(57)【要約】【課題】電子放出素子を用いた光源において、該電子放出素子からの電子放出に基づく蛍光体発光の利用率を高め、高輝度の発光を実現させる。【解決手段】光源１０Ｇは、透明基板４０と、前記透明基板４０に対向して配された固定基板１１０と、前記固定基板１１０上に配された１以上の電子放出素子１２と、前記透明基板４０の前記固定基板１１０と対向する面に形成された蛍光体層４４と、前記電子放出素子１２から間欠的に放出されるパルス状の電子流１４６の軌道を偏向する軌道偏向手段１５０Ａ、１５０Ｂとを有し、前記軌道偏向手段１５０Ａ、１５０Ｂによる前記パルス状の電子流１４６の軌道の偏向により、前記蛍光体層４４に対する電子流の照射位置を二次元的に走査して、前記パルス状の電子流１４６の拡散を行う。【選択図】図４３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、
前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記メタルバック層に照射される電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする光源。
【請求項２】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記透明基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、
前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記蛍光体層に照射される電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする光源。
【請求項３】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、
前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記メタルバック層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする光源。
【請求項４】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記透明基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、
前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記蛍光体層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする光源。
【請求項５】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された２以上の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、
前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記メタルバック層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であり、
複数の前記電子放出素子から放出されるパルス状の電子流が前記メタルバック層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子のパルス状の電子流の放出タイミングが異なることを特徴とする光源。
【請求項６】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記透明基板上に配された２以上の電子放出素子と、
前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、
前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記蛍光体層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であり、
複数の前記電子放出素子から放出されるパルス状の電子流が前記蛍光体層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子のパルス状の電子流の放出タイミングが異なることを特徴とする光源。
【請求項７】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、
前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記メタルバック層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であることを特徴とする光源。
【請求項８】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記透明基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、
前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記蛍光体層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であることを特徴とする光源。
【請求項９】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された２以上の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、
前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記メタルバック層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であり、
複数の前記電子放出素子から放出される前記電子流パルスが前記メタルバック層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子の前記電子流パルスの放出タイミングが異なることを特徴とする光源。
【請求項１０】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記透明基板上に配された２以上の電子放出素子と、
前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、
前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、
前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、
前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、
前記蛍光体層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であり、
複数の前記電子放出素子から放出される前記電子流パルスが前記蛍光体層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子の前記電子流パルスの放出タイミングが異なることを特徴とする光源。
【請求項１１】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記電子放出素子から間欠的に放出されるパルス状の電子流の軌道を偏向する軌道偏向手段とを有し、
前記軌道偏向手段による前記パルス状の電子流の軌道の偏向により、前記蛍光体層に対する電子流の照射位置を二次元的に走査して、前記パルス状の電子流の拡散を行うことを特徴とする光源。
【請求項１２】
請求項１１記載の光源において、
前記軌道偏向手段は、
前記電子放出素子の周囲に配置された複数の拡散電極とを有し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、複数の前記拡散電極にそれぞれ印加された電圧信号によって生成される電界によって偏向することを特徴とする光源。
【請求項１３】
請求項１１記載の光源において、
前記軌道偏向手段は、
磁界発生手段を有し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、前記磁界発生手段にて発生した磁界によって偏向することを特徴とする光源。
【請求項１４】
請求項１１記載の光源において、
前記軌道偏向手段は、
前記電子放出素子の周囲に配置された複数の拡散電極と、磁界発生手段とを有し、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、複数の前記拡散電極にそれぞれ印加された電圧信号によって生成される電界と、前記磁界発生手段にて発生した磁界によって偏向することを特徴とする光源。
【請求項１５】
請求項１１記載の光源において、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流のレベルは、１つの電子放出期間内において時間の経過に伴って変化し、
前記軌道偏向手段は、
前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、１つの電子放出期間内で偏向する際に、偏向された前記電子流によって前記蛍光体層に照射される電子の量が一定になるように、前記電子流のレベルに応じて、前記電子流の偏向速度を制御することを特徴とする光源。
【請求項１６】
請求項１１記載の光源において、
前記軌道偏向手段は、
前記電子放出素子が形成されている基板上に形成された電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンを有することを特徴とする光源。
【請求項１７】
請求項１１記載の光源において、
前記軌道偏向手段は、
前記固定基板上に形成された電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンを有することを特徴とする光源。
【請求項１８】
請求項１１記載の光源において、
前記軌道偏向手段は、
前記固定基板上に形成された電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンを有し、
前記電子放出素子は、前記電界印加用の電極膜及び／又は前記磁界印加用のコイルパターンをアライメントマークとして前記固定基板に実装されていることを特徴とする光源。
【請求項１９】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上において複数の列に沿って縦方向に配された複数の電子放出素子と、
前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、
前記固定基板上において前記電子放出素子が配された列に隣接する列に沿って縦方向に配された複数の拡散電極とを有し、
前記電子放出素子から放出された電子流を、前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって横方向に拡散することを特徴とする光源。
【請求項２０】
請求項１〜１０、１２、１４、１９のいずれか１項に記載の光源において、
前記拡散電極に印加される前記電圧信号の電圧レベルが０Ｖであることを特徴とする光源。
【請求項２１】
請求項１〜１０、１２、１４、１９のいずれか１項に記載の光源において、
前記拡散電極に印加される前記電圧信号の電圧レベルが１００Ｖ以下の低電圧であることを特徴とする光源。
【請求項２２】
請求項１〜１０、１２、１４、１９、２０、２１のいずれか１項に記載の光源において、
前記拡散電極は、多数の開口を有するメッシュ電極で構成され、
前記電子放出素子から放出され、且つ、前記メッシュ電極の開口を通過した電子流を前記メッシュ電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散することを特徴とする光源。
【請求項２３】
請求項２２記載の光源において、
前記メッシュ電極は矩形状を有し、前記電子放出素子上に設置されていることを特徴とする光源。
【請求項２４】
請求項２２記載の光源において、
前記拡散電極は、矩形状の前記メッシュ電極を半円筒状に丸めた形状を有し、前記電子放出素子を覆うように設置されていることを特徴とする光源。
【請求項２５】
透明基板と、
前記透明基板に対向して配された固定基板と、
前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記透明基板に形成された蛍光体層及び拡散電極とを有し、
前記透明基板は、前記固定基板に対向する上板と、該上板と前記固定基板間に配される少なくとも２つの側板とを有し、且つ、前記固定基板上の前記電子放出素子を覆うように固定され、
前記蛍光体層及び前記拡散電極は、前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて形成され、
前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散することを特徴とする光源。
【請求項２６】
大型固定基板上に１以上の発光管が設置され、
前記大型固定基板のうち、前記発光管が設置されていない部分に光反射膜が形成された光源であって、
前記発光管は、
透明基板と、該透明基板に対向して配された固定基板とを具備したハウジングと、
前記ハウジング内において前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、
前記透明基板に形成された蛍光体層及び拡散電極とを有し、
前記透明基板は、前記固定基板に対向する上板と、該上板と前記固定基板間に配される少なくとも２つの側板とを有し、且つ、前記固定基板上の前記電子放出素子を覆うように固定され、
前記蛍光体層及び前記拡散電極は、前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて形成され、
前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散することを特徴とする光源。
【請求項２７】
請求項２６記載の光源において、
前記ハウジングの外面のうち、前記２つの側面の下部にも前記光反射膜が形成されていることを特徴とする光源。
【請求項２８】
請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の光源において、
前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて前記蛍光体層が形成され、
前記蛍光体層上にメタルバック層として機能する前記拡散電極が形成されていることを特徴とする光源。
【請求項２９】
請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の光源において、
前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて透明電極にて構成された前記拡散電極が形成され、
前記拡散電極上に前記蛍光体層が形成されていることを特徴とする光源。
【請求項３０】
請求項１〜２９のいずれか１項に記載の光源において、
前記透明基板のうち、前記固定基板と反対の面に光拡散板が設置されていることを特徴とする光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エミッタ部に形成された電極に対する駆動電圧の供給によってエミッタ部から電子を放出する電子放出素子を用いた光源（面光源を含む）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電子放出素子は、駆動電極及びコモン電極を有し、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）やバックライトのような種々のアプリケーションに適用されている。ＦＥＤに適用する場合、複数の電子放出素子を二次元的に配列し、これら電子放出素子に対する複数の蛍光体を、所定の間隔をもってそれぞれ配置するようにしている。
【０００３】
この電子放出素子の従来例としては、例えば特許文献１〜５があるが、いずれもエミッタ部に誘電体を用いていないため、対向電極間にフォーミング加工もしくは微細加工が必要となったり、電子放出のために高電圧を印加しなければならず、また、パネル製作工程が複雑で製造コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、エミッタ部を誘電体で構成することが考えられているが、誘電体からの電子放出として、例えば非特許文献１及び２にて諸説が述べられている。
【０００５】
また、最近では、カーボンナノウォールを用いた光源の開発も進められている（例えば特許文献６及び７参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−３１１５３３号公報
【特許文献２】特開平７−１４７１３１号公報
【特許文献３】特開２０００−２８５８０１号公報
【特許文献４】特公昭４６−２０９４４号公報
【特許文献５】特公昭４４−２６１２５号公報
【特許文献６】特開２００４−３６２９６０号公報
【特許文献７】特開２００４−３６２９５９号公報
【非特許文献１】「安岡、石井「強誘電体陰極を用いたパルス電子源」応用物理第６８巻第５号、ｐ５４６〜５５０（１９９９）」
【非特許文献２】「V.F.Puchkarev, G.A.Mesyats, On the mechanism of emission from the ferroelectric ceramic cathode」, J.Appl.Phys., vol. 78, No. 9, 1 November, 1995, p. 5633-5637
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これら電子放出素子を用いた光源において、該電子放出素子からの電子放出に基づく蛍光体発光の利用率を高め、高輝度の発光を実現させることができる光源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】
【０００８】
本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記メタルバック層に照射される電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【０００９】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記透明基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記蛍光体層に照射される電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【００１１】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。しかも、電子照射面からの高効率な蛍光体の発光が可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流（電子流パルス）を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記メタルバック層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記メタルバック層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。特に、電子流を間欠的に放出するようにしているため、電子流が放出されていない期間においても蛍光体の残光による発光が持続し、発光の高効率化が可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記透明基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記蛍光体層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記透明基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記蛍光体層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であることを特徴とする。
【００１７】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。特に、電子流を間欠的に放出するようにしているため、電子流が放出されていない期間においても蛍光体の残光による発光が持続し、発光の高効率化が可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された２以上の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記メタルバック層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であり、複数の前記電子放出素子から放出されるパルス状の電子流が前記メタルバック層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子のパルス状の電子流の放出タイミングが異なることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された２以上の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記蛍光体層の前記固定基板と対向する面に形成されたメタルバック層と、前記固定基板のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記メタルバック層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であり、複数の前記電子放出素子から放出される前記電子流パルスが前記メタルバック層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子の前記電子流パルスの放出タイミングが異なることを特徴とする。
【００２０】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。特に、ピーク値の小さいパルス状の電子流を複数の電子放出素子から異なるタイミングで放出するようにしているため、蛍光体飽和を抑制しつつ蛍光体発光に必要な電子流量を確保でき、発光の高効率化と高輝度化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記透明基板上に配された２以上の電子放出素子と、前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記蛍光体層に照射されるパルス状の電子流の面密度がピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下であり、複数の前記電子放出素子から放出されるパルス状の電子流が前記蛍光体層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子のパルス状の電子流の放出タイミングが異なることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記透明基板上に配された２以上の電子放出素子と、前記固定基板の前記透明基板と対向する面に形成された光反射膜と、前記光反射膜の前記透明基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記透明基板上のうち、前記電子放出素子以外の部分に形成された拡散電極とを有し、前記電子放出素子は、電子流を間欠的に放出し、前記電子放出素子から放出された電子流パルスを前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散し、前記蛍光体層に照射される前記電子流パルスは、１電子流パルス当たりの電子量が１ｎＣ／ｃｍ2以下であり、複数の前記電子放出素子から放出される前記電子流パルスが前記蛍光体層の同一領域を照射し、前記同一領域を照射する各電子放出素子の前記電子流パルスの放出タイミングが異なることを特徴とする。
【００２３】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。特に、ピーク値の小さいパルス状の電子流を複数の電子放出素子から異なるタイミングで放出するようにしているため、蛍光体飽和を抑制しつつ蛍光体発光に必要な電子流量を確保でき、発光の高効率化と高輝度化を図ることができる。
【００２４】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記電子放出素子から間欠的に放出されるパルス状の電子流の軌道を偏向する軌道偏向手段とを有し、前記軌道偏向手段による前記パルス状の電子流の軌道の偏向により、前記蛍光体層に対する電子流の照射位置を二次元的に走査して、前記パルス状の電子流の拡散を行うことを特徴とする。これにより、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が実現できる。
【００２５】
そして、前記軌道偏向手段は、前記電子放出素子の周囲に配置された複数の拡散電極とを有し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、複数の前記拡散電極にそれぞれ印加された電圧信号によって生成される電界によって偏向するようにしてもよい。これにより、直進性の高い電子流を用いた場合、静電界による拡散と比べて電子流の拡散を大きくし易くなり、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。
【００２６】
前記軌道偏向手段は、磁界発生手段を有し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、前記磁界発生手段にて発生した磁界によって偏向するようにしてもよい。
【００２７】
この場合、電子流の拡散に高電圧を必要としないため、制御回路の低コスト化が可能となり、しかも、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。
【００２８】
前記軌道偏向手段は、前記電子放出素子の周囲に配置された複数の拡散電極と、前記磁界発生手段とを有し、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、複数の前記拡散電極にそれぞれ印加された電圧信号によって生成される電界と、前記磁界発生手段にて発生した磁界によって偏向するようにしてもよい。
【００２９】
この場合、電子流の拡散に高電圧を必要としないため、制御回路の低コスト化が可能となり、また、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。しかも、電界又は磁界単体の場合と比べて、電子流の拡散率を大きくすることが可能となる。
【００３０】
また、前記構成において、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流のレベルが、１つの電子放出期間内において時間の経過に伴って変化する場合に、前記軌道偏向手段は、前記電子放出素子から放出されたパルス状の電子流の軌道を、１つの電子放出期間内で偏向する際に、偏向された前記電子流によって前記蛍光体層に照射される電子の量が一定になるように、前記電子流のレベルに応じて、前記電子流の偏向速度を制御するようにしてもよい。
【００３１】
これにより、均一で広範囲の蛍光体発光を得ることが可能となる。レベルが高い電子流を偏向するときは、同一蛍光体領域に照射する時間を短くし、レベルが低い電子流を偏向するときは、同一蛍光体領域に照射する時間を長くすることで、同一蛍光体領域に照射される電子量の均一化を図ることができる。
【００３２】
また、前記軌道偏向手段は、前記電子放出素子が形成されている基板上に形成された電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンを有するようにしてもよい。あるいは、前記軌道偏向手段は、前記固定基板上に形成された電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンを有するようにしてもよい。電子流の軌道を偏向するには、軌道偏向手段と電子放出素子の高精度な位置合せが必要となる。電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンと電子放出素子を、例えば、同一基準位置でスクリーン印刷により同一の固定基板上に形成することで、安価に電子放出素子との高精度な位置合せが可能となる。
【００３３】
また、前記軌道偏向手段は、前記固定基板上に形成された電界印加用の電極膜及び／又は磁界印加用のコイルパターンを有し、前記電子放出素子は、前記電界印加用の電極膜及び／又は前記磁界印加用のコイルパターンをアライメントマークとして前記固定基板に実装されていてもよい。電子流の軌道を偏向するには、軌道偏向手段と電子放出素子の高精度な位置合せが必要となる。電子放出素子の実装を、前記電界印加用の電極膜及び／又は前記磁界印加用のコイルパターンを位置基準として行うことにより、安価に電子放出素子との高精度な位置合せが可能となる。
【００３４】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上において複数の列に沿って縦方向に配された複数の電子放出素子と、前記透明基板の前記固定基板と対向する面に形成された蛍光体層と、前記固定基板上において前記電子放出素子が配された列に隣接する列に沿って縦方向に配された複数の拡散電極とを有し、前記電子放出素子から放出された電子流を、前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって横方向に拡散することを特徴とする。
【００３５】
これにより、過剰電子量による蛍光体飽和の抑制、発光の広がりをもって均一な面発光が可能となる。
【００３６】
そして、前記構成のおいて、前記拡散電極に印加される前記電圧信号の電圧レベルが０Ｖであってもよい。この場合、コストの低廉化、光源の低背化にも有利になる。もちろん、前記拡散電極に印加される前記電圧信号の電圧レベルが１００Ｖ以下の低電圧であってもよい。
【００３７】
また、前記構成において、前記拡散電極は、多数の開口を有するメッシュ電極で構成され、前記電子放出素子から放出され、且つ、前記メッシュ電極の開口を通過した電子流を前記メッシュ電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散するようにしてもよい。
【００３８】
前記メッシュ電極は、矩形状を有し、前記電子放出素子上に設置されていてもよい。この場合、電子放出素子上にメッシュ電極を設置するだけでよく、高精度な位置決めが必要でないため、組立作業の簡略化及び製造コストの低廉化を効率よく図ることができる。
【００３９】
また、前記拡散電極は、矩形状の前記メッシュ電極を半円筒状に丸めた形状を有し、前記電子放出素子を覆うように設置されていてもよい。この場合、電子放出素子に対する拡散電極の位置決め固定が容易になり、横方向への拡散をほぼ左右対称にすることができる。これは、むらのない面発光の実現に寄与する。
【００４０】
また、本発明に係る光源は、透明基板と、前記透明基板に対向して配された固定基板と、前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記透明基板に形成された蛍光体層及び拡散電極とを有し、前記透明基板は、前記固定基板に対向する上板と、該上板と前記固定基板間に配される少なくとも２つの側板とを有し、且つ、前記固定基板上の前記電子放出素子を覆うように固定され、前記蛍光体層及び前記拡散電極は、前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて形成され、前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明に係る光源は、大型固定基板上に１以上の発光管が設置され、前記大型固定基板のうち、前記発光管が設置されていない部分に光反射膜が形成された光源であって、前記発光管は、透明基板と、該透明基板に対向して配された固定基板とを具備したハウジングと、前記ハウジング内において前記固定基板上に配された１以上の電子放出素子と、前記透明基板に形成された蛍光体層及び拡散電極とを有し、前記透明基板は、前記固定基板に対向する上板と、該上板と前記固定基板間に配される少なくとも２つの側板とを有し、且つ、前記固定基板上の前記電子放出素子を覆うように固定され、前記蛍光体層及び前記拡散電極は、前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて形成され、前記電子放出素子から放出された電子流を前記拡散電極に印加された電圧信号によって生成される電界によって拡散することを特徴とする。この場合、前記ハウジングの外面のうち、前記２つの側面の下部にも前記光反射膜が形成されていてもよい。
【００４２】
これにより、各発光管の上板及び２つの側板から光が光源の前方に出射されると共に、２つの側板から大型固定基板に向けて出射した光が光反射層にて反射されて光源の前方に向かうことになり、むらのない発光状態であって、且つ、輝度の高い面発光を得ることができ、均一な面発光を実現させるための構造を容易に構築することができる。
【００４３】
しかも、大型固定基板に対向する大型透明基板の設置並びにスペーサ（大型透明基板を支えるスペーサ）の設置が不要となるため、光源の軽量化、薄型化、コストの低廉化を図ることができる。
【００４４】
そして、前記構成において、前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて前記蛍光体層が形成され、前記蛍光体層上にメタルバック層として機能する前記拡散電極が形成されていてもよいし、あるいは、前記透明基板における上板の内壁面と、少なくとも前記２つの側板の内壁面とにかけて透明電極にて構成された前記拡散電極が形成され、前記拡散電極上に前記蛍光体層が形成されていてもよい。
【００４５】
メタルバック層や透明電極が拡散電極を兼用するため、配線の簡略化を図ることができる。
【００４６】
上述した発明において、前記透明基板のうち、前記固定基板と反対の面に光拡散板が設置されていてもよい。これにより、固定基板等に設置される電子放出素子の個数を効果的に減らすことができ、消費電力の低減化に有利となる。
【発明の効果】
【００４７】
以上説明したように、本発明に係る光源によれば、電子放出素子を用いた光源において、該電子放出素子からの電子放出に基づく蛍光体発光の利用率を高め、高輝度の発光を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明に係る光源の実施の形態例を図１〜図１０２を参照しながら説明する。
【００４９】
本実施の形態に係る光源１０は、液晶ディスプレイ用のバックライト等の画像表示を行うディスプレイに準拠した光源であって、図１に示すように、多数の電子放出素子１２が例えば画素等の発光素子に対応してマトリックス状あるいは千鳥状に配列された発光部１４と、該発光部１４を駆動するための駆動回路１６とを有する。
【００５０】
この場合、１発光素子当たり１つの電子放出素子１２を割り当ててもよいし、１発光素子当たり複数の電子放出素子１２を割り当てるようにしてもよい。この実施の形態では、説明を簡単にするために、１発光素子当たり１つの電子放出素子１２を割り当てた場合を想定して説明する。
【００５１】
駆動回路１６は、発光部１４に対して行を選択するための複数の行選択線１８が配線され、同じく発光部１４に対してデータ信号Ｓｄを供給するための複数の信号線２０が配線されている。
【００５２】
さらに、この駆動回路１６は、行選択線１８に選択的に選択信号Ｓｓを供給して、例えば１行単位に電子放出素子１２を順次選択する行選択回路２２と、信号線２０にパラレルにデータ信号Ｓｄを出力して、行選択回路２２にて選択された行（選択行）にそれぞれデータ信号Ｓｄを供給する信号供給回路２４と、入力される制御信号Ｓｖ（映像信号等）及び同期信号Ｓｃに基づいて行選択回路２２及び信号供給回路２４を制御する信号制御回路２６とを有する。
【００５３】
ここで、本実施の形態に係る光源１０に使用される電子放出素子１２について図２〜図２４を参照しながら説明する。
【００５４】
電子放出素子１２は、図２に示すように、エミッタ部３０と、該エミッタ部３０の表面に形成された上部電極３２と、エミッタ部３０の裏面に形成された下部電極３４とを有する。このように、電子放出素子１２は、エミッタ部３０を上部電極３２と下部電極３４でサンドイッチした構造となっているため、容量性負荷となる。従って、この電子放出素子１２は一種のコンデンサとしてみることができる。
【００５５】
上部電極３２と下部電極３４間には、駆動回路１６からの駆動電圧Ｖａが印加される。
【００５６】
そして、図２に示すように、この電子放出素子１２を光源１０として利用する場合は、上部電極３２の上方に、例えばガラスやアクリル製の透明基板４０が配置され、該透明基板４０の裏面（上部電極３２と対向する面）に、例えば透明電極にて構成されたアノード電極４２が配置され、該アノード電極４２には蛍光体層４４が塗布される。なお、アノード電極４２にはバイアス電源４６（バイアス電圧Ｖｃ）が抵抗Ｒを介して接続される。
【００５７】
また、電子放出素子１２は、当然のことながら、真空空間内に配置される。雰囲気中の真空度は、１０2〜１０-6Ｐａが好ましく、より好ましくは１０-3〜１０-5Ｐａである。
【００５８】
このような範囲を選んだ理由は、低真空では、（１）空間内に気体分子が多いため、プラズマを生成し易く、プラズマが多量に発生され過ぎると、その正イオンが多量に上部電極３２に衝突して損傷を進めるおそれや、（２）放出された電子流がアノード電極４２に到達する前に気体分子に衝突してしまい、バイアス電圧Ｖｃで十分に加速した電子流による蛍光体層４４の励起が十分に行われなくなるおそれがあるからである。
【００５９】
一方、高真空では、構造体の支持、及び真空のシール部が大きくなり、小型化に不利になるという問題があるからである。
【００６０】
そして、電子放出素子１２は、図２に示すように、上部電極３２に、エミッタ部３０が露出される複数の貫通部４８が形成されている。特に、エミッタ部３０の表面は、誘電体の粒界による凹凸５０が形成されており、上部電極３２の貫通部４８は、前記誘電体の粒界における凹部５２に対応した部分に形成されている。図２の例では、１つの凹部５２に対応して１つの貫通部４８が形成される場合を示しているが、複数の凹部５２に対応して１つの貫通部４８が形成される場合もある。また、上部電極３２の材料及び／又は焼成条件を調整することにより、貫通部４８を微細化することが可能である。これにより、１つの凹部５２に複数の貫通部４８を形成したり、誘電体の粒界における凸部５８上にも貫通部４８を形成することが可能である。エミッタ部３０を構成する誘電体の粒径は、０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜７μｍである。図２の例では、誘電体の粒径を３μｍとしている。
【００６１】
さらに、この電子放出素子１２は、図３に示すように、上部電極３２のうち、貫通部４８の周部５４におけるエミッタ部３０と対向する面５４ａが、エミッタ部３０から離間している。つまり、上部電極３２のうち、貫通部４８の周部５４におけるエミッタ部３０と対向する面５４ａとエミッタ部３０との間にギャップ５６が形成され、上部電極３２における貫通部４８の周部５４が庇状（フランジ状）に形成された形となっている。従って、以下の説明では、「上部電極３２の貫通部４８の周部５４」を「上部電極３２の庇部５４」と記す。なお、図２、図３、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図８、図１０等の例では、誘電体の粒界の凹凸５０の凸部５８の断面を代表的に半円状で示してあるが、この形状に限るものではない。
【００６２】
また、この電子放出素子１２では、上部電極３２の厚みｔｃを、０．０１μｍ≦ｔｃ≦１０μｍとし、エミッタ部３０の上面、すなわち、誘電体の粒界における凸部５８の表面（凹部５２の内壁面でもある）と、上部電極３２の庇部５４の下面５４ａとのなす角の最大角度θを、１°≦θ≦６０°としている。また、エミッタ部３０の誘電体の粒界における凸部５８の表面（凹部５２の内壁面）と、上部電極３２の庇部５４の下面５４ａとの間の鉛直方向に沿った最大間隔ｄを、０μｍ＜ｄ≦１０μｍとしている。
【００６３】
さらに、この電子放出素子１２では、貫通部４８の形状、特に、図４に示すように、上面から見た形状は孔６０の形状であって、例えば円形状、楕円形状、トラック状のように、曲線部分を含むものや、四角形や三角形のように多角形状のものがある。図４の例では、孔６０の形状として円形状の場合を示している。
【００６４】
この場合、孔６０の平均径は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下としている。この平均径は、孔６０の中心を通るそれぞれ異なる複数の線分の長さの平均を示す。また、上部電極３２の材料及び／又は焼成条件を調整することにより、貫通部４８を微細化した場合、孔６０の平均径を０．０５μｍ以上、０．１μｍ以下とすることが可能である。このように、貫通部４８を微細化、高集積化することにより、放出電子量（電子流のレベル）及び電子放出効率の向上を図ることができる。
【００６５】
ここで、エミッタ部３０は誘電体にて構成される。誘電体は、好適には、比誘電率が比較的高い、例えば１０００以上の誘電体を採用することができる。このような誘電体としては、チタン酸バリウムのほかに、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等、又はこれらの任意の組み合わせを含有するセラミックスや、主成分がこれらの化合物を５０重量％以上含有するものや、前記セラミックスに対してさらにランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン等の酸化物、もしくはこれらのいずれかの組み合わせ、又は他の化合物を適切に添加したもの等を挙げることができる。
【００６６】
例えば、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）とチタン酸鉛（ＰＴ）の２成分系ｎＰＭＮ−ｍＰＴ（ｎ，ｍをモル数比とする）においては、ＰＭＮのモル数比を大きくすると、キュリー点が下げられて、室温での比誘電率を大きくすることができる。
【００６７】
特に、ｎ＝０．８５〜１．０、ｍ＝１．０−ｎでは比誘電率３０００以上となり好ましい。例えば、ｎ＝０．９１、ｍ＝０．０９では室温の比誘電率１５０００が得られ、ｎ＝０．９５、ｍ＝０．０５では室温の比誘電率２００００が得られる。
【００６８】
次に、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、チタン酸鉛（ＰＴ）、ジルコン酸鉛（ＰＺ）の３成分系では、ＰＭＮのモル数比を大きくする他に、正方晶と擬立方晶又は正方晶と菱面体晶のモルフォトロピック相境界（ＭＰＢ：Ｍｏｒｐｈｏｔｒｏｐｉｃ  Ｐｈａｓｅ  Ｂｏｕｎｄａｒｙ）付近の組成とすることが比誘電率を大きくするのに好ましい。例えば、ＰＭＮ：ＰＴ：ＰＺ＝０．３７５：０．３７５：０．２５にて比誘電率５５００、ＰＭＮ：ＰＴ：ＰＺ＝０．５：０．３７５：０．１２５にて比誘電率４５００となり、特に好ましい。さらに、絶縁性が確保できる範囲内でこれらの誘電体に白金のような金属を混入して、誘電率を向上させるのが好ましい。この場合、例えば、誘電体に白金を重量比で２０％混入させるとよい。
【００６９】
また、エミッタ部３０は、上述したように、圧電／電歪層や反強誘電体層等を用いることができるが、エミッタ部３０として圧電／電歪層を用いる場合、該圧電／電歪層としては、例えば、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等、又はこれらのいずれかの組み合わせを含有するセラミックスが挙げられる。
【００７０】
主成分がこれらの化合物を５０重量％以上含有するものであってもよいことはいうまでもない。また、前記セラミックスのうち、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスは、エミッタ部３０を構成する圧電／電歪層の構成材料として最も使用頻度が高い。
【００７１】
また、圧電／電歪層をセラミックスにて構成する場合、前記セラミックスに、さらに、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン等の酸化物、もしくはこれらのいずれかの組み合わせ、又は他の化合物を、適宜、添加したセラミックスを用いてもよい。また、前記セラミックスにＳｉＯ2、ＣｅＯ2、Ｐｂ5Ｇｅ3Ｏ11もしくはこれらのいずれかの組み合わせを添加したセラミックスを用いてもよい。具体的には、ＰＴ−ＰＺ−ＰＭＮ系圧電材料にＳｉＯ2を０．２ｗｔ％、もしくはＣｅＯ2を０．１ｗｔ％、もしくはＰｂ5Ｇｅ3Ｏ11を１〜２ｗｔ％添加した材料が好ましい。
【００７２】
例えば、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛及びチタン酸鉛とからなる成分を主成分とし、さらにランタンやストロンチウムを含有するセラミックスを用いることが好ましい。
【００７３】
圧電／電歪層は、緻密であっても、多孔質であってもよく、多孔質の場合、その気孔率は４０％以下であることが好ましい。
【００７４】
エミッタ部３０として反強誘電体層を用いる場合、該反強誘電体層としては、ジルコン酸鉛を主成分とするもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分を主成分とするもの、さらにはジルコン酸鉛に酸化ランタンを添加したもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分に対してジルコン酸鉛やニオブ酸鉛を添加したものが望ましい。
【００７５】
また、この反強誘電体膜は、多孔質であってもよく、多孔質の場合、その気孔率は３０％以下であることが望ましい。
【００７６】
さらに、エミッタ部３０にタンタル酸ビスマス酸ストロンチウム（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）を用いた場合、分極反転疲労が小さく好ましい。このような分極反転疲労が小さい材料は、層状強誘電体化合物で、（ＢｉＯ2）2+（Ａm-1ＢmＯ3m+1）2-という一般式で表される。ここで、金属Ａのイオンは、Ｃａ2+、Ｓｒ2+、Ｂａ2+、Ｐｂ2+、Ｂｉ3+、Ｌａ3+等であり、金属Ｂのイオンは、Ｔｉ4+、Ｔａ5+、Ｎｂ5+等である。さらに、チタン酸バリウム系、ジルコン酸鉛系、ＰＺＴ系の圧電セラミックスに添加剤を加えて半導体化させることも可能である。この場合、エミッタ部３０内で不均一な電界分布をもたせて、電子放出に寄与する上部電極３２との界面近傍に電界集中を行うことが可能となる。
【００７７】
また、圧電／電歪／反強誘電体セラミックスに、例えば鉛ホウケイ酸ガラス等のガラス成分や、他の低融点化合物（例えば酸化ビスマス等）を混ぜることによって、焼成温度を下げることができる。
【００７８】
また、圧電／電歪／反強誘電体セラミックスで構成する場合、その形状はシート状の成形体、シート状の積層体、あるいは、これらを他の支持用基板に積層又は接着したものであってもよい。
【００７９】
また、エミッタ部３０に非鉛系の材料を使用する等により、エミッタ部３０を融点もしくは蒸散温度の高い材料とすることで、電子もしくはイオンの衝突に対し損傷しにくくなる。
【００８０】
そして、エミッタ部３０を形成する方法としては、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法、エアロゾルデポジション法、パウダージェットデポジション法（大気圧下での微粒子の高速噴射成膜法）等の各種厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の各種薄膜形成法を用いることができる。特に、圧電／電歪材料の粉末化したものを、エミッタ部３０として形成し、これに低融点のガラスやゾル粒子を含浸する方法をとることが好ましい。この手法により、７００℃あるいは６００℃以下といった低温での膜形成が可能となる。
【００８１】
上部電極３２は、焼成後に薄い膜が得られる有機金属ペーストが用いられる。例えば白金レジネートペースト等の材料を用いることが好ましい。また、分極反転疲労を抑制する酸化物電極、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化イリジウム（ＩｒＯ2）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ3）、Ｌａ1-xＳｒxＣｏＯ3（例えばｘ＝０．３や０．５）、Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3（例えばｘ＝０．２）、Ｌａ1-xＣａxＭｎ1-yＣｏyＯ3（例えばｘ＝０．２、ｙ＝０．０５）、もしくはこれらを例えば白金レジネートペーストに混ぜたものが好ましい。また、白金レジネートペーストに金レジネートペーストやイリジウムレジネートペーストを混ぜたものも微細な貫通部４８を形成し易く好ましい。
【００８２】
また、上部電極３２として、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、複数の鱗片状の形状を有する物質６２（例えば黒鉛）の第１集合体６４や、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、鱗片状の形状を有する物質６２を含んだ導電性物質６６の第２集合体６８も好ましく用いられる。この場合、第１集合体６４や第２集合体６８でエミッタ部３０の表面を完全に覆うのではなく、エミッタ部３０が一部露出する貫通部４８を複数設けて、エミッタ部３０のうち、貫通部４８を臨む部分を電子放出領域とする。
【００８３】
上部電極３２は、上記材料を用いて、スクリーン印刷、スプレー、コーティング、ディッピング、塗布、電気泳動法等の各種の厚膜形成法や、スパッタリング法、イオンビーム法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の各種の薄膜形成法による通常の膜形成法に従って形成することができ、好適には、前者の厚膜形成法によって形成するとよい。
【００８４】
一方、下部電極３４は、導電性を有する物質、例えば金属が用いられ、白金、モリブデン、タングステン等によって構成される。また、高温酸化雰囲気に対して耐性を有する導体、例えば金属単体、合金、絶縁性セラミックスと金属単体との混合物、絶縁性セラミックスと合金との混合物等によって構成され、好適には、白金、イリジウム、パラジウム、ロジウム、モリブデン等の高融点貴金属や、銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウム等の合金を主成分とするものや、白金とセラミック材料とのサーメット材料によって構成される。さらに好適には、白金のみ又は白金系の合金を主成分とする材料によって構成される。
【００８５】
また、下部電極３４として、カーボン、グラファイト系の材料を用いてもよい。なお、電極材料中に添加されるセラミック材料の割合は、５〜３０体積％程度が好適である。もちろん、上述した上部電極３２と同様の材料を用いるようにしてもよい。
【００８６】
下部電極３４は、好適には上記厚膜形成法によって形成する。下部電極３４の厚さは、２０μｍ以下であるとよく、好適には５μｍ以下であるとよい。
【００８７】
エミッタ部３０、上部電極３２及び下部電極３４をそれぞれ形成するたびに熱処理（焼成処理）することで、一体構造にすることができる。
【００８８】
エミッタ部３０、上部電極３２及び下部電極３４を一体化させるための焼成処理に係る温度としては、５００〜１４００℃の範囲、好適には、１０００〜１４００℃の範囲とするとよい。さらに、膜状のエミッタ部３０を熱処理する場合、高温時にエミッタ部３０の組成が不安定にならないように、エミッタ部３０の蒸発源と共に雰囲気制御を行いながら焼成処理を行うことが好ましい。
【００８９】
焼成処理を行うことで、特に、上部電極３２となる膜が例えば厚み１０μｍから厚み０．１μｍに収縮すると同時に複数の孔等が形成されていき、結果的に、図２に示すように、上部電極３２に複数の貫通部４８が形成され、貫通部４８の周部５４が庇状に形成された構成となる。もちろん、上部電極３２となる膜に対して事前（焼成前）にエッチング（ウェットエッチング、ドライエッチング）やリフトオフ等によってパターンニングを施した後、焼成するようにしてもよい。この場合、後述するように、貫通部４８として切欠き形状やスリット形状を容易に形成することができる。
【００９０】
なお、エミッタ部３０を適切な部材によって被覆し、該エミッタ部３０の表面が焼成雰囲気に直接露出しないようにして焼成する方法を採用してもよい。
【００９１】
次に、電子放出素子１２の電子放出原理について説明する。先ず、上部電極３２と下部電極３４との間に駆動電圧Ｖａが印加される。この駆動電圧Ｖａは、例えば、パルス電圧あるいは交流電圧のように、時間の経過に伴って、基準電圧（例えば０Ｖ）よりも高い又は低い電圧レベルから基準電圧よりも低い又は高い電圧レベルに急激に変化する電圧として定義される。
【００９２】
また、エミッタ部３０の上面と上部電極３２と該電子放出素子１２の周囲の媒質（例えば、真空）との接触箇所においてトリプルジャンクションが形成されている。ここで、トリプルジャンクションとは、上部電極３２とエミッタ部３０と真空との接触により形成される電界集中部として定義される。なお、前記トリプルジャンクションには、上部電極３２とエミッタ部３０と真空が１つのポイントとして存在する３重点も含まれる。雰囲気中の真空度は、１０2〜１０-6Ｐａが好ましく、より好ましくは１０-3〜１０-5Ｐａである。
【００９３】
この電子放出素子１２では、トリプルジャンクションは、上部電極３２の庇部５４や上部電極３２の周縁部に形成されることになる。従って、上部電極３２と下部電極３４との間に上述のような駆動電圧Ｖａが印加されると、上記したトリプルジャンクションにおいて電界集中が発生する。
【００９４】
ここで、電子放出素子１２の第１の電子放出方式について図７及び図８を参照しながら説明する。図７の第１出力期間Ｔ１（第１段階）において、上部電極３２に基準電圧（この場合、０Ｖ）よりも低い電圧Ｖ２が印加され、下部電極３４に基準電圧よりも高い電圧Ｖ１が印加される。この第１出力期間Ｔ１では、上記したトリプルジャンクションにおいて電界集中が発生し、上部電極３２からエミッタ部３０に向けて電子放出が行われ、例えばエミッタ部３０のうち、上部電極３２の貫通部４８から露出する部分や上部電極３２の周縁部近傍の部分に電子が蓄積される。すなわち、エミッタ部３０が帯電することになる。このとき、上部電極３２が電子供給源として機能する。
【００９５】
次の第２出力期間Ｔ２（第２段階）において、駆動電圧Ｖａの電圧レベルが急減に変化、すなわち、上部電極３２に基準電圧よりも高い電圧Ｖ１が印加され、下部電極３４に基準電圧よりも低い電圧Ｖ２が印加されると、今度は、上部電極３２の貫通部４８に対応した部分や上部電極３２の周縁部近傍に帯電した電子は、逆方向へ分極反転したエミッタ部３０の双極子（エミッタ部３０の表面に負極性が現れる）により、エミッタ部３０から追い出され、図８に示すように、エミッタ部３０のうち、前記電子の蓄積されていた部分から、貫通部４８を通じて電子が放出される。もちろん、上部電極３２の外周部近傍からも電子が放出され、全体として電子流として放出されることになる。
【００９６】
次に、第２の電子放出方式について説明する。先ず、図９の第１出力期間Ｔ１（第１段階）において、上部電極３２に基準電圧よりも高い電圧Ｖ３が印加され、下部電極３４に基準電圧よりも低い電圧Ｖ４が印加される。この第１出力期間Ｔ１では、電子放出のための準備（例えばエミッタ部３０の一方向への分極等）が行われる。次の第２出力期間Ｔ２（第２段階）において、駆動電圧Ｖａの電圧レベルが急減に変化、すなわち、上部電極３２に基準電圧よりも低い電圧Ｖ４が印加され、下部電極３４に基準電圧よりも高い電圧Ｖ３が印加されると、今度は、上記したトリプルジャンクションにおいて電界集中が発生し、この電界集中によって上部電極３２から１次電子が放出され、エミッタ部３０のうち、貫通部４８から露出する部分並びに上部電極３２の外周部近傍に衝突することとなる。これによって、図１０に示すように、１次電子が衝突した部分から２次電子（１次電子の反射電子を含む）が放出される。すなわち、第２出力期間Ｔ２の初期段階において、前記貫通部４８並びに上部電極３２の外周部近傍から２次電子が放出され、電子流として放出されることとなる。
【００９７】
そして、この電子放出素子１２においては、上部電極３２に複数の貫通部４８を形成したことから、各貫通部４８並びに上部電極３２の外周部近傍から均等に電子が放出され、全体の電子放出特性のばらつきが低減し、電子放出の制御が容易になると共に、電子放出効率が高くなる。
【００９８】
また、電子放出素子１２では、上部電極３２の庇部５４とエミッタ部３０との間にギャップ５６が形成された形となることから、駆動電圧Ｖａを印加した際に、該ギャップ５６の部分において電界集中が発生し易くなる。これは、電子放出の高効率化につながり、駆動電圧の低電圧化（低い電圧レベルでの電子放出）を実現させることができる。
【００９９】
上述したように、上部電極３２は、貫通部４８の周部において庇部５４が形成されることから、上述したギャップ５６の部分での電界集中が大きくなることとも相俟って、上部電極３２の庇部５４から電子が放出され易くなる。これは、電子放出の高出力、高効率化につながり、駆動電圧Ｖａの低電圧化を実現させることができる。これにより、例えば電子放出素子１２を多数並べて構成された光源１０の高輝度化を図ることができる。
【０１００】
また、上述した第１の電子放出方式（エミッタ部３０に蓄積された電子を放出させる方式）や第２の電子放出方式（上部電極３２からの１次電子をエミッタ部３０に衝突させて２次電子を放出させる方式）のいずれにしても、上部電極３２の庇部５４がゲート電極（制御電極、フォーカス電子レンズ等）として機能するため、放出電子の直進性を向上させることができる。これは、電子放出素子１２を多数並べて例えばディスプレイの電子源として構成した場合に、クロストークを低減する上で有利となる。
【０１０１】
このように、電子放出素子１２においては、高い電界集中を容易に発生させることができ、しかも、電子放出箇所を多くすることができ、電子放出について高出力、高効率を図ることができ、低電圧駆動（低消費電力）も可能となる。
【０１０２】
特に、エミッタ部３０の少なくとも上面は、誘電体の粒界による凹凸５０が形成され、上部電極３２は、誘電体の粒界における凹部５２に対応した部分に貫通部４８が形成されるようにしたので、上部電極３２の庇部５４を簡単に実現させることができる。
【０１０３】
また、エミッタ部３０の上面、すなわち、誘電体の粒界における凸部５８の表面（凹部５２の内壁面）と、上部電極３２の庇部５４の下面５４ａとのなす角の最大角度θを、１°≦θ≦６０°とし、エミッタ部３０の誘電体の粒界における凸部５８の表面（凹部５２の内壁面）と、上部電極３２の庇部５４の下面５４ａとの間の鉛直方向に沿った最大間隔ｄを、０μｍ＜ｄ≦１０μｍとしたので、これらの構成により、ギャップ５６の部分での電界集中の度合いをより大きくすることができ、電子放出についての高出力、高効率、並びに駆動電圧の低電圧化を効率よく図ることができる。
【０１０４】
また、貫通部４８を孔６０の形状としている。図３に示すように、エミッタ部３０のうち、上部電極３２と下部電極３４（図２参照）間に印加される駆動電圧Ｖａに応じて分極が反転あるいは変化する部分は、上部電極３２が形成されている直下の部分（第１部分７０）と、貫通部４８の内周から貫通部４８の内方に向かう領域に対応した部分（第２部分７２）であり、特に、第２部分７２は、駆動電圧Ｖａのレベルや電界集中の度合いによって変化することになる。従って、この電子放出素子１２では、孔６０の平均径を、０．１μｍ以上、１０μｍ以下としている。この範囲であれば、貫通部４８を通じて放出される電子の放出分布にばらつきがほとんどなくなり、効率よく電子を放出することができる。
【０１０５】
さらに、上部電極３２の材料として、Ｐｔレジネートペーストを主体とした合金電極を適用し、焼成条件を調整すると、孔６０の平均径を０．１μｍ未満とすることができる。特に、焼成時に昇温を急速に行うことにより、平均径０．１μｍ未満の孔６０を高密度に形成することができ、特に好ましい。一方、孔６０の平均径が１０μｍを超えると、エミッタ部３０の前記貫通部４８から露出した部分のうち、電子放出に寄与する部分（第２部分）７２の割合（占有率）が小さくなり、電子の放出効率が低下する。
【０１０６】
また、この電子放出素子１２においては、図１１に示すように、電気的な動作において、上部電極３２と下部電極３４間に、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１と、各ギャップ５６による複数のコンデンサＣａの集合体とが形成された形となる。すなわち、各ギャップ５６による複数のコンデンサＣａは、互いに並列に接続された１つのコンデンサＣ２として構成され、等価回路的には、集合体によるコンデンサＣ２にエミッタ部３０によるコンデンサＣ１が直列接続された形となる。
【０１０７】
実際には、集合体によるコンデンサＣ２にエミッタ部３０によるコンデンサＣ１がそのまま直列接続されることはなく、上部電極３２への貫通部４８の形成個数や全体の形成面積等に応じて、直列接続されるコンデンサ成分が変化する。
【０１０８】
ここで、図１２に示すように、例えばエミッタ部３０によるコンデンサＣ１のうち、その２５％が集合体によるコンデンサＣ２と直列接続された場合を想定して、容量計算を行ってみる。先ず、ギャップ５６の部分は真空であることから比誘電率は１となる。そして、ギャップ５６の最大間隔ｄを０．１μｍ、１つのギャップ５６の部分の面積Ｓ＝１μｍ×１μｍとし、ギャップ５６の数を１０，０００個とする。また、エミッタ部３０の比誘電率を２０００、エミッタ部３０の厚みを２０μｍ、上部電極３２と下部電極３４の対向面積を２００μｍ×２００μｍとすると、集合体によるコンデンサＣ２の容量値は０．８８５ｐＦ、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１の容量値は３５．４ｐＦとなる。そして、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１のうち、集合体によるコンデンサＣ２と直列接続されている部分を全体の２５％としたとき、該直列接続された部分における容量値（集合体によるコンデンサＣ２の容量値を含めた容量値）は０．８０５ｐＦであり、残りの容量値は２６．６ｐＦとなる。
【０１０９】
これら直列接続された部分と残りの部分は並列接続されているから、全体の容量値は、２７．５ｐＦとなる。この容量値は、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１の容量値３５．４ｐＦの７８％である。つまり、全体の容量値は、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１の容量値よりも小さくなる。
【０１１０】
このように、複数のギャップ５６によるコンデンサＣａの集合体については、ギャップ５６によるコンデンサＣａの容量値が相対的に小さいものとなり、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１との分圧から、印加電圧Ｖａのほとんどはギャップ５６に印加されることになり、各ギャップ５６において、電子放出の高出力化が実現される。
【０１１１】
また、集合体によるコンデンサＣ２は、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１に直列接続された構造となることから、全体の容量値は、エミッタ部３０によるコンデンサＣ１の容量値よりも小さくなる。このことから、電子放出は高出力であり、全体の消費電力は小さくなるという好ましい特性を得ることができる。
【０１１２】
次に、上述した電子放出素子１２の３つの変形例について図１３〜図１５を参照しながら説明する。
【０１１３】
先ず、第１の変形例に係る電子放出素子１２ａは、図１３に示すように、貫通部４８の形状、特に、上面から見た形状が切欠き７４の形状である点で異なる。切欠き７４の形状としては、図１３に示すように、多数の切欠き７４が連続して形成されたくし歯状の切欠き７６が好ましい。この場合、貫通部４８を通じて放出される電子の放出分布のばらつきを低減し、効率よく電子を放出する上で有利となる。特に、切欠き７６の平均幅を、０．０５μｍ以上、１０μｍ以下とすることが好ましい。この平均幅は、切欠き７４の中心線を直交するそれぞれ異なる複数の線分の長さの平均を示す。
【０１１４】
第２の変形例に係る電子放出素子１２ｂは、図１４に示すように、貫通部４８の形状、特に、上面から見た形状がスリット７８である点で異なる。ここで、スリット７８とは、長軸方向（長手方向）の長さが短軸方向（短手方向）の長さの１０倍以上であるものをいう。従って、長軸方向（長手方向）の長さが短軸方向（短手方向）の長さの１０倍未満のものは孔６０（図４参照）の形状として定義することができる。また、スリット７８としては、複数の孔６０が連通してつながったものも含まれる。この場合、スリット７８の平均幅は、０．０５μｍ以上、１０μｍ以下とすることが好ましい。貫通部４８を通じて放出される電子流の放出分布のばらつきを低減し、効率よく電子を放出する上で有利になるからである。この平均幅は、スリット７８の中心線を直交するそれぞれ異なる複数の線分の長さの平均を示す。
【０１１５】
第３の変形例に係る電子放出素子１２ｃは、図１５に示すように、エミッタ部３０の上面のうち、貫通部４８と対応する部分、例えば誘電体の粒界の凹部５２にフローティング電極８０が存在している点で異なる。この場合、フローティング電極８０も電子供給源となることから、電子の放出段階（上述した第１の電子放出方式における第２出力期間Ｔ２（図７参照））において、多数の電子を貫通部４８を通じて外部に放出させることができる。この場合、フローティング電極８０からの電子放出は、フローティング電極８０／誘電体／真空のトリプルジャンクションにおける電界集中によるものが考えられる。
【０１１６】
ここで、電子放出素子１２の特性、特に、電圧−電荷量特性（電圧−分極量特性）について説明する。
【０１１７】
この電子放出素子１２は、真空中において、図１６の特性に示すように、基準電圧＝０（Ｖ）を基準とした非対称のヒステリシス曲線を描く。
【０１１８】
この特性について説明すると、先ず、エミッタ部３０のうち、電子が放出される部分を電子放出部と定義したとき、基準電圧が印加されるポイントｐ１（初期状態）では、前記電子放出部に電子がほとんど蓄積されていない状態となっている。その後、負電圧を印加すると、前記電子放出部において、エミッタ部３０が分極反転した双極子の正電荷の量が増し、それに伴って、第１段階における上部電極３２から電子放出部へ向けた電子放出が起きて、電子が蓄積されていくこととなる。負電圧のレベルを負方向に大きくしていくと、前記電子放出部への電子の蓄積に伴って、ある負電圧のポイントｐ２において正電荷の量と負電荷の量が平衡な状態となり、負電圧のレベルを負方向に大きくしていくと、さらに電子の蓄積量が増加し、これに伴って、負電荷の量が正電荷の量よりも多い状態となる。ポイントｐ３において電子の蓄積飽和状態となる。ここでの負電荷の量は、蓄積したまま残っている電子の量と、エミッタ部３０が分極反転した双極子の負電荷の量の合計である。
【０１１９】
その後、負電圧のレベルを小さくしていき、さらに、基準電圧を超えて正電圧を印加していくと、ポイントｐ４において、第２段階における電子の放出が開始される。この正電圧を正方向に大きくすれば、電子の放出量が増加し、ポイントｐ５では、正電荷の量と負電荷の量が平衡な状態となる。そして、ポイントｐ６では、蓄積されていた電子がほとんど放出され、正電荷の量と負電荷の量の差が初期状態とほぼ同じになる。すなわち、電子の蓄積はほとんどなくなり、エミッタ部３０が分極した双極子の負電荷のみが電子放出部に現れている状態である。
【０１２０】
そして、この特性の特徴ある部分は、以下の点である。
【０１２１】
（１）正電荷の量と負電荷の量が平衡な状態であるポイントｐ２における負電圧をＶ１、ポイントｐ５における正電圧をＶ２としたとき、
｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜
である。
【０１２２】
（２）より詳しくは、１．５×｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜である。
【０１２３】
（３）ポイントｐ２における正電荷の量と負電荷の量の変化の割合をΔＱ１／ΔＶ１、ポイントｐ５における正電荷の量と負電荷の量の変化の割合をΔＱ２／ΔＶ２としたとき、
（ΔＱ１／ΔＶ１）＞（ΔＱ２／ΔＶ２）
である。
【０１２４】
（４）電子が蓄積飽和状態となる電圧をＶ３、電子の放出が開始される電圧をＶ４としたとき、
１≦｜Ｖ４｜／｜Ｖ３｜≦１．５
である。
【０１２５】
次に、図１６の特性を電圧−分極量特性の立場で説明する。初期状態において、エミッタ部３０が一方向に分極されて、例えば双極子の負極がエミッタ部３０の上面に向いた状態（図１７Ａ参照）となっている場合を想定して説明する。
【０１２６】
先ず、図１６に示すように、基準電圧（例えば０Ｖ）が印加されるポイントｐ１（初期状態）では、図１７Ａに示すように、双極子の負極がエミッタ部３０の上面に向いた状態となっていることから、エミッタ部３０の上面には電子がほとんど蓄積されていない状態となっている。
【０１２７】
その後、負電圧を印加し、該負電圧のレベルを負方向に大きくしていくと、負の抗電圧を超えたあたり（図１６のポイントｐ２参照）から分極が反転しはじめ、図１６のポイントｐ３にて全ての分極が反転することになる（図１７Ｂ参照）。この分極反転によって、上記したトリプルジャンクションにおいて電界集中が発生し、第１段階における上部電極３２からエミッタ部３０に向けた電子放出が起こり、例えばエミッタ部３０のうち、上部電極３２の貫通部４８から露出する部分や上部電極３２の周縁部近傍の部分に電子が蓄積される（図１７Ｃ参照）。特に、上部電極３２から、エミッタ部３０のうち、上部電極３２の貫通部４８から露出する部分に向けて電子が放出（内部放出）されることになる。そして、図１６のポイントｐ３において電子の蓄積飽和状態となる。
【０１２８】
その後、負電圧のレベルを小さくしていき、さらに、基準電圧を超えて正電圧を印加していくと、ある電圧レベルまでは、エミッタ部３０の上面の帯電状態が維持される（図１８Ａ参照）。正電圧のレベルをさらに大きくいくと、図１６のポイントｐ４の直前において、双極子の負極がエミッタ部３０の上面に向き始める領域が発生し（図１８Ｂ参照）、さらに、レベルを上げて図１６のポイントｐ４以降において、双極子の負極によるクーロン反発力により、電子の放出が開始される（図１８Ｃ参照）。この正電圧を正方向に大きくすれば、電子の放出量が増加し、正の抗電圧を超えたあたり（ポイントｐ５）から分極が再び反転する領域が拡大して、ポイントｐ６では、蓄積されていた電子がほとんど放出され、このときの分極量は初期状態の分極量とほぼ同じになる。
【０１２９】
そして、この電子放出素子１２の特性の特徴ある部分は、以下の点となる。
【０１３０】
（Ａ）負の抗電圧をｖ１、正の抗電圧をｖ２としたとき、
｜ｖ１｜＜｜ｖ２｜
である。
【０１３１】
（Ｂ）より詳しくは、１．５×｜ｖ１｜＜｜ｖ２｜である。
【０１３２】
（Ｃ）負の抗電圧ｖ１を印加した際における分極の変化の割合をΔｑ１／Δｖ１、正の抗電圧ｖ２を印加した際における分極の変化の割合をΔｑ２／Δｖ２としたとき、
（Δｑ１／Δｖ１）＞（Δｑ２／Δｖ２）
である。
【０１３３】
（Ｄ）電子が蓄積飽和状態となる電圧をｖ３、電子の放出が開始される電圧をｖ４としたとき、
１≦｜ｖ４｜／｜ｖ３｜≦１．５
である。
【０１３４】
この電子放出素子１２は、上述のような特性を有することから、複数の発光素子に応じて配列された複数の電子放出素子１２を有し、各電子放出素子１２からの電子放出によって発光を行う光源１０に簡単に適用させることができる。
【０１３５】
そして、図１の駆動回路の説明に戻り、この駆動回路１６において、行選択回路２２及び信号供給回路２４には電源回路９０（例えば５０Ｖ及び０Ｖ）が接続され、特に、行選択回路２２と電源回路９０間の負極ラインとＧＮＤ（グランド）間にパルス電源９２が接続されている。パルス電源９２は、後述する電荷蓄積期間Ｔｄに基準電圧（例えば０Ｖ）、電子放出期間Ｔｈに電圧（例えば−４００Ｖ）とされたパルス状の電圧波形を出力する。
【０１３６】
行選択回路２２は、電荷蓄積期間Ｔｄに、選択行に対して選択信号Ｓｓを出力し、非選択行に対して非選択信号Ｓｎを出力する。また、行選択回路２２は、電子放出期間Ｔｈに電源回路９０からの電源電圧（例えば５０Ｖ）とパルス電源９２からの電圧（例えば−４００Ｖ）が加わった一定電圧（例えば−３５０Ｖ）を出力する。
【０１３７】
信号供給回路２４は、パルス生成回路９４と振幅変調回路９６とを有する。パルス生成回路９４は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、一定のパルス周期で一定の振幅（例えば５０Ｖ）を有するパルス信号Ｓｐを生成、出力し、電子放出期間Ｔｈにおいて、基準電圧（例えば０Ｖ）を出力する。
【０１３８】
振幅変調回路９６は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、パルス生成回路９４からのパルス信号Ｓｐをそれぞれ選択行に関する発光素子の輝度レベルに応じて振幅変調し、それぞれ選択行に関する発光素子のデータ信号Ｓｄとして出力し、電子放出期間Ｔｈにおいて、パルス生成回路９４からの基準電圧をそのまま出力する。これらのタイミング制御並びに選択された複数の発光素子の輝度レベルの振幅変調回路９６への供給は、信号供給回路２４を通じて行われる。
【０１３９】
例えば図１９Ａ〜図１９Ｃにおいて３つの例を示すように、輝度レベルが低い場合は、パルス信号Ｓｐの振幅を低レベルＶｓｌとし（図１９Ａ参照）、輝度レベルが中位の場合は、パルス信号Ｓｐの振幅を中レベルＶｓｍとし（図１９Ｂ参照）、輝度レベルが高い場合は、パルス信号Ｓｐの振幅を高レベルＶｓｈとする（図１９Ｃ参照）。この例では、３つに分けた例を示したが、光源１０に適用する場合には、パルス信号Ｓｐを、発光素子の輝度レベルに応じて、例えば１２８段階や２５６段階に振幅変調される。
【０１４０】
ここで、信号供給回路２４の変形例について図２０〜図２１Ｃを参照しながら説明する。
【０１４１】
変形例に係る信号供給回路２４ａは、図２０に示すように、パルス生成回路９８とパルス幅変調回路１００とを有する。パルス生成回路９８は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、電子放出素子１２に印加される電圧波形（図２１Ａ〜図２１Ｃにおいて実線で示す）において、立ち上がり部分の波形が連続的にレベルが変化するパルス信号Ｓｐａ（図２１Ａ〜図２１Ｃにおいて破線で示す）を生成、出力し、電子放出期間Ｔｈにおいて、基準電圧を出力する。そして、パルス幅変調回路１００は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、パルス生成回路９８からのパルス信号Ｓｐａのパルス幅Ｗｐ（図２１Ａ〜図２１Ｃ参照）をそれぞれ選択行に関する発光素子の輝度レベルに応じて変調し、それぞれ選択行に関する発光素子のデータ信号Ｓｄとして出力する。電子放出期間Ｔｈにおいてはパルス生成回路９８からの基準電圧をそのまま出力する。この場合も、これらのタイミング制御並びに選択された複数の発光素子の輝度レベルのパルス幅変調回路１００への供給は、信号供給回路２４ａを通じて行われる。
【０１４２】
例えば図２１Ａ〜図２１Ｃにおいて３つの例を示すように、輝度レベルが低い場合は、パルス信号Ｓｐａのパルス幅Ｗｐを短くして、実質的な振幅を低レベルＶｓｌとし（図２１Ａ参照）、輝度レベルが中位の場合は、パルス信号Ｓｐａのパルス幅Ｗｐを中位の長さにして、実質的な振幅を中位レベルＶｓｍとし（図２１Ｂ参照）、輝度レベルが高い場合は、パルス信号Ｓｐａのパルス幅Ｗｐを長くして、実質的な振幅を高レベルＶｓｈとする（図２１Ｃ参照）。ここでは、３つの例を示したが、光源１０に適用する場合には、パルス信号Ｓｐａを、発光素子の輝度レベルに応じて、例えば１２８段階や２５６段階にパルス幅変調される。
【０１４３】
ここで、上述した電子の蓄積に係る負電圧のレベルを変化させた場合の特性図の変化を、図１９Ａ〜図１９Ｃに示すパルス信号Ｓｐに対する３つの振幅変調の例と、図２１Ａ〜図２１Ｃに示すパルス信号Ｓｐａに対する３つのパルス幅変調の例との関連でみると、図１９Ａ及び図２１Ａに示す負電圧のレベルＶｓｌでは、図２２Ａに示すように、電子放出素子１２に蓄積される電子の量が少ない。図１９Ｂ及び図２１Ｂに示す負電圧のレベルＶｓｍでは、図２２Ｂに示すように、蓄積される電子の量が中位であり、図１９Ｃ及び図２１Ｃに示す負電圧のレベルＶｓｈでは、図２２Ｃに示すように、蓄積される電子の量が多く、ほぼ飽和状態となっている。
【０１４４】
しかし、これら図２２Ａ〜図２２Ｃに示すように、電子の放出が開始されるポイントｐ４の電圧レベルはほとんど同じになっている。すなわち、電子を蓄積した後、ポイントｐ４に示す電圧レベルまで印加電圧が変化したとしても、電子の蓄積量にほとんど変化はなく、メモリ効果が発揮されることがわかる。
【０１４５】
ここで、上述した本実施の形態に係る光源１０の１つの駆動方法について図２３及び図２４を参照しながら説明する。図２３は、代表的に１行１列、２行１列及びｎ行１列の画素の動作を示す。なお、ここで使用する電子放出素子１２は、図１６のポイントｐ２における抗電圧ｖ１が例えば−２０Ｖ、ポイントｐ５における抗電圧ｖ２が＋７０Ｖ、ポイントｐ３における電圧ｖ３が−５０Ｖ、ポイントｐ４における電圧ｖ４が＋５０Ｖの特性を有する。
【０１４６】
また、図２３に示すように、全部の行を選択する期間を１フレームとしたとき、該１フレーム内に１つの電荷蓄積期間Ｔｄと１つの電子放出期間Ｔｈが含まれており、１つの電荷蓄積期間Ｔｄには、ｎ個の選択期間Ｔｓが含まれる。各選択期間Ｔｓはそれぞれ対応する行の選択期間Ｔｓとなるため、対応しないｎ−１個の行については非選択期間Ｔｎとなる。
【０１４７】
そして、この駆動方法は、電荷蓄積期間Ｔｄに、全ての電子放出素子１２を走査して、ＯＮ対象（発光対象）の画素に対応した複数の電子放出素子１２にそれぞれ対応する発光素子の輝度レベルに応じた電圧を印加することにより、ＯＮ対象の発光素子に対応した複数の電子放出素子１２にそれぞれ対応する発光素子の輝度レベルに応じた量の電荷（電子）を蓄積させ、次の電子放出期間Ｔｈに、全ての電子放出素子１２に一定の電圧を印加して、ＯＮ対象の発光素子に対応した複数の電子放出素子１２からそれぞれ対応する発光素子の輝度レベルに応じた量の電子を放出させて、ＯＮ対象の発光素子を発光させるというものである。
【０１４８】
具体的に説明すると、図２４にも示すように、先ず、１行目の選択期間Ｔｓにおいては、１行目の行選択線１８に例えば５０Ｖの選択信号Ｓｓが供給され、その他の行の行選択線１８に例えば０Ｖの非選択信号Ｓｎが供給される。１列目の発光素子のうち、ＯＮ（発光）とすべき発光素子の信号線２０に供給されるデータ信号Ｓｄの電圧は、０Ｖ以上、３０Ｖ以下の範囲であって、且つ、それぞれ対応する発光素子の輝度レベルに応じた電圧となる。輝度レベル最大であれば０Ｖとなる。このデータ信号Ｓｄの輝度レベルに応じた変調は、図１に示す振幅変調回路９６や図２０に示すパルス幅変調回路１００を通じて行われる。
【０１４９】
これにより、１行目のＯＮとすべき各発光素子にそれぞれ対応する電子放出素子１２の上部電極３２と下部電極３４間にはそれぞれ輝度レベルに応じて−５０Ｖ以上、−２０Ｖ以下の電圧が印加される。その結果、上述した各電子放出素子１２には、印加された電圧に応じた電子が蓄積されることになる。例えば１行１列目の発光素子に対応する電子放出素子１２は、例えば最大輝度レベルであることから、図１６の特性のポイントｐ３の状態となり、エミッタ部３０のうち、上部電極３２の貫通部４８から露出する部分に最大量の電子が蓄積されることになる。
【０１５０】
なお、ＯＦＦ（消光）を示す発光素子に対応する電子放出素子１２に供給されるデータ信号Ｓｄの電圧は、例えば５０Ｖであり、これにより、ＯＦＦ対象の発光素子に対応する電子放出素子１２には０Ｖが印加され、これは、図１６の特性のポイントｐ１の状態となり、電子の蓄積は行われない。
【０１５１】
１行目へのデータ信号Ｓｄの供給が終了した後、２行目の選択期間Ｔｓにおいては、２行目の行選択線１８に５０Ｖの選択信号Ｓｓが供給され、その他の行の行選択線１８に０Ｖの非選択信号Ｓｎが供給される。この場合も、ＯＮ（発光）とすべき発光素子に対応する電子放出素子１２の上部電極３２と下部電極３４間にはそれぞれ輝度レベルに応じて−５０Ｖ以上、−２０Ｖ以下の電圧が印加される。このとき、非選択状態にある例えば１行目の発光素子に対応する電子放出素子１２の上部電極３２と下部電極３４間には０Ｖ以上、５０Ｖ以下の電圧が印加されるが、この電圧は、図１６の特性のポイント４に達しないレベルの電圧であることから、１行目のうち、ＯＮ（発光）とすべき発光素子に対応する電子放出素子１２から電子が放出されるということはない。つまり、非選択状態の１行目の発光素子が、選択状態の２行目の画素に供給されるデータ信号Ｓｄの影響を受けるということがない。
【０１５２】
以下同様に、ｎ行目の選択期間Ｔｓにおいては、ｎ行目の行選択線１８に５０Ｖの選択信号Ｓｓが供給され、その他の行の行選択線１８に０Ｖの非選択信号Ｓｎが供給される。この場合も、ＯＮ（発光）とすべき発光素子に対応する電子放出素子１２の上部電極３２と下部電極３４間にはそれぞれ輝度レベルに応じて−５０Ｖ以上、−２０Ｖ以下の電圧が印加される。このとき、非選択状態にある１行〜（ｎ−１）行の各発光素子に対応する電子放出素子１２の上部電極３２と下部電極３４間には０Ｖ以上、５０Ｖ以下の電圧が印加されるが、これら非選択状態の各発光素子のうち、ＯＮ（発光）とすべき発光素子に対応する電子放出素子１２から電子が放出されるということはない。
【０１５３】
ｎ行目の選択期間Ｔｓが経過した段階で、電子放出期間Ｔｈに入る。この電子放出期間Ｔｈでは、全電子放出素子１２の上部電極３２には、信号供給回路２４を通じて基準電圧（例えば０Ｖ）が印加され、全電子放出素子１２の下部電極３４には、−３５０Ｖの電圧（パルス電源９２の−４００Ｖ＋行選択回路２２の電源電圧５０Ｖ）が印加される。これにより、全電子放出素子１２の上部電極３２と下部電極３４間に高電圧（＋３５０Ｖ）が印加される。全電子放出素子１２は、それぞれ図１６の特性のポイントｐ６の状態となり、図１８Ｃに示すように、エミッタ部３０のうち、前記電子の蓄積されていた部分から、貫通部４８を通じて電子が放出される。もちろん、上部電極３２の外周部近傍からも電子が放出される。
【０１５４】
つまり、ＯＮ（発光）とすべき発光素子に対応する電子放出素子１２から電子が放出され、放出された電子は、これら電子放出素子１２に対応するアノード電極４２に導かれて、対応する蛍光体層４４を励起し、発光する。この発光は、透明基板４０の表面を通じて外方に放射されることになる。
【０１５５】
以後同様に、フレーム単位に、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、ＯＮ（発光）とすべき発光素子に対応する電子放出素子１２に電子を蓄積し、電子放出期間Ｔｈにおいて、蓄積されていた電子を放出して蛍光発光させることで、その発光が、透明基板４０の表面を通じて外方に放射されることになる。
【０１５６】
このように、本実施の形態では、１フレーム期間にわたって電子流が放出されるのではなく、１フレーム期間内の電子放出期間Ｔｈに電子流が放出されることから、パルス状に電子流が放出されることになる。すなわち、電子放出素子１２から放出される電子流は、パルス状の電子流あるいは電子流パルスとして定義することもできる。
【０１５７】
次に、上述した電子放出素子１２を使用した本実施の形態に係る光源１０の好ましい構成例について図２５〜図３５を参照しながら説明する。
【０１５８】
先ず、第１の具体例に係る光源１０ａは、図２５に示すように、上述した透明基板４０と、一方の板面が透明基板４０の裏面に対向して配された固定基板１１０とを有する。透明基板４０の裏面には上述したように透明電極によるアノード電極４２と蛍光体層４４が形成されている。また、固定基板１１０の主面には、例えば図２に示すような複数の電子放出素子１２が二次元的に配列されている。なお、透明基板４０と固定基板１１０間は真空とされている。
【０１５９】
電子放出素子１２の二次元配列は、例えば図２６に示すように、矩形状の複数の電子放出ユニット１１２（後述する）を二次元的に配列することにより形成することができる。
【０１６０】
この電子放出ユニット１１２は、図２７に示すように、１つの強誘電体シート１１４（エミッタ部３０）の上面に例えば１６個の上部電極３２が例えばマトリックス状に配列され、強誘電体シート１１４の下面のうち、前記上部電極３２と対応する箇所にそれぞれ下部電極３４（図示せず）が形成されて構成されている。つまり、１つの電子放出ユニット１１２に１６個の電子放出素子１２がマトリックスに配列された形態となっている。
【０１６１】
特に、図２７の例では、１６個の上部電極３２が４行４列に配列され、各行における４つの上部電極３２がそれぞれリード線１１６を介して電気的に接続され、最も右側に存する４列目における４つの上部電極３２がそれぞれリード線１１８を介して電気的に接続されている。下部電極３４においても同様の配列と電気的接続がなされている。
【０１６２】
そして、固定基板１１０の主面に複数の下部電極配線１２０が形成され、これら複数の下部電極配線１２０が形成された固定基板１１０の主面に枠体１２２が設置される。枠体１２２は、列方向及び行方向に配列された複数の堰１２４によって複数の升目が例えばマトリックス状に配列された形態を有し、各升目にそれぞれ電子放出ユニット１１２が挿入設置されている。各升目の大きさ（平面形状）は１つの電子放出ユニット１１２の平面形状よりもわずかに大きく設定され、各電子放出ユニット１１２をそれぞれ升目内に挿入設置し易い構成にしている。なお、図２６及び図２７は、下部電極配線１２０が見えるように、いくつかの電子放出ユニット１１２を取り外して図示してある。
【０１６３】
図２７に示すように、枠体１２２の堰１２４上には上部電極配線１２６が形成され、さらに、下部電極配線１２０のコモンリード線１２８と上部電極配線１２６のコモンリード線１３０が固定基板１１０の１つの側面に引き出されている。
【０１６４】
また、上部電極配線１２６と各電子放出ユニット１１２における上部電極３２との電気的接続は、４列目の上部電極３２から延びるリード線１３２とこれら４列目の上部電極３２に近接する堰１２４上に配線された上部電極配線１２６とが導電ペースト１３４によって電気的に接続されることで行われる。
【０１６５】
下部電極配線１２０と各電子放出ユニット１１２における下部電極３４（図示せず）との電気的接続は、固定基板１１０の主面に形成された下部電極配線１２０と、下部電極３４が導体ペースト（図示せず）等で電気的に接続されることで行われる。
【０１６６】
そして、図２５に示すように、各電子放出ユニット１１２における複数の電子放出素子１２から放出された電子が透明基板４０の裏面に形成された蛍光体層（図示せず）に当たることによって、蛍光体層が励起して外部に蛍光体発光として具現されることになる。
【０１６７】
この第１の具体例に係る実施の形態に係る光源１０ａにおいては、各電子放出ユニット１１２での電子励起による蛍光体発光を効率よく行わせることができ、ＬＥＤの発光効率以上の発光効率を実現させることができる。しかも、水銀を用いる必要がないため、環境に対する負荷が低いという利点もある。
【０１６８】
上述の例では、１６個の電子放出素子１２が形成された電子放出ユニット１１２を使用した例を示したが、その他、図２８に示す第２の具体例に係る光源１０ｂのように、強誘電体チップ１３６を使用した電子放出素子１２を配列するようにしてもよい。
【０１６９】
すなわち、この第２の具体例に係る光源１０ｂでは、固定基板１１０に、下部電極配線１２０と上部電極配線１２６がそれぞれ間を置いて隣接して形成され、これら下部電極配線１２０と上部電極配線１２６を跨ぐようにそれぞれ複数の電子放出素子１２が設置されている。各電子放出素子１２は、強誘電体チップ１３６（エミッタ部３０）の上面に上部電極３２が形成され、強誘電体チップ１３６の下面に下部電極３４（図示せず）が形成された形態を有する。そして、上部電極３２と上部電極配線１２６とが導電ペースト１３８によって電気的に接続され、下部電極３４（図示せず）と下部電極配線１２０とが導電ペースト１４０によって電気的に接続されている。
【０１７０】
上述の例では、全ての電子放出素子１２を含む１つの発光部１４を有し、該発光部１４に対して１つの駆動回路１６を接続するようにしたが、その他、図２９に示す第３の具体例に係る光源１０ｃのように、２以上の面光源部Ｚ１〜Ｚ６を有するようにしてもよい。図２９の例では、６つの面光源部Ｚ１〜Ｚ６を具備させた場合を示す。各面光源部Ｚ１〜Ｚ６は、複数の電子放出素子１２が二次元的に配列されて構成され、それぞれ独立に駆動回路１６が接続されている。
【０１７１】
これによって、面光源部Ｚ１〜Ｚ６単位に発光／消光を制御することができ、段階的な調光（デジタル的な調光）を行うことができる。特に、各面光源部Ｚ１〜Ｚ６にそれぞれ独立に接続される駆動回路１６に変調回路を設けることによって、各面光源部Ｚ１〜Ｚ６の発光分布をそれぞれ独立に制御することができる。つまり、デジタル的な調光に加えて、アナログ的な調光を実現でき、きめ細かな調光を行うことができる。
【０１７２】
図２９の例では、各面光源部Ｚ１〜Ｚ６の面積をそれぞれ同じにした場合を示したが、各面光源部Ｚ１〜Ｚ６の面積を異ならせるようにしてもよい。例えば図３０に示す第４の具体例に係る光源１０ｄでは、第１面光源部Ｚ１及び第６面光源部Ｚ６をそれぞれ横長で、且つ、長辺の長い長方形状とし、第２面光源部Ｚ２及び第５面光源部Ｚ５をそれぞれ縦長で、且つ、長辺が第１面光源部Ｚ１及び第６面光源部Ｚ６よりも短い長方形状とし、第３面光源部Ｚ３及び第４面光源部Ｚ４をそれぞれ横長で、且つ、長辺が第１面光源部Ｚ１及び第６面光源部Ｚ６よりも短い長方形状とした場合を示す。
【０１７３】
また、図３１に示す第５の具体例に係る光源１０ｅのように、各面光源部Ｚ１〜Ｚ６に含まれる複数の電子放出素子１２をそれぞれ２つのグループ（第１グループＧ１及び第２グループＧ２）に分け、各面光源部Ｚ１〜Ｚ６において、第１グループＧ１に含まれる電子放出素子１２の発光時に、該第１グループＧ１に含まれる電子放出素子１２の電力を、第２グループＧ２に含まれる電子放出素子１２に回収し、第２グループＧ２に含まれる電子放出素子１２の発光時に、該第２グループＧ２に含まれる電子放出素子１２の電力を、第１グループＧ１に含まれる電子放出素子１２に回収するようにしてもよい。
【０１７４】
あるいは、図３２に示す第６の具体例に係る光源１０ｆのように、６つの面光源部Ｚ１〜Ｚ６を２つのグループ（第１グループＧ１及び第２グループＧ２）に分け、第１グループＧ１に関する面光源部Ｚ１〜Ｚ３の各電子放出素子１２の発光時に、これら電子放出素子１２の電力を、第２グループＧ２に関する面光源部Ｚ４〜Ｚ６の電子放出素子１２に回収し、第２グループＧ２に関する面光源部Ｚ４〜Ｚ６の各電子放出素子１２の発光時に、これら電子放出素子１２の電力を、第１グループＧ１に関する面光源部Ｚ１〜Ｚ３の電子放出素子１２に回収するようにしてもよい。
【０１７５】
上述した第３〜第６の変形例に係る光源１０ｃ〜１０ｆでは、発光部１４を６つの面光源部Ｚ１〜Ｚ６に分離した例を示したが、面光源部の数は任意に設定することができる。
【０１７６】
次に、本実施の形態に係る光源１０の各種実施の形態について図３３〜図１０１を参照しながら説明する。
【０１７７】
先ず、第１の実施の形態に係る光源１０Ａは、図３３に示すように、透明基板４０と、該透明基板４０に対向して配置された固定基板１１０と、固定基板１１０の主面（透明基板４０と対向する面）側に配列された複数の電子放出素子１２とを有する。
【０１７８】
固定基板１１０の主面のうち、電子放出素子１２が形成されていない部分に拡散電極１５０が形成されている。透明基板４０の裏面（固定基板１１０と対向する面）のほぼ全面に蛍光体層４４が形成され、該蛍光体の端面に金属膜によるアノード電極４２が形成されている。このアノード電極４２は、メタルバック層１５２としても機能する。アノード電極４２の形成法は、スパッタリング法や蒸着法のほか、金属箔を貼り付ける方法でもよい。金属膜としては、特に、Ａｇ、Ａｌが好ましい。反射率が高く、適度な柔軟性を有するからである。
【０１７９】
電子放出素子１２と蛍光体層４４の配列パターンとしては、例えば図３４に示すように、複数の電子放出素子１２をマトリックス状に配列し、さらに、蛍光体層４４を列方向に沿ってストライプ状に形成するようにしてもよいし、例えば図３５に示すように、複数の電子放出素子１２を千鳥状に配列し、これら電子放出素子１２に対応した位置に蛍光体層４４をそれぞれ独立に形成するようにしてもよい。さらに、電子放出素子１２の配列とは関係なく、蛍光体層４４は、透明基板４０の裏面に所望の発行パターンを考慮して決定されてもよい。
【０１８０】
そして、図３３に示すように、固定基板１１０上に形成された電子放出素子１２から放出された電子流１４６がアノード電極４２によって加速されて、蛍光体層４４に衝突し、蛍光体発光１５４が生ずる。この蛍光体発光１５４はメタルバック層１５２（アノード電極４２）の存在によってほぼ１００％が表面発光として外部に出射される。
【０１８１】
また、拡散電極１５０で生成する電界により電子流１４６が拡散し、透明基板４０上の蛍光体層４４が励起されることから、過剰電子量による蛍光体飽和が抑制され、高効率な状態で蛍光体層４４を発光させ、且つ、発光の広がりをもって均一な面発光を得ることが可能である。
【０１８２】
この例では、アノード電極４２に印加される加速電圧として１０ｋＶを想定したとき、蛍光体層４４に照射されるパルス状の電子流（電子流パルス）１４６の面密度をピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下となるように電子流１４６を拡散することができ、過剰な電子量による蛍光体飽和による蛍光体の効率低下を防ぐことができる。
【０１８３】
また、拡散電極１５０に印加する電圧によって、電子放出素子１２から放出される電子の広がりをコントロールすることができ、電子の広がりの最適化設計が可能となる。さらに、拡散電極１５０の表面を鏡面化することで、光反射膜としての効果を持たせることができる。
【０１８４】
さらに、パルス状の電子流１４６を、一定の間隔をもって間欠的に放出することにより、パルス状の電子流１４６が放出されていない期間においても、蛍光体の残光による発光が持続するため、発光の高効率化が可能となる。
【０１８５】
次に、第２の実施の形態に係る光源１０Ｂは、図３６に示すように、上述した第１の実施の形態に係る光源１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、固定基板１１０における透明基板４０と対向する面に形成された拡散電極１５０に加えて、透明基板４０と対向する面と反対側の面にも拡散電極１５６を形成した点で異なる。なお、固定基板１１０は、透明基板にて構成するようにしてもよい。
【０１８６】
この第２の実施の形態においては、拡散電極１５６と電子放出素子１２の駆動電極及びその配線との絶縁距離を確保しつつ、電子流１４６を拡散するための電界を生成するための設計の自由度が大きくなる。一方、前記絶縁距離の確保には、別途電子放出素子１２と固定基板１１０の間にガラス等の絶縁基板を設けてもよい。
【０１８７】
次に、第３の実施の形態に係る光源１０Ｃは、図３７に示すように、透明基板４０と、該透明基板４０に対向して配置された固定基板１１０と、透明基板４０の裏面（固定基板１１０と対向する面）側に配列された複数の電子放出素子１２とを有する。透明基板４０の裏面のうち、電子放出素子１２が形成された部分以外に透明電極による拡散電極１５０が形成されている。
【０１８８】
固定基板１１０の主面（透明基板４０と対向する面）のほぼ全面に例えば光反射膜１４２によるアノード電極４２が形成され、該アノード電極４２の端面に蛍光体層４４が形成されている。
【０１８９】
そして、各電子放出素子１２から放出された電子が固定基板１１０の主面に形成された蛍光体層４４に当たることによって、蛍光体層４４が励起して蛍光体発光１５４として具現される。蛍光体発光１５４は、アノード電極４２（光反射膜１４２）にて反射されて透明基板４０側に向かって進み、該透明基板４０を透過することとなる。
【０１９０】
この場合、電子放出素子１２が形成されていない部分を通じて蛍光体発光１５４が透過するため、蛍光体発光１５４を透明基板４０の表面からの表示発光として有効に、且つ、高効率に利用することができる。つまり、電子放出素子１２が形成されていない部分を有効に利用することができる。
【０１９１】
しかも、透明基板４０上に形成された電子放出素子１２からの電子流１４６が、透明基板４０上に形成された透明電極からなる拡散電極１５０によって生成された電界によって、例えば、蛍光体層４４に照射されるパルス状の電子流１４６の面密度をピーク値で５０μＡ／ｃｍ2となるように、拡散されるため、蛍光体飽和が抑制され、且つ、電子照射面からの蛍光体発光を効率よく、均一な広がりをもって取り出すことが可能である。
【０１９２】
さらに、パルス状の電子流１４６を、一定の間隔をもって間欠的に放出することにより、パルス状の電子流１４６が放出されていない期間においても、蛍光体の残光による発光が持続するため、発光の高効率化が可能となる。
【０１９３】
次に、第４の実施の形態に係る光源１０Ｄは、図３８に示すように、上述した第３の実施の形態に係る光源１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、透明基板４０における固定基板１１０と対向する面に形成された拡散電極１５０に加えて、固定基板１１０と対向する面と反対側の面にも拡散電極１５６を形成した点で異なる。
【０１９４】
この第４の実施の形態においては、拡散電極１５６と電子放出素子１２の駆動電極及びその配線との絶縁距離を確保しつつ、電子流１４６を拡散するための電界を生成するための設計の自由度が大きくなる。
【０１９５】
次に、拡散電極１５０等を用いた好ましい実施の形態について図３９〜図５７を参照しながら説明する。
【０１９６】
先ず、第５の実施の形態に係る光源１０Ｅは、図３９及び図４０に示すように、上述した第１の具体例に係る光源１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、電子放出素子１２の周囲に２つの拡散電極（第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂ）が設置され、さらに、これら第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂが、電子放出素子１２の上面（電子放出面１６０）よりも上方に位置されている点で異なる。
【０１９７】
そして、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂにそれぞれ正極性の制御電圧Ｖｆをそれぞれ第１端子１６２Ａ及び第２端子１６２Ｂを通じて印加することによって、電子流１４６の放出経路に電子流１４６を拡散させるための一種の静電レンズが形成された形となり、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、途中の静電レンズにて急激に拡散させられ、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。その結果、図４０に示すように、電子流１４６のメタルバック層１５２に対する照射領域１６４は、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂが配置されている方向に拡大される。照射領域１６４の拡大率は、以下のように制御される。
【０１９８】
（１）第１拡散電極１５０Ａと第２拡散電極１５０Ｂ間の距離、換言すると、電子放出素子１２の大きさが小さいほ拡大率は大きい。
【０１９９】
（２）第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂと、電子放出素子１２との距離が小さいほど拡大率は大きい。
【０２００】
（３）第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂに印加する電圧としては、アノード電極４２に印加される加速電圧以下が好ましく、特に、前記加速電圧と同電圧を印加することが拡大率の点で好ましい。
【０２０１】
（４）第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂと、アノード電極４２との距離が大きいほど拡大率は大きくなる。
【０２０２】
これにより、アノード電極４２に印加される加速電圧として１０ｋＶを想定したとき、蛍光体層４４に照射されるパルス状の電子流１４６の面密度をピーク値で５０μＡ／ｃｍ2以下となるように電子流１４６を拡散することができ、過剰な電子量による蛍光体飽和による蛍光体層４４の効率低下を防ぐことができる。すなわち、この照射領域１６４の拡大により、蛍光体飽和が抑制され、且つ、電子照射面からの蛍光体発光を効率よく、均一な広がりをもって取り出すことが可能である。
【０２０３】
照射領域１６４の大きさは、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂの設置高さｈａ（電子放出素子１２の電子放出面１６０の水平位置から第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂの水平位置までの距離）や、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂ間の間隔ｄａ（水平距離）並びに制御電圧Ｖｆの値を制御することで適宜変更させることができる。
【０２０４】
次に、第６の実施の形態に係る光源１０Ｆは、図４１に示すように、上述した第５の実施の形態に係る光源１０Ｅとほぼ同様の構成を有するが、拡散電極１５０が環状に形成されている点で異なる。
【０２０５】
拡散電極１５０の内側形状及び外側形状は、電子放出素子１２の外形形状とほぼ相似した形状となっている。例えば図４１の例では、電子放出素子１２の外形形状が正方形である場合、拡散電極１５０の内側形状と外側形状も正方形となっている。なお、拡散電極１５０の内側の開口幅ｄｂは、電子放出素子１２の１辺の長さよりも長く設定されている。
【０２０６】
そして、拡散電極１５０に正極性の制御電圧Ｖｆを端子１６２を通じて印加することによって、この場合も、電子流１４６（図３９参照）の放出経路に電子流１４６を拡散させるための一種の静電レンズが形成された形となり、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、途中の静電レンズにて急激に拡散させられ、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。その結果、図４２に示すように、電子流１４６のメタルバック層１５２に対する照射領域１６４は、拡散電極１５０を含む平面領域を超える広い領域となる。この照射領域１６４の拡大により、蛍光体飽和が抑制され、且つ、電子照射面からの蛍光体発光を効率よく、均一な広がりをもって取り出すことが可能となる。
【０２０７】
照射領域１６４の大きさは、拡散電極１５０の設置高さや、拡散電極１５０の開口幅ｄｂ並びに制御電圧Ｖｆの値を制御することで適宜変更させることができる。
【０２０８】
また、図４２に示すように、電子流１４６のメタルバック層１５２に対する照射領域１６４の拡大率は、以下のように制御される。
【０２０９】
（１）拡散電極１５０の開口幅ｄｂ、換言すると、電子放出素子１２の大きさが小さいほ拡大率は大きい。
【０２１０】
（２）拡散電極１５０と電子放出素子１２との距離が小さいほど拡大率は大きい。
【０２１１】
（３）拡散電極１５０に印加する電圧としては、アノード電極４２に印加される加速電圧以下が好ましく、特に、前記加速電圧と同電圧を印加することが拡大率の点で好ましい。
【０２１２】
（４）拡散電極１５０とアノード電極４２との距離が大きいほど拡大率は大きくなる。
【０２１３】
次に、第７の実施の形態に係る光源１０Ｇは、図４３に示すように、上述した第５実施の形態に係る光源１０Ｅとほぼ同様の構成を有するが、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂの高さが、電子放出素子１２の高さよりも大とされ、さらに、第１拡散電極１５０Ａに接地電位Ｖｓｓ（ＧＮＤ：グランド）が第１端子１６２Ａを通じて印加され、第２拡散電極１５０Ｂに定電圧Ｖｆあるいは交流信号（正弦波や三角波等）Ｓｅが第２端子１６２Ｂを通じて印加される点で異なる。
【０２１４】
第２拡散電極１５０Ｂに正極性の定電圧＋Ｖｆを印加することで、電子放出素子１２から放出された電子流１４６の軌道が第２拡散電極１５０Ｂ寄りに偏向され、反対に、第２拡散電極１５０Ｂに負極性の定電圧−Ｖｆを印加することで、電子流１４６の軌道が第１拡散電極１５０Ａ寄りに偏向されることになる。
【０２１５】
また、図４４に示すように、第２拡散電極１５０Ｂに正弦波Ｓｅ（正極性の正弦波及び負極性の正弦波）が連続して印加されることで、電子放出素子１２から放出された電子流１４６の軌道が、正弦波Ｓｅの電圧レベルに応じて連続的に偏向されることになる。つまり、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂは、電子流１４６の軌道を偏向するための電極（偏向電極）として機能することになる。
【０２１６】
そして、例えば図４４の時点ｔ０では、正弦波Ｓｅの電圧レベルが０（Ｖ）であることから、電子流１４６は偏向されずにメタルバック層１５２に向かって直進し、図４５Ｂに示すように、メタルバック層１５２上の位置Ｐ０に照射される。正極性の電圧レベル（絶対値）が徐々に上昇するに従って、電子流１４６は第２拡散電極１５０Ｂ寄りに偏向され、正極性の電圧レベル（絶対値）が最大である時点ｔ１では、電子流１４６は第２拡散電極１５０Ｂ寄りに最も強く偏向され、メタルバック層１５２上の位置Ｐ１（図４５Ａ参照）に照射される。その後、電圧レベルが徐々に下降するに従って、電子流１４６は第２拡散電極１５０Ｂ寄りの偏向が徐々に弱められ、正弦波Ｓｅの電圧レベルが０（Ｖ）となる時点ｔ２では、再び電子流１４６は偏向されずに直進し、メタルバック層１５２上の位置Ｐ０（図４５Ｂ参照）に照射される。
【０２１７】
その後、正弦波Ｓｅの負極性の電圧レベル（絶対値）が徐々に上昇するに従って、電子流１４６は第１拡散電極１５０Ａ寄りに偏向され、負極性の電圧レベル（絶対値）が最大である時点ｔ３では、電子流１４６は第１拡散電極１５０Ａ寄りに最も強く偏向され、メタルバック層１５２上の位置Ｐ２（図４５Ｃ参照）に照射される。その後、負極性の電圧レベル（絶対値）が徐々に下降するに従って、電子流１４６は第１拡散電極１５０Ａ寄りの偏向が徐々に弱められ、正弦波Ｓｅの電圧レベルが０（Ｖ）となる時点ｔ４では、再び電子流１４６は偏向されずに直進し、メタルバック層１５２上の位置Ｐ０（図４５Ｂ参照）に照射される。
【０２１８】
そして、正弦波Ｓｅが連続して印加されることで、電子流１４６のメタルバック層１５２上での照射位置が位置Ｐ０を中心に位置Ｐ１と位置Ｐ２との間を往復することとなる。
【０２１９】
もちろん、第２拡散電極１５０Ｂに正極性の正弦波Ｓｅのみを印加した場合は、電子流１４６のメタルバック層１５２上での照射位置が位置Ｐ０と位置Ｐ１との間を往復し、反対に、第２拡散電極１５０Ｂに負極性の正弦波Ｓｅのみを印加した場合は、電子流１４６のメタルバック層１５２上での照射位置が位置Ｐ０と位置Ｐ２との間を往復することとなる。
【０２２０】
このように、第７の実施の形態に係る光源１０Ｇにおいては、電界によって電子流１４６の軌道を偏向するようにしたので、メタルバック層１５２に対して、電子流１４６の照射領域１６４を二次元的に走査することができる。従って、直進性の高い電子流１４６を用いた場合に、静電界による拡散と比して電子流１４６の照射位置を広げることができ、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。
【０２２１】
次に、第８の実施の形態に係る光源１０Ｈは、図４６に示すように、上述した第５の実施の形態に係る光源１０Ｅと同様の構成を有するが、電子放出素子１２の周囲に４つの拡散電極（第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極１５０Ｄ）を配置した点で異なる。図４６の例では、電子放出素子１２の電子放出面１６０の外形がほぼ正方形であって、各辺に対向して第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極１５０Ｄをそれぞれ配置した場合を示す。
【０２２２】
そして、第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極に対してそれぞれ端子（第１端子１６２Ａ〜第４端子）を通じて任意の電圧を印加することによって、電子流１４６（図４３参照）を任意の方向に偏向させることができ、電子流１４６のメタルバック層１５２に対する照射領域１６４をｘｙ方向で自由に制御することができる。
【０２２３】
ここで、第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極に対する電圧印加によって電子流１４６を偏向させる方法の一例（第１の方法）を図４７及び図４８を参照しながら説明する。
【０２２４】
先ず、１つのサイクルを設定し、このサイクルで１つの偏向走査を終えるようにする。この偏向走査は、例えば図４７に示すように、メタルバック層１５２に対する電子流１４６の照射領域１６４が第１拡散電極１５０Ａ寄りの位置Ｐ１１→第２拡散電極１５０Ｂ寄りの位置Ｐ１２→第３拡散電極１５０Ｃ寄りの位置Ｐ１３→第４拡散電極１５０Ｄ寄りの位置Ｐ１４→第１拡散電極１５０Ａ寄りの位置Ｐ１１というように環状に走査させる等が挙げられる。
【０２２５】
この偏向走査（環状の偏向走査）を実現するためには、図４８に示すように、第１端子１６２Ａ〜第４端子に印加する正極性の高周波信号波形（凸状の信号波形）Ｓｅｈをそれぞれ所定時間ずつ遅らせて印加するようにする。一例として、第１端子１６２Ａに印加される正極性の信号波形Ｓｅｈが最大レベルとなった時点ｔ１１で、第２端子１６２Ｂへの正極性の信号波形Ｓｅｈの印加を開始し、第２端子１６２Ｂに印加される正極性の信号波形Ｓｅｈが最大レベルとなった時点ｔ１３で、第３端子１６２Ｃへの正極性の信号波形Ｓｅｈの印加を開始し、第３端子１６２Ｃに印加される正極性の信号波形Ｓｅｈが最大レベルとなった時点ｔ１５で、第４端子１６２Ｄへの正極性の信号波形Ｓｅｈの印加を開始する。
【０２２６】
これにより、図４７に示すように、電子流１４６の照射領域１６４は、時点ｔ１１では、最も第１拡散電極１５０Ａ寄りの位置Ｐ１１とされ、第１端子１６２Ａに印加される電圧と第２端子１６２Ｂに印加される電圧がほぼ同じとされる時点ｔ１２では、第１拡散電極１５０Ａと第２拡散電極１５０Ｂとの間の位置Ｐ２１（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ１に対応した位置）とされる。
【０２２７】
同様に、時点ｔ１３では、最も第２拡散電極１５０Ｂ寄りの位置Ｐ１２とされ、第２端子１６２Ｂに印加される電圧と第３端子１６２Ｃに印加される電圧がほぼ同じとされる時点ｔ１４では、第２拡散電極１５０Ｂと第３拡散電極１５０Ｃとの間の位置Ｐ２２（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ２に対応した位置）とされる。
【０２２８】
以下同様に、時点ｔ１５では最も第３拡散電極１５０Ｃ寄りの位置Ｐ１３とされ、時点ｔ１６では第３拡散電極１５０Ｃと第４拡散電極１５０Ｄとの間の位置Ｐ２３（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ３に対応した位置）とされ、時点ｔ１７では最も第４拡散電極１５０Ｄ寄りの位置Ｐ１４とされ、時点ｔ１８では第４拡散電極１５０Ｄと第１拡散電極１５０Ａとの間の位置Ｐ２４（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ４に対応した位置）とされる。
【０２２９】
そして、電子放出素子１２から電子流１４６が放出される期間は、図２３に示すように、１フレーム期間内の電子放出期間Ｔｈである。従って、図４８に示すように、１フレーム期間を複数のサイクル（サイクル１、サイクル２、・・・サイクルｎ）に分け（図４８では、時間を有効に使うために、隣接するサイクルにおいて一部重なるようにしている）、各サイクルにおいて、上述した環状の偏向走査を行うことで、１フレーム期間に複数回の環状の偏向走査が行われ、蛍光体層４４に照射される電子量をほぼ一定にすることができる。
【０２３０】
次に、第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極に対する電圧印加によって電子流１４６を偏向させる方法の他の例（第２の方法）を図４７、図４９Ａ〜図４９Ｃを参照しながら説明する。
【０２３１】
図４９Ａ及び図４９Ｂに示すように、電子放出素子１２から放出される電子流レベルは、１つの電子放出期間Ｔｈ内において時間の経過に伴って変化する。図４９Ｂの例では、時間の経過に伴って電子流レベルが徐々に上昇し、途中のピークレベルを超えた段階から徐々に下降するという変化を示している。
【０２３２】
そこで、この第２の方法では、偏向された電子流１４６によって蛍光体層４４に照射される電子の量が一定になるように、電子流レベルに応じて、電子流１４６の偏向速度を制御する。
【０２３３】
例えば、図４９Ｂに示す電子流レベルの分布波形を第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極１５０Ｄの数（この例では、４つ）に分け、第１波形領域Ｆ１を第１拡散電極１５０Ａ、第２波形領域Ｆ２を第２拡散電極１５０Ｂ、第３波形領域Ｆ３を第３拡散電極１５０Ｃ、第４波形領域Ｆ４を第４拡散電極１５０Ｄに割り当て、各波形領域Ｆ１〜Ｆ４の積分値がほぼ同じになるように、分割時点を設定する。
【０２３４】
そして、図４９Ｂ及び図４９Ｃに示すように、第１拡散に印加される高周波信号Ｓｅｈの最大レベルの時点ｔ２１が第１波形領域Ｆ１の中心位置に対応する時点ｔ３１に対応するようにし、第２拡散に印加される高周波信号Ｓｅｈの最大レベルの時点ｔ２２が第２波形領域Ｆ２の中心位置に対応する時点ｔ３２に対応するようにし、第３拡散に印加される高周波信号Ｓｅｈの最大レベルの時点ｔ２３が第３波形領域Ｆ３の中心位置に対応する時点ｔ３３に対応するようにし、第４拡散に印加される高周波信号Ｓｅｈの最大レベルの時点ｔ２４が第４波形領域Ｆ４の中心位置に対応する時点ｔ３４に対応するようにする。
【０２３５】
このように、第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極に対する高周波信号Ｓｅｈの印加タイミングを電子流レベルに応じて制御することによって、偏向された電子流１４６によって蛍光体層４４に照射される電子の量を一定にすることができる。
【０２３６】
上述した第２の方法では、１つの電子放出期間Ｔｈを４つの分けた例を示したが、第１の方法と同様に、１つの電子放出期間Ｔｈを複数のサイクルに分け、各サイクルにおける第１拡散電極１５０Ａ〜第４拡散電極に対する高周波信号Ｓｅｈの印加タイミングを電子流レベルに応じて制御することによって、偏向された電子流１４６によって蛍光体に照射される電子の量をより一定にすることができる。
【０２３７】
次に、第９の実施の形態に係る光源１０Ｉは、図５０に示すように、第５の実施の形態に係る光源１０Ｅとほぼ同様の構成を有するが、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂに代えて、電子放出素子１２の下方に磁界発生手段１７０を設置した点で異なる。
【０２３８】
磁界発生手段１７０は、コ字状のコア１７２にコイル１７４が巻回されて構成され、コイル１７４に流す電流の方向によってコア１７２の端部に現れる極性を変化させることができる。図５０の例では、コイル１７４に一方向に電流を流すことによって、コア１７２の左側端部（第１コア部１７２ａ）をＮ極、右側端部（第２コア部１７２ｂ）をＳ極にした場合を示す。そして、電子放出素子１２から放出した電子流１４６は、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線１７６の影響によって、ローレンツ力を受け、偏向されることになる。このとき、電子放出面１６０から放出されたばかりの電子は、磁力線１７６とほぼ直交する方向に進行することから、最も強く偏向される。すなわち、ローレンツ力は、電子放出面１６０からメタルバック層１５２に向かう方向（以下、垂直方向と記す）の電子の速度成分で発生するため、磁力線１７６と直交する方向に進む場合に、最も強く働くことになり、これによって、偏向も大きくなる。
【０２３９】
従って、磁界発生手段１７０にて発生した磁界の方向を時間の経過に伴って変化させることによって、電子放出素子１２から放出された電子流１４６の軌道を連続的に偏向させることができる。このように、磁界発生手段１７０は、電子流１４６の軌道を偏向するための手段（偏向手段）として機能することになる。
【０２４０】
ここで、図５１及び図５２を参照しながら電子流１４６の偏向の一例について説明すると、例えば図５１の時点ｔ４０から時点４１にわたって、磁界発生手段１７０から磁界は発生していないため、電子流１４６は偏向されずにメタルバック層１５２に向かって直進し、図５２に示すように、メタルバック層１５２上の位置Ｐ０に照射される。その後、時点ｔ４１から時点ｔ４２にわたってコイル１７４に一方向に電流が供給され、第１コア部１７２ａがＮ極、第２コア部１７２ｂがＳ極となることから、電子流１４６は一方向に偏向され、メタルバック層１５２上の位置Ｐ１（図５２参照）に照射される。その後、時点ｔ４２から時点ｔ４３にわたってコイル１７４への電流供給が停止されるため、電子流１４６は偏向されずにメタルバック層１５２に向かって直進し、メタルバック層１５２上の位置Ｐ０（図５２参照）に照射される。その後、時点ｔ４３から時点ｔ４４にわたってコイル１７４に他方向に電流が供給され、第１コア部１７２ａがＳ極、第２コア部１７２ｂがＮ極となることから、電子流１４６は他方向に偏向され、メタルバック層１５２上の位置Ｐ２（図５２参照）に照射される。
【０２４１】
そして、上述の処理が繰り返されることで、電子流１４６のメタルバック層１５２上での照射位置が位置Ｐ０を中心に位置Ｐ１と位置Ｐ２との間を往復することとなる。
【０２４２】
照射領域１６４の大きさは、コア１７２のギャップ（第１コア部１７２ａと第２コア部１７２ｂ間の距離）、磁界の強度、磁界印加空間の構成等によって適宜変更させることができる。また、電子流１４６の偏向量は、磁界発生手段１７０での磁界発生の有無、磁界の向き、磁界の強さによって制御することができる。
【０２４３】
このように、第９の実施の形態に係る光源１０Ｉにおいては、磁界によって電子流１４６の軌道を偏向するようにしたので、メタルバック層１５２に対して、電子流１４６の照射領域１６４を二次元的に走査することができる。電界を用いて偏向させる場合と比して、高電圧を必要としないため、制御回路の低コスト化が可能となる。また、この場合も、直進性の高い電子流１４６を用いた場合に、静電界による拡散と比して電子流１４６の照射位置を広げることができ、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。
【０２４４】
次に、第１０の実施の形態に係る光源１０Ｊは、図５３に示すように、上述した第９の実施の形態に係る光源１０Ｉとほぼ同様の構成を有するが、磁界発生手段１７０を固定基板１１０と透明基板４０間であって、且つ、電子放出素子１２の近傍に設置した点で異なる。
【０２４５】
この場合、磁界発生手段１７０にて発生した磁界が固定基板１１０等によって邪魔されずに直接電子流１４６に作用させることができるため、偏向量を制御し易くなる。
【０２４６】
次に、第１１の実施の形態に係る光源１０Ｋは、図５４に示すように、上述した第９の実施の形態に係る光源１０Ｉとほぼ同様の構成を有するが、２つの磁界発生手段（第１磁界発生手段１７０Ａ及び第２磁界発生手段１７０Ｂ）を各ギャップの方向が互いに直交する方向となるように配置している点で異なる。図５４の例では、第１磁界発生手段１７０Ａにおける第１コア部１７２Ａａ及び第２コア部１７２Ａｂをｘ方向に配列し、第２磁界発生手段１７０Ｂにおける第１コア部１７２Ｂａ及び第２コア部１７２Ｂｂをｙ方向に配列し、これらコア部１７２Ａａ、１７２Ａｂ、１７２Ｂａ及び１７２Ｂｂにて囲まれた区画に電子放出素子１２を設置した場合を示す。
【０２４７】
ここで、各コア部１７２Ａａ、１７２Ａｂ、１７２Ｂａ及び１７２Ｂｂにおける極性の組み合わせによって電子流１４６を偏向させる方法の一例を図５５及び図５６を参照しながら説明する。
【０２４８】
先ず、１つのサイクルを設定し、このサイクルで１つの偏向走査を終えるようにする。この偏向走査は、例えば図５５に示すように、メタルバック層１５２に対する電子流１４６の照射領域１６４が第２磁界発生手段１７０Ｂの第１コア部１７２Ｂａ寄りの位置Ｐ３１→第１磁界発生手段１７０Ａの第２コア部１７２Ａｂ寄りの位置Ｐ３２→第２磁界発生手段１７０Ｂの第２コア部１７２Ｂｂ寄りの位置Ｐ３３→第１磁界発生手段１７０Ａの第１コア部１７２Ａａ寄りの位置Ｐ３４→第２磁界発生手段１７０Ｂの第１コア部１７２Ｂａ寄りの位置Ｐ３１というように環状に走査させる等が挙げられる。
【０２４９】
この偏向走査（環状の偏向走査）を実現するためには、図５６に示すように、第１磁界発生手段１７０Ａの第１コア部１７２Ａａ、第２磁界発生手段１７０Ｂの第１コア部１７２Ｂａ、第１磁界発生手段１７０Ａの第２コア部１７２Ａｂ、第２磁界発生手段１７０Ｂの第２コア部１７２Ｂｂにおいて現れる極性（例えばＮ極）をそれぞれ所定時間ずつ遅らせるようにする。
【０２５０】
一例として、時点ｔ５０から時点ｔ５２にわたって第１磁界発生手段１７０Ａの第１コア部１７２ＡａをＮ極、第２コア部１７２ＡｂをＳ極とし、時点ｔ５２までの途中の時点ｔ５１から時点ｔ５４にわたって第２磁界発生手段１７０Ｂの第１コア部１７２ＢａをＮ極、第２コア部１７２ＢｂをＳ極とする。時点ｔ５２から時点ｔ５３にわたって第１磁界発生手段１７０Ａのコイルへの通電を一時的に停止し、その後、時点ｔ５３から時点ｔ５６にわたって第１磁界発生手段１７０Ａの第１コア部１７２ＡａをＳ極、第２コア部１７２ＡｂをＮ極とする。同様に、時点ｔ５４から時点ｔ５５にわたって第２磁界発生手段１７０Ｂのコイルへの通電を一時的に停止し、その後、時点ｔ５５から時点ｔ５７にわたって第２の磁界発生手段１７０Ｂの第１コア部１７２ＢａをＳ極、第２コア部１７２ＢｂをＮ極とする。
【０２５１】
これにより、図５５に示すように、電子流１４６の照射領域１６４は、時点ｔ５０から時点ｔ５１では、最も第１コア部１７２Ｂａ寄りの位置Ｐ３１とされ、時点ｔ５１から時点ｔ５２では、第１コア部１７２Ｂａと第２コア部１７２Ａｂとの間の位置Ｐ４１（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ２に対応した位置）とされ、時点ｔ５２から時点ｔ５３では、最も第２コア部１７２Ａｂ寄りの位置Ｐ３２とされ、時点ｔ５３から時点ｔ５４では、第２コア部１７２Ａｂと第２コア部１７２Ｂｂとの間の位置Ｐ４２（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ３に対応した位置）とされる。
【０２５２】
同様に、時点ｔ５４から時点ｔ５５では、最も第２コア部１７２Ｂｂ寄りの位置Ｐ３３とされ、時点ｔ５５から時点ｔ５６では、第２コア部１７２Ｂｂと第１コア部１７２Ａａとの間の位置Ｐ４３（電子放出面１６０の１つのコーナーＣＮ４に対応した位置）とされ、時点ｔ５６から時点ｔ５７では、最も第１コア部１７２Ａａ寄りの位置Ｐ３４とされとされる。
【０２５３】
そして、電子放出素子１２から電子流１４６が放出される期間は、図２３に示すように、１フレーム期間内の電子放出期間Ｔｈであることから、この電子放出期間Ｔｈを複数のサイクルに分け、各サイクルにおいて、上述した環状の偏向走査を行うことで、１つの電子放出期間Ｔｈに複数回の環状の偏向走査が行われ、蛍光体層４４に照射される電子量をほぼ一定にすることができる。
【０２５４】
なお、この第１１の実施の形態においても、上述した第２の方法（図４９Ａ〜図４９Ｃ参照）と同様の方式で極性の組合せを行ってもよい。
【０２５５】
次に、第１２の実施の形態に係る光源１０Ｌは、図５７に示すように、上述した第７の実施の形態に係る光源１０Ｇとほぼ同様の構成を有するが、図示しない磁界発生手段によって、固定基板１１０から透明基板４０に向かう磁界を発生させる点で異なる。
【０２５６】
この具体的構成例としては、図５８に示すように、固定基板１１０上に電子放出素子１２を実装し、さらに、その周囲に、電子流１４６の偏向を行うための第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂを構成する電極膜１８０を形成し、その周囲に、電子放出素子１２及び電極膜１８０を囲むように、磁界発生用のコイルパターン１８２を例えば印刷によって形成する。
【０２５７】
コイルパターン１８２に通電を行うことによって、電子放出素子１２と電極膜１８０に対して上向きの磁界１８４（固定基板１１０から透明基板４０に向かう磁界）が発生することとなる。
【０２５８】
なお、図５９に、電子放出素子１２、電極膜１８０及びコイルパターン１８２を１つのユニット１８５とした場合に、このユニット１８５を多数配列させた例を示す。この場合、ユニット１８５は、例えば同一セラミック基板上に、電子放出素子１２、電極膜１８０及びコイルパターン１８２が厚膜印刷で形成されたものが好ましく用いられる。また、図６０に示すように、予め固定基板１１０に電極膜１８０及びコイルパターン１８２を形成しておき、これら電極膜１８０及びコイルパターン１８２をアライメントマーク１８６として電子放出素子１２を実装するようにしてもよい。
【０２５９】
この第１２の実施の形態に係る光源１０Ｌにおいては、電子流１４６に対して、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂによって発生する電界と、図示しない磁界発生手段（図５８に示すコイルパターン１８２）によって発生する上向きの磁界を組み合わせた偏向を行うことができる。
【０２６０】
例えば、第１拡散電極１５０Ａに接地電位Ｖｓｓを印加し、第２拡散電極１５０Ｂに一定の正電圧Ｖｆを印加することによって、電子流１４６に水平方向の速度成分を持たせる。電子流１４６は、生じた水平方向の速度成分に応じた磁界による力を受けて偏向し、らせん運動をしながらメタルバック層１５２に向けて進行することになる。これにより、メタルバック層１５２に対して広範囲に電子流１４６を照射することができ、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。この場合も、電子流１４６の拡散に高電圧を必要としないため、制御回路の低コスト化が可能となる。
【０２６１】
次に、第１３の実施の形態に係る光源１０Ｍは、図６１に示すように、上述した第１２の実施の形態に係る光源１０Ｌとほぼ同様の構成を有するが、図示しない磁界発生手段によって、水平方向に磁界を発生させる点で異なる。
【０２６２】
この具体的構成例としては、図６２に示すように、固定基板１１０上に電子放出素子１２を実装し、さらに、その周囲に、電子流１４６の偏向を行うための第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂを構成する電極膜１８０を形成する。そして、その周囲に、磁界発生用のコイルパターン１８８を例えば印刷によって形成する。このコイルパターン１８８は、電子放出素子１２及び電極膜１８０の左側に形成され、且つ、一方向に巻回された第１コイルパターン部１８８ａと、電子放出素子１２及び電極膜１８０の右側に形成され、且つ、他方向に巻回された第２コイルパターン部１８８ｂとを有する。
【０２６３】
コイルパターン１８８に通電を行うことによって、例えば第１コイルパターン部１８８ａから第２コイルパターン部１８８ｂに向かう磁界１９０が発生し、この磁界１９０は、電子放出素子１２と電極膜１８０に対する水平方向の磁界となる。
【０２６４】
なお、図６３に、電子放出素子１２、電極膜１８０及びコイルパターン１８８を１つのユニット１９２とした場合に、このユニット１９２を多数配列させた例を示す。この場合、ユニット１９２は、例えば同一セラミック基板上に、電子放出素子１２、電極膜１８０及びコイルパターン１８８が厚膜印刷で形成されたものが好ましく用いられる。特に、図６３の例では、ユニット１９２間にも電子放出素子１２と電極膜１８０の組合せを形成することによって、高集積度を向上させている。また、図６４に示すように、予め固定基板１１０に電極膜１８０及びコイルパターン１８８を形成しておき、これら電極膜１８０及びコイルパターン１８８をアライメントマーク１９４として電子放出素子１２を実装するようにしてもよい。
【０２６５】
この第１３の実施の形態に係る光源１０Ｍにおいては、電子流１４６に対して、第１拡散電極１５０Ａ及び第２拡散電極１５０Ｂによって発生する電界と、図示しない磁界発生手段（図６２に示すコイルパターン１８８）によって発生する水平方向の磁界１９０を組み合わせた偏向を行うことができる。
【０２６６】
例えば、第１拡散電極１５０Ａに接地電位Ｖｓｓを印加し、第２拡散電極１５０Ｂに一定の正電圧Ｖｆを印加することによって、電子流１４６に水平方向の速度成分を持たせる。電子流１４６は、垂直方向の電界によって加速され、垂直方向の速度成分に比例した力を受けて偏向することとなる。この場合、電界による偏向と磁界による偏向の各長所が組み合わされる形となるため、電子流１４６の偏向量を大きくすることができる。
【０２６７】
また、図５８及び図６２に示すように、固定基板１１０上に電極膜１８０とコイルパターン１８２（又は１８８）を形成するという構成を採用することで、以下のような効果を得ることができる。
【０２６８】
すなわち、電子放出素子１２から放出される電子流１４６の軌道を偏向するには、電界及び／又は磁界を発生するための手段と電子放出素子１２との高精度な位置合わせが必要となる。図５８及び図６２に示すように、同一基準で例えばスクリーン印刷によって固定基板１１０上に電極膜１８０とコイルパターン１８２（又は１８８）を形成することができるため、安価に、且つ、電子放出素子１２との高精度な位置合わせが可能となる。
【０２６９】
しかも、図６０及び図６４に示すように、固定基板１１０上に形成された電極膜１８０及びコイルパターン１８２（又は１８８）をアライメントマーク１８６（又は１９４）として、電子放出素子１２を実装することにより、さらなる電子放出素子１２との高精度な位置合わせが可能となる。
【０２７０】
次に、第１４の実施の形態に係る光源１０Ｎは、図６５に示すように、複数の電子放出素子１２Ａ〜１２Ｄを時分割駆動して１つの電子放出素子１２として動作させる点で特徴を有する。
【０２７１】
すなわち、この光源１０Ｎは、複数の電子放出素子１２Ａ〜１２Ｄから放出されるパルス状の電子流１４６がメタルバック層１５２の同一領域を照射する。この場合に、前記同一領域を照射する各電子放出素子１２Ａ〜１２Ｄのパルス状の電子流１４６の放出タイミングが異なる。
【０２７２】
ところで、蛍光体の発光効率について検討した結果、図６６に示すように、蛍光体に照射する電子量（ピーク電流密度）が少ないほど、蛍光体の発光効率が向上していることが判明した。
【０２７３】
発光輝度を上げる場合、通常は、１つの電子放出素子１２の放出電子量を大きくして、図６７の破線Ａで示すように、一定の電子放出期間Ｔｈ内に１つのパルス状の電子流１４６を蛍光体に照射することが考えられる。
【０２７４】
しかし、この場合、ピーク電流密度が高くなり、図６６との関係で見ると、発光効率が悪くなることがわかる。さらに、電子放出期間Ｔｈ全体にわたって、蛍光体層４４に電子流１４６が照射されるので、蛍光体の残光特性を有効利用することもできない。
【０２７５】
そこで、図６５に示すように、例えば２行２列に並んだ４つの電子放出素子（第１電子放出素子１２Ａ〜第４電子放出素子１２Ｄ）を１つのユニット（電子放出素子１２）とし、これら第１電子放出素子１２Ａ〜第４電子放出素子１２Ｄを時分割駆動する。この場合、第１電子放出素子１２Ａのピーク値の出力時点ｔ６１から電子放出期間Ｔｈの４分の１の時間（Ｔｈ／４）が経過した時点ｔ６２で第２電子放出素子１２Ｂがピーク値となり、その後、時間（Ｔｈ／４）が経過した時点ｔ６３で第３電子放出素子１２Ｃがピーク値となり、その後、時間（Ｔｈ／４）が経過した時点ｔ６４で第４電子放出素子１２Ｄがピーク値となるように時分割駆動する。
【０２７６】
これにより、第１電子放出素子１２Ａ〜第４電子放出素子の各ピーク電流密度を上述した例（１つの電子放出素子１２の放出電子量を大きくした例）の１／４にすることができ、例えばピーク電流密度として、１０μＡ／ｃｍ2以下、さらには、５μＡ／ｃｍ2以下を得ることができ、発光効率として５０［ｌｍ／Ｗ］以上を実現させることができる。
【０２７７】
このように、複数の電子放出素子１２から放出される低ピーク電流密度のパルス状の電子流１４６を連続的に重ね合わせることで、必要な電子流レベルを得ることができ、高輝度化と高効率化の両立が可能となる。
【０２７８】
さらに、図６８に示すように、ピーク電流密度は、例えば５０μＡ／ｃｍ2程度まで高いものの、電子流パルス１４６の時間幅が非常に短い状態で、電子流パルス１４６を高周波駆動することも好ましい。
【０２７９】
この場合、電子流パルス１４６と電子流パルス１４６との間に、概ねピーク電流密度がゼロとなる期間を設定することによって、１つの電子流パルス１４６によって得られる蛍光体の残光を有効利用することができる。従って、この場合は、蛍光体の残光特性を利用した高効率発光が可能となる。
【０２８０】
さらに、この場合、複数の電子放出素子１２から電子流パルス１４６を時分割で得ることにより、１つの電子放出素子１２の駆動周波数を必要以上に増加させることがないため、電子放出素子１２の寿命を損なわないで済む。
【０２８１】
また、蛍光体層４４の同一領域を、複数の電子放出素子１２から時分割放出された電子流パルス１４６で励起するので、必要な電子流レベルを得ることができ、高輝度化と高効率化の両立が可能となる。
【０２８２】
この第１４の実施の形態に係る光源１０Ｎは、上述した第１〜第１３の実施の形態に係る光源１０Ａ〜１０Ｍについても適用させることができる。
【０２８３】
次に、蛍光体の発光効率を向上させるのに有効な他の実施の形態について図６９〜図７４を参照しながら説明する。
【０２８４】
先ず、蛍光体の発光効率について検討した結果、図６９に示すように、蛍光体に照射される１つの電子流パルスの電子量が少ないほど、また、アノード電極４２に印加するバイアス電圧Ｖｃを高くするほど、蛍光体の発光効率が向上していることが判明した。なお、図６９において、三角形で示すプロット（直線Ｂ参照）は、アノード電極４２に印加するバイアス電圧Ｖｃが１４ｋＶの場合の特性を示し、四角形で示すプロット（直線Ｃ参照）は、バイアス電圧Ｖｃが１０ｋＶの場合の特性を示す。
【０２８５】
そして、第１５の実施の形態に係る光源１０Ｏは、図７０に示すように、上述した第１４の実施の形態に係る光源１０Ｎとほぼ同様の構成を有するが、４つの電子放出素子１２Ａ〜１２Ｄの代わりに１つの電子放出素子１２が設けられている点で異なる。そして、電子放出素子１２を、該電子放出素子１２から放出される電子流パルス１４６の周波数が例えば１４ｋＨｚという高周波となるように駆動することに特徴を有する。
【０２８６】
例えば図７１に示すように、１フレーム期間を４つのサイクルに分けた１つのサイクル（２４０Ｈｚ：４．１ｍｓｅｃ）を見たとき、破線Ｄで示すように、１サイクルに１つの電子流パルス１４６を蛍光体層４４に照射した場合、蛍光体の発光効率は３０［ｌｍ／Ｗ］付近であったのに対して、実線Ｅで示すように、１サイクルに周波数が１４ｋＨｚの電子流パルス１４６を蛍光体層４４に照射した場合、蛍光体の発光効率は７０［ｌｍ／Ｗ］近くまでと大幅に向上し、図６９におけるプロットＦで示す特性を得ることができた。これは、各電子流パルス１４６の電子量が０．１ｎＣ／ｃｍ2近くまで低減されたことによると思われる。プロットＦの特性によって５０００ｃｄ／ｍ2の輝度を実現することができ、例えば液晶ディスプレイのバックライト用の光源として好適となる。なお、各電子流パルス１４６の出力期間（電子放出期間Ｔｈ）の間には、それぞれ電荷蓄積期期間Ｔｄが存在している。
【０２８７】
従って、１つの電子放出素子１２であっても、該電子放出素子１２から出力される電子流パルス１４６の周波数を制御することで、蛍光体層４４に照射される１電子流パルス当たりの電子量を１ｎＣ／ｃｍ2以下となるようにすることができ、蛍光体の発光効率を向上させることができることがわかる。
【０２８８】
次に、第１６の実施の形態に係る光源１０Ｐは、図７２及び図７３に示すように、上述した第６の実施の形態に係る光源１０Ｆ（図４１参照）とほぼ同様の構成を有するが、３つの電子放出素子１２Ａ〜１２Ｃに対して１つの拡散電極１５０を設置した点で異なる。図７２及び図７３の例では、横方向に配列された３つの電子放出素子１２Ａ〜１２Ｃに対応してそれぞれ３つの開口２００Ａ〜２００Ｃが設けられた矩形状の１つの拡散を設置した例を示す。
【０２８９】
そして、拡散電極１５０に正極性の制御電圧Ｖｆを端子１６２を通じて印加することによって、この場合も、電子流１４６の放出経路に電子流１４６を拡散させるための一種の静電レンズが形成された形となり、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、途中の静電レンズにて急激に拡散させられ、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。その結果、図７４に示すように、電子流１４６のメタルバック層１５２に対する照射領域１６４は、電子放出素子１２の占有面積を超える広い領域となる。この照射領域１６４の拡大により、蛍光体飽和が抑制され、且つ、電子照射面からの蛍光体発光を効率よく、均一な広がりをもって取り出すことが可能となる。
【０２９０】
ここで、１つの実験例を示すと、第１６の実施の形態に係る光源１０Ｐを、以下の製造条件で作製して、メタルバック層１５２に対する照射領域１６４の拡大の割合を確認した。すなわち、赤の蛍光体としてＰ２２−ＲＥ１（化成オプトニクス株式会社製）を用い、緑の蛍光体としてＰ２２−ＧＮ４（化成オプトニクス株式会社製）を用い、青の蛍光体としてＬＤＰ−Ｂ３（化成オプトニクス株式会社製）を用い、これら赤、緑及び青の蛍光体を質量で１：１：１の割合で調合して蛍光体層４４を形成した。蛍光体層４４の厚みは、単位面積当たりの重量で換算したとき、６ｍｇ／ｃｍ2とした。メタルバック層１５２の厚みは１５０ｎｍである。また、電子放出素子１２Ａ〜１２Ｃとメタルバック層１５２間の距離を８ｍｍとし、電子放出素子１２Ａ〜１２Ｃと拡散電極１５０間の距離を０．８ｍｍ及び１．２５ｍｍとした。
【０２９１】
その結果、図７４に示すように、メタルバック層１５２に対する照射領域１６４は、電子放出素子１２の占有面積（２．５ｍｍ×２．５ｍｍ）のほぼ３０倍であった。
【０２９２】
照射領域１６４の大きさは、拡散電極１５０の設置高さや、拡散電極１５０の開口２００Ａ〜２００Ｃの幅並びに制御電圧Ｖｆの値を制御することで適宜変更させることができる。
【０２９３】
そして、この第１６の実施の形態に係る光源１０Ｐでは、電子放出素子１２Ａ〜１２Ｃから放出される電子流パルス１４６が、拡散電極１５０で生成する電界によって拡散することから、蛍光体層４４に照射される１電子流パルス当たりの電子量を１ｎＣ／ｃｍ2以下となるように電子流パルス１４６を拡散することができ、蛍光体の発光効率を向上させることができる。
【０２９４】
なお、上述した第１５の実施の形態に係る光源１０Ｏにて示す手法、すなわち、１つの電子放出素子１２について電子流パルス１４６の周波数を高くする手法を上述した第１〜第１４の実施の形態に係る光源１０Ａ〜１０Ｎ及び第１６の実施の形態に係る１０Ｐに適用してもよい。この場合、複数の電子放出素子１２が二次元的に走査されると共に、各電子放出素子１２から放出される電子流パルス１４６が高周波駆動されることから、第１〜第１４の実施の形態に係る光源１０Ａ〜１０Ｎ及び第１６の実施の形態に係る光源１０Ｐの効果（電子流パルス１４６の拡散に伴う蛍光体の発光効率の向上）と第１５の実施の形態に係る光源１０Ｏの効果（電子流パルス１４６の高周波駆動に伴う蛍光体の発光効率の向上）によって、さらなる蛍光体の発光効率の向上を図ることができる（相乗効果）。
【０２９５】
上述の例では、主に多数の電子放出素子１２をマトリックス状に配列した例を示したが、その他、図７５〜図７７に示す第１７の実施の形態に係る光源１０Ｑのように、多数の電子放出素子１２を千鳥状に配列するようにしてもよい。
【０２９６】
ここで、第１７の実施の形態に係る光源１０Ｑの構成について図７５〜図７７を参照しながら説明する。
【０２９７】
この第１７の実施の形態に係る光源１０Ｑは、図７５に示すように、固定基板１１０と、該固定基板１１０の主面上に千鳥配列された多数の電子放出素子１２と、固定基板１１０の主面に形成された多数の上部電極配線１２６と、固定基板１１０の主面に形成された多数の下部電極配線１２０と、固定基板１１０の主面上にある程度の間隔をあけて設置された拡散電極１５０と、固定基板１１０に対向して設けられた透明基板４０と、該透明基板４０の外周と固定基板１１０の外周との間に設置された外周スペーサ２１０と、透明基板４０と固定基板１１０との間に介在された多数の内部スペーサ２１２とを有する。なお、内部スペーサ２１２は、図８３Ｂに示すように、固定基板１１０に実装される径の大きい第１内部スペーサ２１２ａと、透明基板４０と第１内部スペーサ２１２ａ間に実装される径の小さい第２内部スペーサ２１２ｂとを有する。
【０２９８】
上部電極配線１２６と下部電極配線１２０は互い違いに配線され、そのうち、上部電極配線１２６は電子放出素子１２の上部電極に電気的に接続され、下部電極配線１２０は電子放出素子１２の下部電極に電気的に接続されている。
【０２９９】
拡散電極１５０は、例えば１つの電極板にて構成され、電子放出素子１２と対応する位置に多数の第１開口２１４が設けられ、内部スペーサ２１２と対応する位置に多数の第２開口２１６（図７９Ｂ参照）が設けられている。
【０３００】
透明基板４０は、固定基板１１０と対向する面に蛍光体層４４とメタルバック層１５２（アノード電極４２を兼用）がその順番で積層されて形成されている。
【０３０１】
そして、図７６に示すように、拡散電極１５０に例えば正極性の制御電圧Ｖｆを端子１６２を通じて印加することによって、この場合も、電子流１４６の放出経路に電子流１４６を拡散させるための一種の静電レンズが形成された形となり、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、途中の静電レンズにて急激に拡散させられ、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。その結果、図７７に示すように、１つの電子放出素子１２の発光範囲２１８（破線で囲む領域）は、拡散電極１５０（図７６参照）による拡散作用によって、電子放出素子１２の占有面積よりも広い面積になる。従って、この第１７の実施の形態に係る光源１０Ｑの発光領域２２０は、上記の発光範囲２１８が、電子放出素子１２の千鳥配列に従って並べられた形となり、広い範囲にわたって拡大させることができる。この発光領域２２０の拡大により、蛍光体飽和が抑制され、且つ、電子照射面からの蛍光体発光を効率よく、均一な広がりをもって取り出すことが可能となる。
【０３０２】
次に、上述した第１７の実施の形態に係る光源１０Ｑの製造方法について図７８Ａ〜図８３Ｂの製造工程図を参照しながら説明する。
【０３０３】
最初に、固定基板１１０側の製作について図７８Ａ〜図８０Ｂを参照しながら説明する。
【０３０４】
先ず、図７８Ａに示すように、厚みが例えば２．８ｍｍの固定基板１１０の主面に上部電極配線１２６、下部電極配線１２０及び拡散電極用配線２２２を形成する。具体的には、固定基板１１０の主面にスクリーン印刷で、銀電極をパターン形成して温度：１５０℃、時間：５分の乾燥と、温度：６００℃での焼成（保持時間：１０分）を行って上部電極配線１２６、下部電極配線１２０及び拡散電極用配線２２２を形成する。もちろん、これら上部電極配線１２６、下部電極配線１２０及び拡散電極用配線２２２は、スパッタ法にて形成されたＡｌ（アルミニウム）膜をフォトリソグラフィ技術（リフトオフ法を含む）によってパターンニングして形成するようにしてもよい。
【０３０５】
次に、図７８Ｂに示すように、上部電極配線１２６及び下部電極配線１２０のうち、電子放出素子１２が設置される部分に、電子放出素子１２を固定するための接着ペースト２２４として、銀ペーストをスクリーン印刷する。銀ペーストを使う理由としては、電子放出素子１２と固定基板１１０（ソーダガラス）の熱膨張差による剥がれ、固定基板１１０の割れをなくすためである。
【０３０６】
接着ペースト２２４（この場合、銀ペースト）を電極パターン（上部電極配線１２６及び下部電極配線１２０）上に塗布する理由としては、接着ペースト２２４を塗る下地に、形成済みの金属膜（電極パターン）があることでも、電子放出素子１２と固定基板１１０（ソーダガラス）の熱膨張差による剥がれ、固定基板１１０の割れをなくすことができるからである。
【０３０７】
また、すでに形成済みの電極パターン（上部電極配線１２６及び下部電極配線１２０）が電子放出素子１２と固定基板１１０（ソーダガラス）との間に隙間を作り、接着ペースト２２４内の溶剤が抜けやすくなる。これにより、接着ペースト２２４が乾燥時に不必要に広がるのを防ぐことができる。
【０３０８】
次に、図７８Ｃに示すように、固定基板１１０上に電子放出素子１２を実装する。具体的には、電子放出素子１２を予め決定された実装位置に載置し、温度：１５０℃、時間：５分の乾燥処理を行う。
【０３０９】
電子放出素子１２の実装位置は、電極パターン（上部電極配線１２６及び下部電極配線１２０）内に位置がわかりやすくなるように、位置決めパターンが形成されている。もちろん、電極パターン上に形成された接着ペースト２２４の位置から電子放出素子１２の実装位置を認識するようにしてもよい。また、電子放出素子１２を配置する間隔は、１つの電子放出素子１２の発光領域（面積）を測定し、この発光領域が隙間なく配置される間隔としている。
【０３１０】
次に、図７９Ａに示すように、電子放出素子１２の上部電極と上部電極配線１２６との電気的接続、並びに電子放出素子１２の下部電極と下部電極配線１２０との電気的接続を行う。具体的には、電子放出素子１２の上部電極と上部電極配線１２６間に接続ペースト２２６を塗布し、さらに、電子放出素子１２の下部電極と下部電極配線１２０間に接続ペースト２２８を塗布し、温度：１５０℃、時間：５分の乾燥処理を行う。接続ペースト２２６及び２２８の塗布はスクリーン印刷又はディスペンサ等で行うことができる。
【０３１１】
次に、図７９Ｂに示すように、拡散電極１５０の組立てを行う。具体的には、固定基板１１０の主面のうち、電子放出素子１２を実装していない部分に、拡散電極１５０と電子放出素子１２の距離（Ｚ軸）を決めるための拡散電極用スペーサ（ガラス製のチップ２３０及びガラス製のバー２３２）を、ガラスペーストを用いて実装し、温度：１５０℃、時間：５分の乾燥処理を行う。なお、バー２３２の上面には、拡散電極用の配線パターン２３４が形成されており、固定基板１１０に形成された拡散電極用配線２２２とバー２３２の上面の配線パターン２３４とが接続ペースト２３６によって電気的に接続される。
【０３１２】
その後、拡散電極１５０が固定基板１１０の主面を一部覆うようにして拡散電極用スペーサ（チップ２３０及びバー２３２）上に載置される。
【０３１３】
拡散電極１５０は、ＳＵＳ、インバー４２等の金属板（厚さ１００μｍ程度）を用いることができる。拡散電極１５０には、電子放出素子１２と対応する部分（電子放出素子１２と重なる部分）に、電子放出素子１２の電子放出面とほぼ同サイズの第１開口２１４があいている。また、その他の部分に第１内部スペーサ２１２ａ（図８０Ａ参照）を立てるための第２開口２１６が形成されている。さらに、図示していないが、拡散電極１５０のＸＹ方向の位置を決めるために使う孔が開いている。この図示しない孔にガラス棒（図示せず）を差込み固定することで、拡散電極１５０の位置を固定する。
【０３１４】
次に、図８０Ａに示すように、第１内部スペーサ２１２ａを組み立てる。具体的には、径がφ２〜３ｍｍで長さが８〜９ｍｍ程度のガラス棒に帯電防止用の銀ペーストを塗布した第１内部スペーサ２１２ａを、拡散電極１５０に形成されている第１内部スペーサ用の第２開口２１６に挿通させて固定基板１１０に実装する。この場合、ガラスペーストを使用して固定し、温度：１５０℃、時間：５分の乾燥処理を行う。
【０３１５】
また、拡散電極１５０と、拡散電極用スペーサとしてのバー２３２の上面に形成された配線パターン２３４とを接続ワイヤ２３８を介して電気的に接続する。
【０３１６】
なお、上述した図示しない拡散電極用スペーサと第１内部スペーサ２１２ａを一体化し、さらにガラス棒を金属に変更することで銀ペーストの削減を図ることも可能である。
【０３１７】
次に、図８０Ｂに示すように、外周スペーサ２１０の組立てを行う。具体的には、固定基板１１０の外周にフリットガラス（図示せず）を塗布し、その上に外周スペーサ２１０を固定し、温度：１５０℃、時間：５分の乾燥処理を行う。なお、外周スペーサ２１０には、図８３Ａに示すように、真空排気を行うための排気口２４０が設けられている。
【０３１８】
外周スペーサ２１０と内部スペーサ２１２（第１内部スペーサ２１２ａ及び第２内部スペーサ２１２ｂ）では、内部スペーサ２１２の方が０．２ｍｍほど高く設計されており、固定基板１１０と透明基板４０を接合する際には内部スペーサ２１２が、固定基板１１０と透明基板４０との間の距離を決める。外周に生じる隙間は、外周に塗布したフリットガラスが吸収する。
【０３１９】
次に、透明基板４０側の製作について図８１Ａ〜図８１Ｃを参照しながら説明する。
【０３２０】
先ず、図８１Ａに示すように、厚みが例えば２．８ｍｍの透明基板４０の一方の面（固定基板１１０と対向することとなる面）にアノード電極４２を形成する。このアノード電極４２の形成は、透明基板４０の一方の面への電極パターンの印刷、又はスパッタ法による金属膜の形成とフォトリソグラフィ技術によるパターンニングによって形成することができる。
【０３２１】
次に、図８１Ｂ及び図８２に示すように、透明基板４０の一方の面に蛍光体層４４とメタルバック層１５２を形成する。この場合、蛍光体層４４をスクリーン印刷にて形成し、メタルバック層１５２をスパッタ法にて形成する。なお、第２内部スペーサ２１２ｂ（図８１Ｃ参照）が実装される部分には、蛍光体層４４及びメタルバック層１５２は形成されていない。
【０３２２】
次に、図８１Ｃに示すように、第２内部スペーサ２１２ｂの組立てを行う。具体的には、固定基板１１０に実装した第１内部スペーサ２１２ａに対応する部分（図８１Ｂの工程で、蛍光体層４４及びメタルバック層１５２が形成されていない部分）に、径がφ１ｍｍで長さ１〜２ｍｍ程度のガラス棒（第２内部スペーサ２１２ｂ）をガラスペーストで実装する。ガラスペーストには、ガラスペースト自体の色を白くするためにＴｉＯ2の粉末が入っている。固定基板１１０と透明基板４０を接合する際、第１内部スペーサ２１２ａと第２内部スペーサ２１２ｂが面合わせになり、１つの内部スペーサ２１２として機能することとなる。
【０３２３】
次に、光源１０Ｑの組立てについて図８３Ａ及び図８３Ｂを参照しながら説明する。
【０３２４】
先ず、図８３Ａに示すように、透明基板４０の一方の面（固定基板１１０と対向することとなる面）のうち、蛍光体層４４とメタルバック層１５２が形成されていない部分にゲッタ２４２を固着し、さらに、透明基板４０の外周にフリットガラス２４４を塗布する。
【０３２５】
その後、透明基板４０の一方の面と固定基板１１０の主面とを対向させ、さらに、外周スペーサ２１０と透明基板４０の外周とをフリットガラス２４４を介して固定する。このとき、第１内部スペーサ２１２ａと第２内部スペーサ２１２ｂとが面合わせになるように、温度：４７５℃で固定基板１１０と透明基板４０とを加熱接合する。
【０３２６】
次に、図８３Ｂに示すように、真空封止を行う。具体的には、外周スペーサ２１０の排気口２４０から内部の空気を排気し、排気口２４０を封止することにより行う。その後、ゲッタ２４２を加熱し活性化させる。
【０３２７】
上述の製造工程を踏むことによって、第１７の実施の形態に係る光源１０Ｑを製造することができる。
【０３２８】
次に、第１８の実施の形態に係る光源１０Ｒについて図８４〜図８６を参照しながら説明する。
【０３２９】
この第１８の実施の形態に係る光源１０Ｒは、図８４及び図８５に示すように、上述した第１６の実施の形態に係る光源１０Ｐとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【０３３０】
先ず、固定基板１１０の上面を複数の領域（例えば複数の列Ｌｎ１、Ｌｎ２、・・・）に分けている。ここで、各列Ｌｎ１、Ｌｎ２、・・・が延在する方向（ｘ方向）を縦方向と記し、複数の列Ｌｎ１、Ｌｎ２、・・・が並ぶ方向（ｙ方向）を横方向と記す。
【０３３１】
そして、この光源１０Ｒは、固定基板１１０の上面のうち、例えば奇数の列Ｌｎ１、Ｌｎ３、Ｌｎ５、・・・に対応した部分に、それぞれ縦方向に延びる板状の拡散電極１５０が配置され、偶数の列Ｌｎ２、Ｌｎ４、・・・にそれぞれ強誘電体チップ１３６を使用した複数の電子放出素子１２が縦方向に配列されている。なお、図示しないが、１列目に対応した部分と最終列に対応した部分にはそれぞれ拡散電極１５０が配置されている。
【０３３２】
つまり、電子放出素子１２が配列された列の両側の列には、それぞれ拡散電極１５０が存在することになる。また、図８４の例では、複数の電子放出素子１２は、マトリックス状に配列されることから、行単位に複数の電子放出素子１２が横方向に沿って配列された形態となる。
【０３３３】
そのため、電子放出素子１２から放出される電子流パルス１４６は、拡散電極１５０で生成する電界によって横方向に拡散し、透明基板４０の表面から見たときの発光状態は、図８６に示すように、各行に配列された複数の電子放出素子１２による発光領域２２０が横方向につながった状態となる。
【０３３４】
従って、この光源１０Ｒを、液晶ディスプレイ用のバックライトとして使用した場合、電子放出素子１２を１行単位あるいは複数行単位に制御することによって、一定の周期（例えば液晶ディスプレイの垂直走査信号の周期等）に従って発光領域２２０を段階的に縦方向に移動させることができる。
【０３３５】
通常、液晶ディスプレイは、動画像を表示させた場合に、いわゆる尾引きと呼ばれる残像現象が生じるが、バックライトとして使用した光源１０Ｒの発光領域２２０を上述のように縦方向に移動させることで、残像現象を改善することができ、擬似的にインパルス表示させることができる。これは、液晶ディスプレイにおける動画質の表示特性の改善につながる。
【０３３６】
次に、第１９の実施の形態に係る光源１０Ｓについて図８７を参照しながら説明する。
【０３３７】
この第１９の実施の形態に係る光源１０Ｓは、図８７に示すように、上述した第１８の実施の形態に係る光源１０Ｒとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【０３３８】
すなわち、先ず、１列目Ｌｎ１に対応した部分の拡散電極１５０ａの幅Ｗ１と、最終列に対応した部分の拡散電極（図示せず）の幅をほぼ同じにし、さらに、電子放出素子１２が配列された列の間に存在する拡散電極１５０ｂ、１５０ｃ、・・・の幅Ｗ２を、１列目Ｌｎ１に対応した部分の拡散電極１５０ａの幅Ｗ１のほぼ２倍にしている。
【０３３９】
例えば図８７の例では、２列目Ｌｎ２に配列されている電子放出素子１２の一方の端面２５０ａ（１列目Ｌｎ１に近接する端面）から１列目Ｌｎ１に対応した部分の拡散電極１５０ａの一方の端面２５２ａまでの距離Ｄｎ１は、電子放出素子１２の横方向の長さＤｎのほぼ２倍とされている。また、２列目Ｌｎ２に配列されている電子放出素子１２の他方の端面２５０ｂ（３列目Ｌｎ３に近接する端面）から３列目Ｌｎ３に対応した部分の拡散電極１５０ｂの中心線Ｌｍａまでの距離Ｄｎ２も、電子放出素子１２の横方向の長さＤｎのほぼ２倍とされている。
【０３４０】
同様に、４列目Ｌｎ４に配列されている電子放出素子１２の一方の端面２５０ｃ（３列目Ｌｎ３に近接する端面）から３列目Ｌｎ３に対応した部分の拡散電極１５０ｂの中心線Ｌｍａまでの距離Ｄｎ３も、電子放出素子１２の横方向の長さＤｎのほぼ２倍とされ、４列目Ｌｎ４に配列されている電子放出素子１２の他方の端面２５０ｄ（５列目Ｌｎ５に近接する端面）から５列目Ｌｎ５に対応した部分の拡散電極１５０ｃの中心線Ｌｍｂまでの距離Ｄｎ４も、電子放出素子１２の横方向の長さＤｎのほぼ２倍とされている。その他の列も同様である。
【０３４１】
さらに、この第１９の実施の形態では、図８８に示すように、透明基板４０の表面に対向して光拡散板２５４を設置するようにしている。光拡散板２５４としては、透明基板４０の表面に出射された光を縦方向に拡散する方式のものを採用することができる。これにより、各行間（例えば１行と２行との間、２行と３行との間等）を広げることができる。例えば図８７に示すように、光拡散板２５４での発光領域２５８における縦方向の長さＤｍａを、透明基板４０の表面での発光領域２２０における縦方向の長さＤｍｂの例えば５倍にすることができる。その結果、電子放出素子１２の設置個数を大幅に低減することができ、配線の設計の自由度を向上させることができると共に、消費電力の低減化を図ることができる。しかも、第１８の実施の形態のようなほぼ正方形状の強誘電体チップ１３６ではなく、図８７に示すように、縦方向に延びる長尺の強誘電体チップ２５６を用いることで実装コストの削減を大幅に図ることができ、結果的に製造コストの低廉化を図ることができる。
【０３４２】
上述の例では、１つの電子放出素子１２から放出される電子流１４６による透明基板４０の表面での発光領域の拡大率を、横方向について５倍、縦方向について５倍とした場合を示したが、これに限るわけではなく、拡散電極１５０に印加される電圧や光拡散板２５４の材料や設置箇所等によって任意の拡大率を適宜選択することができる。
【０３４３】
次に、第２０の実施の形態に係る光源１０Ｔについて図８９を参照しながら説明する。
【０３４４】
この第２０の実施の形態に係る光源１０Ｔは、図８９に示すように、上述した第５の実施の形態に係る光源１０Ｅとほぼ同様の構成を有するが、固定基板１１０上に実装される電子放出素子１２として、強誘電体チップ１３６（図８４参照）あるいは長尺の強誘電体チップ（図８７参照）を使用した電子放出素子１２とした点で異なる。この場合も、固定基板１１０に形成された下部電極配線１２０に電子放出素子１２の下部電極３４が電気的に接続され、固定基板１１０に形成された図示しない上部電極配線に電子放出素子１２の上部電極３２が電極的に接続されている。
【０３４５】
そして、上部電極３２には、常時０Ｖが印加され、拡散電極１５０には、約５ｋＶの制御電圧Ｖｆが印加される。これにより、電子流１４６の放出経路に電子流１４６を拡散させるための一種の静電レンズが形成された形となり、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、途中の静電レンズにて急激に拡散させられ、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。
【０３４６】
ただ、この場合、拡散電極１５０に約５ｋＶの制御電圧Ｖｆを印加するための高電圧電源が別途必要になり、コスト的に不利になるおそれがあると共に、下部電極配線１２０と拡散電極１５０間の絶縁距離並びに上部電極３２と拡散電極１５０間の絶縁距離を大きくとる必要があるため、光源１０Ｔの低背化も限界が生じるおそれがある。
【０３４７】
そこで、図９０に示す第２１の実施の形態に係る光源１０Ｕのように、拡散電極１５０に０Ｖ、あるいは１００Ｖ等の低電圧Ｖｇを印加することが好ましい。
【０３４８】
すなわち、この第２１の実施の形態に係る光源１０Ｕでは、上部電極３２に常時０Ｖが印加され、拡散電極１５０には例えば０Ｖや１００Ｖ等の低電圧Ｖｇが印加されることになる。これにより、電子放出素子１２から放出された電子流１４６は、拡散電極１５０から離間するようにしてメタルバック層１５２に向かうことになる。従って、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、電子放出素子１２の上面中央の上方において交差し、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。
【０３４９】
この場合、拡散電極１５０に０Ｖや１００Ｖ等の低電圧Ｖｇを印加することから、高電圧電源が不要となる。拡散電極１５０に１００Ｖ等の低電圧Ｖｇを印加する場合は、低コストの低電圧電源を設置するだけで済み、特に、拡散電極１５０に０Ｖを印加する場合は、低電圧電源も不要となる。これは、コストの低廉化に有利になる。しかも、下部電極配線１２０と拡散電極１５０間の絶縁距離並びに上部電極３２と拡散電極１５０間の絶縁距離を大きくとる必要がないため、光源１０Ｕの低背化にも有利になる。
【０３５０】
なお、図９１に示す変形例に係る光源１０Ｕａのように、拡散電極１５０を固定基板１１０の上面に対して斜めに設置するようにしてもよい。この場合、拡散電極１５０の離間幅Ｄｐや傾斜角度θａによって電子流１４６の拡散率（１つの電子放出素子１２に対応した発光領域の面積／１つの電子放出素子１２における電子放出面の面積）を自由に変更することができる。
【０３５１】
次に、第２２の実施の形態に係る光源１０Ｖについて図９２を参照しながら説明する。
【０３５２】
この第２２の実施の形態に係る光源１０Ｖは、図９２に示すように、複数の電子放出素子１２が形成された長尺の強誘電体チップ２５６の上に拡散電極１５０としてのメッシュ電極２６０を設置している。
【０３５３】
メッシュ電極２６０は、長方形状あるいは正方形状の金属製のメッシュ電極２６０を半円筒状に丸め、各端面を固定基板１１０の上面に固定することにより、固定基板１１０上に設置されている。この場合、例えば半円筒状のメッシュ電極２６０の頂部の直下に強誘電体チップ２５６が位置するように位置決めされて設置される。
【０３５４】
そして、メッシュ電極２６０に０Ｖあるいは１００Ｖ等の低電圧を印加することにより、図９３にも示すように、メッシュ電極２６０とメタルバック層１５２（アノード電極４２）間の等電位面が変化し、メッシュ電極２６０の開口を通り抜けた電子流１４６の経路が、変化した等電位面によって曲げられ、横方向に拡散することになる。
【０３５５】
メッシュ電極２６０としては、例えば線径がφ４０μｍの金属線をメッシュ状に編み込んだものであって、例えば２００メッシュ（１インチに２００個の開口があるメッシュ）で、開口率約５０％ぐらいが好ましい。
【０３５６】
メッシュ電極２６０の１インチの開口数や開口率、金属線の線径等は、電子流１４６の拡散率、電子放出素子１２のサイズ（電子放出面の面積）、固定基板１１０と透明基板４０間のギャップ、メッシュ電極２６０に印加する電圧等によって適宜変更することができる。もちろん、メッシュ電極２６０の曲率半径を変えることで、電子流１４６の拡散率を適宜変更することができる。
【０３５７】
しかし、１インチの開口数が少なすぎると、電子流１４６の拡散がまばらになり、島状の発光領域が形成され、表示品質を著しく劣化させるおそれがあり、１インチの開口数が多すぎると、電子放出素子１２から放出された電子流１４６のほとんどがメッシュ電極２６０に捕獲され、メッシュ電極２６０が一種のシールド電極として機能してしまうおそれがある。
【０３５８】
このように、第２２の実施の形態に係る光源１０Ｖにおいては、拡散電極１５０としてメッシュ電極２６０を用い、且つ、メッシュ電極２６０の両端面を固定基板１１０に固定するようにしたので、電子放出素子１２に対する拡散電極１５０の位置決め固定が容易になり、横方向への拡散をほぼ左右対称にすることができる。これは、むらのない面発光の実現に寄与する。
【０３５９】
ここで、第２２の実施の形態に係る光源１０Ｖの変形例について図９４〜図９９を参照しながら説明する。
【０３６０】
先ず、第１の変形例に係る光源１０Ｖａは、図９４に示すように、１つの電子放出素子１２を覆うように、半球状あるいはパラボラ状の第１メッシュ電極２６０Ａを設置した点で異なる。
【０３６１】
この場合、電子放出素子１２からの電子流１４６を四方八方に拡散することができる。
【０３６２】
次に、第２の変形例に係る光源１０Ｖｂは、図９５に示すように、複数の電子放出素子１２が形成された長尺の強誘電体チップ２５６の上に２つ折りにされた第２メッシュ電極２６０Ｂ（拡散電極１５０）を設置している点で異なる。
【０３６３】
この場合も、第２２の実施の形態と同様に、第２メッシュ電極２６０Ｂの開口を通り抜けた電子流１４６を横方向に拡散することができる。電子流１４６の拡散率は、第２メッシュ電極２６０Ｂの屈曲角θｂを変えることによって適宜変更することができる。
【０３６４】
次に、第３の変形例に係る光源１０Ｖｃは、図９６に示すように、複数の電子放出素子１２が形成された長尺の強誘電体チップ２５６の上に、小さな半球状あるいはパラボラ状のドーム２６２が多数形成された第３メッシュ電極２６０Ｃが設置されている点で異なる。この場合、図９６に示すように、１つの電子放出素子１２に対応して１つのドーム２６２が位置するように第３メッシュ電極２６０Ｃを配置してもよいし、電子放出素子１２の位置とドーム２６２の位置とを関連付けずに設置するようにしてもよい。
【０３６５】
この第３の変形例に係る光源１０Ｖｃでは、第３メッシュ電極２６０Ｃの開口を通り抜けた電子流１４６がランダムに拡散することから、むらのない発光を実現させることができる。
【０３６６】
なお、電子流１４６をランダムに拡散させる第３メッシュ電極２６０Ｃの形状としては、図９７に示すように、波状に変形させた第３メッシュ電極２６０Ｃａ等が考えられる。
【０３６７】
次に、第４の変形例に係る光源１０Ｖｄは、図９８に示すように、複数の電子放出素子１２が形成された長尺の強誘電体チップ２５６の上に、矩形状の第４メッシュ電極２６０Ｄが水平方向に沿って設置されている点で異なる。この場合、第４メッシュ電極２６０Ｄに多数の開口が形成されていることから、第４メッシュ電極２６０Ｄに０Ｖあるいは１００Ｖ等の低電圧を印加することにより、第４メッシュ電極２６０Ｄ近傍の等電位面が変化し、その変化により電子流１４６の経路が曲げられ、電子流１４６は四方八方に拡散することになる。
【０３６８】
通常、電子放出素子１２上に拡散電極１５０を設置する場合は、拡散電極１５０に形成された開口と電子放出素子１２とを高精度に位置決めして行う必要がある。また、例えば図９２に示すように、半円筒状のメッシュ電極２６０を設置する場合は、メッシュ電極２６０の頂部の直下に強誘電体チップ２５６が位置するように位置決めする必要がある。
【０３６９】
しかし、この第４の変形例においては、第４メッシュ電極２６０Ｄに多数の開口が形成されていることから、強誘電体チップ２５６の上に、矩形状の第４メッシュ電極２６０Ｄを設置するだけでよく、電子放出素子１２と特定の開口とを位置決めする等のような高精度な位置決め作業が不要となる。しかも、第４メッシュ電極２６０Ｄに対して特殊な加工を施す必要がない。従って、この第４の変形例においては、組立作業の簡略化、製造コストの低廉化を効率よく図ることができる。
【０３７０】
次に、第５の変形例に係る光源１０Ｖｅは、図９９に示すように、複数の電子放出素子１２が形成された長尺の強誘電体チップ２５６の上に２つの長方形状の第５メッシュ電極２６０Ｅをそれぞれ固定基板１１０の上面に対して傾斜するように設置している点で異なる。この構成は、上述した第２１の実施の形態の変形例に係る光源１０Ｕａ（図９１参照）とほぼ同様である。
【０３７１】
この場合も、電子放出素子１２から放出された電子流１４６は、第５メッシュ電極２６０Ｅから離間するようにしてメタルバック層１５２に向かうことになる。従って、メタルバック層１５２に向かう電子流１４６は、電子放出素子１２の上面中央の上方において交差し、その後、該メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなる。
【０３７２】
次に、第２３の実施の形態に係る光源１０Ｗについて図１００を参照しながら説明する。
【０３７３】
この第２３の実施の形態に係る光源１０Ｗは、図１００に示すように、固定基板１１０上に複数の電子放出素子１２が形成された長尺の強誘電体チップ２５６が実装され、さらに、固定基板１１０上に、強誘電体チップ２５６を覆うようにコ字状の透明基板４０が被せられて構成されている。つまり、固定基板１１０及び透明基板４０は、強誘電体チップ２５６を覆う１つのハウジング２６４を構成し、この光源１０Ｗは、該ハウジング２６４を有する発光管２６６として構成される。
【０３７４】
透明基板４０は、固定基板１１０に対向する上板４０ａと、該上板４０ａと固定基板１１０間に配される２つの側板（第１側板４０ｂ及び第２側板４０ｃ）を有する。
【０３７５】
そして、透明基板４０の内壁、特に、上板４０ａの内壁面（固定基板１１０と対向する面）と、第１側板４０ｂの内壁面（第２側板４０ｃと対向する面）の上部と、第２側板４０ｃの内壁面（第１側板４０ｂと対向する面）の上部とにかけて蛍光体層４４が形成され、さらに、この蛍光体層４４上に拡散電極１５０として機能するメタルバック層１５２（アノード電極４２）が形成されている。
【０３７６】
そして、電子放出素子１２から放出された電子流１４６は、メタルバック層１５２に向かうことになるが、このとき、メタルバック層１５２が３つの面に連続して形成されていることから、電子流１４６は、メタルバック層１５２に近づくにつれて徐々に拡散することとなり、透明基板４０の上板４０ａ、第１側板４０ｂ及び第２側板４０ｃにおいて発光が行われる。
【０３７７】
この例では、１つの光源１０Ｗ（発光管２６６）を示したが、図１０１に示すように、発光面積の広い大型の面光源２７０を構成する場合は、大型固定基板２７２の上面に複数の発光管２６６を所定の間隔を置いて配列し、さらに、大型固定基板２７２の上面のうち、発光管２６６が設置されていない部分に光反射層２７４を形成すると共に、各発光管２６６の第１側板４０ｂ及び第２側板４０ｃの各下部にも光反射層２７４を形成する。
【０３７８】
これによって、各発光管２６６の上板４０ａ、第１側板４０ｂの上部及び第２側板４０ｃの上部から光２７６が面光源２７０の前方に出射されると共に、第１側板４０ｂの上部及び第２側板４０ｃの上部から大型固定基板２７２に向けて出射した光２７８が光反射層２７４にて反射されて面光源２７０の前方に向かうことになり、むらのない発光状態であって、且つ、輝度の高い面発光を得ることができ、均一な面発光を実現させるための構造を容易に構築することができる。
【０３７９】
しかも、面光源２７０とした場合、大型固定基板２７２に対向する大型透明基板の設置並びにスペーサ（大型透明基板を支えるスペーサ）の設置が不要となるため、面光源２７０の軽量化、薄型化、コストの低廉化を図ることができる。また、アノード電極４２（メタルバック層１５２）が拡散電極１５０を兼用するため、配線の簡略化を図ることができる。
【０３８０】
上記の例では、透明基板４０の内壁に、蛍光体層４４を形成した後、該蛍光体層４４上にメタルバック層１５２を形成するようにしたが、その他、図１０２に示す変形例に係る光源１０Ｗａのように、透明基板４０の内壁に、拡散電極１５０として機能する透明電極２８０（アノード電極４２）を形成した後、該透明電極２８０上に蛍光体層４４を形成するようにしてもよい。
【０３８１】
なお、この発明に係る光源は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０３８２】
【図１】本実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図２】電子放出素子を示す構成図である。
【図３】電子放出素子の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】上部電極に形成された貫通部の形状の一例を示す平面図である。
【図５】図５Ａは、上部電極の他の例を示す断面図であり、図５Ｂは、要部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６Ａは、上部電極のさらに他の例を示す断面図であり、図６Ｂは、要部を拡大して示す断面図である。
【図７】第１の電子放出方式での駆動電圧の電圧波形を示す図である。
【図８】第１の電子放出方式の第２出力期間での電子放出の様子を示す説明図である。
【図９】第２の電子放出方式での駆動電圧の電圧波形を示す図である。
【図１０】第２の電子放出方式の第２出力期間での電子放出の様子を示す説明図である。
【図１１】上部電極と下部電極間に接続された各種コンデンサの接続状態を示す等価回路図である。
【図１２】上部電極と下部電極間に接続された各種コンデンサの容量計算を説明するための図である。
【図１３】電子放出素子の第１の変形例を一部省略して示す平面図である。
【図１４】電子放出素子の第２の変形例を一部省略して示す平面図である。
【図１５】電子放出素子の第３の変形例を一部省略して示す断面図である。
【図１６】電子放出素子の電圧−電荷量特性（電圧−分極量特性）を示す図である。
【図１７】図１７Ａは、図１６のポイントｐ１での状態を示す説明図であり、図１７Ｂは、図１６のポイントｐ２での状態を示す説明図であり、図１７Ｃは、図１６のポイントｐ２からポイントｐ３に至るまでの状態を示す説明図である。
【図１８】図１８Ａは、図１６のポイントｐ３からポイントｐ４に至るまでの状態を示す説明図であり、図１８Ｂは、図１６のポイントｐ４に至る直前の状態を示す説明図であり、図１８Ｃは、図１６のポイントｐ４からポイントｐ６に至るまでの状態を示す説明図である。
【図１９】図１９Ａ〜図１９Ｃは、振幅変調回路によるパルス信号の振幅変調を示す波形図である。
【図２０】変形例に係る信号供給回路を示すブロック図である。
【図２１】図２１Ａ〜図２１Ｃは、パルス幅変調回路によるパルス信号のパルス幅変調を示す波形図である。
【図２２】図２２Ａは、図１９Ａ又は図２１Ａにおける電圧Ｖｓｌが印加されたときのヒステリシス曲線を示す図であり、図２２Ｂは、図１９Ｂ又は図２１Ｂにおける電圧Ｖｓｍが印加されたときのヒステリシス曲線を示す図であり、図２２Ｃは、図１９Ｃ又は図２１Ｃにおける電圧Ｖｓｈが印加されたときのヒステリシス曲線を示す図である。
【図２３】光源の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図２４】図２３に示す駆動方法での印加電圧関係を示す表図である。
【図２５】第１の具体例に係る光源の一例を示す構成図である。
【図２６】第１の具体例に係る光源における電子放出ユニットの配列形態の一例を示す斜視図である。
【図２７】図２６における符号Ｌｃで示す部分の拡大図である。
【図２８】第２の具体例に係る光源の要部を示す斜視図である。
【図２９】第３の具体例に係る光源を示す構成図である。
【図３０】第４の具体例に係る光源を示す構成図である。
【図３１】第５の具体例に係る光源を示す構成図である。
【図３２】第６の具体例に係る光源を示す構成図である。
【図３３】第１の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図３４】電子放出素子と蛍光体の配列パターンの一例を示す平面図である。
【図３５】電子放出素子と蛍光体の配列パターンの他の例を示す平面図である。
【図３６】第２の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図３７】第３の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図３８】第４の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図３９】第５の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図４０】第５の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の拡散状態の一例を示す説明図である。
【図４１】第６の実施の形態に係る光源の要部を示す平面図である。
【図４２】第６の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の拡散状態の一例を示す説明図である。
【図４３】第７の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図４４】第７の実施の形態に係る光源の第２拡散電極に印加される正弦波の一例を示す波形図である。
【図４５】図４５Ａ〜図４５Ｃは、第７の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の偏向状態の一例を示す説明図である。
【図４６】第８の実施の形態に係る光源の要部を示す平面図である。
【図４７】第８の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の偏向状態の一例を示す説明図である。
【図４８】第８の実施の形態に係る光源において、１サイクルに第１端子〜第４端子に印加する正極性の高周波信号波形（凸状の信号波形）を示す波形図である。
【図４９】図４９Ａは、電子放出期間に電子放出素子の上部電極と下部電極間に印加される電圧を示す波形図であり、図４９Ｂは、電子放出期間における電子流レベルの変化を示す波形図であり、図４９Ｃは、電子放出期間に第１端子〜第４端子に印加する正極性の高周波信号波形（凸状の信号波形）を示す波形図である。
【図５０】第９の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図５１】磁界発生手段における第１コア部と第２コア部の極性の組合せを示すタイミングチャートである。
【図５２】第９の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の偏向状態の一例を示す説明図である。
【図５３】第１０の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図５４】第１１の実施の形態に係る光源の要部を示す平面図である。
【図５５】第１１の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の偏向状態の一例を示す説明図である。
【図５６】第１磁界発生手段における第１コア部と第２コア部並びに第２磁界発生手段における第１コア部及び第２コア部の極性の組合せを示すタイミングチャートである。
【図５７】第１２の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図５８】固定基板上に電極膜とコイルパターンを形成し、電子放出素子を実装した状態を示す斜視図である。
【図５９】電子放出素子、電極膜及びコイルパターンを１つのユニットとした場合に、このユニットを多数配列させた例を示す斜視図である。
【図６０】予め固定基板に形成された電極膜及びコイルパターンをアライメントマークとして電子放出素子を実装する状態を示す説明図である。
【図６１】第１３の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図６２】固定基板上に電極膜とコイルパターンを形成し、電子放出素子を実装した状態を示す斜視図である。
【図６３】電子放出素子、電極膜及びコイルパターンを１つのユニットとした場合に、このユニットを多数配列させた例を示す斜視図である。
【図６４】予め固定基板に形成された電極膜及びコイルパターンをアライメントマークとして電子放出素子を実装する状態を示す説明図である。
【図６５】第１４の実施の形態に係る光源の要部を示す斜視図である。
【図６６】ピーク電流密度に対する蛍光体の発光効率の変化を示す特性図である。
【図６７】第１４の実施の形態に係る光源による時分割駆動の一例を示す説明図である。
【図６８】第１４の実施の形態に係る光源による時分割駆動の他の例を示す説明図である。
【図６９】１電子流パルス当たりの電子量に対する蛍光体の発光効率の変化を示す特性図である。
【図７０】第１５の実施の形態に係る光源の要部を示す斜視図である。
【図７１】第１５の実施の形態に係る光源の駆動、特に、電子流パルスの周波数制御を示す特性図である。
【図７２】第１６の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図７３】第１６の実施の形態に係る光源を示す平面図である。
【図７４】第１６の実施の形態に係る光源において、メタルバック層に対する電子流の照射領域の拡散状態の一例を示す説明図である。
【図７５】第１７の実施の形態に係る光源を示す分解斜視図である。
【図７６】第１７の実施の形態に係る光源を示す構成図である。
【図７７】１つの電子放出素子の発光範囲と光源の発光領域を示す説明図である。
【図７８】図７８Ａは、固定基板に配線パターンを形成した状態を示す工程図であり、図７８Ｂは、配線パターン上に接着ペーストを形成した状態を示す工程図であり、図７８Ｃは、固定基板上に電子放出素子を実装した状態を示す工程図である。
【図７９】図７９Ａは、配線パターンと電子放出素子との電気的接続を示す工程図であり、図７９Ｂは、拡散電極の組立てを示す工程図である。
【図８０】図８０Ａは、第１内部スペーサの組立てを示す工程図であり、図８０Ｂは、外周スペーサの組立てを示す工程図である。
【図８１】図８１Ａは、透明基板上にアノード電極を形成した状態を示す工程図であり、図８１Ｂは、透明基板上に蛍光体層及びメタルバック層を形成した状態を示す工程図であり、図８１Ｃは、第２内部スペーサの組立てを示す工程図である。
【図８２】透明基板にアノード電極、蛍光体層及びメタルバック層を形成した状態を一部省略して示す断面図である。
【図８３】図８３Ａは、透明基板と固定基板との加熱接合を示す工程図であり、図８３Ｂは、真空封止を示す工程図である。
【図８４】第１８の実施の形態に係る光源において、固定基板上での電子放出素子と拡散電極の配置関係を一部省略して示す平面図である。
【図８５】第１８の実施の形態に係る光源を一部省略して示す構成図である。
【図８６】第１８の実施の形態に係る光源において、透明基板の表面上での発光領域の広がりを示す説明図である。
【図８７】第１９の実施の形態に係る光源において、固定基板上での電子放出素子と拡散電極の配置関係、並びに透明基板の表面上での発光領域の広がり及び光拡散板による発光領域の広がりを示す平面図である。
【図８８】第１９の実施の形態に係る光源を一部省略して示す構成図である。
【図８９】第２０の実施の形態に係る光源を一部省略して示す構成図である。
【図９０】第２１の実施の形態に係る光源を一部省略して示す構成図である。
【図９１】第２１の実施の形態に係る光源の変形例を一部省略して示す構成図である。
【図９２】第２２の実施の形態に係る光源を一部省略して示す構成図である。
【図９３】電子放出素子から放出した電子流のメッシュ電極による拡散作用を模式的に示す説明図である。
【図９４】第２２の実施の形態に係る光源の第１の変形例を一部省略して示す構成図である。
【図９５】第２２の実施の形態に係る光源の第２の変形例を一部省略して示す構成図である。
【図９６】第２２の実施の形態に係る光源の第３の変形例を一部省略して示す構成図である。
【図９７】第２２の実施の形態に係る光源の第３の変形例におけるメッシュ電極の他の例を一部省略して示す構成図である。
【図９８】第２２の実施の形態に係る光源の第４の変形例を一部省略して示す構成図である。
【図９９】第２２の実施の形態に係る光源の第５の変形例を一部省略して示す構成図である。
【図１００】第２３の実施の形態に係る光源を一部省略して示す構成図である。
【図１０１】第２３の実施の形態に係る光源を複数並べて面光源とした例を示す説明図である。
【図１０２】第２３の実施の形態に係る光源の変形例を一部省略して示す構成図である。
【符号の説明】
【０３８３】
１０、１０ａ〜１０ｆ、１０Ａ〜１０Ｕ、１０Ｕａ、１０Ｖ、１０Ｖａ〜１０Ｖｄ、１０Ｗ、１０Ｗａ…光源
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２Ａ〜１２Ｄ…電子放出素子
１４…発光部                            ３０…エミッタ部
３２…上部電極                          ３４…下部電極
４０…透明基板                          ４２…アノード電極
４４…蛍光体層                          ４８…貫通部
５０…凹凸                              １１０…固定基板
１１２…電子放出ユニット                １１４…強誘電体シート
１２０…下部電極配線                    １３６、２５６…強誘電体チップ
１４６…電子流（電子流パルス）
１５０、１５０ａ〜１５０ｃ、１５０Ａ〜１５０Ｄ、１５６…拡散電極
１５２…メタルバック層                  １５４…蛍光体発光
１６０…電子放出面
１７０、１７０Ａ、１７０Ｂ…磁界発生手段
１７４…コイル                          １８２、１８８…コイルパターン
１８６、１９４…アライメントマーク      ２２０、２５８…発光領域
２５４…光拡散板
２６０、２６０Ａ〜２６０Ｃ、２６０Ｃａ、２６０Ｄ、２６０Ｅ…メッシュ電極
２６４…ハウジング                      ２６６…発光管
２７０…面光源                          ２７２…大型固定基板
２７４…光反射層
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
2006278318.tif 000077
【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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