発光装置、発光方法および発光装置の製造方法
【課題】 単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる発光装置を提供する。
【解決手段】 本発明の発光装置１０は、アノード電極１２が基板面に配置されたアノード基板１１と、カソード電極１５が基板面に配置されたカソード基板１６と、複数の開口部１８が形成されたグリッド電極１７とを有し、前記両基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、前記両基板の間に、前記両基板に対向して略平行に、グリッド電極１７が配置され、アノード基板１１とアノード電極１２との間、および、アノード電極１２上の少なくとも一方に、蛍光体層１３が配置され、カソード電極１５上にエミッタ１４が配置され、エミッタ１４から電界放出された電子が、グリッド電極１７の開口部１８を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、蛍光体層１３の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の発光装置１０は、アノード電極１２が基板面に配置されたアノード基板１１と、カソード電極１５が基板面に配置されたカソード基板１６と、複数の開口部１８が形成されたグリッド電極１７とを有し、前記両基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、前記両基板の間に、前記両基板に対向して略平行に、グリッド電極１７が配置され、アノード基板１１とアノード電極１２との間、および、アノード電極１２上の少なくとも一方に、蛍光体層１３が配置され、カソード電極１５上にエミッタ１４が配置され、エミッタ１４から電界放出された電子が、グリッド電極１７の開口部１８を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、蛍光体層１３の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、発光方法および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、真空中で電子放出源から電界放出させた電子により蛍光体を励起させることで、光を取り出す電子線励起型の照明（電界放出型ランプ（ＦＥＬ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｍｐ））が、白熱電球、蛍光灯等の従来の照明に対する次世代の光源として研究されている。電界放出発光素子（電子放出源）には、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等の、高いアスペクト比および導電性を有し、機械的にも強靭なものが使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
前記ＦＥＬには、照明として、輝度が高く、平面の輝度ムラが少ないことが要求される。ここで、前記ＦＥＬは、電子放出により蛍光体が励起発光する光源であるため、電子放出源として、例えば、ＣＮＴ等を使用した場合、蛍光体の発光の輝点に明るさのばらつき（輝度ムラ）が発生し、均一発光が困難となる。これは、例えば、前記ＣＮＴの位置および長さを正確に制御することが困難なためである。前記輝度ムラは、前記電子放出源として、ＣＮＴ以外の材料を使用した場合でも発生し得る。
【０００４】
前述の輝度ムラを低減するため、特許文献２には、グリッド電極とカソード電極との間に制御電圧を周期的に印加すると共に、この制御電圧の印加に同期して、蛍光板電極（アノード電極）とカソード電極との間に、前記制御電圧よりも高い電圧を印加する発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５９５２３３号公報
【特許文献２】特許第４３４７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２に記載の発光装置は、電流密度を蛍光体の飽和状態に達する程度に流すため、消費電力が多くなり、高効率化が困難であり、さらに、変圧回路などが必要なため、構造が複雑になり、低コスト化も困難である。
【０００７】
本発明の目的は、単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる発光装置、発光方法および発光装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の発光装置は、
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置され、
前記エミッタから電界放出された電子が、前記グリッド電極の開口部を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、前記蛍光体層の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の発光方法は、
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置された発光装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間、および、前記カソード電極と前記グリッド電極との間に電圧を印加することで、前記エミッタから電子を電界放出させ、
前記電子を、前記グリッド電極の開口部を通過させ、前記電子の軌道を広げることで、前記蛍光体層の発光時の輝点を拡大し、輝度ムラを低減することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による、前記本発明の発光装置の製造方法は、
アノード電極が基板面に形成されたアノード基板を提供するアノード基板提供工程と、
カソード電極が基板面に形成されたカソード基板を提供するカソード基板提供工程と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極を提供するグリッド電極提供工程と、
前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に、蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記カソード電極上に、エミッタを形成するエミッタ形成工程と、
前記アノード基板および前記カソード基板を、前記基板面が互いに対面するように配置する基板配置工程と、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極を配置するグリッド電極配置工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる発光装置、発光方法および発光装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の発光装置の一例（実施形態１）の構成を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、前記実施形態１における、アノードおよびカソードを模式的に示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、前記実施形態１における、アノードおよびカソードのその他の例を模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、前記実施形態１における、グリッド電極を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図５】図５は、本発明の実施例２における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図６】図６は、本発明の実施例３における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図７】図７は、本発明の実施例４における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図８】図８は、本発明の実施例５における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明において、前記「基板面に」は、特に断らない限り、前記基板面に直接接触している状態に限定されず、間に他の構成要素等が存在し、直接接触していない状態も含む。また、本発明において、前記アノード基板の前記「基板面」は、前記アノード基板の、前記カソード基板に対面する側の面であり、前記カソード基板の前記「基板面」は、前記カソード基板の、前記アノード基板と対面する側の面である。
【００１４】
本発明において、前記「上に」は、特に断らない限り、上面に直接接触している状態に限定されず、間に他の構成要素等が存在し、直接接触していない状態も含む。また、本発明において、前記「アノード電極上」は、前記アノード電極の、前記カソード基板に対面する側上であり、前記「カソード電極上」は、前記カソード電極の、前記アノード基板に対面する側上である。
【００１５】
本発明において、前記開口部の「サイズ」は、例えば、前記開口部の平面形状における辺の長さ、または、前記平面形状の面積を意味する。前記辺の長さは、例えば、前記開口部の平面形状が、円形の場合にはその直径または半径の長さ、楕円形の場合には長径または短径の長さ、正方形の場合にはその一辺の長さ、正方形以外の矩形の場合は、その長辺または短辺の長さを意味する。前記蛍光体層および前記エミッタの「サイズ」についても、同様である。
【００１６】
本発明において、前記カソード基板、前記カソード電極および前記エミッタをあわせて、「カソード」ということがあり、前記アノード基板、前記アノード電極および前記蛍光体層をあわせて、「アノード」ということがある。
【００１７】
つぎに、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。
【００１８】
本実施形態の発光装置は、カソード（エミッタ側）とアノード（蛍光体層側）との間にグリッド電極が挿入された３電極構造の発光装置の一例である。図１、図２Ａおよび図３に、本実施形態の発光装置の構成を示す。図１は、本実施形態の発光装置を模式的に示す断面図である。図２Ａは、本実施形態の発光装置におけるアノードおよびカソードを模式的に示す平面図である。図３は、本実施形態の発光装置におけるグリッド電極を模式的に示す平面図である。図１、図２Ａおよび図３において、同一部分には、同一符号を付している。
【００１９】
（１）全体構成
図１、図２Ａおよび図３に示すように、本実施形態の発光装置１０は、ガラス基板（アノード基板）１１と、ガラス基板（カソード基板）１６と、グリッド電極１７とを有する。ガラス基板１１の基板面には、透明電極（アノード電極）１２が形成されている。ガラス基板１６の基板面には、透明電極（カソード電極）１５が形成されている。グリッド電極１７は、薄板状であり、複数の円形の開口部１８が形成されている。ガラス基板１１およびガラス基板１６は、互いの基板面が対面して配置されている。ガラス基板１１とガラス基板１６との間に、前記両ガラス基板に対向して略平行に、グリッド電極１７が配置されている。ガラス基板１１は、さらに、蛍光体層１３を有し、透明電極１２上に、蛍光体層１３が形成されている。ガラス基板１６は、さらに、エミッタ１４を有し、透明電極１５上に、エミッタ１４が形成されている。本実施形態の発光装置１０には、作動（発光）時にガラス基板１１とガラス基板１６との間を、例えば、真空に保つために、装置内部に、真空封止のための構造が設けられている。ただし、本発明は、前記構造により限定されない。なお、図１、図２Ａおよび図３では、説明の便宜上、前記構造の図示を省略している（以下、図２Ｂにおいても同様）。
【００２０】
（２）アノード
（２−１．アノード基板）
本実施形態の発光装置１０におけるガラス基板１１は、前記アノード基板である。前記アノード基板は、特に制限されず、前記ガラス基板の他に、例えば、石英基板等の透明な基板を使用するのが好ましい。
【００２１】
（２−２．アノード電極）
本実施形態の発光装置１０における透明電極１２は、前記アノード電極である。透明電極１２を形成する材料は、特に制限されず、例えば、金属酸化物、カーボンナノ材料等があげられる。前記金属酸化物は、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２があげられる。前記カーボンナノ材料は、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェンシートまたはこれらの複合体等があげられる。透明電極１２を形成する方法は、特に制限されず、例えば、選択した前記形成材料に応じて、スクリーン印刷、蒸着またはスパッタ法等を使用できる。
【００２２】
（２−３．蛍光体層）
蛍光体層１３は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ、すなわち、ブラウン管）に使用されるものと同様に、電子線が照射されると励起されて蛍光を発する電子線励起蛍光体を含む層である。前記電子線励起蛍光体は、特に制限されず、公知のものが使用でき、例えば、硫化物蛍光体、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体等を使用できる。
【００２３】
蛍光体層１３を形成する方法は、特に制限されず、例えば、選択した前記電子線励起蛍光体に応じて適宜選択でき、スプレー法、インクジェット法、スクリーン印刷、手塗り印刷、または沈降法等を使用できる。蛍光体層１３は、例えば、膜厚０．１μｍ〜１００μｍの範囲で塗布される。
【００２４】
蛍光体層１３を、例えば、塗布により形成する場合には、前記電子線励起蛍光体を含むペーストを調製する。前記ペーストには、例えば、バインダーが含まれてもよい。前記バインダーは、例えば、公知のものを使用できる。前記ペーストをアノード電極上に塗布した後に、例えば、前記アノード（アノード電極）を、空気、窒素、または真空中で焼成処理をすることで、前記ペーストに含まれるバインダーを除去することが好ましい。前記焼成温度は、特に制限されず、前記バインダーの分解・昇華・燃焼温度以上であればよく、蛍光体層１３の劣化を防ぐため、例えば、４００〜５５０℃の範囲が好ましい。焼成時間は、例えば、３０分〜２時間の範囲が適している。
【００２５】
（３）カソード
（３−１．カソード基板）
本実施形態の発光装置１０におけるガラス基板１６は、前記カソード基板である。前記カソード基板は、特に制限されず、前記ガラス基板の他に、例えば、石英基板、非ドープのシリコン基板等の電気的に絶縁性を有するものを使用できる。
【００２６】
（３−２．カソード電極）
本実施形態の発光装置１０における透明電極１５は、前記カソード電極である。透明電極１５を形成する材料は、例えば、導電性の高い材料を使用できる。前記形成材料は、例えば、金属、金属酸化物、カーボンナノ材料等があげられる。前記金属は、例えば、金属単体でも、２種類以上の前記金属からなる合金でもよい。前記金属は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ等があげられる。前記金属酸化物は、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等があげられる。前記カーボンナノ材料は、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェンシートまたはこれらの複合体等があげられる。透明電極１５を形成する方法は、特に制限されず、例えば、選択した前記形成材料に応じて、スクリーン印刷、蒸着またはスパッタ法等を使用できる。
【００２７】
（３−３．エミッタ）
エミッタ１４には、電子放出材料が含まれている。前記電子放出材料は、特に制限されず、例えば、アスペクト比が高いために電界集中が起こりやすく、かつ導電性を有するものを用いることが好ましく、カーボンナノ材料がより好ましい。前記カーボンナノ材料は、特に制限されず、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシート、カーボンファイバー、カーボンスティック、またはこれらの複合体等があげられる。前記カーボンナノ材料は、一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用した混合物として使用してもよい。これらの中でも、アスペクト比が高く、耐電流密度性が高いため、ＣＮＴが特に好ましい。前記電子放出材料は、前記カーボンナノ材料の他に、例えば、金属ナノワイヤー、金属ナノチューブ等があげられる。前記金属ナノワイヤーの形成材料は、特に制限されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｕ等があげられる。金属ナノチューブの形成材料は、特に制限されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒがあげられる。
【００２８】
エミッタ１４の作製方法について、前記電子放出材料としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使用した場合を例にとり説明する。ただし、本発明は、この例には限定されない。
【００２９】
まず、前記ＣＮＴ、ガラスフリットおよびバインダーを溶剤に添加し、混合することでＣＮＴ含有ペーストを調製する。つぎに、このペーストをガラス基板１６の透明電極１５上に塗布して、前記ペーストの塗膜を形成する。前記塗膜は、例えば、スプレー法、インクジェット法、スクリーン印刷、手塗り印刷、沈降法等により形成できる。前記塗膜の厚みは、特に制限されず、例えば、１〜１００μｍの範囲である。そして、前記塗膜を焼成して、ＣＮＴを含むエミッタ１４を形成する。前記塗膜の焼成条件は、特に制限されず、雰囲気条件は、例えば、真空、不活性雰囲気、大気（空気）等であり、焼成温度は、例えば、３００〜５５０℃の範囲、焼成時間は、例えば、３０分〜２時間の範囲が適している。
【００３０】
前記溶剤は、特に制限されず、例えば、有機溶剤等があげられる。前記有機溶剤は、例えば、低蒸気圧の溶剤が好ましい。前記低蒸気圧の溶剤は、例えば、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、α−テルピネオール、γ−ブチロラクトン等があげられる。また、前記有機溶剤は、例えば、乾燥速度の観点から、低沸点の溶剤を使用してもよい。前記低沸点の溶剤は、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン、ベンジルアルコール等があげられる。前記溶剤は、一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。
【００３１】
前記ガラスフリットは、例えば、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系ガラス、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス等を使用できる。特に、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスは、例えば、カーボンナノチューブ等のカーボン材料の燃焼を抑制する効果があるため好ましい。なお、前記電子放出材料の燃焼温度は、おおよそ５００℃以上であるが、前記電子放出材料の熱劣化を防止する観点から、焼成温度が低いほど好ましい。したがって、前記ＣＮＴ含有ペーストの焼成温度は、５００℃以下が好ましい。このため、前記ガラスフリット（ガラス粉末）は、軟化点が５００℃以下であることが好ましい。
【００３２】
前記バインダーは、特に制限されず、例えば、一般的な有機バインダー樹脂を使用できる。前記有機バインダー樹脂は、例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース系；アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、シアノアクリル酸エステル、もしくは、これらのアクリル系単量体の共重合体等のアクリル樹脂系；酢酸ビニル系；ポリビニルアルコール系；ポリビニルアセタール系；ポリエステル系等の樹脂があげられる。
【００３３】
（４）グリッド電極
前述のように、グリッド電極１７は、薄板状の電極である。グリッド電極１７を形成する材料は、例えば、導電性の高い材料を使用できる。前記形成材料は、例えば、銅等の金属；ステンレス、ニッケル材、アンバー材（鉄とニッケルとの合金材）等の合金等があげられる。
【００３４】
本実施形態の発光装置１０において、開口部１８の形状は、円形である。開口部１８を形成する方法は、特に制限されず、公知の方法が使用でき、例えば、エッチング、パンチング等が使用できる。また、グリッド電極１７を、細線上または網目上とした場合、例えば、開口部１８のサイズと開口率とを制御できる。開口部１８のサイズは、特に制限されず、例えば、直径０．１〜１０ｍｍの範囲である。前記サイズを、直径０．１ｍｍ以上とすることで、例えば、前述のエッチング等の簡易なプロセスで開口部１８を形成できる。また、前記サイズを、直径１０ｍｍ以下とすることで、例えば、後述する発光装置の作動において、エミッタ１４からの電子の引き出しが容易となり、前記電子の軌道を広げられる。開口部１８のサイズは、直径０．５〜２ｍｍの範囲が好ましく、直径１〜２ｍｍの範囲がより好ましく、直径１〜１．５ｍｍの範囲がさらに好ましい。また、開口部１８間の距離は、特に制限されず、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。本実施形態の発光装置１０において、開口部１８間の距離は、例えば、図３（ｂ）に示すように、隣り合う円形の開口部１８の中心同士を結んだ直線の長さをいう。なお、本実施形態の発光装置１０では、開口部１８の平面形状は、円形であるが、本発明は、これには限定されず、前記開口部の平面形状は、例えば、楕円形、正方形、正方形以外の矩形、三角形等の多角形等でもよい。ただし、電界集中またはプロセスの容易さ等の観点から、前記開口部の形状は、円形が効果的である。
【００３５】
グリッド電極１７の開口率は、特に制限されず、例えば、６０〜７５％の範囲が適している。前記開口率を、６０％以上とすることで、例えば、エミッタ１４から放出された電子がグリッド電極１７に捕獲されるのを低減でき、発光効率を向上できる。また、前記開口率を、７５％以下とすることで、例えば、グリッド電極１７の強度を維持し、かつ、グリッド電極１７の電気抵抗値を低く抑えられる。グリッド電極１７の開口率は、６０〜７０％の範囲が好ましく、６５〜７０％の範囲がより好ましい。前記開口率は、例えば、開口部１８のサイズおよび／または開口部１８間の距離を設定することで、適宜調節できる。
【００３６】
前述のように、ガラス基板１１およびガラス基板１６は、互いの基板面が対面して配置されており、グリッド電極１７は、前記両ガラス基板の間に、前記両ガラス基板に対向して略平行に配置されている。本実施形態の発光装置１０では、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離（例えば、図１において、エミッタ１４の上面からグリッド電極１７の下面までの距離）に対する、グリッド電極１７から蛍光体層１３までの距離（例えば、図１において、グリッド電極１７の上面から蛍光体層１３の下面までの距離）の比は、特に制限されない。ただし、本実施形態の発光装置１０を、例えば、照明用途として使用する場合には、高い輝度と効率が要求される。このため、蛍光体層１３の発光効率の向上が望まれる。通常、電子線励起蛍光体の発光効率は、印加電圧が増加するほど高くなる。このため、例えば、前記比は、５〜４０の範囲であることが好ましい。前記比を５以上とすることで、例えば、後述する発光装置の作動において、十分に電子を広げることができる。また、前記比を４０以下とすることで、例えば、放電等の発生を抑制できる。前記比の下限は、例えば、１以上であり、好ましくは４以上であり、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは、１０以上である。前記比の上限は、例えば、４０以下であり、好ましくは３５以下であり、より好ましくは３０以下であり、さらに好ましくは２０以下である。前記比は、例えば、１〜４０であり、好ましくは５〜４０の範囲であり、より好ましくは１０〜３０の範囲であり、さらに好ましくは１０〜２０の範囲である。
【００３７】
また、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離は、特に制限されず、例えば、
０．１〜１０ｍｍの範囲であり、好ましく０．１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは０．５〜１ｍｍの範囲である。グリッド電極１７から蛍光体層１３までの距離は、特に制限されず、例えば、１〜５０ｍｍの範囲であり、好ましくは５〜３０ｍｍの範囲であり、より好ましくは１０〜２０ｍｍの範囲である。なお、エミッタ１４を、前述のように、低コスト化に有利な印刷等の簡易プロセスで作製した場合、エミッタ１４の膜厚制御の観点から、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離は、例えば、０．５ｍｍ以上が実用的である。
【００３８】
（５）発光装置の製造方法
本実施形態の発光装置１０は、例えば、以下のようにして製造できる。すなわち、まず、前述のように、ガラス基板１１の基板面に透明電極１２を形成し、透明電極１２上に蛍光体層１３を形成して前記アノードを準備する。一方、ガラス基板１６の基板面に透明電極１５を形成し、透明電極１５上にエミッタ１４を形成して前記カソードを準備する。そして、ガラス基板１１とガラス基板１６とが、互いの基板面が対面するように配置し、前記両ガラス基板の間に、グリッド電極１７を、前記両ガラス基板に対向して略平行に配置することで製造できる。
【００３９】
本実施形態の発光装置１０では、前述のように、蛍光体層１３およびエミッタ１４を、例えば、印刷等の簡易なプロセスで形成できる。このため、例えば、特開２００５−２４３６１１号公報および特許第４１９４５４３号公報等に記載のフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等のように、例えば、デバイスの構築に、フォトリソグラフィー技術を利用しないため、設備および生産プロセスを簡易にでき、低コストに発光装置を製造できる。
【００４０】
（６）発光装置の作動（発光）
本実施形態の発光装置１０の作動（発光）について、図１を参照して説明する。
【００４１】
まず、本実施形態の発光装置１０を、電圧源に接続する。具体的には、例えば、透明電極（カソード電極）１５と透明電極（アノード電極）１２との間を、電圧源２２に接続する。また、透明電極１５とグリッド電極１７との間を、電圧源２１に接続する。
【００４２】
本実施形態の発光装置１０は、発光時において、ガラス基板１６とガラス基板１１との間は、例えば、真空に保たれる。前記真空は、１×１０−３Ｐａ以上の真空度（すなわち、前記両ガラス基板間の圧力を１×１０−３Ｐａ以下）とすることが好ましく、１×１０−５Ｐａ以上の真空度（すなわち、前記両ガラス基板間の圧力を１×１０−５Ｐａ以下）とすることがより好ましい。前記真空度の指標である前記圧力の下限値は、特に限定されず、例えば、０Ｐａ以上または０Ｐａを超える値である。
【００４３】
前記真空状態で、透明電極１５および透明電極１２に接続された電圧源２２により、前記両電極の間に電圧（Ｖｃａ）を印加し、透明電極１５およびグリッド電極１７に接続された電圧源２１により、前記両電極の間に電圧（Ｖｃｇ）を印加する。これにより、エミッタ１４に含まれる前記電子放出材料に電界が印加され、電子が放出される。前記放出された電子は、グリッド電極１７の開口部１８を通過することにより、図１の矢印に示すように、前記電子の軌道が広げられる。前記軌道を広げられた電子は、蛍光体層１３に含まれる前記電子線励起蛍光体を励起し、本実施形態の発光装置１０が発光する。
【００４４】
印加電圧である前記Ｖｃａおよび前記Ｖｃｇの大きさは、特に制限されず、例えば、前記Ｖｃａは、０．１〜２０ｋＶの範囲であり、好ましくは５〜１５ｋＶの範囲であり、より好ましくは１０〜１５ｋＶの範囲である。
【００４５】
本実施形態の発光装置１０では、前述のように、前記電子がグリッド電極１７の開口部１８を通過することで、前記電子の軌道が広げられる。このため、グリッド電極１７の構造、すなわち、開口部１８の配置形態を反映した輝点が形成される。この結果、例えば、前記グリッド電極を備えない、従来の２電極（アノードおよびカソード）構造の発光装置で形成される輝点と比較して、輝点が拡大される。本実施形態の発光装置１０では、個々の輝点が重なり合うことで、輝度ムラを低減できる。
【００４６】
また、前述のように、輝点を拡大させることで、輝度ムラを低減できるため、例えば、前記特許文献２に記載の発光装置のように、輝度ムラを低減するのに、電流密度を蛍光体の飽和包袋に達する程度まで流す必要がない。このため、本実施形態の発光装置１０は、高効率である。また、前記特許文献２に記載の発光装置のように、変圧回路等を備える必要がないため、本実施形態の発光装置１０は、構造が単純であり、このため、低コストである。
【００４７】
さらに、本実施形態の発光装置１０では、前述のように、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離に対するグリッド電極１７から蛍光体層１３までの距離の比が、４以上であれば、例えば、グリッド電極１７と透明電極（アノード電極）１２との間で、前記電子を十分加速できる。この結果、例えば、蛍光体層１３における発光効率を向上でき、平均輝度を向上できる。
【００４８】
（７）その他の形態
本実施形態の発光装置１０では、前述のように、蛍光体層１３およびエミッタ１４が、透明電極１２および透明電極１５上の全面に配置されているが、本発明は、この例には限定されない。前記エミッタおよび前記蛍光体層は、例えば、それぞれ複数でもよい。そして、前記複数のエミッタは、互いに間隔をおいて、前記カソード電極上に配置されていることが好ましく、図２Ｂ（ａ）に示すように、ドットパターンを形成するように、前記複数のエミッタ（エミッタ２４）が、前記カソード電極上に配置されていることがより好ましい。また、前記複数の蛍光体層は、互いに間隔をおいて、前記アノード電極上に配置されていることが好ましく、図２Ｂ（ｂ）に示すように、ドットパターンを形成するように、前記複数の蛍光体層（蛍光体層２３）が、前記アノード電極上に配置されていることがより好ましい。前記エミッタおよび前記蛍光体層は、例えば、両方がドットパターンを形成するように配置されていてもよいし、いずれか一方がドットパターンを形成するように配置されていてもよい。なお、前記エミッタおよび前記蛍光体層の配置態様は、ドットパターンには限定されず、例えば、ストライプ状、格子状等があげられる。
【００４９】
前記カソード電極上において、前記複数のエミッタは、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることが好ましい。このような配置態様であれば、例えば、前記エミッタから放出される電子が、前記グリッド電極に捕獲されるのを低減でき、発光効率を向上できる。そして、前記エミッタは、前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記開口部の内側に配置されていることがより好ましい。この場合、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことが好ましい。このような配置態様であれば、例えば、前記エミッタから放出される電子が、前記グリッド電極に捕獲されるのをさらに低減でき、発光効率をさらに向上できる。前記開口部のサイズは、前記エミッタのサイズと比較して、例えば、５％〜５０％大きいのが、電子を広げる点で効果的である。前記エミッタの平面形状は、前記開口部の平面形状と同一であることが好ましい。
【００５０】
前記アノード電極上において、前記複数の蛍光体層は、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることが好ましい。このような配置態様であれば、例えば、前記蛍光体層における電子のチャージアップを抑制でき、発光効率の低下を抑制できる。前記蛍光体層の平面形状は、前記開口部の平面形状と同一であることが好ましい。
【００５１】
前記エミッタの各ドットのサイズは、前記開口部のサイズに対応しているのが好ましい。前記各ドットが円形の場合、その直径は、例えば、０．１〜１０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。前記各ドットの間隔は、前記開口部間の距離に対応しているのが好ましい。前記各ドットの間隔は、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。
【００５２】
前記蛍光体層の各ドットのサイズは、前記開口部のサイズに対応しているのが好ましい。前記各ドットが円形の場合、その直径は、例えば、０．１〜１０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。前記各ドットの間隔は、前記開口部間の距離に対応しているのが好ましい。前記各ドットの間隔は、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。
【００５３】
また、本実施形態の発光装置１０では、前述のように、蛍光体層１３が透明電極（アノード電極）１２上に形成されているが、本発明は、これには限定されない。前記蛍光体層は、例えば、前記アノード電極と前記アノード基板との間に配置されてもよい。言い換えると、例えば、電子線が通過できる程度の厚みのアノード電極を、前記蛍光体層の前記カソード基板側表面に形成し（メタルバックということがある）、これを前記アノード電極として利用する場合は、必ずしも、前記蛍光体層の前記アノード基板側に前記アノード電極は必要でない。なお、前記蛍光体層は、前記アノード電極のカソード基板側表面およびアノード基板側表面の両面に配置してもよい。
【００５４】
（８）用途
以上のように、本発明の発光装置は、単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる。したがって、本発明の発光装置の用途は、例えば、発光デバイス、電子放出素子等があげられる。前記発光デバイスは、例えば、照明、ディスプレイ、バックライト等の用途があげられる。前記電子放出素子は、例えば、電子顕微鏡に使用するエミッタ等の用途があげられる。前記照明は、例えば、自動車用ランプ、空港等で使用される照明等があげられる。ただし、その用途は限定されず、広い分野に適用可能である。
【実施例】
【００５５】
つぎに、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって何ら限定および制限されない。
【００５６】
［実施例１］
本例では、３電極構造の発光装置を作製し、発光特性の評価および輝度ムラの定量評価を行った。
【００５７】
（１）発光装置の作製
（１−１．カソードの作製）
電子放出材料として多層カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用い、ＣＮＴ含有ペーストを調製した。まず、多層ＣＮＴ１００ｍｇを、α−テルピネオール１５ｍＬに添加し、３０分間超音波処理して分散させた。この分散液に、セルロース系有機バインダー２００ｍｇおよびガラスフリット４００ｍｇを混合し、５分間超音波処理して分散させた。この分散液を、三本ロールミルによりペースト化した。このようにして、ＣＮＴ含有ペーストを調製した。
【００５８】
つぎに、スパッタによりＩＴＯ膜を形成したガラス基板上に、前記ペーストを、１μｍ程度の厚みとなるように、２ｃｍ×２ｃｍのサイズでスクリーン印刷した。これを、窒素中５００℃で１時間焼成した。その後、エミッタを剥離テープ（テクニスコ社製）でピーリング（剥離処理）した。このようにして、カソード電極上にエミッタが形成されたカソードを作製した。
【００５９】
（１−２．アノードの作製）
つぎに、スパッタによりＩＴＯ膜を形成したガラス基板上に、Ｐ２２の白色蛍光体を含むペーストを、１μｍ程度の厚みとなるように、２ｃｍ×２ｃｍのサイズでスクリーン印刷した。その後、バインダーを除去するために、空気中で４５０℃で焼成した。このようにして、アノード電極上に蛍光体層が形成されたアノードを作製した。
【００６０】
（１−３．グリッド電極の作製）
つぎに、Ｃｕ（銅）基板をエッチングして、複数の円形の開口部を有するグリッド電極を作製した。このグリッド電極において、前記開口部の、開口サイズ（直径）は１ｍｍ、開口部間距離は１．２ｍｍ、開口率は６３％とした。
【００６１】
（１−４．発光装置の作製）
前記アノード基板および前記カソード基板を、互いの基板面、すなわち、前記カソードのエミッタ側の面と前記アノードの蛍光体層側の面とが対面するように配置した。さらに、前記グリッド電極を、前記両基板の間に、前記両基板に対向して略平行に配置した。このようにして、実施例１の３電極構造の発光装置を作製した。実施例１の発光装置において、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離（以下、「Ｄｅｇ」という）を１ｍｍ、前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離（以下、「Ｄｇｌ」という）を５ｍｍとした。一方、前記グリッド電極を配置せず、前記エミッタから前記蛍光体層までの距離を、３ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、比較例の２電極構造の発光装置を作製した。
【００６２】
（２）発光特性
前記実施例１および前記比較例の発光装置を、装置内部の真空度１×１０−５Ｐａとした。装置内部の真空度は、以下の実施例においても、同様とした。ついで、前記実施例１の発光装置について、前記カソード電極および前記グリッド電極の間、および、前記カソード電極および前記アノード電極の間に電圧を印加して発光させた。一方、前記比較例の発光装置について、前記カソード電極および前記アノード電極の間に電圧を印加して発光させた。比較のために、前記両発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。前記実施例１の発光装置への投入電力は、１．８Ｗ、前記比較例の発光装置への投入電力は、１．７Ｗであった。
【００６３】
図４に、前記両発光装置の発光写真を示す。図４において、（ａ）は前記実施例１の発光の結果、（ｂ）は前記比較例の発光の結果を示す。図４に示すように、前記実施例１の発光装置では、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラがほとんどなくなっていることが確認できた。一方、前記比較例の発光装置では、輝点が小さく、かつ、発光点がまばらであるため、輝度ムラが大きかった。
【００６４】
（３）輝度ムラの定量評価
図４に示す発光写真に基づき、輝度ムラの定量評価を行った。具体的には、前記発光写真の全ピクセルについて明るさを測定し、全ピクセルの明るさの平均値（平均輝度）と標準偏差を算出した。そして、前記平均輝度と前記標準偏差との比（標準偏差／平均輝度）を定義して評価を行った。この結果、前記実施例１の発光装置（図４（ａ））および前記比較例の発光装置（図４（ｂ））について、前記比は、それぞれ、「０．０６９」および「０．１９７」であった。この結果から、前記実施例１の発光装置は、前記比較例の発光装置と比較して、輝度ムラが約１／３であることが確認できた。
【００６５】
［実施例２］
本例では、グリッド電極の開口率および開口部のサイズの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００６６】
（１）発光装置の作製
前記実施例１と同様の発光装置を作製した。この発光装置を、実施例２−１の発光装置とした。また、グリッド電極の開口率を２３％、開口部のサイズを直径０．５ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例２−２の発光装置を作製した。
【００６７】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例２−１および前記実施例２−２の発光装置を発光させた。比較のために、前記両発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００６８】
図５に、前記両発光装置の発光写真を示す。図５において、（ａ）は前記実施例２−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例２−２の発光の結果を示す。図５に示すように、前記実施例２−１および前記実施例２−２の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。なお、開口部のサイズが直径１ｍｍである前記実施例２−１の発光装置は、開口部のサイズが直径０．５ｍｍである前記実施例２−２の発光装置と比較して、より輝点の広がりが確認できた。
【００６９】
［実施例３］
本例では、グリッド電極の開口部のサイズの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００７０】
（１）発光装置の作製
グリッド電極の開口部のサイズを所定のサイズとし、Ｄｅｇを０．５ｍｍ、Ｄｇｌを５．５ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、発光装置を作製した。前記所定の開口部のサイズは、直径１ｍｍ（実施例３−１）、直径２ｍｍ（実施例３−２）、直径３ｍｍ（実施例３−３）とした。
【００７１】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例３−１〜３−３の発光装置を発光させた。比較のために、前記各発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００７２】
図６に、前記各発光装置の発光写真を示す。図６において、（ａ）は前記実施例３−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例３−２の発光の結果、（ｃ）は前記実施例３−３の発光の結果を示す。図６に示すように、前記実施例３−１〜３−３の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。前記実施例３−１（開口部のサイズ：直径１ｍｍ）および前記実施例３−２（開口部のサイズ：直径２ｍｍ）の発光装置では、特に輝度ムラの低減効果が大きかった。この結果から、輝度ムラの低減には、開口部のサイズが、直径１〜２ｍｍであるのが、特に有効であると確認できた。
【００７３】
［実施例４］
本例では、Ｄｅｇの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００７４】
（１）発光装置の作製
Ｄｅｇを所定の距離とし、Ｄｇｌを５．５ｍｍとし、開口部のサイズを直径１ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、発光装置を作製した。前記所定のＤｅｇは、０．２ｍｍ（実施例４−１）、０．５ｍｍ（実施例４−２）、１ｍｍ（実施例４−３）とした。
【００７５】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例４−１〜４−３の発光装置を発光させた。比較のために、前記各発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００７６】
図７に、前記各発光装置の発光写真を示す。図７において、（ａ）は前記実施例４−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例４−２の発光の結果、（ｃ）は前記実施例４−３の発光の結果を示す。図７に示すように、前記実施例４−１〜４−３の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。前記実施例４−２（Ｄｅｇ：０．５ｍｍ）および前記実施例４−３（Ｄｅｇ：１ｍｍ）の発光装置では、特に輝度ムラの低減効果が大きかった。この結果から、輝度ムラの低減には、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離が、０．５〜１ｍｍであるのが、特に有効であると確認できた。
【００７７】
［実施例５］
本例では、Ｄｇｌの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００７８】
（１）発光装置の作製
Ｄｅｇを０．５ｍｍとし、Ｄｇｌを所定の距離とし、開口部のサイズを直径１ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、発光装置を作製した。前記所定のＤｇｌは、５．５ｍｍ（実施例５−１）、８．５ｍｍ（実施例５−２）、１０．５ｍｍ（実施例５−３）とした。
【００７９】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例５−１〜５−３の発光装置を発光させた。比較のために、前記各発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００８０】
図８に、前記各発光装置の発光写真を示す。図８において、（ａ）は前記実施例５−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例５−２の発光の結果、（ｃ）は前記実施例５−３の発光の結果を示す。図８に示すように、前記実施例５−１〜５−３の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラが低減できていることが確認できた。また、Ｄｇｌが大きくなるほど、輝度ムラを低減できることが確認できた。
【００８１】
さらに、Ｄｇｌを大きくして、発光特性を評価した結果、Ｄｇｌが２０ｍｍまでは、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。また、Ｄｇｌを２０ｍｍより大きくした場合でも、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できることが確認できた。しかしながら、この場合には、異常放電等が発生し、安定して発光できないことが確認された。
【００８２】
［実施例６］
本例では、エミッタをドットパターンとした場合について、発光特性の評価を行った。
【００８３】
（１）発光装置の作製
スパッタによりＩＴＯ膜を形成したガラス基板上に、前記実施例１で作製したペーストを、ドット形状（円形、サイズ：直径１ｍｍ、ドット間ピッチ：２ｍｍ）に１μｍ程度の厚みとなるように、２ｃｍ×２ｃｍのサイズでスクリーン印刷した。これ以外は、前記実施例１と同様にして、カソードを作製した。このカソードを使用し、グリッド電極の開口部のサイズを直径１．１ｍｍ、Ｄｅｇを１ｍｍ、Ｄｇｌを５ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例６の発光装置を作製した。なお、この発光装置では、前記エミッタの各ドットの位置と、グリッド電極の各開口部の位置とを一対一で対応させた。
【００８４】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例６の発光装置を発光させた。この結果、前記実施例６の発光装置では、カソード電極の全面にエミッタを形成した発光装置と比較して、同じ投入電力において、グリッド電極にトラップされる電子が減少し、発光効率が１０％増加した。なお、両発光装置において、輝度ムラの低減は同程度であった。
【００８５】
［実施例７］
本例では、蛍光体層をドットパターンとした場合について、発光特性の評価を行った。
【００８６】
（１）発光装置の作製
ＩＴＯをスパッタしたガラス基板上に、前記実施例１で作製したＰ２２の白色蛍光体を含むペーストを、ドットパターン（円形、サイズ：直径１ｍｍ、ドット間ピッチ：２ｍｍ）でスクリーン印刷した。これ以外は、前記実施例１と同様にして、アノードを作製した。このアノードを使用したこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例７の発光装置を作製した。なお、この発光装置では、前記蛍光体層の各ドットの位置と、グリッド電極の各開口部の位置とを一対一で対応させた。
【００８７】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例７の発光装置を発光させた。前記実施例７の発光装置では、アノードの発光面を放射温度計で測定した結果、前記実施例１の発光装置と比較して、同じ投入電力において、蛍光体層の温度が異なることが確認できた。前記実施例７の発光装置では、電流を１００μＡ流した場合、前記実施例１の発光装置と比較して、アノードの発光面の温度が、５℃下がることが確認できた。さらに、この時の発光効率は、同じ投入電力において、３％増加した。
【００８８】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載しうるが、以下には限定されない。
【００８９】
（付記１）
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置され、
前記エミッタから電界放出された電子が、前記グリッド電極の開口部を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、前記蛍光体層の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする、発光装置。
【００９０】
（付記２）
前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上であることを特徴とする付記１記載の発光装置。
【００９１】
（付記３）
前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする付記１または２記載の発光装置。
【００９２】
（付記４）
前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％の範囲であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の発光装置。
【００９３】
（付記５）
前記エミッタが、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置され、
前記蛍光体層が、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の発光装置。
【００９４】
（付記６）
前記複数のエミッタが、ドットパターンを形成するように配置され、
前記複数の蛍光体層が、ドットパターンを形成するように配置されていることを特徴とする付記５記載の発光装置。
【００９５】
（付記７）
前記複数のエミッタが、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置され、
前記複数の蛍光体層が、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることを特徴とする付記５または６記載の発光装置。
【００９６】
（付記８）
前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタが、前記開口部の内側に配置され、かつ、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の発光装置。
【００９７】
（付記９）
前記エミッタが、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシートおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の発光装置。
【００９８】
（付記１０）
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置された発光装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間、および、前記カソード電極と前記グリッド電極との間に電圧を印加することで、前記エミッタから電子を電界放出させ、
前記電子を、前記グリッド電極の開口部を通過させ、前記電子の軌道を広げることで、前記蛍光体層の発光時の輝点を拡大し、輝度ムラを低減することを特徴とする、発光方法。
【００９９】
（付記１１）
前記発光装置は、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上であることを特徴とする付記１０記載の発光方法。
【０１００】
（付記１２）
前記発光装置は、前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする付記１０または１１記載の発光方法。
【０１０１】
（付記１３）
前記発光装置は、前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％の範囲であることを特徴とする付記１０から１２のいずれかに記載の発光方法。
【０１０２】
（付記１４）
前記発光装置は、前記エミッタが、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置され、
前記蛍光体層が、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする付記１０から１３のいずれかに記載の発光方法。
【０１０３】
（付記１５）
前記発光装置は、前記複数のエミッタが、ドットパターンを形成するように配置され、
前記複数の蛍光体層が、ドットパターンを形成するように配置されていることを特徴とする付記１４記載の発光方法。
【０１０４】
（付記１６）
前記発光装置は、前記複数のエミッタが、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置され、
前記複数の蛍光体層が、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることを特徴とする付記１４または１５記載の発光方法。
【０１０５】
（付記１７）
前記発光装置は、前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタが、前記開口部の内側に配置され、かつ、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする付記１０から１６のいずれかに記載の発光方法。
【０１０６】
（付記１８）
前記発光装置は、前記エミッタが、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシートおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする付記１０から１７のいずれかに記載の発光方法。
【０１０７】
（付記１９）
アノード電極が基板面に形成されたアノード基板を提供するアノード基板提供工程と、
カソード電極が基板面に形成されたカソード基板を提供するカソード基板提供工程と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極を提供するグリッド電極提供工程と、
前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に、蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記カソード電極上に、エミッタを形成するエミッタ形成工程と、
前記アノード基板および前記カソード基板を、前記基板面が互いに対面するように配置する基板配置工程と、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極を配置するグリッド電極配置工程とを含むことを特徴とする、付記１記載の発光装置の製造方法。
【０１０８】
（付記２０）
前記発光装置が、付記２記載の発光装置であり、
前記グリッド電極配置工程において、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上となるように、グリッド電極を配置することを特徴とする付記１９記載の発光装置の製造方法。
【０１０９】
（付記２１）
前記発光装置が、付記３記載の発光装置であり、
前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする付記１９または２０記載の発光装置の製造方法。
【０１１０】
（付記２２）
前記発光装置が、付記４記載の発光装置であり、
前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％であることを特徴とする付記１９から２１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【０１１１】
（付記２３）
前記発光装置が、付記５記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、複数のエミッタを、互いに間隔をおいて形成し、
前記蛍光体層形成工程において、複数の蛍光体層を、互いに間隔をおいて形成することを特徴とする付記１９から２２のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【０１１２】
（付記２４）
前記発光装置が、付記６記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、ドットパターンを形成するように、前記エミッタを形成し、
前記蛍光体層形成工程において、ドットパターンを形成するように、前記蛍光体層を形成することを特徴とする付記２３記載の発光装置の製造方法。
【０１１３】
（付記２５）
前記発光装置が、付記７記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に、前記エミッタを形成し、
前記蛍光体層形成工程において、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に、前記蛍光体層を形成することを特徴とする付記２３または２４記載の発光装置の製造方法。
【０１１４】
（付記２６）
前記発光装置が、付記８記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタを前記開口部の内側に形成し、
前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする付記２３から２５のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【０１１５】
（付記２７）
前記発光装置が、付記９記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程が、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシートおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも一つを含むペーストを、前記カソード電極上に印刷する印刷工程を含むことを特徴とする付記１９から２６のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１１６】
１０ 発光装置
１１ ガラス基板（アノード基板）
１２ 透明電極（アノード電極）
１３、２３ 蛍光体層
１４、２４ エミッタ
１５ 透明電極（カソード電極）
１６ ガラス基板（カソード基板）
１７ グリッド電極
１８ 開口部
２１、２２ 電圧源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、発光方法および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、真空中で電子放出源から電界放出させた電子により蛍光体を励起させることで、光を取り出す電子線励起型の照明（電界放出型ランプ（ＦＥＬ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｍｐ））が、白熱電球、蛍光灯等の従来の照明に対する次世代の光源として研究されている。電界放出発光素子（電子放出源）には、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等の、高いアスペクト比および導電性を有し、機械的にも強靭なものが使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
前記ＦＥＬには、照明として、輝度が高く、平面の輝度ムラが少ないことが要求される。ここで、前記ＦＥＬは、電子放出により蛍光体が励起発光する光源であるため、電子放出源として、例えば、ＣＮＴ等を使用した場合、蛍光体の発光の輝点に明るさのばらつき（輝度ムラ）が発生し、均一発光が困難となる。これは、例えば、前記ＣＮＴの位置および長さを正確に制御することが困難なためである。前記輝度ムラは、前記電子放出源として、ＣＮＴ以外の材料を使用した場合でも発生し得る。
【０００４】
前述の輝度ムラを低減するため、特許文献２には、グリッド電極とカソード電極との間に制御電圧を周期的に印加すると共に、この制御電圧の印加に同期して、蛍光板電極（アノード電極）とカソード電極との間に、前記制御電圧よりも高い電圧を印加する発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５９５２３３号公報
【特許文献２】特許第４３４７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２に記載の発光装置は、電流密度を蛍光体の飽和状態に達する程度に流すため、消費電力が多くなり、高効率化が困難であり、さらに、変圧回路などが必要なため、構造が複雑になり、低コスト化も困難である。
【０００７】
本発明の目的は、単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる発光装置、発光方法および発光装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の発光装置は、
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置され、
前記エミッタから電界放出された電子が、前記グリッド電極の開口部を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、前記蛍光体層の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の発光方法は、
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置された発光装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間、および、前記カソード電極と前記グリッド電極との間に電圧を印加することで、前記エミッタから電子を電界放出させ、
前記電子を、前記グリッド電極の開口部を通過させ、前記電子の軌道を広げることで、前記蛍光体層の発光時の輝点を拡大し、輝度ムラを低減することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による、前記本発明の発光装置の製造方法は、
アノード電極が基板面に形成されたアノード基板を提供するアノード基板提供工程と、
カソード電極が基板面に形成されたカソード基板を提供するカソード基板提供工程と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極を提供するグリッド電極提供工程と、
前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に、蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記カソード電極上に、エミッタを形成するエミッタ形成工程と、
前記アノード基板および前記カソード基板を、前記基板面が互いに対面するように配置する基板配置工程と、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極を配置するグリッド電極配置工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる発光装置、発光方法および発光装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の発光装置の一例（実施形態１）の構成を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、前記実施形態１における、アノードおよびカソードを模式的に示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、前記実施形態１における、アノードおよびカソードのその他の例を模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、前記実施形態１における、グリッド電極を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図５】図５は、本発明の実施例２における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図６】図６は、本発明の実施例３における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図７】図７は、本発明の実施例４における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【図８】図８は、本発明の実施例５における、蛍光体層の発光状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明において、前記「基板面に」は、特に断らない限り、前記基板面に直接接触している状態に限定されず、間に他の構成要素等が存在し、直接接触していない状態も含む。また、本発明において、前記アノード基板の前記「基板面」は、前記アノード基板の、前記カソード基板に対面する側の面であり、前記カソード基板の前記「基板面」は、前記カソード基板の、前記アノード基板と対面する側の面である。
【００１４】
本発明において、前記「上に」は、特に断らない限り、上面に直接接触している状態に限定されず、間に他の構成要素等が存在し、直接接触していない状態も含む。また、本発明において、前記「アノード電極上」は、前記アノード電極の、前記カソード基板に対面する側上であり、前記「カソード電極上」は、前記カソード電極の、前記アノード基板に対面する側上である。
【００１５】
本発明において、前記開口部の「サイズ」は、例えば、前記開口部の平面形状における辺の長さ、または、前記平面形状の面積を意味する。前記辺の長さは、例えば、前記開口部の平面形状が、円形の場合にはその直径または半径の長さ、楕円形の場合には長径または短径の長さ、正方形の場合にはその一辺の長さ、正方形以外の矩形の場合は、その長辺または短辺の長さを意味する。前記蛍光体層および前記エミッタの「サイズ」についても、同様である。
【００１６】
本発明において、前記カソード基板、前記カソード電極および前記エミッタをあわせて、「カソード」ということがあり、前記アノード基板、前記アノード電極および前記蛍光体層をあわせて、「アノード」ということがある。
【００１７】
つぎに、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。
【００１８】
本実施形態の発光装置は、カソード（エミッタ側）とアノード（蛍光体層側）との間にグリッド電極が挿入された３電極構造の発光装置の一例である。図１、図２Ａおよび図３に、本実施形態の発光装置の構成を示す。図１は、本実施形態の発光装置を模式的に示す断面図である。図２Ａは、本実施形態の発光装置におけるアノードおよびカソードを模式的に示す平面図である。図３は、本実施形態の発光装置におけるグリッド電極を模式的に示す平面図である。図１、図２Ａおよび図３において、同一部分には、同一符号を付している。
【００１９】
（１）全体構成
図１、図２Ａおよび図３に示すように、本実施形態の発光装置１０は、ガラス基板（アノード基板）１１と、ガラス基板（カソード基板）１６と、グリッド電極１７とを有する。ガラス基板１１の基板面には、透明電極（アノード電極）１２が形成されている。ガラス基板１６の基板面には、透明電極（カソード電極）１５が形成されている。グリッド電極１７は、薄板状であり、複数の円形の開口部１８が形成されている。ガラス基板１１およびガラス基板１６は、互いの基板面が対面して配置されている。ガラス基板１１とガラス基板１６との間に、前記両ガラス基板に対向して略平行に、グリッド電極１７が配置されている。ガラス基板１１は、さらに、蛍光体層１３を有し、透明電極１２上に、蛍光体層１３が形成されている。ガラス基板１６は、さらに、エミッタ１４を有し、透明電極１５上に、エミッタ１４が形成されている。本実施形態の発光装置１０には、作動（発光）時にガラス基板１１とガラス基板１６との間を、例えば、真空に保つために、装置内部に、真空封止のための構造が設けられている。ただし、本発明は、前記構造により限定されない。なお、図１、図２Ａおよび図３では、説明の便宜上、前記構造の図示を省略している（以下、図２Ｂにおいても同様）。
【００２０】
（２）アノード
（２−１．アノード基板）
本実施形態の発光装置１０におけるガラス基板１１は、前記アノード基板である。前記アノード基板は、特に制限されず、前記ガラス基板の他に、例えば、石英基板等の透明な基板を使用するのが好ましい。
【００２１】
（２−２．アノード電極）
本実施形態の発光装置１０における透明電極１２は、前記アノード電極である。透明電極１２を形成する材料は、特に制限されず、例えば、金属酸化物、カーボンナノ材料等があげられる。前記金属酸化物は、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２があげられる。前記カーボンナノ材料は、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェンシートまたはこれらの複合体等があげられる。透明電極１２を形成する方法は、特に制限されず、例えば、選択した前記形成材料に応じて、スクリーン印刷、蒸着またはスパッタ法等を使用できる。
【００２２】
（２−３．蛍光体層）
蛍光体層１３は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ、すなわち、ブラウン管）に使用されるものと同様に、電子線が照射されると励起されて蛍光を発する電子線励起蛍光体を含む層である。前記電子線励起蛍光体は、特に制限されず、公知のものが使用でき、例えば、硫化物蛍光体、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体等を使用できる。
【００２３】
蛍光体層１３を形成する方法は、特に制限されず、例えば、選択した前記電子線励起蛍光体に応じて適宜選択でき、スプレー法、インクジェット法、スクリーン印刷、手塗り印刷、または沈降法等を使用できる。蛍光体層１３は、例えば、膜厚０．１μｍ〜１００μｍの範囲で塗布される。
【００２４】
蛍光体層１３を、例えば、塗布により形成する場合には、前記電子線励起蛍光体を含むペーストを調製する。前記ペーストには、例えば、バインダーが含まれてもよい。前記バインダーは、例えば、公知のものを使用できる。前記ペーストをアノード電極上に塗布した後に、例えば、前記アノード（アノード電極）を、空気、窒素、または真空中で焼成処理をすることで、前記ペーストに含まれるバインダーを除去することが好ましい。前記焼成温度は、特に制限されず、前記バインダーの分解・昇華・燃焼温度以上であればよく、蛍光体層１３の劣化を防ぐため、例えば、４００〜５５０℃の範囲が好ましい。焼成時間は、例えば、３０分〜２時間の範囲が適している。
【００２５】
（３）カソード
（３−１．カソード基板）
本実施形態の発光装置１０におけるガラス基板１６は、前記カソード基板である。前記カソード基板は、特に制限されず、前記ガラス基板の他に、例えば、石英基板、非ドープのシリコン基板等の電気的に絶縁性を有するものを使用できる。
【００２６】
（３−２．カソード電極）
本実施形態の発光装置１０における透明電極１５は、前記カソード電極である。透明電極１５を形成する材料は、例えば、導電性の高い材料を使用できる。前記形成材料は、例えば、金属、金属酸化物、カーボンナノ材料等があげられる。前記金属は、例えば、金属単体でも、２種類以上の前記金属からなる合金でもよい。前記金属は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ等があげられる。前記金属酸化物は、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等があげられる。前記カーボンナノ材料は、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェンシートまたはこれらの複合体等があげられる。透明電極１５を形成する方法は、特に制限されず、例えば、選択した前記形成材料に応じて、スクリーン印刷、蒸着またはスパッタ法等を使用できる。
【００２７】
（３−３．エミッタ）
エミッタ１４には、電子放出材料が含まれている。前記電子放出材料は、特に制限されず、例えば、アスペクト比が高いために電界集中が起こりやすく、かつ導電性を有するものを用いることが好ましく、カーボンナノ材料がより好ましい。前記カーボンナノ材料は、特に制限されず、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシート、カーボンファイバー、カーボンスティック、またはこれらの複合体等があげられる。前記カーボンナノ材料は、一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用した混合物として使用してもよい。これらの中でも、アスペクト比が高く、耐電流密度性が高いため、ＣＮＴが特に好ましい。前記電子放出材料は、前記カーボンナノ材料の他に、例えば、金属ナノワイヤー、金属ナノチューブ等があげられる。前記金属ナノワイヤーの形成材料は、特に制限されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｕ等があげられる。金属ナノチューブの形成材料は、特に制限されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒがあげられる。
【００２８】
エミッタ１４の作製方法について、前記電子放出材料としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使用した場合を例にとり説明する。ただし、本発明は、この例には限定されない。
【００２９】
まず、前記ＣＮＴ、ガラスフリットおよびバインダーを溶剤に添加し、混合することでＣＮＴ含有ペーストを調製する。つぎに、このペーストをガラス基板１６の透明電極１５上に塗布して、前記ペーストの塗膜を形成する。前記塗膜は、例えば、スプレー法、インクジェット法、スクリーン印刷、手塗り印刷、沈降法等により形成できる。前記塗膜の厚みは、特に制限されず、例えば、１〜１００μｍの範囲である。そして、前記塗膜を焼成して、ＣＮＴを含むエミッタ１４を形成する。前記塗膜の焼成条件は、特に制限されず、雰囲気条件は、例えば、真空、不活性雰囲気、大気（空気）等であり、焼成温度は、例えば、３００〜５５０℃の範囲、焼成時間は、例えば、３０分〜２時間の範囲が適している。
【００３０】
前記溶剤は、特に制限されず、例えば、有機溶剤等があげられる。前記有機溶剤は、例えば、低蒸気圧の溶剤が好ましい。前記低蒸気圧の溶剤は、例えば、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、α−テルピネオール、γ−ブチロラクトン等があげられる。また、前記有機溶剤は、例えば、乾燥速度の観点から、低沸点の溶剤を使用してもよい。前記低沸点の溶剤は、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン、ベンジルアルコール等があげられる。前記溶剤は、一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。
【００３１】
前記ガラスフリットは、例えば、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＳｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系ガラス、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラス等を使用できる。特に、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスは、例えば、カーボンナノチューブ等のカーボン材料の燃焼を抑制する効果があるため好ましい。なお、前記電子放出材料の燃焼温度は、おおよそ５００℃以上であるが、前記電子放出材料の熱劣化を防止する観点から、焼成温度が低いほど好ましい。したがって、前記ＣＮＴ含有ペーストの焼成温度は、５００℃以下が好ましい。このため、前記ガラスフリット（ガラス粉末）は、軟化点が５００℃以下であることが好ましい。
【００３２】
前記バインダーは、特に制限されず、例えば、一般的な有機バインダー樹脂を使用できる。前記有機バインダー樹脂は、例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース系；アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、シアノアクリル酸エステル、もしくは、これらのアクリル系単量体の共重合体等のアクリル樹脂系；酢酸ビニル系；ポリビニルアルコール系；ポリビニルアセタール系；ポリエステル系等の樹脂があげられる。
【００３３】
（４）グリッド電極
前述のように、グリッド電極１７は、薄板状の電極である。グリッド電極１７を形成する材料は、例えば、導電性の高い材料を使用できる。前記形成材料は、例えば、銅等の金属；ステンレス、ニッケル材、アンバー材（鉄とニッケルとの合金材）等の合金等があげられる。
【００３４】
本実施形態の発光装置１０において、開口部１８の形状は、円形である。開口部１８を形成する方法は、特に制限されず、公知の方法が使用でき、例えば、エッチング、パンチング等が使用できる。また、グリッド電極１７を、細線上または網目上とした場合、例えば、開口部１８のサイズと開口率とを制御できる。開口部１８のサイズは、特に制限されず、例えば、直径０．１〜１０ｍｍの範囲である。前記サイズを、直径０．１ｍｍ以上とすることで、例えば、前述のエッチング等の簡易なプロセスで開口部１８を形成できる。また、前記サイズを、直径１０ｍｍ以下とすることで、例えば、後述する発光装置の作動において、エミッタ１４からの電子の引き出しが容易となり、前記電子の軌道を広げられる。開口部１８のサイズは、直径０．５〜２ｍｍの範囲が好ましく、直径１〜２ｍｍの範囲がより好ましく、直径１〜１．５ｍｍの範囲がさらに好ましい。また、開口部１８間の距離は、特に制限されず、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。本実施形態の発光装置１０において、開口部１８間の距離は、例えば、図３（ｂ）に示すように、隣り合う円形の開口部１８の中心同士を結んだ直線の長さをいう。なお、本実施形態の発光装置１０では、開口部１８の平面形状は、円形であるが、本発明は、これには限定されず、前記開口部の平面形状は、例えば、楕円形、正方形、正方形以外の矩形、三角形等の多角形等でもよい。ただし、電界集中またはプロセスの容易さ等の観点から、前記開口部の形状は、円形が効果的である。
【００３５】
グリッド電極１７の開口率は、特に制限されず、例えば、６０〜７５％の範囲が適している。前記開口率を、６０％以上とすることで、例えば、エミッタ１４から放出された電子がグリッド電極１７に捕獲されるのを低減でき、発光効率を向上できる。また、前記開口率を、７５％以下とすることで、例えば、グリッド電極１７の強度を維持し、かつ、グリッド電極１７の電気抵抗値を低く抑えられる。グリッド電極１７の開口率は、６０〜７０％の範囲が好ましく、６５〜７０％の範囲がより好ましい。前記開口率は、例えば、開口部１８のサイズおよび／または開口部１８間の距離を設定することで、適宜調節できる。
【００３６】
前述のように、ガラス基板１１およびガラス基板１６は、互いの基板面が対面して配置されており、グリッド電極１７は、前記両ガラス基板の間に、前記両ガラス基板に対向して略平行に配置されている。本実施形態の発光装置１０では、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離（例えば、図１において、エミッタ１４の上面からグリッド電極１７の下面までの距離）に対する、グリッド電極１７から蛍光体層１３までの距離（例えば、図１において、グリッド電極１７の上面から蛍光体層１３の下面までの距離）の比は、特に制限されない。ただし、本実施形態の発光装置１０を、例えば、照明用途として使用する場合には、高い輝度と効率が要求される。このため、蛍光体層１３の発光効率の向上が望まれる。通常、電子線励起蛍光体の発光効率は、印加電圧が増加するほど高くなる。このため、例えば、前記比は、５〜４０の範囲であることが好ましい。前記比を５以上とすることで、例えば、後述する発光装置の作動において、十分に電子を広げることができる。また、前記比を４０以下とすることで、例えば、放電等の発生を抑制できる。前記比の下限は、例えば、１以上であり、好ましくは４以上であり、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは、１０以上である。前記比の上限は、例えば、４０以下であり、好ましくは３５以下であり、より好ましくは３０以下であり、さらに好ましくは２０以下である。前記比は、例えば、１〜４０であり、好ましくは５〜４０の範囲であり、より好ましくは１０〜３０の範囲であり、さらに好ましくは１０〜２０の範囲である。
【００３７】
また、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離は、特に制限されず、例えば、
０．１〜１０ｍｍの範囲であり、好ましく０．１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは０．５〜１ｍｍの範囲である。グリッド電極１７から蛍光体層１３までの距離は、特に制限されず、例えば、１〜５０ｍｍの範囲であり、好ましくは５〜３０ｍｍの範囲であり、より好ましくは１０〜２０ｍｍの範囲である。なお、エミッタ１４を、前述のように、低コスト化に有利な印刷等の簡易プロセスで作製した場合、エミッタ１４の膜厚制御の観点から、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離は、例えば、０．５ｍｍ以上が実用的である。
【００３８】
（５）発光装置の製造方法
本実施形態の発光装置１０は、例えば、以下のようにして製造できる。すなわち、まず、前述のように、ガラス基板１１の基板面に透明電極１２を形成し、透明電極１２上に蛍光体層１３を形成して前記アノードを準備する。一方、ガラス基板１６の基板面に透明電極１５を形成し、透明電極１５上にエミッタ１４を形成して前記カソードを準備する。そして、ガラス基板１１とガラス基板１６とが、互いの基板面が対面するように配置し、前記両ガラス基板の間に、グリッド電極１７を、前記両ガラス基板に対向して略平行に配置することで製造できる。
【００３９】
本実施形態の発光装置１０では、前述のように、蛍光体層１３およびエミッタ１４を、例えば、印刷等の簡易なプロセスで形成できる。このため、例えば、特開２００５−２４３６１１号公報および特許第４１９４５４３号公報等に記載のフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等のように、例えば、デバイスの構築に、フォトリソグラフィー技術を利用しないため、設備および生産プロセスを簡易にでき、低コストに発光装置を製造できる。
【００４０】
（６）発光装置の作動（発光）
本実施形態の発光装置１０の作動（発光）について、図１を参照して説明する。
【００４１】
まず、本実施形態の発光装置１０を、電圧源に接続する。具体的には、例えば、透明電極（カソード電極）１５と透明電極（アノード電極）１２との間を、電圧源２２に接続する。また、透明電極１５とグリッド電極１７との間を、電圧源２１に接続する。
【００４２】
本実施形態の発光装置１０は、発光時において、ガラス基板１６とガラス基板１１との間は、例えば、真空に保たれる。前記真空は、１×１０−３Ｐａ以上の真空度（すなわち、前記両ガラス基板間の圧力を１×１０−３Ｐａ以下）とすることが好ましく、１×１０−５Ｐａ以上の真空度（すなわち、前記両ガラス基板間の圧力を１×１０−５Ｐａ以下）とすることがより好ましい。前記真空度の指標である前記圧力の下限値は、特に限定されず、例えば、０Ｐａ以上または０Ｐａを超える値である。
【００４３】
前記真空状態で、透明電極１５および透明電極１２に接続された電圧源２２により、前記両電極の間に電圧（Ｖｃａ）を印加し、透明電極１５およびグリッド電極１７に接続された電圧源２１により、前記両電極の間に電圧（Ｖｃｇ）を印加する。これにより、エミッタ１４に含まれる前記電子放出材料に電界が印加され、電子が放出される。前記放出された電子は、グリッド電極１７の開口部１８を通過することにより、図１の矢印に示すように、前記電子の軌道が広げられる。前記軌道を広げられた電子は、蛍光体層１３に含まれる前記電子線励起蛍光体を励起し、本実施形態の発光装置１０が発光する。
【００４４】
印加電圧である前記Ｖｃａおよび前記Ｖｃｇの大きさは、特に制限されず、例えば、前記Ｖｃａは、０．１〜２０ｋＶの範囲であり、好ましくは５〜１５ｋＶの範囲であり、より好ましくは１０〜１５ｋＶの範囲である。
【００４５】
本実施形態の発光装置１０では、前述のように、前記電子がグリッド電極１７の開口部１８を通過することで、前記電子の軌道が広げられる。このため、グリッド電極１７の構造、すなわち、開口部１８の配置形態を反映した輝点が形成される。この結果、例えば、前記グリッド電極を備えない、従来の２電極（アノードおよびカソード）構造の発光装置で形成される輝点と比較して、輝点が拡大される。本実施形態の発光装置１０では、個々の輝点が重なり合うことで、輝度ムラを低減できる。
【００４６】
また、前述のように、輝点を拡大させることで、輝度ムラを低減できるため、例えば、前記特許文献２に記載の発光装置のように、輝度ムラを低減するのに、電流密度を蛍光体の飽和包袋に達する程度まで流す必要がない。このため、本実施形態の発光装置１０は、高効率である。また、前記特許文献２に記載の発光装置のように、変圧回路等を備える必要がないため、本実施形態の発光装置１０は、構造が単純であり、このため、低コストである。
【００４７】
さらに、本実施形態の発光装置１０では、前述のように、エミッタ１４からグリッド電極１７までの距離に対するグリッド電極１７から蛍光体層１３までの距離の比が、４以上であれば、例えば、グリッド電極１７と透明電極（アノード電極）１２との間で、前記電子を十分加速できる。この結果、例えば、蛍光体層１３における発光効率を向上でき、平均輝度を向上できる。
【００４８】
（７）その他の形態
本実施形態の発光装置１０では、前述のように、蛍光体層１３およびエミッタ１４が、透明電極１２および透明電極１５上の全面に配置されているが、本発明は、この例には限定されない。前記エミッタおよび前記蛍光体層は、例えば、それぞれ複数でもよい。そして、前記複数のエミッタは、互いに間隔をおいて、前記カソード電極上に配置されていることが好ましく、図２Ｂ（ａ）に示すように、ドットパターンを形成するように、前記複数のエミッタ（エミッタ２４）が、前記カソード電極上に配置されていることがより好ましい。また、前記複数の蛍光体層は、互いに間隔をおいて、前記アノード電極上に配置されていることが好ましく、図２Ｂ（ｂ）に示すように、ドットパターンを形成するように、前記複数の蛍光体層（蛍光体層２３）が、前記アノード電極上に配置されていることがより好ましい。前記エミッタおよび前記蛍光体層は、例えば、両方がドットパターンを形成するように配置されていてもよいし、いずれか一方がドットパターンを形成するように配置されていてもよい。なお、前記エミッタおよび前記蛍光体層の配置態様は、ドットパターンには限定されず、例えば、ストライプ状、格子状等があげられる。
【００４９】
前記カソード電極上において、前記複数のエミッタは、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることが好ましい。このような配置態様であれば、例えば、前記エミッタから放出される電子が、前記グリッド電極に捕獲されるのを低減でき、発光効率を向上できる。そして、前記エミッタは、前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記開口部の内側に配置されていることがより好ましい。この場合、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことが好ましい。このような配置態様であれば、例えば、前記エミッタから放出される電子が、前記グリッド電極に捕獲されるのをさらに低減でき、発光効率をさらに向上できる。前記開口部のサイズは、前記エミッタのサイズと比較して、例えば、５％〜５０％大きいのが、電子を広げる点で効果的である。前記エミッタの平面形状は、前記開口部の平面形状と同一であることが好ましい。
【００５０】
前記アノード電極上において、前記複数の蛍光体層は、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることが好ましい。このような配置態様であれば、例えば、前記蛍光体層における電子のチャージアップを抑制でき、発光効率の低下を抑制できる。前記蛍光体層の平面形状は、前記開口部の平面形状と同一であることが好ましい。
【００５１】
前記エミッタの各ドットのサイズは、前記開口部のサイズに対応しているのが好ましい。前記各ドットが円形の場合、その直径は、例えば、０．１〜１０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。前記各ドットの間隔は、前記開口部間の距離に対応しているのが好ましい。前記各ドットの間隔は、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。
【００５２】
前記蛍光体層の各ドットのサイズは、前記開口部のサイズに対応しているのが好ましい。前記各ドットが円形の場合、その直径は、例えば、０．１〜１０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。前記各ドットの間隔は、前記開口部間の距離に対応しているのが好ましい。前記各ドットの間隔は、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは１〜５ｍｍの範囲であり、より好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。
【００５３】
また、本実施形態の発光装置１０では、前述のように、蛍光体層１３が透明電極（アノード電極）１２上に形成されているが、本発明は、これには限定されない。前記蛍光体層は、例えば、前記アノード電極と前記アノード基板との間に配置されてもよい。言い換えると、例えば、電子線が通過できる程度の厚みのアノード電極を、前記蛍光体層の前記カソード基板側表面に形成し（メタルバックということがある）、これを前記アノード電極として利用する場合は、必ずしも、前記蛍光体層の前記アノード基板側に前記アノード電極は必要でない。なお、前記蛍光体層は、前記アノード電極のカソード基板側表面およびアノード基板側表面の両面に配置してもよい。
【００５４】
（８）用途
以上のように、本発明の発光装置は、単純な構造で低コストであり、高効率かつ輝度ムラを低減できる。したがって、本発明の発光装置の用途は、例えば、発光デバイス、電子放出素子等があげられる。前記発光デバイスは、例えば、照明、ディスプレイ、バックライト等の用途があげられる。前記電子放出素子は、例えば、電子顕微鏡に使用するエミッタ等の用途があげられる。前記照明は、例えば、自動車用ランプ、空港等で使用される照明等があげられる。ただし、その用途は限定されず、広い分野に適用可能である。
【実施例】
【００５５】
つぎに、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって何ら限定および制限されない。
【００５６】
［実施例１］
本例では、３電極構造の発光装置を作製し、発光特性の評価および輝度ムラの定量評価を行った。
【００５７】
（１）発光装置の作製
（１−１．カソードの作製）
電子放出材料として多層カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用い、ＣＮＴ含有ペーストを調製した。まず、多層ＣＮＴ１００ｍｇを、α−テルピネオール１５ｍＬに添加し、３０分間超音波処理して分散させた。この分散液に、セルロース系有機バインダー２００ｍｇおよびガラスフリット４００ｍｇを混合し、５分間超音波処理して分散させた。この分散液を、三本ロールミルによりペースト化した。このようにして、ＣＮＴ含有ペーストを調製した。
【００５８】
つぎに、スパッタによりＩＴＯ膜を形成したガラス基板上に、前記ペーストを、１μｍ程度の厚みとなるように、２ｃｍ×２ｃｍのサイズでスクリーン印刷した。これを、窒素中５００℃で１時間焼成した。その後、エミッタを剥離テープ（テクニスコ社製）でピーリング（剥離処理）した。このようにして、カソード電極上にエミッタが形成されたカソードを作製した。
【００５９】
（１−２．アノードの作製）
つぎに、スパッタによりＩＴＯ膜を形成したガラス基板上に、Ｐ２２の白色蛍光体を含むペーストを、１μｍ程度の厚みとなるように、２ｃｍ×２ｃｍのサイズでスクリーン印刷した。その後、バインダーを除去するために、空気中で４５０℃で焼成した。このようにして、アノード電極上に蛍光体層が形成されたアノードを作製した。
【００６０】
（１−３．グリッド電極の作製）
つぎに、Ｃｕ（銅）基板をエッチングして、複数の円形の開口部を有するグリッド電極を作製した。このグリッド電極において、前記開口部の、開口サイズ（直径）は１ｍｍ、開口部間距離は１．２ｍｍ、開口率は６３％とした。
【００６１】
（１−４．発光装置の作製）
前記アノード基板および前記カソード基板を、互いの基板面、すなわち、前記カソードのエミッタ側の面と前記アノードの蛍光体層側の面とが対面するように配置した。さらに、前記グリッド電極を、前記両基板の間に、前記両基板に対向して略平行に配置した。このようにして、実施例１の３電極構造の発光装置を作製した。実施例１の発光装置において、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離（以下、「Ｄｅｇ」という）を１ｍｍ、前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離（以下、「Ｄｇｌ」という）を５ｍｍとした。一方、前記グリッド電極を配置せず、前記エミッタから前記蛍光体層までの距離を、３ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、比較例の２電極構造の発光装置を作製した。
【００６２】
（２）発光特性
前記実施例１および前記比較例の発光装置を、装置内部の真空度１×１０−５Ｐａとした。装置内部の真空度は、以下の実施例においても、同様とした。ついで、前記実施例１の発光装置について、前記カソード電極および前記グリッド電極の間、および、前記カソード電極および前記アノード電極の間に電圧を印加して発光させた。一方、前記比較例の発光装置について、前記カソード電極および前記アノード電極の間に電圧を印加して発光させた。比較のために、前記両発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。前記実施例１の発光装置への投入電力は、１．８Ｗ、前記比較例の発光装置への投入電力は、１．７Ｗであった。
【００６３】
図４に、前記両発光装置の発光写真を示す。図４において、（ａ）は前記実施例１の発光の結果、（ｂ）は前記比較例の発光の結果を示す。図４に示すように、前記実施例１の発光装置では、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラがほとんどなくなっていることが確認できた。一方、前記比較例の発光装置では、輝点が小さく、かつ、発光点がまばらであるため、輝度ムラが大きかった。
【００６４】
（３）輝度ムラの定量評価
図４に示す発光写真に基づき、輝度ムラの定量評価を行った。具体的には、前記発光写真の全ピクセルについて明るさを測定し、全ピクセルの明るさの平均値（平均輝度）と標準偏差を算出した。そして、前記平均輝度と前記標準偏差との比（標準偏差／平均輝度）を定義して評価を行った。この結果、前記実施例１の発光装置（図４（ａ））および前記比較例の発光装置（図４（ｂ））について、前記比は、それぞれ、「０．０６９」および「０．１９７」であった。この結果から、前記実施例１の発光装置は、前記比較例の発光装置と比較して、輝度ムラが約１／３であることが確認できた。
【００６５】
［実施例２］
本例では、グリッド電極の開口率および開口部のサイズの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００６６】
（１）発光装置の作製
前記実施例１と同様の発光装置を作製した。この発光装置を、実施例２−１の発光装置とした。また、グリッド電極の開口率を２３％、開口部のサイズを直径０．５ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例２−２の発光装置を作製した。
【００６７】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例２−１および前記実施例２−２の発光装置を発光させた。比較のために、前記両発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００６８】
図５に、前記両発光装置の発光写真を示す。図５において、（ａ）は前記実施例２−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例２−２の発光の結果を示す。図５に示すように、前記実施例２−１および前記実施例２−２の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。なお、開口部のサイズが直径１ｍｍである前記実施例２−１の発光装置は、開口部のサイズが直径０．５ｍｍである前記実施例２−２の発光装置と比較して、より輝点の広がりが確認できた。
【００６９】
［実施例３］
本例では、グリッド電極の開口部のサイズの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００７０】
（１）発光装置の作製
グリッド電極の開口部のサイズを所定のサイズとし、Ｄｅｇを０．５ｍｍ、Ｄｇｌを５．５ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、発光装置を作製した。前記所定の開口部のサイズは、直径１ｍｍ（実施例３−１）、直径２ｍｍ（実施例３−２）、直径３ｍｍ（実施例３−３）とした。
【００７１】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例３−１〜３−３の発光装置を発光させた。比較のために、前記各発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００７２】
図６に、前記各発光装置の発光写真を示す。図６において、（ａ）は前記実施例３−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例３−２の発光の結果、（ｃ）は前記実施例３−３の発光の結果を示す。図６に示すように、前記実施例３−１〜３−３の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。前記実施例３−１（開口部のサイズ：直径１ｍｍ）および前記実施例３−２（開口部のサイズ：直径２ｍｍ）の発光装置では、特に輝度ムラの低減効果が大きかった。この結果から、輝度ムラの低減には、開口部のサイズが、直径１〜２ｍｍであるのが、特に有効であると確認できた。
【００７３】
［実施例４］
本例では、Ｄｅｇの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００７４】
（１）発光装置の作製
Ｄｅｇを所定の距離とし、Ｄｇｌを５．５ｍｍとし、開口部のサイズを直径１ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、発光装置を作製した。前記所定のＤｅｇは、０．２ｍｍ（実施例４−１）、０．５ｍｍ（実施例４−２）、１ｍｍ（実施例４−３）とした。
【００７５】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例４−１〜４−３の発光装置を発光させた。比較のために、前記各発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００７６】
図７に、前記各発光装置の発光写真を示す。図７において、（ａ）は前記実施例４−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例４−２の発光の結果、（ｃ）は前記実施例４−３の発光の結果を示す。図７に示すように、前記実施例４−１〜４−３の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。前記実施例４−２（Ｄｅｇ：０．５ｍｍ）および前記実施例４−３（Ｄｅｇ：１ｍｍ）の発光装置では、特に輝度ムラの低減効果が大きかった。この結果から、輝度ムラの低減には、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離が、０．５〜１ｍｍであるのが、特に有効であると確認できた。
【００７７】
［実施例５］
本例では、Ｄｇｌの違いによる影響について、発光特性の評価を行った。
【００７８】
（１）発光装置の作製
Ｄｅｇを０．５ｍｍとし、Ｄｇｌを所定の距離とし、開口部のサイズを直径１ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、発光装置を作製した。前記所定のＤｇｌは、５．５ｍｍ（実施例５−１）、８．５ｍｍ（実施例５−２）、１０．５ｍｍ（実施例５−３）とした。
【００７９】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例５−１〜５−３の発光装置を発光させた。比較のために、前記各発光装置への投入電力（Ｗ）は、ほぼ同じとした。
【００８０】
図８に、前記各発光装置の発光写真を示す。図８において、（ａ）は前記実施例５−１の発光の結果、（ｂ）は前記実施例５−２の発光の結果、（ｃ）は前記実施例５−３の発光の結果を示す。図８に示すように、前記実施例５−１〜５−３の発光装置のいずれにおいても、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラが低減できていることが確認できた。また、Ｄｇｌが大きくなるほど、輝度ムラを低減できることが確認できた。
【００８１】
さらに、Ｄｇｌを大きくして、発光特性を評価した結果、Ｄｇｌが２０ｍｍまでは、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できていることが確認できた。また、Ｄｇｌを２０ｍｍより大きくした場合でも、輝点が大きく広がりそれが重なることで輝度ムラを低減できることが確認できた。しかしながら、この場合には、異常放電等が発生し、安定して発光できないことが確認された。
【００８２】
［実施例６］
本例では、エミッタをドットパターンとした場合について、発光特性の評価を行った。
【００８３】
（１）発光装置の作製
スパッタによりＩＴＯ膜を形成したガラス基板上に、前記実施例１で作製したペーストを、ドット形状（円形、サイズ：直径１ｍｍ、ドット間ピッチ：２ｍｍ）に１μｍ程度の厚みとなるように、２ｃｍ×２ｃｍのサイズでスクリーン印刷した。これ以外は、前記実施例１と同様にして、カソードを作製した。このカソードを使用し、グリッド電極の開口部のサイズを直径１．１ｍｍ、Ｄｅｇを１ｍｍ、Ｄｇｌを５ｍｍとしたこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例６の発光装置を作製した。なお、この発光装置では、前記エミッタの各ドットの位置と、グリッド電極の各開口部の位置とを一対一で対応させた。
【００８４】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例６の発光装置を発光させた。この結果、前記実施例６の発光装置では、カソード電極の全面にエミッタを形成した発光装置と比較して、同じ投入電力において、グリッド電極にトラップされる電子が減少し、発光効率が１０％増加した。なお、両発光装置において、輝度ムラの低減は同程度であった。
【００８５】
［実施例７］
本例では、蛍光体層をドットパターンとした場合について、発光特性の評価を行った。
【００８６】
（１）発光装置の作製
ＩＴＯをスパッタしたガラス基板上に、前記実施例１で作製したＰ２２の白色蛍光体を含むペーストを、ドットパターン（円形、サイズ：直径１ｍｍ、ドット間ピッチ：２ｍｍ）でスクリーン印刷した。これ以外は、前記実施例１と同様にして、アノードを作製した。このアノードを使用したこと以外は、前記実施例１と同様にして、実施例７の発光装置を作製した。なお、この発光装置では、前記蛍光体層の各ドットの位置と、グリッド電極の各開口部の位置とを一対一で対応させた。
【００８７】
（２）発光特性
前記実施例１と同様にして、前記実施例７の発光装置を発光させた。前記実施例７の発光装置では、アノードの発光面を放射温度計で測定した結果、前記実施例１の発光装置と比較して、同じ投入電力において、蛍光体層の温度が異なることが確認できた。前記実施例７の発光装置では、電流を１００μＡ流した場合、前記実施例１の発光装置と比較して、アノードの発光面の温度が、５℃下がることが確認できた。さらに、この時の発光効率は、同じ投入電力において、３％増加した。
【００８８】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載しうるが、以下には限定されない。
【００８９】
（付記１）
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置され、
前記エミッタから電界放出された電子が、前記グリッド電極の開口部を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、前記蛍光体層の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする、発光装置。
【００９０】
（付記２）
前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上であることを特徴とする付記１記載の発光装置。
【００９１】
（付記３）
前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする付記１または２記載の発光装置。
【００９２】
（付記４）
前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％の範囲であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の発光装置。
【００９３】
（付記５）
前記エミッタが、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置され、
前記蛍光体層が、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の発光装置。
【００９４】
（付記６）
前記複数のエミッタが、ドットパターンを形成するように配置され、
前記複数の蛍光体層が、ドットパターンを形成するように配置されていることを特徴とする付記５記載の発光装置。
【００９５】
（付記７）
前記複数のエミッタが、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置され、
前記複数の蛍光体層が、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることを特徴とする付記５または６記載の発光装置。
【００９６】
（付記８）
前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタが、前記開口部の内側に配置され、かつ、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の発光装置。
【００９７】
（付記９）
前記エミッタが、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシートおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の発光装置。
【００９８】
（付記１０）
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置された発光装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間、および、前記カソード電極と前記グリッド電極との間に電圧を印加することで、前記エミッタから電子を電界放出させ、
前記電子を、前記グリッド電極の開口部を通過させ、前記電子の軌道を広げることで、前記蛍光体層の発光時の輝点を拡大し、輝度ムラを低減することを特徴とする、発光方法。
【００９９】
（付記１１）
前記発光装置は、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上であることを特徴とする付記１０記載の発光方法。
【０１００】
（付記１２）
前記発光装置は、前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする付記１０または１１記載の発光方法。
【０１０１】
（付記１３）
前記発光装置は、前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％の範囲であることを特徴とする付記１０から１２のいずれかに記載の発光方法。
【０１０２】
（付記１４）
前記発光装置は、前記エミッタが、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置され、
前記蛍光体層が、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする付記１０から１３のいずれかに記載の発光方法。
【０１０３】
（付記１５）
前記発光装置は、前記複数のエミッタが、ドットパターンを形成するように配置され、
前記複数の蛍光体層が、ドットパターンを形成するように配置されていることを特徴とする付記１４記載の発光方法。
【０１０４】
（付記１６）
前記発光装置は、前記複数のエミッタが、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置され、
前記複数の蛍光体層が、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることを特徴とする付記１４または１５記載の発光方法。
【０１０５】
（付記１７）
前記発光装置は、前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタが、前記開口部の内側に配置され、かつ、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする付記１０から１６のいずれかに記載の発光方法。
【０１０６】
（付記１８）
前記発光装置は、前記エミッタが、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシートおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする付記１０から１７のいずれかに記載の発光方法。
【０１０７】
（付記１９）
アノード電極が基板面に形成されたアノード基板を提供するアノード基板提供工程と、
カソード電極が基板面に形成されたカソード基板を提供するカソード基板提供工程と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極を提供するグリッド電極提供工程と、
前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に、蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記カソード電極上に、エミッタを形成するエミッタ形成工程と、
前記アノード基板および前記カソード基板を、前記基板面が互いに対面するように配置する基板配置工程と、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極を配置するグリッド電極配置工程とを含むことを特徴とする、付記１記載の発光装置の製造方法。
【０１０８】
（付記２０）
前記発光装置が、付記２記載の発光装置であり、
前記グリッド電極配置工程において、前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上となるように、グリッド電極を配置することを特徴とする付記１９記載の発光装置の製造方法。
【０１０９】
（付記２１）
前記発光装置が、付記３記載の発光装置であり、
前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする付記１９または２０記載の発光装置の製造方法。
【０１１０】
（付記２２）
前記発光装置が、付記４記載の発光装置であり、
前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％であることを特徴とする付記１９から２１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【０１１１】
（付記２３）
前記発光装置が、付記５記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、複数のエミッタを、互いに間隔をおいて形成し、
前記蛍光体層形成工程において、複数の蛍光体層を、互いに間隔をおいて形成することを特徴とする付記１９から２２のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【０１１２】
（付記２４）
前記発光装置が、付記６記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、ドットパターンを形成するように、前記エミッタを形成し、
前記蛍光体層形成工程において、ドットパターンを形成するように、前記蛍光体層を形成することを特徴とする付記２３記載の発光装置の製造方法。
【０１１３】
（付記２５）
前記発光装置が、付記７記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に、前記エミッタを形成し、
前記蛍光体層形成工程において、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に、前記蛍光体層を形成することを特徴とする付記２３または２４記載の発光装置の製造方法。
【０１１４】
（付記２６）
前記発光装置が、付記８記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程において、前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタを前記開口部の内側に形成し、
前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする付記２３から２５のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【０１１５】
（付記２７）
前記発光装置が、付記９記載の発光装置であり、
前記エミッタ形成工程が、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、グラフェンシートおよびこれらの複合体からなる群から選択される少なくとも一つを含むペーストを、前記カソード電極上に印刷する印刷工程を含むことを特徴とする付記１９から２６のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１１６】
１０ 発光装置
１１ ガラス基板（アノード基板）
１２ 透明電極（アノード電極）
１３、２３ 蛍光体層
１４、２４ エミッタ
１５ 透明電極（カソード電極）
１６ ガラス基板（カソード基板）
１７ グリッド電極
１８ 開口部
２１、２２ 電圧源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置され、
前記エミッタから電界放出された電子が、前記グリッド電極の開口部を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、前記蛍光体層の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記エミッタが、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置され、
前記蛍光体層が、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数のエミッタが、ドットパターンを形成するように配置され、
前記複数の蛍光体層が、ドットパターンを形成するように配置されていることを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
前記複数のエミッタが、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置され、
前記複数の蛍光体層が、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項５または６記載の発光装置。
【請求項８】
前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタが、前記開口部の内側に配置され、かつ、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置された発光装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間、および、前記カソード電極と前記グリッド電極との間に電圧を印加することで、前記エミッタから電子を電界放出させ、
前記電子を、前記グリッド電極の開口部を通過させ、前記電子の軌道を広げることで、前記蛍光体層の発光時の輝点を拡大し、輝度ムラを低減することを特徴とする、発光方法。
【請求項１０】
アノード電極が基板面に形成されたアノード基板を提供するアノード基板提供工程と、
カソード電極が基板面に形成されたカソード基板を提供するカソード基板提供工程と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極を提供するグリッド電極提供工程と、
前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に、蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記カソード電極上に、エミッタを形成するエミッタ形成工程と、
前記アノード基板および前記カソード基板を、前記基板面が互いに対面するように配置する基板配置工程と、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極を配置するグリッド電極配置工程とを含むことを特徴とする、請求項１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置され、
前記エミッタから電界放出された電子が、前記グリッド電極の開口部を通過することにより、前記電子の軌道が広げられることで、前記蛍光体層の発光時の輝点が拡大され、輝度ムラが低減されることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記エミッタから前記グリッド電極までの距離に対する前記グリッド電極から前記蛍光体層までの距離の比が、４以上であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記グリッド電極の開口部のサイズが、０．１〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記グリッド電極の開口率が、６０〜７５％の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記エミッタが、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置され、
前記蛍光体層が、複数であり、かつ互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数のエミッタが、ドットパターンを形成するように配置され、
前記複数の蛍光体層が、ドットパターンを形成するように配置されていることを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
前記複数のエミッタが、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置され、
前記複数の蛍光体層が、前記複数の開口部と一対一で対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項５または６記載の発光装置。
【請求項８】
前記グリッド電極の面方向に垂直な方向から見て、前記エミッタが、前記開口部の内側に配置され、かつ、前記開口部のサイズが、前記エミッタのサイズより大きいことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
アノード電極が基板面に配置されたアノード基板と、
カソード電極が基板面に配置されたカソード基板と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極とを有し、
前記アノード基板および前記カソード基板は、前記基板面が互いに対面して配置され、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極が配置され、
前記アノード基板は、さらに、蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に配置され、
前記カソード基板は、さらに、エミッタを含み、
前記エミッタが、前記カソード電極上に配置された発光装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間、および、前記カソード電極と前記グリッド電極との間に電圧を印加することで、前記エミッタから電子を電界放出させ、
前記電子を、前記グリッド電極の開口部を通過させ、前記電子の軌道を広げることで、前記蛍光体層の発光時の輝点を拡大し、輝度ムラを低減することを特徴とする、発光方法。
【請求項１０】
アノード電極が基板面に形成されたアノード基板を提供するアノード基板提供工程と、
カソード電極が基板面に形成されたカソード基板を提供するカソード基板提供工程と、
複数の開口部が形成されたグリッド電極を提供するグリッド電極提供工程と、
前記アノード基板と前記アノード電極との間、および、前記アノード電極上の少なくとも一方に、蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記カソード電極上に、エミッタを形成するエミッタ形成工程と、
前記アノード基板および前記カソード基板を、前記基板面が互いに対面するように配置する基板配置工程と、
前記アノード基板と前記カソード基板との間に、前記アノード基板および前記カソード基板に対向して略平行に、前記グリッド電極を配置するグリッド電極配置工程とを含むことを特徴とする、請求項１記載の発光装置の製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２１８４６（Ｐ２０１２−２２１８４６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８４７７（Ｐ２０１１−８８４７７）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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