JP4660522B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、電界放出によって放出された電子によって発光する発光装置に関する。

発光装置として、電界放出を利用したいわゆるフィールドエミッション型発光装置が知られている。このような発光装置では、電界放出型電極（エミッタ電極）に電界を印加することで、真空中に電子を放出し、これにより蛍光体を発光させ所望の光を得ている。冷陰極素子については、例えば特許文献１がある。

また、発光装置としては電界放出効果を利用するものに限られず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いるものもある。さらに、光の３原色であるＲＧＢの光をそれぞれ発するＬＥＤを互いに組み合わせることによって白色光を得ている。
特開２００１−３５４２４号公報

ところで、例えば歯科技工士が義歯の色を調節する場合等、このような発光装置下において色を見る場合、標準光源と呼ばれる光源であっても光源下で対象物を見るのと、太陽光（自然光）の下で見るのとで色合いが異なって見えることがある。従って、太陽光に近い波長、強度分布を有する光を得ることが望まれている。これは農業、服飾等の分野でも同様に生じる問題である。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、所望の波長域強度の光を発する発光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る発光装置は、
電界放出によって、電子を発生する第１の電極と、
前記第１の電極と対向するように設けられた第２の電極と、
前記第２の電極上に形成された第１の蛍光体層と、
少なくとも前記第１の蛍光体層上に形成された第２の蛍光体層と、
前記第２の蛍光体層上に形成された導電体層と、を備え、
前記第２の蛍光体層は、前記第１の電極から発せられた電子によって第１の波長の光を放出し、
前記第１の蛍光体層は、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第１の波長の光を吸収し、前記第１の波長より長波長の光を発し、
前記導電体層の電位を調節することにより、前記第２の蛍光体層から発せられる光を調節し、
前記第１の蛍光体層は、第１の蛍光体が分散された第１の層と、第２の蛍光体が分散された第２の層とを備え、
前記第２の蛍光体層には、第３の蛍光体が分散されており、
前記第２の蛍光体層は、前記第１の蛍光体層の前記第１の層と前記第２の層との上と、前記第２の電極上に形成され、
発光装置から発せられる光は、４００〜４５０ｎｍの波長域において太陽光に対する強度比が、＋１０〜−８０であり、４５０〜７００ｎｍの波長域において太陽光に対する強度比が、＋５０〜−４０であり、
前記強度比は、５００ｎｍ以下の太陽光の波長のスペクトルのピークを１００として規格化した太陽光の相対的スペクトル曲線に基づいて、（前記第１の蛍光体層及び前記第２の蛍光体層の波長強度−太陽光の波長強度）×１００／太陽光の波長強度、の式から算出した値であることを特徴とする。

前記第１の波長は、５００ｎｍ以下に少なくとも１つのピークを有してもよい。

前記第２の蛍光体層から発せられる前記第１の波長の光は、紫外光であってもよい。

本発明によれば、電極上に第１の蛍光体層を形成し、さらに少なくとも第１の蛍光体層を覆うように第２の蛍光体層を形成することによって太陽光の波長と近い波長を発する発光装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る発光装置について図を用いて説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る発光装置１０の構成例を図１乃至図３に示す。発光装置１０は、図示するように、カソード電極１１と、アノード電極１２と、ガラス管１４と、配線１５ａ，１５ｃと、直流電源１６と、第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇと、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂと、を備える。カソード電極１１及びアノード電極１２は、ガラス管１４内の真空雰囲気の空間に対向して配置されており、カソード電極１１及びアノード電極１２にそれぞれに接続されたニッケル、コバール等からなる配線１５ｃ，１５ａがガラス管１４から外に導出されているとともにガラス管１４の外で５ｋＶ〜１５ｋＶ程度の直流電源１６に接続されている。第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇと、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、アノード電極１２におけるカソード電極１１との対向面側に設けられている。また、本実施形態において発光装置１０は、電界放射型ランプ（Field Emission Lamp；ＦＥＬ)である。発光装置１０では、図示するようにアノード電極１２と電界放出型電極（カソード電極）１１との間に所定の電圧を印加することにより、カソード電極１１の表面に電界を発生させ、トンネル効果により電子を放出させる。この冷電子を第２の蛍光体層２２へと衝突させ、発光させる。また、本実施形態では、詳細に後述するように導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに印加する電圧を調節することにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、Ｒ及びＧ（イエロー）と、Ｒ及びＢ（マゼンダ）と、Ｇ及びＢ（シアン）と、ＲＧＢ全て（太陽に近い白色光）と、の合計８色の光を発することが可能である。

カソード電極１１は、電子放出面が、電界放出によって冷電子を放出させることができる材料、ニッケル、モリブデン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等の炭素材料で形成されていてもよく、微小ダイヤモンドが堆積されたダイヤ膜からなる電子放出膜でもよく、微小ダイヤモンドが堆積されたダイヤ膜の表面に芯のつまったソリッドの針状の炭素針が複数起立してなる構造の電界放出膜であってもよい。また、カソード電極１１から放出された電子は、アノード電極１２へと導かれる。

アノード電極１２は、上述した蛍光体で放射される光を透過するようにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性を有する導電材料からなっている。また、アノード電極１２の上面には図２及び３に示すように第１の蛍光体層２１と第２の蛍光体層２２とが形成される。また、アノード電極１２には、例えば配線１５ａが接続されており、配線を介して電圧が印加される。

ガラス管１４は、無アルカリガラス等から形成される。また、ガラス管１４内は例えば１０^-5〜１０^-6Ｔｏｒｒ程度の高真空に保たれている。なお、ガラス管１４内にはゲッター材が封入されていても良い。

アノード電極１２には、ストライプ状の赤色光領域、緑色光領域、青色光領域がこの順に繰り返し配列されている。第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇと第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂとは、それぞれ蛍光体が分散された層である。第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇはそれぞれアノード電極１２のカソード電極１１との対向面における赤色光領域、緑色光領域上にそれぞれ形成されており、第２の蛍光体層２２Ｒは、蛍光体層２１Ｒ上に，第２の蛍光体層２２Ｇは第１の蛍光体層２１Ｇ上にそれぞれ形成される。また、第２の蛍光体層２２Ｂは、アノード電極１２のカソード電極１１との対向面における青色光領域上に形成される。更に、導電体層２３Ｒが第２の蛍光体層２２Ｒ上に、導電体層２３Ｇが第２の蛍光体層２２Ｇ上に、導電体層２３Ｂが第２の蛍光体層２２Ｂ上にそれぞれ形成される。導電体層２３Ｒ、導電体層２３Ｇ、導電体層２３Ｂは互いに電気的に絶縁されているが、導電体層２３Ｒ、２３Ｒ同士、導電体層２３Ｇ、２３Ｇ同士、並びに導電体層２３Ｂ、２３Ｂ同士は結線されており、それぞれ図示しない電源によって所定の電圧が印加される構造になっている。

第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにはそれぞれ、カソード電極１１から放出される電子が入射されると青色の波長域の光を発する蛍光体が分散されている。第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇは、それぞれアノード電極１２と第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇとの間に配置しているため、必然的に第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇからの青色の波長域の光が入射される構造となっている。この青色の波長域の光をエネルギーとして吸収した結果として、第１の蛍光体層２１Ｇからは青色より長い波長である緑色の光が発せられるよう、所定の蛍光体が所定割合で分散されている。同様に第１の蛍光体層２１Ｒについても、第２の蛍光体層２２Ｒから放出される青色光を入射することによって第１の蛍光体層２１Ｒから赤色の波長域の光が発せられるよう所定の蛍光体が所定割合で分散されている。なお、アノード電極１２と、第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇ及び第２の蛍光体層２２Ｒとの間にそれぞれ極薄い透明保護膜を介在させてもよく、また隣接する第１の蛍光体層２１Ｒ、２２Ｇ，２２Ｂの間に極薄い透明保護膜を設けていてもよく、第１の蛍光体層２１Ｒと第２の蛍光体層２２Ｒとの間、第１の蛍光体層２１Ｇと第２の蛍光体層２２Ｇとの間、第２の蛍光体層２２Ｂと導電体層２３Ｂとの間にそれぞれ極薄い透明保護膜を設けてもよく、第２の蛍光体層２２Ｒと導電体層２３Ｒの間、第２の蛍光体層２２Ｇと導電体層２３Ｇの間にそれぞれ極薄い透明保護膜を設けてもよく、これらを複数組み合わせてもよい。
このように、アノード電極１２における赤色光領域には、第１の蛍光体層２１Ｒ、第２の蛍光体層２２Ｒ、導電体層２３Ｒの積層体が設けられ、緑色光領域には、第１の蛍光体層２１Ｇ、第２の蛍光体層２２Ｇ、導電体層２３Ｇの積層体が設けられ、青色光領域には、第２の蛍光体層２２Ｂ、導電体層２３Ｂの積層体が設けられている。

第１の蛍光体層２１Ｇに分散させる緑色の蛍光体としては、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ等を用いることができる。また第１の蛍光体層２１Ｒに分散させる赤色の蛍光体としては、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ等を用いることができる。また、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂそれぞれに分散させる青色の蛍光体としては、例えばＺｎＳ：Ａｇ等を用いることができる。

また、本実施形態では第１の蛍光体層２１Ｇ内に分散させる緑色の蛍光体の量と、第１の蛍光体層２１Ｒに分散させる赤色の蛍光体の量と、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに分散される青色の蛍光体の量と、を調節し、及び／又は第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇの各面積及びアノード電極１２上に形成されている第２の蛍光体層２２Ｂの面積の比を調整することによって、各蛍光体から発せられる可視光の波長強度分布を調節している。

導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、導電体、例えば金属等からなり、図に示すように、それぞれ第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの上に形成される。本実施形態では、それぞれの蛍光体層から光を発するか、否かを導電体層２３への印加電圧によって調節する。上述したように発光装置１０は、カソード電極１１から発せられた冷電子が正の電荷を有するアノード電極１２に引きつけられ、この際冷電子が蛍光体層に衝突することにより発光する。従って、冷電子が蛍光体層に衝突すれば発光し、衝突しなければ発光しないため、導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂへの印加電圧を調節することにより、発光を調節することが出来る。例えば、図４に示すように、Ｒのみ消灯してシアン光（Ｇ及びＢ）を照射する場合は、カソード電極１１の電圧を０ｋＶ、アノード電極１２を１０ｋＶとなるように直流電源１６が直流電圧を印加しさらに、導電体層２３Ｇ，２３Ｂはオープンな状態（フローティング状態）とし、一方、導電体層２３Ｒは０ｋＶとする。これにより、カソード電極１１とアノード電極１２よりもカソード電極１１側に位置する導電体層２３Ｒとの電位差がないため、カソード電極１１から導電体層２３Ｒへの電子線の照射がないのに対して、導電体層２３Ｇ，２３Ｂでは干渉する電圧が印加されないので、カソード電極１１とアノード電極１２との間の１０ｋＶの電位差によって、カソード電極１１から導電体層２３Ｇ及び導電体層２３Ｂへ電子線が照射され、それぞれ第２の蛍光体層２２Ｇ，２２Ｂを励起して青色光を発光させる。第２の蛍光体層２２Ｇの青色光は第１の蛍光体層２１に入射されると、第１の蛍光体層２１内で緑色光に変調し、第２の蛍光体層２２Ｂの青色光とあいまってシアン光としてガラス管１４外に出射される。同様に、Ｂを消灯してイエロー光を照射する場合は、導電体層２３Ｂの電位を０ｋＶとし、導電体層２３Ｒ、２３Ｇをフローティングにすればよく、Ｇを消灯してマゼンタ光を照射する場合は、導電体層２３Ｇの電位を０ｋＶとし、導電体層２３Ｒ，２３Ｂをフローティングにすればよい。逆に太陽光に近い白色光を点灯する場合は、ＲＧＢの各色に対応する導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを全てフローティング状態とする。このように、導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの電位を適宜調節することにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、イエローと、マゼンタと、シアンと、太陽光に近い白色と、の合計８色の光を発することが可能である。

このような第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇ及び第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂでは、導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂがオープン状態である場合、まず、カソード電極１１から放出された電子は、導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂへと導かれ、それぞれ第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに衝突する。次に、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから、青色の光波長域、例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域に少なくとも１つのピークを有する光が発せられる。第２の蛍光体層２２Ｂから発せられた光はアノード電極１２を介してガラス管１４外に放出される。また、第２の蛍光体層２２Ｇで発し第１の蛍光体層２１Ｇに吸収された青色の光は、第１の蛍光体層２１Ｇ内に分散された緑色の蛍光体によって波長が長波長側へシフトされる。そして青色と比較しより波長の長い緑色の光波長域、例えば５００ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域に少なくとも１つのピークを有する光として、第１の蛍光体層２１Ｇ外に発せられる。同様に第２の蛍光体層２２Ｒで発した青色の光の一部は第１の蛍光体層２１Ｒ内に分散された赤色の蛍光体によって波長がシフトされ、赤色の光波長域、例えば６００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域に少なくとも１つのピークを有する光として第１の蛍光体層２１Ｒ外に発せられる。このように第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇ及び第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂによって、ガラス管１４外に、青、緑、赤の光が発せられ、これらの３色の光が混ざることにより白色光が得られる。

また、本実施形態では、ＲＧＢ全ての光が発せられた際、以下に示すように白色光、特に太陽光スペクトルに近い白色光を得ることができる。なお、本明細書において、太陽光スペクトルとはフランフォーファー線、大気吸収等の特異な狭いスペクトルの減少を除去した包洛的なスペクトル曲線とする。また、以下に強度比という表現を用いるが、これは５００ｎｍ以下の波長の各スペクトルのピークを１００として規格化した相対的スペクトル曲線から、以下の式１によって算出したものである。
（式１）
（対象となる蛍光体層の波長強度−太陽光の波長強度）×１００／太陽光の波長強度

図５〜図７に太陽光スペクトルと、第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇ及び第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから発せられる光の波長ごとの強度を示す。太陽光スペクトルは４７０ｎｍの波長の強度を基準値１００とし、その他の波長をこれに対する比（％）として相対的な強度を表したものである。また、線Ａと線Ｂとは太陽光の強度に対して、それぞれ後述する蛍光体を適用した発光装置１０の波長強度分布比（％）である。図６及び図７に示すグラフでは、第１の蛍光体層２１Ｇに分布させる緑の蛍光体としてＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅとを含み、第１の蛍光体層２１Ｒに分布させる赤の蛍光体としてＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕとを用いる。また、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに分布させる青の蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇを用いる。更に、図に示す線Ａは、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ（Ｇ）とＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（Ｒ）との比を１：０．３の重量比で混合し、この混合物とＺｎＳ：Ａｇ（Ｂ）との面積比を１．３：２．３としている。ＺｎＳ：Ａｇ（Ｂ）は一部が混合物と重なっているため、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ（Ｇ）及びＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（Ｒ）の混合物のガラス管１４外への出射面積とＺｎＳ及びＡｇ（Ｂ）のガラス管１４外への出射面積の比は、１．３：１となる。また、図６に示す線Ｂは、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ（Ｇ）とＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（Ｒ）とを１：０．４の重量比で混合し、この混合物とＺｎＳ及びＡｇ（Ｂ）との面積比を１．４：２．４としているので、ＣａＳｃ_２Ｏ_４及びＣｅ（Ｇ）及びＣａＡｌＳｉＮ_３及びＥｕ（Ｒ）の混合物のガラス管１４外への出射面積とＺｎＳ及びＡｇ（Ｂ）のガラス管１４外への出射面積の比は、１．４：１となる。

本実施形態では、アノード電極１２上に緑色又は赤色の蛍光体をそれぞれ分散させた第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇを形成し、更にアノード電極１２上及び第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇ上に、青色の蛍光体を分散させた第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを形成する。これにより、カソード電極１１から放出された電子によって第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを発光させ、この光を第１の蛍光体層２１Ｒ，２１Ｇによってより長波長の緑色と赤色の光とにシフトさせ、太陽光に近い波長強度分布の白色光を得ることが出来る。具体的に、図５に示すように可視光域である４００ｎｍ〜７００ｎｍにわたって連続的なスペクトルを有する光を発することが出来る。また、図５に示すように、赤色の蛍光体の割合を増加させた線Ｂの方が、より赤色の光域において太陽光へ近づいている。

次に、上述した式１によって求めた強度比を図６に示す。図６に示すように、本実施形態ではＡ、Ｂともに太陽光に対する強度比は、特に青色の光域である４００〜４５０ｎｍの範囲では、強度比が＋１０〜−８０である。また、４５０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲では強度比は＋１０〜−１０と、太陽光に近い強度が得られていることがわかる。また５８０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲では強度比は＋５０〜−４０である。このように４５１〜７００ｎｍでは、＋５０〜−４０の範囲内である。

例えば、白色光を得る方法としては市販のＬＥＤによってＲＧＢ光それぞれを発するＬＥＤからの光を混色させる方法が考えられる。しかし、ＬＥＤでは放出される光の波長はバンドギャップに依存するため、狭い範囲の波長域を有する光が放出される。従って、ＲＧＢの３色をＬＥＤで発し混色させた場合、各色の間の領域（波長域）は谷間のようになり連続的なスペクトルは得られない。従って、ＲＧＢの３色の光を発するＬＥＤでは、他の領域と比較し光強度が弱い領域が存在し、本実施形態のように太陽光スペクトルに近い白色光、特に可視光域である４００〜７００ｎｍの範囲において白色光に近いスペクトルを得ることはできない。例えば、青色ＬＥＤのスペクトルで同様に強度比を計算すると、特に紫外線〜青色の光域においては、ほとんど光が得られないため強度比は１００に限りなく近くなる。

また、青色ＬＥＤから発せられる光を蛍光体によって緑、赤色にシフトさせる方法も考えられるが、少なくとも青色の光については狭い範囲の鋭いピークであるため、少なくとも青色〜紫外光域については、太陽光に近い光は得られず、この領域については太陽光からは離れたスペクトルとなる。従って、ＲＧＢを全てＬＥＤで発光させる場合と同様に、特に紫外線〜青色の光域においては、ほとんど光が得られないため強度比は１００に限りなく近くなる点は変わりない。

これに対し、本実施形態では、アノード電極１２上に第１の蛍光体層２１を形成し、さらに第１の蛍光体層２１を覆うように第２の蛍光体層２２を形成する。これにより、第２の蛍光体層２２から発せられる青色の波長域の光の一部を緑色の波長、赤色の波長へとシフトさせることにより、太陽光のスペクトルに近い白色光を発する発光装置を得ることができる。

また、本実施形態では、第２の蛍光体層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ上に導電体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを設け、導電体層に印加する電圧を調節することにより、それぞれの蛍光体層から光を発するか、否かを調節することができる。これにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、Ｒ及びＧ（イエロー）と、Ｒ及びＢ（マゼンダ）と、Ｇ及びＢ（シアン）と、ＲＧＢ全て（太陽に近い白色光）と、の合計８色の光を発することが可能である。

（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る発光装置４０を図８〜１０に示す。本実施形態に係る発光装置が上述した実施形態１の発光装置と異なる点は、実施形態１では青色の蛍光体を含む第２の蛍光体層から発せられた光を緑の蛍光体と赤の蛍光体とがそれぞれ分散された第１の蛍光体層によって緑、赤の波長域の光へとシフトさせた。これに対し実施形態２では、第２の蛍光体層からは紫外線（３６０ｎｍ以下の波長の電磁波）を発し、この光を青、緑、赤の波長域へとシフトさせる点にある。実施形態１と共通する部分については同一の引用番号を付し、詳細な説明を省略する。

発光装置４０は、図８に示すようにカソード電極１１と、アノード電極１２と、ガラス管１４と、配線１５ａ，１５ｃと、直流電源１６と、第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと、第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと、導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂと、を備える。

第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、図８乃至１０に示すように、それぞれアノード電極１２上に形成される。また、第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ上には電子によって励起されて紫外光を発する第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂが形成されている。第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂから発せられる紫外光は、第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂによってそれぞれ青、緑、赤色の波長域の光へとシフトされ、アノード電極１２を介してガラス管１４外に放出される。そして、これらの３色の光が混ざることにより太陽光スペクトルに近い白色光が得られる。

第１の蛍光体層４１Ｒには、紫外線により励起されて、赤色の光波長域、例えば６００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域に少なくとも１つのピークを有する光を発する蛍光体、例えばＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕが分散されている。

第１の蛍光体層４１Ｇには、紫外線により励起されて、緑色の光波長域、例えば５００ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域に少なくとも１つのピークを有する光を発する蛍光体、例えばＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅが分散されている。

第１の蛍光体層４１Ｂには、紫外線により励起されて、青色の光波長域、例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域に少なくとも１つのピークを有する光を発する蛍光体、例えばＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕが分散されている。

第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂには、電界放射された電子が入射されることによって紫外線を発する蛍光体、例えばＹ_２Ｏ_３：Ｚｎ、ＺｎＯ：Ｈが分散されている。

導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂは、導電体、例えば金属等からなり、図８及び１０に示すように、それぞれ第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの上に形成される。本実施形態では、それぞれの蛍光体層から光を発するか、否かを導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂへの印加電圧によって調節する。上述したように発光装置４０は、カソード電極１１から発せられた冷電子が正の電荷を有するアノード電極１２に引きつけられ、この際冷電子が蛍光体層に衝突することにより発光する。従って、冷電子が蛍光体層に衝突すれば発光し、衝突しなければ発光しないため、導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂへの印加電圧を調節することにより、発光を調節することが出来る。

例えば、図１１に示すように、Ｒのみ消灯してシアン光（Ｂ及びＧ）を照射する場合は、導電体層４３Ｇ，４３Ｂの電位をオープンな状態（フローティング状態）とし、一方、導電体層４３Ｒは０ｋＶとする。これにより、カソード電極１１から発せられた冷電子は、導電体層４３Ｒには導かれず、更には第２の蛍光体層４２Ｒに衝突することがないため、赤色の蛍光体が分散された第１の蛍光体層４１Ｒから光が発せられることはない。同様に、Ｂを消灯してイエロー光を照射する場合は、導電体層４３Ｂの電位を０ｋＶとし、導電体層４３Ｒ，４３Ｇの電位をオープンな状態（フローティング状態）とすればよく、Ｇを消灯してマゼンタ光を照射する場合は、導電体層４３Ｇの電位を０ｋＶとし、導電体層４３Ｒ、４３Ｂをフローティングにすればよい。太陽光に近い白色光を点灯する場合は、ＲＧＢの各色に対応する導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｒをオープンな状態とする。このように、導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｒの電位を適宜調節して発光する部位のみ電位差を生じさせることにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、イエローと、マゼンタと、シアンと、太陽光に近い白色と、の合計８色の光を発することが可能である。

本実施の形態でも、上述した各実施形態と同様に、アノード電極１２上にＲＧＢそれぞれの蛍光体を分散させた第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂを形成し、さらに、それぞれの第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの上面に第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂを形成する。これにより、第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂから発せられる紫外域の光を青色、緑色、赤色の各波長域へとシフトさせることにより、太陽光のスペクトルに近い白色光を発する発光装置を得ることができる。

同様に、本実施形態では、第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ上に導電体層４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂを設け、導電体層に印加する電圧を調節することにより、それぞれの蛍光体層から光を発するか、否かを調節することができる。これにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、イエローと、マゼンタと、シアンと、太陽光に近い白色と、の合計８色の光を発することが可能である。

なお、アノード電極１２と、第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂとの間にそれぞれ極薄い透明保護膜を介在させてもよく、また隣接する第１の蛍光体層４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ同士の間に極薄い透明保護膜を設けていてもよく、隣接する第２の蛍光体層４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ同士の間に極薄い透明保護膜を設けていてもよく、第２の蛍光体層４２Ｒと導電体層４３Ｒの間、第２の蛍光体層４２Ｇと導電体層４３Ｇの間、第２の蛍光体層４２Ｂと導電体層４３Ｂの間にそれぞれ極薄い透明保護膜を設けていてもよく、これらを複数組み合わせてもよい。

（実施形態３）
本発明の実施形態３に係る発光装置６０を図１２〜１５に示す。本実施形態に係る発光装置が上述した各実施形態の発光装置と異なる点は、実施形態１では蛍光体が可視光によって励起され、実施形態２では紫外線によって励起され、これらの波長をシフトさせていたが、実施形態３ではＸ線によって励起される点にある。上述した実施形態と共通する部分については同一の引用番号を付し、詳細な説明を省略する。

発光装置６０は、図１２に示すように、カソード電極１１と、ガラス管１４と、配線１５ａ，１５ｃと、直流電源１６と、蛍光体層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂと、導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂと、を備える。

蛍光体層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂは、図１２〜図１４に示すようにガラス管１４上に形成される。蛍光体層６１Ｂ，６１Ｇは、それぞれＸ線が入射されると青色、緑色の光を発する層であり、これらの蛍光体が所定割合で分散されている。具体的に、本実施形態では青色の蛍光体としてＣａＷＯ_４を、緑色の蛍光体としてＧａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂを用いる。なお、本実施形態では、Ｘ線励起層６２において、電子によってＸ線（０．０１ｎｍ〜１０ｎｍの波長の電磁波）が励起されるため、Ｘ線を比較的波長の長い赤色の光まで１つの蛍光体によって波長をシフトさせることは難しい。従って、赤色の光を発する蛍光体層６１Ｒを、図１４に示すように蛍光体層６１Ｒ１と６１Ｒ２との２層構造に形成する。蛍光体層６１Ｒ２には、橙色の光を発する蛍光体を分散させ、この層においてＸ線を橙色の光（６００ｎｍ〜６２０ｎｍ）にシフトさせる。そして蛍光体層６１Ｒ２から発せられた橙色光を蛍光体層６１Ｒ１によって赤色の波長域にシフトさせる。具体的に、橙色の蛍光体としては（Ｙ，Ｓｒ）Ｔａ_４：Ｎｂを、赤色の蛍光体としてＣａＳｉＮ_３：Ｅｕを用いる。

また、蛍光体層６１Ｒ，６１Ｂ，６１Ｇから発せられる光の強度の比は、例えば、蛍光体を分散させる濃度、それぞれの面積比を変化させることにより調節する。

導電体層（Ｘ線励起層）６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂは、カソード電極１１と導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂとの間の電位差によって加速された電子が衝突することによってＸ線を励起することが可能な材料、具体的にはＡｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ等の金属から形成される。金属は一般に導電性を有するため、Ｘ線を励起するための層をアノード電極としても機能させることが出来る。このようにＸ線励起層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂは、アノード電極としても機能する。また、Ｘ線励起層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂとして高反射性の金属を用いると、発光装置６０から発せられる光を反射させることができ、取り出し効率を高めることができるため、好ましい。

また、本実施形態では、それぞれの蛍光体層から光を発するか、否かを導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂに印加する電圧によって調節する。上述したように発光装置６０は、カソード電極１１から発せられた冷電子が正の電荷を有するアノード電極に引きつけられ、この際冷電子が蛍光体層に衝突することにより発光する。従って、冷電子が蛍光体層に衝突すれば発光し、衝突しなければ発光しないため、導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂへの印加電圧を調節することにより、発光を調節することが出来る。

具体的には、図１５に示すように、例えばＲのみ消灯して、シアン光（Ｇ及びＢ）を照射する場合は、カソード電極１１の電圧を０ｋＶとした上で、導電体層６２Ｇ，６２Ｂに印加する電圧を１０ｋＶとし、一方、導電体層６２Ｒは０ｋＶとする。これにより、カソード電極１１から発せられた冷電子は、導電体層６２Ｒには導かれず、更には蛍光体層６１Ｒに衝突することがないため、蛍光体層６１Ｒから光が発せられることはない。同様に、Ｂを消灯してイエロー光を照射する場合は、導電体層６２Ｂの電位を０ｋＶとし、導電体層６２Ｒ，６２Ｇに印加する電圧を１０ｋＶとすればよく、Ｇを消灯してマゼンタ光を照射する場合は、導電体層６２Ｇの電位を０ｋＶとし、導電体層６２Ｒ，６２Ｂに印加する電圧を１０ｋＶとすればよい。太陽光に近い白色光を点灯する場合は、ＲＧＢの各色に対応する導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂに例えば１０ｋＶの電圧を印加する。このように、導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂの電位を適宜調節して発光する部位のみ電位差を生じさせることにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、イエローと、マゼンタと、シアンと、太陽光に近い白色と、の合計８色の光を発することが可能である

本実施形態では、ガラス管１４上に蛍光体層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂを形成し、さらに蛍光体層６１Ｂ，６１Ｇ，６１Ｒを覆うように導電体層（Ｘ線励起層）６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを形成する。これにより、Ｘ線励起層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂから発せられるＸ線を青色、緑色、赤色の波長へとシフトさせることにより、太陽光のスペクトルに近い白色光を発する発光装置を得ることができる。

本実施形態では特に、電子によりＸ線を発する材料が導電性を備えるため、これをアノード電極として機能させることができ、アノード電極を省略することが可能である。従って、太陽光に近い白色光を得られるばかりでなく、構造がより簡略化され、製造工程が簡略化された発光装置を提供することが出来る。

また、本実施形態では、蛍光体層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ上に導電体層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを設け、導電体層に印加する電圧を調節することにより、それぞれの蛍光体層から光を発するか、否かを調節することができる。これにより、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）と、Ｒ及びＧ（イエロー）と、Ｒ及びＢ（マゼンダ）と、Ｇ及びＢ（シアン）と、ＲＧＢ全て（太陽に近い白色光）と、の合計８色の光を発することが可能である。

なお、アノード電極１２と、蛍光体層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂとの間にそれぞれ極薄い透明保護膜を介在させてもよく、また蛍光体層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ同士の間に極薄い透明保護膜を設けていてもよい。

本発明は上述した実施形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、蛍光体層の配置としてストライプパターンを例に挙げて説明したが、各色の面積比を保つことができれば、パターン形状、配置は上述した例に限られない。

また、上述した実施形態１ではＺｎＳ：Ａｇ（Ｂ）と、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ（Ｇ）と、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（Ｒ）の発光面積比を２．３：１：０．３の割合となるので、それぞれのガラス管１４外への出射面積の比が、１：１：０．３となるものと、ＺｎＳ：Ａｇ（Ｂ）と、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ（Ｇ）と、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（Ｒ）の発光面積比を２．４：１：０．４の割合となるので、それぞれのガラス管１４外への出射面積の比が、１：１：０．４となるものとを例に挙げて説明したが、蛍光体として用いる物質及び割合は上述した実施形態に限られない。

また、上述した各実施形態において、カソード電極１１とアノード電極１２、６２との間にグリッド電極を配置させてもよい。グリッド電極は冷電子の通り道に貫通孔のある金属板であり、所定の電圧を印加することによって、カソード電極１１から冷電子を誘引させる。

また、上述した各実施形態では、アノード電極１２がガラス管１４内壁面に形成されているが、これに限られずガラス管１４内であれば、ガラス管１４に直接接しなくてもよく、また、アノード電極１２の透光性を有する導電材料をガラス基板等の透明基板上に被膜して、ガラス基板及び透光性導電材料膜をガラス管１４内に配置させてもよい。

また、上述した各実施形態では発光装置としてＦＥＬを例に挙げて説明したが、このような発光領域を画素として複数備えたフラットなパネル構造のＦＥＤ（Field Emission Display）として利用することもできる。
また、上述した各実施形態では、ＤＣ駆動であっても、パルス駆動であっても発光又は表示が可能となる。

本発明の実施形態１に係る発光装置の構成例を模式的に示す図である。 第１の蛍光体層及び第２の蛍光体層を示す平面図である。 図２に示すＡ−Ａ線断面図である。 赤（Ｒ）のみを消灯する場合の発光装置の構成例を模式的に示す図である。 太陽光スペクトルの相対強度を示すグラフである。 本実施形態の発光装置から発せられる光のスペクトルを示すグラフである。 本実施形態の発光装置から発せられる光の太陽光に対する強度比を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る発光装置の構成例を模式的に示す図である。 第１の蛍光体層及び第２の蛍光体層を示す平面図である。 図９に示すＢ−Ｂ線断面図である。 赤（Ｒ）のみを消灯する場合の発光装置の構成例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置の構成例を模式的に示す図である。 第１の蛍光体層及び第２の蛍光体層を示す平面図である。 図１３に示すＣ−Ｃ線断面図である。 赤（Ｒ）のみを消灯する場合の発光装置の構成例を模式的に示す図である。

符号の説明

１０，４０，６０・・・発光装置、１１・・・カソード電極、１２・・・アノード電極、１４・・・ガラス管、１５ａ，１５ｃ・・・配線、１６・・・直流電源、２１Ｒ，２１Ｇ，４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ・・・第１の蛍光体層、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ，４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ・・・第２の蛍光体層、６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ・・・蛍光体層、２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ，４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ，６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ・・・導電体層

Claims (3)

1. 電界放出によって、電子を発生する第１の電極と、
   前記第１の電極と対向するように設けられた第２の電極と、
   前記第２の電極上に形成された第１の蛍光体層と、
   少なくとも前記第１の蛍光体層上に形成された第２の蛍光体層と、
   前記第２の蛍光体層上に形成された導電体層と、を備え、
   前記第２の蛍光体層は、前記第１の電極から発せられた電子によって第１の波長の光を放出し、
   前記第１の蛍光体層は、前記第２の蛍光体層から発せられた前記第１の波長の光を吸収し、前記第１の波長より長波長の光を発し、
   前記導電体層の電位を調節することにより、前記第２の蛍光体層から発せられる光を調節し、
   前記第１の蛍光体層は、第１の蛍光体が分散された第１の層と、第２の蛍光体が分散された第２の層とを備え、
   前記第２の蛍光体層には、第３の蛍光体が分散されており、
   前記第２の蛍光体層は、前記第１の蛍光体層の前記第１の層と前記第２の層との上と、前記第２の電極上に形成され、
   発光装置から発せられる光は、４００〜４５０ｎｍの波長域において太陽光に対する強度比が、＋１０〜−８０であり、４５０〜７００ｎｍの波長域において太陽光に対する強度比が、＋５０〜−４０であり、
   前記強度比は、５００ｎｍ以下の太陽光の波長のスペクトルのピークを１００として規格化した太陽光の相対的スペクトル曲線に基づいて、（前記第１の蛍光体層及び前記第２の蛍光体層の波長強度−太陽光の波長強度）×１００／太陽光の波長強度、の式から算出した値であることを特徴とする発光装置。
2. 前記第１の波長は、５００ｎｍ以下に少なくとも１つのピークを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２の蛍光体層から発せられる前記第１の波長の光は、紫外光であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

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