JP2005530317A - 発光表面を備えた照明素子 - Google Patents

Abstract

本発明は照明素子（１）に関し、この照明素子（１）は、酸化金属で構成され、かつ、前面と裏面とを有する、誘電体層（５）を内包する。誘電体層（５）には複数の細長い穴（８）が配列されている。これらの細長い穴（８）は、誘電体層（５）を貫通して、誘電体層（５）の前記前面と前記裏面との間に延在し、誘電体層（５）の前記前面に開口する。照明素子（１）は、導電物質で作られたベース電極（７）を有し、ベース電極（７）は前記裏面に配置されている。そして、複数の穴（８）の内部には、導電物質で作られたエミッター・ロッド（４）が配置されている。照明素子（１）は、導電物質で作られ、かつ、光を透過させる層を構成する、対極（２）を有し、対極（２）は、誘電体層（５）の前記前面を覆って配置されている。照明素子（１）は、発光物質（３）の層を有し、この層は、誘電体層（５）とベース電極（７）との間にまで配置されている。対極（２）の層は、照明素子（１）の層構造の一部を成し、この層構造において誘電体層（５）はベース電極（７）を対極（２）から分離させるスペーサーとして機能する。

Description

本発明は、発光表面を備えた照明素子に関し、この照明素子は層構造を有し、この層構造は、導電物質で作られたベース電極層と、このベース電極層の上に直接に又は間接に配置され、かつ、前面と、ベース電極に面した裏面とを有する、光を透過させる誘電体層とを備え、この誘電体層には、前述した前面と裏面との間に延在する複数の穴が配列され、これらの穴は前述の前面に開口し、これらの穴の内部に導電物質のエミッター・ロッドが配置され、これらのエミッター・ロッドは、電気的に伝導されるように、前述のベース電極に連結され、これらのエミッター・ロッドの反対側には、導電物質で形成され、かつ、光を透過させる、対極が位置し、これらの複数のエミッター・ロッドと前述した対極との間には、光を透過させる物質が配置された、照明素子に関するものである。本発明は、又、本発明に係る照明素子の製造及び使用に関するものである。

刺激を与えることによって光を放射することができる、固体や液体や気体の物質等の、発光物質や発光材料は、発光素子を製造するために知られている。発光団や蛍光体としても知られている発光物質は、例えば、紫外線（ＵＶ）や可視光線等の電磁波や、電界や、電子線や、電離気体の原子や分子によって刺激されて、光を放射する。発光は、また、燐光や蛍光を含むことができる。

個々の光点を標的にした刺激によって、すなわちアドレスされた刺激によって達成される発光（ルミネセンス）は、例えばスクリーンに使用されていて、ここでは発光物質の標的にされていない（アドレスされていない）刺激は、照明機器に使用されている。

コンピューターやテレビ画面では、例えば、個々の発光点の標的にされた刺激は電子線によって生じる。蛍光管のような放電ランプでは、発光物質は紫外線放射として光を放射する。この場合には、一般的に、電子線による刺激で紫外線放射を発生させる気体が使用されている。更に、放電ランプの発光物質は、又、電離ガスの原子や分子によって直接刺激され得る。

一定の応用のためには、全体の厚さを出来る限り薄くした、平坦な照明素子を使用することが有利であり、又、このような照明素子が、容易にかつ安価に、大量に製造され得ることが都合がよい。

例えば、冷陰極電界放射の原理に基づく平坦な照明要素が知られている。これらの照明要素は、外部電界の影響の下に電子を放射し、これらの電子が順番に発光団を刺激して光を放射する冷陰極によって特徴付けられる。大きなエミッション電流は高いフィールド強度に依存し、高いフィールド強度は高い電界に依存する。これは、低い電位差に加えて、エミッターと陽極との距離を最小にすることによって達成され得る。

したがって、陰極にかけられる作動電圧を出来る限り低く維持し、これと同時に、電界強度を必要な高さにするために、陰極表面に微細な陰極点が設けられる。陽極は陰極の反対側に配置され、この陰極点によって放射される電子を吸収する。前述のように、陽極と陰極点との距離は、高電界を達成するために最小にされる。

陰極表面に多数の陰極点を形成するための種々の方法がある。例えば、ヨーロッパ特許第ＥＰ ０ ３５１ １１０号公報には、冷陰極放射表面の製造手順として、酸化アルミニウム層の主たる表面に対して実質的に直交するように配列された多数の細長い穴を、酸化アルミニウム表面に形成し、これらの穴に金属を充填し、少なくとも酸化アルミニウム層の一部を取り除き、もはや酸化アルミニウム層によって囲繞されていない露出した複数の陰極点を有する表面を残すという記載がある。

国際公開第ＷＯ ９６／０６４４３号公報には、表示装置とスクリーン用の標的化された冷陰極電界放射配置が記載されている。酸化アルミニウムの多孔性膜が層状組織に適用される。この膜の多数の穴は、エミッター陰極を形成する伝導性金属によって充填され、これらのエミッター陰極は標的陰極（ターゲット・カソード）に電導するように連結され、これらのエミッター陰極の前面端部は、誘電性の膜の前面の高さに位置する。陽極はリン・スクリーンに統合され、前述の陰極から一定の距離をおいて配置されている。

冷光（ルミネセンス）の原理で作動する平坦な照明素子のうち、以前から知られているものは、一般に、全体の厚さが比較的大きい。更に、これらの照明素子の多くは、高価で、その製造が複雑である。更に、公知の平坦な照明素子では、陽極と陰極の間の距離の寸法上の安定性が低すぎる場合が多く、この結果として、より暗く、不均一な光が放射されることになる。
ヨーロッパ特許第ＥＰ ０ ３５１ １１０号公報 国際公開第ＷＯ ９６／０６４４３号公報

このため、本発明の目的は、冷光（ルミネセンス）の原理に基づく光放射表面を備えた照明要素であって、全体の厚さが小さく、容易に製造することが可能で、かつ、安価に製造することができる、照明要素を提案することにある。

本発明によれば、本発明の目的は、その対極が、その層構造の一部を成して複数の穴の腔を被覆する層であると共に誘電体層の前面に直接又は間接に配置され、かつ、その発光物質は、エミッター・ロッドと対極の層との間に配置され、そして、その誘電体層が、ベース電極と対極とを分離させるスペーサーであることによって達成される。

この文献で「光・発光（light）」という用語は、可視（人間の目に）スペクトルの電磁放射と、可視スペクトルに隣接する赤外線と紫外線の範囲からの放射とを意味する。更に、この明細書における「光・発光（light）」という用語は、低位のＸ線スペクトルの電磁放射をも包含する。

エミッター・ロッドは、複数の穴の中に配置された、針金状乃至コーン状の電子を放射する被覆物である。これらのエミッター・ロッドは、穴の腔内に適当にかつ完全に位置する。

本発明の実施例（Ａ）では、発光物質は、誘電体層の前面の複数の穴を覆う層として、直接又は間接に配置される。対極は、発光層の露出された面に直接又は間接に配置される。この実施例では、エミッター・ロッドの端部は穴の開口に位置する。

本発明の実施例（Ｂ）では、発光物質は、エミッター・ロッドと穴の開口の間の穴の腔内に配置されている。発光粒子を穴の空の腔内に沈積させて、穴の腔内を完全に又は部分的に満たすことができる。

更に、発光団を穴の内壁の露出面上に層として部分的に又は完全に配置し、望ましい中央穴の腔を形成し、確保することができる。ここで、対極は誘電体層の前面に直接又は間接に配置される。この発光団は、もっぱら、穴の開口とエミッター・ロッドとの間の穴の内壁の露出面にのみ配置されることができる。この場合には、発光団は、エミッター・ロッドを配置した後に、適当に配置される。更に、発光団をエミッター・ロッドの前に配置することも可能であり、このようにすると、発光団は、エミッター・ロッドが後で配置される領域の穴の内壁部分をも覆うことになる。

選択的に、実施例（Ａ）と実施例（Ｂ）を組み合わせることも可能である。

例えば、誘電体層の前面上に層として配置された発光粒子は、２０μｍまでの寸法を有し、好ましくは１０μｍまでの寸法を有する。発光粒子が穴内に配置される場合には、１００ｎｍか、それよりも小さい寸法のナノ粒子の形態の発光粒子を使用することが望ましい。この実施例では、発光粒子は、例えば電気泳動法を使用して、穴の壁面や穴の内部に沈積させることができる。

この発光粒子は、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）の形態で、穴の壁面に沈積されることも可能であり、これによって発光粒子はＳＡＭ’ｓ上に官能基として付着する。自己組織化単分子層は、吸着によって形成された高密度単分子層である。自己組織化単分子層は、例えば燐酸エステルに基づいて構成することができる。自己組織化単分子層は、例えば１乃至１０ｎｍの厚さを有し、好ましくは１乃至５ｎｍの厚さを有する。ＳＡＭ’ｓの特性と構造については、”Ullmann’s
Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 Edition, 2001 Electronic Release, Ch.
1.5.1”に、より詳細に記載されている。

発光層は、又、多層構成にすることも可能であり、この多層は、制御された条件下で「自己組織化単分子層」を連続吸着することによって形成される。

例えば、”Roempp, Chemical Lexicon, 10th Edition, 1997, p.2389-2391”に詳述されているように、類似する適当な化合物を発光団として使用することができる。適当な化合物は、例えば、ＺｎＳである。ＺｎＳ層を製造するためには、例えば、ＺｎＳＯ_４の溶液で穴の腔を被覆することができる。この溶液が乾くと、これらの穴はＨ_２Ｓの気体で充満され、ＺｎＳの層が穴の中に形成される。

本発明を更に発展させると、層状の中間電極を誘電体層の前面上に直接又は間接に配置することが可能であり、この中間電極は穴の開口を囲繞するが、すなわち、穴の開口を覆わないように構成される。このため、この中間電極は有孔構造を備える。この中間電極は、実施例（Ａ）にも、実施例（Ｂ）にも適用することができる。

実施例（Ａ）の照明素子が付加的な中間電極を備える場合には、発光層は直接又は間接に中間電極上に配置され、対極の層は直接又は間接に発光層上に配置される。これにより、対極層と中間電極のうちの何れか一方又は双方の層と発光層との間に、絶縁層を配置することができる。

実施例（Ｂ）の照明素子が付加的な中間電極を備える場合には、少なくとも一つの余分な誘電体層がこの中間電極の上に配置され、対極の層はこの少なくとも一つの余分な誘電体層の上に配置される。

この中間電極は、例えばＰＶＤ（物理的蒸着）を適用された金属（例えば、アルミニウム、銀、又は、チタニウム）のような電気的な伝導性と反射性とを有する物質の層であることが望ましい。この中間電極の厚さは、例えば２０−１５０ｎｍであることができる。

ベース電極は、陽極酸化処理が可能な金属、すなわち、マグネシウムやチタニウムやアルミニウム等のバリュー・メタル及びこれらの金属の合金から作ることができる。ベース電極はアルミニウム又はアルミニウム合金から作るのが好ましく、特に、ピュア・アルミニウムで作るのが望ましい。ベース電極は、例えば、９５％又はそれ以上の純度のアルミニウムから作ることが可能であり、９８．３％又はそれ以上の純度を有するアルミニウムから作られることが好ましく、特に、９９．５％又はそれ以上の純度を有するアルミニウムから作られることが望ましい。ベース電極は、基板に被覆処理を施して形成された層であることが好ましい。ベース電極の表面は、又、基板自体によって形成することができる。この基板は、板やシートやフィルム等の平坦な要素から作ることが可能であり、また、成形体から作ることも可能である。基板は、例えば、圧延加工や押出し加工や鍛造加工や流動プレス加工によって製造することができる。ベース電極用の基板は、又、押出し成型品や鋳造品で作ることもできる。

誘電体層は、例えば、光を透過させる酸化金属から作られた層又は膜であり、酸化アルミニウムから作られた層又は膜であることが好ましい。この誘電体層は、細孔を形成する条件下で金属基板を陽極酸化することによって製造される層であることが好ましい。

誘電体層は多孔層を有することが好ましく、裏面を形成する遮断層を適用することができる多孔層であることが望ましい。遮断層が形成されると、誘電体層は、ベース電極とエミッター・ロッドとの間に電子の流れを可能にするだけの厚さを適当に有することになる。それ故、層の厚さは５０ｎｍ未満であることが好ましく、特に、３０ｎｍ未満であることが望ましい。また、遮断層は、それ自体として、遮断層の伝導性を増加させる含有物を含むことができる。

誘電体層の穴がエミッターに加えて発光物質（実施例（Ｂ））やプラズマ形成ガス（原理（ii）、（iii））を含む場合には、誘電体層は、例えば、１μｍよりも大きな厚さを有し、２μｍよりも大きな厚さであることが好ましく、特に、５μｍよりも大きな厚さであることが好ましく、かつ、１５０μｍよりも小さな厚さであり、１００μｍよりも小さな厚さであることが好ましく、特に、７０μｍよりも小さな厚さであることが好ましい。

誘電体層の穴がエミッターのみを内蔵し、かつ、発光物質が穴の開口を覆う場合には（実施例（Ａ））、誘電体層は上述したよりも小さな厚さを有することが好ましい。このとき、誘電体層の厚さが２０μｍか、それよりも小さな厚さであることが可能であり、この厚さは１０μｍか、それよりも小さな厚さであることが好ましく、特に、０，０５乃至５μｍの厚さであることが好ましい。しかしながら、誘電体層の厚さはエミッター・ロッドの長さによって決定されることが好ましく、エミッター・ロッドはほぼ全ての穴の長さ以上に伸びることが好ましい。

現在の技術の状態によれば、発光物質としてのナノ蛍燐光体は５０−１００μｍの寸法に製造されることができる。これらの粒子が穴の中に導入される場合には、誘電体層の前面における穴の直径は、５０μｍよりも大きいことが好ましく、１００μｍよりも大きいことが望ましい。代替の光放射物質やプラズマ形成ガスが穴の中に導入される場合には、これらの基準を緩和することができる。

金属製の中間電極が誘電体層の表面に沈積される場合には、例えば、真空沈積される場合には、沈積の総量は適当な伝導性の表面フィルムを提供するために十分であることが好ましいが、穴を密封し、放射された電子の通路を閉塞する程に多くてはならない。それ故、中間電極が、例えば、真空沈積によって適用される場合には、中間電極の下方に位置する誘電体層の前面における穴の直径は、１０ｎｍ以上であることが好ましく、特に、５０ｎｍ以上であることが望ましく、かつ、２００ｎｍ以下であることが好ましく、特に、９０ｎｍ以下であることが望ましい。

誘電体層の前面における穴の直径は１０乃至２５０ｎｍか、それ以上であることが好ましい。

複数の穴は、誘電体層の前面に対して実質的に直交するように、適当に整列させられる。誘電体層は、例えば、１ｃｍ^２当り１０^８個の穴又はそれ以上の穴を備えた穴密度を有する。エミッターとエミッターとの距離は０．０５−１０μｍであることが好ましい。誘電体層は、複数の穴の直径の平均値よりも大きな厚さを有する。穴密度と穴の直径は、誘電体層の厚さにわたって変化するように、作られる。

誘電体層は、又、ベース電極と対極とを分離させるスペーサーとして機能する。それ故、ベース電極と対極との距離は、照明素子が比較的低い電圧で作動することができるように、比較的小さい。必要電力を減少させるために、電界放射は１００Ｖ／μｍよりも小さい電界強度でなければならず、３０Ｖ／μｍよりも小さい電界強度であることが好ましく、特に、２０Ｖ／μｍよりも小さい電界強度であることが望ましい。これは、エミッター・ロッドと対極の距離を定義し、中間電極がある場合には、エミッター・ロッドと中間電極との距離を定義する。

複数の穴には糸状のあるいはワイヤー状のエミッター・ロッドが収容され、エミッター・ロッドはベース電極に電気的に伝導性を有するように連結される。誘電体層が遮断層を有さない場合には、ベース電極とエミッター・ロッドとの電気的な接続は直接なされる。

エミッター・ロッドは、コバルトやニッケルやその他の適当な金属のような電気的に伝導性を有する物質から作られ、電気メッキによって穴の中に沈積されることが好ましい。エミッター・ロッドの寸法は最小にされることが好ましく、特に、その長さが最小にされることが望ましい。これによって、エミッター・ロッドの長さは、平均値で、１０μｍよりも小さいことが好ましく、特に、５μｍよりも小さいことが好ましく、１μｍよりも小さいことが最も望ましい。エミッター・ロッドが大きすぎる場合には、エミッター・ロッドが光を拡散させ、かつ、発せられた光を吸収する傾向が生じる。エミッター・ロッドの長さを最小にすべき他の理由は、エミッター・ロッドの長さにわたる均一性を管理するのみではなく、光の放射の均一性に貢献するからである。

エミッター・ロッドは、無反応性と耐酸化性を有する金属から作られた露出端部に放射端部（エミッター・ポイント）を有する。無反応性金属は、金、モリブデン、タングステン、パラジウム及びその他の酸化し難い金属であることができる。

エミッター・ロッドは穴の腔内に適当に配置され、誘電体層の前面の下方に位置する。エミッター・ロッド（ここでは、エミッター・ポイントが当てはまる。）は、この穴の長さよりも小さい距離にわたって延在することが好ましい。誘電体層がエミッター・ロッドのみを含み、かつ、光放射物質がその前面を越えて位置する（実施例（Ａ））、本発明の実施例では、エミッター・ロッドは前面に極めて近接するように延在することが好ましいが、２つの穴の直径よりも近接しないことが好ましい。

対極は、光を透過させる伝導性の被覆によって作られた、光を透過させ、電気的に伝導性を有する層として、適当に存在する。この層は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や非化学量の亜鉛酸化物のようなドープされたスズ酸化物から作られるか、或いはこのようなスズ酸化物を含むことが好ましい。インジウム錫酸化物は電気的な伝導性と光を透過させる性質の両方を備える。更に、この光を透過させ、電気的に伝導性の層の自由表面には、電流の供給と散逸を促進するため、導体通路を設けることができる。この導体通路は、その下の光を透過させる層よりも良好な適当な伝導性を有する。これらの導体通路は、例えば、０．１ｍｍよりも小さな厚さの金属製の導体から作ることができる。導体通路は、例えば、５−１０ｍｍの幅のメッシュを備えたグリッドの形態に配置することができる。

対極は、真空コーティング法又はスズ酸化物の熱分解によって適当に沈積される。

更に、対極上に、一つ又はそれ以上の光を透過させる保護層を配置することができ、これらの保護層は、例えば、真空コーティング法によって沈積される。特に、これらの保護層はセラミック層であることが可能であり、例えば、ＳｉＯｘという式で表される化合物を使用して、あるいはこの化合物から作られるセラミック層であって、この式中、ｘは１から２までの数値である。このセラミック層は、又、ＡｌｙＯｚという式で表される化合物を使用して、あるいはこの化合物から作られるセラミック層であって、この式中、ｙ／ｚは０．２から１．５までの数値である。更に、又、このセラミック層は単一元素からなるフッ化物を使用して、あるいはこのフッ化物から形成することができる。この保護層は、又、エクスターナル・ゾル−ゲル・コーティングによって形成することもできる。

これらの保護層の厚さは、例えば、真空コーティング法による沈積の場合には、５乃至５００ｎｍとすることが可能であり、特に、５乃至２００ｎｍとすることができる。この保護層の厚さは、又、１乃至２μｍまでの範囲でより大きくすることができる。この保護層の厚さは、又、ガス交換を防止するために、あるいは、真空を永続させるために、穴を密封するという機能を有する。

適用可能な場合には、対極が上述の段落に記載した特性を備えた保護層の機能を満たすことができる。

本発明の照明素子は３つの異なる原理（i）、（ii）、（iii）に従って機能する。原理（i）によって機能する照明素子は、冷陰極電界放射装置として機能する。ここでは、ベース電極はベース陰極であり、エミッター・ロッドはエミッター陰極であり、対極は陽極である。その穴の腔は、部分的に又は完全に空にされる。発光物質は、ダイレクト電圧を印加されたエミッター・ロッドによって放射される電子線によって、刺激される。この中間電極は、適用可能な場合には、ゲート電極であり、これによって電子を加速するという機能を果たす予備的な加速電圧が確率される。ゲート電極は陽極よりも正電位が低いことが好ましい。原理（i）は、本発明の実施例（Ａ）に適用されることが望ましい。

原理（ii）に従って機能する照明素子は、紫外線放射によって刺激される。穴の腔にはプラズマ形成ガスが格納され、好ましくは不活性ガスが格納され、特に、アルゴンやネオンやクリプトンやヘリウムやこれら気体の混合物が格納される。これらの気体は、電極と対極との間に交流電圧を印加することにより、穴の腔内でイオン化し、これにより、ガス放電工程がプラズマによる紫外線放射をもたらす。この紫外線放射は発光物質を刺激して光を放射させる。原理（ii）による発光物質は、又、電離気体の原子や分子によって、直接刺激される。

中間電極が適用可能な場合には、中間電極はプラズマを「発火」させる働きをし、換言すれば、中間電極はプラズマを初期化するスターター電極の機能を有し、一方、対極は連続的に作動させるための交流電流を提供する。中間電極は対極よりも低い電位を有することが好ましい。

原理（iii）に従って機能する照明素子は、エレクトロ・ルミネセンスに基づいて機能し、換言すれば、発光物質が電界の適用によって刺激される。発光物質は光放射ポリマーや金属の又は非金属の又は有機金属の化合物を含むことができる。これらのうちの幾つかは、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と呼ばれている。

これらの原理（ii）、（iii）は本発明の実施例（Ｂ）に適用されることが好ましい。

本発明の特別な実施例においては、照明素子は、個々の表面点や個々の表面区画の光放射を管理するために、ベース電極と対極の何れか一方又は双方のマトリックス・アドレッシングを有することができる。エミッター・ロッドを備えた個々の穴は、制御可能な所謂エミッション・センターである。

ベース電極と対極には、例えば、グリッド状の導体通路を配置することができる。アドレス可能なシステムは表示装置のアプリケーションに特別な利益がある。

陽極層は選択的に適用され、その結果、特定のエミッション・センターのみが放射化される。陽極層の選択的な適用は、例えば、リソグラフィーのような印刷工程や、陽極層のレーザー収差によって実現され得る。これは、予め定められた位置に放射サイトの「書き込み」を可能にする。陽極層の選択的な適用は、陽極のマトリックス型アドレッシングによってアドレスすることが可能であったパターンを形成するために、放射化された多数のエミッション・センターの大量の領域を選択することを可能にする。更に、陽極層の選択的な適用は、エミッション・センターに欠陥がある場合には、例えば、エミッション・センターが使用中又は製造工程において短絡した場合には、エミッション・センターを全組織から減結合させることができる。

照明の目的で本発明の照明素子を使用するには、微視的なレベルでの電極の複雑なアドレッシング・システムは省略することができる。この場合には、照明素子の発光物質は電圧を印加することによって広い領域にわたって同時に刺激され、換言すれば、人間の目で認知することができる表面区画にわたって同時に刺激されるからである。

発光粒子をアドレスすることのない発光素子は、（例えば）次の工程によって製造することができる。すなわち、
ａ）アルミニウムで形成されたベース電極を提供する工程と、
ｂ）前記ベース電極を陽極化することにより、多孔性で誘電性の陽極化された酸化アルミニウム層を提供する工程と、
ｃ）誘電体層の穴に、後方端部と前方端部を有するワイヤー状のエミッター・ロッドを供給し、これらのエミッター・ロッドの前方端部を誘電体層の前面よりも下方に位置させる工程と、
を有する発光素子の製造方法において、
i）前記エミッター・ロッドの沈積の前又は後に、発光物質の層を誘電体層の穴及び前面の何れか一方又は双方に供給する工程と、
ii）対極の層を誘電体層の前面に直接又は間接に提供する工程と、
を有することを特徴とする、発光素子の製造方法である。

誘電体層は、ベース電極のアルミニウム面から直接陽極酸化処理によって製造されることが好ましく、これにより、例えば、再融解条件のような、適当な電気化学的な条件の下での陽極酸化処理は、多孔性の酸化層をもたらすことになる。

これらの穴の直径と間隔は、陽極酸化処理の電圧に依存する。例えば、Ｘボルトが印加された場合には、代表的な穴の直径は約Ｘｎｍであり、穴の間隔は約２．５*Ｘである。これらの穴の底と金属／酸化物の界面との間には、約Ｘｎｍの厚さの遮断層が位置する。多孔性の陽極酸化層の全体の厚さは、クーロン的に増加する。このため、選択された厚さを有し、かつ、選択された直径と間隔の複数の穴が均一に整列した、陽極酸化皮膜を作るためには、時間や電圧や電解質の混合物や温度等の陽極酸化処理条件が既知の方法で選択されることができる。

ベース電極の層は、好ましくは２００Ｖより低い電圧の直流又は交流電流の条件下で、適当な電解液中で陽極酸化処理され、これにより、多孔性の酸化アルミニウム層が形成される。電解液として、リン酸又はシュウ酸を使用することが好ましい。リン酸又はシュウ酸中での陽極酸化処理は大きな直径の穴の生成を可能にするから、このようにして形成された穴の腔内への発光物質の沈積を容易にする。

多孔性の層に加えて、陽極酸化処理は、又、ベース電極に遮断層を形成する。遮断層は、中性ＰＨ溶液から金属を穴内に電着させるには厚すぎるので、遮断層は、薄くされるか、取り除かれるかしなければならず、かつ、電着に適当なように作られなければならない。これらの事柄は、陽極酸化皮膜が約３０Ｖ又はそれ以下の低い電圧で再生することを可能にすることによって発生し得る。再生はリン酸又は硫酸中で行うことができる。例えば、ヨーロッパ特許第ＥＰ １７８ ８３１号には、遮断層を薄くし、結果として遮断層を取り除くことができる電圧減圧の技術が記載されている。

次の段階では、エミッター・ロッドが、例えば、電解質析出によって、穴の内部に析出される。耐熱金属のロッドが、穴内に析出した非耐熱金属のガルバニック置換によって生成される。

酸化アルミニウム層の表面は、その後、磨かれて、表面から全ての金属析出物が除去される。

更にその後の工程では、穴内に析出した糸状のエミッター・ロッドが電気化学的に再溶解され、析出物の先端が、穴の腔内に位置し、かつ、酸化アルミニウム層の表面の下方即ち裏側に位置するようになされる。

必要な場合には、前述したエミッター・ポイントは、適用可能な場合には、例えば、真空室内での電子ビーム蒸着や電気化学的析出や非耐熱金属材料のガルバニック置換によって、エミッター・ロッドの露出面に析出させることが可能である。次の電気化学的工程においては、酸化アルミニウム層の電子ビーム蒸着によって沈積した余分な析出金属は、取り除かれることができる。

実施例（Ｂ）の発光素子を製造するために、発光物質は開放した穴の腔内に沈積させられる。この発光物質は開口した穴の内壁に沈積されることが好ましい。

実施例（Ａ）の発光素子を製造するために、発光物質は誘電体層の前面に直接又は間接に層として沈積される。

更に後の工程では、ＩＴＯ又は非正規組成の酸化亜鉛の層が、例えば、真空コーティング法によって、誘電体層に直接又は間接に沈積される。

電流の流れを促進させるために、導体通路をＩＴＯ又は酸化亜鉛の層上に形成することができる。

更に、一つ又はそれ以上の光を透過させる保護層、特に、セラミックの保護層を、例えば、真空中でのガス又は蒸気相沈積やＰＶＤによって、対極に沈積させることができる。この対極と一つ又はそれ以上の保護層を、例えば、連続真空薄層プロセスによって、かつ、特に連続的に、沈積させることができる。

本発明の特別な実施例では、中間電極を誘電体層に直接沈積形成することができる。

上述の個々に掲げた方法は、連続的な処理工程であることが好ましく、この場合には、ベース電極は、現在はコイル状に巻回されたアルミニウムの細長い板である。

本発明の発光素子の動作の特徴は、発光物質によって対極の方向に放射された光がＩＴＯ層を通って直接外部に出てくる一方で、ベース電極の方向に放射された光は、ベース電極及び中間電極のいずれか一方又は双方の金属面で反射されることにある。誘電体層は光を透過させるから、放射された光の大部分は直接又は間接に所望の外部へ案内される。

本発明は、スペーサーとしての誘電体層におかげで、発光素子が、ベース電極と対極の間で、表面全体にわたって極めて一定の状態で、正確にかつ予め定めることができる間隔で配置できるという利点を有する。均一に適用される電界と、ベース電極と対極の距離が均一であることは、最終的には、光放射の均一性を生じることになる。

本発明の発光素子は、大きな産業スケールで全ての工程を実施することができるから、低い製造コストで分配される。陽極酸化処理、亜鉛メッキ処理（電気表面被覆、電気析出）及び電気泳動法等の方法は、既に、市場において使用されている。更に、連続的な被覆工程としての真空コーティング法は、産業的に広く応用できるように確立された。

本発明の発光素子は、特に、個々の発光点の詳細なアドレッシングを用いない発光素子は、例えば、照明の目的に使用することができる。本発明の照明素子は平坦で大きな表面領域を有することが好ましく、建築物の壁やファサードに使用することができるとともに、自動車や航空機や船のような水上、陸上又は空を移動する手段の内装に使用することができる。本発明の照明素子は、液晶表示装置（ＬＣＤｓ）のバックグラウンド照明として使用することができ、自己発光式ディスプレイや広告パネル、自己発光式の展示物や標識として使用することができる。

本発明の発光素子は、成形された要素の形態にすることができる。これらの発光素子は、多方向への放射をすることができる。これは、アルミニウム・コンポーネントの異なる面から陽極酸化処理をすることによって達成される。

個々の発光ポイントの詳細なアドレッシングを行う本発明の発光素子は、例えば、コンピューターやＴＶスクリーンとして、また、如何なる形態のフラット・ディスプレイ・パネルとしても、使用することができる。

本発明のより詳細な説明は、添付した図面を参照して、以下に例として記載されている。

図１、２、３及び４に記載された発光素子１、１１、２１、３１は、高い反射性を有するアルミニウムで形成されたベース電極７、１７、２７、３７を含み、このベース電極の上に酸化アルミニウムで形成された多孔性の誘電体層５、１５、２５、３５が配置されている。これらの誘電体層は、必要に応じて、３０ｎｍよりも小さい厚さの遮断層６、１６、２６、３６を含むことができるが、この遮断層は必ずしも必要なものではない。穴８、１８、２８、３８の内部には、金属で形成され、エミッター・ポイント９、１９、２９、３９を備えた、例えば、ガルバニック作用で析出されたエミッター・ロッド４、１４、２４が存在する。誘電体層５、１５、２５、３５の前面にわたって、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の対極層２、１２、２２、３２が位置し、このインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の対極層は、例えば、真空コーティング法によって沈積され形成される。

実施例（Ｂ）の第１のバージョンは図１に示されている。発光層３が開放した穴の内壁に配置され、中央の穴の腔を形成しかつ保持していることに特徴がある。対極２は、誘電体層５の前面に直接適用されている。

実施例（Ｂ）の第２のバージョンは、図２に示されている。開放した穴の凹所が発光物質１３で満たされていることに特徴がある。必要な場合には、開放した穴の凹所１８の全部を発光物質１３で満たすことができる。対極２は、誘電体層５の前面に直接適用される。

図３は、実施例（Ａ）の第１のバージョンを示す。穴２８を覆う発光物質２３が誘電体層２５の前面に直接適用されていることが特徴である。対極２２は、発光層２３に直接適用されている。

図４の実施例は、実施例（Ａ）の第２のバージョンを示す。中間電極４０の穴を開けられた層は、穴の腔を覆わないように、誘電体層３５の前面に直接適用され、穴３８を覆う発光層３３が中間電極４０に直接適用されていることが特徴である。対極３２は、発光層３３に直接適用されている。

図１乃至４に示した発光素子は、直流条件下で、冷陰極電界放射の原理（ｉ）による作業に使用可能であり、ここで、電子放射は電圧を印加することによって生じる。この場合には、穴の腔は部分的に或いは完全に空にされている。図１乃至４に示した発光素子は、交流電流の条件下で、ガス放電の原理（ｉｉ）による作業に使用することができる。この場合には、穴はプラズマ形成ガスによって満たされている。

実施例１の発光素子の概略断面図である。 実施例２の発光素子の概略断面図である。 実施例３の発光素子の概略断面図である。 実施例４の発光素子の概略断面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１ 発光素子
２、１２、２２、３２ 対極層
３ 発光層
４、１４、２４ エミッター・ロッド
５、１５、２５、３５ 誘電体層
６、１６、２６、３６ 遮断層
７、１７、２７、３７ ベース電極
８、１８、２８、３８ 穴
９、１９、２９、３９ エミッター・ポイント
１３、２３ 発光物質

Claims (18)

1. 発光表面を備えた照明素子（１、１１、２１、３１）であって、前記照明素子は層構造を有し、前記層構造は、導電物質で作られたベース電極層（７、１７、２７、３７）と、前記ベース電極層の上に直接に又は間接に配置され、かつ、前面と、前記ベース電極に面した裏面とを有する、光を透過させる誘電体層（５、１５、２５、３５）とを備え、前記誘電体層（５、１５、２５、３５）には、前記前面と前記裏面との間に延在する複数の穴（８、１８、２８、３８）が配列され、前記複数の穴（８、１８、２８、３８）は前記前面に開口し、前記複数の穴の内部に導電物質のエミッター・ロッド（４、１４、２４、３４）が配置され、前記エミッター・ロッドは、電気的に伝導されるように、前記ベース電極に連結され、前記エミッター・ロッドの反対側には、導電物質で形成され、かつ、光を透過させる、対極が位置し、前記複数のエミッター・ロッドと前記対極との間には、光を透過させる物質が配置されている、前記照明素子において、
   前記対極（２、１２、２２、３２）は、前記層構造の一部を構成し、かつ、前記穴（８、１８、２８、３８）の腔を覆う層を成して、前記誘電体層の前面に直接又は間接に配置され、発光物質（３、１３、２３、３３）が前記複数のエミッター・ロッド（４、１４、２４、３４）と前記対極（７、１７、２７、３７）の層との間に配置され、前記誘電体層（５）は、前記ベース電極（７、１７、２７、３７）と前記対極を分離させるスペーサーであることを特徴とする、照明素子。
2. 請求項１に記載の照明素子において、前記複数のエミッター・ロッド（４、１４、２４、３４）は、前記穴の長さよりも短い距離にわたって延在し、好ましくは、前記複数の穴の前記前面まで２つの穴の直径よりも近接しないように延在する、前記照明素子。
3. 請求項１又は２に記載の照明素子において、前記発光物質は、前記複数の穴（２８）の腔を覆う層（２３）であって、かつ、前記誘電体層（２５）の前記前面に直接又は間接に配置された層（２３）であり、前記対極（２２）は、前記発光層（２３）の露出面の上に直接又は間接に配置されている、前記照明素子。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記発光物質（３、１３）は、前記複数のエミッター・ロッド（４、１４）と前記複数の穴の開口との間で、前記穴（８、１８）の腔の内部に配置されている、前記照明素子。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記発光物質は、中央の穴の腔を形成するように、前記穴の内壁の露出面の上の層として一部又は全体に配置されている、前記照明素子。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記複数の穴の開口を囲繞し、かつ、導電物質の、好ましくは金属の、中間電極（４０）の層が、前記誘電体層（３５）の上に直接又は間接に配置され、前記対極（３２）が前記中間電極（４０）の上に配置され、前記対極（３２）と前記中間電極（４０）との間に、少なくとも一つの発光層（３３）が配置され、前記少なくとも一つの発光層（３３）は、前記複数の穴の開口と更に誘電体層のいずれか一方又は双方を覆う、前記照明素子。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記誘電体層（５、１５、２５、３５）は、酸化金属の、特に酸化アルミニウムの、陽極化された層である、前記照明素子。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記ベース電極（７、１７、２７、３７）はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記誘電体層（５、１５、２５、３５）は酸化アルミニウム合金であり、好ましくは、前記ベース電極から直接陽極酸化によって生成された酸化アルミニウム合金である、前記照明素子。
9. 請求項1乃至８のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記対極（２、１２、２２、３２）は、光を透過させる導体電極の層を含み、又は、前記層からなり、好ましくは、前記対極（２、１２、２２、３２）は、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の層を含み、又は、前記層からなる、前記照明素子。
10. 請求項1乃至９のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記照明素子は冷陰極電界放射装置であり、前記ベース電極（７、１７、２７、３７）はベース陰極であり、前記エミッター・ロッド（２、１２、２２、３２）はエミッター陰極であり、前記対極（２、１２、２２、３２）は陽極であり、前記発光物質（３、１３、２３、３３）は、前記エミッター・ロッドから放射された電子線によって刺激され、前記穴（８、１８、２８、３８）の腔は、部分的に又は完全に真空排気されている、前記照明素子。
11. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記穴（８、１８、２８、３８）の腔は、プラズマ形成ガスを収容し、好ましくは不活性ガスを収容し、特にアルゴン、ネオン、ヘリウムのうちいずれか一又は二以上のガスを収容し、前記発光物質（３、１３、２３、３３）は、交流条件下のガス放電工程で刺激される、前記照明素子。
12. 請求項1乃至９のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記照明素子は電界ルミネセンスに基づいて作動し、それにより発光物質（３、１３、２３、３３）は電界が適用されることによって刺激される、前記照明素子。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、一又は二以上の透光性保護層が前記対極（２、１２、２２、３２）の上に配置され、前記保護層は、ガス交換を防止し、又、真空度を永続的に維持するために、前記穴を密封するように構成された、前記照明素子。
14. 請求項1乃至１３のうちのいずれか一項に記載の照明素子において、前記照明素子は、個々の表面の点や表面の区画の光の放射を管理するために、前記ベース電極と前記対極のいずれか一方又は双方のマトリックス・アドレッシングを有し、これによって表示装置を構成する、前記照明素子。
15. 請求項１に記載の発光素子を製造する方法であって、前記方法は、
    ａ）アルミニウムで作られたベース電極（７、１７、２７、３７）を提供する工程と、
    ｂ）前記ベース電極を陽極化することによって、多孔性の陽極酸化アルミニウムの誘電体層（５、１５、２５、３５）を提供する工程と、
    ｃ）後端部と先端部とを有するワイヤー状のエミッター・ロッド（４、１７、２７、３７）を、前記エミッター・ロッドの前記先端部が前記誘電体層の前面の下方に位置するように、前記誘電体層の前記穴の内部に供給する工程と、
    を有する、前記方法において、
    ｉ）前記エミッター・ロッドを供給する前又は後に、前記穴（８、１８、２８、３８）と前記誘電体層の前記前面とのいずれか一方又は双方に、発光物質の層を供給する工程と、
    ｉｉ）前記誘電体層の前記前面に対極（２、１２、２２、３２）の層を直接又は間接に供給する工程と、
    を有することを特徴とする、前記方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記穴の露出した壁面が部分的に又は完全に発光物質（３）で被覆されている、前記方法。
17. 請求項１５乃至１６のうちのいずれか一項に記載された方法において、前記対極はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の層を内包するか、前記層から成り、前記対極（２、１２、２２、３２）は真空被覆法で前記誘電体層に適用される、前記方法。
18. 請求項1に記載の照明素子（１、１１、２１、３１）を、建築物の壁と正面に平坦な照明素子として使用し、液晶表示装置（ＬＣＤ）の背景光源として使用し、又は、自己照明式の表示装置や標識として使用する使用形態。

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