(57)【要約】【課題】輝度ムラを発生させることなく、所望の照射像を効率よく形成することができる発光装置を提供する。【解決手段】発光体膜１５に対し、ゲート開口部７ａを同径或いはやや小径の相似形状をなす開口部で構成する。これにより、冷陰極電子放出源２１から電界放出された電子線を蛍光体膜１５に対して効率的に照射することができる。加えて、ゲート開口部７ａ内を、複数の直線状のブリッジ３１によって複数の小領域に区画する。これにより、ゲート開口部７ａの中心部近傍においても強い電界を発生させ、冷陰極電子放出源２１上の必要部位に電界を満遍なく印加することができる。特に、直線状のブリッジ部３１によってゲート開口部７ａ内を区画する構成を採用することにより、ゲート開口部７ａの外周形状を蛍光体膜１５に相似させたままの形状に維持して効率よく区画することができる。【選択図】図１
2010225318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体を有するアノード電極と、
前記発光体に対向する冷陰極電子放出源を有するカソード電極と、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に配設され、前記冷陰極電子放出源に対して電界を印加するとともに、前記冷陰極電子放出源から電界放出された電子を通過させるゲート開口部が前記蛍光体に対向して開口されたゲート電極と、
前記アノード電極と前記ゲート電極との間に配設され、前記発光体に対向して開口された電子通過用開口部の周部に反射面を有する反射板と、
を真空容器内に備え、前記蛍光体から前記真空容器外に直接投射される励起光と、前記蛍光体から内部放射され前記反射面で反射された後に前記真空容器外に投射される励起光とによって照明光を形成する発光装置であって、
前記ゲート開口部は、前記蛍光体と相似する外形形状をなし、内部を２以上の領域に区画する直線状のブリッジ部を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ゲート開口部は、前記電子通過用開口部と相似する外形形状をなすことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記ゲート開口部は、前記反射面の外形形状と相似する外形形状をなすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記ブリッジ部で区画される前記ゲート開口部の最大対角距離を、前記冷陰極電子放出源と前記カソード電極とのギャップの２倍以内に設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ゲート開口部は、少なくとも一部に曲線を有する外形形状をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極電子放出源から電界放出された電子によって蛍光体を励起発光させる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球や蛍光灯といった従来の発光装置に対し、真空中で冷陰極電子放出源から電界放出された電子を高速で蛍光体に衝突させることにより、蛍光体を励起発光させる冷陰極電界放出型の発光装置が開発されており、電界放出型照明ランプ（Field Emission Lamp:FEL）や電界放出型表示装置（Field Emission Display:FED）としての用途が見込まれている。
【０００３】
これら発光装置のうち、特に、ランプ用の光源等に用途が特化されるＦＥＬは、ガラス基板が所定間隔で対向配置された真空容器内に、カソード電極、ゲート電極、アノード電極等を配置した簡単な構成で実現することができる。この種のＦＥＬでは、カソード電極上の冷陰極電子放出源に対し、ゲート電極から電界を印加することにより、電子を電界放出させる。そして、冷陰極電子放出源から放出された電子が、ゲート電極に開口するゲート開口部を経てアノード電極上の蛍光体に衝突することにより、当該蛍光体が励起発光される。
【０００４】
この種のＦＥＬとして、例えば、特許文献１には、直方体形状の真空容器内に投光面側から基底面側に向かって、アノード電極、ゲート電極、カソード電極を順に配置し、アノード電極の上層に蛍光体膜を形成すると共に、ゲート電極上のアノード電極との対向領域に複数の円孔からなるゲート開口部を穿設した技術が開示されている。さらに、蛍光体膜から真空容器内に放射された光についても有効利用するため、特許文献１に開示されたＦＥＬでは、蛍光体膜に対向する領域に開口部を有する反射板が、アノード電極とゲート電極との間に配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】２００７−３２９１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、円孔からなる複数のゲート開口部をゲート電極に穿設した構成では、蛍光体上の不連続な円形領域に対してのみ電子が照射されるため、励起発光される光に輝度ムラが生じる。このような輝度ムラは、真空容器内での反射板を経て外部に投光される光についても反映され、投光される照射像全体に輝度ムラが発生する虞がある。
【０００７】
これに対し、蛍光体に対応付けてゲート開口部の開口面積を大きく設定することも考えられるが、冷陰極電子放出源に印加される電界は、ゲート開口部の開口縁部からの距離に大きく依存し、開口縁部から離間するにつれて弱くなる。従って、単一のゲート開口部に対応付けて均一発光可能な蛍光体の面積には限界がある。
【０００８】
また、この種のＦＥＬを商品化等する際には、蛍光体で発光した光を損失させることなく、商品等に要求される照射像の形状や光量等についての要件を効率よく満たすことが必要となる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、輝度ムラを発生させることなく、所望の照射像を効率よく形成することができる発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光装置は、発光体を有するアノード電極と、前記発光体に対向する冷陰極電子放出源を有するカソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に配設され、前記冷陰極電子放出源に対して電界を印加するとともに、前記冷陰極電子放出源から電界放出された電子を通過させるゲート開口部が前記蛍光体に対向して開口されたゲート電極と、前記アノード電極と前記ゲート電極との間に配設され、前記発光体に対向して開口された電子通過用開口部の周部に反射面を有する反射板と、を真空容器内に備え、前記蛍光体から前記真空容器外に直接投射される励起光と、前記蛍光体から内部放射され前記反射面で反射された後に前記真空容器外に投射される励起光とによって照明光を形成する発光装置であって、前記ゲート開口部は、前記蛍光体と相似する外形形状をなし、内部を２以上の領域に区画する直線状のブリッジ部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、輝度ムラを発生させることなく、所望の照射像を効率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わり、発光装置の要部を示す分解斜視図
【図２】同上、電極ユニットの要部を示す分解斜視図
【図３】同上、アノードガラス板を取り除いて発光装置の要部を示す平面図
【図４】同上、発光装置を図３のIV−IV線に沿って示す要部断面図
【図５】同上、図４のＶ−Ｖ線に沿う要部断面図
【図６】本発明の第２の実施形態に係わり、発光装置を示す平面図
【図７】同上、図６のVII−VII線に沿う要部断面図
【図８】同上、図７のVIII−VIII線に沿う要部断面図
【図９】同上、（ａ）は蛍光体膜及び導電膜を示す平面図であって（ｂ）は反射板の平面図
【図１０】同上、発光装置による照射光を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１において符号１は、発光装置を示し、本実施形態においては、例えば、投光面からの投光によって円形の照射像を形成する電界放出型照明ランプを示す。この発光装置１は、高真空状態に維持された真空容器５内に、アノード電極６と、ゲート電極７と、カソード電極８とが投光面側から基底面側に向かって順に配置された基本構成を有し、さらに、アノード電極６とゲート電極７との間に反射板９が介装されている。
【００１４】
真空容器５は、例えば、複数のガラス部材の接合体で構成されている。具体的には、真空容器５は、投光面側に配置されるアノードガラス板１０と、このアノードガラス板１０に対向して基底面側に配置されるカソードガラス板１１と、これらのガラス板１０，１１間に介装される円筒ガラス材１２とを有する。
【００１５】
図示のように、アノードガラス板１０は、円筒ガラス材１２の外径と略同径の円板状のガラス基板で構成されている。また、カソードガラス板１１は、円筒ガラス材１２の外径よりも大径の円板状のガラス基板で構成されている。このカソードガラス板１１の縁辺部には、放射状に延在する複数（例えば、４本）の配線パターン１１ａが回転対称位置（例えば、１/４回対称位置）毎に形成され、各配線パターン１１ａの先端側には、電極ピン１１ｂが固設されている。また、円筒ガラス材１２の両端部には、例えば、４５０℃〜５００℃で融解する低融点ガラス層１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されている。そして、例えば、高真空引きされた真空炉内において、ガラス板１０，１１と円筒ガラス材１２とが低融点ガラス層１２ａ，１２ｂを介して同心上に融着されることにより、内部が高真空に維持された真空容器５が形成される。その際、低融点ガラス層１２ｂとカソードガラス板１１との融着部を各配線パターン１１ａが貫通することにより、真空容器５の内外が電気的に導通される。なお、真空容器５を構成するアノードガラス板１０、カソードガラス板１１、及び、円筒ガラス材１２は、市場において広く安価に流通しているソーダライムガラス等を加工することにより好適に構成される。
【００１６】
アノード電極６は、例えば、アノードガラス板１０の内面上に成膜された透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）によって構成されている。ここで、本実施形態において、例えば、図１に示すように、このアノード電極６は、円筒ガラス材１２の内径よりも小径の円形に形成され、アノードガラス板１０と同心上に配設されている。
【００１７】
また、アノード電極６の上層には、カソード電極８側から放出される電子によって励起発光する蛍光体膜１５が塗布されている。この蛍光体膜１５は、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法、フォトグラフィ法、沈殿法、電着法等によって成膜され、アノードガラス板１０の中心部（同心上）に配置されている。ここで、本実施形態において、蛍光体膜１５は、例えば、本発光装置１の照射像と相似形状をなす円形に形成され、より具体的には、φ＝６．０ｍｍの円形に形成されている。
【００１８】
さらに、アノード電極６の上層には、当該アノード電極６と後述する反射板９との的確な導通を実現するための導電膜１６が形成されている。この導電膜１６は、例えば、スクリーン印刷法等によって銀ペースト等を塗布することにより、蛍光体膜１５と同心の略円環形状に成膜され、蛍光体膜１５の周囲を所定間隔隔てて囲繞する。なお、アノードガラス板１０の外面側において、導電膜１６よりも内側の領域は、蛍光体膜１５からの励起光を外部に投光するための投光面１０ａとして機能し、特に、導電膜１６と蛍光体膜１５とで囲まれた領域は、蛍光体膜１５から真空容器５内（反射板９側）に放射された励起光を反射板９で反射して外部に放出させるための透明窓として機能する。
【００１９】
ゲート電極７は、例えば、円板状の導電部材で構成され、その中央部に、蛍光体膜１５に対応するゲート開口部７ａを有する。本実施形態において、このゲート開口部７ａは、蛍光体膜１５と相似形状をなすものであり、より具体的には、蛍光体膜１５の外径と同径或いは電子の拡散等の影響を考慮したやや小径の円孔（本実施形態においては、例えば、φ＝５．１４ｍｍの円孔）で構成されている。また、ゲート電極７の周部からは、カソードガラス板１１上の配線パターン１１ａと電気接続するための端子部７ｂが突設されている。
【００２０】
ゲート電極７は、線膨張係数の小さい導電材料で構成されることが好ましく、具体的には、ステンレス材若しくはインバー材からなる金属板で構成されることが好ましい。本実施形態において、ゲート電極７には、例えば、４２％ニッケル鉄からなる板厚０．２ｍｍの薄板部材が好適に用いられている。
【００２１】
図２に示すように、カソード電極８は、例えば、導電部材で構成された基材２０上に、冷陰極電子放出源２１が実装されて要部が構成されている。さらに、基材２０上には、冷陰極電子放出源２１の周囲を囲繞する環状のスペーサ２２が重畳配置され、このスペーサ２２上には、冷陰極電子放出源２１に所定の微小間隔隔てて対向する環状のエミッタマスク２３が重畳配置されている。
【００２２】
基材２０は、例えば、ゲート電極７と同等の外径を有する円板状の部材で構成され、その周部からは、カソードガラス板１１上の配線パターン１１ａと電気接続するための一対の端子部２０ａが回転対称位置（例えば、１/２回対称位置）毎に突設されている。さらに、各端子部２０ａには、カソード電極８をカソードガラス板１１上に固定するための電極固定用ワイヤ２０ｂがスポット溶接等によって固設されている（図５参照）。ここで、基材２０は、ゲート電極７と同様に、線膨張係数の小さい導電材で構成されることが好ましく、具体的には、ステンレス材若しくはインバー材からなる金属板で構成されることが好ましい。本実施形態において、基材２０には、例えば、４２％ニッケル鉄からなる板厚０．２ｍｍの薄板部材が好適に用いられている。また、電極固定用ワイヤ２０ｂは、所定の弾性を有していることが好ましく、例えば、ニッケルワイヤが好適に用いられている。
【００２３】
冷陰極電子放出源２１は、例えば、表面にＮD−ＣＮＷ（ナノダイヤ−カーボンナノウォール）層２１ｂが一様に形成された板厚０．５ｍｍの円板状をなすＮ型シリコン基板２１ａで構成されている。そして、この冷陰極電子放出源２１は、基材２０上に実装された際に、Ｎ型シリコン基板２１ａの裏面側が基材２０と電気的に接続される。
【００２４】
スペーサ２２は、例えば、ゲート電極７と同等の外径を有する円環状の部材で構成されている。このスペーサ２２は、線膨張係数の小さい導電材で構成されることが好ましく、例えば、基材２０と同種の導電材料（例えば、４２％ニッケル鉄）からなる、板厚０．７５ｍｍの薄板部材で構成されている。
【００２５】
エミッタマスク２３は、例えば、ゲート電極７と同等の外径を有する円板状の部材で構成され、その中央部に、蛍光体膜１５（及びゲート開口部７ａ）に対応する開口部２３ａを有する。本実施形態において、このエミッタ開口部２３ａは、蛍光体膜１５（及びゲート開口部７ａ）と相似形状をなすものであり、より具体的には、ゲート開口部７ａと同径或いは電子の拡散等の影響を考慮したやや小径の円孔（本実施形態においては、例えば、φ＝５．１４ｍｍの円孔）で構成されている。そして、エミッタマスク２３は、スペーサ２２を介して基材２０と電気的に接続されることで基材２０と同電位となり、これにより、エミッタ開口部２３ａと対向する領域以外での冷陰極電子放出源２１からの電子の電界放出が抑制される。従って、冷陰極電子放出源２１は、エミッタ開口部２３ａと対向する領域のみが、電子を放出可能な領域として規定される。勿論、カソード電極８と蛍光体膜１５との間にはゲート電極７が介装されているため、実効的な電子放出領域は、ゲート開口部７ａにも依存する。
【００２６】
このエミッタマスク２３は、線膨張係数の小さい導電材で構成されることが好ましく、例えば、基材２０及びスペーサ２２と同種の導電材料（例えば、４２％ニッケル鉄）からなる、板厚０．２ｍｍの薄板部材で構成されている。
【００２７】
図２，４に示すように、カソード電極８は、ゲート電極７の下部にスペーサ２４を介して重畳配置され、電極ユニット３を構成する。そして、カソード電極８は、このように電極ユニット３として一体化された状態で、カソードガラス板１１上に保持されている。
【００２８】
具体的に説明すると、カソード電極８上において、エミッタ開口部２３ａの周部には、エミッタマスク２３及びスペーサ２２を貫通する複数（例えば、４個）の孔部８ｈが回転対称位置（例えば、１/４回対称位置）毎に穿設されている。また、ゲート電極７上において、ゲート開口部７ａの周部には、カソード電極８側の孔部８ｈに対応する複数（例えば、４個）の貫通孔７ｈが回転対称位置（例えば、１／４回対称位置）毎に穿設されている。
【００２９】
また、スペーサ２４は、ゲート電極７と同等の外径を有する円環状の部材で構成されている。スペーサ２４の中心部に開口する開口部２４ａは、ゲート開口部７ａよりも大径の円孔で構成され、その周部には、貫通孔７ｈ及び孔部８ｈに対応する複数（例えば、４個）の貫通孔２４ｈが回転対称位置（例えば、１／４回対称位置）毎に穿設されている。このスペーサ２４は、ゲート電極７とカソード電極８との電気的な短絡を防止するため、例えば、絶縁性を有するセラミック部材で構成され、その板厚は、ゲート電極７とカソード電極８との対向距離（ギャップ）を規定の下限値以上に設定すべく、例えば、１．０ｍｍに設定されている。なお、下限値は、ゲート電極７からカソード電極８への有害な金属スパッタの発生を防止可能な距離であると同時に、ゲート電極７とカソード電極８との距離が近すぎて電界が有効に発生せず冷陰極電子放出源２１から放出される電子が極端に少なくなることを防止可能な距離であり、例えば、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定される。
【００３０】
このようにスペーサ２４を介してカソード電極８上にゲート電極７が重畳配置された積層体において、互いに位置決めされた各貫通孔７ｈ，２４ｈ及び各孔部８ｈには、ピン２５が挿入されると共に、セラミック系の無機接着剤２６が充填されている。そして、ピン２５が無機接着剤２６を介して各貫通孔７ｈ，２４ｈ及び孔部８ｈの内周に接着されることにより、カソード電極８は、ゲート電極７を一体的に保持し、電極ユニット３を構成する。
【００３１】
ここで、カソード電極８とゲート電極７との電気的な短絡を防止するため、ピン２５は、例えば、絶縁性を有するセラミックピンで構成されている。また、無機接着剤２６は、アルミナ、マイカ、ソーダライムガラス、ニッケル、ニッケル鉄、ステンレス鋼等を好適に接着可能な接着剤である。
【００３２】
ところで、このような電極ユニット３において、ゲート電極７が冷陰極電子放出源２１に印加する電界の強さは、ゲート開口部７ａの開口縁部からの距離に大きく依存する。従って、本実施形態のように、ゲート開口部７ａの開口面積が比較的大きく設定されている場合、当該ゲート開口部７ａの中央部付近に対応する領域において、冷陰極電子放出源２１に印加される電界が弱くなる。
【００３３】
そこで、本実施形態においては、例えば、図２，５等に示すように、複数のブリッジ部３１を組み合わせてゲート開口部７ａに架設し、当該ゲート開口部７ａを２以上の複数の領域に区画することにより、ゲート開口部７ａ全体としての形状は維持したまま、電界強度を向上させるための実質的な開口面積の細分化が図られている。
【００３４】
具体的に説明すると、本実施形態において、各ブリッジ部３１は直線状をなし、互いの端部が連結されることにより、ゲート開口部７ａ内をハニカム状の小領域に区画する。この場合において、十分な電界強度を確保するため、各ブリッジ部３１で画成される小領域は、例えば、最大対角距離がゲート電極７とカソード電極８とのギャップの２倍以内に設定されることが望ましい。例えば、ゲート電極７とカソード電極８とのギャップが１ｍｍに設定されている本実施形態において、各小領域の最大対角距離は、２ｍｍ以内に設定されることが望ましく、例えば１．６ｍｍに設定されている。
【００３５】
また、図２、４に示すように、エミッタ開口部２３ａについても、直線状をなす複数のブリッジ部３２により、ゲート開口部７ａに倣った複数の小領域に区画されている。
【００３６】
このように、ゲート開口部７ａ及びエミッタ開口部２３ａは、所望の照射像に相似させるための曲線を外形形状に残存させたまま、内部が直線で囲まれた複数の小領域に区画されている。
【００３７】
なお、本実施形態において、各ブリッジ部３１，３２は、例えば、各開口部７ａ，２３ａをエッチング等によって形成する際に、一体形成される。
【００３８】
図５に示すように、電極ユニット３は、真空容器５内において、カソードガラス板１１の中心部に配置されている。そして、カソード電極８の各端子部２０ａに設けられた電極固定用ワイヤ２０ｂの端部がセラミック接着剤２７を介してカソードガラス板１１に接着されることにより、電極ユニット３は、熱膨張時等における所定の弾性変位が許容された状態で、カソードガラス板１１上に位置決め保持されている。また、カソード電極８の各端子部２０ａには、カソードガラス板１１上の４本の配線パターン１１ａのうちの２本が、ボンディングワイヤ２８を介して電気的に接続されている。さらに、ゲート電極７の端子部７ｂには、他の１本の配線パターン１１ａが、ボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続されている。
【００３９】
反射板９は、例えば、導電性を有する板金部材で構成され、その中央部に蛍光体膜１５に対応する開口部９ａを有する。この開口部９ａは、蛍光体膜１５（及びゲート開口部７ａ）と相似形状をなすものであり、より具体的には、蛍光体膜１５と同径或いはやや小径の円孔であって、ゲート開口部７ａよりもやや大径或いは同径の円孔で構成されている。そして、この開口部９ａは、冷陰極電子放出源２１から電界放出された電子をアノード電極６側に通過させるための電子通過用開口部として機能する。
【００４０】
また、開口部９ａの周部には反射部９ｂが設けられ、この反射部９ｂには、アノードガラス板１０との対向面側に、例えば、回転放物面形状の反射面９ｃが形成されている。
【００４１】
さらに、反射部９ｂの外周部には、アノードガラス板１０上の導電膜１６と略同形状をなす略円環状の外向フランジ部９ｄが設けられ、この外向フランジ部９ｄの周部には、開口部９ａと同心の回転対称位置（例えば、１／４回対称位置）から外周方向に放射状に延在する複数（例えば、４本）の脚部９ｅが設けられている。各脚部９ｅは、先端部が円筒ガラス材１２の内周面に当接可能な互いに等長の部材で構成され、その中途には、円筒ガラス材１２側からの応力に対して弾性変形を許容するための湾曲部９ｆが形成されている。
【００４２】
図４に示すように、反射板９は、外向フランジ部９ｄがアノードガラス板１０上の導電膜１６に当接するとともに、各脚部９ｅの先端が円筒ガラス材１２に内接した状態で、真空容器５内に配置されている。ここで、真空容器５内には、円筒ガラス材１２の内周に摺接する内筒部材３５が設けられ、この内筒部材３５は、先端部がアノードガラス板１０側に付勢された状態で、円筒ガラス材１２の内周にフリットガラス３６を介して固定されている。そして、この内筒部材３５の先端部とアノードガラス板１０との間に各脚部９ｅが挟持されることにより、反射板９は、真空容器５内に保持されている。なお、内筒部材３５は、円筒ガラス材１２と同一の材料で構成されることが好ましく、例えば、ソーダライムガラス等を加工することにより好適に構成されている。
【００４３】
また、図１，４，５に示すように、カソードガラス板１１上の４本の配線パターン１１ａのうち、端子部７ｂ，２０ａが接続されていない残り１本の配線パターン１１ａ上には、バネ性電極３７の基部がセラミック接着剤３８を介して固設されている。このバネ性電極３７は、円筒ガラス材１２及び内筒部材３５の内面に沿って反射板９側に延在され、内筒部材３５の内方に湾曲形成された先端部が反射部９ｂに弾性接触されている。これにより、反射板９は、アノード電極６と共に、配線パターン１１ａに対して電気的に接続されている。
【００４４】
このような構成による発光装置１は、カソード電極８に対してアノード電極６を正の高電位に維持し、ゲート電極７でカソード電極８に印加するゲート電圧を制御して蛍光体膜１５を発光させ、アノードガラス板１０から外部へ光を出射させる。すなわち、冷陰極電子放出源２１に電界が印加され、冷陰極電子放出源２１を形成する固体の表面に電界が集中すると、固体表面から電子が真空中に放出され、この電界放出された電子がアノード電極６に向かって加速され、ゲート電極７及び反射板９の各開口部７ａ，９ａを通過した電子線が蛍光体膜１５に照射される。そして、この電子線の照射により、蛍光体膜１５が励起され、発光する。このとき、蛍光体膜１５で励起発光された光のうち、アノードガラス板１０に直接的に入射された光は、投光面１０ａの中心部からそのまま外部に放射される。その一方で、蛍光体膜１５で励起発光された光のうち、真空容器５内に放射された光は、反射面９ｃで反射された後にアノードガラス板１０に入射され、外部に放射される。そして、蛍光体膜１５から直接的に放射される光のみならず、真空容器５内に放射された光についても有効利用して単一の照射像を形成することにより、大幅な光量の増加と消費電力の抑制とが両立される。
【００４５】
このような実施形態によれば、蛍光体膜１５に対し、ゲート開口部７ａを同径或いはやや小径の相似形状をなす開口部で構成することにより、冷陰極電子放出源２１から電界放出された電子線を蛍光体膜１５に対して効率的に照射することができる。加えて、ゲート開口部７ａ内を、複数の直線状のブリッジ３１によって複数の小領域に区画することにより、ゲート開口部７ａの中心部近傍においても強い電界を発生させることができ、冷陰極電子放出源２１上の必要部位に電界を満遍なく印加することができる。この場合において、直線状のブリッジ部３１によってゲート開口部７ａ内を区画する構成を採用することにより、ゲート開口部７ａの外周形状を蛍光体膜１５に相似させたままの形状に維持することができる。しかも、ブリッジ部３１を直線状とすることによりゲート開口部７ａ内を最短距離で効率よく区画することができ、ゲート開口部７ａ内で電子線を遮断する領域も、複数の小円孔等の寄せ集めによって蛍光体膜の形状を近似する構成等に比べてごく僅かで済む。従って、暗部等を発生させることなく、蛍光体膜１５を効率よく均一発光させることができる。
【００４６】
その際、反射板９の開口部９ａをゲート開口部７ａ（及び、蛍光体膜１５）に対して相似形状とすることにより、冷陰極電子放出源２１側からの電子線を通過させるために必要最小限の開口面積で開口部９ａ形成することができ、内部放射光に対する反射面９ｃによる反射効率を向上することができる。
【００４７】
さらに、反射面９ｃの外形形状を蛍光体膜１５（及び、ゲート開口部７ａ）と相似形状とすることにより、内部放射光を効率的に有効活用することができる。特に、これらの形状を、発光装置１に要求される照射像に対して相似形状とすれば、蛍光体膜１５からの励起光を最大限に有効活用することができる。
【００４８】
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上述の第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図６，７に示すように、本実施形態における発光装置１００は、例えば、楕円形状の照射像を形成するもので、真空容器１０５内に、アノード電極１０６と、ゲート電極１０７と、カソード電極１０８とが投光面側から基底面側に向かって順に配置された基本構成を有し、さらに、アノード電極１０６とゲート電極１０７との間に複数（例えば、１１個）の反射板１０９が介装されて要部が構成されている。
【００５０】
真空容器１０５は、複数のガラス材の接合体で構成されるもので、互いに対向するすアノードガラス板１１０とカソードガラス板１１１との間に、角筒ガラス材１１２が介装されて要部が構成されている。
【００５１】
アノードガラス板１１０は、平面視矩形形状をなすガラス基板で構成されている。このアノードガラス板１１０の内面上にはＩＴＯ等の透明電極膜によってアノード電極１０６が形成され、さらに、アノード電極１０６の上層には、各反射板１０９に対応する蛍光体膜１１５及び導電膜１１６がそれぞれ形成されている。
【００５２】
ここで、図９（ａ）に示すように、蛍光体膜１１５は、照射像と相似する楕円形状に形成されている。また、導電膜１１６は、蛍光体膜１１５と同心の略楕円環形状に形成され、蛍光体膜１１５の周囲を所定間隔隔てて囲繞する。そして、アノードガラス板１１０の外面側において、導電膜１１６よりも内側の領域が蛍光体膜１１５からの励起光を外部に投光するための投光面１１０ａとして機能する。
【００５３】
図８に示すように、ゲート電極１０７は、例えば、平面視矩形形状をなす導電部材で構成され、各蛍光体膜１１５に対応する位置にゲート開口部１０７ａを有する。本実施形態において、各ゲート開口部１０７ａは、蛍光体膜１１５と相似形状をなす楕円形状の孔部で構成されている。また、ゲート開口部１０７ａには直線状のブリッジ部１３１が架設され、このブリッジ部１３１によってゲート開口部１０７ａが２つの小領域に区画されている。
【００５４】
カソード電極１０８は、例えば、平面視矩形形状をなす導電部材で構成された基材１２０上に、各蛍光体膜１１５に対応する冷陰極電子放出源１２１が実装されて要部が構成されている。さらに、基材１２０上には、各冷陰極電子放出源１２１の周囲を囲繞するスペーサ１２２が重畳配置され、このスペーサ１２２上には、冷陰極電子放出源１２１に所定間隔隔てて対向するエミッタマスク１２３が重畳配置されている。エミッタマスク１２３には、各蛍光体膜１１５に対応する位置に開口部（エミッタ開口部）１２３ａが開口されている。このエミッタ開口部１２３ａは、ゲート開口部１０７ａと同様、蛍光体膜１１５と相似形状をなす楕円形状の孔部で構成され、直線状のブリッジ部１３２によって２つの小領域に区画されている。
【００５５】
図７に示すように、カソード電極１０８は、ゲート電極１０７の下部にスペーサ１２４を介して重畳配置され、電極ユニット３を構成する。そして、カソード電極１０８は、このように電極ユニット１０３として一体化された状態で、カソードガラス板１１１上に保持されている。
【００５６】
図７、図９（ｂ）に示すように、各反射板１０９は、例えば、導電性を有する板金部材で構成され、その中央部に蛍光体膜１１５に対応する開口部１０９ａを有する。この開口部１０９ａは、蛍光体膜１１５（及びゲート開口部１０７ａ）と相似形状をなす楕円形状の孔部で構成されている。そして、この開口部１０９ａは、冷陰極電子放出源１２１から電界放出された電子をアノード電極１０６側に通過させるための電子通過用開口部として機能する。
【００５７】
また、開口部１０９ａの周部には反射部１０９ｂが設けられ、この反射部１０９ｂには、アノードガラス板１１０との対向面側に、平面視楕円形状をなす反射面１０９ｃが形成されている。
【００５８】
さらに、反射部１０９ｂの外周部には、アノードガラス板１１０上の導電膜１１６と略同径上をなす略楕円環状の外向フランジ部１０９ｄが設けられ、この外向フランジ部１０９ｄの周部には、外周方向に放射状に延在する複数（例えば、４本）の脚部１０９ｅが設けられている。各脚部１０９ｅの中途には、弾性変形を許容するための湾曲部１０９ｆが形成されている。
【００５９】
そして、各反射板１０９は、例えば、導電膜１１６と外向フランジ部１０９ｄとの位置合せによってアノードガラス板１１０上に位置決めされ、各脚部１０９ｅの湾曲部１０９ｆよりも先端側が、無機接着剤１３６によって接着されることにより保持されている。
【００６０】
このような実施形態によれば、上述の第１の実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。ここで、例えば、図１０に示すように、本実施形態においては、各投光面１１０ａから放射された光束は、所定距離以上離間した位置においては、互いに重畳されて単一の楕円形状をなす照射像を形成する。これにより、本実施形態における発光装置１００は、例えば、車両用のヘッドライト等のように高い照度を必要とする灯具として好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  …  発光装置
３  …  電極ユニット
５  …  真空容器
６  …  アノード電極
７  …  ゲート電極
７ａ  …  開口部（ゲート開口部）
７ｂ  …  端子部
７ｈ  …  貫通孔
８  …  カソード電極
８ｈ  …  孔部
９  …  反射板
９ａ  …  開口部（電子通過用開口部）
９ｂ  …  反射部
９ｃ  …  反射面
９ｄ…  外向フランジ部
９ｅ  …  脚部
９ｆ  …  湾曲部
１０  …  アノードガラス板
１０ａ  …  投光面
１１  …  カソードガラス板
１１ａ  …  配線パターン
１１ｂ  …  電極ピン
１１ｃ  …  貫通孔
１１ｄ  …  低融点ガラス
１２  …  円筒ガラス材
１２ａ  …  低融点ガラス層
１２ｂ  …  低融点ガラス層
１２ｃ  …  段部
１５  …  蛍光体膜
１６  …  導電膜
２０  …  基材
２０ａ  …  端子部
２０ｂ  …  電極固定用ワイヤ
２１  …  冷陰極電子放出源
２１ａ  …  Ｎ型シリコン基板
２１ｂ  …  ナノダイヤ−カーボンナノウォール層
２２  …  スペーサ
２３  …  エミッタマスク
２３ａ  …  開口部（エミッタ開口部）
２４  …  スペーサ
２４ａ  …  開口部
２４ｈ  …  貫通孔
２５  …  ピン
２６  …  無機接着剤
２７  …  セラミック接着剤
２８  …  ボンディングワイヤ
２９  …  ボンディングワイヤ
３１  …  ブリッジ部
３２  …  ブリッジ部
３５  …  内筒部材
３６  …  フリットガラス
３７  …  バネ性電極
３８  …  セラミック接着剤
１００  …  発光装置
１０３  …  電極ユニット
１０５  …  真空容器
１０６  …  アノード電極
１０７  …  ゲート電極
１０７ａ  …  開口部（ゲート開口部）
１０８  …  カソード電極
１０９  …  反射板
１０９ａ  …  開口部（電子通過用開口部）
１０９ｂ  …  反射部
１０９ｃ  …  反射面
１０９ｄ  …  外向フランジ部
１０９ｅ  …  脚部
１０９ｆ  …  湾曲部
１１０  …  アノードガラス板
１１０ａ  …  投光面
１１１  …  カソードガラス板
１１２  …  角筒ガラス材
１１５  …  蛍光体膜
１１６  …  導電膜
１２０  …  基材
１２１  …  冷陰極電子放出源
１２２  …  スペーサ
１２３  …  エミッタマスク
１２３ａ  …  開口部（エミッタ開口部）
１２４  …  スペーサ
１３１  …  ブリッジ部
１３２  …  ブリッジ部
１３６  …  無機接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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