專利名稱：發(fā)光構(gòu)造體、發(fā)光方法和照明體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從外部給予能量進行發(fā)光的發(fā)光構(gòu)造體和照明體。
2)已有技術(shù)至今，已經(jīng)對種種由電子束等從外部加入能量進行發(fā)光的發(fā)光構(gòu)造體進行了開發(fā)，例如熒光元件就是這種發(fā)光構(gòu)造體。熒光元件利用陰極射線管和投射管等廣泛用于圖象顯示的用途中(請參照PhosphorHandbook，by S.Shionoya and W.M.Yen，CRC Press，Boca Raton，F(xiàn)L，1998)。
而且，至今，已經(jīng)對從熒光元件開始的發(fā)光構(gòu)造體進行了種種實驗。
這里，我們參照圖11(A)，(B)說明一般的熒光元件，熒光元件是通過具備金屬制的基材102和將熒光體層積在基材102上形成的熒光部分103構(gòu)成的。
在這樣的構(gòu)成中，熒光元件通過從外部加入的電子束，電荷和電場等的電能，激勵構(gòu)成熒光部分103的熒光體母體進行發(fā)光。即，熒光元件是通過將輸入的電能(激勵能量)變換成熒光進行輸出的元件。
一般地，熒光元件的發(fā)光強度隨著這種從外部輸入的激勵能量的增加而單調(diào)增加，但是當(dāng)激勵能量超過所定能量時，增加的程度減小，進一步增加激勵能量時，出現(xiàn)發(fā)光強度飽和或減小的傾向(請參照PhosphorHandbook，by S.Shionoya and W.M.Yen，CRC Press，Boca Raton，F(xiàn)L，1998，P.489)。
此外，這里，當(dāng)將作為激勵能量的電子束電流(電流值)A和發(fā)光強度I的相互關(guān)系表示在雙對數(shù)圖上時，將表示這種相互關(guān)系的直線的傾角(以下稱為輸入輸出微分變化率)θ[＝Δlog(I)/Δlog(A)]為正的情形稱為單調(diào)增加。通常，在大多數(shù)情形中這個傾角為1度左右。
在已有的熒光元件中存在隨著電子束等的激勵(輸入)能量增大，輸入輸出微分變化率θ惡化(減小)傾向。
在本發(fā)明中，所謂“超線性”指的是當(dāng)給予的激勵能量超過所定閾值時輸入輸出微分變化率θ增加的現(xiàn)象。特別是在大多數(shù)情形中輸入輸出微分變化率θ在閾值以下小于1在閾值以上大于1。
因此，本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的特征是它是通過具備當(dāng)非接觸地給予的激勵能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性地增加的非相干光的發(fā)光部分構(gòu)成的。
因為當(dāng)這種非接觸地給予的電能超過所定閾值時發(fā)光部分的發(fā)光強度超線性地增加，所以能夠用于廣泛的用途。例如，因為呈現(xiàn)高亮度的發(fā)光所以可以用于各種照明等。又，通過發(fā)光部分的發(fā)光強度能夠?qū)﹄娔艽笮∵M行監(jiān)視，能夠用作檢測裝置，警報裝置等，這是它的優(yōu)點。又，因為以閾值為界線發(fā)光強度發(fā)生變化，所以通過提取這種以閾值為界線的發(fā)光強度變化作為接通斷開信號，能夠用作存儲器和各種控制元件，這是它的優(yōu)點。
這時，如果與該能量對應(yīng)以上述所定閾值為界線該發(fā)光部分的發(fā)光顏色發(fā)生變化，則能夠容易地在視覺上確認(rèn)發(fā)光狀態(tài)的變化，這是它的優(yōu)點。
又，如果該能量是電子束，電荷和電場中任何一種樣態(tài)的電能，則能夠原封不動地使用在熒光元件等那樣的一般的發(fā)光構(gòu)造體中采用的能量給予裝置。
進一步，如果該發(fā)光部分具有非導(dǎo)電性，則通過確保發(fā)光部分的帶電性，能夠使以閾值為界線的發(fā)光強度的急劇變化和發(fā)光顏色的變化非常顯著，又，能夠通過低的給予能量發(fā)生這種發(fā)光狀態(tài)(發(fā)光強度和發(fā)光顏色)的變化(能夠使這種閾值降到相當(dāng)?shù)偷闹?。
又，本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的特征是它具有非導(dǎo)電性和表面上微細(xì)的凹凸構(gòu)造，并由當(dāng)非接觸地給予該凹凸構(gòu)造的能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性地增加的發(fā)光部分構(gòu)成。
從而，因為當(dāng)非接觸地給予該凹凸構(gòu)造的電能超過所定閾值時，發(fā)光部分的發(fā)光強度超線性地增加，而且發(fā)光部分的發(fā)光顏色也發(fā)生變化，所以能夠得到與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。
又，因為能夠得到比已有發(fā)光體構(gòu)造高的發(fā)光強度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出的照明裝置，這也是它的優(yōu)點。
進一步，因為只要使發(fā)光部分具有微細(xì)的凹凸構(gòu)造就行，所以能夠原封不動地應(yīng)用關(guān)于已有發(fā)光體的已經(jīng)積累起來的各種豐富的知識，這是它的優(yōu)點。
這時，如果通過使發(fā)光部分的厚度不均勻形成該凹凸構(gòu)造，則能夠容易地形成微細(xì)的凹凸構(gòu)造。
又，如果使該發(fā)光部分的凹部和凸部處的最大厚度為最小厚度的3倍以上，則由于微細(xì)的凹凸構(gòu)造變得非常顯著，能夠穩(wěn)定上述發(fā)光構(gòu)造體的效果。進一步，如果使該發(fā)光部分的凹部和凸部處的最大厚度為最小厚度的10倍以上，則由于微細(xì)的凹凸構(gòu)造非常顯著，能夠進一步穩(wěn)定與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。
又，如果該發(fā)光部分的最小厚度在500μm以下，則由于微細(xì)的凹凸構(gòu)造非常顯著，能夠穩(wěn)定與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。進一步，如果該發(fā)光部分的最小厚度在50μm以下，則由于微細(xì)的凹凸構(gòu)造非常顯著，能夠進一步穩(wěn)定與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。
又，如果該凹凸構(gòu)造的凹凸面的傾斜角在30度到150度范圍內(nèi)，則由于微細(xì)的凹凸構(gòu)造非常顯著，能夠穩(wěn)定與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。進一步，如果該凹凸構(gòu)造的凹凸面的傾斜角在50度到130度范圍內(nèi)，則由于微細(xì)的凹凸構(gòu)造非常顯著，能夠進一步穩(wěn)定與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。
又，如果該發(fā)光部分是無機物質(zhì)，則使給予能量時的惡化變小。
而且，如果將該發(fā)光部分設(shè)置在基材上，則能夠形成使發(fā)光部分穩(wěn)定的狀態(tài)。
這時，如果不用水溶性粘合劑將該發(fā)光部分設(shè)置在基材上，則能夠確保發(fā)光部分的帶電性。
而且，如果用使該發(fā)光部分容易帶電的方法將該發(fā)光部分設(shè)置在基材上，則能夠進一步確保發(fā)光部分的帶電性。
本發(fā)明的照明體是以用上述發(fā)光構(gòu)造體為特征的。所以，與供給的能量比較能夠得到高亮度的發(fā)光，這是它的優(yōu)點。
本發(fā)明的發(fā)光方法的特征是對于具備當(dāng)非接觸地給予的電能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性地增加的非相干光的發(fā)光部分的發(fā)光構(gòu)造體，能夠給予該閾值以上的能量。
所以，能夠得到與上述發(fā)光構(gòu)造體相同的效果。
圖2是表示作為本發(fā)明的一個實施形態(tài)的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)的其它構(gòu)成的圖，(A)是模式平面圖，(B)是表示放大(A)的X3-X3截面的模式圖。
圖3是表示與本發(fā)明的第1實施例有關(guān)的實驗裝置構(gòu)成的模式側(cè)面圖。
圖4是表示在作為本發(fā)明的第1實施例的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)和已有熒光元件中的發(fā)光強度的電流依賴性試驗的測定結(jié)果的圖。
圖5是表示在作為本發(fā)明的第2實施例的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)和已有熒光元件中的發(fā)光強度的電流依賴性試驗的測定結(jié)果的圖。
圖6是表示在作為本發(fā)明的第2實施例的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)中的發(fā)光光譜的測定結(jié)果的圖。
圖7是表示在作為本發(fā)明的第3實施例的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)和已有熒光元件中的發(fā)光強度的電流依賴性試驗的測定結(jié)果的圖。
圖8是表示在作為對于本發(fā)明的比較實施例的發(fā)光元件中的發(fā)光強度的電流依賴性試驗的測定結(jié)果的圖。
圖9是表示利用作為本發(fā)明的第1用途例的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)的圖象管(照明體)構(gòu)成的模式圖。
圖10是表示利用作為本發(fā)明的第2用途例的發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)的陰極射線管(照明體)構(gòu)成的圖，(A)是模式截面圖，(B)是表示(A)的截面和垂直截面的模式圖。
圖11表示已有熒光元件(發(fā)光構(gòu)造體)構(gòu)成的圖，(A)是模式平面圖，(B)是(A)的模式的X2-X2截面圖。
本發(fā)光元件(發(fā)光構(gòu)造體)1，如圖1(A)，(B)所示，是通過具備金屬制(例如銅制)的基材2和設(shè)置在基材2上的非導(dǎo)電性發(fā)光部分3構(gòu)成的，在發(fā)光部分3上形成格子狀的溝4。
形成發(fā)光部分3的發(fā)光體，最好是非導(dǎo)電性的材料，如果該材料適用于已有熒光元件，則也可以適用于本發(fā)光體，例如，能夠使用市場上出售的電視機用的紅色熒光體(Y2O2SEu，Tb)和藍色熒光體(SrHfO3Tm)等。
此外，這里，所謂非導(dǎo)電性指的是電阻率在106Ω·cm以上。作為發(fā)光體的材料他特別最好用108Ω·cm以上的材料。(當(dāng)然也可以用絕緣性材料)又，形成發(fā)光部分3的發(fā)光體既可以是有機發(fā)光體又可以是無機發(fā)光體，但是從給予電能量時(特別是給予電子束時)的穩(wěn)定性高(難以惡化)來看，最好用無機發(fā)光體。當(dāng)然，也可以將無機發(fā)光體和有機發(fā)光體混合起來形成發(fā)光部分3，也可以將不同種類的無機發(fā)光體混合起來形成發(fā)光部分3，也可以將不同種類的有機發(fā)光體混合起來形成發(fā)光部分3。
這里，我們說明作為形成發(fā)光部分3的發(fā)光體的優(yōu)先樣態(tài)的非導(dǎo)電性無機發(fā)光體。此外，作為無機發(fā)光體，可以用作廣泛用于圖象顯示管，熒光管，X射線·放射線用，其它熒光顯示管用等的用途中的一般的發(fā)光體。
作為無機發(fā)光體的代表例是無機熒光體，但是無機熒光體一般生產(chǎn)成粉末狀，使這種熒光體粉末附著在基材2上形成發(fā)光部分3是一般的方法。此外，可以在金屬板(基材)2和粉末層(發(fā)光部分)3之間介入適宜的絕緣薄膜。
而且，作為本發(fā)光構(gòu)造體的一個大特征是如上所述在發(fā)光部分3上形成格子狀的溝4。這種溝4，例如，是用后述方法使熒光體粉末附著在基材2上形成發(fā)光部分3后，通過用例如鑷子尖端那樣的銳利工具進行切削很容易形成這個發(fā)光部分3。這里，溝4是在圖1(A)上，由沿上下(縱)方向設(shè)置的多條縱溝4a和沿左右(橫)方向設(shè)置的多條橫溝4b構(gòu)成的。
熒光部分3是通過從外部非接觸地(不與能量源直接接觸)給予電子束，電荷和電場那樣的電能進行發(fā)光的，但是本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在對發(fā)光構(gòu)造體進行種種實試驗的過程中，通過在熒光部分3上設(shè)置格子狀的山，溝，孔，突起中任何一種或?qū)⑺鼈冎袃蓚€以上組合起來進行設(shè)置，在發(fā)光構(gòu)造體3的表面上形成微細(xì)的凹凸構(gòu)造，當(dāng)給予經(jīng)粗糙化的發(fā)光部分3的能量超過所定閾值時，在凹凸近旁產(chǎn)生新的發(fā)光光譜成分，使發(fā)光強度增加的傾向上升，對于給予的能量發(fā)光部分3的輸出光強度(發(fā)光強度)超線性地增加，同時根據(jù)條件與給予發(fā)光部分3的能量(激勵能量)對應(yīng)發(fā)光顏色在這種閾值前后發(fā)生變化。這時，從發(fā)光部分產(chǎn)生的光，通常是非相干光。這里非相干性(非干涉性)指的是從發(fā)光體任意2點發(fā)出的光相互之間不發(fā)生干涉，非相干光可以與激光等那樣的干涉光區(qū)別開來。
這里，所謂微細(xì)的凹凸構(gòu)造是在該表面上具有突起(凸部)，微小細(xì)孔(凹部)，具有波形·矩形等的凹凸截面形狀的那種構(gòu)造，是通過規(guī)則或不規(guī)則地配置這些突起·細(xì)孔，波形·矩形等的凹凸截面形狀構(gòu)成的那種構(gòu)造。
一般地，凹凸構(gòu)造最好是三角錐，四角錐和圓錐等那樣的錐體，截頭三角錐，截頭四角錐和截頭圓錐等那樣的截頭錐體，頭部由成山型和半球狀的準(zhǔn)錐體構(gòu)成的多個凸部，和與這些凸部相對的多個凹部形成的凹凸模樣狀的構(gòu)造，特別是，由錐體，頭部成山型和半球狀的準(zhǔn)錐體構(gòu)成的多個凸部，和與這些凸部相對的凹部構(gòu)成凹凸模樣狀的構(gòu)造。既可以規(guī)則地配置也可以不規(guī)則地配置這些凹部和凸部。又，也可以一面使上述凹部形成連續(xù)地連接起來的溝狀，一面使上述凸部形成連續(xù)地連接起來的山脈狀。
對表面實施粗糙化(凹凸化)前的發(fā)光部分的層厚沒有特別的限定，只要具有能夠?qū)Π纪箻?gòu)造進行無障礙加工的厚度就行。上述層厚的優(yōu)先范圍為100μm～3000μm。因為在粗糙化表面上凹凸形狀過小時(凹部和凸部的高低差過小時)很難得到發(fā)光，所以可以忽略20μm以內(nèi)的局部變動。換句話說，最好設(shè)定凹部和凸部的高低差大于20μm。
雖然對當(dāng)非接觸地將能量給予這種凹凸形狀的發(fā)光構(gòu)造體時引起的發(fā)光狀態(tài)變化的機理還沒有明確的解析，但是特別地，對于當(dāng)激勵能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性地增加的情形已經(jīng)推定了下述那樣的機理。
即，當(dāng)將電子束照射等的能量給予發(fā)光部分3時，激勵形成發(fā)光部分3的發(fā)光體母體，在發(fā)光體中產(chǎn)生電子孔穴對。然后，通過這種電子孔穴對帶著能量向發(fā)光體的發(fā)光中心移動產(chǎn)生發(fā)光就成為從通常的發(fā)光構(gòu)造體(熒光元件)得到發(fā)光的機理。
而且，因為熒光體粉末層(發(fā)光部分)3是非導(dǎo)電性的，所以這個粉末層3帶電。這里，通過如上所述地在發(fā)光部分3上設(shè)置溝4等，在發(fā)光部分3上形成厚度不均勻的微細(xì)的凹凸構(gòu)造，發(fā)光部分3的電場變得不均勻，在凹凸構(gòu)造近旁產(chǎn)生局部高電場。即，產(chǎn)生由于表面粗糙化引起電場集中的場所。這里，只要使發(fā)光部分3的微細(xì)的凹凸形狀具有不能產(chǎn)生均勻電場的構(gòu)造就行，這一點是非常重要的。
這樣，在發(fā)光部分3極容易帶電的情形中，隨著從外部給予的能量增大，在發(fā)光部分3的表面近旁積累很多電子，與此相應(yīng)地在發(fā)光部分3的表面近旁產(chǎn)生極強的電場。
當(dāng)這個電場的強度增加到所定閾值以上時(即，給予的能量在所定閾值以上時)被深能級俘獲的發(fā)光部分母體的電子和/或空穴通過Poole-Frenkel過程和/或Fowler-Nordheim過程躍遷到導(dǎo)帶和/或價帶，由于電場而加速，激勵發(fā)光中心。進一步/或者，通過加上極強的電場，使封閉電子和/或空穴的勢壘的厚度變薄，通過隧道過程產(chǎn)生載流子注入，這種載流子受到電場加速，激勵發(fā)光中心。
而且，對于在發(fā)光部分3中的發(fā)光中心來說，不僅是有意摻雜的以純金屬·過渡金屬為代表的雜質(zhì)，而且在發(fā)光部分3的制造過程中產(chǎn)生的潛在的點缺陷，線缺陷，面缺陷，表面缺陷也都能成為發(fā)光中心。因此，除了由于給予電子束激勵那樣的能量產(chǎn)生載流子外，還通過在發(fā)光部分3上設(shè)置溝4等使發(fā)光部分3上形成厚度不均勻的微細(xì)的凹凸構(gòu)造，產(chǎn)生上述那樣的高電場，由于這個高電場的影響產(chǎn)生很多載流子。而且，我們可以考慮由于這些載流子，增強了有意摻雜的發(fā)光中心發(fā)出的發(fā)光強度，并進一步，增強了以在制造過程中產(chǎn)生的潛在的缺陷·雜質(zhì)為發(fā)光中心產(chǎn)生的發(fā)光強度。因此，我們可以考慮當(dāng)電子束照射等給予的能量在所定閾值以上時，發(fā)光部分3的發(fā)光強度超線性地增加。
這里，我們說明使發(fā)光部分3的發(fā)光狀態(tài)急劇變化的輸入能量的所定閾值，這種所定閾值與發(fā)光部分3的各種條件有關(guān)，通過調(diào)整這些條件，可以將這種閾值設(shè)定在所要的值上。作為將這種閾值設(shè)定在所要的值上的發(fā)光部分3的各種條件，例如有材質(zhì)，合成條件[熔解的種類和數(shù)量，燒結(jié)溫度，燒結(jié)時間，溫度下降所需時間，后處理(粉碎方法，水洗方法，干燥方法等)]，向基材2涂敷熒光體粉末的方法(附著在基材2上的方法)及其后處理，和在微細(xì)的凹凸構(gòu)造中的凹凸程度(例如厚度的不均勻性，具體地，溝4的數(shù)目，形狀，深度，或發(fā)光部分3的表面粗糙度等)。
又，在圖1所示的例子中，分別以所定的寬度Wa，Wb形成各縱溝4a和各橫溝4b，又，分別以所定的間隔Da，Db形成空的等間隔。又，這里將這種寬度Wa，Wb和間隔Da，Db設(shè)定在1mm左右。又，對于厚度t的發(fā)光部分3，最好使發(fā)光部分3的最大厚度(這里是沒有設(shè)置溝4的部分的厚度)t為最小厚度(這里是設(shè)置了溝4的部分的厚度)t1(＝t-d)的3倍以上[t≥3(t-d)]那樣地設(shè)定溝4的深度d，更好使最大厚度t為最小厚度t1的10倍以上[t≥10(t-d)]那樣地設(shè)定溝4的深度d。特別是，在鄰接的凹部和凸部最好將最大厚度t設(shè)定在最小厚度t1的3倍以上，更好的是設(shè)定在10倍以上。此外，溝4的深度(凸部的高度)d最好在為了能夠確保本發(fā)明的發(fā)光性能的20μm以上。
又，從使發(fā)光部分3的表面的凹凸構(gòu)造非常顯著的觀點出發(fā)，在圖1所示的例子中，最好將最小厚度t1設(shè)定在500μm以下，特別是最好設(shè)定在70μm以下，更好的是設(shè)定在50μm以下。又，最好將最小厚度t1設(shè)定在0.01μm以上，特別是最好設(shè)定在0.5μm以上，更好的是設(shè)定在1μm以上。
又，在圖1所示的例子中，最大厚度t最好在100μm以上，特別是最好在200μm以上。又，最大厚度t最好在3mm以下，特別是最好在500μm以下。
同樣地，從使發(fā)光部分3表面的凹凸構(gòu)造非常顯著的觀點出發(fā)，在圖1所示的例子中，凹凸形狀的傾斜角α最好在30度到150度范圍內(nèi)，更好的是在50度到130度范圍內(nèi)，在50度到88度范圍內(nèi)尤其是最好的。這里所說的凹凸面傾斜角α指的是凹凸形狀的側(cè)面(頂面·底面以外的面)對與基片平行的面形成的角度。
發(fā)光部分3的層厚和凹凸形狀的上述參數(shù)如果用非接觸式的三維測定裝置(例如激光顯微鏡)則可以很容易地測定。例如，如果用MITUTOYO公司制造的圖象計測CNC三維測定裝置和KEYENCE公司制造的超深度形狀測定顯微鏡，則可以測定一個凹凸形狀的最大厚度·最小厚度和凹凸面的傾斜角。
上述那樣的溝4，如果是通過使發(fā)光部分3的厚度不均勻等使發(fā)光部分3形成微細(xì)的凹凸構(gòu)造，則對其形狀沒有任何限定。
例如，各尺寸Wa，Wb，Da，Db不限定于上述尺寸值。又，也可以將設(shè)置了凹凸的發(fā)光部分3設(shè)置在基材2的端部。進一步，也可以等間隔地形成各縱溝4a，同樣地，也可以等間隔地形成各橫溝4b。又，溝4形成縱溝4a和橫溝4b大致正交的格子狀，但是沿第1方向以等間隔或不規(guī)則間隔形成的多條溝和沿第2方向以等間隔或不規(guī)則間隔形成的多條溝也可以傾斜地相交。
又，也可以只設(shè)置少量或大量的縱溝4a，同樣地也可以只設(shè)置少量或大量的橫溝4b，或者，也可以不規(guī)則間隔地和沿不規(guī)則方向形成的多條溝。
又，也可以如圖2(A)，(B)所示構(gòu)成發(fā)光元件1′。發(fā)光元件1′通過具備基材2，在基材2上形成的發(fā)光部分3和在發(fā)光部分3上形成的溝4′構(gòu)成。在圖2(A)中，溝4′是由在上下方向等間隔地并列的多條橫溝4b′構(gòu)成的，而各橫溝4b′是沿左右方向形成的。各橫溝4b′是具有圖2(B)所示的波形的截面形狀，最深的地方差不多達到基片2那樣地構(gòu)成的。
進一步，也可以既在溝中用沒有銳角的工具等間隔或不規(guī)則間隔地形成穿過發(fā)光部分3的孔，又隨機地在發(fā)光部分3上設(shè)置形狀不規(guī)定的缺陷，也可以將溝，孔和沒有特定形狀的缺陷混在一起設(shè)置在發(fā)光部分3上。
又，這里，我們說明將應(yīng)該在基材2上形成發(fā)光部分3的熒光體粉末粘附在基材2上的方法，作為這種粘附方法，例如有沉淀涂敷，撤粉，浸涂，蒸發(fā)，熔蝕，濺射，CVD，用毛刷等工具進行涂敷的方法等。
下面，我們說明將水玻璃水溶液作為粘合劑通過沉淀涂敷進行粘附的方法和不用粘合劑通過撤粉進行粘附的方法。
開始時，我們說明將水玻璃水溶液作為粘合劑進行沉淀涂敷的一個例子。首先，將175ml(毫升)的離子交換水和25ml的高濃度水玻璃水溶液(高濃度的硅酸鉀水溶液)混合起來制成水玻璃水溶液，將只有20ml的這種水玻璃水溶液注入100ml容量的燒杯中，進一步，將0.2945g的熒光體粉末加入這個燒杯中，使水玻璃水溶液和熒光體粉末混合。對這種水玻璃水溶液和熒光體粉末的混合溶液進行10分鐘左右的超聲波分散。
接著，將只有25ml的醋酸鋇水溶液(重量百分比為0.05％)注入100ml的燒杯中，以裝載在Al板上的狀態(tài)將2塊基材2(例如銅制的)浸漬在這個燒杯內(nèi)的醋酸鋇水溶液中。然后，將加入超聲波分散結(jié)束后的熒光體粉末的水玻璃水溶液(水玻璃水溶液和熒光體粉末的混合溶液)一面注入裝著基材2和醋酸鋇水溶液的燒杯中一面進行攪拌。然后，當(dāng)在這種醋酸鋇水溶液和水玻璃水溶液的混合溶液中的熒光體粉末的沉淀結(jié)束時，從這種混合溶液取出Al板和基材2，對這個基材2進行1天左右的自然干燥。因此，通過使熒光體粉末粘附在基材2上在基材2上形成發(fā)光部分3。
其次，我們說明通過撤粉，不用粘合劑將粉末(熒光體粉末)粘附在基材2上的方法。在這個方法中，例如，將兩面膠帶的一個粘著面黏著在基材2的表面上后，將熒光體粉末振抖地撤到這個兩面膠帶的另一個面上，通過兩面膠帶將熒光體粉末粘附在基材2上(在基材2上形成發(fā)光部分)。
當(dāng)用水玻璃水溶液作為粘合劑時，因為水玻璃水溶液具有導(dǎo)電性，導(dǎo)致當(dāng)發(fā)光部分3包含水玻璃成分時，發(fā)光部分3的非導(dǎo)電性降低(＝帶電性降低)的顧慮，所以不需要水玻璃水溶液那樣的粘合劑的撤粉法作為將熒光體粉末粘附在基材2上的方法是很好的。
此外，撤粉不一定使用粘合膠帶，也可以在將粘合劑(例如醋酸鋇水溶液)涂敷在基材2上后，將粉體(熒光體粉末)散布在這個基材2上進行干燥來實現(xiàn)。
現(xiàn)在我們說明更具體的撤粉實施例。用吸液管采取2滴左右(約0.5ml)的硅酸鉀水溶液(濃度為8.03％重量百分比，比重為1.244)，滴在鍍鎳的銅制基片上(28mm×20mm)，而且，對該銅制基片只進行2～3小時的自然干燥，或用烘箱等進行強制干燥。接著用吸液管采取1滴左右(約0.2ml)的醋酸鋇溶液(濃度為0.05％重量百分比)，滴在上述基片的涂敷了硅酸鉀水溶液并進過干燥的部位。
通過這些處理，在基片上生成二氧化硅的溶膠狀物體。通過撤粉在該溶膠狀物體上涂敷熒光體粉末。這時，最好以涂敷膜的重量密度為50mg/cm2～100mg/cm2左右進行上述涂敷，但是對此沒有特別的限定。涂敷熒光體粉末后，通過真空干燥進行干燥，完成了撤粉涂敷膜。
將熒光體粉末粘附在基材2的方法不限定于上述方法，但是最好是如上述撤粉那樣地，能夠形成不給予導(dǎo)電性地保持熒光體粉末的非導(dǎo)電性使發(fā)光部分容易帶電的方法(包含能夠容易地變更成將熒光體粉末粘附在基材2上后通過后處理使發(fā)光部分3容易帶電的構(gòu)造)。
作為本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的一個實施形態(tài)的發(fā)光元件，可以如上述地構(gòu)成，通過在非導(dǎo)電性的發(fā)光部分3上設(shè)置溝4等使發(fā)光部分3形成厚度不均勻的微細(xì)凹凸形狀的構(gòu)造，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)發(fā)生了下列那種現(xiàn)象。
即，我們發(fā)現(xiàn)，通過給發(fā)光部分3以能量從發(fā)光部分3輸出的發(fā)光強度，當(dāng)給予的能量超過所定閾值時，對于這種能量輸入發(fā)光強度超線性地增加，并且得到比已有熒光元件(發(fā)光構(gòu)造體)高出極多的發(fā)光強度，進一步，與條件有關(guān)，與給予發(fā)光體的能量(激勵能量)相對應(yīng)，發(fā)光顏色在這種閾值前后變化。
如果根據(jù)本發(fā)光元件，則因為與這樣輸入的能量大小對應(yīng)，以這種閾值為界線發(fā)光部分3的發(fā)光強度急劇地變化，所以，例如，通過對發(fā)光部分3的發(fā)光狀態(tài)(發(fā)光強度和發(fā)光顏色)進行監(jiān)視，當(dāng)輸入發(fā)光部分3的能量比所定值(閾值)高或低時，能夠視覺地對它進行檢測。所以，可以用作檢測裝置和警報裝置。
又，因為以閾值為界線發(fā)光部分3的發(fā)光強度急劇地變化，所以，可以提取以這種閾值為界線的發(fā)光狀態(tài)的變化作為接通斷開信號，從而可以用作存儲器和各種控制元件。
進一步，因為能夠得到比已有技術(shù)高的發(fā)光強度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度的照明裝置等的照明體。本發(fā)光構(gòu)造體作為照明體不僅能夠適用于后面通過用途例述說的圖象管，陰極射線管等的顯示管，而且能夠適用于室內(nèi)照明，投影，后照光等。
總之，如果根據(jù)本發(fā)光元件，通過利用這種發(fā)光狀態(tài)的急變和高輸出，可以為廣大范圍中的領(lǐng)域帶來有益的效果，可以說是極其重要的發(fā)明。進一步，因為對于已有的熒光元件(發(fā)光構(gòu)造體)，只要通過簡單地設(shè)置溝道等就能使發(fā)光部分形成微細(xì)的凹凸構(gòu)造，所以能夠利用已有的熒光元件的制造工藝，又，能夠原封不動地將關(guān)于已有熒光元件的已經(jīng)積累起來的各種豐富的知識應(yīng)用于本發(fā)光元件的制造和開發(fā)。
此外，本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體(發(fā)光元件)不限定于上述實施形態(tài)，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進行變更。
例如，在上述實施形態(tài)中，在發(fā)光部分3的整個區(qū)域上設(shè)置溝4，但是也可以在發(fā)光部分3的一部分上設(shè)置溝4。即便在這種情形中，在設(shè)置了溝4的發(fā)光部分3的區(qū)域上，與輸入能量對應(yīng)以所定閾值為界線發(fā)光狀態(tài)會發(fā)生急變。
又，在上述實施形態(tài)中，我們說明了由熒光體構(gòu)成本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的發(fā)光部分的例子，但是不僅可以用熒光體，也可以用其它的發(fā)光體。(實施例)下面，我們進一步用附圖具體地說明本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的實施例。圖3～圖8是表示本實施例的發(fā)光元件和作為比較對象的熒光元件。此外，在圖4，圖5，圖7，圖8中，圖中的標(biāo)記點表示實際測定值，，將這些標(biāo)記點光滑地連接起來作成發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系曲線。又，我們用用于說明上述實施形態(tài)的圖1(A)，(B)和用于說明已有技術(shù)的圖11(A)，(B)進行說明。此外，本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體不限定于這些實施例。(A)第1實施例在本實施例中，這種發(fā)光元件1A，與上述實施形態(tài)發(fā)光元件1相同如圖1(A)，(B)所示，是通過具備基材2，在基材2上形成的發(fā)光部分3和在發(fā)光部分3上形成格子狀的溝4構(gòu)成的。用銅板制成基材2，又，通過用水玻璃水溶液沉淀涂敷粉末狀的電視機用的紅色熒光體(Y2O2SEu，Tb)并進行充分干燥在基材2上形成發(fā)光部分3。
又，格子狀的溝4是以等間隔(例如1mm)分別并列多條縱溝4a和多條橫溝4b形成的，通過例如鑷子尖端那樣的銳角工具切削發(fā)光部分3分別制成各溝4a，4b。
凹凸形狀的各種參數(shù)，用非接觸式的三維測定裝置測定，結(jié)果是最大厚度在200μm～500μm范圍內(nèi)，最小厚度在20μm～50μm范圍內(nèi)，凹凸面的傾斜角在50度～88度范圍內(nèi)。
又，制成作為發(fā)光元件1A的比較對象的已有構(gòu)造的熒光元件101A。這個已有構(gòu)造的熒光元件101A，除了不設(shè)置溝4外與發(fā)光元件1A的構(gòu)成相同，又它的制造方法除了沒有設(shè)置溝4的程序外與制造發(fā)光元件1A的方法相同。即，這個已有構(gòu)造的熒光元件101A，如圖11(A)，(B)所示，具備銅制的基材102和在該基材上形成的熒光部分103地構(gòu)成，熒光部分103是通過用水玻璃水溶液沉淀涂敷粉末狀的電視機用的紅色熒光體(Y2O2SEu，Tb)形成的。
然后，用如圖3所示的實驗裝置50對這些發(fā)光元件1A和已有熒光元件101A進行發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系的測定。
這里，我們說明實驗裝置50，實驗裝置50，如圖3所示，是通過具備收容測定試料(熒光元件)1A，101A的測定時內(nèi)部達到中等真空(例如約10-5Pa)的真空裝置51，用電子束著照射真空裝置51內(nèi)的測定試料的電子槍52，向電子槍52提供高電壓電力的高壓電源53，使真空裝置51內(nèi)達到真空的濺射離子泵54A及渦輪分子泵54B，和用于觀察真空裝置51內(nèi)部的觀察窗55構(gòu)成的，觀察窗55也可用作將電子束測定裝置56或發(fā)光光譜測定裝置(圖中未畫出)裝入真空裝置51內(nèi)部的裝入口。
在這樣的裝置50中，首先，在真空裝置51內(nèi)設(shè)置發(fā)光元件1A和熒光元件101A后，通過適當(dāng)?shù)夭僮鳛R射離子泵54A及渦輪分子泵54B使真空裝置51內(nèi)部達到所定的真空度(例如約10-5Pa)。然后，使高壓電源53工作，從電子槍52將電子束照射到真空裝置51內(nèi)的發(fā)光元件1A和熒光元件101A上，用電子束測定裝置56測定發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系。
圖4所示的圖是雙對數(shù)圖，縱軸表示發(fā)光元件或熒光元件的發(fā)光強度I，橫軸表示提供給電子槍52的電流值A(chǔ)(即給予發(fā)光元件1A或熒光元件101A的能量)。在已有熒光元件101A中，如圖4中的(1)所示，發(fā)光強度I在電流值A(chǔ)達到30μA附近前與電流值A(chǔ)的增加對應(yīng)地單調(diào)增加，但是從電流值A(chǔ)超過30μA開始發(fā)光強度I減少。
與此相對，本發(fā)光元件1A的發(fā)光強度I，如圖4中的(2)所示，在電流值A(chǔ)達到20μA附近前與已有熒光元件101A大致相同地與電流值A(chǔ)的增加對應(yīng)地單調(diào)增加，但是從電流值A(chǔ)超過20μA開始與已有熒光元件101A相反，該增加傾向急劇上升，超線性地增加得到極高的發(fā)光強度。
即，我們已經(jīng)證實，通過在發(fā)光部分3上設(shè)置溝4，使發(fā)光部分3形成厚度不均勻的微細(xì)的凹凸構(gòu)造，電流值A(chǔ)超過所定閾值A(chǔ)0(這里約為20μA)時發(fā)光強度超線性地增加，并且得到比已有熒光元件101A高得多的輸出。
此外，電流值A(chǔ)在閾值A(chǔ)0以下時，本發(fā)光元件1A的發(fā)光強度I比已有熒光元件101A低，但是這是因為為了使本發(fā)光元件1A的包含溝4的發(fā)光部分3的面積和已有熒光元件101A的熒光部分103的面積一致，所以本發(fā)光元件1A與已有熒光元件101A比較，其發(fā)光部分3的面積減少了設(shè)置溝4的部分。(B)第2實施例在本實施例中，用本發(fā)明者中的數(shù)名發(fā)明者發(fā)明的藍色熒光體(SrHfO3Tm)，制造作為本發(fā)明的第2實施例的(有溝4)的發(fā)光元件1B和已有構(gòu)造的(沒有溝4)熒光元件101B。
即，發(fā)光元件1B，與上述第1實施例的發(fā)光元件1A相同如圖1(A)，(B)所示，是通過具備銅制的基材2，發(fā)光部分3和格子狀的溝4構(gòu)成的。發(fā)光部分3是通過在基材2上用水玻璃水溶液沉淀涂敷藍色熒光體(SrHfO3Tm)的粉末并進行充分干燥在基材2上形成的。
又，已有構(gòu)造的熒光元件101B，如圖11(A)，(B)所示，是通過具備銅制的基材102和在該基材上用水玻璃水溶液沉淀涂敷藍色熒光體(SrHfO3Tm)形成的熒光部分103構(gòu)成的。
此外藍色熒光體(SrHfO3Tm)的粉末合成能夠根據(jù)在日本平成8年公開的專利8-283713，日本平成10年公開的專利10-121041，日本平成10年公開的專利10-121043上記載的方法進行。
通常，在藍色熒光體的粉末合成中，使Sr(鍶)的氧化物，水氧化物，碳酸鹽或硝酸鹽等和Hf(鉿)的氧化物等以所定的重量充分混合，將該混合物裝入坩堝等耐熱容器中，在空氣或氧化氣氛中在800～1600℃加熱1～12小時進進行一次以上的燒結(jié)制成這種混合物。這里，具體地如下進行藍色熒光體的粉末合成。
準(zhǔn)備好作為原料的SrCo3(4N)，HfO2(3N)，Tm2O3(粉末，3N)，Tm(NO3)3(溶液，3N)。又用堿金屬鹽化物(碳酸鹽，硝酸鹽等)作為熔劑，但是這里用Na2CO3(4N)，它的量只為制造的熒光體的10％克分子，這較容易。此外，上述括號內(nèi)的數(shù)值表示純度。
然后，用化學(xué)計量比稱量它們，在研缽中進行濕式混合，裝入氧化Al坩堝等耐熱容器中，在空氣或氧化氣氛中在1600℃加熱4～5小時進行燒結(jié)。然后，對該燒結(jié)物進行粉碎，水洗，干燥和過篩，除去粗粒子，實現(xiàn)了藍色熒光體(SrHfO3Tm)的粉末合成。
然后，在圖3所示的裝置50中，用電子束測定裝置56對發(fā)光元件1B和熒光元件101B進行發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系的測定，進一步，用發(fā)光光譜測定裝置進行發(fā)光光譜的測定。圖5表示關(guān)于發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系的測定結(jié)果，圖6表示發(fā)光光譜的測定結(jié)果。此外，進行發(fā)光光譜的測定時，在圖3中代替電子束測定裝置56裝入發(fā)光光譜測定裝置(圖中未畫出)。
首先，我們說明關(guān)于發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系的測定結(jié)果。在圖5的雙對數(shù)圖中，縱軸表示發(fā)光元件或熒光元件的發(fā)光強度I，橫軸表示提供給電子槍52的電流值A(chǔ)。在沒有溝的已有熒光元件101B中，如圖5中的(3)所示，發(fā)光強度I在電流值A(chǔ)達到30μA附近前與電流值A(chǔ)的增加對應(yīng)地單調(diào)增加，但是從電流值A(chǔ)超過30μA開始增加的傾向減少，從電流值A(chǔ)超過100μA開始發(fā)光強度I達到飽和。
另一方面，在有溝4的本發(fā)光元件1B中，如圖5中的(4)所示，發(fā)光強度I在電流值A(chǔ)達到100μA附近前與電流值A(chǔ)的增加對應(yīng)地大致單調(diào)增加，但是從電流值A(chǔ)超過100μA開始與已有熒光元件101A相反，該增加傾向急劇上升，發(fā)生超線性地增加。即，我們將100μA作為所定閾值A(chǔ)0，當(dāng)電流值A(chǔ)超過這個閾值A(chǔ)0(這里約為100μA)時發(fā)光強度I超線性地增加。
下面，我們說明發(fā)光光譜的測定結(jié)果。圖6是關(guān)于本發(fā)光元件1B的圖，表示當(dāng)向電子槍52提供比閾值A(chǔ)0大的電流值A(chǔ)時，發(fā)光元件1B的發(fā)光光譜，橫軸表示發(fā)光波長λ[nm]，縱軸表示發(fā)光強度I。
如圖6所示，在波長λ為450nm附近產(chǎn)生發(fā)光強度I的峰值(發(fā)光峰)S1。這個發(fā)光峰S1是由構(gòu)成發(fā)光部分3的藍色熒光體(SrHfO3Tm)的發(fā)光中心Tm引起的藍色發(fā)光光譜，即便當(dāng)電流值A(chǔ)比閾值A(chǔ)0低時，在本發(fā)光元件1B中也發(fā)生藍色發(fā)光光譜，又，如果使用這個藍色熒光體則在已有構(gòu)造的熒光元件中也發(fā)生藍色發(fā)光光譜。
可是，在本發(fā)光元件1B中，當(dāng)電流值A(chǔ)超過閾值A(chǔ)0時，如圖6所示，除了這個藍色發(fā)光光譜S1外，新發(fā)生在波長λ從500nm到1200nm范圍內(nèi)的寬的發(fā)光光譜S2，發(fā)光顏色成為白色。
所以，從這個測定，我們證實了通過在發(fā)光部分3上設(shè)置溝4，使發(fā)光部分3形成厚度不均勻的微細(xì)的凹凸構(gòu)造，當(dāng)電流值A(chǔ)超過所定閾值A(chǔ)0時發(fā)光強度I超線性地增加，進一步，發(fā)光顏色發(fā)生變化(這時從藍色變成白色)。(C)第3實施例作為本發(fā)明的第3實施例的發(fā)光元件1C，如圖1(A)，(B)所示，是通過具備銅制的基材2，在基材2上撒粉形成熒光體粉末的發(fā)光部分3和在發(fā)光部分3上形成的格子狀溝4構(gòu)成的，用包含10％克分子的KCl作為熔劑的藍色熒光體(SrHfO3Tm)的粉末作為熒光體粉末。用如圖3所示的實驗裝置50對這個發(fā)光元件1C測定的發(fā)光強度的電流依賴關(guān)系如圖7所示。
在圖7的雙對數(shù)圖中，縱軸表示發(fā)光元件的發(fā)光強度I，橫軸表示提供給電子槍52的電流值A(chǔ)。
在本實施例的發(fā)光元件1C中，如圖7所示，將在10μA附近的電流值A(chǔ)作為所定閾值A(chǔ)0，一旦超過這個閾值A(chǔ)0(這里約為100μA)時發(fā)光強度I就立即下降，在與比閾值A(chǔ)0低的區(qū)域大的增加傾向中發(fā)生超線性地增加。
在本實施例的發(fā)光元件1C中的閾值A(chǔ)0約為10μA，與上述各實施例的發(fā)光元件1A，1B的閾值A(chǔ)0約為100μA比較是一個相當(dāng)?shù)偷闹?。我們將下列情況考慮為能夠使閾值A(chǔ)0如此下降(在低的電流值A(chǔ)得到超線性的發(fā)光強度上升和增加傾向上升)的主要因素。
即，如上所述，我們能夠推定當(dāng)輸入發(fā)光元件的能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性地上升是由發(fā)光部分3的帶電性引起的，并且能夠推定帶電性越大就能使這個閾值降得越低。在本發(fā)明的發(fā)光元件中，可以用非導(dǎo)電性材料作為使發(fā)光部分3具有帶電性的熒光體粉末，但是在上述各實施例的發(fā)光元件1A，1B中，為了在基材2上形成發(fā)光部分3用具有導(dǎo)電性的水玻璃作為粘合劑，由于發(fā)光部分3含有水玻璃成分，發(fā)光部分3的非導(dǎo)電性被稀釋使帶電性有若干下降。與此相對，在本第3實施例中，因為不用水玻璃通過撒粉形成發(fā)光部分，所以能夠通過維持非導(dǎo)電性而維持高的帶電性，從而我們能夠推定能夠在比上述各實施例的發(fā)光元件1A，1B低的電流值A(chǔ)得到超線性的發(fā)光強度上升。(D)比較實施例作為熒光體粉末，使用具有導(dǎo)電性的市售的熒光體ZnO(電阻率推定為10～300Ω·cm)，與上述第1實施例和第2實施例相同地進行實驗。
即，如圖1(A)，(B)所示，用水玻璃水溶液將熒光體粉末ZnO沉淀涂敷在銅制的基材1上并進行充分干燥，在基材1上形成形成粉末層(發(fā)光部分)3，用鑷子等的尖端那樣的銳利工具在這個粉末層3上設(shè)置1mm間隔的格子狀溝4制成發(fā)光元件1D，又，如圖11(A)，(B)所示，用水玻璃水溶液將熒光體粉末ZnO沉淀涂敷在基材1上并進行充分干燥，在基材1上形成粉末層(熒光部分)3，制成已有構(gòu)造的熒光元件101D。
對于這些發(fā)光元件1D和熒光元件101D用圖3所示的實驗裝置50分別測定發(fā)光強度的電子束電流依賴關(guān)系，其結(jié)果如圖8所示。
在圖8的雙對數(shù)圖中，縱軸表示發(fā)光元件或熒光元件的發(fā)光強度I，橫軸表示提供給電子槍52的電流值A(chǔ)。此外，發(fā)光元件1D(有溝)由圖中的(6)表示，熒光元件101D(無溝)由圖中的(5)表示。
從圖8還可以看到，與發(fā)光元件1D和熒光元件101D無關(guān)(即與有溝無溝無關(guān))，發(fā)光強度I在電流值A(chǔ)為100μA附近顯示出最高值，在此以上的電流值A(chǔ)發(fā)光強度I下降。即，當(dāng)用導(dǎo)電性熒光體構(gòu)成發(fā)光部分時，不能發(fā)生以所定閾值為界線與電流值A(chǔ)對應(yīng)地發(fā)光強度I超線性增加的現(xiàn)象，不能得到由溝4引起的效果。
我們能夠推定這是因為，即便通過設(shè)置溝4使發(fā)光部分3的厚度不均勻地微細(xì)凹凸構(gòu)造化，形成容易存儲電荷的構(gòu)造，但由于粉體(熒光體)本身具有導(dǎo)電性帶電性很低的緣故，得到上述現(xiàn)象(以所定閾值為界線與電流值A(chǔ)對應(yīng)發(fā)生發(fā)光強度I超線性增加的現(xiàn)象)，證實了本發(fā)明者對是由于發(fā)光部分3的帶電性引起的推定結(jié)果。(E)第1用途例下面，我們參照


將本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體應(yīng)用于熒光顯示裝置(照明體)的用途例。圖9是表示作為本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的第1用途例的圖象管構(gòu)成的模式圖。
在本圖象管中，如圖9所示，將熒光玻璃62粘合固定在圓筒形玻璃管泡61上，構(gòu)成真空容器(外圍部分)63。然后，在這個真空容器(外圍部分)63內(nèi)，配置熒光面(發(fā)光部分)64，陽極電極結(jié)構(gòu)(基材)65，以及構(gòu)成電子發(fā)射部分(柵極66和陰極67)的陰極結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體適用于上述熒光面64和陽極電極結(jié)構(gòu)65。
陽極電板結(jié)構(gòu)65一般由Al，銅等的金屬電極或電鍍了這些金屬的電極構(gòu)成。電子發(fā)射部分的陰極67由具有代表性的至今一直在使用的燈絲(例如在鎢絲上涂敷作為電子發(fā)射物的氧化鋇，氧化鈣，氧化鍶的發(fā)射體)和碳納米管等構(gòu)成。
在這個圖象管中，在柵極66上加上所定電位，因此形成從電極67發(fā)射電子的狀態(tài)。然后，通過在陽極電極結(jié)構(gòu)65上加上所定電位，使從陰極67發(fā)射的電子加速，撞擊并穿過陽極電極結(jié)構(gòu)65，進一步撞擊熒光面64。結(jié)果，由于電子撞擊引起的激勵，熒光面64顯示出具有與構(gòu)成熒光面64的發(fā)光體相應(yīng)的發(fā)光顏色，透過熒光玻璃62在前面一側(cè)的發(fā)光68。(F)第2用途例下面，我們參照

將本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體應(yīng)用于作為照明體的陰極射線發(fā)光管的用途例。圖10是表示作為本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體的第2用途例的陰極射線發(fā)光管構(gòu)成的模式圖。
在本陰極射線發(fā)光管中，如圖10(A)，(B)所示，由玻璃管泡61A和熒光玻璃62構(gòu)成真空容器(外圍部分)63A。然后，在這個真空容器(外圍部分)63A內(nèi)，配置熒光面(發(fā)光部分)64A，陽極電板結(jié)構(gòu)(基材)65A，以及構(gòu)成電子發(fā)射部分(柵極66A和陰極67A)的陰極結(jié)構(gòu)，將本發(fā)明的發(fā)光構(gòu)造體應(yīng)用于上述熒光面64A和陽極電板結(jié)構(gòu)65A。
陽極電極結(jié)構(gòu)65A一般由Al，銅等的金屬電極或電鍍了這些金屬的電極構(gòu)成。電子發(fā)射部分的陰極67A由具有代表性的至今一直在使用的燈絲(例如在鎢絲上涂敷作為電子發(fā)射物的氧化鋇，氧化鈣，氧化鍶的發(fā)射體)等構(gòu)成。
在這個陰極射線發(fā)光管中，在柵極66A上加上所定電位，因此形為從電極67A發(fā)射電子的狀態(tài)。然后，通過在陽極電極結(jié)構(gòu)65A上加上所定電位，使從陰極67A發(fā)射的電子向陽極電極結(jié)構(gòu)65A加速，撞擊熒光面64A給予沖擊。結(jié)果，由于電子撞擊引起對熒光面64A的激勵，使與構(gòu)成熒光面64A的發(fā)光體相應(yīng)的發(fā)光顏色透過熒光玻璃62A向前面一側(cè)發(fā)光。
如上所述，在上述第1用途例和第2用途例中，由具有表面微細(xì)凹凸構(gòu)造的發(fā)光構(gòu)造體構(gòu)成熒光面64，64A。所以如果根據(jù)上述用途例，則通過在使這種發(fā)光構(gòu)造體的形狀，具體地發(fā)光部分(涂敷層)的表面具有微細(xì)凹凸構(gòu)造上下工夫，能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度的圖象管和陰極射線發(fā)光管等的照明體。
此外，在上述用途例中，我們說明了圖象管和陰極射線發(fā)光管，但是在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以對這樣的用途例進行變更。例如，在圖9所示的上述第1用途例的圖象管中，當(dāng)然也可以倒轉(zhuǎn)陽極電極結(jié)構(gòu)65和熒光面64的位置關(guān)系，使取出發(fā)光的方向向著陰極一側(cè)和形成沒有柵極66的構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是它是通過具備當(dāng)非接觸地給予的激勵能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性增加的非相干光的發(fā)光部分(3)構(gòu)成的。
2.權(quán)利要求項1記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是與該能量相對應(yīng)以上述所定閾值為界線該發(fā)光部分(3)的發(fā)光顏色發(fā)生變化。
3.權(quán)利要求項1記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該能量是電子束，電荷和電場中任何一種樣態(tài)的電能量。
4.權(quán)利要求項1記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該發(fā)光部分(3)具有非導(dǎo)電性。
5.發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是它是通過具有非導(dǎo)電性和表面上微細(xì)的凹凸構(gòu)造，并具備當(dāng)非接觸地給予該凹凸構(gòu)造的能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性增加的發(fā)光部分(3)構(gòu)成的。
6.權(quán)利要求項5記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是通過使該發(fā)光部分(3)的厚度不均勻形成該凹凸構(gòu)造。
7.權(quán)利要求項6記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該發(fā)光部分3的凹部和凸部處的最大厚度為最小厚度的3倍以上。
8.權(quán)利要求項6記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該發(fā)光部分(3)的凹部和凸部處的最大厚度為最小厚度的10倍以上。
9.權(quán)利要求項6記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該發(fā)光部分(3)的最小厚度在500μm以下。
10.權(quán)利要求項6記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該發(fā)光部分(3)的最小厚度在50μm以下。
11.權(quán)利要求項6記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該凹凸構(gòu)造的凹凸面的傾斜角α在30度到150度范圍內(nèi)。
12.權(quán)利要求項6記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該凹凸構(gòu)造的凹凸面的傾斜角α在50度到130度范圍內(nèi)。
13.權(quán)利要求項1記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是該發(fā)光部分(3)是由無機物質(zhì)構(gòu)成的。
14.權(quán)利要求項1記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是將該發(fā)光部分(3)設(shè)置在基材(2)上。
15.權(quán)利要求項14記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是不用水溶性粘合劑將該發(fā)光部分(3)設(shè)置在該基材(2)上。
16.權(quán)利要求項15記載的發(fā)光構(gòu)造體，它的特征是用使發(fā)光部分(3)容易帶電的方法將該發(fā)光部分3設(shè)置在該基材(2)上。
17.照明體，它的特征是使用權(quán)利要求項1或5記載的發(fā)光構(gòu)造體。
18.發(fā)光方法，它的特征是對于具備當(dāng)非接觸地給予的能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性增加的非相干光的發(fā)光部分(3)的發(fā)光構(gòu)造體，給予該閾值以上的能量。
全文摘要
本發(fā)明涉及當(dāng)通過電子束,電荷和電場等給予的激勵能量超過所定閾值時發(fā)光強度超線性地(輸入輸出微分變化率θ增加)增加的發(fā)光構(gòu)造體以及顯示元件和照明體,因此,本發(fā)明通過使發(fā)光構(gòu)造體具有微細(xì)的凹凸構(gòu)造,構(gòu)成發(fā)光構(gòu)造體。
文檔編號H01J63/06GK1362591SQ0114395
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者三上昌義, 山元明, 中村振一郎 申請人:三菱化學(xué)株式會社