション結果を示す。電子軌道シミュレーションは、カソード電極２０を接地し、ゲート電極３０に２００Ｖを印加する条件で行った。図３の横軸は、カソード電極２０を原点とする位置、縦軸は電位である。図３において、カソード電極２０上の炭素繊維（図示略）から放出された電子の軌道が実線で示されている。破線は等電位線を示す。図３に示すように、カソード電極２０から放出された電子は、ゲート電極３０に引き寄せられることなく、カソード電極２０の上方に進行する。
【００２４】
なお、図２にはカソード電極２０とゲート電極３０の互いに対向する側面が直線である例を示したが、カソード電極２０とゲート電極３０の隣接する部分が直線状に延伸していなくてもよい。例えば図４に示すように、カソード電極２０とゲート電極３０の互いに対向する側面が稲妻形に延伸してもよい。
【００２５】
図５に、関連技術に係る炭素繊維装置１Ａの例を示す。炭素繊維装置１Ａは、カソード基板１０Ａ上にカソード電極２０Ａが配置され、カソード電極２０Ａ上に炭素繊維１００が配置されている。炭素繊維１００の配置された領域を囲むようにカソード電極２０Ａ上に絶縁膜８０が配置され、絶縁膜８０上にゲート電極３０Ａが配置されている。つまり、炭素繊維１００は、絶縁膜８０及びゲート電極３０Ａによって囲まれた空間であるホール９０の底面に配置されている。
【００２６】
図５に示した炭素繊維装置１Ａにおいて、カソード電極２０Ａとゲート電極３０Ａ間にゲート電圧ＶGを印加して炭素繊維１００から電子を放出させた場合、放出された電子の９０％程度がゲート電極３０Ａに引き込まれる。つまり、アノード電極４０上に配置された蛍光体膜５０に到達する電子の割合は１０％程度である。また、炭素繊維装置１Ａでは、カソード電極２０Ａから放出された電子がゲート電極３０Ａに引き寄せられてゲート電流ＩGが流れる。このため、炭素繊維装置１Ａに、ゲート電流ＩGに起因する消費電力が発生する。したがって、炭素繊維装置１Ａの、消費電力に対する蛍光体膜５０の出力光Ｌの光束の比率（以下において、「発光効率」という。）は低い。
【００２７】
以下に、ゲート電流ＩGに起因する発光効率低下の例を示す。ここで、カソード電極２０Ａとアノード電極４０Ａ間に印加するアノード電圧ＶAが８ｋＶ、カソード電極２０Ａとゲート電極３０Ａ間に印加するゲート電圧ＶGが３０Ｖである場合に、カソード電極２０Ａとアノード電極４０Ａ間に流れるアノード電流ＩAが１５μＡ、カソード電極２０Ａとゲート電極３０Ａ間に流れるゲート電流ＩGが５０ｍＡとする。このとき、アノード電流ＩAに起因する消費電力は０．１２Ｗである。ゲート電流ＩGに起因する消費電力は１．５Ｗである。出力光Ｌの光束が６．３５ルーメン（ｌｍ）とすると、ゲート電流ＩGが５０ｍＡの場合の発光効率は、３．９（ｌｍ／Ｗ）である。一方、ゲート電流ＩGが流れない場合の発光効率は、５２．９２（ｌｍ／Ｗ）である。
【００２８】
以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１では、カソード電極２０とゲート電極３０がカソード基板１０の主面１０ａに配置されているため、炭素繊維１００から放出された電子は、ゲート電極３０に到達することなく、蛍光体膜５０に衝突する。つまり、図１に示した炭素繊維装置１によれば、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００から放出された電子数に対するアノード電極４０に到達する電子数の比率の低下が抑制され、発光効率の高い炭素繊維装置を提供できる。
【００２９】
炭素繊維１００から放出される電子数はゲート電圧ＶGに依存するため、図１に示した炭素繊維装置１は、図５に示した炭素繊維装置１Ａと同光束の出力光Ｌを発光させるために必要なゲート電圧ＶGを小さくできる。つまり、図１に示した炭素繊維装置１は、図５に示した関連技術の炭素繊維装置１Ａ等に比べて、発光効率が向上する。このため、消費電力の増大を抑制できる。
【００３０】
また、図１に示した炭素繊維装置１を照明装置として使用できるが、炭素繊維装置１は水銀を使用していない。このため、従来から使用されてきた蛍光灯と異なり、環境問題が生じない。
【００３１】
図６〜図１０を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１の製造方法を説明する。なお、以下に述べる炭素繊維装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００３２】
（イ）図６に示すように、カソード基板１０上に電極膜２００を形成する。例えば、厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度のＳＵＳ鋼板であるカソード基板１０上に、スパッタ法等により、膜厚０．１〜０．５μｍ程度のＣｒ膜を電極膜２００として形成する。次いで、電極膜２００上にフォトレジスト膜３００を塗布する。
【００３３】
（ロ）フォトリソグラフィ技術によりフォトレジスト膜３００を露光現像することで、フォトレジスト膜３００を所定の形状にパターニングする。具体的には、カソード電極２０及びゲート電極３０を形成する領域にのみフォトレジスト膜３００を残す。次いで、フォトレジスト膜３００をマスクにして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等の技術により選択的に電極膜２００をエッチングして、図７に示すように、カソード電極２０及びゲート電極３０を形成する。
【００３４】
（ハ）フォトレジスト膜３００を除去した後、図８に示すように、カソード電極２０の上面上に炭素繊維１００の核となる触媒１５０を形成する。例えばガラスマスクを使用したスパッタ法により、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）からなる４２６合金膜を、膜厚１〜５ｎｍ程度の膜厚で形成する。触媒１５０の膜厚が薄いために図１では触媒１５０の図示を省略したが、図８では説明をわかりやすくするために触媒１５０を図示している。
【００３５】
（ニ）熱化学気相成長（熱ＣＶＤ）法により、図９に示すように、炭素繊維１００を成長させる。具体的には、炭素繊維１００の原料ガスを熱ＣＶＤ装置のチャンバー内に導入する。原料ガスとしては、例えば一酸化炭素／水素（ＣＯ／Ｈ2）混合ガスが採用可能であるが、他にも、二酸化炭素（ＣＯ2）ガス、メタン（ＣＨ4）ガス等の炭素（Ｃ）を供給可能なガスが採用可能である。
【００３６】
（ホ）図１０に示すように、カソード電極２０及びゲート電極３０が配置された領域を囲むように、スペーサ７０をカソード基板１０の周辺部上に配置する。スペーサ７０は、例えばカソード基板１０上にスクリーン印刷されたガラスフリットによって、カソード基板１０と接合される。ガラスフリットは、脱泡された後、１×１０-1〜１×１０-3Ｐａの真空状態において４００℃〜５５０℃で焼成される。
【００３７】
（ヘ）アノード基板６０の主面６０ｂ上にアノード電極４０を配置する。例えば、ガラス板からなるアノード基板６０上に、ＩＴＯ膜をアノード電極４０として形成する。更に、スクリーン印刷法等により、アノード電極４０の主面４０ｂ上に蛍光体膜５０を配置する。その後、図１に示すように、蛍光体膜５０がカソード電極２０に対向するように、アノード基板６０をスペーサ７０上に配置する。例えばアノード基板６０上にスクリーン印刷されたガラスフリットによって、スペーサ７０とアノード基板６０とが接合される。既に述べたように、カソード電極２０とアノード電極４０間の空間は、例えば１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態に保たれる。このため、カソード基板１０、アノード基板６０及びスペーサ７０により囲まれる空間内の不要なガスを吸着する吸着剤を配置してもよい。以上により、図１に示した炭素繊維装置１が完成する。
【００３８】
上記では、フォトリソグラフィ技術によってカソード電極２０及びゲート電極３０をパターニングする方法を説明したが、他の方法を採用してもよい。例えば、スクリーン印刷によってカソード電極２０及びゲート電極３０を形成してもよい。
【００３９】
以上に説明したように、図１に示した炭素繊維装置１の製造方法では、図５に示した炭素繊維装置１Ａと異なり、絶縁膜８０を形成する工程がない。また、カソード電極２０とゲート電極３０を同時に形成できる。このため、製造工程を削減できる。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１の製造方法によれば、カソード電極２０とゲート電極３０がカソード基板１０の主面１０ａに配置され、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００から放出された電子数に対するアノード電極４０に到達する電子数の比率の低下が抑制された炭素繊維装置１を提供することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る炭素繊維装置１は、図１１に示すように、アノード基板６０の形状が電球形状であることが、図１に示した炭素繊維装置１と異なる。アノード電極４０及び蛍光体膜５０は、電球形状のアノード基板６０の内側表面上に積層して配置される。
【００４２】
カソード電極２０とゲート電極３０が搭載されたカソード基板１０は、アノード基板６０の内側の空間に配置される。アノード基板６０の内側の空間は封止部材７１０によって、例えば１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態を保って封止される。封止部材７１０を貫通する電極取り出し部１１０を介して、カソード電極２０とゲート電極３０に電圧が印加される。封止部材７１０を貫通する電極取り出し部４１０を介して、アノード電極４０に電圧が印加される。
【００４３】
図１に示した炭素繊維装置１では、出力光Ｌがアノード基板６０の出力面６０ａから出力される。一方、図１１に示した炭素繊維装置１では、炭素繊維１００から放出された電子が電球形状の蛍光体膜５０に衝突し、蛍光体膜５０で励起発光された出力光Ｌが、出力面６０ａから電球形状に出力する。
【００４４】
図１１に示した炭素繊維装置１によれば、炭素繊維１００から放出された電子数に対するアノード電極４０に到達する電子数の比率の低下が抑制され、発光効率の高い電球形状の炭素繊維装置を提供できる。他は、第１の実施の形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００４５】
＜変形例＞
図１２に示す第２の実施の形態の変形例に係る炭素繊維装置１は、アノード基板６０の形状が、一方の端部が曲面であり他方の端部が封止部材７１０で封止された釣鐘形状である。アノード電極４０及び蛍光体膜５０はアノード基板６０の内側表面上に配置されているが、蛍光体膜５０はアノード基板６０の曲面領域にのみ配置されている。
【００４６】
カソード電極２０とゲート電極３０が搭載されたカソード基板１０は、アノード基板６０の内側の空間に配置される。アノード基板６０の内側の空間は封止部材７１０によって、例えば１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態を保って封止される。
【００４７】
図１２に示すように、カソード基板１０は、カソード電極２０及びゲート電極３０が配置された主面１０ａを凸面として湾曲している。蛍光体膜５０に対向するカソード基板１０の主面１０ａは、アノード基板６０の曲面領域に沿った曲面である。
【００４８】
炭素繊維装置１から出力される出力光Ｌの輝度が出力面６０ａで均一であるためには、カソード電極２０と蛍光体膜５０間の距離が場所に依存せずに一定であることが望ましい。そのため、図１１に示した炭素繊維装置１では、出力面６０ａ上の場所によって出力光Ｌの輝度ムラが生じるおそれがある。
【００４９】
これに対し、図１２に示した炭素繊維装置１は、カソード電極２０及びゲート電極３０が配置された主面１０ａを曲面とすることにより、カソード電極２０と蛍光体膜５０間の距離が、蛍光体膜５０上の位置に関わらず一定である。このため、出力面６０ａから出力される出力光Ｌに輝度ムラが生じない。図１２に示した炭素繊維装置１は、例えば自動車のヘッドライト等に適用可能である。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
既に述べた第１及び第２の実施の形態の説明においては、炭素繊維１００を成長させる際の触媒１５０に４２６合金膜を使用する例を示したが、他の触媒を用いてもよい。例えば、Ｆｅ膜を触媒１５０に使用してもよい。また、炭素繊維装置１が照明装置である例を説明したが、本発明がＦＥＡやＦＥＤの光源に適用できることは勿論である。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置のカソード電極及びゲート電極の配置例を示す上面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置において放出される電子の軌道シミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置のカソード電極及びゲート電極の他の配置例を示す上面図である。
【図５】関連技術に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その１）。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その２）。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その３）。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その４）。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その５）。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…炭素繊維装置
１０…カソード基板
２０…カソード電極
３０…ゲート電極
４０…アノード電極
５０…蛍光体膜
６０…アノード基板
７０…スペーサ
１００…炭素繊維
１５０…触媒
３１０、４１０…電極取り出し部
７１０…封止部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維を電子放出源として用いる炭素繊維装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）等のナノスケールの炭素繊維（カーボンファイバ）が、フィールドエミッションアレイ（ＦＥＡ）や、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等の炭素繊維装置に使用されている。これらの炭素繊維装置は、炭素繊維を電子放出源として使用し、蛍光体膜に電子を衝突させることによって蛍光体膜が励起され発光する。
【０００３】
炭素繊維を電子放出源として使用するために、炭素繊維が配置されたカソード電極と炭素繊維の上方に配置されたゲート電極との間に電圧をかけることにより、炭素繊維から電子を引き出す方法が用いられている。例えば、炭素繊維を配置した領域を囲むようにカソード電極上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上にゲート電極を形成する炭素繊維装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。炭素繊維から放出された電子は、ゲート電極上方のアノード電極上に配置された蛍光体膜に衝突する。
【特許文献１】特開２００４−３０３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、炭素繊維の上方にゲート電極を配置した構造の場合、炭素繊維から放出された電子の大部分がゲート電極に引き寄せられてしまうため、アノード電極上の蛍光体膜に衝突する電子数は少ない。つまり、炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率が低下するという問題があった。
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明は、炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率の低下を抑制できる炭素繊維装置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】
本発明の一態様によれば、カソード基板と、カソード基板上に配置されたカソード電極と、カソード電極上に配置された炭素繊維と、カソード電極の配置された領域の残余の領域においてカソード基板上に配置されたゲート電極と、カソード電極及びゲート電極の上方に配置された透明のアノード電極と、アノード電極のカソード基板に対向する主面上に配置され、炭素繊維から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜とを備える炭素繊維装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、炭素繊維から放出された電子数に対するアノード電極に到達する電子数の比率の低下を抑制できる炭素繊維装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【０００９】
又、以下に示す第１及び第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１は、図１に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置されたカソード電極２０と、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００と、カソード電極２０の配置された領域の残余の領域においてカソード基板１０上に配置されたゲート電極３０と、カソード電極２０及びゲート電極３０の上方に配置された透明のアノード電極４０と、アノード電極４０のカソード基板１０に対向する主面４０ｂ上に配置され、炭素繊維１００から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜５０とを備える。つまり、図１に示した炭素繊維装置では、カソード電極２０とゲート電極３０が同一平面レベルに配置されている。
【００１１】
以下では、炭素繊維装置１が、蛍光体膜５０から発光される出力光Ｌを出力する照明装置である場合について、例示的に説明する。
【００１２】
炭素繊維装置１において、炭素繊維１００は電子放出源である。炭素繊維１００は、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）、カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）、カーボンナノコイル等を含むナノスケールのカーボンファイバである。
【００１３】
カソード基板１０には、例えばニッケル（Ｎｉ）基板や、ステンレス（ＳＵＳ鋼）基板等の金属プレートが採用可能である。カソード電極２０及びゲート電極３０には、クロム（Ｃｒ）膜等が採用可能である。
【００１４】
図１に示すように、アノード電極４０は、カソード基板１０に対向するアノード基板６０の主面６０ｂ上に配置されている。そして、アノード基板６０と接する主面に対向するアノード電極４０の主面４０ｂ上に、蛍光体膜５０が配置されている。アノード電極４０及びアノード基板６０は、蛍光体膜５０で励起発光する光が透過可能な材料からなる。例えばガラス板等がアノード基板６０に採用可能である。アノード電極４０には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等が採用可能である。
【００１５】
蛍光体膜５０の材料は、炭素繊維装置１の所望の発光色等に応じて選択される。例えば、青色光を発光する場合にはＺｎＳ：Ａｇ蛍光体、緑色光を発光する場合にはＺｎＳ：Ａｕ、Ａｌ蛍光体、赤光を発光する場合にはＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+蛍光体等が蛍光体膜５０に採用可能である。
【００１６】
また、カソード基板１０とアノード基板６０との間に空間をなすように、カソード基板１０の周辺部とアノード基板６０の周辺部は、環状のスペーサ７０にそれぞれ接合される。つまり、炭素繊維装置１の側面はスペーサ７０により構成される。スペーサ７０には、例えばガラス等が採用可能である。
【００１７】
カソード基板１０、アノード基板６０及びスペーサ７０により、カソード電極２０とアノード電極４０間の空間は外部と遮断される。カソード基板１０とアノード基板６０間の空間は、１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態に保たれる。スペーサ７０は、例えばガラスフリットによってカソード基板１０及びアノード基板６０と接合される。
【００１８】
カソード電極２０とゲート電極３０が配置されたカソード基板１０の主面１０ａの例を図２に示す。図２は、主面１０ａをアノード電極４０側からみた上面図である。図２に示すように、カソード電極２０及びゲート電極３０は、互いに紙面に向かって上下方向にそれぞれ延伸する複数の歯部分を有する櫛型形状をなし、カソード電極２０とゲート電極３０の櫛の歯部分は交差指状に配置されている。炭素繊維１００は、カソード電極２０のゲート電極３０に挟まれた領域に配置される。図１は、図２のＩ−Ｉ方向に沿った断面図である。
【００１９】
カソード電極２０の櫛の歯部分の幅ＷC、及びゲート電極３０の櫛の歯部分の幅ＷGは、例えば１００μｍ程度である。また、カソード電極２０の櫛の歯部分とゲート電極３０の櫛の歯部分との間隔ｄは１００μｍ程度である。なお、間隔ｄが狭いほど、炭素繊維１００から電子を放出させるためにカソード電極２０とゲート電極３０間に印加する電圧（以下において、「ゲート電圧」という。）ＶGを小さくできる。このため、例えば幅ＷC及び幅ＷGを５００ｎｍ、間隔ｄを５００ｎｍ程度にしてもよい。ゲート電圧ＶGを小さくすることにより、消費電力が削減される。
【００２０】
以下に、図１に示した炭素繊維装置１の動作について説明する。カソード電極２０とアノード電極４０間にアノード電圧ＶAを印加した状態で、カソード電極２０とゲート電極３０間にゲート電圧ＶGを印加する。アノード電圧ＶAは、例えば３ｋＶ〜８ｋＶ程度である。ゲート電圧ＶGは、例えば数Ｖ〜１００Ｖ程度である。ゲート電圧ＶGを印加することにより、カソード電極２０上に配置された電子放出源である炭素繊維１００の先端から、アノード電極４０に向かって電子が放出される。
【００２１】
図１に示したように、カソード電極２０とゲート電極３０は同一平面レベルに配置されている。このため、炭素繊維１００から放出された電子は、ゲート電極３０に向かうことなくアノード電極４０に引き寄せられ、アノード電極４０の主面４０ｂに配置された蛍光体膜５０に衝突する。この衝突により、蛍光体膜５０は励起され発光する。蛍光体膜５０が発光した出力光Ｌは、アノード電極４０及びアノード基板６０を透過して、アノード基板６０の出力面６０ａから炭素繊維装置１の外部に出力される。
【００２２】
なお、蛍光体膜５０からアノード基板６０に入射した出力光Ｌの一部はそのまま出力面６０ａから炭素繊維装置１の外部に出力される。また、アノード基板６０に入射した出力光Ｌの他の一部は、アノード基板６０内部を拡散した後、炭素繊維装置１の外部に出力される。
【００２３】
図３に、図１に示した炭素繊維装置１についての電子軌道シミュレーション結果を示す。電子軌道シミュレーションは、カソード電極２０を接地し、ゲート電極３０に２００Ｖを印加する条件で行った。図３の横軸は、カソード電極２０を原点とする位置、縦軸は電位である。図３において、カソード電極２０上の炭素繊維（図示略）から放出された電子の軌道が実線で示されている。破線は等電位線を示す。図３に示すように、カソード電極２０から放出された電子は、ゲート電極３０に引き寄せられることなく、カソード電極２０の上方に進行する。
【００２４】
なお、図２にはカソード電極２０とゲート電極３０の互いに対向する側面が直線である例を示したが、カソード電極２０とゲート電極３０の隣接する部分が直線状に延伸していなくてもよい。例えば図４に示すように、カソード電極２０とゲート電極３０の互いに対向する側面が稲妻形に延伸してもよい。
【００２５】
図５に、関連技術に係る炭素繊維装置１Ａの例を示す。炭素繊維装置１Ａは、カソード基板１０Ａ上にカソード電極２０Ａが配置され、カソード電極２０Ａ上に炭素繊維１００が配置されている。炭素繊維１００の配置された領域を囲むようにカソード電極２０Ａ上に絶縁膜８０が配置され、絶縁膜８０上にゲート電極３０Ａが配置されている。つまり、炭素繊維１００は、絶縁膜８０及びゲート電極３０Ａによって囲まれた空間であるホール９０の底面に配置されている。
【００２６】
図５に示した炭素繊維装置１Ａにおいて、カソード電極２０Ａとゲート電極３０Ａ間にゲート電圧ＶGを印加して炭素繊維１００から電子を放出させた場合、放出された電子の９０％程度がゲート電極３０Ａに引き込まれる。つまり、アノード電極４０上に配置された蛍光体膜５０に到達する電子の割合は１０％程度である。また、炭素繊維装置１Ａでは、カソード電極２０Ａから放出された電子がゲート電極３０Ａに引き寄せられてゲート電流ＩGが流れる。このため、炭素繊維装置１Ａに、ゲート電流ＩGに起因する消費電力が発生する。したがって、炭素繊維装置１Ａの、消費電力に対する蛍光体膜５０の出力光Ｌの光束の比率（以下において、「発光効率」という。）は低い。
【００２７】
以下に、ゲート電流ＩGに起因する発光効率低下の例を示す。ここで、カソード電極２０Ａとアノード電極４０Ａ間に印加するアノード電圧ＶAが８ｋＶ、カソード電極２０Ａとゲート電極３０Ａ間に印加するゲート電圧ＶGが３０Ｖである場合に、カソード電極２０Ａとアノード電極４０Ａ間に流れるアノード電流ＩAが１５μＡ、カソード電極２０Ａとゲート電極３０Ａ間に流れるゲート電流ＩGが５０ｍＡとする。このとき、アノード電流ＩAに起因する消費電力は０．１２Ｗである。ゲート電流ＩGに起因する消費電力は１．５Ｗである。出力光Ｌの光束が６．３５ルーメン（ｌｍ）とすると、ゲート電流ＩGが５０ｍＡの場合の発光効率は、３．９（ｌｍ／Ｗ）である。一方、ゲート電流ＩGが流れない場合の発光効率は、５２．９２（ｌｍ／Ｗ）である。
【００２８】
以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１では、カソード電極２０とゲート電極３０がカソード基板１０の主面１０ａに配置されているため、炭素繊維１００から放出された電子は、ゲート電極３０に到達することなく、蛍光体膜５０に衝突する。つまり、図１に示した炭素繊維装置１によれば、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００から放出された電子数に対するアノード電極４０に到達する電子数の比率の低下が抑制され、発光効率の高い炭素繊維装置を提供できる。
【００２９】
炭素繊維１００から放出される電子数はゲート電圧ＶGに依存するため、図１に示した炭素繊維装置１は、図５に示した炭素繊維装置１Ａと同光束の出力光Ｌを発光させるために必要なゲート電圧ＶGを小さくできる。つまり、図１に示した炭素繊維装置１は、図５に示した関連技術の炭素繊維装置１Ａ等に比べて、発光効率が向上する。このため、消費電力の増大を抑制できる。
【００３０】
また、図１に示した炭素繊維装置１を照明装置として使用できるが、炭素繊維装置１は水銀を使用していない。このため、従来から使用されてきた蛍光灯と異なり、環境問題が生じない。
【００３１】
図６〜図１０を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１の製造方法を説明する。なお、以下に述べる炭素繊維装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００３２】
（イ）図６に示すように、カソード基板１０上に電極膜２００を形成する。例えば、厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度のＳＵＳ鋼板であるカソード基板１０上に、スパッタ法等により、膜厚０．１〜０．５μｍ程度のＣｒ膜を電極膜２００として形成する。次いで、電極膜２００上にフォトレジスト膜３００を塗布する。
【００３３】
（ロ）フォトリソグラフィ技術によりフォトレジスト膜３００を露光現像することで、フォトレジスト膜３００を所定の形状にパターニングする。具体的には、カソード電極２０及びゲート電極３０を形成する領域にのみフォトレジスト膜３００を残す。次いで、フォトレジスト膜３００をマスクにして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等の技術により選択的に電極膜２００をエッチングして、図７に示すように、カソード電極２０及びゲート電極３０を形成する。
【００３４】
（ハ）フォトレジスト膜３００を除去した後、図８に示すように、カソード電極２０の上面上に炭素繊維１００の核となる触媒１５０を形成する。例えばガラスマスクを使用したスパッタ法により、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）からなる４２６合金膜を、膜厚１〜５ｎｍ程度の膜厚で形成する。触媒１５０の膜厚が薄いために図１では触媒１５０の図示を省略したが、図８では説明をわかりやすくするために触媒１５０を図示している。
【００３５】
（ニ）熱化学気相成長（熱ＣＶＤ）法により、図９に示すように、炭素繊維１００を成長させる。具体的には、炭素繊維１００の原料ガスを熱ＣＶＤ装置のチャンバー内に導入する。原料ガスとしては、例えば一酸化炭素／水素（ＣＯ／Ｈ2）混合ガスが採用可能であるが、他にも、二酸化炭素（ＣＯ2）ガス、メタン（ＣＨ4）ガス等の炭素（Ｃ）を供給可能なガスが採用可能である。
【００３６】
（ホ）図１０に示すように、カソード電極２０及びゲート電極３０が配置された領域を囲むように、スペーサ７０をカソード基板１０の周辺部上に配置する。スペーサ７０は、例えばカソード基板１０上にスクリーン印刷されたガラスフリットによって、カソード基板１０と接合される。ガラスフリットは、脱泡された後、１×１０-1〜１×１０-3Ｐａの真空状態において４００℃〜５５０℃で焼成される。
【００３７】
（ヘ）アノード基板６０の主面６０ｂ上にアノード電極４０を配置する。例えば、ガラス板からなるアノード基板６０上に、ＩＴＯ膜をアノード電極４０として形成する。更に、スクリーン印刷法等により、アノード電極４０の主面４０ｂ上に蛍光体膜５０を配置する。その後、図１に示すように、蛍光体膜５０がカソード電極２０に対向するように、アノード基板６０をスペーサ７０上に配置する。例えばアノード基板６０上にスクリーン印刷されたガラスフリットによって、スペーサ７０とアノード基板６０とが接合される。既に述べたように、カソード電極２０とアノード電極４０間の空間は、例えば１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態に保たれる。このため、カソード基板１０、アノード基板６０及びスペーサ７０により囲まれる空間内の不要なガスを吸着する吸着剤を配置してもよい。以上により、図１に示した炭素繊維装置１が完成する。
【００３８】
上記では、フォトリソグラフィ技術によってカソード電極２０及びゲート電極３０をパターニングする方法を説明したが、他の方法を採用してもよい。例えば、スクリーン印刷によってカソード電極２０及びゲート電極３０を形成してもよい。
【００３９】
以上に説明したように、図１に示した炭素繊維装置１の製造方法では、図５に示した炭素繊維装置１Ａと異なり、絶縁膜８０を形成する工程がない。また、カソード電極２０とゲート電極３０を同時に形成できる。このため、製造工程を削減できる。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置１の製造方法によれば、カソード電極２０とゲート電極３０がカソード基板１０の主面１０ａに配置され、カソード電極２０上に配置された炭素繊維１００から放出された電子数に対するアノード電極４０に到達する電子数の比率の低下が抑制された炭素繊維装置１を提供することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る炭素繊維装置１は、図１１に示すように、アノード基板６０の形状が電球形状であることが、図１に示した炭素繊維装置１と異なる。アノード電極４０及び蛍光体膜５０は、電球形状のアノード基板６０の内側表面上に積層して配置される。
【００４２】
カソード電極２０とゲート電極３０が搭載されたカソード基板１０は、アノード基板６０の内側の空間に配置される。アノード基板６０の内側の空間は封止部材７１０によって、例えば１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態を保って封止される。封止部材７１０を貫通する電極取り出し部１１０を介して、カソード電極２０とゲート電極３０に電圧が印加される。封止部材７１０を貫通する電極取り出し部４１０を介して、アノード電極４０に電圧が印加される。
【００４３】
図１に示した炭素繊維装置１では、出力光Ｌがアノード基板６０の出力面６０ａから出力される。一方、図１１に示した炭素繊維装置１では、炭素繊維１００から放出された電子が電球形状の蛍光体膜５０に衝突し、蛍光体膜５０で励起発光された出力光Ｌが、出力面６０ａから電球形状に出力する。
【００４４】
図１１に示した炭素繊維装置１によれば、炭素繊維１００から放出された電子数に対するアノード電極４０に到達する電子数の比率の低下が抑制され、発光効率の高い電球形状の炭素繊維装置を提供できる。他は、第１の実施の形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００４５】
＜変形例＞
図１２に示す第２の実施の形態の変形例に係る炭素繊維装置１は、アノード基板６０の形状が、一方の端部が曲面であり他方の端部が封止部材７１０で封止された釣鐘形状である。アノード電極４０及び蛍光体膜５０はアノード基板６０の内側表面上に配置されているが、蛍光体膜５０はアノード基板６０の曲面領域にのみ配置されている。
【００４６】
カソード電極２０とゲート電極３０が搭載されたカソード基板１０は、アノード基板６０の内側の空間に配置される。アノード基板６０の内側の空間は封止部材７１０によって、例えば１×１０-3〜１×１０-4Ｐａ程度の真空状態を保って封止される。
【００４７】
図１２に示すように、カソード基板１０は、カソード電極２０及びゲート電極３０が配置された主面１０ａを凸面として湾曲している。蛍光体膜５０に対向するカソード基板１０の主面１０ａは、アノード基板６０の曲面領域に沿った曲面である。
【００４８】
炭素繊維装置１から出力される出力光Ｌの輝度が出力面６０ａで均一であるためには、カソード電極２０と蛍光体膜５０間の距離が場所に依存せずに一定であることが望ましい。そのため、図１１に示した炭素繊維装置１では、出力面６０ａ上の場所によって出力光Ｌの輝度ムラが生じるおそれがある。
【００４９】
これに対し、図１２に示した炭素繊維装置１は、カソード電極２０及びゲート電極３０が配置された主面１０ａを曲面とすることにより、カソード電極２０と蛍光体膜５０間の距離が、蛍光体膜５０上の位置に関わらず一定である。このため、出力面６０ａから出力される出力光Ｌに輝度ムラが生じない。図１２に示した炭素繊維装置１は、例えば自動車のヘッドライト等に適用可能である。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
既に述べた第１及び第２の実施の形態の説明においては、炭素繊維１００を成長させる際の触媒１５０に４２６合金膜を使用する例を示したが、他の触媒を用いてもよい。例えば、Ｆｅ膜を触媒１５０に使用してもよい。また、炭素繊維装置１が照明装置である例を説明したが、本発明がＦＥＡやＦＥＤの光源に適用できることは勿論である。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置のカソード電極及びゲート電極の配置例を示す上面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置において放出される電子の軌道シミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置のカソード電極及びゲート電極の他の配置例を示す上面図である。
【図５】関連技術に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その１）。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その２）。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その３）。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その４）。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る炭素繊維装置の製造方法を説明するための工程図である（その５）。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る炭素繊維装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…炭素繊維装置
１０…カソード基板
２０…カソード電極
３０…ゲート電極
４０…アノード電極
５０…蛍光体膜
６０…アノード基板
７０…スペーサ
１００…炭素繊維
１５０…触媒
３１０、４１０…電極取り出し部
７１０…封止部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード基板と、
前記カソード基板上に配置されたカソード電極と、
前記カソード電極上に配置された炭素繊維と、
前記カソード電極の配置された領域の残余の領域において前記カソード基板上に配置されたゲート電極と、
前記カソード電極及び前記ゲート電極の上方に配置された透明のアノード電極と、
前記アノード電極の前記カソード基板に対向する主面上に配置され、前記炭素繊維から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜と
を備えることを特徴とする炭素繊維装置。
【請求項２】
前記カソード電極と前記ゲート電極とが交差指状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維装置。
【請求項３】
前記アノード電極の形状が電球形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素繊維装置。
【請求項４】
前記カソード電極及び前記ゲート電極が配置された前記カソード基板の主面が曲面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の炭素繊維装置。
【請求項５】
前記炭素繊維が、カーボンナノチューブ又はグラファイトナノファイバであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の炭素繊維装置。
【請求項１】
カソード基板と、
前記カソード基板上に配置されたカソード電極と、
前記カソード電極上に配置された炭素繊維と、
前記カソード電極の配置された領域の残余の領域において前記カソード基板上に配置されたゲート電極と、
前記カソード電極及び前記ゲート電極の上方に配置された透明のアノード電極と、
前記アノード電極の前記カソード基板に対向する主面上に配置され、前記炭素繊維から放出された電子の衝突により励起発光する蛍光体膜と
を備えることを特徴とする炭素繊維装置。
【請求項２】
前記カソード電極と前記ゲート電極とが交差指状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維装置。
【請求項３】
前記アノード電極の形状が電球形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素繊維装置。
【請求項４】
前記カソード電極及び前記ゲート電極が配置された前記カソード基板の主面が曲面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の炭素繊維装置。
【請求項５】
前記炭素繊維が、カーボンナノチューブ又はグラファイトナノファイバであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の炭素繊維装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−６２０６９（Ｐ２０１０−６２０６９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２８３４９（Ｐ２００８−２２８３４９）
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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