專利名稱：熒光體發(fā)光元件及其制造方法、和圖像描畫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由氣相和固相混合的結(jié)構(gòu)組成的多孔體層，特別涉及包括由絕緣體組成的微小粒子構(gòu)成的多孔構(gòu)造的多孔體層的熒光體發(fā)光元件及其制造方法，以及使用該熒光體發(fā)光元件的圖像描畫裝置。
背景技術(shù)：
作為使用由固體產(chǎn)生的放射電子現(xiàn)象而使熒光體發(fā)光的元件以及裝置的代表，可以舉出CRT(Cathode Ray Tube)，但是，近年來將冷陰極型的微小電子發(fā)射元件作為發(fā)射體的薄型場致發(fā)射顯示器(FEDField Emission Display)受到注目。該冷陰極型發(fā)射體無需加熱，是利用隧道效應(yīng)等將電子從固體表面上取出到真空中，被報知的有例如Spingdt型、MIM(Metal-Insulator-Metal)型、BSD(Ballistic electronSurface-emitting Display)型等。
Spingdt型電子發(fā)射元件已在美國專利3665241號等中公開，其作用是在通過硅(Si)和鉬(Mo)等高熔點(diǎn)金屬材料形成的微小圓錐形的發(fā)射體部分的頂端上施加高電場(＞1×109V/m)，使電子放到真空中。
另外，MIM型冷陰極發(fā)射體由將非常薄的絕緣體夾層在一對金屬電極層中的構(gòu)造(金屬—絕緣體層—金屬)組成，通過在兩個金屬電極層之間施加電壓而使貫穿中間絕緣層的電子放出到真空中。
另外，BSD型冷陰極發(fā)射體如特開平8-250766號公報等中記載的那樣，雖然基本上與MIM型的原理相同，但是使用了多孔聚硅作為電子貫穿的層。由于通過這樣的微結(jié)晶狀的硅層而使電子放出，可以提高注入電子的激發(fā)能，所以具有優(yōu)越的放出電子的平行性的特征。
在使用上述的冷陰極發(fā)射體的熒光發(fā)光元件中，將使用Spingdt型的冷陰極發(fā)射體的熒光發(fā)光元件(以下稱第一現(xiàn)有例)在圖8中表示。另外，將使用MIM以及BSD型冷陰極發(fā)射體的熒光發(fā)光元件(以下稱第二現(xiàn)有例)在圖9中表示。
在圖8和圖9中，熒光體發(fā)光元件71、81構(gòu)成圖像描畫裝置畫面中的一個像素。通常，圖像是由多個像素構(gòu)成，所以圖8和圖9是示意地表示一個像素的熒光體發(fā)光元件71、81的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖8所示，在第一現(xiàn)有例中，內(nèi)面(上面)形成了冷陰極放射體部72的板狀背面基材51、和內(nèi)面(下面)形成了由陽極電極57及熒光體層56組成的陽極部53的板狀前面基材58相對地配置，背面基材51的邊緣部分和前面基材58的邊緣部分之間，沿上述邊緣四周地配置隔板61，隔板61和背面基材51以及前面基材58的邊緣部分之間被膠(paste)等所密封。
由此，在背面基材51和前面基材58之間形成氣密空間62，這個氣密空間62實(shí)質(zhì)上維持真空狀態(tài)。Spingdt型發(fā)射體部72具有下部電極52、絕緣體層63、Si和Mo組成的錐形構(gòu)造體53以及門電極54。另外，在門電極54和陽極電極57之間、以及下部電極52和門電極54之間分別施加電壓(59、60)。
在這樣構(gòu)成的第一現(xiàn)有例中，從具有冷陰極放射體部72的錐形構(gòu)造體53發(fā)射到氣密空間62中的電子(以下也稱放射電子)被加在門電極54和陽極電極57之間的電壓所加速并與熒光體層56相碰撞，使得熒光體層56發(fā)光。
另外，如圖9所示，在第二現(xiàn)有例中，在背面基材51的內(nèi)面上，取代第一現(xiàn)有例的Spingdt型發(fā)射體部72，形成MIM或者BSD型發(fā)射體部82。當(dāng)發(fā)射體部82為MIM型時，發(fā)射體部82具有下部金屬電極52、絕緣體層53以及上部金屬電極54。而當(dāng)發(fā)射體部82為BSD型時，發(fā)射體部82具有下部電極52、多孔聚硅層53以及上部電極54。然后在上部金屬電極或上部電極54和陽極電極57之間，以及下部金屬電極或下部電極52和上部金屬電極或上部電極之間分別施加電壓(59、60)。其他點(diǎn)與第一現(xiàn)有例相同。
在這樣使用冷陰極型放射體的現(xiàn)有熒光體發(fā)光元件(第一、第二現(xiàn)有例)中，任何一個都是以在氣密空間62中發(fā)射電子的方式而構(gòu)成，為了維持穩(wěn)定的熒光體發(fā)光特性，在使用隔板61等形成間隔非常窄(大約0.1～1mm左右)的氣密空間62的同時，需要將該氣密空間62維持在高真空狀態(tài)。
所以，在現(xiàn)有的熒光體發(fā)光元件上，存在以下的課題。
第一，必須形成間隔非常窄的氣密空間62，而大面積高精度地制造這樣的氣密空間62十分困難。
第二，由于需要將形成氣密空間62的筐體(由隔板61、背面基材51以及前面基材58組成的筐體)內(nèi)部維持在高真空狀態(tài)，所以該筐體需要具有耐壓構(gòu)造，這樣就要加厚筐體的材質(zhì)。
另外，除了上述第一、第二現(xiàn)有例以外，作為與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)，還存在特開2000-285797號公報中公開的技術(shù)，以及在特許第3112456號公報中公開的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的課題，以提供不需要有保持強(qiáng)度用的筐體的熒光體發(fā)光元件、以及圖像描畫裝置為第一目的。
另外，本發(fā)明是以提供僅僅用低氣密性筐體就可以的熒光體發(fā)光元件、以及圖像描畫裝置為第二目的。
為了達(dá)到上述目的，涉及本發(fā)明的熒光體發(fā)光元件具備用于放射電子的冷陰極型發(fā)射體部；通過來自上述發(fā)射體部放射的電子的碰撞而發(fā)光的熒光體層；和與上述發(fā)射體部相對配置、具有陽極電極和被設(shè)在該陽極電極內(nèi)側(cè)的上述熒光體層的陽極部。由具有絕緣性的多孔體組成的多孔體層被夾在上述發(fā)射體部和上述陽極部之間。
如果采用這樣構(gòu)成，由于被設(shè)在發(fā)射體部和陽極部之間的多孔層在依靠空孔使從發(fā)射體部放射的電子通過的同時，起到作為固體物的作用，所以可以既保持使熒光體層發(fā)光的功能又不需要保持強(qiáng)度用的筐體。
上述多孔體也可由具有三維網(wǎng)絡(luò)狀形成的固體骨架部和該固體骨架部的網(wǎng)孔狀連續(xù)的空孔的固體物組成。
采用這樣構(gòu)成，由于多孔體的連續(xù)空孔作為放射電子的通路而起作用，多孔體的固體骨架部作為固體物而起作用，所以可以實(shí)現(xiàn)更加適宜的多孔體層。
上述多孔體層也可與上述發(fā)射體部相接觸。
上述多孔體層也可與上述陽極部相接觸。
上述多孔體層也可以與上述發(fā)射體部和上述陽極部的任何一個都接觸。
上述多孔體層中的固體骨架部的容積比率優(yōu)選超過0％而在15％以下。采用這樣構(gòu)成，可以既保持多孔體層作為固體物的功能而又降低放射電子的能量損失。
上述多孔體層中的固體骨架部的容積比率優(yōu)選在3％以上15％以下。采用這樣構(gòu)成，可以降低放射電子的能量損失。
上述多孔體層的固體骨架部由相連接的多個粒子組成，上述粒子的粒徑優(yōu)選在3nm以上20nm以下。采用這樣構(gòu)成，可以既保持多孔體層的作為固體物的功能而又降低放射電子的能量損失。
上述粒子的粒徑更優(yōu)選在3nm以上10nm以下。采用這樣構(gòu)成，可以進(jìn)一步降低放射電子的能量損失。
上述發(fā)射體部和上述陽極部之間的區(qū)域的氣壓優(yōu)選在1.33×10-3Pa以上1.01×105Pa以下。采用這樣的構(gòu)成，則用低氣密性的筐體即可。
上述發(fā)射體部和上述陽極部之間的區(qū)域的氣壓更優(yōu)選在1.33×10-2Pa以上1.33×10-1Pa以下。
上述多孔體層也可由SiO2、Al2O3以及MgO中的任何一個構(gòu)成。采用這樣的構(gòu)成，可以形成絕緣性適宜的多孔體層。
上述熒光體層也可在上述多孔體層的空孔部分上用分散了熒光體的多孔熒光體層構(gòu)成。采用這樣的構(gòu)成，由于增大了熒光體的實(shí)際面積，而提高了發(fā)光輝度。
上述多孔熒光體層是由第一以及第二多孔熒光體層構(gòu)成，上述第一多孔熒光體層與上述陽極電極相接觸而形成，而且上述第二多孔熒光體層也可在上述多孔熒光體層之中形成。采用這樣的構(gòu)成，由于熒光體層被設(shè)在多孔體層中，所以那部分的實(shí)際有效的熒光體面積增大，發(fā)光輝度更加提高。
上述發(fā)射體部也可以具有用于提供電子的電子供給層；使上述電子供給層供給的電子能夠移動的電子輸送層；和通過施加在與上述電子供給層之間的電壓而使在上述電子輸送層中移動的電子從上述發(fā)射體部放射的控制電極層。
上述電子輸送層的上述控制電極層側(cè)的表面也可以具有負(fù)的電子親和力或者接近于0的電子親和力。采用這樣的構(gòu)成，由于被從電子供給層供給的電子容易從控制電極層的表面向多孔體層放射，所以放射電子的能量偏差變小。
上述發(fā)射體部也可以由MIM型、BSD型以及Spingdt型中的任何一個的冷陰極型放射體構(gòu)成。
另外，涉及本發(fā)明的熒光體發(fā)光元件的制造方法，是在具備了用于放射電子的冷陰極型發(fā)射體部、通過來自上述發(fā)射體部放射的電子的碰撞而發(fā)光的熒光體層、與上述發(fā)射體部相對配置、具有陽極電極和被設(shè)在該陽極電極內(nèi)側(cè)的上述熒光體層的陽極部的熒光體發(fā)光元件的制造方法中，具有在上述發(fā)射體部和上述陽極部之間設(shè)置多孔體層的工序，上述多孔體層由作為固體物的具有絕緣性的多孔體組成，上述固體物具有三維網(wǎng)絡(luò)狀形成的固體骨架部和該固體骨架部的網(wǎng)格狀連續(xù)空孔。
上述多孔體層也可使用溶膠-凝膠轉(zhuǎn)移反應(yīng)而形成。采用這樣的構(gòu)成，由于可以容易地將多孔體層在大面積上均勻地形成，所以可以實(shí)現(xiàn)熒光體發(fā)光元件的低成本化和高質(zhì)量化。
在形成上述多孔體層時，也可以通過超臨界干燥法將濕潤狀凝膠體構(gòu)造干燥。采用這樣的構(gòu)成，不會引起可能在干燥時發(fā)生的多孔體層的變形以及破壞，容易形成空孔部分多的非常微細(xì)的多孔體層。
另外，涉及本發(fā)明的圖像描畫裝置具備權(quán)利要求1中記載的熒光體發(fā)光元件。采用這樣的構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)不需要保持強(qiáng)度用的筐體的圖像描畫裝置。
本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，可以參照附圖，通過對于以下的適宜的實(shí)施方式的詳細(xì)說明而得到明確。


圖1是示意地表示涉及本發(fā)明第一實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是將用于圖1的多孔體層的多孔體的微細(xì)構(gòu)造放大表示的示意圖。
圖3是示意地表示涉及本發(fā)明第二實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖4是示意地表示涉及本發(fā)明第三實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5是示意地表示涉及本發(fā)明第四實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖6是示意地表示涉及本發(fā)明第五實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖7是示意地表示涉及本發(fā)明第六實(shí)施方式的圖像描畫裝置的構(gòu)成的斷面立體圖。
圖8是示意地表示使用Spingdt型冷陰極發(fā)射體的現(xiàn)有熒光體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖9是示意地表示使用MIM以及BSD型冷陰極發(fā)射體的現(xiàn)有熒光體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
(第一實(shí)施方式)圖1示意地表示涉及本發(fā)明第一實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
在圖1中，本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件11具有板狀的背面基材1和板狀的前面基材8。在背面基材1的內(nèi)面(上面)的指定位置上形成冷陰極型的發(fā)射體部12。
在此，熒光體發(fā)光元件11一般構(gòu)成圖像描畫裝置畫面上的一個像素。由于通常畫面是由多個像素構(gòu)成，所以圖1表示一個像素的熒光體發(fā)光元件11的構(gòu)成。當(dāng)然，也可以將一個像素的熒光體發(fā)光元件11用于顯示。
在前面基材8的內(nèi)面(下面)按照順序形成陽極電極7以及熒光體層6，這些陽極電極7以及熒光體層6構(gòu)成陽極部13。陽極電極7可以對任意數(shù)量的像素逐個設(shè)置，也可以為所有像素設(shè)置一個。
背面基材1和前面基材8按照內(nèi)面相對地以規(guī)定間隔(大約0.1mm以上1mm以下)配置。在背面基材1的內(nèi)面和前面基材8的內(nèi)面之間設(shè)有多孔體層5。
發(fā)射體部12是具有向多孔體層5放射電子的功能的部分，具有在背面基材1上順序形成的電子供給層2、電子輸送層3以及控制電極層4。電子供給層2供給電子、電子輸送層3將上述電子輸送到放射面上，控制電極層4在施加用于輸送和放射電子的電壓的同時，將電子向多孔體層5放射。所以，發(fā)射體部12只要是由具有這些功能的各層所構(gòu)成，向多孔體層5高效地放射電子即可，不必限定于特定的構(gòu)成。具體地說，也可以是Spingdt型、MIM型、BSD型以及其他方式中的任何一種冷陰極型放射體。另外，圖1表示為使用MIM型或者BSD型的冷陰極型放射體構(gòu)成的發(fā)射體部12。
發(fā)射體部12是由MIM型的冷陰極型放射體(以下，簡稱為MIM型)構(gòu)成時，電子供給層2、電子輸送層3以及控制電極層4分別由MIM型的下部金屬電極、絕緣體層以及上部金屬電極所構(gòu)成。使用例如SiO2、Al2O3等作為絕緣體層的材料。
發(fā)射體部12是由BSD型的冷陰極型放射體(以下，簡稱為BSD型)構(gòu)成時，電子供給層2、電子輸送層3以及控制電極層4分別由BSD型的下部金屬電極、多孔聚硅層以及上部電極構(gòu)成。
陽極部13是具有在多孔體層5內(nèi)施加用于加速電子的電壓，和使熒光體發(fā)光的功能的部分，如上所述，具有陽極電極7和熒光體層6。陽極電極7對在多孔體5內(nèi)放射的電子施加加速用電壓(以下稱陽極電壓)，熒光體層6通過電子碰撞而發(fā)光。
在本實(shí)施方式中，由于構(gòu)成為將熒光體層6所發(fā)的光從前面基材8側(cè)發(fā)出，所以陽極電極7是由ITO等組成的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成，前面基材8由透明的玻璃基板等構(gòu)成。
將ZnOZn和ZnS類的熒光體等與所希望的發(fā)光色相配合而選擇的熒光體材料用作熒光體層6的材料。但是，在進(jìn)行上述選擇時，在考慮被加速的放射電子所帶的能量值，即，陽極電壓值的情況下，選擇效率最好的熒光體材料就十分重要。
在電子供給層2和控制電極層4之間，通過控制電源9施加電子放射用電壓；在控制電極層4和陽極電極7之間，通過加速電源10施加陽極電壓。
接下來，對于帶有本發(fā)明特征的多孔體層5進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2是將用于圖1的多孔體層5的多孔體20的微細(xì)構(gòu)造放大表示的模式圖。
在圖2中，用于本發(fā)明的多孔體(以下，簡稱為多孔體)20是包括形成三維網(wǎng)絡(luò)狀的固體骨架部17和與該固體骨架部17網(wǎng)孔狀連續(xù)的空孔(以下簡稱連續(xù)空孔)18的固體物。多孔體20可以用母材粉體的成型、粉體的燒結(jié)、化學(xué)發(fā)泡、物理發(fā)泡、溶膠-凝膠法(Sol-gel法)等的方法制作。在本發(fā)明的熒光體發(fā)光元件11中，作為多孔體由于具有多個毫微米級大小的空孔而得到理想的效果。
如上所述，多孔體20具有固體骨架部17和連續(xù)空孔18。固體骨架部17優(yōu)選由大小(粒徑)為3nm以上20nm以下的多個粒子連接成三維網(wǎng)絡(luò)狀而構(gòu)成。連續(xù)空孔18作為固體骨架部17的網(wǎng)孔狀的空隙而形成，其大小(直徑)優(yōu)選為10nm以上100nm以下。多孔體20既用固體骨架部17保持作為固體的形狀，還包含多個連續(xù)空孔18。所以，在圖1中，通過加在陽極電極7上的電壓可以使被放射到多孔體層5中的電子如同在空間中移動的電子那樣地動作。
當(dāng)然，被放射的電子的一部分，由于多孔體20的固體骨架部18而散射，失去能量，但是由于固體骨架部18的大小(徑)為數(shù)nm左右，所以被放射的電子的大部分可以照射到熒光體層6上。即，可以使熒光體層6發(fā)光。
另一方面，由于多孔體20通過固體骨架部17而保持作為固體的形狀，所以背面基材1和前面基材8之間的間隔被多孔體層5所保持。與現(xiàn)有例相同，被加在發(fā)射體部12和陽極部13之間的空間被減壓。所以，在本發(fā)明中，構(gòu)成被夾在發(fā)射體部12和陽極部13之間的多孔體層5的多孔體20的連續(xù)空孔18被減壓(有關(guān)本發(fā)明的該減壓的詳細(xì)內(nèi)容將在后面敘述)，外壓(多數(shù)情況下為大氣壓)加在背面基材8以及前面基材1上。但是，與現(xiàn)有例不同，構(gòu)成多孔體層5的多孔體20的固體骨架部17抵抗該外壓。所以，在本實(shí)施方式中，不一定需要設(shè)置需要細(xì)微加工的隔板61。另外，如圖8所示的每一個像素都需要設(shè)置隔板61，但是就多孔體20而言，由于如后所述，只要將成為多孔體20的溶液涂在背面基材1的整個面上即可，所以與現(xiàn)有例相比較，容易制造。另外，無需制作不易制作的高氣密性的筐體。
但是，在熒光體發(fā)光元件11的強(qiáng)度不足的情況下，也可以設(shè)置增強(qiáng)用的筐體。另外，如后所述，在需要?dú)饷艿乇３职l(fā)射體部12和陽極部13之間的情況下，也可設(shè)置用于保持氣密性的筐體。該用于增強(qiáng)及保持氣密性的筐體，可以通過例如和圖8及圖9的現(xiàn)有例相同地、在背面基材1的邊緣部分和前面基材8的邊緣部分之間，沿這些邊緣的四周而配置隔板61，用膠將這些隔板61和背面基材1以及前面基材8的邊緣部分之間密封而構(gòu)成。另外，也可以如圖1所示的那樣，收容熒光體發(fā)光元件11的整體，而且用可以密封的筐體101構(gòu)成。
這樣，作為多孔體20，可以舉出使用溶膠-凝膠法制作的干燥凝膠作為特別有力的候補(bǔ)。在此，所謂干燥凝膠是具有用大小為3nm以上20nm以下的粒子構(gòu)成的固體骨架部18，形成平均空孔徑在10nm以100nm以下范圍內(nèi)的連續(xù)空孔的毫微米級大小的多孔體20。另外，作為其材質(zhì)，施加加速電壓就顯示阻抗比較高的電氣特性的材料就是合適的，其中多孔的氧化硅(氧化硅SiO2)、氧化鋁(氧化鋁Al2O3)、氧化鎂(MgO)等是適宜的。
得到在本發(fā)明中使用的由干燥凝膠組成的多孔氧化硅的方法是由大體上分成得到濕潤凝膠的工序和將其干燥的工序而組成的。
首先濕潤凝膠可以通過將在溶劑中混合了氧化硅的原料進(jìn)行溶膠凝膠反應(yīng)而合成。這時根據(jù)需要使用觸媒。在這個合成的過程中，在溶劑中原料反應(yīng)的同時形成微粒子，這些粒子網(wǎng)絡(luò)化而形成網(wǎng)孔狀的骨架。具體說就是，決定作為固體成分的原料以及溶劑的組成，以得到所規(guī)定的空孔程度的多孔氧化硅。對于按上述組成混合了的溶劑，根據(jù)需要添加并攪拌觸媒和粘度調(diào)整劑等，通過注型/涂敷等而達(dá)到所期望的使用形態(tài)。以此狀態(tài)，通過經(jīng)過一定的時間，溶液凝膠化而得到氧化硅濕潤凝膠。作為制造時的條件，雖然可在作為通常作業(yè)溫度的室溫上下的溫度下進(jìn)行，但是根據(jù)需要有時也加熱到溶劑的沸點(diǎn)以下的溫度。
可以單獨(dú)地或者混合使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷等的烷氧基硅烷化合物、和它們的低聚物、或者硅酸鈉(硅酸鈉)、硅酸鉀等的水玻璃化合物等、或者膠狀氧化硅等作為氧化硅的原料。
作為溶劑只要可以溶解原料形成氧化硅即可，可以單獨(dú)或者混合使用水和甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、甲苯、正己烷等的一般有機(jī)溶劑。
可以使用水和鹽酸、硫酸、乙酸等的酸和氨、吡啶、氫氧化鈉、氫氧化鉀等的堿。
雖然可以使用乙二醇、甘油、聚乙烯醇、硅油等作為粘度調(diào)整劑，但是只要是可以使?jié)駶櫮z達(dá)到所規(guī)定的使用狀態(tài)的話，不必限于這些。
接下來，對由濕潤凝膠得到干燥凝膠的工序進(jìn)行說明。
可以使用自然干燥、加熱干燥、減壓干燥的通常干燥法和超臨界干燥法、凍結(jié)干燥法等作為干燥方法。但是，一般地在通常的干燥法中，由于溶劑蒸發(fā)時的應(yīng)力而導(dǎo)致多孔體20收縮。所以在本發(fā)明中優(yōu)選使用超臨界干燥作為形成干燥凝膠的方法。另外，對于濕潤凝膠的固體成分表面進(jìn)行撥水處理等，也可以防止干燥時的凝膠收縮。
對于該超臨界干燥的溶劑，可以使用濕潤凝膠的溶劑。另外，根據(jù)需要，優(yōu)選置換成在超臨界干燥中容易處理的溶劑。作為置換的溶劑，可以舉出被作為超臨界流體使用的甲醇、乙醇、異丙醇等的醇類和二氧化碳、水等。另外，也可以置換為易于溶于這些超臨界流體的丙酮、乙酸異戊脂、正己烷等的一般容易處理的有機(jī)溶劑。
作為超臨界干燥條件，在高壓釜等的壓力容器中進(jìn)行干燥，例如用甲醇使其達(dá)到壓力為8.09MPa、溫度為239.4℃以上的該臨界條件，并且在溫度一定的狀態(tài)下逐漸地釋放壓力而進(jìn)行干燥。另外在用二氧化碳的情況下，使其達(dá)到7.38Mpa的臨界壓力和31.1℃的臨界溫度以上，同樣地在溫度一定的狀態(tài)下逐漸地釋放壓力而進(jìn)行干燥。另外在用水的情況下，使其在22.04Mpa的臨界壓力，474.2℃的臨界溫度以上進(jìn)行干燥。就干燥而言，需要經(jīng)過通過超臨界流體來更換一次以上濕潤凝膠中的溶劑的時間以上的時間。
用對濕潤凝膠進(jìn)行撥水處理后再進(jìn)行干燥的方法，使用于撥水處理的表面處理劑在濕潤凝膠的固體成分表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。由此可以降低在濕潤凝膠的網(wǎng)孔構(gòu)造的空孔內(nèi)產(chǎn)生的表面張力，抑制在通常的干燥時產(chǎn)生的收縮。
雖然可以用三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷等的鹵系硅烷處理劑和三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧硅烷等的烷氧系硅烷處理劑、六甲基二硅氧烷、二甲基硅氧烷低聚物等的硅系硅烷處理劑、六甲基二硅氨烷等氨系硅烷處理劑、丙醇、丁醇等的醇系處理劑等，但是如果可以得到同樣效果的話，也不限于這些表面處理劑。
另外，不僅是二氧化硅，也可以使用其他的無機(jī)材料和有機(jī)高分子材料等作為本方法得到的干燥凝膠的材質(zhì)。無機(jī)氧化物的干燥凝膠的固體骨架部也可以使用由氧化硅(氧化硅)、氧化鋁(氧化鋁)和氧化鎂等的溶膠凝膠反應(yīng)而得到的一般的陶瓷作為成分。
另外，多孔體20除了上述的干燥凝膠之外，例如也可以使用將氧化硅、氧化鋁和氧化鎂等的陶瓷粉末燒結(jié)而得到的燒結(jié)體。
接下來，對于以上那樣構(gòu)成的熒光體發(fā)光元件11的動作進(jìn)行說明。
在圖1以及圖2中，通過控制電源9在電子供給層2和控制電極層4之間施加放射電子用的電壓的同時，通過加速電源10在電子供給層2和控制電極層4之間施加陽極電壓，電子被從電子供給層2供給到電子輸送層3，該被供給電子在通過電子輸送層3被從控制電極層4放射到多孔體層5。該被供給的電子在通過多孔體層5的連續(xù)空孔18的同時被陽極電壓所加速而與熒光層體6碰撞。由此，熒光體層6發(fā)光，該發(fā)出的光從前面基材8向外部射出。
接下來，說明涉及本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件11的具體實(shí)施例。
本實(shí)施例，表示圖1的熒光體發(fā)光元件11的制作例子。
參照圖1，表示發(fā)射體部12的制作順序。首先，在由玻璃板組成的背面基材1的一個主面上按順序形成作為電子供給層2的金屬下部電極和作為電子輸送層3的通過陽極氧化而成為多孔的多結(jié)晶聚硅層。然后在電子輸送層3上，形成由金組成的上部電極作為控制電極層4，由此形成與所謂BSD型類似的發(fā)射體部12。
雖然在本實(shí)施例中，使用玻璃作為背面基材1，但是也可以使用其他的絕緣性基材(陶瓷基材)，另外在使用低阻抗的硅基板和金屬基板等的導(dǎo)電性基板時也可以省略電子供給層2。進(jìn)而為了使電流穩(wěn)定，也可以用在絕緣性的背面基材1上層疊金屬膜和阻抗性膜的構(gòu)造來構(gòu)成電子供給層2。
起到電子輸送層3作用的多孔聚硅層，通過將硅烷氣體用作原料氣體的LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法形成后，再利用使用了氟化氫水溶液的陽極氧化法來形成。在本實(shí)施例中，形成厚度約為2μm的多孔聚硅層。雖然在本實(shí)施例中，用上述的方法形成了多孔聚硅層，但是，并不限于此，也可用等離子體CVD法和光CVD法等形成聚硅層。
起到控制電極層4作用的金電極，由于需要通過隧道效應(yīng)將經(jīng)電子供給層2以及電子輸送層3而被引導(dǎo)到放射面的電子從那里放射，所以其厚度大約10nm左右。在本實(shí)施方式中，通過阻抗加熱蒸鍍來形成金薄膜。
接下來，在這樣形成的發(fā)射體部12的背面基材1的表面上形成多孔體層5。在本實(shí)施例中，使用溶膠-凝膠法形成了厚度約為100μm的多孔氧化硅層。
具體地說，作為含有氧化硅原料的溶液，將四甲氧基硅烷和乙醇和氨水溶液(0.1規(guī)定)按照摩爾比為1∶3∶4的比例調(diào)制，攪拌處理后，在成為適度的粘度時，將這種凝膠原料液在背面基材1上印刷涂敷100μm的厚度。然后，通過凝膠聚合反應(yīng)，涂膜發(fā)生凝膠化，形成如圖2所示那樣，由Si-O-Si結(jié)合的三維網(wǎng)絡(luò)組成的氧化硅濕潤凝膠構(gòu)造。另外，在本實(shí)施例中，形成了厚度約為100μm的多孔氧化硅層，但其膜厚的最佳值是隨陽極電壓值而變化的。雖然該值依賴于陽極電壓值，但是優(yōu)選大約在1μm以上50μm以下。
接下來用乙醇洗凈(溶劑置換)形成了該氧化硅濕潤凝膠的背面基材1，然后進(jìn)行用二氧化碳的超臨界干燥，得到由干燥凝膠組成的多孔氧化硅層。在壓力為12Mpa、溫度為50℃的超臨界干燥條件下經(jīng)過4小時后，逐漸釋放壓力到大氣壓后降溫。另外，由所得到的干燥凝膠組成的多孔氧化硅層的空孔率約為92％。另外，通過布魯諾(Brunauer)-埃麥特(Emmett)-泰勒(Teller)法(BET法)對平均空孔直徑進(jìn)行估計，約為20nm。干燥了的背面基材1最后在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行400℃的退火處理，除去多孔體層的吸附物質(zhì)。
接下來，在玻璃板組成的前面基材8的一個主面上，層疊起到陽極電極7作用的透明導(dǎo)電膜(ITO)，在其上面涂敷ZnOZn作為熒光體層6，由此形成陽極部13。
接下來，在真空槽內(nèi)，貼合形成了發(fā)射體部12以及多孔體層5的背面基材1和形成了陽極部13的前面基材8，使多孔體層5和陽極部13相接觸，由此制作圖1所示的那種熒光體發(fā)光元件11。
接下來，在真空槽內(nèi)測定這樣制作的熒光體發(fā)光元件11的特性。即，在熒光體發(fā)光元件11的電子供給層2和控制電極層4之間施加使控制電極側(cè)為正的電壓，在使電子從發(fā)射體部12向多孔體層5放射的同時，在控制電極層4和陽極電極7之間施加300V的電壓，測定放射電流以及熒光體發(fā)光輝度。其結(jié)果，放射電流密度被觀測為幾十mA/cm2的值，可得到200～300cd/m2的發(fā)光輝度。
本實(shí)施例表示對于第一實(shí)施例中的熒光體發(fā)光元件11的制作方法，改變多孔體層5的形成方法時的結(jié)果。
在多孔體層5的形成工序中，首先進(jìn)行硅酸鈉的電透析，制作pH值為9～10的硅酸水溶液(水溶液中的氧化硅成分濃度14％)。將該硅酸水溶液調(diào)制到pH值為5.5后，將這種凝膠原料液在背面基材1的表面上印刷涂敷到100μm的厚度。然后使涂膜凝膠化，形成固體化的氧化硅濕潤凝膠層。
將形成了該氧化硅濕潤凝膠層的背面基材1浸到二甲基二甲氧基硅烷的重量為5％的異丙醇溶液中，進(jìn)行疏水化處理后，進(jìn)行減壓干燥得到由干燥凝膠組成的多孔氧化硅層。干燥條件是壓力為0.05MPa、溫度為50℃、時間為3小時，在經(jīng)過上述時間后，壓力達(dá)到大氣壓并開始降溫。最后在氮?dú)猸h(huán)境下對于被干燥的背面基材1進(jìn)行400℃的退火處理，除去多孔體層5的吸附物質(zhì)。其結(jié)果，是可以得到由與第一實(shí)施例幾乎相同的多孔氧化硅層組成的多孔體層5。
接下來，在真空槽內(nèi)測定這樣制作的熒光體發(fā)光元件11的特性。即，在熒光體發(fā)光元件11的電子供給層2和控制電極層4之間施加使控制電極側(cè)為正的電壓，使電子向由發(fā)射體部12組成的多孔體層5放射，同時，在控制電極層4和陽極電極7之間施加300V的電壓，測定放射電流以及熒光體發(fā)光輝度。其結(jié)果，是可以得到與第一實(shí)施例幾乎相同的放射電流密度和熒光體發(fā)光輝度。
在本實(shí)施例中，通過與第一實(shí)施例相同的手法制作熒光體發(fā)光元件11，這時，變化用作多孔體層5的多孔氧化硅層的構(gòu)造，調(diào)查熒光體發(fā)光元件11的特性對于多孔氧化硅層的構(gòu)造的依賴性。其結(jié)果得知如果多孔氧化硅層中，相對于其的整體，固體骨架部17的體積比率(以下簡稱為固體骨架部17的體積比率)為15％以上的話，被加速的放射電子的平均能量則由于散射而下降，導(dǎo)致熒光體發(fā)光輝度明顯下降。另外，同樣地，在構(gòu)成多孔氧化硅層的粒子的大小為20nm以上時，也因為同樣的理由觀測到發(fā)光輝度的下降。
通過上述的情況，顯示出如下具有在形成足夠牢固的三維網(wǎng)絡(luò)的同時，使放射電子通過的功能的多孔氧化硅層的適宜構(gòu)造。
即，固體骨架部17的體積比率(該體積比率被定義為用在多孔體20中固體骨架部17所占的體積除以多孔體20所占的體積(即，固體骨架部17所占的體積和連續(xù)空孔18所占體積之和)所得的值)優(yōu)選超過0％且在15％以下，而更優(yōu)選在3％以上15％以下。那是因為不到3％的話，固體骨架部17的形狀保持功能可能不充分；而超過15％的話，則放射電子的能量損失變大。
另外構(gòu)成固體骨架部17的粒子的粒徑優(yōu)選3nm以上20nm以下，而更優(yōu)選3nm以上10nm以下。那是因為不到3nm的話，粒子的網(wǎng)絡(luò)可能沒有充分連接；而超過20nm的話，則放射電子的能量損失變大。
另外，在本實(shí)施例中，得到對于多孔體層5的適宜的真空度(發(fā)射體部12和陽極部13之間區(qū)域的氣壓(氣體壓力))進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果如下。
即，多孔體層5的氣壓，優(yōu)選在1.33×10-3Pa以上1.01×105Pa(大氣壓)以下，更優(yōu)選在1.33×10-2以上1.33×10-1Pa以下。
雖然放射電子的能量損失一般是氣壓愈低(真空度高)則愈減少，但是在本發(fā)明的熒光體發(fā)光元件11中，由于電子的加速區(qū)域是多孔構(gòu)造，所以在電子通道的空孔部分中的氣體分子的存在概率低，其結(jié)果是電子不易散射。所以，如果考慮用于將多孔體層5維持在真空環(huán)境中的真空泵和筐體的性能等，上述范圍是適宜的。例如，如現(xiàn)有例那樣，氣壓為1.33×10-4Pa的話，則需要高性能的真空泵，而同時還需要?dú)饷苄愿叩目痼w，而與此相對，如果氣壓為1.33×10-3Pa的話，則具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，真空泵只要是通常性能的即可，同時筐體(例如圖1的筐體101)也不需要特別高的氣密性能。
(第二實(shí)施方式)圖3是示意地表示涉及本發(fā)明第二實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖3中，與圖1相同的符號表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 如圖3所示，本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件11是按照發(fā)射體部42為Spingdt型那樣構(gòu)成的。該發(fā)射體部42具有分別相當(dāng)于第一實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件11中的電子供給層2、電子輸送層3以及控制電極層4的下部電極2、由Si和Mo組成的錐體構(gòu)造物19以及門電極4，下部電極2和門電極4之間由絕緣層19絕緣。
而且，在門電極4和陽極電極7之間，以及下部電極2和門電極4之間分別施加加速電壓以及控制電壓。
此外其他點(diǎn)與第一實(shí)施方式相同。
(第三實(shí)施方式)圖4是示意地表示涉及本發(fā)明第三實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖4中，與圖1相同的符號表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 如圖4所示，本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件21取代第一實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件11中的熒光體層6而設(shè)置了多孔熒光體層25。該多孔熒光體層25和陽極電極7構(gòu)成陽極部23。發(fā)射體部22與第一實(shí)施方式的發(fā)射體部12同樣地構(gòu)成。此外其它點(diǎn)與第一實(shí)施方式相同。
接下來，對于包含多孔熒光體層25形成方法的熒光體發(fā)光元件21的制作方法以及特性進(jìn)行說明。
首先使用被稱為水溶液法或共沉法等方法制作用作熒光體的毫微米級的半導(dǎo)體微粒子(例如ZnSe系、ZnS系、CdTe系)。進(jìn)而，將得到的半導(dǎo)體微粒子在溶劑中分散后，混合于氧化硅多孔凝膠原料液中。以下將該原料液稱為第二原料液。
另外，準(zhǔn)備不混合半導(dǎo)體微粒子的氧化硅多孔的凝膠原料液(以下稱為第一原料液)，在形成了發(fā)射體部22的背面基材1的表面上，將第一原料液以及第二原料液按照順序分別涂敷(印刷)至所規(guī)定的厚度。然后，與第一實(shí)施方式同樣地使用溶膠凝膠反應(yīng)形成所確定的干燥凝膠構(gòu)造。由此，在第一實(shí)施方式中敘述的多孔體層5上，形成將半導(dǎo)體微粒子分散到由氧化硅組成的多孔體的空孔部分的由毫微合成構(gòu)造體組成的多孔熒光體層25。另外，在這種情況下通過旋轉(zhuǎn)涂敷使第一以及第二原料溶液涂敷到背面基材1上。得到的多孔熒光體層25的膜厚為5μm左右。
接下來，在真空槽內(nèi)，貼合如上制作的背面基材1和與第一實(shí)施方式同樣制作的前面基材8，使多孔熒光體層25和陽極電極7接觸。由此，得到本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件21。
接下來，在真空槽內(nèi)測定這樣制作的熒光體發(fā)光元件21的特性。即，在熒光體發(fā)光元件21的電子供給層2和控制電極層4之間施加使控制電極側(cè)為正的電壓，在使電子向從發(fā)射體部22多孔體層5放射的同時，在控制電極層4和以及電極7之間施加300V的電壓，測定放射電流以及熒光體發(fā)光輝度。其結(jié)果，由于采用了由毫微米級的多孔構(gòu)造組成的熒光體層25，在實(shí)際有效的熒光體面積變大的同時提高了發(fā)光效率，所以可以得到400～500cd/m2的發(fā)光輝度。
(第四實(shí)施方式)圖5是示意地表示涉及本發(fā)明第四實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖5中，與圖4相同的符號表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 如圖5所示，本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件21中，第二多孔熒光體層25b被設(shè)在多孔體層5內(nèi)。其他點(diǎn)與第三實(shí)施方式相同。另外與第三實(shí)施方式相同的多孔熒光體層25在這個第四實(shí)施方式中，被表示為第一多孔熒光體層25a而進(jìn)行區(qū)別。
在多孔體層5內(nèi)形成多孔熒光體層25的方法，是依照第三實(shí)施方式的，所以省略其說明。如本實(shí)施例中所示，放射電子的加速區(qū)域不是象現(xiàn)有例中那樣的空間而是由多孔組成的固體構(gòu)造體5構(gòu)成的，所以在放射電子的加速區(qū)域內(nèi)也可以配置熒光體層。其結(jié)果是可以實(shí)際增加熒光體區(qū)域，所以可以進(jìn)一步地提高熒光體的發(fā)光輝度。
(第五實(shí)施方式)圖6是示意地表示涉及本發(fā)明第五實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖6中，與圖1相同的符號表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 如圖6所示，本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件31中，發(fā)射體部32的電子輸送層14的控制電極層4側(cè)的表面具有負(fù)的電子親和力或者接近于0的電子親和力。而形成這樣的發(fā)射體部32的背面基材1由藍(lán)寶石基板構(gòu)成。陽極部33與第一實(shí)施方式中的陽極部13構(gòu)成相同。此外其它點(diǎn)與第一實(shí)施方式相同。
具體地說，電子供給層2由n-GaN構(gòu)成，使電子從電子供給層2到控制電子層4順利移動的電子輸送層14由無涂料的具有Al的含有比x沿厚度方向連續(xù)變化的傾斜組成的AlxGa1-xN(x為從0-1幾乎連續(xù)增加的變量)構(gòu)成，控制電極層4由白金(Pt)等金屬構(gòu)成。通過采用這樣的構(gòu)成，由AlxGa1-xN組成的電子輸送層14的表面為負(fù)的電子親和力作用的狀態(tài)，形成非常容易放射電子的狀態(tài)。
接下來，說明本實(shí)施方式的熒光體發(fā)光元件31的制作方法。
在此，說明帶有本實(shí)施方式特征的發(fā)射體部32的形成方法。其他部分的制作方法與第一實(shí)施方式相同。
首先，在藍(lán)寶石基板1上通過MOCVD(Metal Organic CVD)法使三甲基鎵(TMG)和氨(NH3)反應(yīng)而形成GaN緩沖層(未圖示)，然后在同樣的反應(yīng)氣體中添加硅烷(SiH4)形成作為電子供給層的n-GaN層2。
接下來，在停止供給作為涂料氣體的SiH4后，引入三甲基鋁(TMA)，逐漸地加大Al的添加量，同時形成AlxGa1-xN層14，途中通過逐漸減少TMG的供給，連續(xù)地形成Al的含有比率高的AlxGa1-xN層14。
然后最終通過使Al的含有比率x為1，即，使Ga的含有比率為0，使控制電極4側(cè)的表面為AlN層。這時，為了使高品質(zhì)的AlxGa1-xN層14成長，也可以逐漸地使反應(yīng)溫度變化。通過這樣的手法，可以連續(xù)而且高品質(zhì)地形成作為電子供給層的n-GaN層2和作為電子輸送層的AlxGa1-xN層14。在本實(shí)施方式中使n-GaN層2的厚度為4μm，而使AlxGa1-xN層14的厚度為0.07μm。另外，n-GaN層2、AlxGa1-xN層14以及AlN層的形成方法不僅限于上述的方法。例如，取代MOCVD法，也可以用MBE(Molecular Beam Epitaxy)法等來形成。
進(jìn)而，在電子輸送層14的表面上形成控制電極層4?？刂齐姌O層4的材料雖然可以適當(dāng)?shù)剡x擇，但是優(yōu)選使用Pt、Au、Ni、Ti等。另外，雖然對于控制電極層4的形成方法沒有特別地限定，但是一般是電子束蒸鍍法。在本實(shí)施方式中控制電極層4的厚度設(shè)為5～10nm。
接下來，在真空槽內(nèi)，將形成了發(fā)射體部32以及多孔體層5的背面基材1和形成了陽極部33的前面基材8按照多孔體層5與陽極部33相接觸那樣貼合，由此制作如圖6所示的熒光體發(fā)光元件31。
接下來，在真空槽內(nèi)測定這樣制作的熒光體發(fā)光元件31的特性。即，在熒光體發(fā)光元件31的電子供給層2和控制電極層4之間施加使控制電極側(cè)為正的電壓，在使電子從發(fā)射體部32向多孔體層5放射的同時，在控制電極層4和以及電極7之間施加300V的電壓，測定放射電流以及熒光體發(fā)光輝度。其結(jié)果放射電流密度可以觀測為放射電流為幾百mA/cm2的值，可得到約500cd/m2的發(fā)光輝度。
(第六實(shí)施方式)在第一到第五的實(shí)施方式中，雖然舉例表示了單獨(dú)的熒光體發(fā)光元件，通過將它們二維地多個配置，控制每個的發(fā)光量，可以用于表示圖像和文字的裝置上。
圖7是示意地表示涉及本發(fā)明第六實(shí)施方式的圖像描畫裝置的結(jié)構(gòu)的斷面立體圖。在圖7中，與圖1相同的符號表示相同或者相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 如圖7所示，在本實(shí)施方式的圖像描畫裝置中，在背面基材1上按照一定的間隔相互平行地形成多根(在此為3根)的短冊狀的下部電極2。下部電極2起到電子供給層的作用。在各個下部電極2上分別形成帶狀的多孔聚硅層3。多孔聚硅層3起到電子輸送層的作用。然后在多孔聚硅層3上，按照一定的間隔相互平行地而且與下部電極2垂直地形成多根(在此為三根)的短冊狀的上部電極4。上部電極4起到控制電極的作用。然后在這樣地形成了上部電極2、多孔聚硅層3以及上部電極4的背面基材1的表面上形成多孔體層5。
另外在前面基材8的內(nèi)面(下面)形成陽極電極7以及熒光體層6。而且該前面基材8與背面基材1相對地配置，使熒光體層6和背面基材1的多孔體層5相接觸。
在下部電極2以及上部電極上，分別連接與圖1中的控制電源9相當(dāng)?shù)挠糜隍?qū)動發(fā)射體部的驅(qū)動器15以及16。另外，在上部電極和陽極電極之間連接加速電源(在圖7中未表示。參照圖1。)。
也就是，本實(shí)施方式的圖像描畫裝置采用通常(單純)被稱為矩陣驅(qū)動的圖像掃描方式。在通常的矩陣驅(qū)動方式中，在平面視圖中，下部電極2和上部電極4交叉的部分11構(gòu)成像素。所以，這個圖像描畫裝置具有3行x3列＝9格的像素組成的畫面。另外，與這個圖像描畫裝置的像素相當(dāng)?shù)牟糠謽?gòu)成圖1(第一實(shí)施例)的熒光體發(fā)光元件，另外下部電極2和上部電極4重合的部分12構(gòu)成熒光體發(fā)光元件11的發(fā)光體部分。所以，在這個圖像描畫裝置上，二維地配置了多個(在此為九個)圖1的熒光體發(fā)光元件。
在這樣構(gòu)成的圖像描畫裝置上，對于一對驅(qū)動器15、16，按同步信號輸入圖像數(shù)據(jù)的話，按照該圖像數(shù)據(jù)，特定量的電子從特定的像素的熒光體發(fā)光元件11中的發(fā)射體部12的電子放射面向多孔體層5放射，該被放射的電子通過由陽極電極7所施加的陽極電壓在多孔體層5內(nèi)加速，而與熒光體層6碰撞，使熒光體層6發(fā)光。由此熒光體層6根據(jù)圖像數(shù)據(jù)而發(fā)光。這樣，通過將任意形狀以及任易輝度的圖像作為圖像數(shù)據(jù)輸入這個圖像描畫裝置，就可以將其描畫。
由以上說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以明確本發(fā)明的多個改良和其他的實(shí)施方式。所以，上述說明僅僅是作為舉例而進(jìn)行解釋的，是以將本發(fā)明最佳的實(shí)施狀態(tài)告訴本領(lǐng)域技術(shù)人員為目的而提供的。在不脫離本發(fā)明的精神，可以實(shí)質(zhì)地改變其構(gòu)造以及/或者功能的細(xì)節(jié)。
在產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性涉及本發(fā)明的熒光體發(fā)光元件可以用作圖像描畫裝置。
涉及本發(fā)明的圖像描畫裝置作為顯示圖像和文字的顯示裝置十分有用。
權(quán)利要求
1.一種熒光體發(fā)光元件，其特征在于，具備用于放射電子的冷陰極型發(fā)射體部；通過來自所述發(fā)射體部放射的電子的碰撞而發(fā)光的熒光體層；和與所述發(fā)射體部相對配置、具有陽極電極和被設(shè)在該陽極電極內(nèi)側(cè)的所述熒光體層的陽極部，由具有絕緣性的多孔體組成的多孔體層被夾在所述發(fā)射體部和所述陽極部之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體由固體物組成，所述固體物具有三維網(wǎng)絡(luò)狀形成的固體骨架部；和該固體骨架部的網(wǎng)孔狀連續(xù)的空孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層與所述發(fā)射體部相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層與所述陽極部相接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層與所述發(fā)射體部和所述陽極部的任何一個都接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層中的所述固體骨架部的容積比率超過0％且在15％以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層中的固體骨架部的容積比率在3％以上15％以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層的固體骨架部由相連接的多個粒子組成，所述粒子的粒徑在3nm以上20nm以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述粒子的粒徑在3nm以上10nm以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā)射體部和所述陽極部之間的區(qū)域的氣壓在1.33×10-3Pa以上1.01×105Pa以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā)射體部和所述陽極部之間的區(qū)域的氣壓在1.33×10-2Pa以上1.33×10-1Pa以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔體層由SiO2、Al2O3以及MgO中的任何一個構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述熒光體層也可在所述多孔體的空孔部分上用分散了熒光體的多孔熒光體層構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述多孔熒光體層是由第一以及第二多孔熒光體層構(gòu)成，所述第一多孔熒光體層與所述陽極電極相接觸而形成，而且所述第二多孔熒光體層在所述多孔體層中形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā)射體部包括用于提供電子的電子供給層；使所述電子供給層供給的電子能夠移動的電子輸送層；和通過施加在與所述電子供給層之間的電壓而使在所述電子輸送層中移動的電子從所述發(fā)射體部放射的控制電極層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述電子輸送層的所述控制電極層側(cè)的表面具有負(fù)的電子親和力或者接近于0的電子親和力。
17.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的熒光體發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā)射體部可以由MIM型、BSD型以及Spingdt型中的任何一個的冷陰極型放射體構(gòu)成。
18.一種熒光體發(fā)光元件的制造方法，所述熒光體發(fā)光元件具備用于放射電子的冷陰極型發(fā)射體部；通過來自所述發(fā)射體部放射的電子的碰撞而發(fā)光的熒光體層和與所述發(fā)射體部相對配置、具有陽極電極和被設(shè)在該陽極電極內(nèi)側(cè)的所述熒光體層的陽極部，其特征在于，具有在所述發(fā)射體部和所述陽極部之間設(shè)置多孔體層的工序，所述多孔體層由作為固體物的具有絕緣性的多孔體組成，所述固體物具有三維網(wǎng)絡(luò)狀形成的固體骨架部和該固體骨架部的網(wǎng)格狀連續(xù)空孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的熒光體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述多孔體層使用溶膠-凝膠轉(zhuǎn)移反應(yīng)而形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的熒光體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述多孔體層時，通過超臨界干燥法將濕潤狀凝膠構(gòu)造干燥。
21.一種圖像描畫裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1中所述的熒光體發(fā)光元件。
全文摘要
本發(fā)明的熒光體發(fā)光元件(11)具備用于放射電子的冷陰極型發(fā)射體部(12)；通過來自發(fā)射體部(12)放射的電子的碰撞而發(fā)光的熒光體層；與發(fā)射體部(12)相對配置、具有陽極電極(7)和設(shè)在該陽極電極(7)內(nèi)側(cè)的上述熒光體層(6)的陽極部(13)。在上述發(fā)射體部(12)和上述陽極部(13)之間，設(shè)置由作為固體物的具有絕緣性的多孔體組成的多孔體層(5)，上述固體物具有三維網(wǎng)絡(luò)狀形成的固體骨架部和該固體骨架部的網(wǎng)格狀連續(xù)空孔。由于多孔體層(5)在依靠空孔使從發(fā)射體部(12)放射的電子通過的同時，起到作為固體物的作用，所以可以既保持使熒光體層(6)發(fā)光的功能又不需要保持強(qiáng)度用的筐體。
文檔編號H01J9/24GK1643639SQ0380601
公開日2005年7月20日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者出口正洋 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社