WO1992016011A1 - Light projecting device - Google Patents

Description

明

光 照 射 装 置

技 術 分 野 本発明 は 、 力 ソ 一 ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 現像 を 用 い て発光 さ せ る 光照射装置 に 関す る 。

田

背 景 技 術 従来の光照射装置 は、 真空 中 で電子放 出体 と し て単純 に絶縁体の基板上 に タ ン グ ス テ ン 線等の フ ィ ラ メ ン ト を 設置 し て通電 し 、 熱電子を放出 さ せ て か ら こ れを電場で 加速 し 、 光照射装置 中 の 空間 に コ イ ル状で宙吊 り に 設置 し て あ る グ リ ッ ド、電極を用 い て加速 し た電子を制御 し て 粉末状の蛍光体 を塗布 し て形成 し た 蛍光体層 に 衝突 さ せ て発光 さ せ 、 こ の 蛍光体層 を設置す る 透明 な光透過板を 通過 さ せ て 、 空気中 に取 り 出 し て い た 発明が解決 し ょ う と す る ϋ 屈 し カヽ し 、 前述の 光照射装 置 で は以下の よ う な技術課題 が の っ た

( 1 ) 高輝度光源 と し て の 光照射装置 を得 よ う と す る と 電子放出体 に 高密度電流を 流 さ な け れ ば な ら ず、 電子 放 出体の寿命が極端 に短 く な る 。

( 2 ) 細長 い光源や照射面積の 大 き な 光源 を構成 し よ う と す る と 、 熱電子放 出体 で あ る フ ィ ラ メ ン ト を長 く し な け れ ばな ら ず、 フ ィ ラ メ ン ト の 支持が非常に 困難で あ る と と も に機械的振動 に弱 く な る 。 ま た熱電子を を効率 よ く 発生 さ せ る た め に フ ィ ラ メ ン ト の 電気抵抗を高抵抗 で均一 に な る よ う に形成 し な け ればな ら ず、 こ の た め フ ィ ラ メ ン ト の加工や形成が非常 に 困難で あ る 。

( 3 ) 電子の放射分布を一定 と す る た め に は制御電極 であ る グ リ ッ ドの設置密度を変え て空間中 に 宙釣 り で保 持 し た り 、 電子を制御す る 別の電極を設置 し な け ればな ら ず、 装置が複雑 に な っ た り 、 組立が困難 と な る 。

( 4 ) 細長い光源や照射面積の大 き な光源を構成 し よ う と す る と 、 電子放出体であ る フ ィ ラ メ ン ト を長 く し な ければな ら ず、 機械振動 に弱 く な つ て断線 し 交換が不可 能に な っ た り 、 装置の寿命が短 く な る 。

( 5 ) 電子放出体 は通電発熱等で熱電子を放出す る 際 に そ の設置手段を加熱 さ せ る た め に 、 設置手段 に 熱膨張 を発生 さ せ、 電子放出体 に引 き ち ぎ る よ う な応力 を加え る 事 に な っ て局部的 に細 く な っ た り 機械的 に破壌 さ れや す く な り 、 ま た局部的 に細 く な つ た部分 は電流密度が過 度に な つ て不均一な発熱や溶融被断が発生す る 。

( 6 ) 電子放出体を設置す る 手段 と し て単純な 扳状体 を用 い た た め電子放 出体を通電発熱 さ せ て も 熱電導体 に よ り 冷却 さ れやす く な つ て い て、 効率良 く 熱電子を放 出 す る 事がで き な い。

( 7 ) 電子を制 ©す る グ リ ッ ド電極が宙釣 り に 設 置 し て あ る た め に 不安定で あ り 、 機械的振動や衝撃 に 弱 い ば か り で な く 組立が困難で あ る 。

( 8 ) グ リ ッ ド の 設置場所 に よ っ て、 電子 の 制御電圧 や そ の 他の制御条件が変化す る た め に 、 光照射装置 を組 立て る 際 に 、 グ リ ツ ド の 設置工程が困難 に な る 。

( 9 ) 蛍光体 に衝突す る 電子流 は光照射装置 の 形状 に 左右 さ れ、 理想的 な 分布 に な る よ う に 蛍光体層 に 電子を 照射す る こ と が困難で あ る 。

( 1 0 ) 蛍光体層 を塗布等の 手段で形成す る 際 に 、 蛍 光体層 を構成す る 蛍光体粒子間 に 空隙がで き 、 蛍光体層 に加速電界を 印加 し て も 空隙部分の誘電率が低 い た め に 蛍光体粒子間の 空隙部分で局部放電 に よ る エ ネ ル ギー 損 失 を 発生す る な ど し て外部発光効率が低下 し た り 、 蛍光 体粒子を損傷 し た り す る 。

( 1 1 ) 蛍光体層 を形成す る 際 に そ れを構成す る 蛍光 体粒子間 に 空隙があ り 、 蛍光体粒子内 で発光 し た 光 は そ の 粒子表面で 内部反射 し て し ま い 空隙部分 に 出 て 来 に く い た め に外部発光効率が低下す る 。

( 1 2 ) 蛍光体 は一般 に 屈折率が高 く 、 蛍光体 か ら の 発光 は蛍光体層や光透過板 お よ び空気 と の 界面で部分的 な 全反射を繰 り 返 し て減衰 し 、 外部発光効率が低下す る .

( 1 3 ) 蛍光体の 熱電導度が一般的 に 小 さ い た め に 電 場を用 い て電子を加速 し て衝突 さ せ た場合 に 発生す る 熱 が他 に 伝達 し に く い - そ の た め 光照射 中 に 蛍光体 の ' 度 が上昇 し て発光特性や寿命の 信頼性 を低下 さ せ る 。

ま た 全体の放熱を良好に す る と 、 熱電子放 出体の 温度 を'低下 さ せ、 熱電子放 出量が少な く な つ て発光量が低下 す る 。

( 1 4 ) 光透過板を通 じ て外部 に放 出 さ れ る 光 は広 い 角度で散乱 し て、 照射面上の照度が低下す る 。

( 1 5 ) そ の他の 材料中 よ り 蒸発気体が装置製造直後 や一定時間通電後 に 発生 し 、 真空度が低下す る の を 防止 す る た め に、 気体捕獲剤を装置内 に設置 し 、 ヒ ー タ で加 熱蒸発後す ぐ に低温 と な っ て い る他の 部分 に凝縮 さ せ 同 時に残留気体を取 り 込ん で装置内 の 真空度を 向上 さ せ て い た。 と こ ろ が、 装置を構成 し て い る 材料 に熱電導があ る た め に、 気体捕獲剤を加熱す る 傺 に不要な 部分を長時 間加熱 し て し ま い 、 し ば し ば装置 を破壌す る 。

( 1 6 ) 高輝度発光を行 う 場合 に は蛍光体層 に 照射す る 電子の密度を上 げね ばな ら ず、 蛍光体層の 熱劣化ゃ電 子流 に よ る ス パ ッ タ リ ン グ等の損傷が発生す る 。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的 は、 寿命が長 く 、 機械的振動 に 強 く 、 そ し て高電流密度の通電を行な っ て も 安定 に作動す る 光照 射装置を提 ^す る こ と に あ る 。

本発明の他の 目 的 は所望の 分布で蛍光体層 に熱電子を 照射で き る 光照射装置を提俟す る こ と に あ る 。

本発明の別の 目 的 は蛍光 層か ら の 発光光を効率良 く 0 一 外部へ取出せ る 光照射装置 を 提供す る こ と に あ る 。

上記の 目 的 を達成す る た め に 、 本発明 は通電 に よ り 加 熱 さ れて熱電子を放 出 す る 電子放 出体 と 、 該放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て、 前記電子放出体 は ホ ウ 化 ラ ン タ ン 化合物 を 含 む こ と を特徵 と す る 光照射装置 を 提供す る も の で あ る 。

さ ら に本発明 は 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を放 出 す る 電子放 出体 と 、 該放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光 す る 蛍光体 と を備 え た光照射装置 に お い て、 前記電子放 出 体 は タ ン グ ス テ ン 、 タ ン タ ル 、 モ リ ブ デ ン 、 ク ロ ム 酸 ィ匕 タ ン タ ル 、 酸化 ル テ ニ ウ ム 、 酸化珪素の タ ン タ ル化合 物の 中の少な く と も 1 つ を含む こ と を 特徴 と す る 光照射 装置 を提供す る も の で あ る 。

さ ら に本発明 は 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を放 出 す る 電子放 出体 と 、 該放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光 す る 蛍光体 と を備 え た光照射 に お い て、 前記電子放 出体 は、 通電 さ れ た 時 に 示す電気抵抗値が部位 に よ っ て異な る 材料を 含む こ と を 特徵 と す る 光照射装置 を提供す る も の で あ る 。

さ ら に本発明 は 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を 放 出 す る 電子放 出体 と 、 該放出 さ れ た 熱電子が衝突 し て 発光 す る 蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て、 前記電子放 出体 は複数の 電子放 出部材を 含み 、 該電子放 出 部材 と 同 数の 該電子放 ώ部材 に 通電す る 通電手段を備 え 、 該通電 手段 に よ り 前記複数の電子放出部材が順次通電 さ れて熱 電子を放出す る こ と を特徵 と す る 光照射装置を提供す る も の であ る 。

本発明 は さ ら に、 所定の熱膨張係数を有す る 材料を含 み、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放 出す る 電子放 出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、 前記電子放出体 に含 ま れ る 材料の熱膨張係数 よ り 小 さ い 熱膨張係数を有す る 材料 を含み、 前記電子放出体を前記装置内 に設置す る 設置部 材を備え た こ と を特徴 と す る 光照射装置を提供す る も の で の る 。

本発明 は さ ら に、 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出 す る 電子放出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発 光す る 蛍光体 と 、 所定の電圧が与え ら れて前記放出 さ れ た熱電子の動 き を制御す る 制御電極を備え た光照射装置 に お い て、 清を有 し 、 前記制御電極を前記装置内 に設置 す る 設.置手段を備え、 前記溝内 に前記電子放出体を収納 す る こ と を特徵 と す る 光照射装置を提供す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放 岀 す る 電子放出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発 光す る 蛍光体 と 、 所定の 電圧が与え ら れて前記放 出 さ れ た熱電子の動 き を制御す る 制御電極を備 え た光照射装置 に お いて、 前記制御電極 は前記放出 さ れた熱電子を通過 さ せ該熱電子を前記蛍光俸方向 に集束 さ せ る ス リ ッ ト を 有す る こ と を特徵 と す る 光照射装置 を提供す る も の で あ

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本発明 は さ ら に 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を放 出 す る 電子放 出体 と 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て 発 光す る 蛍光体 と を備 え た光照射装置 に お い て、 磁場 を 発 生 し 、 該磁場 に よ り 前記放 出 さ れ た 熱電子を前記蛍光体 方 向 に 集束 さ せ る 磁石を 有す る こ と を特徴 と す る 光照射 装置 を提供す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を 放 出 す る 電子放 出体 と 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発 光す る 蛍光体 と を備 え た光照射装置 に お い て、 前記蛍光 体上 に固定 さ れ、 前記放 出 さ れた熱電子が前記蛍光体 に 衝突す る 速度を制御す る 制御手段を 備 え た こ と を 特徴 と す る 光照射装置を提供す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を 放 出 す る 電子放 出体 と 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発 光す る 所定の誘電率を有す る 蛍光材料を含む蛍光体 と を 備 え た光照射装 置 に お い て、 前記蛍光体 は さ ら に 、 前記 蛍光材料の誘電率 よ り も 大 き い誘電率を 有す る 材料 を 含 む こ と を特徵 と す る 光照射装置 を提供す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に 、 通電 さ れて熱電子を放 出す る 電子放 出体 と 、 該放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光す る 所定 の 屈折率を有す る 蛍光材料 を 含む蛍光体 と を備 え た 光照射 装置 に お い て前記蛍光体 と さ ら に 、 前記蛍光材料 の 屈 折 率よ り 小 さ く 且つ 1 よ り 大 き い屈折率を有す る 材料を含 む こ と を特徵 と す る 光照射装置 を提供す る も の であ る 。

本発明 は さ ら に、 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出 す る 電子放出体 と 、 該放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光 す る 所定の 第 1 の屈折率を有す る 蛍光材料を含む、 所定 の第 2 の屈折率を有す る 蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、 前記蛍光体 は さ ら に、 前記第 2 の屈折率 よ り 大 き く 、 前記第 1 の屈折率 よ り 小 さ く 且つ 1 よ り 大 き い屈 折率を有す る 材料を含む こ と を特徵 と す る 光照射装置を 提供す る も の であ る 。

本発明 は さ ら に、 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出 す る 電子放出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発 光す る 所定の第 1 の熱伝導度を有す る 蛍光材料を含む蛍 光体 と を備え た光照射装置 に お い て、 所定の 第 2 の熱伝 導度を有す る 材料を含み、 前記電子放 出体を前記装置内 に設置す る 第 1 の設置部材 と 、 所定の 第 3 の 熱伝導度を 有す る 材料を含み、 前記蛍光体を前記装置内 に設置す る 第 2 の設置部材 と を備え、 前記第 2 の 熱伝導度 は 、 前記 第 1 の熱伝導度又 は前記第 3 の 熱伝導度 よ り 小 さ い こ と を特徴 と す る 光照射装置 を提俟す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出 す る 電子放出体 と 、 前記放 出 さ れた 熱電子が衝突 し て発 光す る 蛍光体 と 、 該発光 し た光を外部 に取 り 出す光透過 板 と を備え た先照射装置 に お い て、 前記光透逼板 と 一体 に設 け ら れ、 前記発光 し た光 を 外部の 所定の 方向 に 集束 さ せ る 集光手段を備 え た こ と を特徴 と す る 光照射装置 を 提供す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を放 出 す る 電子放 出体 と 、 前記放 出 さ れ た熱電子が衝突 し て発 光す る 蛍光体 と を備 え た光照射装置内 に 発生す る 気体 を 気体捕獲剤 を加熱 し て捕獲す る 気体捕獲方法 に お い て 、 前記光照射装置 内部の 、 前記電子放 出体及 び蛍光体か ら 最 も 離れ た部位 に前記気体捕獲剤 を配置 し 、 前記光照射 装置の 外部か ら エ キ シ マ レ 一 ザ光 を前記気体捕獲剤 に 照 射 し て前記気体捕獲剤 を加熱す る こ と を特徴 と す る 気体 捕獲方法を提供す る も の で あ る 。

本発明 は さ ら に 、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を放 出 す る 電子放出体 と 、 前記放出 さ れ た熱電子が衝突 し て発 光す る 蛍光体 と を一組 と し て 、 こ れ を複数組備 え た光照 射装置 に お い て、 各組 の 前記蛍光体か ら 発光す る 光を 混 合 し て前記装置外部 に放 出す る 光混合体備 え た こ と を 特 徵 と す る 光照射装置 を提供す る も の で あ る 。

図面の 簡単 な 説明

第 1 図 は本発明 の 第 1 実施例 の主要構成 を 示 し 、 第 2 図 は本発明 の 第 1 実施例 の 主要構成 を 説明 す る た め の 部分断面図 を 示 し 、

第 3 図 は本発明 の 第 1 実施例 の 動作を説明す る 主要構 成部分 の 断面図 を 示 し'、 第 4 図は本発明 の第 2 実施例で用 い ら れ る 電子放 出体 を示 し、

第 5 図 は本発明の 第 2 実施例で用 い ら れ る 電子放 出体 の変形例の一つ を示 し 、

第 6 図は本発明の第 2 実施例で用 い ら れ る 電子放出体 の変形例の一つ を示 し 、

第 7 図 は本発明 の第 2 実施例で用 い ら れ る 電子放出体 の変形例の一つ を示 し、

第 8 図 は本発明 の 第 2 実施例で用 い ら れ る 電子放出体 の変形例の一つ を示 し、

第 9 図 は本発明 の第 2 実施例 で. い ら れ る 電子放 出体 の変形例の一つ を示 し、

第 1 0 図 は本発明の第 3 実施例の主要構成を示 し 、 第 1 1 図は本発明の 第 3 実施例の主要構成を説明す る た め の部分靳面図を示 し 、

第 1 2 図 は本発明の 第 4 実施例の動作を説明す る 主要 構成部分の 断面図を示 し 、

第 1 3 図は本発明の 第 4 実施例 の変形例 の一つ を示す 主要構成部分の 断面図を示 し 、

第 1 4 図は本発明 の 第 4 実施例の変形例の一つ を 示す 主要構成部分の 断面図を示 し 、

第 1 5 図 は、 本発明 の 第 4 実施例で ¾ い ら れ る 電子放 1 一 出体の 一例 を示 し 、

第 1 6 図 は、 本発明 の 第 4 実施例で用 い ら れ る 電子放 出体の 設置状態を 示 し

第 1 7 図 は本発明 の 第 5 実施例 の主要構成 を示 し 、 第 1 8 図 は本発明 の 第 5 実施例 の主要構成を説明す る た め の 部分断面図を 示 し 、

第 1 9 図 は本発明 の 第 5 実施例 の動作を説明す る 主要 構成部分の 断面図 を 示 し 、

第 2 0 図 は本発明 の 第 6 実施例 の 主要構成を 示す図を 示 し 、

第 2 1 図 は本発明 の 第 6 実施例 の 主要構成を説明す る た め の 部分断面図を 示 し 、

第 2 2 図 は本発明 の 第 6 実施例 に 関わ る 制御電極の 設 置状態を示す主要構成部分の 断面図を示 し 、

第 2 3 図 は本発明 の 第 6 実施例 に 関わ る 制御電極 の一 例 の 設置状態を示 し 、

第 2 4 図 は第 2 3 図 に 示 し た制御電極を用 い た場 合の 発光分布を示 し 、

第 2 5 図 は本発明 の 第 6 実施例 に 関わ る 制御電極 を 用 い な 力、 つ た場合の 発光分布を 示 し 、

第 2 6 図 は本発明 の 第 6 実施例 に 用 い た制御電極 の一 例 を 示す主要構成部分の 断面図を示 し 、

第 2 7 図 は本癸明 の 第 6 実施例 に 用 い た制御電極 の 別 例 を示す主要構威部分 の 断面図 を示 し 、 第 2 8 図は本発明の 第 7 実施例 の 主要構成を 示す図を 示 し 、

第 2 9 図は本発明 の 第 7 実施例 の 主要構成を説明す る た め の部分断面図を示 し 、

第 3 0 図 は本発明 の 第 7 実施例 の 動作を説明す る 主要 構成部分の 断面図を示 し 、

第 3 1 図 は本発明の 第 7 実施例 に お け る 制御電圧対輝 度特控を示 し、

第 3 2 図 は本発明 の 第 8 実施例 の動作を説明す る 主要 構成部分の 断面図を示 し 、

第 3 3 図 は本発明の 第 8 実施例の動作を さ ら に説明す る主要構成部分の 断面図を示 し 、

第 3 4 図は第 3 3 図 に お け る 電子放出体 と ス リ ッ 卜 穴 と の位置関係を拡大 し て示 し 、

図 3 5 図 は本発明の 第 8 実施例 に 関わ る 制御電極の設 置状態を示す主要構成部分の 断面図を示 し 、

第 3 6 図は本発明 の 第 8 実施例 に 関わ る 制御電極の一 例を示す図を示 し 、

第 3 7 図 は本発明の 第 9 実施例の主要構成を示す図を 示 し 、

第 3 8 図 は本発明 の第 9 実施例 の 動作を説明す る 主要 構成部分の断面図を 示 し 、

第 3 9 図は本発明 の 第 9 実施例 に お け る 制御電圧が零 の場合の 発光分杏を示 し 、 第 4 0 図 は本発明 の 第 9 実施例 に お け る 制御電圧 を 印 加 し た場合の 発光分布を示 し 、

第 4 1 図 は本発明 の 第 1 0 実施例 の 動作を説明す る 主 要構成部分の 断面図を示 し 、

第 4 2 図 は本発明 の 第 1 0 実施例 に 関わ る 蛍光体層 の —例 を示す部分断面図を 示 し 、

第 4 3 図 は本発明 の 第 1 1 実施例 の 動作を説明す る 主 要構成部分の 断面図を 示 し 、

第 4 4 図 は本発明 の 第 1 2 実施例 の 動作を説明す る 主 要構成部分の 断面図を 示 し 、

第 4 5 図 は本発明 の 第 1 3 施例 の 主要構成を示す 図を 示 し 、

第 4 6 図 は本発明 の 第 1 3 実施例 の 動作を説明す る 主 要構成部分の 断面図を示 し て い る 。

発明 を実施す る た め の 最良 の 形態 ま ず本発明 の 光照射装置 の 第 1 実施例 に つ い て説明す る 。 第 1 図及 び第 2 図 に 示す よ う に基板 1 上 に は、 熱電 子を放 出す る 電子放 出体 2 と 、 こ れ を設置す る た め の 絶 緣台 3 が設 置 さ れて い る 。 電子放 出体 2 は ヒ ー タ 電極 4 及 び 4 1 に電気的 に連結 さ れて い る 。

基板 1 上 に は 第 1 図 に 示す よ う に ケ ー ス 5 力〈 シ ー ル材 6 を用 い て融着 に よ っ て封止 さ れ て い る 。 ケ ー ス 5 に は 光取 り 出 し 用 窓 7 が形成 さ れて い る 。 窓 7 に は 第 2 図 に 示す よ う に 光透過板 1 0 が シ ー ル材 6 と 同等の 材料で融 着 さ れ、 封止 さ れて い る 。 光透過板 1 0 上 に透明電極 9 が形成 さ れ、 そ の上 に蛍光体層 8 が形成 さ れて い る 。 ケ ー ス 5 と 基板 1 と の 融着 は真空中で行な わ れ、 ケ ー ス 5 内 は融着後 も 0 . 0 0 1 P a 以下の圧力 と な る よ う に真 空が保持 さ れて い る 。

ケ ー ス 5 に は第 1 図 に示す よ う に 穴 1 1 が形成 さ れて お り 、 そ の 中 に高圧電極 1 3 が封止材 1 2 に よ っ て 内部 の真空度 と 電気的絶縁性 と が保た れ る よ う に設置 さ れて い る 。 高圧電極 1 3 は ケ ー ス 5 の 内 部の真空中 に お い て 透明電極 9 と 電気的 に接続さ れて い る 。 ま た電子放出体 2 は そ の 断面積を小 さ く 形成 し てあ り 、 通電発熱 さ せて 温度上昇が容易 に な る よ う に し てあ る 。 電子放出体 2 の 外側 に は二次電子放出層 1 4 が塗布 さ れてお り 通電発熱 で放岀 さ れ る 熱電子の何倍かの二次電子を放出 で き る よ う な構造 に し て あ る 。

次 に本発明の概略の動作を説明す る 。

ヒ ー タ 電源 1 5 を第 1 図 に 示す よ う に ヒ ー タ 電極 4 、 4 1 に接続 し 、 所定の 電流で第 2 図 に示す電子放 出体 2 に逼電 し て熱電子を放出す る 。 こ れ に よ り 二次電子放 出 層 1 4 よ り 多量の二次電子が放出 さ れ る 。 熱平衡 に 到達 し て 力、 ら 、 ヒ ー タ 電極 4 と 高圧電極 1 3 間 に 高圧電極 1 3 側が容易 に な る よ う に 電圧電源 1 6 を用 い て 1 0 0 V 〜 2 0 k V の 高電圧を 印加す る 。 こ れ に よ り 、 二次電 子が電場 に よ っ て加違 さ れ て蛍光体層 8 に衝突 し 、 カ ソ 一 ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 発光が生 じ る 。 こ の 発光が外部取 り 出 し 光 1 7 と し て放 出 さ れ る 。

第 3 図を用 い て、 本発明 に 係 わ る 動作を詳細 に 説明す る ο

二次電子放 出層 1 4 か ら 放 出 さ れ た多量の 二次電子 ビ ー ム 1 8 が電子放出体 2 と 透明電極 9 間 に 印加 さ れ た 高 電圧が形成す る 電場 に 従 っ て蛍光体層 8 方 向 に加速 さ れ 衝突す る 。

蛍光体層 8 の 表面 に は第 3 図 に 示す よ う な 導電性 ま た は 反 動 電 性 材 料 で 形 成 し た 帯 電 防 止 電 極 1 9 が 厚 さ 0 . 0 0 5 ^ π！ 〜 2 m の 間で均一あ る い は不均一 に形 成 さ れ、 かつ透明電極 9 と 電気的 に接続 さ れて蛍光体層 8 表面への電荷の 滞留 を 防止 し て.い る 。 こ れ に よ り 、 蛍 光体層 8 表面への電荷滞留 に よ る 空間電場 の ゆ がみ ゃ電 界強度の 局所的 な バ ラ ツ キ を 低減 さ せ る 事がで き る 。 従 つ て、 二次電子 ビ ー ム 1 8 を 蛍光体層 8 方 向 に均一 に 加 速 · 衝突 さ せ る こ と がで き 均一 な 発光を さ せ る こ と がで き 、. さ ら に ケ ー ス 5 と 基板 1 と で形成 さ れ る 内部空間 に 存在す る 有機ガ ス 等 の 蛍光体層 8 表面へ の 焼 き 付 き を 防 止で き る 。

ケ ー ス 5 は熱伝導性が良好で気体透過係数が小 さ い 金 属、 ま た は ア ル ミ ナ 等 の セ ラ ミ ク ス類や ガ ラ ス を 用 い た シ ー ル 材 6 に は 低 融 点 ガ ラ ス や 低 融点 合金類 を 用 い て 1 3 0 て 〜 9 0 0 °C の 範囲 で加熱溶融 さ せ る こ と に よ り 封止を行 つ た。

電子放出体 2 は高融点高抵抗材料で あ る ホ ウ 化 ラ ン タ ン化合物を単独で、 ま た は ラ ン タ ニ ド系希土類元素の 6 ホ ウ 化物 と を組み合わせ、 も し く は熱絶縁性耐熱セ ラ ミ ク ス と を組み合わせて用 い た。 こ れ ら の 材料は通常の光 照射装置の電子放出体 に使用 さ れ る 夕 ン グ ス テ ン等の金 属 と 比較 し て同一の 高電流密度通電を行 つ た場合 に寿命 が 1 0 倍以上 も 長 く な つ た。 従 っ て、 同様な構造で光照 射装置を構成 し 1 0 倍 も の 高輝度で光を放出 さ せ な が ら 使用 し て も 本実施例 の光照射装置 は寿命が長 く な り よ り 信頼性が向上 し た。

ま た電子放出体 2 に はエ ル ビ ウ ム 、 ツ リ ウ ム、 ルテ チ ゥ ム を除 く ラ ン タ ニ ド系希土類元素の 6 ホ ウ 化物を用 い て も 良い。

さ ら に電子放 出体 2 は高融点高抵抗材料で あ る タ ン グ ス テ ン 、 タ ン タ ゾレ、 モ リ ブ テ ン 、 ク ロ ム 、 酸化 タ ン タ ル， 酸化ル テ ニ ウ ム 、 酸化珪素の タ ン タ ル化合物等の酸化物 で も 良 い。 ま た グ ラ フ ア イ ト カ ー ボ ン や不純物を 内在す る 導電性ダイ ア モ ン ド等で も 良 く 、 チ タ ン の炭化物や炭 化珪素、 ま た常温 ま た は高温 に お い て導電性 と な る よ う な そ の他 の導電控セ ラ ミ ク ス で も 良 い。

電子放出体 2 は使用す る 形状 に応 じ て各種の 蒸着ゃ ス パ ッ タ リ ン グ、 印刷等の薄膜製造方法や厚膜印刷並 び に 焼成等を ^み 合わせて形成す る 。 ま た単数 ま た は複数の 微細 な 細線ゃ箔を 用 い て も よ い 。

電子放 出体 2 は絶縁台 3 上 に 設 置 し て か ら 所定の 寸法 に加工 し て も 良 い し 、 加工後設置 し て も 良 い 、 切削加工 レ ー ザ加工、 化学的 ま た は電気化学的研磨加工 あ る い は こ れ ら の 組合せ ゃ フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一加工 に よ っ て 、 容易 に行 え る 。

電子放 出体 2 の通電電流 は 、 電子放 出体 2 を構成す る 材料 に よ っ て も 異 な る が、 電流 の 通過方 向 に 垂直 な 方 向 の電子放 出体 2 の 断面 に対 し て、 1 0 ⁴ A 〜 1 0 ⁹ A Z c m ² の 範囲で通電を行 っ た。

電流密度が大 き い ほ ど電子放 出体 2 の 寿命 も 短 く な る が、 放 出 さ れ る 二次電子 ビ ー ム 1 8 は増加 し 、 従 っ て外 部取 り 出 し 光 1 7 の 強度 も 増加す.る 。

電子放 出体 2 を厚 さ が 0 . 1 111 以上 0 . 1 m m以下 と な る よ う に形成す る と 光源の 大 き さ に 適 し た 熱電子放 出 を 効率的 に行 う こ と がで き た。 詳 じく は 、 電子放 出体 2 を 蒸着や ス ノ、。 ッ 夕 リ ン グ 、 ス ピ ン コ ー テ ィ ン グ、 C V D 等の薄膜形成装置 を用 い て形成す る 場合 は 、 '電子放 出 体 2 の 厚 さ は好 ま し く は 0 . 以上 以下で あ り 、 導電ペ ー ス ト 剤 を 用 い た 印刷 に よ り 形成す る 場合 は、 電子放出体 2 の 厚 さ は 1 m以上 0 . 1 m mが好 ま し い。 こ こ で電子放 出体 2 の 厚 さ を 0 . 0 未満 と し た場合 は 、 電子放 出体 2 を設置す る 絶縁台 3 の 表面 の 凹 凸 に よ り 形成 し た薄膜状電子放 出体 2 の 電気抵抗 に ム ラ が発生 し 、 通電に よ っ て局部的な溶断が見 ら れ る よ う に な り 安定な発光が得 ら れな い。 ま た厚 さ 力《 0 . l m m を超え る と 通電電流を極端に増加 さ せ た り 、 電子放出体 2 の 幅を極端に小 さ く せね ばな ら な く な り 、 電子放 出体 2 を安定 に高温 に保持す る 事や電子放出体 2 の 幅方向 の 精度の良い微細加工が困難 と な っ た。

次に本発明の光照射装置 の 第 2 実施例 につ い て説明す る 。 本実施例 に お い て は、 所望 の熱電子発生分布を得 る た め に、 形状を部位 に よ っ て異な ら せ た電子放出体を備 え た も の であ る 。

本実施例の光照射装置 に お い て は、 電子放出体以外の 構成要素は第 1 図、 第 2 図及び第 3 図を用 い て説明 し た 第 1 実施例 と 同様であ る の で、 電子放 出体及 び こ れを支 持す る 構成要素以外の説明並び に 図示 は省略す る 。

第 4 図に本実施例 に用 い た電子放岀体 2 a の 具体的 な 形状を、 こ れを支持す る 構成要素 と 共 に 示 し た。 た だ し 第 4 図 で は 分 か り や す く す る た め に 、 二次電子放出 層 1 4 を省略 し て描 い て あ る 。

第 5 図及び第 6 図 に本発明 に関わ る 電子放出体の 部分 の変形例を描い た部分構成図を示す。 こ れ ら の 変形例 は 、 電気抵抗が ほ ぼ均一な 材料で形成 さ れた電子放 出体 2 b 及び 2 c の厚さ 分布を変化 さ せ る こ と に よ り 電気抵抗分 布を変化 さ せた物であ る 。 第 5 図 は図 に 示す よ う に電子 放 出 俘 2 b の 上面 を 平坦 に し 、 第 6 図 は 、 電子放 岀 体 2 c の下面を平坦 に し た物で あ る 。 両構造 を 組 み 合わ せ て も 良 い。

第 7 図 に更 に 他 の 変形例 を 示す。

本例 で は電子放 出体 2 d の両端部分 に 、 電気抵抗 を変 化 さ せ る 成分を所定 の 分布を持つ よ う に偏在 さ せ た 電気 抵抗変化部分 2 0 1 を設置 し た物で あ る 。 電気抵抗変化 部分 2 0 1 は両端部 に な く て も よ く 、 ま た 2 箇所 に 限 ら ず所定の 分布 に構成で き る た め な ら 一箇所で も 良 い し さ ら に よ り 多 く の 部分 に設置 し て も よ い。

電気抵抗を変化 さ せ る 方法 は、 特定材料の 付着、 付着 後の加熱や電子等 の ビ ー ム 照射、 特定材料の 拡散、 溶解 混合、 第 3 成分の 形成、 イ オ ン 注入等を用 い る こ と がで さ る _c

第 8 図 に更 に 他 の 変形例 を示す。

本例で は 図 に 示 し た よ う に 、 電気抵抗の異 な る 材料で 構成 さ れた電子放 出体 2 0 2 、 2 0 3 及 び 2 0 4 を 部分 的 に組み 合わせ て一体 と し た物で あ る 。

第 9 図 に更 に 他 の 変形例 を示す。 ' 本例 で は 図 に 示す よ う に 、 2 枚 の 電子放 出 体 2 0 5 、 2 0 6 を重ね 合わ せ て一体 と す る こ と に よ っ て全体 の 電 気抵抗分布を所定の 分布 に 設定 し た も の で あ る 。 重ね 合 わせ る 電子放 出体 は必ず し も 異 な る 電気抵抗率で な く て も 良 い し 、 2 枚以上で も 良 い。

次 に本発明 の 光照射装置 の 第 3 実施例 を 示す。 第 1 0 図及び第 1 1 図 に 示す よ う に基板 1 上 に は、 複 数の電子放出体 2 を設置す る た め の 絶縁台 3 が設置 さ れ てお り 、 複数の電子放出体 2 は各 々 に対応 し て設置 さ れ た複数の ヒ ー タ 電極 4 、 及び 4 1 に 電気的 に連結 さ れて い る 。 複数の電子放出体 2 は長 さ 方 向 に垂直な面の 断面 積を小 さ く 形成 し て あ り 、 通電発熱 さ せて温度上昇が容 易 に な る よ う に し て あ る 。 各々 の 電子放 出体 2 の外側 に は二次電子放出層 1 4 が塗布 さ れて お り 通電発熱で放出 さ れた熱電子の 何倍か ら の二次電子を放 出で き る よ う な 構造に し てあ る 。

本実施例で は、 こ の二次電子放出層 1 4 は複数の電子 放出体 2 表面に単一に連続 さ せて設置 し たが、 こ れ以外 に複数の電子放 出体 2 の各々 に対応 し て各々 の二次電子 放出層 1 4 を分離 し て設置 し て も よ い。

第 1 0 図に示す よ う に ヒ ー タ 電源 1 5 を切換 ス ィ ッ チ 2 0 に よ っ て複数配置 し た ヒ ー タ 電極 4 、 4 1 の一組 に 接続す る 。 こ れ に対応 し て接続 さ れて い る 一つ の電子放 出体 2 に通電 し て所定の電流で熱電子を放出す る 。 熱平 均 に達 つ し た後 に高電圧を 印加す る た め の 高圧電源 1 6 の 陰極が複数の ヒ ー タ 電極 4 に共通 に接続 さ れ て い る 。

本実施例で は薄膜状の 電子放出体 2 を用 い た が こ の他、 単数ま た は複数本の細線か ら 構成 さ れ る フ ィ ラ メ ン ト を 電子放出体 2 と し て用 い て も 良 い。

本実施 に お け る 、 他の 構成要素 ί£ び に そ の 動作 は 第 1 、 2 図及 び第 3 図 を 用 い て説明 し た 第 1 実施例 と 同様で あ る の でそ れ ら の説明 を 省略す る 。

次 に 本発明 の 光照射装置の 第 4 実施例 を説明す る 。 本実施例 は、 電子放 出体か ら の 熱の 飛散を 少 な く す る こ と がで き る 絶縁台 を 備 え た も の で あ る 。

第 1 2 図 に 示す よ う に絶縁台 3 a は電子放 出体 2 を 頂 点 と し た 、 鋭角 を為す 凸状の 連続的 な 段差を有す る 。 こ の 段差の 形成 は 、 電子放 出体 2 を絶縁台 3 a 上 に 設置 し て か ら 所定の 寸法 に 加工 し て も 良 い し 、 絶縁台 3 a を加 ェ後設置 し て も 良 い 。 こ れ は切削加工、 レ ー ザ加工、 化 学的 ま た は電気化学的研磨加工あ る い は こ れ ら の 組合わ せゃ フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一加工 に よ っ て、 容易 に 行え る 本実施例 の形状 に絶縁台 3 a を加工す る 事 に よ り 、 電 子放出体 2 が発熱 し て も 絶縁台 3 a 側へ熱伝達 は 少 な く し か も 機械的強度 も 強 く 、 安定 に 電子放 出体 2 を 高温 に 保持で き た。 し か も 本実施例 の 形状で は電子放 出体 2 付 近が鋭角 と な っ て い る た め 、 効率的 に電界の 集中 が起 こ り 、 よ り 安定 に 均一 な 熱電子や二次電子が放 出 さ れ た た め に一層均一 な 発光が得 ら れ た。

第 1 3 図 は本実施例 の 変形例 を 示す主要部の 断面図 で あ る 。 図 に 示す よ う に絶緣第 3 b が方形の 断面を 有す る 本変形例で は、 電子放 出体 2 の 発熱が上記実施例 よ り 伝達 し に く く 、 発熱 と 高温保持及 び二次電子放 出 を 効率 的 に 行 う 事がで き る _c 第 1 4 図は他の 変形例 を示す主要部の 断面図で あ る 。 铯縁台 3 c は図に示す よ う に一部力く く びれて お り 、 電 子放出体 2 を設置 し て あ る 部分の 高温保持を よ り 有効に し た。 さ ら に二次電子放出体 1 4 の塗布及 び保持が容易 と な る よ う に し た。 本変形例で は二次電子放出体 1 4 の 有効表面積が大 き く 、 よ り 多 く の二次電子を取 り 出す事 がで き た。

本実施例の光照射装置の動作 は第 1 、 2 図及 び第 3 図 を用 い て説明 し た第 1 実施例 の光照射装置 と 同様 な の で そ の説明を省略す る 。

尚、 上記の各実施例 に お い て、 電子放出体 2 の通電加 熱が行な わ れ る と 、 こ れ に供な い絶緣台 3 も 加熱 さ れ熱 膨張を起 こ す。 こ れに よ り 電子放.出体 2 に 不要な 応力が 加わ る こ と があ る 。 そ こ で絶縁台 3 を構成す る 材料 に 、 熱伝導率が低 く 耐熱性や 電気的絶縁控を有す る 材料、 例 え ば石英ガ ラ ス 、 水晶等の 珪素酸化物'、 ホ ウ ゲ イ 酸ガ ラ ス類、 チ タ ン類バ リ ウ ム や チ タ ン 酸鉛等の 、 金属 チ タ ン 酸塩セ ラ ミ ク ス を周 い る と 応力を緩和 で き る 。 特に 石英 ガ ラ ス は熱膨張係数が約 1 0 — ⁷ m °C な の で絶縁台 3 の 材料 と し て は最 も 適す る 。

ま た第 1 5 図 に示す よ う に 、 電子放出体 2 を光照射装 置の長 さ 方向 に対 し て平面内 で交差す る よ う に ジ グザ グ 形状 に加工 し てお く と 、 電子放出体 2 と 絶縁台 3 の 間 に 発生 し た熟応力 を よ り 緩和 し. て一層安定な 発光を 行 う 事 がで き る 。

さ ら に 第 1 6 図 に 示す よ う に 、 電子放 出体 2 を絶縁台 3 上 に密着 し て設置 さ せ ず に 、 所定 の 間隔 を と り 複数 の 部分で支え る 構造 と し て も 絶縁台 3 か ら の 熱膨張力 の 影 響を緩和 で き る 。

次 に本発明 の 光照射装置 の 第 5 実施例 を 説 明す る 。 第 1 7 、 1 8 図 に 示す よ う に 、 電子を制御す る 制御電 極 3 0 1 、 3 0 2 を 設置す る 基板 1 中 に 溝 2 3 が形成 さ れて い る 。 溝 2 3 中 に は、 電子放 出体 2 と こ れを設置す る 絶緣台 3 が設置 さ れて い る 。 制御電極 3 0 1 、 3 0 2 の表面 と 電子放 出体 2 表面 に設置 さ れ た二次電子放 出層 1 4 の 頂上 と の 位置 は、 蛍光体層 8 に 照射す る 二次電子 ビ ー ム 1 8 の制御条件 に よ っ て変化 さ せ た。

制御電極 3 0 1 、 3 0 2 は 第 1 7 図 に 示す よ う に 外部 で制御電源 2 1 に接続 さ れて お り 、 そ の 電位 の 変化や 断 続が可能 と な る よ う に し て あ る 。

ま た ケ ー ス 5 と 基板 1 と が真空封止 を す る た め に接触 す る 部分で、 ヒ ー タ 電極 4 、 4 1 及 び制御電極 3 0 1 、 3 0 2 と 接触す る 部分 に は 、 必要 に 応 じ て電気的 に 絶縁 措置 を施 し た保護層 2 4 、 2 4 1 を 設置 し て あ る 。 保護 層 2 4 、 2 4 1 に は 部分的 ま た は 全面的 に 低融点 ガ ラ ス を 用 い て形成 し た。

こ こ で第 1 実施例 に お い て説 明 し た の と 同 様 に し て 発 生 さ れ加速 さ れつ つ あ る 二次電子 ビ ー ム 1 8 を 制 ^電極 3 0 1 、 3 0 2 を用 い て絞 り 込み蛍光体層 8 に衝突 さ せ た と こ ろ 、 蛍光体層 8 力、 ら 発生す る 力 ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 光 は一桁以上輝度が向上 し た。

さ ら に溝 2 3 の 幅を、 こ の 幅 と 同一方向 の光取 り 出 し 甩窓 7 の 開 口 幅 7 0 よ り 大 き く 取 っ た と こ ろ 、 制御電極 3 0 1 、 3 0 2 の設置位置が多少ずれて も 蛍光体層 8 表 面の輝度 は殆 ど変化せず、 外部取 り 出 し 光 1 7 の 強度 も 殆 ど変化 が な か っ た 。 こ の 事 よ り 、 制御電極 3 0 1 、 3 0 2 の形状を変化 さ せ る こ と に よ り 、 そ れ ら の 電極の 設置公差が大 き く 取れかつ高輝度取 り 出 し光の安定な光 照射装置を得 る こ と がで き る 。

ま た第 1 9 図に示す よ う に 、 制御電極 3 0 1 、 3 0 2 の形状を電子放 出体 2 をす つ ぽ り と 覆 う よ う な形状 に す る 、 蛍光体層 8 に衝突 し な い迷走電子 2 2 は見か け上少 な く な り 、 一層安定で高輝度の 発光を得 る こ と が で き る _c さ ら に制御電極 3 0 1 、 3 0 2 に個'別 に電源を接続 し 、 互い に 印加す る 信号電圧の 同期を取 っ て二次電子 ビー ム 1 8 を制御す る と 、 二次電子 ビ ー ム 1 8 を細 く 絞 り 込む こ と 力くで き 、 かつ 方向 2 5 に 走査で き る こ と が分力、 つ た。 こ の効果を利 ^ し て、 複数の 蛍光体層 8 を設置 し 、 各 々 を制筒電極 3 0 1 、 3 0 2 に よ っ て順次照射 し た と こ ろ 、 複数の発光を さ せ る こ と がで き た。

制御電極 3 0 1 、 3 0 2 の 真空中で電場を形成す る 長 さ は電子放岀侔 2 の長 さ よ り 大 き く し て あ る = こ の よ う に る こ と に よ り 、 二次電子放 出層 1 4 が曝 さ れ る 電場 を均— に す る こ と がで き 、 放射状 に放 出 さ れ る 二次電子 1 8 を均一 に効率 よ く 絞 り 込ん で電子密度を 高 く で き 、 し た が つ て よ り 均一で高輝度 の 発光を得 る こ と がで き る た制御電極 3 0 1 、 3 0 2 は溝 2 3 を頂上 と し て 山 形の 曲面を有 し 、 そ の 曲面 の 角 度 を か え る こ と に よ っ て 発光効率や発光分布等の 発光特性 を制御す る こ と がで き 溝 2 3 の 幅 は上記 に こ だわ る 事 な く 、 例 え ば電子放 出 体 2 の 幅 よ り 小 さ く て も 良 ぐ 、 第 1 9 図 に お い て そ の 幅 が光取 り 出 し 窓 7 の 幅 7 0 よ り 小 さ く て も 良 い。 こ の 場 合 は、 よ り 細 い よ り 高輝度の発光 を得 る こ と がで さ o さ ら に溝 2 3 の 幅 を部分的 に 変化 し た構造 に形成 し た り 、 制御電極 3 0 1 と 3 0 2 の 間隔 を部分的 に 変化 さ せ る こ と に よ り 、 二次電子 ビ ー ム 1 8 の電子放 出体 2 の 長 さ 方 向 の 放 出密度分布を 変え る こ と がで き る 。

す な わ ち 電子放 出体 2 や二次電子放 出層 1 4 か ら 放 出 さ れ る 電子や二次電子 は放射状 に 放 出 さ れ、 し か も 光照 射装置 の 形状 に左右 さ れ て一般 に 不均一 と な り が ち で あ る が、 そ の不均一 さ に 応 じ て そ れ を補正す る よ う な 形状 に 溝 2 3 や制御電極 3 0 1 、 3 0 2 を形成で き る

以 上 の 場 合 い ず れ に つ い て も 、 制 御 電 極 3 0 1 、 3 0 2 は絶縁台 3 1 に安定 に 固定 し て設置で き る た め に 機械的振動や衝撃 に 強 く 、 上述の 二次電子 ビ ー ム 1 8 の 制御が安定 に行え る ばか り で な く 、 宙釣 り と す る よ う な 組立部分が無い こ と に よ り 容易 に精度の よ い組立を行 う こ と がで き た。

制御電極 3 0 1 、 3 0 2 は導電性が有 る 、 例え ば タ ン タ ルゃ モ リ ブテ ン 、 ニ ッ ケ ル等の 金属を用 い た。 ま た導 電性ダイ ア モ ン ドゃ導電性 ア ル ミ ナ等の セ ラ ミ ク ス類を 用 い て も 良い。

次に本発明 の光照射装置 の 第 6 実施例 に つ い て説明す 本実施例で は、 ケ ー ス 5 の 周囲 に 磁石を設 け、 磁石 に よ り 電子放出体 2 よ り 放出 さ れ る 電子流を集束す る よ う に し た。 第 2 0 、 2 1 図及び第 2 2 図で は ケ ー ス 5 の 周 囲 に電磁石 4 0 0 を設 け た。

電磁石 4 0 0 に制御電源 4 1 0 よ り 電流を流 し 、 電磁 石 4 0 0 で発生す る 磁場を用 い て、 第 1 実施例 に お い て 説明 し た の と 同様 に し て、 発生 さ れ加速 さ れつ つ あ る 二 次電子 ビー ム 1 8 を絞 り 込み蛍光体層 8 に衝突 さ せ た と こ ろ 、 蛍光体層 8 力、 ら 発生す る 力 ソ ー ドル ミ ネ ッ セ ン ス 光 は一桁以上輝度が向上 し た。

さ ら に電磁石 4 0 0 に通電す る 電流を変化 さ せ る と 容 易 に二次電子 ビー ム 1 8 の分布を変え る こ と がで き 、 光 量や発光部分の形状を変え る こ と がで き た。

ま た図 に は示 し て い な い が、 電磁石 4 0 0 の 設置位置 を機弒的 にず ら し て も 光量や 発光分布を変え る こ と がで - 2 1 - き た。 こ の 場合、 電磁石 4 0 0 は 真空 を形成 し て い る ケ ー ス 5 内 に 設置す る 必要が な く 、 外部か ら 充分二次電子 ビ ー ム 1 8 の 分布を 充分 に 変え る こ と 力くで き る た め 、 光 照射装置の 組立時の 発光分布の 調整 は 非常 に 簡単 と な つ た。 従 っ て、 こ の 構造の 光照射装置 は一層安定で高輝度 の 発光を得 る こ と 力くで き る 。

電磁石 4 0 0 の コ ィ ノレ の 卷数 は 2 0 〜 4 0 0 回が適 し て お り 、 さ ら に コ イ ル の 巻型そ れ に 卷芯 の 材料を 変 え た り 、 そ れ ら の 口 径や コ イ ル形状及び配置の 分布 を 各 々 変 え た と こ ろ 、 目 的 と す る 所望の 発光分布や 強度を 得 る こ と がで き た。

電磁石 4 0 0 は磁性材料の 巻芯を 用 い な く て も 充分制 御可能で あ る が、 フ ラ イ ト 等の.軟磁性材料や硬磁性材 料で形成 し た卷芯を用 い る と 、 第 2 3 、 2 4 図 に 示す よ う に 、 第 2 5 図 の コ イ ル を 用 い な い 場合 と 比べ て 、 輝度 が均一で直線性の 良好な 発光分布 L を 得 る こ と がで き る 電子放 出体 2 や二次電子放 出層 1 4 か ら 放出 さ れ る 電 子や二次電子 は放射状 に放 出 さ れ、 し か も 光照射装置 の 形 状 に 左右 さ れ て 一 般 に 不 均 一 と な り が ち で あ る 。 第 2 6 図で は 電子放射分布 の 不均一 さ に 応 じ て そ れ を補正 し 集束す る よ う な 位置 に 、 永久磁石 4 2 0 を設 け た も の で あ る 。

永久磁石 4 2 0 を 、 方 向 4 3 0 a 及 び 4 3 0 b に 機械 的 に移動 し て所望の 発光分布を得 る こ と がで き る そ の 他、 永久磁石 4 2 0 の形状ゃ 着磁磁場の 強度そ れ に磁石 の材料を変え た り 、 そ れ ら の 大 き さ や設置個数お よ び配 置の分布や角度等を各々 変え た と こ ろ 、 目 的 と す る 所望 の発光分布や 強度を得 る こ と がで き た。

ま た永久磁石 4 2 0 は薄膜 ま た は小型 に し てケ ー ス 内 に設置 し て も 良 い。

永久磁石 4 2 0 に は通常の 強磁性体材料を用 い た も の であ れば ほ と ん どの物が使用 で き る 。

第 2 7 図で は複数の 電磁石 4 0 0 を設 け た。 本例で は . こ れ ら の電磁石の配置ゃ通電電流を変化 さ せ る こ と に よ つ て、 前述の例 よ り 一層 自 由 に発光分布や強度を変化 さ せ る こ と 力《で き た。

尚、 第 2 2 、 2 6 図及び第 2 7 図で は各々 、 第 1 2 、

1 3 及び 1 4 図を用 いて説明 し た第 4 実施例 に お け る 絶 緣台 3 a , 3 b 及び 3 c を用 い た。 そ し て第 6 実施例の 各図 に お いて、 絶縁台及 び磁石以外の構成要素及 びそ れ ら の動作 は第 1 実施例で説明 し た の と 同様で あ る の で説 明を省略す る 。

次に本発明 の 光照射装置 の 第 7 実施例 に つ い て説明す る 。 第 2 9 、 3 0 図に示 さ れて い る よ う に 、 本実施例で は制御電極 1 9 a 力《備え ら れて い る 。 こ の制御電極 1 9 a は第 2 図及び第 3 図 に示 し た帯電防止電極 1 9 を兼ね て い る 。

ケ ー ス 5 内 に は第 2 8 図 に 示す よ う に 穴 1 1 に加え て 穴 1 1 0 が形成 さ れて お り 、 そ の 中 に 信号電極 2 0 0 が 封止剤 1 2 0 に よ っ て 内部 の 真空度 と 電気的絶縁性 と が 保た れ る よ う に 設置 さ れて い る 。

制御電極 1 9 a がケ ー ス 5 の 内部の 真空 中 に お い て 、 信 号電極 2 0 a に 電 気 的 に 接 続 さ れ て い る 。 信号電極 2 0 0 は制御電源 3 2 に接続 さ れて い る 。

第 3 0 図 に お い て、 第 1 実施例 に お い て説明 し た よ う に 、 二次電子 ビ ー ム 1 8 を 蛍光体層 8 に 照射す る 。

こ の 時制 御 電 源 3 2 の 出 力 を 変 化 さ せ て 、 制 御電極 1 9 a の極性を電子放 出体 2 と 同極性の 陰極性 に す る 。 制御電極 1 9 a の電圧 の 大 き さ を変化 さ せ て い く と 、 第 3 1 図 に示す よ う に特定の電圧で蛍光体層 8 か ら 発光強 度が急激 に変化す る 。

透明電極 9 を基準 と し て制御電極 1 9 a に 印加す る 電 圧 を制御す る 。 こ の制御電圧 は蛍光体層 8 の 厚 さ や高圧 電 極 1 3 に 印 加 す る 電 圧 に よ っ て も 異 な る 力《 、 4 〜 1 0 0 V 程度の 低電圧で発光量 を ほ と ん ど零 に し た り 、 4 桁以上急激 に 変化 さ せ る こ と がで き る 。

以上の よ う に し て、 制御電極 1 9 a に 印力 [Jす る 電位 を 変 え る だ け で発光を制御 で き る 。

尚、 第 3 0 図 は、 二次電子 ビ ー ム 1 8 の 照射状況及 び 発 光 状 態 を 示 し た も の で 、 高 圧 電 極 1 3 、 信 号 電 極 2 0 0 等 は 省略 し て あ る 。

制御電極 1 9 a に つ い て は 材料 に 主 と し て ア ル ミ ニ ゥ ム を用 い、 通常の蒸着や電子 ビ ー ム蒸着 ま た は ス パ ッ 夕 リ ン グ等の薄膜製造方法を用 い て形成 し た。

制御電極 1 9 a 及び信号電極 2 0 と の電気的接続 は ヮ ィ ァ ボ ン デ ィ ン グ手法 に よ り 行 っ た。

第 7 実施例 に お い て は、 上記 に説明 し た以外の構成要 素並びに そ れ ら の動作 は第 1 実施で説明 し た の と 同様な の で説明を省略す る 。

次に本発明の光照射装置の 第 8 実施例 につ い て説明す 第 3 2 図 に示 さ れて い る よ う に、 電子放出体 2 と 帯電 防止電極 1 9 の 間 に は 、 適度 な 幅 を有す る ス リ ッ ト 穴 4 5 0 が形成 さ れた制御電極 4 4 0 が設置 さ れて い る 。

制御電極 4 4 0 は図 に は示 し て い な いが、 内部 ま た は 外部で電気的 に陰極 に な る よ う に接続 さ れて お り 、 そ の 電位の変化や断続が可能 と な る よ う に し て あ る 。

本実施例の制御電極 に は導電性の あ る 、 例 え ば タ ン タ ルゃ モ リ ブデ ン、 ニ ッ ケ ル等の金属を用 い た。 ま た導電 倥 ダイ ア モ ン ドゃ導電性ア ル ミ ナ等の セ ラ ミ ク ス類を用 い て も 良い。

尚、 本実施例 に お い て は、 制御電極以外の 構成要素並 びに そ れ ら の動作 は第 1 実施例 に お い て説明 し た の と 同 様であ る の で、 説明を省略す る 。

第 1 実施例 に お い て説明 し た よ う に し て発生 さ れ加速 さ れつ つ あ る 二次電子 ビー ム 1 8 を制御電極 4 4 0 を ¾ 一 3 い て絞 り 込み蛍光体層 8 に衝突 さ せ た と こ ろ 、 蛍光体層 8 力、 ら 発生す る カ ソ 一 ド ノレ ミ ネ ッ セ ン ス光 は一桁以上 も 輝度が向上 し た。

さ ら に制御電極 4 4 0 に形成 さ れて い る 二次電子 ビ ― ム 1 8 を絞 り 込む た め の ス リ ッ ト 穴 4 5 0 の 幅 を 、 こ の 幅 と 同一方 向 の光取 り 出 し 用 窓 7 の 開 口 幅 7 0 よ り 大 き く 取 っ た と こ ろ 、 制御電極 4 4 0 の設置位置が多少ずれ て も 蛍光体層 8 表面の 輝度 は殆 ど変化せず、 従 っ て外部 取 り 出 し 光 1 7 の 強度 も 殆 ど変化がな か つ た 0 こ の事 よ り 、 制御電極 4 4 0 の形状を変化 さ せ る こ と に よ り 、 制 御電極 4 4 0 の設置公差が大 き く 取れ、 かつ 高輝度で取 り 出 し光の 安定な光照射装置を 得 る こ と がで き る 。

ま た第 3 3 図 に 示す よ う に 、 制御電極 4 4 0 の 形状を お も に電子放 出体 2 をす っ ぽ り と 覆 う よ う な形状 に す る と 、 蛍光体層 8 に衝突 し な い迷走 ナ 2 2 は 見か け上少 な く な り 、 一層安定で高輝度 の 発光を る >~ と がで き る さ ら に 第 3 4 図 に 示す よ う に 、 ス リ ッ 卜 穴 4 5 0 と 電 子放出体 2 と の 相対的 な 設定位置 G を 一 2 〜 ÷ 2 m m の 所定値 に 設定す る だ け で、 発光部分の 幅 を 大 き く 変化 さ せ る こ と がで き 、 任意の形状ゃ 大 き さ の、 均一 ¾度 こ 整然 と し た 発光 を 容易 に 得 る こ と がで さ る O

第 3 5 図で は 、 制御電極 4 4 0 に形成 し て の る ス リ ッ ト 穴 4 5 0 の 長 さ を電子放出体 2 の 長 さ よ り 長 く し て あ る 。 こ の よ う に す る こ と に よ り 、 二次電子放 出層 1 4 よ り 放射状 に放出 さ れ る 二次電子群を効率 よ く 絞 り 込ん で 電子密度を高 く で き 、 し た が っ て よ り 高輝度の 発光を得 る こ と 力くで き る 。

法線 4 6 0 は電子放出体 2 の端部よ り 基板 1 に対 し て 垂直 に立て た仮想的な垂線で、 制御電極 4 4 0 の 設置の 位置関係を示す も の で あ る 。

ま た制御電極 4 4 0 は ス リ ツ ト 穴 4 5 0 を頂上 と し て 山形の 曲面を有 し、 そ の 曲面の角 度を変え る こ と に よ つ て発光効率や発光分布等の発光特性を制御す る こ と がで き る 。

ス リ ッ ト 穴 4 5 0 の長 さ は、 電子放出体 2 の長 さ よ り 短 く て も 良 く 、 第 3 2 図 に お い て そ の 幅が光取 り 出 し窓 7 の幅 7 0 よ り 小 さ く て も よ い。 こ の 場合 は、 よ り 細 い よ り 高輝度の癸光を得 る こ と がで き る 。

第 3 6 図に は制御電極 4 4 0 の変形例が示 さ れて い る c 電子放出体 2 や二次電子放 出層 1 4 か ら 放 出 さ れ る 電 子や二次電子は放射状 に放出 さ れ、 し か も光照射装置 の 形状 に左右 さ れて一般 に 不均一 と な り がち で あ る が、 そ の不均一 さ に応 じ てそ れを捕正す る よ う な形状 に ス リ ッ ト 穴 4 5 0 a を形成 し た も の で あ る 。 ス リ ツ ト 穴 4 5 0 a を形成 し た制御電極 4 4 0 a を用 い た と こ ろ 一層均一 な発光が得 ら れた。

本実施例 の制御電極 に形成 し た ス リ ッ 卜 穴の形状を変 え て複数 と し た り 、 そ れ ら の 穴径ゃ穴形状及 び配置 の 分 布を各 々 変え た と こ ろ 、 目 的 と す る 所望の 発光分布や発 光強度が得 ら れた。

次 に 本発明 の 光照射装置 の 第 9 実施例 に つ い て説明す o

第 3 7 、 3 8 図 に 示 さ れて い る よ う に 、 直流電源で あ る 制御電源 4 6 5 が、 ケ ー ス 5 が電気的 に 陰極 に な る よ う に 、 ケ ー ス 5 に接続 さ れて お り 、 そ の 電位 の 変化や継 続が可能 と な る よ う に し て あ る 。

第 1 実施例 に お い て説明 し た よ う に し て、 二次電子放 出層 1 4 か ら 発生 さ れ加速 さ れつ つ あ る 二次電子 ビ ー ム 1 8 を制御電源 4 6 5 を用 い て、 絞 り 込み蛍光体層 8 に 衝 突 さ せ た と こ ろ 、 蛍光体 層 8 に 衝突 し な い 迷走電子 2 2 は見か け上少 な く な り 、 蛍光体層 8 か ら 発生す る 力 ソ ー ドル ミ ネ ッ セ ン ス 光 は一桁以上輝度が向上 し た。

さ ら に 制御電源 4 6 5 の 電圧 を変化 さ せ た と こ ろ 、 照 射 さ れて い る 二次電子 ビ ー ム 1 8 の分布形状を所望 の 形 状 に変化 さ せ る こ と がで き 、 ま た絞 り 込む こ と も で き た こ の た め蛍光体層 8 表面の 輝度 を 向上 さ せ る と 共 に 外部 への 取 り 出 し 光 1 7 の 強度分布 も 殆 ど一定 と す る こ と が で き る 安定 な 光照射装置 を 得 る こ と がで き る 。

第 3 9 図 に示す よ う に 、 制御電源 4 6 5 の 出 力電圧 を 零 に す る と 、 光照射装置内 部の 電位分布が複雑 を と な つ て い る た め 、 発光分布 は悪 く 、 輝度 ム ラ 部分 S も 非常 に 多 く 出現 し 、 こ れ ら は 時間 と 共 に移動す る こ と も 多 く 、 —層不安定な発光を生ず る 。 し か し制御電源 4 6 5 の 出 力電圧を負 と な る よ う に 印加す る と 、 第 4 0 図に示す よ う に、 輝度ム ラ 部分 は少な く な り 整然 と す る 。 さ ら に光 照射装置 に投入す る 電力が同一であ っ て も 、 発光分布が 整然 と し て、 均一であ る ばか り でな く 、 輝度 も 2 0 %以 上向上す る 。 こ の場合の 印加電圧 は光照射装置の形状 に よ っ て も 異な る が、 本実施例で は 5 0 〜 5 0 0 V に設定 す る こ と に よ り 制御で き た。 こ の場合、 ケ ー ス 5 を接地 し、 そ の他の電圧印加部分を相対的 に正 と な る よ う に設 定 し た。

尚、 第 9 実施例お け る 上記 に説明 し た以外の構成要素 の構成並びに動作は、 第 1 実施例 に お い て説明 し た の と 同様であ る の で、 説明を省略す る 。

次に本発明の光照射装置の 第 1 0 実施例 に つ い て説明 す る 。

第 4 1 図 に示 さ れて い る よ う に、 蛍光体層 8 a は粒子 伏 の 蛍光体 4 7 0 の 周 囲 に 透 明 ま た は 半透 明 な 充填剤 4 8 0 を充填 し て形成 し て あ る 。 こ の充填剤 4 8 0 は誘 電率が蛍光体 4 7 0 よ り 大 き い材料を選ん で使用 し て あ る o

こ .の蛍光体層 8 a 力、 ら の カ ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 発光 の外部発光効率 は充填剤 4 8 0 を使用 し な い場合 と 比較 し て 1 . 3 倍〜 2 倍以上向上 し た。

充填剤 4 8 0 の誘電率を蛍光侔 4 7 0 の 誘電率 よ り 小 さ く 取 る と 発光効率 は か え つ て 減少 し 、 蛍光体粒子間や 粒子表面で の 局所放電が見 ら れ た。

さ ら に蛍光体 4 7 0 の 粒子間 も 強固 に 結合で き る た め に 、 機械的強度 も 一段 と 向上 し 、 機械的振動や衝撃 に も 強 い 、 信頼性の あ る 蛍光体層 8 a を 得 る こ と がで き る 。

ま た 空隙が無 く な っ た た め に局部的 な 放電が無 く な り 発光効率 も 向上 し さ ら に 蛍光体層 8 a の 局部放電破壊 も 無 く な っ て一層信頼性の あ る 安定 し た 発光が得 ら れ る 。

蛍光体層 8 a 内 の 蛍光体 4 7 0 の 充填率 は 5 0 %以上 好 ま し く は 6 8 % 以上 9 9 % 以 下、 さ ら に 好 ま し く は 7 5 %以上 9 8 %以下で あ り 、 充填率が大 き い ほ ど発光 効率 は良好 と な る 。 ま た充填剤 4 8 0 を用 い て形成 し た 蛍光体層 8 a は そ の表面が平滑 と な り 易 く な り 均一 な 発 光を得 る こ と 力《で き る 。

蛍光体層 8 a を構成す る 蛍光体 4 7 0 に は 、 硫化亜鉛 系材料等の カ ル コ ゲナ イ ド化合物 に 、 発光中心 ま た は発 光活性化材 と な る 不純物を拡散 し た も の や希土類系等の 高電圧 印加用 の 蛍光体を 用 い た。

さ ら に 、 酸化亜鉛系等 の 低電圧発光用 蛍光体 を用 い て 低電圧 を 印加 し て も 同等の 効果が得 ら れた。

充填剤 4 8 0 を形成す る 材料 に は 、 希土類の チ タ ン 酸 塩や、 錫酸塩、 イ ン ジ ウ ム や錫、 ジ ル コ ニ ウ ム 、 ア ル ミ 二 ゥ ム を含ん だ ァ ノレ コ キ シ ドィ匕合物や 、 チ タ ン 酸 ジ ル コ ン 酸鉛 、 チ タ ン 酸鉛 、 チ タ ン 酸 バ リ ウ ム 、 ニ オ ブ酸 の 金 属塩等の誘電体や、 強誘電体を 合成す る た め の 金属 ア ル コ キ シ ド化合物を用 い た。

こ れ ら の材料を、 酢酸セ ル ロ ー ス系、 ニ ト ロ セ ル ロ ー ス系を代表 と す る 高分子化合物や半導電性ま た は導電性 高分子化合物を溶解 し た溶剤中 に 、 蛍光体 4 7 0 の粒子 と 共に混合 ま た は溶解 も し く は分散 し 、 攪拌 し て適度な 粘度 と な る よ う に調整 し、 印刷 を行 っ た後乾燥 し 、 焼成 し て有機物を飛散 さ せ る こ と に よ り 、 充填剤 4 8 0 と 共 に蛍光体層 8 a を形成 し た。

充填剤 4 8 0 に前述の金属 ア ル コ キ シ ド化合物、 ま た は金属ア ル コ キ シ ド化合物の み を蛍光体 4 7 0 粒子 と 共 に前述の よ う に塗布、 乾燥、 焼成を行 っ て充填剤 4 8 0 と 共に蛍光体層 8 a を形成 し て も よ い。

ま た前述の有機化合物を金属 ア ル コ キ シ ド化合物、 ま た は金属 ア ル コ キ シ ド化合物の み を蛍光体 4 7 0 粒子 と 共に、 溶剤 ま た は水溶液中で電気泳道や鍍金、 ま た は そ の他の電気化学的 な手法を用 い て、 蛍光体層 8 a を形成 し て も よ い。

さ ら に充填剤 4 8 0 の屈折率を蛍光体 4 7 0 の屈折率 よ り 大 き く 取 る と 発光効率 は か え つ て減少 し 、 充填剤の 屈折率に は最適な範囲の あ る こ と が分か つ た。

充填剤 4 8 0 は屈折率が蛍光体 4 7 0 よ り 小 さ く 、 力、 つ 1 よ り 大 き い材料を選ん で使用 し た。 具体的 に は、 蛍 光体 4 7 0 に硫化至鉛系の蛍光体材料を S い た場 台 に は 充填剤 4 8 0 に は イ ン ジ ウ ム 酸化物や錫の 酸化物、 並 び に モ リ ブ デ ン 酸珪素化合物が良 い。

こ の 場 合 、 蛍光体 層 8 a の 蛍 光体 4 7 0 の 充填率 は 6 0 %以上、 好 ま し く は 7 2 % 以上 9 9 %以下、 さ ら に 好ま し く は 7 8 %以上 9 8 %以下 と す る 。

そ し て、 充填剤 4 8 0 に は、 ポ リ イ ミ ド系、 ポ リ エ ー テ ゾレ イ ミ ド系、 ポ ィ フ ヱ 二 レ ン サ ル フ ア イ ド 系 、 を 代表 と す る 高分子化合物や半導電性 ま た は導電性高分子化合 物を用 い た。 ま た イ ン ジ ウ ム や錫を含ん だ ア ル コ キ シ ド 化合物を用 い て も 良 い し 、 焼成す る と 透明 ま た は半透明 に な る 金属 ア ル コ キ シ ドィ匕合物を用 い て も よ い。

第 4 2 図 は本実施例 の 蛍光体層部分の変形例 で あ る 。 蛍光体 4 7 0 粒子の 周 囲 に 薄膜状 に充填剤 4 8 0 a を形 成 し 、 蛍光体 4 7 0 の 充填率を 向上 さ せ て い る 。 本構造 と す る こ と に よ り 発光効率 を一層 向上 さ せ る こ と がで き る 0

充填剤 4 8 0 及び 4 8 0 a に 前述の 高分子化合物を用 い る 場合 は 、 溶剤 に 溶解 ま た は 分散 し た高分子化合物や そ の 高分子化す る 前段階 の 低分子化合物 と 蛍光体 4 7 0 の 粒子を混 合攪拌 し 、 適度 な 粘度を な る よ う に調整 し 、 印刷を行 っ た後、 乾燥 ま た は焼成 し て蛍光体層 8 a 及 び 8 b を形成 し た。

充填剤 4 8 0 及び 4 8 0 a に 前述の 金属 ア ル コ キ シ ド 化合物を 用 い る 場合 も 同様な 操作を し て蛍光体層 8 a 及 び 8 b を形成 し た。 ま た前述の 高分子化合物や金属 ア ル コ キ シ ド化合物を蛍光体 4 7 0 粒子 と 共 に 、 溶剤 ま た は 水溶液中で電気泳動や鍍金、 ま た は そ の 他の電気化学的 な手法を用 い て、 蛍光体層 8 a 及び 8 b を形成 し て も 良 い o

尚、 第 1 実施例 に お い て説明 し た よ う な電子放出体 2 の通電加熱が行な わ れ、 蛍光体層 8 か ら の 発光が開始 さ れ る と 絶縁台 3 も 電子放出体 2 付近を 中心 に加熱 さ れ、 温度上昇が見 ら れた。 ま た蛍光体層 8 に 多量の二次電子 ビー ム 1 8 が衝突す る た め発熱す る 事に よ る 温度上昇 も 無視で き ぬ ほ ど見 ら れた。 こ れの 温度上昇 は、 電子放出 体 2 に流れ る 電流や電子放出体 2 と 透明電極 9 間 に 印加 す る 高電圧 に ほ ぼ比例 し て増加 し た。 こ こ で蛍光体層 8 ま た は光透過板 1 0 の熱伝導度を 向上 さ せ た と こ ろ 、 前 述の よ う に蛍光体層 8 で発生 し た熱ケ ー ス 5 に伝導 さ れ 易 く な り 、 図 に は描い て い な い が本発明の光照射装置を 保持 し て い る 機構 に さ ら に伝達す る な ど し て、 放熱 さ れ、 蛍光体層 8 の温度上昇 も 少な く な つ た た め 、 熱破壌等の 発生 し な い非常 に安定な 発光が得 ら れた。 ま た蛍光体層 8 と 光透過板 1 0 の双方の 熱伝導度を共 に大 き く し た と こ ろ 、 一層安定な発光が得 ら れた。 蛍光体層 8 の熱伝導 度を向上 さ せ る に は、 蛍光体層 8 中 に熱伝導度の 良好な 材料を粉体、 粒体、 薄膜片状、 ま た は薄膜層 と し て、 混 合、 溶解、 融解、 拡散、 も し く は蒸着、 ス パ ッ タ リ ン グ、 C V D 等の 薄膜形成方法や 厚膜形成方法 を 用 い て行 な つ た。 ま た こ れ ら の形状や 混入、 形成方法を組合わ せ て行 な っ て も 良 い。

混 入 す る 材 料 と し て は 、 熱 伝 導 度 が 大 き い 材 料 ( 0 . 0 2 c a 1 / c m · 秒 · 度 以 上 、 好 ま し く は 0 . 0 5 c a 1 / c m * 秒 * 度以上、 さ ら に好 ま し く は 0 . l e a 1 / c m • 秒 · 度以上） 例 え ば、 ア ル ミ ニ ゥ ム酸化物、 グ ラ フ ァ イ ト カ ー ボ ン 、 ダ イ ァ モ ン ド 、 金属 イ ン ジ ウ ム 酸化物、 タ ン ダ ス テ ン炭化物、 ゲ ル マ ニ ウ ム 珪素、 酸化ベ リ リ ウ 厶 、 フ ヅ 化 カ ル シ ウ ム 、 マ グ ネ シ ゥ ム酸化物、 チ タ ン 酸化物等を用 い た 。 光透過板 1 0 は サ フ ァ イ ア 、 マ グ ネ シ ゥ ム酸化物、 チ タ ン酸化物、 ま た は こ れ ら の物質や ダ イ ァ モ ン ド を表面 に層状 に形成 し た 石 英ガ ラ ス 等の透明 な 材料を用 い た。

尚、 第 1 0 実施例 に お い て は 、 上記 に説明 し た 以外の 構成要素並 び に そ れ ら の 動作 は 、 第 1 実施例 に お い て説 明 し た の と 同様で あ る の で 、 説明 を 省略す る 。

次 に本発明 の 光照射装置の 第 1 1 実施例 に つ い て説明 す る 。

第 4 3 図 に 示 さ れ る よ う に 、 光透過板 1 0 に は 外部 に 取 出す光を 集光す る た め の 集光部材 4 9 0 が設置 さ れて い る 。 蛍光体層 に は 第 1 0 実施例 で説明 し た 蛍光体層 8 a を用 い た。

蛍光体層 8 a よ り 発生 し た光 は 、 透明電極 9 、 先透過 板 1 0 を通過 し て窓部分 に設置 し た集光部材 4 9 0 に 入 い る 。 集光部材 4 9 0 は図に示す よ う に 凸 レ ン ズ状 に な つ てお り 、 こ の 中を通過す る 光 は途中で屈折 し な 力く ら 集 光 さ れ外部取 り 出 し光 1 7 と し て放 出 さ れ る 。

こ の集光 さ れた外部取 り 出 し光 1 7 は極端 に 狭 い範囲 に集中せず、 散乱す る こ と も な い。 こ の た め光学的読み 取 り 装置等に使用す る と 、 本発明の光照射装置 を設置す る 場合の据え付 け公差が大 き く 取れ、 組立て も 非常 に 容 易 ^ の つ た o

さ ら に集光 し た た め に照射 さ れ る 表面上の 照度 は、 通 常の距離に本発明の光照射装置を設置 し て使用 し た と こ ろ 約二倍以上に も な つ た。

集光部材 4 9 0 に は、 ア ク リ ル系 の プ ラ ス チ ッ ク を用 い たが、 上記屈折率の 条件を満たす物で あ れば通常の ガ ラ ス で も 良い し 、 ま た光等か板 と 兼用 す る よ う に一体構 造 と し て も よ い。

蛍光体 4 7 0 、 充填剤 4 8 0 、 透明電極 9 、 光透過板 1 0 、 集光部材の順に屈折率を低下 さ せ、 かつ 1 よ り 大 き く な る よ う に各々 の材料を選定 し た と こ ろ 、 外部への 光取 り 出 し効率が最 も よ い組合せを す る こ と がで き た。

光透過板 1 0 は サ フ ァ イ ア 、 マ グ ネ シ ウ ム酸化物、 ま た は こ れ ら の物質を表面に層状 に蛍光体層 8 a 側 に形成 し た石英ガ ラ ス や通常の ガ ラ ス等透明 な 材料を用 い た。

ま た屈折率の 異な る ク ラ ウ ン ガ ラ ス ゃ フ リ ン ト ガ ラ ス と い っ た ガ ラ ス を複数重ね て形成 し て も 良 い し 、 ガ ラ ス 中 の成分を連続的 に 変え る こ と に よ り 、 ガ ラ ス 中 の 屈折 率を連続的 に変え て も 良 い 。

こ の連続的 に屈折率 を変 え る 手法 は、 光透過板 1 0 だ け でな く 他の構成要素 に も 適用 で き る 。

た だ し 、 こ れ ら い ずれの 場合 も 、 蛍光体 4 7 0 に近 い 方向が屈折率を大 き く 取 る 。

さ ら に 、 光透過板 1 0 の 空気側 の 表面 に 、 図 に は描 い て い な い 力く フ ッ 化マ グ ネ シ ウ ム 、 フ ッ 化 カ ル シ ウ ム 、 有 機 シ リ コ ン 化合物、 フ ッ 素系高分子化合物等 を 薄 く 塗布 す る と 一層光取 り 出 し 効率が 向上す る 。

尚、 第 1 1 実施例 に お い て は、 上記 に説明 し た以外の 構成要素並 び に そ れ ら の 動作 は第 .1 及 び第 7 実施例 に お い て説明 し た の と 同様で あ る の で説明 を省略す る 。

次 に本発明 の 光照射装置 の 第 1 2 実施例 に つ い て説明 す る 。

第 4 4 図 に お い て、 第 1 実施例 に お い て説明 し た よ う に 、 ケ ー ス 5 と 基板 1 と の 融着 は真空中で.行わ れ、 ケ 一 ス 5 内 は融着後 も 0 . 0 0 l P a 以下の 圧力 と な る よ う に 真空が保持 さ れて い る 。

前述の真空を安定 に 得 る た め に 第 4 4 図 に 示す よ う に 気体捕獲層 5 0 0 を備 え 、 外部 よ り エ キ シ マ レ ー ザ光を 利用 し た照射光 5 1 0 をパ ス ル状 に 集光照射 し て加熱 し ケ ー ス 5 と 基板 1 で構成 さ れ る 真空空間内 に 瞬時 に 蒸気 5 2 0 と し て蒸発飛散 さ せ る と 同時 に凝縮 さ せ冷却す る こ と に よ っ て真空空間中 に残留 し た気体を捕足 し た。

こ の と き 照射光 2 1 に はパ ル ス 印加時間が約 5 X 1 0 一⁸秒で波長が約 3 0 9 n m の X e 一 C 1 エキ シ マ レ ー ザ 光を用 い、 気体捕獲層材料 に は チ タ ン を主成分 と し た薄 膜を用 い た。

基板 1 の材料に石英ガ ラ ス を用 い た た め に、 こ の 波長 で は照射光 5 1 0 は基板を透過す る だ け で吸収せず、 従 つ て基板 1 上 に設置 さ れて い る 気体捕獲層 5 0 0 の みが 照射光 5 1 0 を吸収 し て蒸発 し た。 こ の 場合に は、 基板 1 部分への熱の 伝播は ほ と ん ど見 ら れず温度上昇 も ほ と ん ど見 ら れな か っ た。

ま た照射光 5 1 0 は エキ シ マ レ ザ光を利用 し て い る た め微細に絞 る こ と と がで き 真空度の 微妙な調整が正確 に で き た。 こ れ は従来の ヒ ー タ 等 に よ る 加熱で は ほ と ん ど で き なか っ た事柄であ る 。

さ ら に蛍光体層 8 に二次電子 ビー ム 1 8 を照射 し て発 光 さ せ、 二次電子 ビー ム 1 8 の電流量や発光輝度 ま た は 発光光量を測定 し な が ら 、 レ ー ザパ ル ス の 照射回数を制 御す る こ と に よ っ て、 気体捕獲層 5 0 0 の 蒸発を制街 し 、 内部の真空状態を適正な値 に設定す る こ と がで き る 。

炭酸ガ ス レ ー ザ、 ァ ゾレ ゴ ン レ ー ザ、 ヤ ン グ レ ー ザ は ケ ー ス 5 を被壌す る こ と があ る 。 尚、 第 1 2 実施例 に お い て は、 上記 に説明 し た'以外の構成要素並 び に そ れ ら の動 作 は 第 1 実施例 に お い て説明 し た の と 同様で あ る の で、 説明 を省略す る 。

次 に本発明 の 光照射装置 の 第 1 3 実施例 に つ い て説明 す る 。

第 4 5 図 に 示す よ う に 、 本発明 の 各構成要素を格納 し た ケ ー ス 5 が 2 基、 傾 け て設置 し て あ る 。 各 ケ ー ス 5 内 の 構成要素並 び に そ れ ら の 動作 は 第 1 実施例 に つ い て説 明 し た の と 同様で あ る の で詳細 な 説明 を省略す る 。

第 4 6 図 に 示す よ う に 、 各 ケ ー ス 5 に こ れ に対応 し た 高圧電源 1 6 - 1 、 1 6 — 2 よ り 各 々 高圧電極 1 3 - 1 1 3 — 2 に 高電圧 を 印加 し 、 前述 の よ う に し て各蛍光体 層 8 か ら 発光 し た光 は各光透過板 1 0 を通過 し 、 光混合 部分 5 3 0 内 の光混合体 7 0 0 中 で混合 さ れ、 直接 あ る い は各部分で反射 さ れな が ら 主 な 方 向 に 外部取 り 出 し 光 1 7 と し て放 出 さ れ る 。 光混合部分 5 3 0 は 、 光 を取 り 出す部分以外を他の構成部分 と 電気的絶縁性を損 な わ な い よ う に 光反射率の 良好 な ア ル ミ ニ ゥ ム 等の 金属で覆 つ て あ る 。

ケ ー ス 5 を互 い に傾 け て設置 し た あ る た め に 、 前述の 様 に し て発光 し た光を 閉 じ 込 め る こ と な く 外部の 必要 な 照射範囲 に取 り 出 す こ と がで き る 。

ま た ケ ー ス 5 を 大 き く 取 り 、 蛍光体層 8 も 広 く 取 る こ と に よ り 全体の 発光量 も 大 き く す る こ と がで き 、 各 ケ ー ス 5 の 角 度を調整 し て外部の 必要 な 照射範囲 に 取 り 出 す こ と に よ り 、 照射部分の 光度を大 き く す る こ と がで き る 光混合体 7 0 0 の 周 囲 に は、 光の 漏洩や反射減衰等を 防 ぐ た め に反射層 5 4 0 、 5 5 0 が設置 さ れて お り 、 外 部取 り 出 し光 1 7 の光量を大 き く し た。

ま た図に は描い て い な い が、 蛍光体層 8 か ら 放射 さ れ た直後の光が透過す る 部分を除 く 光透過板 1 0 の透明電 極 9 側及び透明電極 9 表面 に は、 電気的 に 障害の起 こ ら な い よ う に反射層 を設置 し て光の 漏洩を 防い だ。

第 4 5 図 に は陰の 部分に な っ て し ま い描い て い な い が 光混合部分 5 3 0 の下部の ケ ー ス 5 に も 上部 に描 い た ケ ー ス 5 と 同様に ヒ ー タ 電極や ヒ ー 夕 電源が接続 さ れて い る o

ま た上下各ケ ー ス 5 内 に設置 し て あ る 各蛍光体層 8 か ら の発光量を調節 し た り 、 各蛍光体層 8 の 発光波長を か え る こ と に よ り 様 々 の 発光を 自 由 に得 る こ と がで き る 。 光混合体 7 0 0 に は ァ ク リ ル等の プ ラ ス チ ッ ク を用 い た _c こ の場合、 設置 さ れて い る 構成部分の 材料の屈折率を蛍 光 体 層 8 よ り 放 出 さ れ る 光 が 直接 透 過 し て 光 混 合 体 7 0 0 ま で至 る 順 に小 さ く な る よ う に 、 かつ 1 よ り も 小 さ く 選ぶ こ と に よ り 、 外部への光取 り 出 し 効率は一層 向 上 した。

反射層 5 4 0 、 5 5 0 に は ア ル ミ ニ ゥ の 薄膜を真空蒸 着 に よ り 形成 し た。 他の光反射光率の 良い材料を用 い て 上記説明 し た多 実施例 に よ れ ば、 電子放 出体 に 高温で も 安定で あ り 高電流密度で通電可能な 化合物 を 用 い て、 電子放 出体か ら 多量の 熱電子 を放 出す る 。

さ ら に 、 電子放 出体の電気抵抗分布を変え る こ と に よ り 放 出 さ れ る 電子の 分布を一定 に す る 。

さ ら に本発明 に よ れ ば設置 し た あ る 複数の 全て の電子 放 出体 2 が断線す る ま で、 断線せず に 残 っ て い る 電子放 出体 2 を順次通電 し て使用 す る 。

さ ら に 、 絶縁台 を構成す る 材料の 熱膨張係数が電子放 出体を構成す る 材料の 熱膨張係数 よ り 小 さ く な る よ う に 材料を選択 し て絶縁台及 び電子放 出体 を 形成す る 。 こ れ に よ り 絶縁台 か ら 電子放出体へ の 熱応力 を軽減す る 。

さ ら に形成 し た溝の上端部 に 電子制御用 の 電極を 固定 し て設置 し て、 機械的衝撃や振動の影響を緩和す る 。

さ ら に 、 制御電極 に ス リ ッ ト を設 け 、 鬈子放 出体及 び 二次電子放出層 よ り 放 出 さ れ る 二次電子 ビ ー ム 付近電場 を変え る 。

さ ら に 、 ケ ー ス の 周 囲 に 磁石 を設 け 、 二次電キ ビ 一 厶 を 所定方向 に集束す る 。

さ ら に 、 蛍光体層上 に 電極を 固定 し 、 こ れ に よ り 二次 電子 ビ ー ム の速度 を制御 し 、 かつ 蛍光体層表面 に 滞溜す る 電荷を軽減す る 。

さ ら に 蛍光体層 中 の 蛍光体粒子間 の 空隙部分 を誘電率 が蛍光体 よ り 大 き い 材料で充填す る こ と に よ り 、 蛍光体 粒子間 に 印加電界の ほ と ん どを 印加す る 。

さ ら に、 蛍光体層中 の蛍光体粒子間の 空隙部分を屈折 率が 1 よ り 大 き い材料で充填す る こ と に よ り 蛍光体層表 面での 全反射が少な く し 、 さ ら に そ の充填剤の屈折率を 前記蛍光体 よ り 小 さ く し て充填剤界面で の反射 も 少な く す る 。

さ ら に、 各々 屈折率の異な り かつ 1 よ り 小 さ い材料で 蛍光体層を構成す る 。 こ れ に よ り 蛍光体層か ら 放射 さ れ る 光の 全反射を軽減す る 。

さ ら に、 各々 の 熱伝導率の異な る 材料で電子放 出体、 蛍光体層及び こ れ ら を ケ ー ス 内 に設置す る 設置部材を構 成す る 。 こ れ に よ り 不要な熱の 伝導を緩和す る 。

さ ら に、 集光部材を設 け て、 こ れ に よ り 外部取 出 し光 を所望の方向 に集光す る 。

さ ら に、 エキ シ マ レ ー ザ光を気体捕獲層 に 照射 し て気 体捕獲層の加熱を効率よ く 行な う 。

さ ら に、 光混合部材を設け て こ れ に よ り 複数の 蛍光体 層か ら の光を有効に ケ ー ス 外部へ取 出す。

従 っ て上記各実施例 に よ れば、 電子放出体を ホ ウ 化 ラ ン 夕 ン化合物を含む材料で形成す る こ と に よ り 、 多量の 熟電子を安定に放出で き 、 し た が っ て蛍光体層 に 多量の 電子流を照射 し て高輝度の カ ソ 一 ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 発光 を得 る こ と がで き る 。

さ ら に 、 電子放岀体の電気抵抗分布を変え る だ け で電 子照射分布を所望の 分布 に す る こ と がで き 、 し た が っ て 発光分布を均一 に な る よ う に す る な ど の 任意の 分布 に 制 御す る こ と がで き る 。 さ ら に 分布 を 調整す る た め の 電極 等を設置す る 必要がな い た め に 、 組立が簡単で安価な 光 照射装置 を得 る こ と 力 で き る 。

さ ら に 、 本複数 の 電子放 出体 を設置す る こ と に よ り 高 電流密度で電子放 出体 の通電加熱を行 つ て も 光照射装置 全体 の 寿命が長 く 、 長時間高輝度発光 を行 う こ と がで き る 。 ま た 断線時の 電子放出体の 交換 も 素早 く 効率的 に 行 う こ と がで き る

さ ら に、 電子放 出体 と こ れを装置す る 絶縁台 と の 熱膨 張係数の 差 に よ り 応力 を最小限 に し た り 、 電子放 出体 に 対 し て引 っ 張 り 応力 を加 え な い よ う に す る 事がで き る 。

さ ら に 、 制御電極を安定 に 固定 し て設置 で き る た め に 機械的振動や衝撃 に 強 い 。 .

さ ら に、 制御電極 に ス リ ツ ト を設 け る こ と に よ り 蛍光 体 に 照射 さ れ る 電子流の 広が り 分布や密度分布を変 え る こ と がで き る o

さ ら に 、 磁極を 設置す る こ と に よ り 、 外部 よ り 容易 に 蛍光体 に 照射す る 電子流の 広が り や密度分布を変え る こ と がで き る 。

さ ら に 、 制御電極 は 蛍光体層上 に 固定 し て形成 さ れて い る た め に機械的振動 に 強 く 、 装置 の 組立時 も 、 蛍光体 層 と の距離を一定 に制御す る よ う な 調整工程 も 不要 と な り 簡単に組立がで き る 。

さ ら に、 所定以上の誘電率を有す る 充填剤を蛍光体層 に充填す る こ と に よ り 、 蛍光体粒子間で の 局所放電や こ れ に伴 う 蛍光体層の損傷等の エ ネ ルギ ー損失が少な く な り 、 外部発光効率が向上 し 、 よ り 明 る い発光が得 ら れ る さ ら に、 所定の屈折率を有す る 充填剤 を蛍光体層 に充 填す る こ と に よ り 蛍光体粒子内 での 全反射が少な く な り 外部発光効率が向上 し 、 よ り 明 る い発光が得 ら れ る 。

さ ら に、 空気 と こ れ よ り 屈折率の大 き い蛍光体 と の 間 に設置 さ れて い て発光が通過す る 構成物の 各々 の屈折率 を蛍光体側か ら 設置 し てあ る 順に小 さ く す る こ と に よ り 極端な全反射 も起 こ ら ずに、 無理な く 外部へ光が取 り 出 せ る た め、 光取 り 出 し効率が大 き い、 よ り 明 る い発光が 得 ら れ る 。

さ ら に、 通電加熱を し て熱電子を放出す る 電子放 出体 付近 は熱伝導が悪 い た め冷却 さ れに く く 、 効率的 に安定 し て熱電子を放出で き 、 発光層付近 は熱伝導が良好な た め電子放出体 よ り の輻射熱や衝突電子 に よ る 発熱を伝達 さ せ、 飛散 さ せ る こ と がで き る 。 し た が っ て長時間の 光 発生を行な っ て も 安定光放 出が可能であ る 。 ま た電子放 岀体か ら の 熱の飛散を最小限 に す る こ と で電子放出体の 通電加熱を効率的 に行な う こ と がで き 、 ま た そ の 温度 も 効率的で安定に高温 に保持で き る 。 さ ら に 力 ソ ー ドル ミ ネ ッ セ ン ス発光を さ せ る 蛍光体の 発熱 も 押え る こ と がで き る た め に 、 高密度 の 電子流を蛍光体 に 照射 し て も 蛍光 体の 熱劣化が少な く ま た 温度特性 も 安定で高輝度 な 発光 特性が得 ら れ る 。

さ ら に 、 ケ ー ス 外部 に 取 り 出 す光を集光す る こ と がで き 、 照射面上の 照度が 向上す る 。

さ ら に 、 外部 よ り 短時間 で瞬時 に装置 内 部の 真空度を 向上で き る ばか り で な く 、 不要部分への 熱の伝播が ほ と ん ど な い た め に装置 を破壌す る こ と が無 い。 ま た 照射す る 光 は微細 に絞 り 込む こ と がで き る た め に装置 内 部 の 真 空度を正確 に調整す る こ と がで き る 。

さ ら に 、 蛍光体層 の 被照射部分が限定 さ れて い て も 、 発光部分の面積を大 き く 取 る こ と が で き 、 傾 け て設置す る こ と に よ り 発光 し た光閉 じ こ め る こ と な く 外部 に 有効 に取 り 出す こ と 力く で き る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放 出す る 電子放 出体 と 、 該放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、

前記電子放出体 は ホ ウ 化 ラ ン タ ン化合物を含む こ と を 特徵 と す る 光照射装置。

2 . 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子放 出体 と 、 該放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、

前記電子放出体 は タ ン グ ス テ ン 、 タ ン タ ル、 モ リ ブデ ン 、 ク ロ ム 、 酸化タ ン タ ル、 酸化ル テ ニ ウ ム 、 酸化珪素 の タ ン タ ル化合物の 中の少な く と も 1 つ を含む こ と を特 徵 と す る 光照射装置。

3 . 前記電子放出体 は 0 . 0 1 /i m 以、上 0 . 1 m m 以下の厚みを有す る 請求項 2 に記載の光照射装置。

4 . 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子放 出体 と 、 該放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、

前記電子放出体 は、 通電 さ れた時 に示す電気抵抗値が 部位 に よ っ て異な る 材料を含む こ と を特徵 と す る 光照射

5 . 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子放 出侔 と 、 該放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を備 え た光照射装置 に お い て、

前記電子放出体 は複数の 電子放 出部材を 含み、 該電子 放 出部材 と 同数の 該電子放 出部材 に通電す る 通電手段 を 備 え、 該通電手段 に よ り 前記複数の 電子放 出部材が順次 通電 さ れて熱電子を放 出す る こ と を 特徴 と す る 光照射装 m.。

6 . 所定の 熱膨張係数を 有す る 材料を含み、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放 出す る 電子放 出体 と 、 前記放 出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光体 と を備 え た光 照射装置 に お い て、

前記電子放出体 に 含 ま れ る 材料の 熱膨張係数 よ り 小 さ い熱膨張係数を有す る 材料を含み、 前記電子放 出体を前 記装置内 に 設置す る 設置部材を 備 え た こ と を 特徴 と す る 光照射装置。

7 . 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放 出 す る 電子放 出体 と 、 前記放出 さ れ た熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光 体 と 、 所定の 電圧が与え ら れ て前記放出 さ れ た 熱電子 の 動 き を制御す る 制御電極を 備 え た光照射装置 に お い て、 溝を有 し 、 前記制御電極 を前記装置 内 に 設置す る 設置 手段を備 え 、 前記溝内 に前記電子放 出体を収納す る こ と を特徵 と す る 光照射装置。

8 . 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放 出 す る 電子放 出体 と 、 前記放 出 さ れた熱電子が衝突 し て 発光す る 蛍光 体 と 、 所定 の 電圧が与え ら れて前記放 出 さ れ た 熱電子 の 動 き を制御す る 制御電極を備え た光照射装置 に お い て、 前記制御電極 は前記放 出 さ れた熱電子を通過 さ せ該熱 電子を前記蛍充体方向 に 集束 さ せ る ス リ ッ ト を有す る こ と を特徵 と す る 光照射装置。

9 . 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子放 出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍光 体 と を備え た光照射装置 に お い て、

磁場を発生 し 、 該磁場 に よ り 前記放出 さ れ た熱電子を 前記蛍光体方向 に集束 さ せ る 磁石を有す る こ と を特徵 と す る 光照射装置。

1 0 . 通電に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子 放出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍 光体 と を備え た光照射装置 に お い て、

前記蛍光体上 に固定 さ れ、 前記放出 さ れた熱電子が前 記蛍光体 に衝突す る 速度を制御す る 制御手段を備え た こ と を特徵 と す る 光照射装置。 '

1 1 . 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子 放出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発'光す る 所 定の誘電率を有す る 蛍光材料を含む蛍光体 と を備 え た光 照射装置 に お い て、

前記蛍光体 は き ら に、 前記蛍光材料の誘電率 よ り も 大 き い誘電率を有す る 材料を含む こ と を特徵 と す る 光照射

9 通電に よ り 加熱 さ れ て熱電子を放出す る 電子 放 出体 と 、 該放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光す る 所定 の屈折率を有す る 蛍光材料を含む蛍光体 と を備 え た光照 射装置 に お い て、

前記蛍光体 は さ ら に、 前記蛍光材料の 屈折率 よ り 小 さ く 且つ 1 よ り 大 き い屈折率を 有す る 材料を 含む こ と を特 徵 と す る 光照射装置。

1 3 . 通電 に よ り 加熱 さ れて 熱電子 を放 出す る 電子 放 出体 と 、 該放出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光す る 所定 の 第 1 の屈折率を 有す る 蛍光材料を含む、 所定の 第 2 の 屈折率を有す る 蛍光体 と を備 え た光照射装置 に お い て、 前記蛍光体 は さ ら に 、 前記第 2 の屈折率 よ り 大 き く 、 前記第 1 の屈折率 よ り 小 さ く 且つ 1 よ り 大 き い屈折率を 有す る 材料を含む こ と を特徵 と す る 光照射装置。

1 4 . 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子 を放 出す る 電子 放 出体 と 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光す る 所 定の 第 1 の 熱伝導率を 有す る 蛍光材料を 含む蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て、

所定の 第 2 の 熱伝導率を有す る 材料を 含み 、 前記電子 放 出体を前記装置 内 に設置す る 第 1 の設置部材 と 、

所定の 第 3 の 熱伝導率を有す る 材料を 含み 、 前記蛍光 体を前記装置 内 に 設置す る 第 2 の 設 置部材 と を備 え 、 前記第 2 の 熱伝導率 は、 前記第 1 の 熱伝導率又 は前記 第 3 の 熱伝導率 よ り 小 さ い こ と を特徴 と す る 光照射装 置

1 5 . 通電 に よ り 加熱 さ れて 熱電子 を 放 出 す る 電子 放出体 と 、 前記放出 さ れた 熱電子が衝突 し て発光す る 蛍 光体 と 、 該発光 し た光を外部 に取 り 出す光透過板 と を備 え た光照射装置 に お い て、

前記光透過板 と 一体 に設 け ら れ、 前記発光 し た光を外 部の所定の方向 に 集束 さ せ る 集光手段を備え た こ と を特 徵 と す る 光照射装置。

1 6 . 前記集光手段は 凸 レ ン ズを含む請求項 1 5 に 記載の光照射装置。

1 7 . 前記蛍光体、 光透過板、 集光手段は各々 第 1 . 第 2 、 第 3 の屈折率を有す る 材料を含み、 該第 1 、 第 2 . 第 3 の順に屈折率を低下さ せ且つ 1 よ り 小 さ く さ せ た請 求項 1 5 に記載の光照射装置。

1 8 . 通電 に よ り 加熱 さ れて.熱電子を放出す る 電子 放出体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍 光体 と を備え た光照射装置内 に 発生す る 気体を気体捕獲 剤を加熱 し て捕獲す る 気体捕獲方法 に お い て、

前記光照射装置内部の 、 前記電子放出体及び蛍光体か ら最 も離れた部位 に前記気体捕獲剤 を配置 し、

前記光照射装置の 外部か ら エキ シ マ レ ー ザ光を前記気 体捕獲剤 に照射 し て前記気体捕獲剤を加熱す る こ と を特 徵 と す る 気体捕獲方法。

1 9 . 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電子 放 S体 と 、 前記放 出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 蛍 光体 と を一組 と し て、 こ れを複数組備 え た光照射装置 に お い て、

各組 の 前記蛍光体か ら 発光す る 光を 混合 し て前記装置 外部 に放 出す る 光混合体を 備 え た こ と を特徴 と す る 光照 射装置。