(57)【要約】【課題】誘電体にて構成されたエミッタとなる物質を有し、且つ、効率よく光を発光する発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０Ａは、誘電体から構成されたエミッタ部１４と、該エミッタ部１４の表面に形成されたカソード電極１６と、エミッタ部１４の裏面に形成されたアノード電極２０と、カソード電極１６とアノード電極２０間に、抵抗Ｒ１を介して駆動電圧Ｖａを印加するパルス発生源２２とを有する。そして、エミッタ部１４の表面に、カソード電極１６と接触しない状態で、且つ、できる限りカソード電極１６と近接した状態で蛍光体２８が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　真空雰囲気中に設置され、且つ、誘電体で構成されたエミッタとなる物質と、
　前記エミッタとなる物質に接して形成された第１の電極、第２の電極及び蛍光体とを具備し、
　前記第１の電極と前記第２の電極間に駆動電圧が印加されることによって、少なくとも前記エミッタとなる物質の一部が分極反転あるいは分極変化されることで、少なくとも前記第１の電極から電子放出が行われ、
　前記放出される電子が前記蛍光体に衝突されることによって前記蛍光体を励起し、発光させることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
　請求項１記載の発光装置において、
　前記第１の電極及び前記蛍光体は、前記エミッタとなる物質の第１の面に形成され、
　前記第２の電極は、前記エミッタとなる物質の第２の面に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
　請求項２記載の発光装置において、
　前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高い第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低い第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとしたとき、該１ステップが繰り返されることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
　請求項２又は３記載の発光装置において、
　前記第１の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙するように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
　請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記蛍光体の外周縁と前記第１の電極の内周縁とが対峙するように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
　請求項２〜５のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記第１の電極と前記第２の電極を平面から見た場合の各投影形状で比較したとき、
　前記第２の電極の投影形状は、前記第１の電極の投影形状の周縁よりもはみ出した部分を有することを特徴とする発光装置。
【請求項７】
　請求項６記載の発光装置において、
　前記第１の電極の投影形状と前記第２の電極の投影形状が互い相似形であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
　請求項６又は７記載の発光装置において、
　前記はみ出した部分の最大長さが１μｍ以上、５００μｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
　請求項１記載の発光装置において、
　前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記エミッタとなる物質の主面にそれぞれ接して形成され、
　前記第１の電極と前記第２の電極との間にスリットが形成され、
　前記蛍光体は、少なくとも前記スリット内に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
　請求項９記載の発光装置において、
　少なくとも前記第１の電極と前記蛍光体との間に前記エミッタとなる物質が一部露出していることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
　請求項９又は１０記載の発光装置において、
　前記第１の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙するように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
　請求項１１記載の発光装置において、
　前記蛍光体の外周縁と前記第２の電極の内周縁とが対峙するように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
　請求項９又は１０記載の発光装置において、
　前記第２の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙するように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
　請求項１３記載の発光装置において、
　前記蛍光体の外周縁と前記第１の電極の内周縁とが対峙するように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
　請求項９〜１４のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記蛍光体は、前記第２の電極を覆うように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
　請求項９〜１５のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高い第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低い第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとしたとき、該１ステップが繰り返されることを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
　請求項９〜１５のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高い第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低い第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて前記第１の電極から電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとし、該１ステップを１以上含むサイクルを第１のサイクルとし、
　前記第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて前記第２の電極から電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとし、該１ステップを１以上含むサイクルを第２のサイクルとしたとき、
　前記第１のサイクルと前記第２のサイクルとが任意に切り換えられることを特徴とする発光装置。
【請求項１８】
　請求項３又は１６記載の発光装置において、
　前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記蛍光体に衝突して、該蛍光体から光が発光されることを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
　請求項３又は１６記載の発光装置において、
　前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面で反射して、
　前記反射した電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることを特徴とする発光装置。
【請求項２０】
　請求項３又は１６記載の発光装置において、
　前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記エミッタとなる物質に衝突して二次電子を放出し、
　前記二次電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることを特徴とする発光装置。
【請求項２１】
　請求項１７記載の発光装置において、
　前記第１のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記蛍光体に衝突して、該蛍光体から光が発光され、
　前記第２のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第２の電極のうち、該第２の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記蛍光体に衝突して、該蛍光体から光が発光されることを特徴とする発光装置。
【請求項２２】
　請求項１７記載の発光装置において、
　前記第１のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面で反射して、
　前記反射した電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光され、
　前記第２のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第２の電極のうち、該第２の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面で反射して、
　前記反射した電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることを特徴とする発光装置。
【請求項２３】
　請求項１７記載の発光装置において、
　前記第１のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面に衝突して二次電子を放出し、
　前記二次電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光され、
　前記第２のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、
　前記第２の電極のうち、該第２の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、
　前記放出された電子が前記エミッタとなる物質に衝突して二次電子を放出し、
　前記二次電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることを特徴とする発光装置。
【請求項２４】
　請求項１〜２３のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記真空雰囲気の真空度は、２０００Ｐａ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２５】
　請求項２４記載の発光装置において、
　前記真空雰囲気の真空度は、１０-3Ｐａ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２６】
　請求項１〜２５のいずれか１項に記載の発光装置において、
　前記エミッタとなる物質は、圧電材料、反強誘電体材料又は電歪材料にて構成されていることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、エミッタとなる物質に形成された第１の電極と第２の電極と蛍光体とを有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　近時、発光装置は、基本素子として、カソード電極及びアノード電極を有する電子放出素子を具備し、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、複数個の電子放出素子をそれぞれ２次元的に配列し、これら電子放出素子に対して複数の蛍光体を、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以下の非特許文献１〜３にて諸説が述べられている。
【０００５】
【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
【非特許文献１】安岡、石井著「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
【非特許文献３】H.Riege, Electron emission ferroelectrics - a review, Nucl. Instr. and Meth. A340, p. 80-89（1994）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　しかしながら、上述した発光装置では、電子放出素子から放出された電子をコレクタ電極による電界で加速させ、該加速電子を蛍光体に衝突させて、励起し、蛍光体発光を行っている。この場合、前記加速電子の走行距離（飛行距離）は極めて大きいので、真空雰囲気中に存在する気体分子と該加速電子との衝突が発生し易い。これにより、電子放出素子から蛍光体に電子を安定供給することは困難となる。また、加速電子の走行距離が極めて大きいので、発光装置の小型化を図ることができないという問題もある。
【０００７】
　また、電子放出素子とコレクタ電極間のギャップを所定距離に維持するためと、発光装置の剛性確保等のために、電子放出素子とコレクタ電極間にスペーサが設けられる場合が多い。このような場合、加速電子の一部が前記スペーサに衝突し、該スペーサが負に帯電するおそれがある。前記スペーサの帯電により、電子放出素子とコレクタ電極との間の電界分布、即ち、電子放出素子から放出された電子をコレクタ電極に向かわせるための電界分布が変化し、電子ビームによる蛍光体励起が正確に行えなくなって、画質不良やクロストークを招くおそれがある。
【０００８】
　また、真空雰囲気中のプラズマで生成された正イオンが、カソード電極に衝突して、該カソード電極が損傷を受ける、いわゆるイオンボンバード現象も発生するおそれがある。
【０００９】
　上述した従来の発光装置においては、誘電体の表面、誘電体と上部電極との界面、誘電体内部の欠陥準位に拘束された電子を誘電体の分極反転によって放出するようにしている。つまり、誘電体にて分極反転さえ起きれば、印加電圧パルスの電圧レベルに依存せず、放出電子量はほぼ一定となる。
【００１０】
　しかしながら、電子放出が安定せず、電子放出回数はたかだか数万回程度までであり、実用性に乏しいという問題がある。
【００１１】
　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、誘電体にて構成されたエミッタとなる物質を有する発光装置において、電子放出素子から放出された電子をコレクタ電極を用いることなく蛍光体に衝突させて、該蛍光体を励起し、発光させることができ、薄型化、軽量化、コストの低廉化等を有効に図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】
【００１２】
　本発明に係る発光装置は、真空雰囲気中に設置され、且つ、誘電体で構成されたエミッタとなる物質と、前記エミッタとなる物質に接して形成された第１の電極、第２の電極及び蛍光体とを具備し、前記第１の電極と前記第２の電極間に駆動電圧が印加されることによって、少なくとも前記エミッタとなる物質の一部が分極反転あるいは分極変化されることで、少なくとも前記第１の電極から電子放出が行われ、前記放出される電子が前記蛍光体に衝突されることによって前記蛍光体を励起し、発光させることを特徴とする。前記エミッタとなる物質は、圧電材料、反強誘電体材料又は電歪材料にて構成することができる。
【００１３】
　この発明においては、代表的に２つの構成例が考えられる。第１の構成例は、前記エミッタとなる物質の第１の面に前記第１の電極及び前記蛍光体が形成され、前記エミッタとなる物質の第２の面に前記第２の電極が形成される。
【００１４】
　第２の構成例は、前記エミッタとなる物質の主面（前記第１の面）に、前記第１の電極及び前記第２の電極が形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間にスリットが形成され、前記蛍光体が、少なくとも前記スリット内に形成される。この場合、前記第１の電極と前記蛍光体との間、及び／又は前記第２の電極と前記蛍光体との間において、前記エミッタとなる物質が一部露出していてもよい。
【００１５】
　これら第１の構成例及び第２の構成例において、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高い第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低い第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとしたとき、該１ステップが繰り返されるようにしてもよい。
【００１６】
　つまり、前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、該放出された電子が前記蛍光体に衝突して、該蛍光体から光が発光されることとなる。
【００１７】
　あるいは、前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第１の電極のうち、前記３重点の近傍の部分から電子が放出され、前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面で反射して、前記反射した電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることとなる。
【００１８】
　あるいはまた、前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第１の電極のうち、前記３重点の近傍の部分から電子が放出され、前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面に衝突して二次電子を放出し、前記二次電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることとなる。
【００１９】
　特に、第２の構成例では、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高い第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低い第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて前記第１の電極から電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとし、該１ステップを１以上含むサイクルを第１のサイクルとし、前記第２の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極する準備期間と、前記第１の電圧を前記第１の電極と前記第２の電極間に印加して前記エミッタとなる物質を分極反転あるいは分極変化させて前記第２の電極から電子を放出させる電子放出期間とを１ステップとし、該１ステップを１以上含むサイクルを第２のサイクルとしたとき、前記第１のサイクルと前記第２のサイクルとが任意に切り換えられるようにしてもよい。
【００２０】
　この場合、前記第１のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第１の電極のうち、該第１の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、該放出された電子が前記蛍光体に衝突して、該蛍光体から光が発光され、前記第２のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第２の電極のうち、該第２の電極、前記エミッタとなる物質及び真空雰囲気による３重点の近傍の部分から電子が放出され、該放出された電子が前記蛍光体に衝突して、該蛍光体から光が発光される。
【００２１】
　あるいは、前記第１のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第１の電極のうち、前記３重点の近傍の部分から電子が放出され、前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面で反射して、前記反射した電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光され、前記第２のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第２の電極のうち、前記３重点の近傍の部分から電子が放出され、前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面で反射して、前記反射した電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることとなる。
【００２２】
　あるいはまた、前記第１のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第１の電極のうち、前記３重点の近傍の部分から電子が放出され、前記放出された電子が前記エミッタとなる物質の表面に衝突して二次電子を放出し、前記二次電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光され、前記第２のサイクルの前記１ステップにおける前記電子放出期間に、前記第２の電極のうち、前記３重点の近傍の部分から電子が放出され、前記放出された電子が前記エミッタとなる物質に衝突して二次電子を放出し、前記二次電子が前記蛍光体に衝突することにより、該蛍光体から光が発光されることとなる。
【００２３】
　このように、本発明に係る発光装置においては、前記第１の電極又は第２の電極あるいはエミッタとなる物質の表面から放出された電子が、前記第１の電極に近接して形成された蛍光体に衝突し、これにより、該蛍光体が励起して発光することとなる。
【００２４】
　従って、別途コレクタ電極を設ける必要がない。その結果、発光装置の薄型化、軽量化、コストの低廉化等を有効に図ることができる。
【００２５】
　また、第１の電極又は第２の電極の電子放出部位から蛍光体までの距離が短いため、例えば真空雰囲気の真空度を２０００Ｐａという低真空にしても、放出電子のほとんどが気体分子に衝突せずに蛍光体まで到達することになり、発光輝度として必要な蛍光体に対する電子の衝突量を確保することができる。もちろん、高輝度を得るには、１０-3Ｐａ以下の高真空が好ましい。
【００２６】
　ところで、第１の構成例において、前記エミッタとなる部分の近傍には、該エミッタとなる物質の一部が蒸散した結果生じた原子が浮遊している。一方、第２の構成例において、正電圧が印加される電極（例えば第２の電極）の近傍には、該第２の電極やエミッタとなる物質の一部が蒸散した結果生じた原子が浮遊している。
【００２７】
　このような場合に、例えばコレクタ電極が存在していれば、放出電子がコレクタ電極に向かう経路において、前記気体や前記原子等を正イオンと電子に電離することになる。そして、この電離によって発生した電子が更に前記気体や前記原子等を電離するため、指数関数的に電子が増え、これが進行して電子と正イオンが中性的に存在すると局所プラズマとなる。生成された正イオンは、エミッタとなる物質や負電圧が印加されている電極（例えば第１の電極）に衝突して、エミッタとなる物質や第１の電極を損傷させる場合がある（イオンボンバード現象）。
【００２８】
　しかし、本発明では、コレクタ電極がなく、しかも、放出電子の加速飛行距離が短いことから、放出電子によって、エミッタとなる物質や第２の電極の近傍に存在する気体又はエミッタとなる物質や第２の電極を構成する原子等を正イオンと電子に電離することがほとんどなくなる。その結果、真空雰囲気中における正イオンの生成箇所が減少し、イオンボンバード現象によるエミッタとなる物質や第１の電極の損傷といった問題を回避することができる。
【００２９】
　また、複数の発光装置を配列して、１つのディスプレイを構成した場合に、各発光装置は、第１の電極又は第２の電極の電子放出部位から蛍光体までの距離が短く、放出電子の加速飛行距離が短いことから、隣接する発光装置の蛍光体に電子が衝突するということがなくなる。すなわち、発光装置間のクロストークがない。
【００３０】
　複数の発光装置を配列し、表示パネルを設置して１つのディスプレイを構成した場合に、表示パネルを含むディスプレイの剛性の確保や発光装置と表示パネル間のギャップを所定距離に維持するために、発光装置と表示パネル間に１以上のスペーサが介在される場合がある。このような場合でも、発光装置から放出された電子がスペーサまで飛行するということがないため、スペーサでの帯電はほとんど発生しない。また、何らかの原因でスペーサに帯電が生じ、発光装置とスペーサ間で不要な電界分布が発生したとしても、放出電子の加速飛行距離が短いため、このような不要な電界分布による影響を受けることがない。
【００３１】
　このように、本発明においては、誘電体にて構成されたエミッタとなる物質を有する発光装置において、電子放出素子から放出された電子をコレクタ電極を用いることなく蛍光体に衝突させて、該蛍光体を励起し、発光させることができ、薄型化、軽量化、コストの低廉化等を有効に図ることができる。
【００３２】
　そして、前記第１の構成例において、前記第１の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、第１の電極の外周縁を蛍光体で囲むように形成してもよい。この場合、第１の電極の外周部分が電子の放出に寄与することになるため、発光量を増大させることができる。しかも、第１の電極の面積や平面から見た投影形状を適宜選択することで、前記発光量と、第１の電極と第２の電極間の静電容量の最適化を図ることができ、消費電力の低減、且つ、発光量の増大を効率よく図ることができる。
【００３３】
　また、前記構成において、前記蛍光体の外周縁と前記第１の電極の内周縁とが対峙するように形成されていてもよい。特に、前記第１の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙する構成と組み合わせることで、最小消費電力で最大発光量を実現させることも可能となる。
【００３４】
　また、前記構成において、前記第１の電極と前記第２の電極を平面から見た場合の各投影形状で比較したとき、前記第２の電極の投影形状は、前記第１の電極の投影形状の周縁よりもはみ出した部分を有するようにしてもよい。なお、前記第１の電極の投影形状と前記第２の電極の投影形状は互い相似形であってもよい。
【００３５】
　これにより、エミッタとなる物質のうち、第２の電極がはみ出した部分に対応する部位での分極反転もしくは分極変化を生じ易くすることができる。従って、はみ出した部分から第１の電極の周縁に向けて電界が集中することになるため、上述した３重点近傍から電子が放出し易くなる。
【００３６】
　前記はみ出した部分が大きいほど、前記３重点での電界集中が増加するため、前記はみ出した部分の最大長さは１μｍ以上であることが好ましい。但し、電界集中の増加量はある一定レベルで飽和状態になるため、前記はみ出した部分の最大長さは、発光装置自体の小型化に影響が出ない長さ、つまり、５００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
　一方、第２の構成例においては、前記第１の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、第１の電極の外周縁を蛍光体で囲むように形成してもよい。更に、前記蛍光体の外周縁と前記第２の電極の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、蛍光体の外周縁を第２の電極で囲むように形成してもよい。
【００３８】
　あるいは、前記第２の電極の外周縁と前記蛍光体の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、第２の電極の外周縁を蛍光体で囲むように形成してもよい。更に、前記蛍光体の外周縁と前記第１の電極の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、蛍光体の外周縁を第１の電極で囲むように形成してもよい。
【００３９】
　また、これらの構成において、前記蛍光体で前記第２の電極を覆うように形成するようにしてもよい。この場合、蛍光体自体がいわゆる帯電膜としての機能を果たすことになる。すなわち、放出電子の一部が第２の電極に引かれると、蛍光体の表面を負極性に帯電させる。これにより、第２の電極の正極性が弱められ、第１の電極と第２の電極間の電界の強さが小さくなり、瞬時に電離が停止することになる。これにより、電子放出時における第１の電極と第２の電極間の電圧の変化はほとんどない。そのため、正イオンの発生はほとんどなく、正イオンによる第１の電極の損傷を防止することができ、電子放出素子の長寿命化において有利となる。また、第２の電極を覆うように形成された蛍光体は、第２の電極の保護膜としても機能する。
【発明の効果】
【００４０】
　以上説明したように、本発明に係る発光装置によれば、誘電体にて構成されたエミッタとなる物質を有する発光装置において、電子放出素子から放出された電子をコレクタ電極を用いることなく蛍光体に衝突させて、該蛍光体を励起し、発光させることができ、薄型化、軽量化、コストの低廉化等を有効に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
　以下、本発明に係る発光装置の実施の形態例を図１〜図１８を参照しながら説明する。
【００４２】
　まず、本実施の形態に係る発光装置は、ディスプレイとしての用途のほか、電子線照射装置、光源、ＬＥＤの代替用途、電子部品製造装置、電子回路部品に適用することができる。
【００４３】
　電子線照射装置における電子線は、現在普及している紫外線照射装置における紫外線に比べ、高エネルギーで吸収性能に優れる。適用例としては、半導体製造装置では、ウェハーを重ねる際における絶縁膜を固化する用途、印刷の乾燥では、印刷インキをむらなく硬化する用途や、医療機器をパッケージに入れたまま殺菌する用途等がある。
【００４４】
　光源としての用途は、高輝度、高効率仕様向けであって、例えば超高圧水銀ランプ等が使用されるプロジェクタの光源用途等がある。本実施の形態に係る電子パルス放出装置を光源に適用した場合、小型化、長寿命、高速点灯、水銀フリーによる環境負荷低減という特徴を有する。
【００４５】
　ＬＥＤの代替用途としては、屋内照明、自動車用ランプ、信号機等の面光源用途や、チップ光源、信号機、携帯電話向けの小型液晶ディスプレイのバックライト等がある。
【００４６】
　電子部品製造装置の用途としては、電子ビーム蒸着装置等の成膜装置の電子ビーム源、プラズマＣＶＤ装置におけるプラズマ生成用（ガス等の活性化用）電子源、ガス分解用途の電子源等がある。また、テラＨｚ駆動の高速スイッチング素子、大電流出力素子といった真空マイクロデバイス用途もある。他に、プリンタ用部品、つまり、感光ドラムを感光させる発光デバイスや、誘電体を帯電させるための電子源としても好ましく用いられる。
【００４７】
　電子回路部品としては、大電流出力化、高増幅率化が可能であることから、スイッチ、リレー、ダイオード等のデジタル素子、オペアンプ等のアナログ素子への用途がある。
【００４８】
　そして、第１の実施の形態に係る発光装置１０Ａは、図１に示すように、板状のエミッタ部（エミッタとなる物質）１４と、該エミッタ部１４の表面に形成された第１の電極（カソード電極）１６と、エミッタ部１４の裏面に形成された第２の電極（アノード電極）２０と、カソード電極１６とアノード電極２０間に、抵抗Ｒ１を介して駆動電圧Ｖａを印加するパルス発生源２２とを有する。
【００４９】
　図１の例では、アノード電極２０を抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ（グランド）に接続することにより、該アノード電極２０の電位をゼロにした場合を示しているが、もちろん、ゼロ電位以外の電位にしてもかまわない。なお、カソード電極１６とアノード電極２０間への駆動電圧Ｖａの印加は、例えば図２に示すように、カソード電極１６に延びるリード電極１７と、アノード電極２０に延びるリード電極２１を通じて行われる。
【００５０】
　そして、この発光装置１０Ａには、エミッタ部１４の表面に、カソード電極１６と接触しない位置で、且つ、できる限りカソード電極１６と近接した位置に蛍光体２８が形成される。
【００５１】
　また、第１の実施の形態に係る発光装置１０Ａは、当然のことながら、真空空間内に配置される。この発光装置１０Ａは、図１に示すように、電界集中ポイントＡが存在するが、電界集中ポイントＡは、カソード電極１６／エミッタ部１４／真空が１つのポイントに存在する３重点を含むポイントとしても定義することができる。
【００５２】
　そして、雰囲気中の真空度は、２０００〜１０-6Ｐａが好ましく、より好ましくは１０-3〜１０-5Ｐａである。
【００５３】
　このような範囲を選んだ理由は、２０００Ｐａを超える低真空では、空間内に気体分子が多いため、十分な輝度を得ることができなくなるおそれがある。１０-6Ｐａよりも低い高真空では、電界集中ポイントＡから電子を放出し易いものの、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。
【００５４】
　ここで、エミッタ部１４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他に、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更にランタン、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。
【００５５】
　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。
【００５６】
　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。
【００５７】
　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。更に、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。
【００５８】
　また、エミッタ部１４は、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１４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。
【００５９】
　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１４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。
【００６０】
　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、更に、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。
【００６１】
　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、更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。
【００６２】
　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。
【００６３】
　エミッタ部１４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、更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。
【００６４】
　また、この反強誘電体層は、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。
【００６５】
　更に、エミッタ部１４にタンタル酸ビスマス酸ストロンチウムを用いた場合、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。
【００６６】
　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。
【００６７】
　また、エミッタ部１４に非鉛系の材料を使用する等により、エミッタ部１４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。
【００６８】
　ここで、カソード電極１６とアノード電極２０間のエミッタ部１４の厚さｈ（図１参照）の大きさについて説明すると、カソード電極１６とアノード電極２０間の電圧（パルス発生源２２から出力される駆動電圧Ｖａがカソード電極１６とアノード電極２０間に印加されることによって、該カソード電極１６とアノード電極２０間に現れる電圧）をＶａｋとしたとき、Ｅ＝Ｖａｋ／ｈで表される電界Ｅで分極反転あるいは分極変化が行われるように、前記厚さｈを設定することが好ましい。つまり、前記厚さｈが小さいほど、低電圧で分極反転あるいは分極変化が可能となり、低電圧駆動（例えば１００Ｖ未満）で電子放出が可能となる。
【００６９】
　カソード電極１６は、以下に示す材料にて構成される。即ち、スパッタ率が小さく、真空中での蒸発温度が大きい導体が好ましい。例えば、Ａｒ+で６００Ｖにおけるスパッタ率が２．０以下で、蒸気圧１．３×１０-3Ｐａとなる温度が１８００Ｋ以上のものが好ましく、白金、モリブデン、タングステン等がこれに該当する。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。更に好適には、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。また、電極として、カーボン、グラファイト系の材料、例えば、ダイヤモンド薄膜、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブも好適に使用される。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。
【００７０】
　更に、焼成後に薄い膜が得られる有機金属ペースト、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、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、Ｌａ1-xＳｒxＣｏＯ3（例えばｘ＝０．３や０．５）、Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3、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。
【００７１】
　カソード電極１６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。
【００７２】
　カソード電極１６の厚みｔｃ（図１参照）は、２０μｍ以下であるとよく、好適には５μｍ以下であるとよい。従って、カソード電極１６の厚みｔｃを１００ｎｍ以下にしてもよい。特に、カソード電極１６の厚みｔｃを極薄（１０ｎｍ以下）とした場合には、該カソード電極１６とエミッタ部１４との界面から電子が放出されることになり、電子放出効率を更に向上させることができる。
【００７３】
　一方、アノード電極２０は、カソード電極１６と同様の材料及び方法によって形成されるが、好適には上記厚膜形成法によって形成する。アノード電極２０の厚さも、２０μｍ以下であるとよく、好適には５μｍ以下であるとよい。
【００７４】
　エミッタ部１４、カソード電極１６及びアノード電極２０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。なお、カソード電極１６及びアノード電極２０の形成方法によっては、一体化のための熱処理（焼成処理）を必要としない場合もある。
【００７５】
　エミッタ部１４、カソード電極１６及びアノード電極２０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。更に、膜状のエミッタ部１４を熱処理する場合、高温時にエミッタ部１４の組成が不安定にならないように、エミッタ部１４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。
【００７６】
　また、エミッタ部１４を適切な部材によって被覆し、エミッタ部１４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。
【００７７】
　ところで、カソード電極１６を平面から見た投影形状は、図２に示すように、細長い矩形状となっている。また、このカソード電極１６は、該カソード電極１６の外周縁と蛍光体２８の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、カソード電極１６の外周縁を蛍光体２８で囲むように形成されている。一方、アノード電極２０を平面から見た投影形状は、カソード電極１６よりも面積の大きい長方形状となっており、カソード電極１６の投影形状が、アノード電極２０の投影形状内に完全に含まれた形となっている。
【００７８】
　つまり、アノード電極２０の投影形状は、カソード電極１６の投影形状の周縁よりもはみ出した部分２０ａを有する。このはみ出した部分２０ａの最大長さは１μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。
【００７９】
　これにより、エミッタ部１４のうち、アノード電極２０がはみ出した部分２０ａに対応する部位での分極反転もしくは分極変化を生じ易くさせることができる。従って、はみ出した部分２０ａからカソード電極１６の周縁に向けて電界が集中することになるため、カソード電極１６のうち、上述した３重点近傍から電子が放出し易くなる。
【００８０】
　しかも、カソード電極１６の投影形状が、アノード電極２０の投影形状内に完全に含まれた形となっているため、カソード電極１６の外周部分が電子の放出に寄与することになり、発光量を増大させることができる。この場合、カソード電極１６の面積や平面から見た投影形状を適宜選択することで、前記発光量と、カソード電極１６とアノード電極２０間の静電容量の最適化を図ることができ、消費電力の低減、且つ、発光量の増大を効率よく図ることができる。
【００８１】
　カソード電極１６やアノード電極２０の平面から見た投影形状としては、図３に示す第１の変形例に係る発光装置１０Ａａのように、楕円形状としてもよい。この場合、カソード電極１６の投影形状とアノード電極２０の投影形状は互い相似形となっている。
【００８２】
　また、図４に示す第２の変形例に係る発光装置１０Ａｂのように、カソード電極１６の投影形状をリング状にし、アノード電極２０の投影形状を長方形状としてもよい。この場合、中央の蛍光体２８ａの外周縁をカソード電極１６で囲むように形成され、更に、カソード電極１６の外周縁を外側の蛍光体２８ｂで囲むように形成されることから、電界集中ポイントＡでもあるカソード電極１６／エミッタ部１４／真空の３重点をカソード電極１６の外周だけでなく、カソード電極１６の内周にも存在させることができ、これにより、電子放出効率を向上させることができる。
【００８３】
　また、図５に示す第３の変形例に係る発光装置１０Ａｃのように、カソード電極１６の投影形状をくし歯状にし、アノード電極２０の投影形状を長方形状としてもよい。この場合、カソード電極１６の全体の大きさを変えることなく、カソード電極１６／エミッタ部１４／真空の３重点が存在するカソード電極１６の外周の長さを大幅に長くすることができることから、電子放出効率を向上させることができると共に、しかも、静電容量と消費電力の最適化も容易になる。
【００８４】
　次に、発光装置１０Ａの駆動方法について図１、図６〜図９を参照しながら説明する。まず、パルス発生源２２から出力される駆動電圧Ｖａは、図６に示すように、第１の電圧Ｖａ１が出力される期間（準備期間Ｔ１）と第２の電圧Ｖａ２が出力される期間（電子放出期間Ｔ２）を１ステップとし、該１ステップが繰り返される交流パルスの波形を有する。第１の電圧Ｖａ１は、カソード電極１６の電位がアノード電極２０の電位よりも高い電圧であり、第２の電圧Ｖａ２は、カソード電極１６の電位がアノード電極２０の電位よりも低い電圧である。駆動電圧Ｖａの振幅Ｖｉｎは、第１の電圧Ｖａ１から第２の電圧Ｖａ２を差し引いた値（＝Ｖａ１−Ｖａ２）で定義することができる。
【００８５】
　準備期間Ｔ１は、図７に示すように、カソード電極１６とアノード電極２０間に第１の電圧Ｖａ１を印加して、エミッタ部１４を分極する期間である。第１の電圧Ｖａ１としては、図６に示すように直流電圧でもよいが、１つのパルス電圧もしくはパルス電圧を複数回連続印加するようにしてもよい。ここで、準備期間Ｔ１は、分極処理を十分に行うために、電子放出期間Ｔ２よりも長くとることが好ましい。例えば、この準備期間Ｔ１としては１００μｓｅｃ以上が好ましい。これは、第１の電圧Ｖａ１の印加時の消費電力及びカソード電極１６の損傷を防止する目的で分極を行うための第１の電圧Ｖａ１の絶対値を、第２の電圧Ｖａ２の絶対値よりも小さく設定しているからである。
【００８６】
　また、第１の電圧Ｖａ１及び第２の電圧Ｖａ２は、各々正負の極性に分極処理を確実に行う電圧レベルであることが好ましく、例えばエミッタ部１４の誘電体が抗電圧を有する場合、第１の電圧Ｖａ１及び第２の電圧Ｖａ２の絶対値は、抗電圧以上であることが好ましい。
【００８７】
　電子放出期間Ｔ２は、カソード電極１６とアノード電極２０間に第２の電圧Ｖａ２が印加される期間である。カソード電極１６とアノード電極２０間に第２の電圧Ｖａ２が印加されることによって、図８に示すように、少なくともエミッタ部１４の一部が分極反転あるいは分極変化される。ここで、分極反転あるいは分極変化される部位は、カソード電極１６の真下部分はもちろんのこと、真上にカソード電極１６を有しておらず、表面が露出した部分についても、カソード電極１６の近傍では、同様に分極反転あるいは分極変化が行われる。
【００８８】
　つまり、カソード電極１６の近傍で、エミッタ部１４の表面が露出した部分は、分極のしみ出しが起きているからである。この分極反転あるいは分極変化によって、カソード電極１６とその近傍の双極子モーメントの正極側とで局所的な集中電界が発生することにより、カソード電極１６から１次電子が放出される。
【００８９】
　そして、図８に示すように、互いに対峙するカソード電極１６の外周縁と蛍光体２８の内周縁との間の距離Ｌが短い場合には、カソード電極１６から放出された前記１次電子が蛍光体２８に直接衝突して該蛍光体２８を励起し、外部に蛍光体発光として具現されることになる。なお、カソード電極１６の厚みが極薄（〜１０ｎｍ）である場合には、該カソード電極１６とエミッタ部１４との界面から電子が放出され、この放出された電子が蛍光体２８に直接衝突して該蛍光体２８を励起することになる。
【００９０】
　また、図９に示すように、互いに対峙するカソード電極１６の外周縁と蛍光体２８の内周縁との間の距離Ｌが長い場合には、カソード電極１６とアノード電極２０間に第２の電圧Ｖａ２が印加されると、カソード電極１６から放出された１次電子はエミッタ部１４の表面で反射して、反射電子として蛍光体２８に衝突する。これにより、蛍光体２８は励起され、外部に対して蛍光体発光がなされる。この場合、前記放出された１次電子が全て反射電子になるものではなく、一部の１次電子については、蛍光体２８に直接衝突して該蛍光体２８を励起する場合もある。
【００９１】
　また、１次電子がエミッタ部１４に衝突して該エミッタ部１４より２次電子を放出し、カソード電極１６の表面近傍に形成される電界により加速された前記２次電子が蛍光体２８に衝突することにより、該蛍光体２８を励起する場合もある。
【００９２】
　ところで、エミッタ部１４から放出された電子が再びエミッタ部１４に衝突したり、エミッタ部１４の表面近傍での電離等によって、該エミッタ部１４が損傷を受け、結晶欠陥が誘発し、構造的にも脆くなるおそれがある。
【００９３】
　そこで、エミッタ部１４を、真空中での蒸発温度が大きい誘電体で構成することが好ましく、例えばＰｂを含まないＢａＴｉＯ3等にて構成するようにしてもよい。これにより、エミッタ部１４の構成原子がジュール熱によって蒸散しにくくなり、電子による電離の促進を妨げることができる。これは、エミッタ部１４の表面を保護する上で有効となる。
【００９４】
　このように、第１の実施の形態に係る発光装置１０Ａにおいては、カソード電極１６から放出された電子が、カソード電極１６に近接して形成された蛍光体２８に衝突し、これにより、該蛍光体２８が励起して発光することとなる。
【００９５】
　従って、別途コレクタ電極を設ける必要がない。その結果、発光装置１０Ａの薄型化、軽量化、コストの低廉化等を有効に図ることができる。
【００９６】
　また、カソード電極１６の電子放出部位から蛍光体２８までの距離が短いため、例えば真空雰囲気の真空度を２０００Ｐａという低真空にしても、放出電子のほとんどが気体分子に衝突せずに蛍光体２８まで到達することになり、発光輝度として必要な蛍光体２８に対する電子の衝突量を確保することができる。もちろん、高輝度を得るには、１０-3Ｐａ以下の高真空が好ましい。
【００９７】
　ところで、エミッタ部１４の近傍には、気体やエミッタ部１４の一部が蒸散した結果生じた原子が浮遊している。このような場合に、例えばコレクタ電極が存在していれば、放出電子がコレクタ電極に向かう経路において、前記気体や前記原子等を正イオンと電子に電離することになる。そして、この電離によって発生した電子が更に前記気体や前記原子等を電離するため、指数関数的に電子が増え、これが進行して電子と正イオンが中性的に存在すると局所プラズマとなる。生成された正イオンは、エミッタ部１４やカソード電極１６に衝突して、該エミッタ部１４やカソード電極１６を損傷させる場合がある（イオンボンバード現象）。
【００９８】
　しかし、この第１の実施の形態では、コレクタ電極がなく、しかも、放出電子の加速飛行距離が短いことから、放出電子によって、エミッタ部１４の近傍に存在する気体又はエミッタ部１４を構成する原子等を正イオンと電子に電離することがほとんどなくなる。その結果、真空雰囲気中における正イオンの生成箇所が減少し、イオンボンバード現象によるエミッタ部１４やカソード電極１６の損傷といった問題を回避することができる。
【００９９】
　また、複数の発光装置１０Ａを配列して、１つのディスプレイを構成した場合に、各発光装置１０Ａは、カソード電極１６の電子放出部位から蛍光体２８までの距離が短く、放出電子の加速飛行距離が短いことから、隣接する発光装置１０Ａの蛍光体に電子が衝突するということがなくなる。すなわち、各発光装置１０Ａ間のクロストークがない。
【０１００】
　前記ディスプレイを構成する場合、表示パネルを含むディスプレイの剛性の確保や発光装置１０Ａと表示パネル間のギャップを所定距離に維持するために、発光装置１０Ａと表示パネル間に１以上のスペーサが介在される場合がある。このような場合でも、発光装置１０Ａから放出された電子がスペーサまで飛行するということがないため、スペーサでの帯電はほとんど発生しない。また、何らかの原因でスペーサに帯電が生じ、発光装置１０Ａとスペーサ間で不要な電界分布が発生したとしても、放出電子の加速飛行距離が短いため、このような不要な電界分布による影響を受けることがない。
【０１０１】
　このように、第１の実施の形態に係る発光装置１０Ａにおいては、カソード電極１６から放出された電子をコレクタ電極を用いることなく、エミッタ部１４上の蛍光体２８に衝突させて、該蛍光体２８を励起し、発光させることができ、薄型化、軽量化、コストの低廉化等を有効に図ることができる。
【０１０２】
　次に、第２の実施の形態に係る発光装置１０Ｂについて図１０〜図１５Ｄを参照しながら説明する。
【０１０３】
　この第２の実施の形態に係る発光装置１０Ｂは、図１０及び図１１に示すように、上述した第１の実施の形態に係る発光装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、カソード電極１６及びアノード電極２０が、エミッタ部１４の主面にそれぞれ接して形成されて、カソード電極１６とアノード電極２０との間にスリット３０が形成されている点と、蛍光体２８が、少なくともスリット３０内に形成されている点で異なる。この場合、カソード電極１６と蛍光体２８との間、並びにアノード電極２０と蛍光体２８との間において、エミッタ部１４が一部露出している。従って、この第２の実施の形態では、電界集中ポイントＡの他に、アノード電極２０／エミッタ部１４／真空の３重点からなる電界集中ポイントＢが存在することとなる。
【０１０４】
　また、この第２の実施の形態では、図１１に示すように、カソード電極１６の外周縁と蛍光体２８の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、カソード電極１６の外周縁を蛍光体２８で囲むように形成され、更に、蛍光体２８の外周縁とアノード電極２０の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、蛍光体２８の外周縁をアノード電極２０で囲むように形成されている。
【０１０５】
　もちろん、図１１において、括弧書きの参照符号に示すように、アノード電極２０の外周縁と蛍光体２８の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、アノード電極２０の外周縁を蛍光体２８で囲むように形成され、更に、蛍光体２８の外周縁とカソード電極１６の内周縁とが対峙するように形成、すなわち、蛍光体２８の外周縁をカソード電極１６で囲むように形成されてもよい。
【０１０６】
　ここで、カソード電極１６とアノード電極２０間のスリットの幅ｄ（図１１参照）の大きさについて説明すると、カソード電極１６とアノード電極２０間の電圧をＶａｋとしたとき、Ｅ＝Ｖａｋ／ｄで表される電界Ｅで分極反転あるいは分極変化が行われるように、前記幅ｄを設定することが好ましい。つまり、前記幅ｄが小さいほど、低電圧で分極反転あるいは分極変化が可能となり、低電圧駆動（例えば１００Ｖ未満）で電子放出が可能となる。
【０１０７】
　次に、発光装置１０Ｂの第１の駆動方法について図６、図７、図１０、図１２及び図１３を参照しながら説明する。この第２の実施の形態においても、図６に示すように、上述した第１の実施の形態と同様に、第１の電圧Ｖａ１が出力される期間（準備期間Ｔ１）と第２の電圧Ｖａ２が出力される期間（電子放出期間Ｔ２）を１ステップとし、該１ステップが繰り返される。
【０１０８】
　まず、準備期間Ｔ１において、図７に示すように、カソード電極１６とアノード電極２０間に第１の電圧Ｖａ１が印加されることによって、エミッタ部１４が一方向に分極されることになる。
【０１０９】
　その後、電子放出期間Ｔ２において、カソード電極１６とアノード電極２０間に第２の電圧Ｖａ２が印加されることによって、図１２に示すように、少なくともエミッタ部１４の一部（スリット３０に対応する部分）が分極反転される。この分極反転によって、カソード電極１６とその近傍の双極子モーメントの正極側とで局所的な集中電界が発生することにより、カソード電極１６から１次電子が放出される。
【０１１０】
　そして、図１２に示すように、互いに対峙するカソード電極１６の外周縁と蛍光体２８の内周縁との間の距離Ｌが短い場合には、カソード電極１６から放出された前記１次電子が蛍光体２８に直接衝突して該蛍光体２８を励起し、外部に蛍光体発光として具現されることになる。なお、カソード電極１６の厚みが極薄（〜１０ｎｍ）である場合には、該カソード電極１６とエミッタ部１４との界面から電子が放出され、この放出された電子が蛍光体２８に直接衝突して該蛍光体２８を励起することになる。
【０１１１】
　また、図１３に示すように、互いに対峙するカソード電極１６の外周縁と蛍光体２８の内周縁との間の距離Ｌが長い場合には、カソード電極１６とアノード電極２０間に第２の電圧Ｖａ２が印加されると、カソード電極１６から放出された１次電子はエミッタ部１４の表面で反射して、反射電子として蛍光体２８に衝突する。これにより、蛍光体２８は励起され、外部に対して蛍光体発光がなされる。この場合、前記放出された１次電子が全て反射電子になるものではなく、一部の１次電子については、蛍光体２８に直接衝突して該蛍光体２８を励起する場合もある。
【０１１２】
　また、１次電子がエミッタ部１４に衝突して該エミッタ部１４より２次電子を放出し、カソード電極１６の表面近傍に形成される電界により加速された前記２次電子が蛍光体２８に衝突することにより、該蛍光体２８を励起する場合もある。
【０１１３】
　次に、第２の駆動方法について図１４〜図１５Ｄを参照しながら説明する。この第２の駆動方法は、以下の点で前記第１の駆動方法と異なる。
【０１１４】
　すなわち、（１）カソード電極１６とＧＮＤ間に駆動電圧を印加するパルス発生源として２つのパルス発生源（第１及び第２のパルス発生源２２ａ及び２２ｂ）を有する。（２）これらパルス発生源２２ａ及び２２ｂをスイッチング制御信号Ｓｃに基づいて切り換える第１のスイッチング回路４０を有する。（３）アノード電極２０とＧＮＤ間に駆動電圧を印加するパルス発生回路として２つのパルス発生回路（第１及び第２のパルス発生回路４４ａ及び４４ｂ）を有する。（４）これらパルス発生回路４４ａ及び４４ｂを前記スイッチング制御信号Ｓｃに基づいて切り換える第２のスイッチング回路４２を有する。
【０１１５】
　第１のパルス発生源２２ａから出力される駆動電圧ＶＡ１は、図１５Ａに示すように、準備期間Ｔ１にカソード電極１６とＧＮＤ間に対して第１の電圧Ｖａ１（例えば３０Ｖ）を印加し、電子放出期間Ｔ２にカソード電極１６とＧＮＤ間に対して第２の電圧Ｖａ２（例えば−１００Ｖ）を印加する電圧波形を有する。
【０１１６】
　第２のパルス発生源２２ｂから出力される駆動電圧ＶＡ２は、図１５Ｂに示すように、準備期間Ｔ１にカソード電極１６とＧＮＤ間に対して第２の電圧Ｖａ２（例えば−１００Ｖ）を印加し、電子放出期間Ｔ２にカソード電極１６とＧＮＤ間に対して第１の電圧Ｖａ１（例えば３０Ｖ）を印加する電圧波形を有する。
【０１１７】
　第１のパルス発生回路４４ａから出力される駆動電圧ＶＢ１は、図１５Ｃに示すように、準備期間Ｔ１にアノード電極２０とＧＮＤ間に対して第２の電圧Ｖａ２（例えば−１００Ｖ）を印加し、電子放出期間Ｔ２にアノード電極２０とＧＮＤ間に対して第１の電圧Ｖａ１（例えば３０Ｖ）を印加する電圧波形を有する。
【０１１８】
　第２のパルス発生回路４４ｂから出力される駆動電圧ＶＢ２は、図１５Ｄに示すように、準備期間Ｔ１にアノード電極２０とＧＮＤ間に対して第１の電圧Ｖａ１（例えば３０Ｖ）を印加し、電子放出期間Ｔ２にアノード電極２０とＧＮＤ間に対して第２の電圧Ｖａ２（例えば−１００Ｖ）を印加する電圧波形を有する。
【０１１９】
　一方、前記第１及び第２のスイッチング回路４０及び４２は、１つのスイッチング制御信号Ｓｃでそれぞれスイッチを切り換える連動型スイッチング回路となっている。スイッチング制御信号Ｓｃは、図示しないが、例えばコンピュータやタイマからの指示信号等を用いることができ、この具体例では、スイッチング制御信号Ｓｃの電圧レベル（高レベル及び低レベル）で各スイッチング回路４０及び４２を切り換えるように設定されている。
【０１２０】
　そして、スイッチング制御信号Ｓｃ（例えば高レベル電圧）の供給によって、第１及び第２のスイッチング回路４０及び４２がそれぞれ第１のパルス発生源２２ａ及び第１のパルス発生回路４４ａを選択すると、準備期間Ｔ１において、カソード電極１６とＧＮＤ間に対して第１の電圧Ｖａ１が印加され、これによってエミッタ部１４が分極され、電子放出期間Ｔ２において、カソード電極１６とＧＮＤ間に対して第２の電圧Ｖａ２が印加され、これにより、エミッタ部１４が分極反転あるいは分極変化されて、カソード電極１６から１次電子が放出され、これに伴って蛍光体２８が発光する。
【０１２１】
　これを１ステップとしたとき、スイッチング制御信号Ｓｃが高レベルの期間にわたって、前記１ステップが１回のみ、あるいは複数回行われて１つのサイクル（第１のサイクル）を構成することになる。
【０１２２】
　反対に、スイッチング制御信号Ｓｃ（例えば低レベル電圧）の供給によって、第１及び第２のスイッチング回路４０及び４２がそれぞれ第２のパルス発生源２２ｂ及び第２のパルス発生回路４４ｂを選択すると、準備期間Ｔ１において、アノード電極２０とＧＮＤ間に対して第１の電圧Ｖａ１が印加され、これによってエミッタ部１４が分極され、電子放出期間Ｔ２において、アノード電極２０とＧＮＤ間に対して第２の電圧Ｖａ２が印加され、これにより、エミッタ部１４が分極反転されて、アノード電極２０から１次電子が放出され、これに伴って蛍光体が発光する。
【０１２３】
　これを１ステップとしたとき、スイッチング制御信号Ｓｃが低レベルの期間にわたって、前記１ステップが１回のみ、あるいは複数回行われて１つのサイクル（第２のサイクル）を構成することになる。
【０１２４】
　そして、コンピュータやタイマからの指示に基づいて、第１及び第２のスイッチング回路４０及び４２にて第１のサイクルと第２のサイクルを例えば１ステップ毎に、あるいは数ステップ毎に任意に切り換えることができる。
【０１２５】
　この第２の駆動方法においては、第１のサイクルでカソード電極から１次電子を放出させ、第２のサイクルでアノード電極から１次電子を放出させることができ、電子放出効率を更に向上させることができる。
【０１２６】
　しかも、図１１に示すように、カソード電極１６の外周縁を蛍光体２８で囲むように形成され、更に、蛍光体２８の外周縁をアノード電極２０で囲むように形成され、あるいは、アノード電極２０の外周縁を蛍光体２８で囲むように形成され、更に、蛍光体２８の外周縁をカソード電極１６で囲むように形成されていることから、カソード電極１６の外周部分とアノード電極２０の外周部分を電子の放出に寄与させることができ、発光量を更に増大させることができる。この場合、カソード電極１６の面積や平面から見た投影形状を適宜選択することで、前記発光量と、カソード電極１６とアノード電極２０間の静電容量の最適化を図ることができ、消費電力の低減、且つ、発光量の増大を効率よく図ることができる。
【０１２７】
　次に、第３の実施の形態に係る発光装置１０Ｃについて、図１６〜図１８を参照しながら説明する。
【０１２８】
　第３の実施の形態に係る発光装置１０Ｃは、図１６及び図１７に示すように、上述した第２の実施の形態に係る発光装置１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、蛍光体２８がアノード電極２０の表面を覆うよう形成されている点で異なる。
【０１２９】
　この場合、蛍光体２８自体が、いわゆる帯電膜としての機能と保護膜としての機能を果たすことになる。
【０１３０】
　ここで、発光装置１０Ｃの駆動方法について図６、図１６〜図１８を参照しながら説明する。この第３の実施の形態においても、図６に示すように、上述した第１の実施の形態と同様に、第１の電圧Ｖａ１が出力される期間（準備期間Ｔ１）と第２の電圧Ｖａ２が出力される期間（電子放出期間Ｔ２）を１ステップとし、該１ステップが繰り返される。
【０１３１】
　まず、準備期間Ｔ１において、図示しないが、カソード電極１６とアノード電極２０間に第１の電圧Ｖａ１が印加されることによって、エミッタ部１４が一方向に分極されることになる。
【０１３２】
　その後、電子放出期間Ｔ２において、カソード電極１６とアノード電極２０間に第２の電圧Ｖａ２が印加されることによって、図１８に示すように、少なくともエミッタ部１４の一部（スリット３０に対応する部分）が分極反転される。この分極反転によって、カソード電極１６とその近傍の双極子モーメントの正極側とで局所的な集中電界が発生することにより、カソード電極１６から１次電子が放出される。
【０１３３】
　このとき、放出電子の一部がアノード電極２０に引かれると、蛍光体２８の表面を負極性に帯電させる。これにより、アノード電極２０の正極性が弱められ、カソード電極１６とアノード電極２０間の電界の強さが小さくなり、瞬時に電離が停止することになる。これにより、電子放出時におけるカソード電極１６とアノード電極２０間の電圧の変化はほとんどなくなり、その結果、正イオンの発生はほとんどなく、正イオンによるカソード電極１６の損傷を防止することができ、発光装置１０Ｃの長寿命化において有利となる。
【０１３４】
　なお、本発明に係る発光装置は、上述の実施の形態に限らず、本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】
【０１３５】
【図１】第１の実施の形態に係る発光装置を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例の電極部分を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例の電極部分を示す平面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る発光装置の第３の変形例の電極部分を示す平面図である。
【図６】パルス発生源から出力される駆動電圧を示す波形図である。
【図７】第１の電圧を印加した際の作用を示す説明図である。
【図８】第１の実施の形態に係る発光装置において、蛍光体への１次電子の直接衝突による発光作用を示す説明図である。
【図９】第１の実施の形態に係る発光装置において、蛍光体への反射電子の衝突による発光作用を示す説明図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る発光装置を第１の駆動方法と共に示す構成図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る発光装置において、蛍光体への１次電子の直接衝突による発光作用を示す説明図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る発光装置において、蛍光体への反射電子の衝突による発光作用を示す説明図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る発光装置を第２の駆動方法と共に示す構成図である。
【図１５】図１５Ａは、第１のパルス発生源から出力される駆動電圧を示す波形図であり、図１５Ｂは、第２のパルス発生源から出力される駆動電圧を示す波形図であり、図１５Ｃは、第１のパルス発生回路から出力される駆動電圧を示す波形図であり、図１５Ｄは、第２のパルス発生回路から出力される駆動電圧を示す波形図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る発光装置を示す構成図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る発光装置における発光作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３６】
　１０Ａ、１０Ａａ、１０Ａｂ、１０Ａｃ、１０Ｂ、１０Ｃ…発光装置
　１４…エミッタ部　　　　　　　　　　　１６…カソード電極
　２０…アノード電極　　　　　　　　　　２２…パルス発生源
　２８…蛍光体
【図１】
2004146365.tif 000003
【図２】
2004146365.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004146365.tif 000006
【図５】
2004146365.tif 000007
【図６】
2004146365.tif 000008
【図７】
2004146365.tif 000009
【図８】
2004146365.tif 000010
【図９】
2004146365.tif 000011
【図１０】
2004146365.tif 000012
【図１１】
2004146365.tif 000013
【図１２】
2004146365.tif 000014
【図１３】
2004146365.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004146365.tif 000017
【図１６】
2004146365.tif 000018
【図１７】
2004146365.tif 000019
【図１８】
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