WO1992016012A1 - Light projecting device - Google Patents

Description

明 細 光 照 射 装 置 技 術 分

本発明 は 、 カ ソ 一 ド ル 不 ッ セ ン ス 現象 を 用 い て多色 発光を さ せ る 光照射装 置 に 関す る 。 さ ら に 詳 し く は 、 図 形や文字を光学的 に 5% み取 る 光 ス キ ヤ ナ ー 装置 に 用 い る 光照射装置 に 関す 0 ο

ゴヒ

冃 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 ダ ス テ ン 線等 の フ ィ ラ メ ン 卜 を 設置 し て通 电 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 ィ ル状で宙 吊 り に M. し て あ る グ リ ッ ド、 ¾極 ^a 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 て い た

し 力ヽ し 前述の 従来技術で は 、 以下の よ う な 技術課題が の っ た ο

( 1 ) 多色の 光 を 発光 さ せ て照射す る 場合 に は 、 複数 の 照射装置 を用 い ね ば な ら ず、 装 置全体が大がか り と な り 高価 に な つ て し ま つ o

( 2 ) 制御電極で あ る グ リ ッ ドが空間 中 に 宙釣 り で保 持 さ れて い る た め に 、 機械的振動 に 弱 い '― ( 3 ) 放出 さ れ加速 さ れた電子を複数の 蛍光体層 の 一 つ に照射 し て カ ソ ー ドル ミ ネ ッ セ ン ス発光を発生 さ せ、 外部に取 り ffiす場合に光が散乱す る た め に、 例え ば光学 的読み取 り 装置な ど に使用 し た場合 に は、 読み取 り 部分 の照度を 明 る く す る こ と が困難であ る 。

( 4 ) 放出 さ れ加速 さ れた電子を複数の 蛍光体層 の一 つ に照射 し て カ ソ ー ドル ミ ネ ッ セ ン ス 発光を発生 さ せ る と 、 発生 し た光が隣接す る 他の 蛍光体層中の 蛍光体を光 励起 し て、 フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス発光を発生 し 、 本来発 光 し て い る 光 と 混色を生 じ る た め に所望 の 発光色が得 ら れな い。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的 は機械的振動 に 強 く 、 単一の装置内 で簡 単に発光色を制御で き る 光照射装置を提供す る こ と に'あ る 。

本発明 の他の 目 的 は多色発光で も 個 々 の 発光の 放射光 'の散乱が少な い光照射装置を提供す る こ と に あ る 。

本発明 は、 通電 に よ り 加熱 さ れて熱電子を放出す る 電 子放岀体 と 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 複数の 蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、 ス リ ッ ト を有 し 、 前記放出 さ れた熱電子 を該 ス リ ッ ト 内 を通過 さ せて前記熱電子の放出方 向を所定の 1 方向 に絞 り 込む電 子絞 り 手段 と 、 所定の 電圧が与え ら れて、 前記 1 方向 に 絞 り 込 ま れ た熱電子を順次前記複数の 蛍光钵の 各 々 に 向 け さ せ る 制御電極 と 、 前記複数の 蛍光体の 各 々 に 一体 に 設 け ら れ、 所定の 電圧 が与え ら れ て 、 前記順次複数の 蛍 光体の 各 々 に 向 け さ せ ら れ た 熱電子が 同 時 に 2 つ 以上 の 蛍光体 に 衝突 し な い よ う に 制御す る 電極 と を設 け た 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 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発 光す る 複数の 蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て、 前 記複数の 蛍光体の 各.々 に 一体 に 設 け ら れた 薄膜電極 と 、 前記電極の 極性が順次切換え る 制御電源 と を 備 え 、 前記 放 出 さ れた 熱電子が、 前記極性が順次切換え ら れ た電極 に 吸引 さ れて順次前記複数の 蛍光体 に 衝突す る こ と を特 徵 と す る 光照射装置 を提供す る も の で あ る 。

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 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発 光す る 複数の 蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て 、 前 記複数の 蛍光体か ら 癸光す る 光を 外部 の 所定方 向 に 各 々 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 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 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て 発 光す る 複数の 蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て 、 前 記複数の 蛍光体 か ら 発光す る 各 々 の 光が他の 蛍光体 に 入 射 し な い よ う に 反射部材 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 あ る 。

図面の 簡単な 説明

第 1 図 は本発明 の 第 1 実施例 の 主要構成を示す図を示 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 の主要構成を示す図を示 し 、

第 5 図 は本発明 の 第 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 6 図 は本発明 の 第 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 、

第 7 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 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 の絶縁台 3 が設置 さ れて い る 。 第 2 図 に示す よ う に電子放出体 2 は ヒ ー 夕 電極 4 、 お よ 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 お よ び第 3 図 に 示す よ う に 透明電極 9 を形成 し 、 そ の 上 に 発光波長が異な る 3 種類 の 蛍光体層 8 - 1 、 8 — 2 、 8 一 3 を設置 し た光透過板 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 。

蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 の 各 々 の 表面 に は 、 部分的 に導電性 ま た は半導電性材料で形成 し た帯電防止 電極 1 9 一 1 、 1 9 一 2 、 1 9 一 3 が厚 さ 0 . 0 5 /z m 〜 2 /i m の 間で均一あ る い は不均一 に 各 々 形成 さ れ、 か つ 絶縁層 2 1 に よ り 第 3 図 に 示す よ う に透明電極 9 と 電 気的 に 絶縁 さ れて い る 。

制御電極 2 4 — 1 お よ び 2 4 — 2 は ケ ー ス 5 の 内 部の 真空中 に お い て、 各 々 信号電極 2 0 — 1 、 2 0 — 2 と 電 気的 に接続 さ れて い る 。

前述の ケ ー ス 5 と 基板 1 と の 融着 は真空中 で行わ れ、 'ケ ー ス 5 内 は融着後 も 0 . O O l 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 内 に は第 1 図 お よ び第 3 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 が封止剤 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 。

信号電極 2 0 — 1 お よ び 2 0 — 2 は 、 各 々 穴 1 1 0 — 1 お よ び 1 1 0 — 2 の 中 に 、 封止剤 1 2 0 — 1 お よ び 1 2 0 — 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 で放出 さ れた熱電子の 何倍かの二次電子を放出 で き 'る よ う な構造 に し て あ る 。

電子放出体 2 の 上 に は第 3 図 に示 し た よ う に、 細長 い ス リ ッ ト を形成 し て あ る 二次電子絞 り 2 2 を設置 し 、 二 次電子放出層 1 4 よ り 発生 し た二次電子 ビー ム 1 8 を負 の 電位を 印加 し て細長 く 絞 り 込ん だ。

次 に第 1 図お よ び第 3 図を用 い て本発明 に 関わ る 動作 を詳細 に説明す る 。

第 1 図に示す よ う に ヒ ー タ 電源 1 5 を 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 に通電 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 に達 し てか ら 、 ヒ ー タ 電極 4 と 高圧電極 1 3 間 に高圧電極 1 3 側が陽極 に な る よ う に 、 高圧電源 1 6 を用 い て 1 0 0 V 〜 2 0 k V の 高電圧 を 印加す る 。 二次電子絞 り 2 2 に よ り 絞 り 込 ま れた多量の二次電圧 ビ ー ム 1 8 が電場 に よ つ て加速 さ れ て蛍光侔層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 に 衝突 し 、 各 々 特有の 波長 を有す る カ ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 発光が 生ず る 。 こ れ ら の 発光が各 々 外部取 り 出 し 光 1 7 — 1 、 1 7 - 2 , 1 7 — 3 と し て放 出 さ れ る 。

各蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 の 表面 に は電気的 に透明電極 9 と 同電位 に な る よ う に 各 々 帯電防止電極 1 9 一 1 、 1 9 — 2 、 1 9 — 3 が設置 さ れ て い る た め 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 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 表面へ の 焼 き 付 き を 防止す る 'こ と がで き る 。 さ ら に 蛍光体層表面へ の電荷の 滞溜 に よ る 空間電場の歪み や電界強度の 局所的 な バ ラ ツ キ を低減 さ せ る こ と 力くで き る 。

蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 は 第 3、図 に 示す よ う に粒子状の 蛍光体 3 0 の 周 囲 に 透明 ま た は半透明 な 充填 剤 3 1 を充填 し て形成 し て あ る 。 こ の 充填剤 は屈折率が 前記蛍光体 よ り 小 さ く 、 かつ 1 よ り 大 き い 材料を 使用 し て の

こ れ ら の 蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 力、 ら の カ ソ ― ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 発光の 外部発光効率 は充填剤 を 使用 し な い場合 と 比較 し て 2 倍以上 向上 し た 。

さ ら に 前記蛍光体の 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 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 を 得 る こ と がで き る

ま た 空隙がな く な っ た た め に 局部的 な 放電が な く な り 発光效率 も 向上 し さ ら に 前記蛍光体粒子間の 局部放電破 壌 も な く な っ て一層信頼性の あ る 安定 し た発光が得 ら れ o

蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 内 の 前記蛍光体の 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 %以下であ り 、 充填率 が大 き い ほ ど発光劲率 は良好 と な る 。 ま た前記充填剤を 用 い て形成 し た蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 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 がで き る o

次 に信号電極 2 0 — 1 お よ び 2 0 — 2 に 図 に は示 し て い な い が適当 な電源で外部 よ り 各 々 独立 に電圧を 印加 し 、 各々 接続 さ れて い る 制御電極 2 4 — 1 、 2 4 — 2 の 周 囲 の電界強度分布を変化 さ せ て、 二次電子 ビー ム 1 8 を方 向 2 5 に 振 ら せ た と こ ろ 、 蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 一 3 よ り 順次特有の カ ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス発光が得 ら れた。

さ ら に第 3 図 に示す よ う に絶縁層 2 1 の頂上付近 に 蛍 光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 - 3 を取 り 囲む よ う に 電極 2 3 を設置 し 負の電圧 を 印加 し た と こ ろ 、 二次電子 1 8 ビ ー ム は照射 し て い る 蛍光体層 に 隣接す る 他の 蛍光体層 に は ほ と ん ど照射 さ れな く な り 非常 に 発光制御が し ゃ す く な っ た。

以上の よ う に し て 、 信号電極 2 0 — 1 、 2 0 — 2 に 印 加す る 電位 を順次変 え る だ け で発光 を制御で き る 。

W 电 防 止 电極 1 9 — 1 、 1 9 - 2 . 1 9 — 3 に つ い て は材料 に主 と し て ア ル ミ ニ ウ ム を 用 い 、 通常 の 蒸着ゃ 電 子 ビ ー ム 蒸着 ま た は ス パ ッ タ リ ン グ等 の 薄膜製造方法を 用 い て形成 し た。

制御電極 2 4 一 1 お よ び 2 4 — 2 と 、 こ れ ら に 対応す る 信号電極 2 0 一 1 、 2 0 — 2 と の 電気的接続 は電気溶 接 に よ り 行 つ た。

制御電極 2 4 一 1 、 2 4 — 2 お よ び二次電子絞 り 2 2 な ら び に 電極 2 3 は導電性材料で、 あ る 程度機械的強度 の 大 き い 材料で あ れば何で も よ く 、 本実施例 で は ニ ッ ケ ル を用 い た。

電子放 出体 2 は使用 す る 材料 に 応 じ て各種 の 蒸着ゃ ス パ ッ タ リ ン グ、 鍍金、 C V D'、 プ ラ ズ マ 溶射等の 薄膜製 造方法や 厚膜印刷 な ら び に 焼成等 を組み 合わ せ て形成す る 。 ま た単数た ま は複数の 微細 な 細線ゃ 箔 を用 い て も よ い 0

電子放 出体 は 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 よ い し 、 力 [1ェ後設置 し て も よ い 、 当 該加 ェ は切削加ェ、 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 組み 合わ せ ゃ フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 加工 に よ つ 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 - 1 o - の電子放 ώ体 2 の 断面 に対 し て、 1 0 ⁴ Α〜 1 0 ⁹ Α Ζ c m の 範囲で通電を行 っ た。

当該電流密度が大 き い ほ ど電子放出体 2 の 寿命 も 短 く な る が、 放岀 さ れ る 二次電子 1 8 は増加 し 、 し たが っ て 外部取 り 出 し光 1 7 — 1 、 1 7 — 2 、 1 7 — 3 の 強度 も 増加す る 。

こ こ で本発明 に用 い た他の 構成要素の 材料を示す。

蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 を構成す る 蛍光体 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。

前記充填剤 に は、 ポ リ イ ミ ド系、 ポ リ エ ー テ ル 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 よ い し 、 焼成す る と 透明 ま た は半透明 に な る 金属 ァ ル コ キ シ ドィヒ合物を用 い て も よ い。

前記充填剤 に前述の 高分子化合物を用 い る 場合 は 、 溶 剤 に 溶鋅 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 前記蛍光体の 粒子を 混合攪拌 し 、 適度な 粘度 と 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 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 を 形成 し た。

前記充填剤 に 前記の 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 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 を形成 し た。 ま た前述 の 高分子化合物や金属 ア ル コ シ キ ド化合物 を前記蛍光体粒子 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 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 を形成 し て も よ い。

光透過板 1 0 と し て は サ フ ァ イ ア 、 マ グ ネ シ ウ ム 酸化 物、 チ タ ン 酸化物、 ま た は こ れ ら の 物質や ダイ ア モ ン ド を層状 に形成 し 、 こ れを 石英 ガ ラ ス 等 の 透明 な 材料 の 表 面 に形成 し た も の を 用 い た。 電子放 出体 2 を設置 す る 手 段で あ る 絶縁台 3 を構成す る 材料 は 、 熱伝導率が低 く 耐 熱性や電気的絶縁性を 有す る 材料で あ れ ば よ く 、 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 酸バ リ ウ ム や チ タ ン酸鉛等の 、 金属 の チ タ ン 酸塩 セ ラ ミ ク ス 等を 用 い た 。

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 ノレ、 モ リ ブデ ン 、 ク ロ ム 、 酸化 タ ン タ ノレ、 酸ィ匕 ル テ ニ ゥ ム 、 酸化珪素の タ ン タ ル化合物等 の 酸化物を 用 い た。 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 よ 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 導電性セ ラ ミ ク ス で も 良 い。

二次電子放 出層 1 4 に は バ リ ゥ ム酸化物や セ シ ウ ム 酸 化物等の 二次電子放 出効率 の 高 い 物質を 用 い て形成 し た _c 基板 1 は金属や ガ ラ ス 、 セ ラ ミ ク ス 等で適度の熱伝導性 を有 し 、 気体透過係数の 小 さ い 材料を 用 い た。

本発明 に用 い た材料 は上記 の 記述 に と ら わ れ る こ と な く 、 基板 1 や絶縁台 3 等の各構成要素 につ い て局部的で も 本発明 の実施例 に用 い て い る 範囲を 満たす よ う な構造 であ れば良 い。 例え ば、 電子放出体 2 が設置 さ れて い る 付近の絶縁台 3 の 材料を、 部分的 に熱特性を考慮 し た大 き さ で熱伝導性の 低い材料で構成 し て も よ い。 ま た蛍光 体層は複数であ れば他の 数量を設置 し て も よ.い。

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 ゃ低融点合金類を用 い て 1 3 0 °C 〜 9 0 0 °C の範囲で加熱溶融 さ せ る こ と に よ り 封 止を行 っ た。 ま た図に は示 し て い な い が、 前述の 真空を 安定に得 る た め に ケ ー ス 5 と 基板 1 で構成 さ れる 真空空 間内 に気体吸着材を設置 し て外部よ り 通電加熱や レ ー ザ 照射等で加熱 し 、 冷却す る こ と に よ っ て真空空間 中 に 残 留 し た気体を椅足 し た。

基板 1 に は、 気体透過係数が小 さ い 金属や セ ラ ミ ク ス 類、 ま た は ガ ラ ス を用 い た。

本実施例で は蛍光体 に硫化亜鉛系や希土類系等の 高電 圧印加用 の蛍光体を用 い た が、 酸化亜鉛系等の 低電圧発 光蛍光体を用 い て低電圧を 印加 し て も 同等の 効果が得 ら れた _c ま た電子放 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 を取 り 複数の 部分で支 え る 構造 と す る こ と に よ つ て絶縁台 3 か ら の 熱膨張力 や熱吸収 の影響が よ り 少 な く な り 、 前述以上 に一層安定 な 光照射 を行 う こ と がで き 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 。

第 4 図 に 示す よ う に 3 基の 制御電源 3 2 — 1 、 3 2 - 2 、 3 2 — 3 と こ れ ら に 対応す る 3 基 の 信号電極 2 0 —

1 、 2 0 — 2 、 2 0 — 3 が設 け ら れ各 々 接続 さ れて い る 。 ま た制御電源 3 2 — 1 、 3 2 — 1 2 、 3 2 — 3 は そ れ ら の 出 力が透明電極 9 と 同一電位 に さ れて い る 。

第 5 図 に 示 さ れ る よ う に 、 信号電極 2 0 — 1 、 2 0 -

2 、 2 0 - 3 は各々 制御電極 1 9 a — 1 、 1 9 a — 2 、 1 9 a — 3 と 接続 さ れ て い る 。 尚、 こ れ ら の 制御電極 は 、 第 3 図 に 示 し た帯電防止電極 1 9 — 1 、 1 9 — 2 、 1 9 一 3 を兼ね て い る 。

制御電源 3 2 — 1 、 3 2 — 2 、 3 2 — 3 の 出 力 を 変化 さ せ て 、 制御電極 1 9 a — 1 、 1 9 a _ 2 、 1 9 a — 3 の 極性を電子放 出体 2 と 同極性 の 陰極性 に し 、 そ れ ら の 電圧 の 大 き さ を変化 さ せ て 行 く と 、 特定 の 電圧 で発光強 度が急激 に 低下す る 。

以上の よ う に し て 、 制御電極 1 9 a — 1 、 1 9 a — 2 、 1 9 a — 3 に 印加す る 電位を順次 ま た は 各 々 組合 わ せ て 同時 に変え る だ け で発光を制御で き る 。

制御電極 1 9 a — 1 、 1 9 a — 2 、 1 9 a — 3 に つ い て は材料に主 と し て ア ル ミ ニ ウ 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 — 1 、 1 9 a — 2 、 1 9 a — 3 と 、 こ れ ら に対応す る 信号電極 2 0 — 1 、 2 0 — 2 、 2 0 - 3 と の電気的接続 は ワ イ ア ボ ン デ ィ ン グ手法 に よ り 行 っ た。

第 2 実施例 は、 第 1 実施例 に お け る 二次電子絞 り 2 2 と 制御電極 2 4 — 1 、 2 4 — 2 を不要 と し た も の で、 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 つ 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 第 3 実施例 に つ い て説明す る 。 第 6 図 に 示 さ れて い る よ う に、 集光部材 2 4 1 、 2 4 2 、 2 4 3 が設 け ら れて い る 。

こ の場合、 各々 の 外部取 り 出 し 1 7 — 1 、 1 7 — 2 、 1 7 — 3 は集光部材 2 4 1 、 2 4 2 、 2 4 3 の各 々 の光 軸 2 5 1 、 2 5 2 、 2 5 3 を 目 的 の 部分で集中す る よ う に傾 け て あ る た め に各 々 適度な 集光が行わ れて 目 的の 部 分に照射 さ れ る 。 光軸 2 5 1 、 2 5 2 、 2 5 3 は照射す る 部分 と 光照射装置 と の 処理 と 照射範囲 に 応 じ て傾 き を 決定す る 。

本発明 の集光部材で は 、 集光す る 領域 は極端 に狭 く な く し か も 散乱光 も 少 な く な る た め に 、 光学式の 読み 取 り 装置 に 用 い た場合 に は 、 光照射装置 の 取 り 付 け 寸法公差 を 大 き く 取 る こ と がで き 非常 に 組み 立て易 い 。

集光部材 2 4 1 、 2 4 2 、 2 4 3 に は ア ク リ ル系 の プ ラ ス チ ッ ク ゃ屈折率の 低 い ガ ラ ス を 用 い た。

ま た光透過板 1 0 と 、 集光部材 2 4 1 、 2 4 2 、 2 4 3 と を一体 と し て も よ い。

第 3 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 2 実施例 に つ 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 第 4 実施例 に つ い て説明す る 。 第 7 図 に 示す よ う に 、 蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 の 間 の 絶 縁層 2 1 中 に反射体 2 3 0 を設 け た。 こ れ に よ り 、 各 々 蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 — 3 よ り 発生 し た 力 ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 発光 は反射 さ れ、 互 い に 隣接 し た 他 の 発 光体層 に 入 り 込 ま せ な い た め 混色発光が起 こ ら ず外部発 光効率 も 向上 し た 。

反射体 2 3 0 は本実施例 で ア ル ミ ニ ウ ム や 金で構成 し た。 ま た絶縁層 2 1 に 蛍光体層 8 — 1 、 8 — 2 、 8 - 3 と 接す る 面で光 の 反射率が大 き な 材料 を用 い た 場合 に は 、 反射体 2 3 0 と 絶縁層 2 1 は兼用 す る こ と 力 <で き る 。 第 4 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 3 実施例 に つ い て 説 明 し た の と 同様で あ る の で、 説明 を省略す る 。 上記説明 し た実施例 に よ れば、 放出 さ れた熱電子を細 い電子 ビー ム に絞 り 、 こ れを順次複数の 蛍光体 に照射す ο

さ ら に本発明 に よ れば、 薄膜状の電極を複数の 蛍光体 の各々 に一体に設 け、 こ れ ら 電極の 極性を順次切換え て， 放出 さ れた熱電子を所望の 蛍光体 に 向 け さ せ る 。

さ ら に、 集光手段 に よ り 蛍光体か ら 発光 し た光を所望 の照射部分 に集光 さ せ る 。

さ ら に、 複数の蛍光体間 に反射部材を設 け、 各々 の 蛍 光体か ら 発光 し た光が他の蛍光体 に入射 し な い よ う に す る o

そ し て上記実施例 に よ れば、 各 々 発光波長の異な る 複 数の蛍光体層を 同一装置内 に設置 し 、 複数基の 制御電極 に各々 狴立 し た変調電圧を印加 し て電子流を制御す る こ と に よ り 、 各々 蛍光体層 の 隣接部分 に は み 出す こ と な く 電子を照射で き る 。 そ し て一基の光照射装置で複数の 波 長の光を 自 由 に安定 に発生 さ せ る こ と がで き る 。

さ ら に 、 発光を制御す る 電極が薄膜状で複数基あ り 、 こ れ ら が各 々 対応す る 固体で あ る 蛍光体層 の 表面上 に 全 面固定 さ れて い る た め に機械的振動 に 強 い。

ま た各 々 の 蛍光体層か ら 発光す る 光の波長を変え て お き 、 複数基の 制御電極 に電圧 を 印加す る こ と に よ り そ れ ら に対応す る 蛍光体層 に照射 さ れ る 二次電子量を変え る こ と がで き 、 一基の光照射装置 で複数の 波長 の光を 自 由 に 照射で き る 。

さ ら に 、 複数の 蛍光体層 の 各 々 か ら 発光す る 光が各 々 独立 に 適度 に集光 さ れ、 かつ 目 的 と す る 部分 に 集 中 す る よ う に 照射 さ れ る た め に 、 多色光を 照射 し て も 色ずれが 起 こ ら な い良好な 明 る い 光照射がで き る 。

ま た集光す る 領域 は極端 に 狭 く な く し か も 散乱光 も 少 な く な る た め に 、 光学式の 読み取 り 装置 に 用 い た 場合 に は 、 光照射装置 の 取 り 付 け 寸法公差を 大 き く 取 る こ と が で き 非常 に組み立て易 い 。

さ ら に、 複数の 蛍光体層 の各 々 か ら 発光す る 光が隣接 す る 他 の 蛍光体層 を光励起す る こ と が無 い た め 、 電子 を 照射 し た蛍光体層 の み か ら の 発光が得 ら れ る 。 そ し て電 子を照射 し な い蛍光体層 か ら の フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス 光 が混合 し て混色を 発生 さ せ る こ と 力くな い 。

ま た各 々 の 蛍光体層 か ら 発光す る 光の 波長 を 変え て お き 、 複数基の制御電極 に 電圧を 印加す る こ と に よ り そ れ ら に対応す る 蛍光体層 に 照射す る 二次電子量を連続 し て 変え る こ と に よ っ て 、 一基 の 光照射装置 で、 不要 な 混色 の な い複数の 波長の 光 を 自 由 に調節 し て発光 さ せ 、 微妙 な 発光色の光が安定 し て得 ら れ 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 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 複 数の蛍光体 と を備え た光照射装置 に お い て、

ス リ ッ ト を有 し 、 前記放 出 さ れた熱電子を該ス リ ッ ト 内 を通過 さ せて前記熱電子の放出方向 を所定の 1 方向 に 絞 り 込む電子絞 り 手段 と 、

所定の電圧が与え ら れて、 前記 1 方 向 に絞 り 込 ま れ た 熱電子を順次前記複数の蛍光体の各々 に 向 け さ せ る 制御 電極 と 、

前記複数の蛍光体の各々 に一体に設 け ら れ、 所定の電 圧が与え ら れて、 前記順次複数の 蛍光体の各々 に 向 け さ せ ら れた熱電子が同時に 2 つ 以上の蛍光体 に衝突 し な い よ う に制御す る 電極 と を設 け た こ と を特徴 と す る 光照射

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 、 前記放出 さ れた熱電子が衝突 し て発光す る 複数 の 蛍光体 と を備え た光照射装置 にお い て、

前記複数の蛍光体の 各 々 に一体 に設 け ら れ た薄膜電極 と 、

前記電極の極性を順次切換え る 制御電源 と を備え、 前記放出 さ れた熱電子が、 前記極性が順次切換え ら れ た電極 に 吸引 さ れて順次前記複数の蛍光体 に衝突 - る こ と を特徵 と す る 光照射装置。

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 、 前記放 出 さ れ た 熱電子が衝突 し て発光す る 複数 の 蛍光体 と を 備 え た光照射装置 に お い て 、

前記複数の 蛍光体か ら 発光す る 光 を 外部 の 所定方 向 に 各 々 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。

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 複数 の 蛍光体 と を備 え た光照射装置 に お い て、

前記複数の 蛍光体か ら 発光す る 各 々 の 光が他の 蛍光体 に入射 し な い よ う に反射部材 を 備 え た こ と を特徵 と す る 光照射装置。

5 . 前記反射部材 は金を 含む材料 で構成 さ れた こ と を特徵 と す る 請求項 4 に記載の 光照射装置。

6 . 前記反射部材 は ア ル ミ 二 ゥ ム を 含む材料で構成 さ れ た こ と を特徵 と す る 請求項 4 に 記載 の 光照射装置。