反射型フィールドエミッションランプ
【課題】一層効率の良い新規なフィールドエミッションランプを提供することを目的とする。
【解決手段】真空空間内に形成された電子放出源、ゲート電極及び蛍光体層を備えた反射型フィールドエミッションランプであって、前記電子放出源は、透光性部材の表面に形成され、前記ゲート電極は、前記電子放出源に対して間隙を空けて覆うように形成され、
前記蛍光体層は、前記ゲート電極に対向するように配置された導電性部材の表面に形成され、前記電子放出源は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、電子線を放出し、前記蛍光体層は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、前記電子線が衝突することにより励起発光し、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に前記発光光線を通過させるスペースを形成するように配置され、該発光光線は該スペースを通過して外部に取り出される。
【解決手段】真空空間内に形成された電子放出源、ゲート電極及び蛍光体層を備えた反射型フィールドエミッションランプであって、前記電子放出源は、透光性部材の表面に形成され、前記ゲート電極は、前記電子放出源に対して間隙を空けて覆うように形成され、
前記蛍光体層は、前記ゲート電極に対向するように配置された導電性部材の表面に形成され、前記電子放出源は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、電子線を放出し、前記蛍光体層は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、前記電子線が衝突することにより励起発光し、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に前記発光光線を通過させるスペースを形成するように配置され、該発光光線は該スペースを通過して外部に取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型フィールドエミッションランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドエミッションランプ（以下、「ＦＥＬ」と略す。）は、真空容器中に電界放出陰極アレー（ＦＥＡ）と蛍光体を塗布したアノード基板とを対向させ、電子を加速して蛍光体を励起発光させる光源である。ＦＥＬの特徴は、(1)水銀不使用、(2)平面発光・前面発光が可能で、管形蛍光ランプ実効全光束が表示全光束よりも大幅に低いのに対して、実効全光束と全光束がほぼ等しい、(3)平面、管形以外の異形光源（曲面等）が可能、(4)温度変化・湿度に強い、(5)Ｘ−Ｙマトリクス形成不要でエミッタ欠陥の許容率が高く、低コストである等の特徴をもっている。
【０００３】
図１は、このようなＦＥＬの原理を説明する図である。電界放出電子源２とゲート４の間に電圧Ｖｋが印加され電界が形成される。電子源２の表面は、ミクロに見ると凹凸があり、電圧を印加すると凸部に電界が集中して、量子力学的トンネル効果により電子８が飛び出す。ゲート４と蛍光板６の間にも電圧Ｖａが印加され電界が形成され、電子８は加速されて蛍光板６に衝突し、蛍光板６が励起発光する。
【０００４】
なお、本発明者等は、ＦＥＬに関連する次の先行技術文献を承知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５５６９５号公報「照明装置及び発光装置」（公開日：１９９８年９月２５日） 特許文献１には、「透光性を有するカソード板６と発光面板１０を組み合わせる。発光面板１０を構成する発光面基板７を延長し、その裏面に反射層１１を形成し鏡とする。」（要約）というＦＥＬの構成が開示されている。
【特許文献２】特開２００８−９１２７９号公報「発光装置」（公開日：２００８年４月１７日） 特許文献２には、「…アノード電極５を設け、アノード電極５の両側の領域にカソード電極６を設ける。…電子放出源８に電界を印加して電子線を放出させ、放物線状に蛍光体層７に均一に落下させて蛍光体層７を励起・発光させる。」（要約）というＦＥＬの構成が開示されている。
【特許文献３】特開２００９−１１７２９９号公報「発光装置」（公開日：２００９年５月２８日） 特許文献３には、「カソード電極１０を透光部３０の周部に配置するとともに、アノード電極１５を透光部３０との対向領域に配設し、アノード電極１５の上層に配設される蛍光体１６の表面１６ａを凹面で形成する。」というＦＥＬの構成が開示されている。
【特許文献４】特開２０１０−２８２９５６号公報「電界放出型光源」（公開日：２０１０年１２月１６日） 特許文献４には、「エミッタ電極１１をワイヤエミッタ１１ａより構成し、反射部１５はアノード電極を兼ね、反射部１５の内径は、後端側が小さく先端側が大きくなっている。」（要約，段落0026）というＦＥＬの構成が開示されている。
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】上村佐四郎，余谷純子「３ ナノ電子材料３‐１ カーボンナノチューブフィールドエミッションディスプレイ」電子情報通信学会誌 Vol.85,No.11,PP.814-818 （２００２年１１月） 図２は、非特許文献１に記載されたランプ型デバイス１００を説明する構造模式図である。このランプ型デバイス１００は、陰極の電子放出源２０、グリッド電極（ゲート電極に相当）４０及び陽極の蛍光面６０からなる三極構造である。電子放出源２０は、スクリーン印刷法で形成された多層カーボンナノチューブ（多層ＣＮＴ）陰極であり、グリッド電極４０で覆われている。蛍光面６０は、片面がフラットなレンズ形状をしたガラス１６０のフラットな面にスクリーン印刷法で蛍光体膜６０を形成し、その表面にはアルミ薄膜（「メタルバック層」ともいう。）７０を真空蒸着により形成している。蛍光体膜６０は、十分な導電性を有していないので、このアルミ薄膜７０により、電荷の溜まり現象（「チャージアップ」ともいう。）を回避し、蛍光面の電位が保持されている。
【０００７】
陰極電子源２０とグリッド電極４０の間に正電圧Ｖｋを印加し、多層ＣＮＴ陰極２０の表面に強電界を発生すると、電子８０が飛び出す。電子源２０から放出された電子８０は真空空間で加速され、正電圧Ｖｋが印加されたアルミ薄膜７０を貫通して、蛍光体６０に衝突し、蛍光体６０は電子線励起で発光する。
【０００８】
なお、この出願書類では、分かり易くするため、電子線８，８０を矢印付き実線で、発光光線１４，１４０を矢印付き破線で、夫々図示する。
【０００９】
なお、特許文献１では、発光面板１０を構成する発光面基板７を延長した構成が特徴であり、特許文献２では、電子線を偏向制御するため電子線源と蛍光面との距離を或る程度必要とし、更に非常に強い電界強度が必要であるため小型化が難しいと思われ、特許文献３では、蛍光体１６の表面１６ａを凹面で形成した点に特徴があり、特許文献４では、エミッタ電極がワイヤ状であり、反射部の形状がお椀形をしている点に特徴があり、いずれも以下に説明する本発明に係る反射型ＦＥＬの特徴と相違する。更に、非特許文献１のランプ型デバイスは透過型ＦＥＬである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２に示すランプ型デバイス１００は、電子線８０から発光１４０に至るルートが蛍光体６０を透過するため「透過型ＦＥＬ」と称される。透過型ＦＥＬは、蛍光体膜６０の表面にアルミ薄膜７０が存在するため、これを通過する際に電子線のエネルギーロスが発生する。また、蛍光体膜６０は、電子線８０の衝突によりかなり発熱するが、蛍光体膜６０の裏面は熱伝導性の悪いガラス１６０であり、更にガラス１６０の裏面は大気曝露の対流冷却であるため、蛍光体膜６０の冷却効率は悪い等の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明は、一層効率の良い新規なＦＥＬを提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的に鑑みて、本発明に係る反射型フィールドエミッションランプは、真空空間内に形成された電子放出源、ゲート電極及び蛍光体層を備えた反射型フィールドエミッションランプであって、前記電子放出源は、透光性部材の表面に形成され、前記ゲート電極は、前記電子放出源に対して間隙を空けて覆うように形成され、前記蛍光体層は、前記ゲート電極に対向するように配置された導電性部材の表面に形成され、前記電子放出源は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、電子線を放出し、前記蛍光体層は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、前記電子線が衝突することにより励起発光し、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に前記発光光線を通過させるスペースを形成するように配置され、該発光光線は該スペースを通過して外部に取り出される。
【００１３】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器の一部であってよい。
【００１４】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器とは別個に、該真空空間内に配置されていてもよい。
【００１５】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、円環状、枠形状（フレーム形状）又は楕円環形状に形成され、その内側に前記発光光線通過のためのスペースを形成していてもよい。
【００１６】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、相互に間隔を空けたライン状に形成され、該間隔は前記発光光線通過のためのスペースとなっていてもよい。
【００１７】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、ワイヤの表面に電子材料を塗布して形成されていてもよい。
【００１８】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、カーボンナノチューブにより形成されていてもよい。
【００１９】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記導電性部材は、金属基板から成り、前記蛍光体層は、該金属基板の表面に成膜されていてもよい。
【００２０】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、一定のサイズを有して形成されているのに対して、前記蛍光体層は、点状サイズに形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、一層効率の良い新規なＦＥＬを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ＦＥＬの原理を説明する図である。
【図２】図２は、非特許文献１に記載されたランプ型デバイスを説明する構造模式図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る反射型ＦＥＬの構造を示す模式図である。
【図４】図４は、透過型ＦＥＬを説明する図である。
【図５】図５は、反射型ＦＥＬを説明する図である。
【図６】図６は、反射型ＦＥＬが有する欠点を説明する図である。
【図７】図７は、電子線の斜め照射の欠点を説明する図である。
【図８】図８は、図７の反射型ＦＥＬ欠点を解消したＦＥＬ構造を説明する図であり、更にこの反射型ＦＥＬが有する欠点を説明する図である。
【図９】図９は、図８の欠点を解消した反射型ＦＥＬを説明する図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬを説明する図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る反射型ＦＥＬを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る反射型フィールドエミッションランプ（反射型ＦＥＬ）の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ又は対応する要素に対しては同じ符号を付与して、重複した説明を省略する。また、本実施形態は、本発明を説明するための例示であって、本発明の技術的範囲を何等限定するものではないことを承知されたい。
【００２４】
［第１実施形態］
図３（Ａ）は、第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１の構造を示す模式図であり、図３（Ｂ）は、この反射型ＦＥＬ２０−１の電子放出源２−１と蛍光体層（「蛍光体膜」あるいは「発光体」ともいう。）６−１の関係を説明する図である。反射型ＦＥＬ２０−１は、前面を透光性部材１６で形成した容器１２の内部空間１２ａに、円環状の陰極の電子放出源２−１、この電子放出源を覆う円環状のゲート電極４及びアノード電極としての蛍光体基板６−１，１８−１が収納されている。容器１２の内部空間１２ａは、真空に維持されている。
【００２５】
透光性部材１６は、典型的には耐熱ガラス（例えば、パイレックス（登録商標））である。しかし、この透光性部材１６は、その他のガラス或いは気密封止が可能な他の透光性部材であってもよい。容器１２は、典型的には透光性部材１６と同じ材料又はこれと熱膨張率の近い材料であり、気密封止が可能な剛性部材である。
【００２６】
陰極の電子放出源２−１は、典型的には、２０ｍｍφのリング状であり、基板ワイヤ径0.5ｍｍの表面に電子放出源の材料を塗布して形成した。しかし、図２のＦＥＬ１００と同様に、透光性部材１６の表面に、典型的にはスクリーン印刷法で円環状に形成された多層カーボンナノチューブ（多層ＣＮＴ）陰極としてもよい。しかし、電子放出源２−１は、その他の効率良く電子の電界放出が可能な陰極を使用してもよい。電子放出源２−１の形状は、円環形状に限定されない。後述するように、円環形状の目的は、蛍光体層からの発光光線１４を邪魔しないスペース部分を形成するためであり、例えば、三角、四角、その他の多角形の枠形状（フレーム形状）、円環形状を変形した楕円環形状等であってもよい。
【００２７】
図示の電子放出源２−１の円環形状は、１個の電子放出源であるが、これに限定されない。複数個の円弧状（アーク状）の電子放出源をつなげて円環状に配置して電子放出源を形成してもよい。更に、電子放出源の個々は、矩形、円形等の任意の形状の小片で形成し、これら多数の小片を円環状等に配置して電子放出源を形成してもよい。
【００２８】
ゲート電極４−１は、典型的には銅製の網目部材（メッシュ）又は格子部材（グリッド）である。しかし、ゲート電極４−１の形状に関しては、その他の多孔形状、スリット形状等の電子を効率良く通過させる任意の形状であってよい。ゲート電極４−１の形状及び配置は、電子放出源２−１のサイズに対応して決められる。ゲート電極４−１の材質に関しては、その他の金属等の導電性部材、又は表面を導電処理した絶縁体であってもよい。
【００２９】
アノード電極の蛍光体基板６−１，１８−１は、板厚0.5ｍｍのニッケル（Ｎｉ）基板１８−１の表面に蛍光体層６−１をスクリーン印刷法により形成している。蛍光体層の寸法は、3ｍｍφの円形である。しかし、基板１８−１の板厚及び材質は、これに限定されず、任意所望の板厚でよく、材質も電気導電性を有する部材、例えば、他の種類の金属基板、又は表面を導電処理した絶縁体であってよい。
【００３０】
蛍光体層６−１は、従来から知られており、電子線が衝突すると電子線励起によって発光する。基板１８−１に対する蛍光体層６−１の形成方法に関しては、スクリーン印刷法に限定されず、真空蒸着等により成膜してもよい。
【００３１】
電子放出源２−１とゲート電極４−１の間隔は、約0.5〜1.0ｍｍ、両者間に印加される電圧は約1〜2ｋＶであり、強い電界が形成されている。また、ゲート電極４−１と蛍光体層６−１の間隔は、数ミリ、両者間に印加される電圧は約8ｋＶである。夫々の印加電圧をパルス電圧として、電子線の均一化、発光の均一化を図ってもよい。ここに示した間隔および電圧の値は典型例であり、別の適切な値であってもよい。
【００３２】
図３の反射型ＦＥＬ２０−１の発光は、陰極電子放出源２−１とゲート４−１の間に正電圧Ｖｋを印加し、陰極電子放出源２−１に強電界を発生すると、電子８が飛び出す。電子放出源２−１から放出された電子８の一部はゲート４−１に補足されるが、大半は真空空間１２ａで加速され、正電圧Ｖａが印加されたＮｉ基板１８−１の表面の蛍光体膜６−１に衝突し、蛍光体層６−１は電子線励起により発光し、この発光光線１４は透光性部材１６の円環形状電子放出源の内側のスペース部分を通って外部を照射する。発光１４は、一般に、可視光線であるが、これに限定されない。発光１４は、不可視光線である紫外線等であってもよい。
【００３３】
（変形例）
図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１では、容器１２の前面の透光性部材１６に電子放出源２−１を形成している。しかし、これに限定されない。電子放出源２−１は、容器１２の内部空間１２ａに配置された別個の透光性部材に形成してもよい。
【００３４】
（図３に示す反射型ＦＥＬの特徴等）
次に、図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１の有する特徴について、図４〜９を参照しながら説明する。図２に示す透過型ＦＥＬ１００の構造と比較すると、図３に示すＦＥＬ２０−１は、(1)反射型であり、(2)蛍光体の構造（具体的には、アルミ薄膜が存在しないこと、有効な冷却構造が存在すること等）で相違する。
【００３５】
反射型に関しては、図４に示す透過型ＦＥＬと図５に示す反射型ＦＥＬとを比較して説明する。図４に示すように、透過型ＦＥＬ１００−１では、電子線８から発光１４に至るルートが蛍光体層６を透過する構造である。これに対して、図５の反射型ＦＥＬ２０−２では、電子線８から発光１４に至るルートが蛍光体層６で反射して、発光１４は透光性部材１７を通して外部へ向かう構造である。
【００３６】
次に、蛍光体基板の構造に関しては、図４に示す透過型ＦＥＬ１００−１では、蛍光体層６は、ガラスの表面（図示せず。図２の符号１６０参照）に形成され、蛍光体層６の表面にアルミ薄膜（メタルバック層）７が形成されている。これに対して、図５に示す反射型ＦＥＬ２０−２では、蛍光体層６は、Ｎｉ基板１８の表面に形成されている。蛍光体層６は導電性のＮｉ基板１８に形成されているため、別途、チャージアップを回避し蛍光体層の電位を保持するための新たなアルミ薄膜は必要としない。従って、電子放出源２から飛び出した電子８は、アルミ薄膜通過によるエネルギーロスを受けることなく、直接、蛍光体層６に衝突することができる。
【００３７】
更に、透過型ＦＥＬ１００−１では、電子線８が蛍光体層６に衝突して発生した発光光線１４が、蛍光体層６を透過して光放出面側に到達するまでに光線透過ロスが存在するが、反射型ＦＥＬ２０−２にはそのような光線透過ロスは無い。
【００３８】
また、電子８が蛍光体層６に衝突すると蛍光体層６は発熱するが、図４に示す透過型ＦＥＬ１００−１では蛍光体層６の裏面はガラス（図示せず。）であり、ガラスは熱伝導性が悪い。これに対して、図５の反射型ＦＥＬ２０−２では、蛍光体層６の裏面はＮｉ基板１８であり、Ｎｉ基板は熱伝導性が良いため、良好な冷却効果が得られる。更に、必要に応じて、Ｎｉ基板１８の裏面に、電子線８又は発光光線１４を遮蔽することなく、適当な冷却手段（冷却フィン，クーラー等）を設けることも出来る。これに対して、図４に示す透過型ＦＥＬ１００−１では、ガラスの裏面に、発光光線１４を遮蔽することなく冷却手段を設けることは難しい（図２参照）。
【００３９】
上述の通り、透過型ＦＥＬ１００−１と比較して、反射型ＦＥＬ２０−２は幾つかの利点を有しているため、図３に示す第１実施形態では反射型ＦＥＬを採用している。
【００４０】
反面、透過型ＦＥＬ１００−１に比較して、反射型ＦＥＬ２０−２が有する欠点もある。図６に示すように、反射型ＦＥＬ２０−２では、蛍光体層６からの発光１４の一部は、電子放出源２及びゲート４に遮蔽され、上方の発光範囲のうち、角度θの範囲は影になる欠点を有している。この欠点を回避するため、図３に示すように、第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１では、電子放出源２−１及びゲート電極４−１の形状を、各々、円環状にして、角度θの範囲を外して大きく隙間を設けることで、蛍光体層６−１からの発光１４を電子放出源２−１及びゲート電極４−１が遮蔽せず、円環状の内側スペース部分を通過するようにしている。これにより、発光を遮蔽して影を作る欠点が無くなる。
【００４１】
電子放出源２を円環形状等とすることにより、電子放出源２が発光１４の一部を遮蔽する欠点は解消できる。しかし、図３（Ｂ）に示すように、電子線８が蛍光体層６−１に対して斜め入射する構成にも欠点がある。図７は、電子線の斜め照射の欠点を説明する図である。なお、図７〜９に関しては、図を簡単にして分かり易くするため、電子放出源と蛍光体層のみを図示し、ゲート電極を省略してあることを承知されたい。図７に示すように、一定の距離を置いて配置された（注、この一定の距離とは、電子放出源である陰極と蛍光体層が形成された陽極との距離である。）、一定のサイズを有する電子放出源２−１と、一定のサイズを有する蛍光体層６−１との間に電圧を印加して両者間に電界を形成した場合、理想的には、電子放出源全面から蛍光体層全面に向かって均一な電界が形成され、両方の面の間に破線８ｉに示すような均一な電子線が向かうことが望ましい。しかし、現実には、蛍光体層６−１の内で、電子放出源２−１に一番近い点Ｐの電界が集中して、電子放出源２−１からの電子線８は蛍光体層の点Ｐに集中し、点Ｐの発光体のみが発光することとなる。
【００４２】
電子線８が蛍光体層の一点に集中する欠点を回避するため、図８に示すように、蛍光体層６−２を微小なサイズの蛍光体層（点状蛍光体層）とする構成が好ましい。蛍光体層６−２の寸法は、典型的には、3ｍｍφの円形である。図３に示す第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１では、発光体６−１を点状発光体としている。
【００４３】
しかし、図８に示すように、反射型ＦＥＬ２０−３では、一定のサイズの電子放出源２−２からの電子線８が、微小サイズの蛍光体層６−２に過度に集中する欠点も有する。この欠点を回避するためには、図９に示す反射型ＦＥＬ２０−４では、微小なサイズの電子放出源２−３と微小なサイズの発光体６−３にする構成であってもよい。電子放出源２−３及び発光体６−３の寸法は、各々、典型的には、3ｍｍφの円形である。第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１では、円環形状等の電子放出源２−１を多数の小片で形成し、これに対応して発光体６−１も円環形状等に配置された多数の小片で形成してもよい。
【００４４】
[第２実施形態]
図１０（Ａ）は、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４の構造を示す模式図であり、図１０（Ｂ）及び（Ｃ）は、この反射型ＦＥＬ２０−４の電子放出源２−４と蛍光体層６−４の関係を説明する図である。ここで、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）と同じ側面図であり、図１０（Ｃ）は平面図である。
【００４５】
図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４では、複数本のライン状電子放出源２−４と、複数本のライン状発光体６−４との組み合わせの構成を採択している。
【００４６】
第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４は、図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１と比較すると、(1) 反射型ＦＥＬ２０−１（図３）では、電子放出源及びゲートは、発光を遮蔽しない領域に形成されているのに対して、反射型ＦＥＬ２０−４（図１０）では、発光を遮蔽する領域に位置決めされているが、発光を有効に透過する隙間が設けてられている点、(2) 反射型ＦＥＬ２０−１では、電子放出源２−１及び蛍光体層６−１が、いずれも円環状に形成されているのに対して、反射型ＦＥＬ２０−４（図１０）では、電子放出源２−４及び蛍光体層６−４が、いずれも複数本のライン状形状に形成される点で相違する。他の構成要素に関しては、図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１のそれらと同じである。
【００４７】
ライン状蛍光体層６−４は、発光面を広く確保できるので、蛍光体層への電流密度が比較的低く抑えることが出来、発光効率が上がることが期待される。
【００４８】
図１０（Ｂ）に示すように、複数本のライン状電子放出源２−４が相互に間隔を空けて配置され、同様に複数本のライン状発光体６−４が相互に間隔を空けて配置されている。
図１０（Ｃ）の平面図に示すように、ライン状電子放出源２−４とライン状発光体６−４とは、各々の間隔に合致するように互い違いに配置されている。
【００４９】
蛍光体層６−４からの発光は、隣接するライン状電子放出源２−４の隙間（スペース部分）から、外部に向けられる。
【００５０】
第１実施形態で説明した変形例、代替例等は、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４にも適用される。例えば、電子放出源２−１を透光性部材６とは別個の透光部材に形成する形成すること、電子放出源２−１及び蛍光体層６−１を夫々多数の小片をライン状に配置して形成すること等である。
【００５１】
[第３実施形態]
図１１に示す第３実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−５は、図１０に示す反射型ＦＥＬ２０−４と比較すると、隣接するライン状電子放出源２−６の間隔（スペース部分）が広く、同様に隣接するライン状発光体６−６の間隔が広い点で相違する。なお、他の構成要素に関しては、図１０に示す反射型ＦＥＬ２０−４のそれらと同じである。
【００５２】
第１実施形態で説明した変形例、代替例等は、第３実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−５にも適用される。例えば、電子放出源２−１を透光性部材６とは別個の透光部材に形成する形成すること、電子放出源２−１及び蛍光体層６−１を夫々多数の小片をライン状に配置して形成すること等である。
【００５３】
［本実施形態の利点・効果］
本実施形態の主な利点・効果は次の通りである。
【００５４】
(1) 反射型ＦＥＬを採用することにより、電子線のメタルバック層によるエネルギーロス、発光光線の蛍光体層通過による光線透過ロスが無くなる。
【００５５】
(2) 反射型ＦＥＬを採用することにより、蛍光体層を導電部材の表面に形成でき、蛍光体層の良好な冷却効果が得られる。更に、追加の冷却手段を設けることも可能になる。
【００５６】
(3) 第１実施形態では、円環状電子放出源等を採用することにより、発光光線に影の発生を無くすことができる。
【００５７】
(4) 第２実施形態では、蛍光体層の電流密度を比較的低く抑えることが出来、発光効率を上げることが出来る。
【００５８】
(5) 第３実施形態では、更に、隣接するライン状電子放出源の間隔を広くしているため、発光光線の影の発生を減少することができる。
【００５９】
以上、本発明に係る反射型フィールドエミッションランプの実施形態について説明したが、これらは例示であり、本発明の範囲を何等制限するものではない。本実施形態に対して当業者が容易に成し得る追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添附の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【符号の説明】
【００６０】
２，２−１，２−２，２−３，２−４，２０：電子源，電子線源、電子放出源、 ４，４−１，４−２，４−３，４−４，４０：ゲート電極、 ６，６−１，６−２，６−３，６０：蛍光体層，蛍光体膜、 ７０：アルミ薄膜，メタルバック層、 ８，８０：電子線、 １０：ＦＥＬ、 １２：容器、 １２ａ：真空空間、 １６：透光性部材、 １８，１８−１：導電性部材，金属基板，ニッケル基板、 ２０，２０−１，２０−２，２０−３，２０−４，２０−５：反射型ＦＥＬ、 １００：透過型ＦＥＬ、 １６０：ガラス、
ＦＥＬ：フィールドエミッションランプ、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型フィールドエミッションランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドエミッションランプ（以下、「ＦＥＬ」と略す。）は、真空容器中に電界放出陰極アレー（ＦＥＡ）と蛍光体を塗布したアノード基板とを対向させ、電子を加速して蛍光体を励起発光させる光源である。ＦＥＬの特徴は、(1)水銀不使用、(2)平面発光・前面発光が可能で、管形蛍光ランプ実効全光束が表示全光束よりも大幅に低いのに対して、実効全光束と全光束がほぼ等しい、(3)平面、管形以外の異形光源（曲面等）が可能、(4)温度変化・湿度に強い、(5)Ｘ−Ｙマトリクス形成不要でエミッタ欠陥の許容率が高く、低コストである等の特徴をもっている。
【０００３】
図１は、このようなＦＥＬの原理を説明する図である。電界放出電子源２とゲート４の間に電圧Ｖｋが印加され電界が形成される。電子源２の表面は、ミクロに見ると凹凸があり、電圧を印加すると凸部に電界が集中して、量子力学的トンネル効果により電子８が飛び出す。ゲート４と蛍光板６の間にも電圧Ｖａが印加され電界が形成され、電子８は加速されて蛍光板６に衝突し、蛍光板６が励起発光する。
【０００４】
なお、本発明者等は、ＦＥＬに関連する次の先行技術文献を承知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５５６９５号公報「照明装置及び発光装置」（公開日：１９９８年９月２５日） 特許文献１には、「透光性を有するカソード板６と発光面板１０を組み合わせる。発光面板１０を構成する発光面基板７を延長し、その裏面に反射層１１を形成し鏡とする。」（要約）というＦＥＬの構成が開示されている。
【特許文献２】特開２００８−９１２７９号公報「発光装置」（公開日：２００８年４月１７日） 特許文献２には、「…アノード電極５を設け、アノード電極５の両側の領域にカソード電極６を設ける。…電子放出源８に電界を印加して電子線を放出させ、放物線状に蛍光体層７に均一に落下させて蛍光体層７を励起・発光させる。」（要約）というＦＥＬの構成が開示されている。
【特許文献３】特開２００９−１１７２９９号公報「発光装置」（公開日：２００９年５月２８日） 特許文献３には、「カソード電極１０を透光部３０の周部に配置するとともに、アノード電極１５を透光部３０との対向領域に配設し、アノード電極１５の上層に配設される蛍光体１６の表面１６ａを凹面で形成する。」というＦＥＬの構成が開示されている。
【特許文献４】特開２０１０−２８２９５６号公報「電界放出型光源」（公開日：２０１０年１２月１６日） 特許文献４には、「エミッタ電極１１をワイヤエミッタ１１ａより構成し、反射部１５はアノード電極を兼ね、反射部１５の内径は、後端側が小さく先端側が大きくなっている。」（要約，段落0026）というＦＥＬの構成が開示されている。
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】上村佐四郎，余谷純子「３ ナノ電子材料３‐１ カーボンナノチューブフィールドエミッションディスプレイ」電子情報通信学会誌 Vol.85,No.11,PP.814-818 （２００２年１１月） 図２は、非特許文献１に記載されたランプ型デバイス１００を説明する構造模式図である。このランプ型デバイス１００は、陰極の電子放出源２０、グリッド電極（ゲート電極に相当）４０及び陽極の蛍光面６０からなる三極構造である。電子放出源２０は、スクリーン印刷法で形成された多層カーボンナノチューブ（多層ＣＮＴ）陰極であり、グリッド電極４０で覆われている。蛍光面６０は、片面がフラットなレンズ形状をしたガラス１６０のフラットな面にスクリーン印刷法で蛍光体膜６０を形成し、その表面にはアルミ薄膜（「メタルバック層」ともいう。）７０を真空蒸着により形成している。蛍光体膜６０は、十分な導電性を有していないので、このアルミ薄膜７０により、電荷の溜まり現象（「チャージアップ」ともいう。）を回避し、蛍光面の電位が保持されている。
【０００７】
陰極電子源２０とグリッド電極４０の間に正電圧Ｖｋを印加し、多層ＣＮＴ陰極２０の表面に強電界を発生すると、電子８０が飛び出す。電子源２０から放出された電子８０は真空空間で加速され、正電圧Ｖｋが印加されたアルミ薄膜７０を貫通して、蛍光体６０に衝突し、蛍光体６０は電子線励起で発光する。
【０００８】
なお、この出願書類では、分かり易くするため、電子線８，８０を矢印付き実線で、発光光線１４，１４０を矢印付き破線で、夫々図示する。
【０００９】
なお、特許文献１では、発光面板１０を構成する発光面基板７を延長した構成が特徴であり、特許文献２では、電子線を偏向制御するため電子線源と蛍光面との距離を或る程度必要とし、更に非常に強い電界強度が必要であるため小型化が難しいと思われ、特許文献３では、蛍光体１６の表面１６ａを凹面で形成した点に特徴があり、特許文献４では、エミッタ電極がワイヤ状であり、反射部の形状がお椀形をしている点に特徴があり、いずれも以下に説明する本発明に係る反射型ＦＥＬの特徴と相違する。更に、非特許文献１のランプ型デバイスは透過型ＦＥＬである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２に示すランプ型デバイス１００は、電子線８０から発光１４０に至るルートが蛍光体６０を透過するため「透過型ＦＥＬ」と称される。透過型ＦＥＬは、蛍光体膜６０の表面にアルミ薄膜７０が存在するため、これを通過する際に電子線のエネルギーロスが発生する。また、蛍光体膜６０は、電子線８０の衝突によりかなり発熱するが、蛍光体膜６０の裏面は熱伝導性の悪いガラス１６０であり、更にガラス１６０の裏面は大気曝露の対流冷却であるため、蛍光体膜６０の冷却効率は悪い等の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明は、一層効率の良い新規なＦＥＬを提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的に鑑みて、本発明に係る反射型フィールドエミッションランプは、真空空間内に形成された電子放出源、ゲート電極及び蛍光体層を備えた反射型フィールドエミッションランプであって、前記電子放出源は、透光性部材の表面に形成され、前記ゲート電極は、前記電子放出源に対して間隙を空けて覆うように形成され、前記蛍光体層は、前記ゲート電極に対向するように配置された導電性部材の表面に形成され、前記電子放出源は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、電子線を放出し、前記蛍光体層は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、前記電子線が衝突することにより励起発光し、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に前記発光光線を通過させるスペースを形成するように配置され、該発光光線は該スペースを通過して外部に取り出される。
【００１３】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器の一部であってよい。
【００１４】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器とは別個に、該真空空間内に配置されていてもよい。
【００１５】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、円環状、枠形状（フレーム形状）又は楕円環形状に形成され、その内側に前記発光光線通過のためのスペースを形成していてもよい。
【００１６】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、相互に間隔を空けたライン状に形成され、該間隔は前記発光光線通過のためのスペースとなっていてもよい。
【００１７】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、ワイヤの表面に電子材料を塗布して形成されていてもよい。
【００１８】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、カーボンナノチューブにより形成されていてもよい。
【００１９】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記導電性部材は、金属基板から成り、前記蛍光体層は、該金属基板の表面に成膜されていてもよい。
【００２０】
更に、上記反射型フィールドエミッションランプでは、前記電子放出源は、一定のサイズを有して形成されているのに対して、前記蛍光体層は、点状サイズに形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、一層効率の良い新規なＦＥＬを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ＦＥＬの原理を説明する図である。
【図２】図２は、非特許文献１に記載されたランプ型デバイスを説明する構造模式図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る反射型ＦＥＬの構造を示す模式図である。
【図４】図４は、透過型ＦＥＬを説明する図である。
【図５】図５は、反射型ＦＥＬを説明する図である。
【図６】図６は、反射型ＦＥＬが有する欠点を説明する図である。
【図７】図７は、電子線の斜め照射の欠点を説明する図である。
【図８】図８は、図７の反射型ＦＥＬ欠点を解消したＦＥＬ構造を説明する図であり、更にこの反射型ＦＥＬが有する欠点を説明する図である。
【図９】図９は、図８の欠点を解消した反射型ＦＥＬを説明する図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬを説明する図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る反射型ＦＥＬを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る反射型フィールドエミッションランプ（反射型ＦＥＬ）の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ又は対応する要素に対しては同じ符号を付与して、重複した説明を省略する。また、本実施形態は、本発明を説明するための例示であって、本発明の技術的範囲を何等限定するものではないことを承知されたい。
【００２４】
［第１実施形態］
図３（Ａ）は、第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１の構造を示す模式図であり、図３（Ｂ）は、この反射型ＦＥＬ２０−１の電子放出源２−１と蛍光体層（「蛍光体膜」あるいは「発光体」ともいう。）６−１の関係を説明する図である。反射型ＦＥＬ２０−１は、前面を透光性部材１６で形成した容器１２の内部空間１２ａに、円環状の陰極の電子放出源２−１、この電子放出源を覆う円環状のゲート電極４及びアノード電極としての蛍光体基板６−１，１８−１が収納されている。容器１２の内部空間１２ａは、真空に維持されている。
【００２５】
透光性部材１６は、典型的には耐熱ガラス（例えば、パイレックス（登録商標））である。しかし、この透光性部材１６は、その他のガラス或いは気密封止が可能な他の透光性部材であってもよい。容器１２は、典型的には透光性部材１６と同じ材料又はこれと熱膨張率の近い材料であり、気密封止が可能な剛性部材である。
【００２６】
陰極の電子放出源２−１は、典型的には、２０ｍｍφのリング状であり、基板ワイヤ径0.5ｍｍの表面に電子放出源の材料を塗布して形成した。しかし、図２のＦＥＬ１００と同様に、透光性部材１６の表面に、典型的にはスクリーン印刷法で円環状に形成された多層カーボンナノチューブ（多層ＣＮＴ）陰極としてもよい。しかし、電子放出源２−１は、その他の効率良く電子の電界放出が可能な陰極を使用してもよい。電子放出源２−１の形状は、円環形状に限定されない。後述するように、円環形状の目的は、蛍光体層からの発光光線１４を邪魔しないスペース部分を形成するためであり、例えば、三角、四角、その他の多角形の枠形状（フレーム形状）、円環形状を変形した楕円環形状等であってもよい。
【００２７】
図示の電子放出源２−１の円環形状は、１個の電子放出源であるが、これに限定されない。複数個の円弧状（アーク状）の電子放出源をつなげて円環状に配置して電子放出源を形成してもよい。更に、電子放出源の個々は、矩形、円形等の任意の形状の小片で形成し、これら多数の小片を円環状等に配置して電子放出源を形成してもよい。
【００２８】
ゲート電極４−１は、典型的には銅製の網目部材（メッシュ）又は格子部材（グリッド）である。しかし、ゲート電極４−１の形状に関しては、その他の多孔形状、スリット形状等の電子を効率良く通過させる任意の形状であってよい。ゲート電極４−１の形状及び配置は、電子放出源２−１のサイズに対応して決められる。ゲート電極４−１の材質に関しては、その他の金属等の導電性部材、又は表面を導電処理した絶縁体であってもよい。
【００２９】
アノード電極の蛍光体基板６−１，１８−１は、板厚0.5ｍｍのニッケル（Ｎｉ）基板１８−１の表面に蛍光体層６−１をスクリーン印刷法により形成している。蛍光体層の寸法は、3ｍｍφの円形である。しかし、基板１８−１の板厚及び材質は、これに限定されず、任意所望の板厚でよく、材質も電気導電性を有する部材、例えば、他の種類の金属基板、又は表面を導電処理した絶縁体であってよい。
【００３０】
蛍光体層６−１は、従来から知られており、電子線が衝突すると電子線励起によって発光する。基板１８−１に対する蛍光体層６−１の形成方法に関しては、スクリーン印刷法に限定されず、真空蒸着等により成膜してもよい。
【００３１】
電子放出源２−１とゲート電極４−１の間隔は、約0.5〜1.0ｍｍ、両者間に印加される電圧は約1〜2ｋＶであり、強い電界が形成されている。また、ゲート電極４−１と蛍光体層６−１の間隔は、数ミリ、両者間に印加される電圧は約8ｋＶである。夫々の印加電圧をパルス電圧として、電子線の均一化、発光の均一化を図ってもよい。ここに示した間隔および電圧の値は典型例であり、別の適切な値であってもよい。
【００３２】
図３の反射型ＦＥＬ２０−１の発光は、陰極電子放出源２−１とゲート４−１の間に正電圧Ｖｋを印加し、陰極電子放出源２−１に強電界を発生すると、電子８が飛び出す。電子放出源２−１から放出された電子８の一部はゲート４−１に補足されるが、大半は真空空間１２ａで加速され、正電圧Ｖａが印加されたＮｉ基板１８−１の表面の蛍光体膜６−１に衝突し、蛍光体層６−１は電子線励起により発光し、この発光光線１４は透光性部材１６の円環形状電子放出源の内側のスペース部分を通って外部を照射する。発光１４は、一般に、可視光線であるが、これに限定されない。発光１４は、不可視光線である紫外線等であってもよい。
【００３３】
（変形例）
図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１では、容器１２の前面の透光性部材１６に電子放出源２−１を形成している。しかし、これに限定されない。電子放出源２−１は、容器１２の内部空間１２ａに配置された別個の透光性部材に形成してもよい。
【００３４】
（図３に示す反射型ＦＥＬの特徴等）
次に、図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１の有する特徴について、図４〜９を参照しながら説明する。図２に示す透過型ＦＥＬ１００の構造と比較すると、図３に示すＦＥＬ２０−１は、(1)反射型であり、(2)蛍光体の構造（具体的には、アルミ薄膜が存在しないこと、有効な冷却構造が存在すること等）で相違する。
【００３５】
反射型に関しては、図４に示す透過型ＦＥＬと図５に示す反射型ＦＥＬとを比較して説明する。図４に示すように、透過型ＦＥＬ１００−１では、電子線８から発光１４に至るルートが蛍光体層６を透過する構造である。これに対して、図５の反射型ＦＥＬ２０−２では、電子線８から発光１４に至るルートが蛍光体層６で反射して、発光１４は透光性部材１７を通して外部へ向かう構造である。
【００３６】
次に、蛍光体基板の構造に関しては、図４に示す透過型ＦＥＬ１００−１では、蛍光体層６は、ガラスの表面（図示せず。図２の符号１６０参照）に形成され、蛍光体層６の表面にアルミ薄膜（メタルバック層）７が形成されている。これに対して、図５に示す反射型ＦＥＬ２０−２では、蛍光体層６は、Ｎｉ基板１８の表面に形成されている。蛍光体層６は導電性のＮｉ基板１８に形成されているため、別途、チャージアップを回避し蛍光体層の電位を保持するための新たなアルミ薄膜は必要としない。従って、電子放出源２から飛び出した電子８は、アルミ薄膜通過によるエネルギーロスを受けることなく、直接、蛍光体層６に衝突することができる。
【００３７】
更に、透過型ＦＥＬ１００−１では、電子線８が蛍光体層６に衝突して発生した発光光線１４が、蛍光体層６を透過して光放出面側に到達するまでに光線透過ロスが存在するが、反射型ＦＥＬ２０−２にはそのような光線透過ロスは無い。
【００３８】
また、電子８が蛍光体層６に衝突すると蛍光体層６は発熱するが、図４に示す透過型ＦＥＬ１００−１では蛍光体層６の裏面はガラス（図示せず。）であり、ガラスは熱伝導性が悪い。これに対して、図５の反射型ＦＥＬ２０−２では、蛍光体層６の裏面はＮｉ基板１８であり、Ｎｉ基板は熱伝導性が良いため、良好な冷却効果が得られる。更に、必要に応じて、Ｎｉ基板１８の裏面に、電子線８又は発光光線１４を遮蔽することなく、適当な冷却手段（冷却フィン，クーラー等）を設けることも出来る。これに対して、図４に示す透過型ＦＥＬ１００−１では、ガラスの裏面に、発光光線１４を遮蔽することなく冷却手段を設けることは難しい（図２参照）。
【００３９】
上述の通り、透過型ＦＥＬ１００−１と比較して、反射型ＦＥＬ２０−２は幾つかの利点を有しているため、図３に示す第１実施形態では反射型ＦＥＬを採用している。
【００４０】
反面、透過型ＦＥＬ１００−１に比較して、反射型ＦＥＬ２０−２が有する欠点もある。図６に示すように、反射型ＦＥＬ２０−２では、蛍光体層６からの発光１４の一部は、電子放出源２及びゲート４に遮蔽され、上方の発光範囲のうち、角度θの範囲は影になる欠点を有している。この欠点を回避するため、図３に示すように、第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１では、電子放出源２−１及びゲート電極４−１の形状を、各々、円環状にして、角度θの範囲を外して大きく隙間を設けることで、蛍光体層６−１からの発光１４を電子放出源２−１及びゲート電極４−１が遮蔽せず、円環状の内側スペース部分を通過するようにしている。これにより、発光を遮蔽して影を作る欠点が無くなる。
【００４１】
電子放出源２を円環形状等とすることにより、電子放出源２が発光１４の一部を遮蔽する欠点は解消できる。しかし、図３（Ｂ）に示すように、電子線８が蛍光体層６−１に対して斜め入射する構成にも欠点がある。図７は、電子線の斜め照射の欠点を説明する図である。なお、図７〜９に関しては、図を簡単にして分かり易くするため、電子放出源と蛍光体層のみを図示し、ゲート電極を省略してあることを承知されたい。図７に示すように、一定の距離を置いて配置された（注、この一定の距離とは、電子放出源である陰極と蛍光体層が形成された陽極との距離である。）、一定のサイズを有する電子放出源２−１と、一定のサイズを有する蛍光体層６−１との間に電圧を印加して両者間に電界を形成した場合、理想的には、電子放出源全面から蛍光体層全面に向かって均一な電界が形成され、両方の面の間に破線８ｉに示すような均一な電子線が向かうことが望ましい。しかし、現実には、蛍光体層６−１の内で、電子放出源２−１に一番近い点Ｐの電界が集中して、電子放出源２−１からの電子線８は蛍光体層の点Ｐに集中し、点Ｐの発光体のみが発光することとなる。
【００４２】
電子線８が蛍光体層の一点に集中する欠点を回避するため、図８に示すように、蛍光体層６−２を微小なサイズの蛍光体層（点状蛍光体層）とする構成が好ましい。蛍光体層６−２の寸法は、典型的には、3ｍｍφの円形である。図３に示す第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１では、発光体６−１を点状発光体としている。
【００４３】
しかし、図８に示すように、反射型ＦＥＬ２０−３では、一定のサイズの電子放出源２−２からの電子線８が、微小サイズの蛍光体層６−２に過度に集中する欠点も有する。この欠点を回避するためには、図９に示す反射型ＦＥＬ２０−４では、微小なサイズの電子放出源２−３と微小なサイズの発光体６−３にする構成であってもよい。電子放出源２−３及び発光体６−３の寸法は、各々、典型的には、3ｍｍφの円形である。第１実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−１では、円環形状等の電子放出源２−１を多数の小片で形成し、これに対応して発光体６−１も円環形状等に配置された多数の小片で形成してもよい。
【００４４】
[第２実施形態]
図１０（Ａ）は、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４の構造を示す模式図であり、図１０（Ｂ）及び（Ｃ）は、この反射型ＦＥＬ２０−４の電子放出源２−４と蛍光体層６−４の関係を説明する図である。ここで、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）と同じ側面図であり、図１０（Ｃ）は平面図である。
【００４５】
図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４では、複数本のライン状電子放出源２−４と、複数本のライン状発光体６−４との組み合わせの構成を採択している。
【００４６】
第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４は、図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１と比較すると、(1) 反射型ＦＥＬ２０−１（図３）では、電子放出源及びゲートは、発光を遮蔽しない領域に形成されているのに対して、反射型ＦＥＬ２０−４（図１０）では、発光を遮蔽する領域に位置決めされているが、発光を有効に透過する隙間が設けてられている点、(2) 反射型ＦＥＬ２０−１では、電子放出源２−１及び蛍光体層６−１が、いずれも円環状に形成されているのに対して、反射型ＦＥＬ２０−４（図１０）では、電子放出源２−４及び蛍光体層６−４が、いずれも複数本のライン状形状に形成される点で相違する。他の構成要素に関しては、図３に示す反射型ＦＥＬ２０−１のそれらと同じである。
【００４７】
ライン状蛍光体層６−４は、発光面を広く確保できるので、蛍光体層への電流密度が比較的低く抑えることが出来、発光効率が上がることが期待される。
【００４８】
図１０（Ｂ）に示すように、複数本のライン状電子放出源２−４が相互に間隔を空けて配置され、同様に複数本のライン状発光体６−４が相互に間隔を空けて配置されている。
図１０（Ｃ）の平面図に示すように、ライン状電子放出源２−４とライン状発光体６−４とは、各々の間隔に合致するように互い違いに配置されている。
【００４９】
蛍光体層６−４からの発光は、隣接するライン状電子放出源２−４の隙間（スペース部分）から、外部に向けられる。
【００５０】
第１実施形態で説明した変形例、代替例等は、第２実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−４にも適用される。例えば、電子放出源２−１を透光性部材６とは別個の透光部材に形成する形成すること、電子放出源２−１及び蛍光体層６−１を夫々多数の小片をライン状に配置して形成すること等である。
【００５１】
[第３実施形態]
図１１に示す第３実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−５は、図１０に示す反射型ＦＥＬ２０−４と比較すると、隣接するライン状電子放出源２−６の間隔（スペース部分）が広く、同様に隣接するライン状発光体６−６の間隔が広い点で相違する。なお、他の構成要素に関しては、図１０に示す反射型ＦＥＬ２０−４のそれらと同じである。
【００５２】
第１実施形態で説明した変形例、代替例等は、第３実施形態に係る反射型ＦＥＬ２０−５にも適用される。例えば、電子放出源２−１を透光性部材６とは別個の透光部材に形成する形成すること、電子放出源２−１及び蛍光体層６−１を夫々多数の小片をライン状に配置して形成すること等である。
【００５３】
［本実施形態の利点・効果］
本実施形態の主な利点・効果は次の通りである。
【００５４】
(1) 反射型ＦＥＬを採用することにより、電子線のメタルバック層によるエネルギーロス、発光光線の蛍光体層通過による光線透過ロスが無くなる。
【００５５】
(2) 反射型ＦＥＬを採用することにより、蛍光体層を導電部材の表面に形成でき、蛍光体層の良好な冷却効果が得られる。更に、追加の冷却手段を設けることも可能になる。
【００５６】
(3) 第１実施形態では、円環状電子放出源等を採用することにより、発光光線に影の発生を無くすことができる。
【００５７】
(4) 第２実施形態では、蛍光体層の電流密度を比較的低く抑えることが出来、発光効率を上げることが出来る。
【００５８】
(5) 第３実施形態では、更に、隣接するライン状電子放出源の間隔を広くしているため、発光光線の影の発生を減少することができる。
【００５９】
以上、本発明に係る反射型フィールドエミッションランプの実施形態について説明したが、これらは例示であり、本発明の範囲を何等制限するものではない。本実施形態に対して当業者が容易に成し得る追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添附の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【符号の説明】
【００６０】
２，２−１，２−２，２−３，２−４，２０：電子源，電子線源、電子放出源、 ４，４−１，４−２，４−３，４−４，４０：ゲート電極、 ６，６−１，６−２，６−３，６０：蛍光体層，蛍光体膜、 ７０：アルミ薄膜，メタルバック層、 ８，８０：電子線、 １０：ＦＥＬ、 １２：容器、 １２ａ：真空空間、 １６：透光性部材、 １８，１８−１：導電性部材，金属基板，ニッケル基板、 ２０，２０−１，２０−２，２０−３，２０−４，２０−５：反射型ＦＥＬ、 １００：透過型ＦＥＬ、 １６０：ガラス、
ＦＥＬ：フィールドエミッションランプ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空空間内に形成された電子放出源、ゲート電極及び蛍光体層を備えた反射型フィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、透光性部材の表面に形成され、
前記ゲート電極は、前記電子放出源に対して間隙を空けて覆うように形成され、
前記蛍光体層は、前記ゲート電極に対向するように配置された導電性部材の表面に形成され、
前記電子放出源は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、電子線を放出し、
前記蛍光体層は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、前記電子線が衝突することにより励起発光し、
前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に前記発光光線を通過させるスペースを形成するように配置され、該発光光線は該スペースを通過して外部に取り出される、フィールドエミッションランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器の一部である、フィールドエミッションランプ。
【請求項３】
請求項１に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器とは別個に、該真空空間内に配置されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、円環状、枠形状（フレーム形状）又は楕円環形状に形成され、その内側に前記発光光線通過のためのスペースを形成している、フィールドエミッションランプ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、相互に間隔を空けたライン状に形成され、該間隔は前記発光光線通過のためのスペースとなっている、フィールドエミッションランプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、ワイヤの表面に電子材料を塗布して形成されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、カーボンナノチューブにより形成されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記導電性部材は、金属基板から成り、前記蛍光体層は、該金属基板の表面に成膜されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、一定のサイズを有して形成されているのに対して、前記蛍光体層は、点状サイズに形成されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項１】
真空空間内に形成された電子放出源、ゲート電極及び蛍光体層を備えた反射型フィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、透光性部材の表面に形成され、
前記ゲート電極は、前記電子放出源に対して間隙を空けて覆うように形成され、
前記蛍光体層は、前記ゲート電極に対向するように配置された導電性部材の表面に形成され、
前記電子放出源は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、電子線を放出し、
前記蛍光体層は、前記ゲート電極との間に電界が形成されて、前記電子線が衝突することにより励起発光し、
前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に前記発光光線を通過させるスペースを形成するように配置され、該発光光線は該スペースを通過して外部に取り出される、フィールドエミッションランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器の一部である、フィールドエミッションランプ。
【請求項３】
請求項１に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記透光性部材は、前記真空空間を包囲する容器とは別個に、該真空空間内に配置されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、円環状、枠形状（フレーム形状）又は楕円環形状に形成され、その内側に前記発光光線通過のためのスペースを形成している、フィールドエミッションランプ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、前記透光性部材の表面に、相互に間隔を空けたライン状に形成され、該間隔は前記発光光線通過のためのスペースとなっている、フィールドエミッションランプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、ワイヤの表面に電子材料を塗布して形成されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、カーボンナノチューブにより形成されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記導電性部材は、金属基板から成り、前記蛍光体層は、該金属基板の表面に成膜されている、フィールドエミッションランプ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィールドエミッションランプにおいて、
前記電子放出源は、一定のサイズを有して形成されているのに対して、前記蛍光体層は、点状サイズに形成されている、フィールドエミッションランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７３８５７（Ｐ２０１３−７３８５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３５４１（Ｐ２０１１−２１３５４１）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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