JP2012009304A - Field electron emission lamp - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field electron emission lamp in which luminescence from a phosphor layer into the lamp can be extracted to the outside of the lamp, and a metal back layer is not required.SOLUTION: Since a structure where an electron discharge element and a gate electrode are arranged in a cathode electrode is employed, a field electron emission lamp having a function where the cathode electrode can extract luminescence into the lamp to the outside of the lamp can be manufactured. When this field electron emission lamp is used, luminescence from the phosphor layer into the lamp can be extracted efficiently to the outside of the lamp, and thereby emission efficiency of the lamp can be improved.

Description

本発明は、ナノ炭素材料を電子放出素子として用いた電界電子放出型ランプに関する。   The present invention relates to a field electron emission lamp using a nanocarbon material as an electron-emitting device.

ナノ炭素材料は、炭素原子のｓｐ２混成軌道で構成された、ナノメーター（ｎｍ）サイズの微細形状を有することから、従来の材料を凌駕する特性または従来の材料にはない特性を有しており、強度補強材料、電子放出素子材料、電池の電極材料、電磁波吸収材料、触媒材料、光学材料などの次世代の機能性材料としての応用が期待されている。   Nano-carbon materials have nanometer (nm) -sized fine shapes composed of sp2 hybrid orbitals of carbon atoms, and therefore have characteristics that surpass conventional materials or that do not exist in conventional materials. Application as next-generation functional materials such as strength reinforcing materials, electron-emitting device materials, battery electrode materials, electromagnetic wave absorbing materials, catalyst materials, and optical materials is expected.

上述したナノ炭素材料の製造方法として、種々の方法が提案されている。   Various methods have been proposed as a method for producing the above-described nanocarbon material.

例えば、固液界面接触分解法は、固体基板と有機液体が急激な温度差をもって接触することから生じる特異な界面分解反応に基づいており、精製が不要な高純度のカーボンナノチューブを合成することができ、収率が非常に高い合成方法である（特許文献１参照）。   For example, the solid-liquid interfacial catalytic decomposition method is based on a unique interfacial decomposition reaction that occurs when a solid substrate and an organic liquid come into contact with a rapid temperature difference, and can synthesize high-purity carbon nanotubes that do not require purification. This is a synthesis method with a very high yield (see Patent Document 1).

電界電子放出（フィールドエミッション）は、アスペクト比の大きい材料に対して強電界を印加したとき、トンネル効果によりその材料の表面から電子放出が起こる現象のことを指している。フィールドエミッションにより放出される電子を蛍光体に入射し、蛍光体を励起・発光させ、照明器具として利用した装置が電界電子放出型ランプである。電界電子放出型ランプは、従来の白熱電球や蛍光灯などと比較して低消費電力、低公害などのような優れた特徴を有しており、次世代の照明器具として注目を集めている。   Field electron emission (field emission) refers to a phenomenon in which when a strong electric field is applied to a material having a large aspect ratio, electron emission occurs from the surface of the material due to the tunnel effect. A field electron emission lamp is an apparatus that uses electrons emitted by field emission to enter a phosphor to excite and emit the phosphor, and is used as a lighting fixture. Field electron emission lamps have excellent features such as low power consumption and low pollution compared to conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps, and are attracting attention as next-generation lighting fixtures.

フィールドエミッションにより電子を放出させるための材料として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノウォール、カーボンナノフィラメント、カーボンナノコイル、カーボンナノホーンなどのようなナノ炭素材料が挙げられる。これらナノ炭素材料は、仕事関数が低いこと、電界集中係数が高いこと、電気伝導性や熱伝導性が高いこと、など電子放出材料として好適な物性を有している。   Examples of materials for emitting electrons by field emission include nanocarbon materials such as carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanowalls, carbon nanofilaments, carbon nanocoils, and carbon nanohorns. These nanocarbon materials have physical properties suitable as an electron-emitting material, such as a low work function, a high electric field concentration factor, and high electrical conductivity and thermal conductivity.

上述のような物性を生かし、ナノ炭素材料を電子放出材料として用い、電界電子放出型ランプなどへ応用する研究が行われており、種々の構造の電界電子放出型ランプが提案されている。   Taking advantage of the physical properties as described above, studies have been made on application of a nanocarbon material as an electron emission material to a field electron emission lamp and the like, and field electron emission lamps having various structures have been proposed.

例えば、カソード基板上に化学的成長法によりナノ炭素材料を成膜、このカソード基板に対向するアノード基板に蛍光体層およびメタルバック層を形成し、これらカソード基板とアノード基板を固着、真空封止した電界電子放出型ランプが提案されている（特許文献２参照）。   For example, a nanocarbon material is formed on the cathode substrate by chemical growth, a phosphor layer and a metal back layer are formed on the anode substrate facing the cathode substrate, and the cathode substrate and the anode substrate are fixed and vacuum sealed. A field electron emission lamp has been proposed (see Patent Document 2).

このような電界電子放出型ランプにおいては、カソード基板とアノード基板との間に電圧を印加すると、真空封止されたランプ内部において電界が形成され、カソード基板上の個々のナノ炭素材料表面から電子放出が起こる。放出された電子がアノード基板のメタルバック層を通過して蛍光体層に達し、蛍光体の励起発光が起こることにより、ランプとしての機能が発現される。またこのとき、メタルバック層は蛍光体層からランプ内部への発光を鏡面反射してランプ外部へと取り出し、ランプの発光効率を向上させるための役割を担っている。   In such a field electron emission lamp, when a voltage is applied between the cathode substrate and the anode substrate, an electric field is formed inside the vacuum-sealed lamp, and electrons are generated from the surface of each nanocarbon material on the cathode substrate. Release occurs. The emitted electrons pass through the metal back layer of the anode substrate and reach the phosphor layer, and the phosphor emits excited light, whereby the function as a lamp is expressed. At this time, the metal back layer plays a role of improving the luminous efficiency of the lamp by specularly reflecting the light emitted from the phosphor layer into the lamp and taking it out of the lamp.

しかしながら、メタルバック層を利用することでランプの発光効率の向上が図られる反面、放出された電子がメタルバック層を通過する際にエネルギーの損失が起こり、蛍光体の励起効率が低下する、という問題も同時に起こる。   However, the use of the metal back layer can improve the luminous efficiency of the lamp, but energy loss occurs when the emitted electrons pass through the metal back layer, and the excitation efficiency of the phosphor decreases. Problems occur at the same time.

特開２００８−２１４１４１号公報JP 2008-214141 A 特開２００８−０５３１７１号公報JP 2008-053171 A 特許第４３４７３４３号公報Japanese Patent No. 4347343 特開２００８−２０４６８０号公報JP 2008-204680 A

そこで本発明では、蛍光体層からランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことが可能になり、なおかつメタルバック層を必要としない構造の電界電子放出型ランプを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a field electron emission lamp having a structure in which light emitted from a phosphor layer to the inside of the lamp can be taken out to the outside of the lamp and a metal back layer is not required.

蛍光体層からランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことを可能とし、なおかつメタルバック層を必要としない構造の電界電子放出型ランプは、種々の構造のものが提案されている。一例としては、カソード電極、ゲート電極、アノード電極を有した三極構造の電界電子放出型ランプであり、ゲート電極とアノード電極との間に、ランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すための反射部材を設けた構造のランプが挙げられる（特許文献３参照）。   Various types of field electron emission lamps have been proposed that allow light emitted from the phosphor layer to the inside of the lamp to be taken out of the lamp and that does not require a metal back layer. An example is a triode field electron emission type lamp having a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode, for extracting light emitted from the inside of the lamp to the outside of the lamp between the gate electrode and the anode electrode. A lamp having a structure in which a reflecting member is provided (see Patent Document 3).

上記のような構造の電界電子放出型ランプにおいては、カソード電極とゲート電極との間、カソード電極とアノード電極との間にそれぞれ電圧を印加すると、カソード電極上の電子放出材料から電子放出が起こる。放出された電子が、ゲート電極に設けられた開口部を通り、アノード電極上に設けられた蛍光体層に達することで、蛍光体が励起発光する。このとき、ゲート電極とアノード電極との間には反射部材が設けられているため、ランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことができる。   In the field emission lamp having the above structure, when voltage is applied between the cathode electrode and the gate electrode and between the cathode electrode and the anode electrode, electron emission occurs from the electron emission material on the cathode electrode. . The emitted electrons pass through the opening provided in the gate electrode and reach the phosphor layer provided on the anode electrode, whereby the phosphor emits light by excitation. At this time, since the reflecting member is provided between the gate electrode and the anode electrode, light emitted from the inside of the lamp can be taken out to the outside of the lamp.

しかし、上記のような構造のランプを製造する際には、反射部材を、ゲート電極に設けられた開口部の形状に対応させて設計し、なおかつ開口部とのアライメントを行うことが必要になる。このような設計およびアライメントが行われない場合には、カソード電極上の電子放出材料から放出された電子が、アノード電極上の蛍光体層に到達せず反射部材に直接入射し、結果として発光効率の低下につながる可能性が予想される。   However, when manufacturing a lamp having the above-described structure, it is necessary to design the reflecting member to correspond to the shape of the opening provided in the gate electrode and to align with the opening. . When such design and alignment are not performed, electrons emitted from the electron emission material on the cathode electrode do not reach the phosphor layer on the anode electrode and directly enter the reflecting member, resulting in luminous efficiency. It is expected that this could lead to a decline.

これに対し、本発明の一実施形態の電界電子放出型ランプにおいては、カソード電極が、ランプ内部への発光をランプ外部へと取り出す反射部材の機能を有しており、かつカソード電極が、その内部にゲート電極を固定させるための構造を有しているため、上記のような設計およびアライメントの必要がない。このため、より確実にランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことができ、発光効率の向上が可能になる。   On the other hand, in the field electron emission lamp of one embodiment of the present invention, the cathode electrode has a function of a reflecting member that extracts light emitted from the lamp to the outside of the lamp, and the cathode electrode Since it has a structure for fixing the gate electrode inside, there is no need for the above design and alignment. For this reason, the light emitted from the inside of the lamp can be taken out more reliably to the outside of the lamp, and the light emission efficiency can be improved.

また、蛍光体層からランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことを可能とし、なおかつメタルバック層を必要としない構造の電界電子放出型ランプに関する技術のうち、別の一例としては、カソード電極、ゲート電極、アノード電極を有した三極構造の照明装置であり、カソード電極とゲート電極とを取り囲むように反射部材が設けられており、アノード電極上の蛍光体層からの励起発光のうち、ランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことができる構造の照明装置が挙げられる（特許文献４参照）。   In addition, as another example of a technique related to a field electron emission lamp having a structure that allows light emitted from the phosphor layer to the inside of the lamp to be taken out and does not require a metal back layer, a cathode electrode , A triode illumination device having a gate electrode and an anode electrode, a reflective member is provided so as to surround the cathode electrode and the gate electrode, and among the excitation light emission from the phosphor layer on the anode electrode, An illumination device having a structure capable of taking out light emitted from the inside of the lamp to the outside of the lamp is mentioned (see Patent Document 4).

しかし、上記のような構造の照明装置を製造する際には、カソード電極とゲート電極を透明部材中に配置した後、その外囲に新たに反射部材を設けるプロセスが必要となる。   However, when manufacturing the lighting device having the above-described structure, a process is required in which a cathode member and a gate electrode are disposed in a transparent member and then a reflecting member is newly provided around the cathode member and the gate electrode.

これに対し、本発明の一実施形態の電界電子放出型ランプにおいては、カソード電極自体が、ランプ内部への発光をランプ外部へと取り出す反射部材の機能を有しているため、新たに反射部材を設ける必要がない。このため、より簡便なプロセスで、電界電子放出型ランプを製造することが可能になる。   On the other hand, in the field electron emission lamp of one embodiment of the present invention, the cathode electrode itself has a function of a reflecting member that extracts light emitted from the inside of the lamp to the outside of the lamp. There is no need to provide. For this reason, it becomes possible to manufacture a field electron emission type lamp by a simpler process.

少なくともカソード電極、ゲート電極、アノード電極、とを備えた三極構造の電界電子放出型ランプであって、
該カソード電極が底面のみが閉じられた容器状の構造を備え、かつ、前記容器状のカソード電極の内部に電子放出素子および前記ゲート電極が配置され、発生した光が前記カソード電極によって、ランプ外部へ導出されることを特徴とする電界電子放出型ランプである。このように構成することで、発生した光を効率的にランプ外部へ導出することが可能となる。 A triode-structure field electron emission lamp comprising at least a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode,
The cathode electrode has a container-like structure in which only the bottom surface is closed, and the electron-emitting device and the gate electrode are arranged inside the container-like cathode electrode, and the generated light is generated outside the lamp by the cathode electrode. It is a field electron emission type lamp characterized by being led out. With this configuration, the generated light can be efficiently led out of the lamp.

請求項２に記載の発明は、カソード電極、ゲート電極、アノード電極（蛍光体）が１組となって形成されることを特長とする、請求項１に記載の電界電子放出型ランプである。
このように構成することで、カソード電極１つが光を発生させる最小ユニットとなるため、多数のランプ配線を行う場合、配線作業が簡単になるという効果がある。 The invention according to claim 2 is the field electron emission lamp according to claim 1, wherein the cathode electrode, the gate electrode, and the anode electrode (phosphor) are formed as one set.
With this configuration, since one cathode electrode is the minimum unit that generates light, there is an effect that wiring work is simplified when a large number of lamp wirings are performed.

請求項３に記載の発明は、カソード電極に加えゲート電極が、発生した光をランプ外部へ導出することを特徴とする、請求項１または２に記載の電界電子放出型ランプである。
このように構成することで、カソード電極のみのときよりも効率的にランプ外部へ光を導出することが可能となる。 The invention according to claim 3 is the field electron emission lamp according to claim 1 or 2, wherein the gate electrode in addition to the cathode electrode guides the generated light to the outside of the lamp.
With this configuration, light can be led out of the lamp more efficiently than when only the cathode electrode is used.

請求項４に記載の発明は、また、上述の電界電子放出型ランプに用いられる電子放出素子は、固液界面接触分解法によって合成されたカーボンナノチューブを用いたものであってもよい。   According to a fourth aspect of the present invention, the electron-emitting device used in the above-mentioned field electron emission lamp may be one using carbon nanotubes synthesized by a solid-liquid interface catalytic decomposition method.

本発明の電界電子放出型ランプの利用により、蛍光体層からランプ内部への発光をランプ外部へと取り出すことが可能になり、ランプの発光効率の向上が達成できる。
また、本発明によりメタルバック層が不要となる。さらに、ランプの構造を簡単にすることが可能となる。 By using the field electron emission lamp of the present invention, light emitted from the phosphor layer to the inside of the lamp can be taken out to the outside of the lamp, so that the luminous efficiency of the lamp can be improved.
Also, the present invention eliminates the need for a metal back layer. Furthermore, the lamp structure can be simplified.

本発明の電界電子放出型ランプの製造方法の各工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed each process of the manufacturing method of the field electron emission type | mold lamp of this invention. 本発明の電界電子放出型ランプの製造方法の各工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed each process of the manufacturing method of the field electron emission type | mold lamp of this invention. 本発明の電界電子放出型ランプの製造方法の各工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed each process of the manufacturing method of the field electron emission type | mold lamp of this invention. 本発明の電界電子放出型ランプの製造方法の各工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed each process of the manufacturing method of the field electron emission type | mold lamp of this invention. 本発明の電界電子放出型ランプの製造方法の各工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed each process of the manufacturing method of the field electron emission type | mold lamp of this invention. 本発明の電界電子放出型ランプの製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the field electron emission type | mold lamp of this invention. 本発明の電界電子放出型ランプの断面図である。It is sectional drawing of the field electron emission type | mold lamp of this invention.

以下に、本発明の電界電子放出型ランプの作製方法、ならびにその好適な実施の形態について、図１から図６を参照しながら詳しく説明する。本発明の電界電子放出型ランプの作製方法は、カソード電極準備工程、電子放出素子準備工程、ゲート電極準備工程、アノード電極準備工程、の４つの工程からなる。ただし、本発明は以下の説明によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, a method for manufacturing a field electron emission lamp of the present invention and a preferred embodiment thereof will be described in detail with reference to FIGS. The method for producing a field electron emission lamp of the present invention comprises four steps: a cathode electrode preparation step, an electron-emitting device preparation step, a gate electrode preparation step, and an anode electrode preparation step. However, the present invention is not limited at all by the following description.

＜カソード電極準備工程＞
はじめにカソード電極１１の加工を行う。本発明に用いられるカソード電極１１は、図１から図６に示したように、底面のみが閉じられた容器状の構造を有している。本発明のカソード電極は底面が閉じられた形状であればよく、図１から図６に示した形状に限られない。容器状の例としては図１から図６にあるような紙コップ型（底面から上部開口に向かって直径が漸増する）や、筒状、箱型など任意の形状をとすることができ、底面の形状も円、四角形、楕円、多角形など任意の形状とすることができる。またカソード電極１１は、銅、アルミニウム、ニッケル、鋼、ステンレス、インバー、コバールなどのような１種類の金属や複数種類の物質を含む合金などの金属材料で構成されている。また、カソード電極が備えるべき仕様を満たすのであれば、例えばプラスチック（絶縁体）の表面に金属材料などの導電体をメッキ、蒸着などで成膜したようなものを使用することもできる。 <Cathode electrode preparation process>
First, the cathode electrode 11 is processed. As shown in FIGS. 1 to 6, the cathode electrode 11 used in the present invention has a container-like structure in which only the bottom surface is closed. The cathode electrode of the present invention is not limited to the shape shown in FIGS. 1 to 6 as long as the bottom surface is closed. Examples of the container shape may be an arbitrary shape such as a paper cup type (diameter gradually increases from the bottom surface toward the upper opening) as shown in FIGS. 1 to 6, a cylindrical shape, a box shape, etc. The shape can be any shape such as a circle, a rectangle, an ellipse, or a polygon. The cathode electrode 11 is made of a metal material such as one kind of metal such as copper, aluminum, nickel, steel, stainless steel, Invar, Kovar, or an alloy containing a plurality of kinds of substances. In addition, as long as the specifications to be provided for the cathode electrode are satisfied, for example, a plastic (insulator) surface in which a conductive material such as a metal material is formed by plating or vapor deposition may be used.

はじめに、カソード電極１１の内側の傾斜面に対して、反射層１２の形成を行う。反射層１２は、カソード電極１１の内側の傾斜面に対して鏡面加工を施すこと、あるいは反射率の高い金属膜を成膜すること、などにより形成される。なお、この反射層１２は、カソード電極１１の内側全面に対して形成されていてもよいが、少なくともカソード電極１１の内側の傾斜面のうち、後述するツメ１４が形成される部分よりも上部に形成されていれば十分である。カソード電極形状は、ランプ内部（本発明ではカソード電極内部）への発光（光）を、後述するアノード電極に向けて反射（集光）できるような形状であることが好ましい。
カソード電極の内側の傾斜面に形成される反射層は、ランプ内部への発光（光）をアノード電極に効率よく反射するように、表面に起伏（凹凸）や溝などを備えることができる。また、カソード電極自体に凹凸や溝などを設けるだけでも良く、その上にさらに反射層を形成することもできる。
カソード電極自体および／または、反射層に物理的な作用（例えばスパッタリングや表面粗さの変更）による形状・性状変更、化学的な作用（例えば表面の化学修飾、めっき、ＣＶＤなど任意の化学的処理）による性状の変更、カソード電極の部分によって異なる曲率とすること、微細な反射材（例えばガラス、金属・非金属粒）の塗布などを行うことも可能である。加工の方法は目的にあわせて任意のものを適宜利用することができる。
これらの加工の粗密、濃淡、加工を行う部分や加工の程度は、目的にあわせて適宜行うことができる。
このような加工を行うことにより、ランプ内部で発生した光（電磁波）をカソード電極によって反射させることが可能となるため、光がランプ内部の部材によって吸収されることを防ぎ、効率的にランプ外部へ導出することが可能となる。 First, the reflective layer 12 is formed on the inclined surface inside the cathode electrode 11. The reflective layer 12 is formed by applying a mirror finish to the inclined surface inside the cathode electrode 11 or forming a metal film having a high reflectance. The reflective layer 12 may be formed on the entire inner surface of the cathode electrode 11, but at least above the portion of the inclined surface on the inner side of the cathode electrode 11 where the claws 14 to be described later are formed. It is sufficient if it is formed. The shape of the cathode electrode is preferably a shape that can reflect (condensate) light (light) into the lamp (in the present invention, inside the cathode electrode) toward the anode electrode described later.
The reflection layer formed on the inclined surface inside the cathode electrode can be provided with undulations (unevenness), grooves, etc. on the surface so as to efficiently reflect light (light) into the lamp to the anode electrode. Further, the cathode electrode itself may be provided with irregularities and grooves, and a reflective layer can be further formed thereon.
Arbitrary chemical treatments such as cathode electrode itself and / or reflective layer with physical action (for example, sputtering or change of surface roughness) by shape / property change, chemical action (for example, chemical modification of surface, plating, CVD) ), A different curvature depending on the portion of the cathode electrode, and application of a fine reflecting material (for example, glass, metal / non-metal particles) can be performed. Any processing method can be appropriately used according to the purpose.
The density and density of the processing, the portion to be processed, and the degree of processing can be appropriately performed according to the purpose.
By performing such processing, the light (electromagnetic wave) generated inside the lamp can be reflected by the cathode electrode, so that the light is prevented from being absorbed by the members inside the lamp, and the outside of the lamp is efficiently performed. Can be derived.

さらに、カソード電極１１の傾斜面に対して、その一部を内側へ折り込むことによって開口部１３、およびツメ（係止部）１４を形成する。開口部１３およびツメ１４の形成は、機械加工など公知のプロセスを適宜用いることによって行われる。なお、開口部１３およびツメ１４は、カソード電極１１の内側の傾斜面において任意の位置に、任意の形状で形成してよいが、図１から図６では一例として、ツメ１４は、カソード電極１１の内側の、内径がｄ１の部分に、楕円弧状の形状で形成されている。また、ツメ１４の、カソード電極１１の内部へ突き出した部分の長さはｄ２となっている。
開口部と係止部は個別に作成しても良い。係止部は、係止部材として開口部と別に作成し、溶接、接着、ロウ付けなど、公知の方法でカソード電極内に固定することができる。 Further, an opening 13 and a claw (locking portion) 14 are formed by folding a part of the inclined surface of the cathode electrode 11 inward. The openings 13 and the claws 14 are formed by appropriately using a known process such as machining. The opening 13 and the claw 14 may be formed in an arbitrary shape at an arbitrary position on the inner inclined surface of the cathode electrode 11, but as an example in FIGS. 1 to 6, the claw 14 is formed of the cathode electrode 11. Is formed in an elliptical arc shape at a portion having an inner diameter d1. Further, the length of the portion of the claw 14 protruding into the cathode electrode 11 is d2.
You may create an opening part and a latching | locking part separately. The locking portion can be made as a locking member separately from the opening and can be fixed in the cathode electrode by a known method such as welding, bonding, or brazing.

カソード電極１１に対して、反射層１２、開口部１３、およびツメ１４を形成することにより、カソード電極準備工程が完了する。（図１、図２）   By forming the reflective layer 12, the opening 13, and the claw 14 on the cathode electrode 11, the cathode electrode preparation step is completed. (Fig. 1 and Fig. 2)

＜電子放出素子準備工程＞
次に、電子放出素子１８の準備を行う。まず、基板１５の表面に成膜された触媒層１６の部分に、ナノ炭素材料１７を成膜（形成）させることにより、電子放出素子１８を作製する。 <Electron emitting device preparation process>
Next, the electron-emitting device 18 is prepared. First, the nanocarbon material 17 is formed (formed) on the portion of the catalyst layer 16 formed on the surface of the substrate 15 to produce the electron-emitting device 18.

基板１５は、触媒層１６を保持することのできる材料であれば良い。具体的には、シリコン、ニッケル、モリブデン、ステンレス合金、など、１種の金属や複数種の物質を含む合金材料を適宜用いることができる。   The substrate 15 may be any material that can hold the catalyst layer 16. Specifically, an alloy material containing one kind of metal or a plurality of kinds of substances such as silicon, nickel, molybdenum, and a stainless alloy can be used as appropriate.

触媒層１６は、用いるナノ炭素材料１７の成膜方法に応じて、ナノ炭素材料１７を成膜させる触媒能を有する材料を適宜選択してよい。例えば、ナノ炭素材料１７を成膜させる触媒能を有する材料として、鉄、コバルト、ニッケルなどの金属やそれらの合金など、必要とする性状を有するナノ炭素材料を得られる触媒を用いれば良い。触媒層１６を基板１５上に成膜する方法としては、選択した材料に応じて適宜公知の薄膜形成方法を用いて良い。例えば、蒸着、スパッタ法などを用いても良い。また、触媒層１６の成膜部位は、基板全面または基板の一部、のいずれであってもよい。   For the catalyst layer 16, a material having catalytic ability to form the nanocarbon material 17 may be appropriately selected according to the method for forming the nanocarbon material 17 to be used. For example, as a material having catalytic ability for forming the nanocarbon material 17, a catalyst capable of obtaining a nanocarbon material having necessary properties such as a metal such as iron, cobalt, nickel, or an alloy thereof may be used. As a method of forming the catalyst layer 16 on the substrate 15, a known thin film forming method may be appropriately used according to the selected material. For example, vapor deposition or sputtering may be used. The catalyst layer 16 may be formed on the entire surface of the substrate or a part of the substrate.

基板１５の表面に成膜された触媒層１６の部分からナノ炭素材料１７を成膜させることにより、電子放出素子１８が作製される。ナノ炭素材料１７の成膜方法としては、選択した触媒に応じて、適宜公知のナノ炭素材料形成方法を用いて良い。例えば、具体的には、（１）基板上に形成された触媒金属粒子上に化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）を利用してカーボンナノチューブを配向成長させる方法、（２）有機液体中で遷移金属または遷移金属の酸化物からなる触媒を担持した基板を加熱してその基板上にカーボンナノチューブを成長させる固液界面接触分解法、などが挙げられる。   By depositing the nanocarbon material 17 from the portion of the catalyst layer 16 deposited on the surface of the substrate 15, the electron-emitting device 18 is fabricated. As a film forming method of the nanocarbon material 17, a known nanocarbon material forming method may be appropriately used according to the selected catalyst. For example, specifically, (1) a method of aligning and growing carbon nanotubes on catalytic metal particles formed on a substrate using chemical vapor deposition (CVD), (2) in an organic liquid And a solid-liquid interfacial catalytic cracking method in which a substrate carrying a catalyst made of a transition metal or a transition metal oxide is heated to grow carbon nanotubes on the substrate.

なお、基板１５上にあらかじめ触媒層１６を任意のパターンで成膜しておくことにより、ナノ炭素材料１７を触媒層と同じ任意のパターンで成膜させることが可能になる。例えば、触媒層１６およびナノ炭素材料１７を、後述するゲート電極２１に形成された開口部２４の形状と同一のパターンで成膜してもよい。このように成膜することでアライメントの調整が簡単になるため、製造工程が簡略となるので好ましい。   Note that, by forming the catalyst layer 16 in an arbitrary pattern on the substrate 15 in advance, the nanocarbon material 17 can be formed in the same arbitrary pattern as the catalyst layer. For example, the catalyst layer 16 and the nanocarbon material 17 may be formed in the same pattern as the shape of the opening 24 formed in the gate electrode 21 described later. The film formation in this way is preferable because the adjustment of the alignment is simplified and the manufacturing process is simplified.

また、図１から図６において、電子放出素子１８は円盤状の形状を有しているが、必ずしもこの形態に限定される必要はない。カソード電極１１の底部に固定させることができるような任意の形状で作製して差し支えない。
電子放出素子１８（基板１５）の固定方法は、公知の方法から任意に選択することができる。
例えば、溶接、ロウ付け、接着、カシメなど本発明の仕様に合わせて利用することができる。
電子放出素子１８の設置（固定）場所は、カソード電極１１の底部に限らない。
上記では基板１５をカソード電極と別に作製する方法を示したが、ＣＶＤ法でナノ炭素材料１７（電子放出素子１８）を製造する場合など、基板１５をカソード電極１１と別にしないで作製できる場合は、基板１５をカソード電極１１と予め一体化しておくこともできる。 1 to 6, the electron-emitting device 18 has a disk shape, but is not necessarily limited to this form. It may be produced in any shape that can be fixed to the bottom of the cathode electrode 11.
The fixing method of the electron-emitting device 18 (substrate 15) can be arbitrarily selected from known methods.
For example, it can be used in accordance with the specifications of the present invention, such as welding, brazing, adhesion, and caulking.
The installation (fixation) location of the electron-emitting device 18 is not limited to the bottom of the cathode electrode 11.
In the above, the method of manufacturing the substrate 15 separately from the cathode electrode is shown. However, when the nano carbon material 17 (electron-emitting device 18) is manufactured by the CVD method, the substrate 15 can be manufactured without being separated from the cathode electrode 11. The substrate 15 can be integrated with the cathode electrode 11 in advance.

上記の方法で作製した電子放出素子１８を、カソード電極１１の底部に固定させることにより、電子放出素子準備工程が完了する（図３）。   The electron-emitting device preparation process is completed by fixing the electron-emitting device 18 manufactured by the above method to the bottom of the cathode electrode 11 (FIG. 3).

＜ゲート電極準備工程＞
次に、ゲート電極２１の加工を行う。図６に示したように、ゲート電極２１は円盤状の形状を有している。ゲート電極２１は中央部分が電気伝導層２２で、外周部分が絶縁体層２３で構成されており、また電気伝導層２２の一部には開口部２４が形成されている。ゲート電極２１は、ナノ炭素材料１７から電子を放出させ、この電子を後述するアノード電極３２の方向へと導くための、金属材料で構成された平板状電極である。 <Gate electrode preparation process>
Next, the gate electrode 21 is processed. As shown in FIG. 6, the gate electrode 21 has a disk shape. The gate electrode 21 is composed of an electrically conductive layer 22 at the center and an insulator layer 23 at the outer periphery, and an opening 24 is formed in a part of the electrically conductive layer 22. The gate electrode 21 is a flat electrode made of a metal material for emitting electrons from the nanocarbon material 17 and guiding the electrons toward an anode electrode 32 described later.

電気伝導層２２は、銅、アルミニウム、ニッケル、鋼、ステンレス、インバー、コバールなどのような１種類の金属や複数の物質からなる合金などの金属材料を用いて構成されている。また絶縁体層２３は、導電性を持たない材料、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどのセラミック材料、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアセタール、ポリエーテルイミドなどの樹脂材料などから構成されている。電気伝導層２２、絶縁体層２３の材料は、ゲート電極２１が備えるべき仕様を満たすものを上記及び上記以外からも適宜選択、組合わせて使用することができる。   The electrically conductive layer 22 is configured using a metal material such as one kind of metal such as copper, aluminum, nickel, steel, stainless steel, Invar, Kovar, or an alloy made of a plurality of substances. The insulator layer 23 is made of a non-conductive material, for example, a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide, or a resin material such as polyimide, polyimide amide, polyacetal, or polyether imide. Has been. As materials for the electrically conductive layer 22 and the insulator layer 23, materials satisfying the specifications to be included in the gate electrode 21 can be appropriately selected and combined from the above and others.

ゲート電極２１は、上記の電気伝導層２２に対してエッチング、機械加工など公知のプロセスを適宜用いて開口部２４を形成した後、電気伝導層２２と絶縁体層２３を、張り合わせ、接着などの公知のプロセスを用いて一体化させることにより作製される。なお、電気伝導層２２において開口部２４を形成する領域及びその形態については、必ずしも図６の形態に限定される必要はなく、任意の形態で形成して差し支えない。例えば、電子放出素子１８における触媒層１６およびナノ炭素材料１７の成膜パターンと同一のパターンで形成してもよい。
ゲート電極２１自体の形状は平板・円盤状でなくても良い。またゲート電極２１の開口部２４の形状・個数、についても仕様に合わせて任意に決めることができる。 The gate electrode 21 has an opening 24 formed by appropriately using a known process such as etching and machining on the electrical conductive layer 22, and then the electrical conductive layer 22 and the insulator layer 23 are bonded to each other. It is produced by integrating using a known process. Note that the region where the opening 24 is formed in the electrically conductive layer 22 and the form thereof are not necessarily limited to the form shown in FIG. 6, and may be formed in any form. For example, you may form with the same pattern as the film-forming pattern of the catalyst layer 16 and the nanocarbon material 17 in the electron emission element 18.
The shape of the gate electrode 21 itself may not be a flat plate or a disc shape. Further, the shape and number of the openings 24 of the gate electrode 21 can be arbitrarily determined according to the specifications.

また、ゲート電極２１の作製に際しては、円盤全体を絶縁体層２３で形成し、その中央部分に開口部２４を形成してから、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、亜鉛、クロム、マグネシウム、あるいはこれらの合金などの金属材料を成膜して電気伝導層２２とする方法を用いてもよい。あるいは、円盤全体を電気伝導層２２で形成し、その中央部分に開口部２４を形成してから、外周部分に導電性を持たない材料、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどのセラミック材料、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアセタール、ポリエーテルイミドなどの樹脂材料、などを成膜して絶縁体層２３とする方法、などを用いてもよい。あるいは、金属材料からなるメッシュを用意し、外周部分に導電性を持たない材料、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどのセラミック材料、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアセタール、ポリエーテルイミドなどの樹脂材料、などを成膜して絶縁体層２３とし、絶縁体層２３の成膜されていない中央部分を電気伝導層２２および開口部２４とする方法、などを用いてもよい。
成膜する方法としては、選択した材料に応じて適宜公知の薄膜形成方法を用いて良い。例えば、蒸着、スパッタ法などを用いても良い。
電気伝導層２２は、金属だけでなく、導電性プラスチックなど金属以外の材料を使用することも可能である。
電気伝導層２２あるいは絶縁体層２３を成膜することが困難な場合は、電気伝導層２２の材料、絶縁体層２３の材料を（別々の部材として）別途成形し、接着、嵌合、係止など任意の方法で組立てる方法を採用することもできる。 In manufacturing the gate electrode 21, the entire disk is formed of the insulator layer 23, and the opening 24 is formed in the central portion thereof, and then iron, nickel, cobalt, copper, aluminum, zinc, chromium, magnesium, Alternatively, a method of forming a metal material such as an alloy to form the electrically conductive layer 22 may be used. Alternatively, the entire disk is formed of the electrically conductive layer 22 and the opening 24 is formed in the central portion thereof, and the outer peripheral portion is made of a material having no conductivity, such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide. For example, a ceramic material such as polyimide, polyimide amide, polyacetal, polyetherimide, or the like may be used to form the insulator layer 23 by forming a film. Alternatively, a mesh made of a metal material is prepared, and a material having no electrical conductivity in the outer peripheral portion, for example, a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide, polyimide, polyimide amide, polyacetal, polyether imide For example, a method of forming a resin material such as the insulator layer 23 and using the central portion where the insulator layer 23 is not formed as the electrically conductive layer 22 and the opening 24 may be used.
As a film forming method, a known thin film forming method may be appropriately used according to the selected material. For example, vapor deposition or sputtering may be used.
For the electrically conductive layer 22, not only a metal but also a material other than a metal such as a conductive plastic can be used.
When it is difficult to form the electrically conductive layer 22 or the insulator layer 23, the material of the electrically conductive layer 22 and the material of the insulator layer 23 are separately formed (separate members) and bonded, fitted, and engaged. It is also possible to adopt a method of assembling by any method such as stopping.

なおこのとき、電気伝導層２２の、後述するアノード電極３２と対向する面に対して、鏡面加工を施すこと、あるいは反射率の高い金属膜を成膜すること、などにより反射層（不図示）を形成しておけば、後述する蛍光体層３３から放出される可視光をより効率よくランプ外部へと取り出すことが可能になる。   At this time, a reflective layer (not shown) is formed by applying a mirror finish to the surface of the electrically conductive layer 22 facing an anode electrode 32 (to be described later) or forming a highly reflective metal film. If it is formed, it becomes possible to extract visible light emitted from the phosphor layer 33 described later to the outside of the lamp more efficiently.

ゲート電極２１の反射層もカソード電極１１の反射層１２と同様に、反射層に凹凸や溝を設けることができる。また、ゲート電極２１自体に凹凸や溝を設けるだけでもよく、その上にさらに反射層を形成することも可能である。
ゲート電極自体および／または、反射層に物理的な作用（例えばスパッタリングや表面粗さの変更）による形状・性状変更、化学的な作用（例えば表面の化学修飾、めっき、ＣＶＤなど任意の化学的処理）による性状の変更、微細な反射材（例えばガラス、金属・非金属粒）の塗布などを行うことも可能である。加工の方法は目的にあわせて任意のものを適宜利用することができる。
これらの加工の粗密、濃淡、加工を行う部分や加工の程度は、目的にあわせて適宜行うことができる。
ゲート電極への上記加工は、カソード電極側に行うだけでなく、ゲート電極の両面に行うことも可能である。
このような加工を行うことにより、発生した光（電磁波）をゲート電極が反射させることができ、ランプ内で発生した光をゲート電極が吸収してしまうことがないため、より効率的にランプ内部から外部へ導出することができる。 As with the reflective layer 12 of the cathode electrode 11, the reflective layer of the gate electrode 21 can be provided with irregularities and grooves in the reflective layer. In addition, the gate electrode 21 itself may be provided with irregularities and grooves, and a reflective layer may be further formed thereon.
Arbitrary chemical treatments such as shape and property change by physical action (for example, sputtering or change of surface roughness), chemical action (for example, chemical modification of surface, plating, CVD) on the gate electrode itself and / or the reflective layer It is also possible to change the properties by applying a fine reflective material (for example, glass, metal or non-metal particles). Any processing method can be appropriately used according to the purpose.
The density and density of the processing, the portion to be processed, and the degree of processing can be appropriately performed according to the purpose.
The above processing on the gate electrode can be performed not only on the cathode electrode side but also on both sides of the gate electrode.
By performing such processing, the gate electrode can reflect the generated light (electromagnetic wave), and the gate electrode does not absorb the light generated in the lamp. Can be derived from the outside.

上記の方法で作製したゲート電極２１を、カソード電極１１の傾斜面に形成されたツメ（係止部）１４に引っ掛けて固定させる。このとき、あらかじめゲート電極２１の直径を、カソード電極１１のツメ１４が形成された部分の内径と同じｄ１に設計することで、ゲート電極２１をカソード電極１１の内壁部分のうちツメ１４が設けられていない箇所全体で支持することが出来るようになり、確実にゲート電極２１を固定することが可能になる。   The gate electrode 21 manufactured by the above method is hooked and fixed on a claw (locking portion) 14 formed on the inclined surface of the cathode electrode 11. At this time, by designing the diameter of the gate electrode 21 in advance to be the same d1 as the inner diameter of the portion of the cathode electrode 11 where the tab 14 is formed, the gate electrode 21 is provided on the inner wall portion of the cathode electrode 11. It becomes possible to support the entire portion that is not, and the gate electrode 21 can be securely fixed.

また、あらかじめゲート電極２１の直径を、カソード電極１１のツメ１４が形成された部分の内径と同じｄ１に設計することで、ゲート電極２１と電子放出素子１８との位置あわせが容易になる。特に、電子放出素子１８上のナノ炭素材料１７と、ゲート電極２１に形成された開口部２４とが同一のパターンを有しているような場合、ナノ炭素材料１７と開口部２４とをより確実に位置あわせすることが可能になる。   Further, by designing the diameter of the gate electrode 21 in advance to be the same d1 as the inner diameter of the portion of the cathode electrode 11 where the claw 14 is formed, the alignment of the gate electrode 21 and the electron-emitting device 18 becomes easy. In particular, when the nanocarbon material 17 on the electron-emitting device 18 and the opening 24 formed in the gate electrode 21 have the same pattern, the nanocarbon material 17 and the opening 24 are more surely secured. It becomes possible to align with.

ただし、カソード電極１１とゲート電極２１との絶縁を確保するため、ゲート電極２１の電気伝導層２２の部分が、カソード電極１１のツメ１４の部分と接触しないように、絶縁体層２３の領域を設計しておく必要がある。例えば図４に示したように、ゲート電極２１の外周部分の絶縁体層２３の幅ｄ３が、ツメ１４のカソード電極１１の内部へ突き出す長さｄ２よりも長くなるように（ｄ３＞ｄ２）しなければならない。   However, in order to ensure insulation between the cathode electrode 11 and the gate electrode 21, the region of the insulator layer 23 is set so that the portion of the electrically conductive layer 22 of the gate electrode 21 does not contact the portion of the claw 14 of the cathode electrode 11. It is necessary to design. For example, as shown in FIG. 4, the width d3 of the insulator layer 23 in the outer peripheral portion of the gate electrode 21 is set to be longer than the length d2 protruding into the cathode electrode 11 of the claw 14 (d3> d2). There must be.

また、図１から図６において、カソード電極１１は逆円錐台形の、ゲート電極２１は円盤状の形状を有しているが、必ずしもこの形態に限定される必要はない。カソード電極１１のツメ１４の部分に、ゲート電極２１を固定させることが可能になるような任意の形状で作製して差し支えない。
カソード電極１１、ゲート電極２１の形状によって、ゲート電極２１をカソード電極１１のツメ（係止部）１４の部分に固定することが難しい場合は、ゲート電極２１に脚部を設け、ゲート電極２１をツメ１４と脚部で固定してもよく、脚部のみで固定してもよい。
ゲート電極２１を脚部のみで固定する場合、カソード電極１１に、ゲート電極２１の導線引き出し部２５を確保すれば、開口部１３やツメ（係止部）１４を設けないこともできる。
電子放出素子１８とゲート電極２１が略水平に保持できるような構成となっていれば良い。 1 to 6, the cathode electrode 11 has an inverted frustoconical shape and the gate electrode 21 has a disk shape. However, the present invention is not necessarily limited to this form. The gate electrode 21 may be formed in an arbitrary shape so that the gate electrode 21 can be fixed to the claw 14 portion of the cathode electrode 11.
When it is difficult to fix the gate electrode 21 to the claw (locking portion) 14 portion of the cathode electrode 11 due to the shape of the cathode electrode 11 and the gate electrode 21, the gate electrode 21 is provided with a leg portion, You may fix with the nail | claw 14 and a leg part, and you may fix only with a leg part.
When the gate electrode 21 is fixed only by the leg portion, the opening 13 and the claw (locking portion) 14 may not be provided if the cathode electrode 11 is provided with the lead wire drawing portion 25 of the gate electrode 21.
It suffices if the electron-emitting device 18 and the gate electrode 21 can be held substantially horizontally.

さらに、ゲート電極２１に電圧を印加する際に外部電源を接続する導線となる引き出し部２５を設け、その先端を開口部１３を通してカソード電極１１の外部へと導くことにより、ゲート電極準備工程が完了する（図４）。   Furthermore, the lead electrode 25 is provided as a conducting wire for connecting an external power source when a voltage is applied to the gate electrode 21, and the leading end thereof is led to the outside of the cathode electrode 11 through the opening 13 to complete the gate electrode preparation process. (FIG. 4).

＜アノード電極準備工程＞
最後に、アノード電極３２の準備を行う。アノード電極３２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズなどのような透明導電膜であり、アノード基板３１上にスパッタ、真空蒸着、レーザーアブレーション、イオンプレーティング、ＣＶＤ、スプレー法、ディップ法、スクリーン印刷法など、公知の成膜プロセスを適宜利用することにより成膜される。また、アノード基板３１は、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどのような透明度の高い材料で構成されている。 <Anode electrode preparation process>
Finally, the anode electrode 32 is prepared. The anode electrode 32 is a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide, tin oxide, and the like. Sputtering, vacuum deposition, laser ablation, ion plating, CVD, spray method, dip on the anode substrate 31. The film is formed by appropriately using a known film forming process such as a method or a screen printing method. The anode substrate 31 is made of a highly transparent material such as glass, acrylic resin, or polycarbonate.

アノード電極３２表面の、ゲート電極２１と対向する面には、蛍光体層３３が成膜されている。蛍光体層３３は、例えば酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどの微粒子の分散溶液をインクジェット、スクリーン印刷などで塗布し、その後乾燥、焼成させるなど、公知のプロセスを適宜利用することで成膜される。
蛍光体層は、単一の材料で構成されるばかりでなく、目的や必要に応じて複数の材料を組み合わせて利用することも可能である。
必要とする光（電磁波）を得るために、公知の材料や構成を用いてアノード電極を構成・製作することができる。 A phosphor layer 33 is formed on the surface of the anode electrode 32 facing the gate electrode 21. For example, the phosphor layer 33 is appropriately applied by using a known process such as applying a dispersion of fine particles of zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide or the like by inkjet, screen printing, etc., and then drying and baking. A film is formed.
The phosphor layer is not only composed of a single material, but can be used in combination with a plurality of materials according to the purpose and necessity.
In order to obtain the required light (electromagnetic wave), the anode electrode can be constructed and manufactured using known materials and constructions.

スペーサ４１は、カソード電極１１とアノード電極３２との間に設けられ、絶縁層の役割を果たす。スペーサ４１は、導電性を持たない材料、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウムなどのセラミック材料、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアセタール、ポリエーテルイミドなどの樹脂材料、などにより構成されており、上記のような材料に対して機械加工、エッチング、公知のプロセスを適宜利用することにより作製される。   The spacer 41 is provided between the cathode electrode 11 and the anode electrode 32 and serves as an insulating layer. The spacer 41 is made of a non-conductive material, for example, a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide, or a resin material such as polyimide, polyimide amide, polyacetal, or polyether imide. In addition, it is manufactured by appropriately using machining, etching, and known processes for the above materials.

アノード電極３２を、スペーサ４１を介してカソード電極１１に固定することにより、アノード電極準備工程が完了する（図５）。
スペーサ４１を含むアノード電極３２とカソード電極１１の固定方法は、アノード電極３２とカソード電極１１が電気的に導通しないように構成することができれば、公知の手法から仕様にあったものを適宜選択することができる。 The anode electrode preparation process is completed by fixing the anode electrode 32 to the cathode electrode 11 via the spacer 41 (FIG. 5).
As the fixing method of the anode electrode 32 and the cathode electrode 11 including the spacer 41, a method suitable for the specification is appropriately selected from known methods as long as the anode electrode 32 and the cathode electrode 11 can be configured not to be electrically connected. be able to.

以上説明してきたとおり、開口部１３およびツメ１４を形成したカソード電極１１の内部に、電子放出素子１８、ゲート電極２１、スペーサ４１、アノード電極３２、がこの順序で配置され（図６）、これらは真空排気された発光容器（不図示）中に設置される。
本明細書中では図６で示される形が組み立てられたもの（図７から配線を除いたもの）を、ランプと呼ぶ。
発光容器中に本発明のランプを複数設置して構成することもできる。このとき、ランプが発生する電磁波をそれぞれ異なるものにしたり、同じ電磁波を発生するランプをグループ化して、複数グループのランプを発光容器に収めたり、任意に選択できる。 As described above, the electron-emitting device 18, the gate electrode 21, the spacer 41, and the anode electrode 32 are arranged in this order inside the cathode electrode 11 in which the opening 13 and the claw 14 are formed (FIG. 6). Is placed in a evacuated luminous container (not shown).
In the present specification, an assembly in which the shape shown in FIG. 6 is assembled (excluding wiring from FIG. 7) is called a lamp.
A plurality of lamps of the present invention can be installed in the luminous container. At this time, the electromagnetic waves generated by the lamps can be made different, or the lamps that generate the same electromagnetic waves can be grouped, and a plurality of groups of lamps can be stored in the light emitting container.

本発明にあっては、カソード電極、ゲート電極、アノード電極（蛍光体）が１組で形成される電界電子放出型ランプであることが好ましい。１組で形成されるとは、図６や図７の構成となることであり、１つのカソード電極に対応するゲート電極、アノード電極が１つずつ備える構成である。カソード電極、ゲート電極、アノード電極（蛍光体）が１組で形成される電界電子放出型ランプとすることにより、カソード電極１つが光を発生させる最小ユニットとすることができる。多数のランプを並べて配線を行う場合、配線作業が簡単になるという効果がある。   In the present invention, a field electron emission lamp in which a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode (phosphor) are formed in one set is preferable. Forming one set means that the structure shown in FIGS. 6 and 7 is provided, and one gate electrode and one anode electrode corresponding to one cathode electrode are provided. By using a field electron emission lamp in which a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode (phosphor) are formed as a set, one cathode electrode can be a minimum unit that generates light. When wiring with a large number of lamps arranged, there is an effect that wiring work is simplified.

図７は、本発明の電界電子放出型ランプの断面図を示している。図７に示すように、カソード電極１１とアノード電極３２との間には外部電源５１が、カソード電極１１とゲート電極２１との間には外部電源５２が、発光容器（不図示）外部よりそれぞれ接続されており、両電極間に印加する電圧を任意に設定することが可能である。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of the field electron emission lamp of the present invention. As shown in FIG. 7, an external power source 51 is provided between the cathode electrode 11 and the anode electrode 32, and an external power source 52 is provided between the cathode electrode 11 and the gate electrode 21 from the outside of the light emitting container (not shown). It is connected and it is possible to set arbitrarily the voltage applied between both electrodes.

外部電源５１によってカソード電極１１とアノード電極３２との間に、外部電源５２によってカソード電極１１とゲート電極２１との間に、それぞれ直流電圧を印加することにより、カソード電極１１の底部に固定させられた電子放出素子１８の表面に成膜されたナノ炭素材料１７から電子が放出される。放出された電子は、ゲート電極２１の開口部２４を通過して、アノード電極３２上の蛍光体層３３に入射する。   A DC voltage is applied between the cathode electrode 11 and the anode electrode 32 by the external power source 51 and between the cathode electrode 11 and the gate electrode 21 by the external power source 52, respectively, thereby being fixed to the bottom of the cathode electrode 11. Electrons are emitted from the nanocarbon material 17 deposited on the surface of the electron-emitting device 18. The emitted electrons pass through the opening 24 of the gate electrode 21 and enter the phosphor layer 33 on the anode electrode 32.

このとき蛍光体層３３が励起発光し、可視光が放出される。本発明の電界電子放出型ランプにおいては、放出される可視光のうちランプ内部へと向かうものについても、カソード電極１１の内側の傾斜面に形成された反射層１２により反射され、ランプ外部へと取り出すことが可能になる。これにより、電界電子放出型ランプの発光効率の向上が期待できる。
本発明では、蛍光体層を選択することにより、可視光以外にも紫外、赤外等の電磁波を発生させることが可能である。
さらに、前述の発光容器によって、蛍光体層と異なった波長、色などの電磁波として最終的に利用することも可能である。 At this time, the phosphor layer 33 is excited and emits visible light. In the field electron emission lamp of the present invention, the emitted visible light that goes to the inside of the lamp is also reflected by the reflecting layer 12 formed on the inclined surface inside the cathode electrode 11 and goes to the outside of the lamp. It becomes possible to take out. Thereby, the improvement of the luminous efficiency of the field electron emission lamp can be expected.
In the present invention, by selecting the phosphor layer, it is possible to generate electromagnetic waves such as ultraviolet and infrared in addition to visible light.
Further, the above-described light emitting container can be finally used as an electromagnetic wave having a wavelength, color, or the like different from that of the phosphor layer.

また、前述のように、ゲート電極２１を構成する電気伝導層２２の、アノード電極３２と対向する面に対して反射層が形成されていれば、ランプ内部へと向かう（可視）光をより効率よくランプ外部へと取り出すことができる。これにより、電界電子放出型ランプの発光効率のさらなる向上が期待できる。   In addition, as described above, if the reflective layer is formed on the surface of the electrically conductive layer 22 constituting the gate electrode 21 that faces the anode electrode 32, the (visible) light traveling toward the inside of the lamp is more efficient. Can be taken out of the lamp well. Thereby, further improvement of the luminous efficiency of the field electron emission type lamp can be expected.

本発明のナノ炭素材料複合基板は、強度補強材料、電池の電極材料、電磁波吸収材料、触媒材料、光学材料、電子放出素子材料、などの基板としての応用が期待される。
特に、強電界によって電子を放出する電界放射型の電子放出素子としての利用が期待され、具体的には、例えば、光プリンタ、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置などの電子発生源や電子銃、平面ディスプレイを構成するアレイ状のフィールドエミッタアレイの面電子源、照明ランプ、などの用途としての電子放出素子として有用である。
特に、照明ランプの電子放出素子として用いる場合、（１）ディスプレイ用途：液晶バックライト、プロジェクタ光源、ＬＥＤディスプレイ光源、（２）シグナル用途：交通信号灯、産業／業務用回転灯・信号灯、非常灯・誘導灯、（３）センシング用途：赤外線センサ光源、産業用光センサ光源、光通信用光源、（４）医療・画像処理用途：医療用光源（眼底カメラ・スリットランプ）、医療用光源（内視鏡）、画像処理用光源、（５）光化学反応用途：硬化・乾燥／接着用光源、洗浄／表面改質用光源、水殺菌／空気殺菌用光源、（６）自動車用光源：ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、内装ランプ、（７）一般照明：オフィス照明、店舗照明、施設照明、舞台照明・演出照明、屋外照明、住宅照明、ディスプレイ照明（パチンコ機、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース）、機器・什器組込照明、などの照明用途に応用が期待される。
なお、上記の用途に本発明のナノ炭素材料複合基板の用途は限定されるものではない。 The nanocarbon material composite substrate of the present invention is expected to be used as a substrate for strength reinforcing materials, battery electrode materials, electromagnetic wave absorbing materials, catalyst materials, optical materials, electron-emitting device materials, and the like.
In particular, it is expected to be used as a field emission type electron-emitting device that emits electrons by a strong electric field. Specifically, for example, an electron generation source such as an optical printer, an electron microscope, an electron beam exposure apparatus, an electron gun, a plane It is useful as an electron-emitting device for uses such as a surface electron source of an array-like field emitter array constituting a display, an illumination lamp, and the like.
In particular, when used as an electron-emitting device of an illumination lamp, (1) Display applications: liquid crystal backlights, projector light sources, LED display light sources, (2) Signal applications: traffic signal lights, industrial / commercial rotating lights / signal lights, emergency lights, Guide light, (3) Sensing application: infrared sensor light source, industrial optical sensor light source, optical communication light source, (4) Medical / image processing application: medical light source (fundus camera / slit lamp), medical light source (internal view) Mirror), image processing light source, (5) photochemical reaction application: curing / drying / adhesion light source, cleaning / surface modification light source, water sterilization / air sterilization light source, (6) automotive light source: headlamp, rear Combination lamps, interior lamps, (7) general lighting: office lighting, store lighting, facility lighting, stage lighting / stage lighting, outdoor lighting, residential lighting, display lighting (pachi) Co machines, vending machines, refrigerated showcases), equipment and fixtures embedded lighting, is applied to lighting applications, such as is expected.
In addition, the use of the nanocarbon material composite substrate of the present invention is not limited to the above use.

１１……カソード電極
１２……反射層
１３……開口部
１４……ツメ
１５……基板
１６……触媒層
１７……ナノ炭素材料
１８……電子放出素子
２１……ゲート電極
２２……電気伝導層
２３……絶縁体層
２４……開口部
２５……引き出し部
３１……アノード基板
３２……アノード電極
３３……蛍光体層
４１……スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Cathode electrode 12 ... Reflection layer 13 ... Opening part 14 ... Claw 15 ... Substrate 16 ... Catalyst layer 17 ... Nanocarbon material 18 ... Electron emission element 21 ... Gate electrode 22 ... Electric conduction Layer 23 ... Insulator layer 24 ... Opening 25 ... Lead-out part 31 ... Anode substrate 32 ... Anode electrode 33 ... Phosphor layer 41 ... Spacer

Claims (4)

少なくともカソード電極、ゲート電極、アノード電極、とを備えた三極構造の電界電子放出型ランプであって、
該カソード電極が底面のみが閉じられた容器状の構造を備え、かつ、前記容器状のカソード電極の内部に電子放出素子および前記ゲート電極が配置され、発生した光が前記カソード電極によって、ランプ外部へ導出されることを特徴とする電界電子放出型ランプ。 A triode-structure field electron emission lamp comprising at least a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode,
The cathode electrode has a container-like structure in which only the bottom surface is closed, and the electron-emitting device and the gate electrode are arranged inside the container-like cathode electrode, and the generated light is generated outside the lamp by the cathode electrode. A field emission lamp characterized by being derived from カソード電極、ゲート電極、アノード電極が１組となって形成されることを特長とする、請求項１に記載の電界電子放出型ランプ。 2. The field electron emission lamp according to claim 1, wherein the cathode electrode, the gate electrode, and the anode electrode are formed as one set. カソード電極に加えゲート電極が、発生した光をランプ外部へ導出することを特徴とする、請求項１または２に記載の電界電子放出型ランプ。 3. The field emission lamp according to claim 1, wherein the gate electrode in addition to the cathode electrode guides the generated light to the outside of the lamp. カソード電極上に配置されている電子放出素子が、固液界面接触分解法によって合成されたカーボンナノチューブを用いたものであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の電界電子放出型ランプ。 4. The field electron according to claim 1, wherein the electron-emitting device disposed on the cathode electrode uses a carbon nanotube synthesized by a solid-liquid interface catalytic decomposition method. Emission lamp.

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