JP2000182546A

JP2000182546A - 蛍光発光装置

Info

Publication number: JP2000182546A
Application number: JP10356780A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tonegawa; 武利根川; Gentaro Tanaka; 源太郎田中; Yoshio Makita; 吉生蒔田; Yukio Ogawa; 行雄小川
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】複数個組み合わせた場合にも、容易に均一な
画素配列を得ることが可能な蛍光発光装置を提供するこ
と。【解決手段】背面基板１０２をセラミック基板によっ
て形成すると共に、背面基板１０２の背面側に背面基板
１０２を貫通して外部端子を配設し、前記外部端子を陽
極電極１０３〜１０５、陰極電極１０８及び制御電極１
０６に接続するように構成することにより、側面側に外
部端子等の不要な部分が生じないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光体が被着され
た複数の陽極電極と、電子を放出する複数の陰極部と、
前記陽極電極と陰極部の間に配設された複数の制御電極
とを前面基板及び背面基板を有する真空容器内に配設し
て成る蛍光発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、蛍光体が被着された複数の陽
極電極と、電子を放出する複数の陰極部と、前記陽極電
極と陰極部の間に配設された複数の制御電極とを前面基
板及び背面基板を有する真空容器内に配設した蛍光発光
装置を、マトリクス状に複数個配設することにより、大
画面表示を行うようにした表示装置が屋外表示等に使用
されている。

【０００３】図１０は、一般的な前記表示装置の部分正
面図である。図１０において、蛍光発光装置１００１
は、各々、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する画
素１００２を複数個（図１０では３×３個）備えてお
り、複数の前記蛍光発光装置１００１をマトリクス状に
配設することにより、屋外表示等に使用される大画面の
表示装置が形成される。

【０００４】ところで、陰極部に、スピント（Spindt）
型等の電界放出素子、ＭＩＭ型電子放出素子、表面伝導
型電子放出素子、ＰＮ接合型電子放出素子等の冷陰極を
使用した蛍光発光装置が研究開発されている。

【０００５】図１１は、スピント型電界放出素子を使用
した前記蛍光発光装置の正面図で、図１２はそのＺ−Ｚ
断面図である。図１１及び図１２において、蛍光発光装
置は、前面基板１１０１、背面基板１１０２、ゲッター
１１０６を収容するゲッター収容部１１０７及びこれら
の周囲を封止するシールガラス１１０９によって真空容
器が形成されている。前面基板１１０１の内面には蛍光
体が被着された陽極電極１１０３が配設されている。ま
た、背面基板１１０２には、電子を放出するエミッタコ
ーン（図示せず）を挟んで、制御電極１１０４、陰極電
極１１０５が配設されている。尚、１１０８は排気管で
ある。

【０００６】以上のように構成された蛍光発光装置にお
いて、陽極電極１１０３、制御電極１１０４及び陰極電
極１１０５に選択的に駆動信号を供給することにより、
前面基板１１０１に配設された複数の蛍光体を選択的に
発光させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の蛍光発光装
置は、前面基板１１０１と背面基板１１０２間の間隙が
数百ミクロン程度と狭く、前面基板１１０１と背面基板
１１０２との間に、各電極１１０３〜１１０５を外部回
路に接続するための外部端子を形成することが困難であ
る。

【０００８】この問題を解決するために、前面基板１１
０１と背面基板１１０２を図１１及び図１２のようにず
らして配置し、前面基板１１０１に陽極電極１１０３を
形成すると共に、背面基板１１０２に制御電極１１０４
及び陰極電極１１０５を形成することによって、各電極
１１０３〜１１０５を外部回路に接続するための外部端
子を形成している。

【０００９】しかしながら、前記構成の蛍光発光装置を
平面的にマトリクス状に複数個配設して、図１０に示す
ような大画面の表示装置を構成しようとしても、前面基
板１１０１及び背面基板１１０２の外部端子が形成され
た部分が妨げとなって、各蛍光発光装置を密接して配設
することができず、各蛍光発光装置間に空間ができるた
め、画面全体にわたって均一に画素を配列することが困
難になるという問題がある。

【００１０】本発明は、前記問題に鑑みて成されたもの
で、複数個組み合わせた場合にも、容易に均一な画素配
列を得ることが可能な蛍光発光装置を提供することを課
題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光発光装置
は、蛍光体が被着された複数の陽極電極と、電子を放出
する複数の陰極部と、前記陽極電極と陰極部の間に配設
された複数の制御電極とを前面基板及び背面基板を有す
る真空容器内に有し、前記陰極部からの電子を選択的に
前記蛍光体に射突させることにより発光する蛍光発光装
置において、前記背面基板はセラミック基板によって形
成されると共に前記背面基板を貫通して形成され、前記
陽極電極、前記陰極部、前記制御電極に接続された複数
の導電部材を備えて成ることを特徴としている。背面基
板をセラミック基板によって形成すると共に前記背面基
板を背面側に貫通する導電部材を設け、前記陽極電極、
前記陰極部及び前記制御電極を前記導電部材に接続す
る。

【００１２】前記背面基板裏面に露出した前記導電部材
に連続する導電性パッドを設けるように構成することが
できる。また、前記背面基板は、陽極電極用セラミック
基板、陰極部用セラミック基板及び制御電極用セラミッ
ク基板を積層して形成することができる。

【００１３】さらにまた、前記背面基板に貫通孔を形成
し、ゲッターが収容されると共に前記貫通孔を覆うゲッ
ター収容部を前記背面基板外面に固着するように構成し
てもよい。また、前記陰極部は、前記背面基板内面に形
成された冷陰極によって構成してもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の蛍光発光装置の
第１の実施の形態に係る部分斜視図であり、図２は図１
のＸ−Ｘ断面図、図３は図１のＹ−Ｙ断面図である。

【００１５】図１乃至図３において、ガラスによって形
成された前面基板１０１、セラミック基板によって形成
された背面基板１０２、前面基板１０１及び背面基板１
０２の周囲に形成されたシールガラス１１７によって真
空容器が形成されている。前面基板１０１の内面には、
赤色蛍光体３０１が被着された陽極電極１０３、緑色蛍
光体２０１が被着された陽極電極１０４、青色蛍光体３
０３が被着された陽極電極１０５が形成されている。陽
極電極１０３、１０４、１０５は、各々、透光性を有す
ると共に、同一色の蛍光体が被着された陽極電極同士が
配線１１４によって接続されている。

【００１６】一方、背面基板１０２内面には、陰極電極
１０８、抵抗層２０２、絶縁層２０３及び制御電極１０
６が積層配設されると共に、絶縁層２０３及び制御電極
１０６に形成された孔内部の抵抗層２０２上に複数のエ
ミッタコーン１０９が形成されている。陰極電極１０
８、抵抗層２０２及びエミッタコーン１０９は陰極部と
してのスピント型冷陰極を構成している。同一列の制御
電極１０６は連結部１１５を介して相互接続され又、同
一行の陰極電極１０８は連結部１１６を介して相互接続
されている。

【００１７】背面基板１０２は、後述するように、前記
陽極電極用セラミック基板、陰極部用セラミック基板及
び制御電極用セラミック基板を３層積層して形成されて
いる。前記電極が設けられた各セラミック基板には導電
部材用ピンホールが設けられ、前記導電部材が前記ピン
ホールに充填されて背面基板１０２の外面に露出し、導
電性パッドに接続されている。

【００１８】陽極電極１０３、１０４、１０５には、ジ
ュメット線等によって形成された支柱１１１及びＡｇペ
ースト１１８を介して、その一端が背面基板１０２の裏
面に露出すると共に背面基板１０２に形成されたピンホ
ールに埋設された導電部材１１２が接続されている。陰
極電極１０８には、その一端が背面基板１０２の裏面に
露出すると共に背面基板１０２に形成されたピンホール
に埋設された導電部材１１０が接続されている。また、
制御電極１０６の連結部１１５には、その一端が背面基
板１０２の裏面に露出すると共に背面基板１０２に形成
されたピンホールに埋設された導電部材１０７が接続さ
れている。

【００１９】背面基板１０２は次のようにして製造する
ことができる。先ず、図４に示すように、陽極電極用の
グリーンシート（Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ、ＺｒＯ_２等の粉
末をねってシート状にしたもの）４０７の陽極電極１０
３〜１０５、４０１〜４０６に対応する位置に、孔とし
ての複数のピンホールを形成する。次に、前記ピンホー
ルに、Ｃｕ、Ａｇ、ＭｏやＷ等の導電性の良い金属を埋
め込み印刷すると共に、前記金属に接続して配線４０９
〜４１１を印刷する。

【００２０】このとき、赤色蛍光体用陽極電極１０３、
４０１、４０４に対応する前記各ピンホールを配線４０
９で接続し、緑色蛍光体用陽極電極１０４、４０２、４
０５に対応する前記各ピンホールを配線４１０で接続
し、青色蛍光体用陽極電極１０５、４０３、４０６に対
応する前記各ピンホールを配線４１１で接続する。ま
た、各配線４０９〜４１１が重なる部分には、その間に
絶縁層を形成して、互いに絶縁する。これにより、陽極
電極用の基板が形成される。

【００２１】次に、図５に示すように、グリーンシート
５０９の陰極電極１０８、５０１〜５０８に対応する位
置に、孔としての複数のピンホールを形成する。前記各
ピンホールに、Ｃｕ、Ａｇ、ＭｏやＷ等の導電性の良い
金属を埋め込み印刷すると共に、前記金属に接続して配
線５１１〜５１９を印刷する。これにより、陰極部用の
基板が形成される。

【００２２】さらに、図６に示すように、グリーンシー
ト６０３の制御電極１０６、６０１、６０２に対応する
位置に、孔としての複数のピンホールを形成する。前記
各ピンホールに、ＣｕやＡｇ、ＭｏやＷ等の導電性の良
い金属を埋め込み印刷した導電部材を設ける。これによ
り、制御電極用の基板が形成される。

【００２３】前記３枚のグリーンシート４０７、５０
９、６０３を重ねて、陽極電極１０３〜１０５、４０１
〜４０６、陰極電極１０８、５０１〜５０８、制御電極
１０６、６０１、６０２に対応する所定の位置に孔とし
てのピンホールを設け、該ピンホールへ金属を埋め込み
印刷した導電部材１０７、１１０、１１２を設けると共
に、図７に示すように裏面側に該導電部材に連続する導
電性パッド７０１〜７０３を形成する。

【００２４】図７において、３個の陽極電極用パッド７
０１は、各々、赤色用陽極電極１０３、４０１、４０４
用のパッド、緑色用陽極電極１０４、４０２、４０５用
のパッド、青色用陽極電極１０５、４０３、４０６用の
パッドから成り、孔としての陽極電極用ピンホール４０
８−１〜４０８−３内の金属から成る導電部材１１２と
ともに各陽極電極を外部回路に接続するための外部端子
を構成している。

【００２５】３個の制御電極用パッド７０２は、各々、
孔としての制御電極用ピンホール６０４−１〜６０４−
３内の金属から成る導電部材１０７とともに各制御電極
１０６、６０１、６０２を外部回路に接続するための外
部端子を構成している。また、９個の陰極電極用パッド
７０３は、各々、孔としての陰極電極用ピンホール５１
０−１〜５１０−９内の金属から成る導電部材１１０と
ともに陰極電極５１１〜５１９を外部回路に接続するた
めの外部端子を構成している。

【００２６】以上のように構成されたグリーンシート４
０７、５０９、６０３を重ね合わせる。このとき、各パ
ッド７０１〜７０３が対応する各電極に確実に接続され
るように、グリーンシート４０７、５０９、６０３は、
各々、スルーホール配線を接続する。そして焼成し、背
面基板１０２用のセラミック多層配線基板を完成させ
る。このとき、ピンホールに印刷した金属を完全に溶融
させることによって、蛍光発光装置に要求される気密性
を満足できるようにする。各陽極電極１０３、４０１、
４０４、１０４、４０２、４０５、１０５、４０３、４
０６はピンホール４０８−１〜４０８−３内の金属から
成る導電部材及びパッド７０１に接続され、陰極電極１
０８、５０１〜５０８はピンホール５１０−１〜５１０
−９内の金属から成る導電部材及びパッド７０３に接続
され又、制御電極１０６、６０１、６０２はピンホール
６０４−１〜６０４−３内の金属から成る導電部材及び
パッド７０２に接続されて形成される。

【００２７】尚、前面基板１０１と熱膨張計数がほぼ等
しいセラミック基板１０２を使用する必要があるが、前
面基板１０１の材料として硼ケイ酸ガラスを使用した場
合、熱膨張率は４７であり、これとほぼ等しい特性のグ
リーンシートはセラミック材料の組成を種々選定するこ
とにより得ることができる。

【００２８】以上のようにして形成されたセラミック多
層配線基板の蛍光発光装置内面に位置する側をポリッシ
ング等によって研磨し、背面基板１０２を形成する。次
に、背面基板１０２の前記各ピンホールに、陰極電極１
０８、５０１〜５０８及び制御電極１０６、６０１、６
０２を整合させて電界放出型カソード（ＦＥＣ）を形成
し、背面基板１０２に陽極電極接続用の支柱１１１を立
設する。

【００２９】支柱１１１として、金属線（例えば銅線）
の周囲にガラスがビード状に形成されたジュメット線
を、ダイシング等によって０．２ｍｍの長さに切断した
ものを使用することができる。支柱１１１は、前面基板
１０１の陽極電極に対応する位置で、背面基板１０２上
のピンホールにＡｇペースト１１８によって立設する。
以上のようにして形成した背面基板１０２を真空中５０
０度Ｃで焼成し、Ａｇペースト及びＦＥＣのガス抜きを
行う。

【００３０】一方、前面基板１０１には、ＩＴＯ（Indi
um Tin Oxide）による透明電極から成る陽極電極１０３
〜１０５を形成し、赤色蛍光体３０１、緑色蛍光体２０
１及び青色蛍光体３０３をスクリーン印刷等によって塗
布する。また、前面基板１０１と背面基板１０２の外周
には、シールガラス１１７をディスペンサ等で塗布す
る。前記シールガラス１１７内には、Ｏ．２φ程度のビ
ーズを混入させ、ＦＥＣと陽極間の間隙をＯ．２ｍｍ程
度に保つようにする。

【００３１】尚、支柱１１１が当接する陽極電極１０４
〜１０５の位置にＡｇペースト１１８を予め印刷してお
くことにより、電気的な接続を良好に確保することがで
きる。その後、前面基板１０１を大気中５００度Ｃ程度
でバインダーの焼成を行う。

【００３２】以上のようにして形成した前面基板１０１
と背面基板１０２を面付けする。このとき、バルク型ゲ
ッター１１３（非蒸発型ゲッター：Ｚｒ、Ｖ、Ｎｉ等の
合金を粉末にし、金属メッシュ等に固めたもの）を、前
面基板１０１と背面基板１０２間で制御電極１０６、６
０１、６０２に沿って複数配設し、前面基板１０１と背
面基板１０２をクリップで挟む。

【００３３】これを真空中３８０度Ｃで数時間保持す
る。シールガラス１１７の軟化する温度４１０度Ｃで２
０分程度保持することによって、背面基板１０２の外面
に外部端子７０１〜７０３が形成された蛍光発光装置が
完成する。

【００３４】以上のようにして作製された蛍光発光装置
のヘリウム加圧試験による気密試験を行った結果を図１
３及び図１４を用いて説明する。ここで、図１３は硼ケ
イ酸ガラスによって真空容器（ガラスパッケージ）が形
成された従来の蛍光発光装置に関する試験結果を示し、
図１４は前記実施の形態のようにセラミックにより真空
容器（セラミックパッケージ）が形成された蛍光発光装
置に関する試験結果を示している。

【００３５】気密試験は、次のようにして行った。先
ず、第１の真空チャンバ内に蛍光発光装置をセットした
状態で真空ポンプにより前記第１の真空チャンバ内を排
気し、前記第１の真空チャンバへＨｅを０．３ｋｇ／ｃ
ｍ^２充填する。このとき、蛍光発光装置内外の気圧差
は、大気圧があるため、絶対圧１．３ｋｇ／ｃｍ^２とな
る。この状態で、２６２時間放置した後、Ｈｅリークデ
テクタ及びデータロガーを接続した第２の真空チャンバ
内へ前記蛍光発光装置を移し、前記Ｈｅリークデテクタ
内の真空ポンプにより前記第２の真空チャンバ内を排気
する。直線導入器によって前記蛍光発光装置を加圧破壊
し、前記蛍光発光装置内に蓄積されたＨｅ量をＨｅリー
クデテクタによって検出してデータロガーにデータを保
存する。

【００３６】以上のようにして気密試験を行った結果、
図１３に示すように、ガラスパッケージの場合の全ヘリ
ウム蓄積量は、波形の面積によって求められ、２６２時
間の蓄積で、３．７２×１０^−５ｍｂａｌ*ｌであっ
た。したがって、ガラスパッケージへのヘリウム透過速
度は３．７２×１０^−５ｍｂａｌ*ｌ／（２６２時間×
６０）＝２．５７×１０^−９ｍｂａｌ*ｌ／ｍｉｎであ
った。

【００３７】一方、セラミックガラスパッケージの場合
のヘリウム透過速度は、図１４に示すように、５．８×
１０^−５ｍｂａｌ*ｌ／（２６２時間×６０）＝３．６
９×１０^−９ｍｂａｌ*ｌ／ｍｉｎであった。

【００３８】以上のことから明らかなように、ガラスパ
ッケージとセラミックパッケージのヘリウム透過速度
は、ともに同一桁であり、同等の気密性を有していると
みなすことができる。即ち、真空容器として、ガラスと
セラミックは気密性に関して同等の性能を有している。

【００３９】前記のようにして作製された蛍光発光装置
を発光駆動する場合には、陰極電極１０８、５０１〜５
０８に０Ｖ、陽極電極１０３〜１０５、４０１〜４０６
に数百〜数ｋＶ、制御電極１０６、６０１、６０２に数
十Ｖの電圧を選択的に印加することにより、陰極部から
発生した電子を選択的に蛍光体に射突させて発光させ
る。

【００４０】以上述べたように本実施の形態に係る蛍光
発光装置によれば、各電極に接続された導電部材１０
７、１１０、１１２を背面基板１０２に貫通形成し裏面
側に露出するように形成しており、又前記導電部材１０
７、１１０、１１２に連続する導電性パッド７０１〜７
０３を形成しているので、側面に突出する部分が無く、
複数の蛍光発光装置をマトリクス状に配置して、容易に
均一な画素配列を得ることが可能になる。特に、スピン
ト型電界放出素子等の冷陰極を使用した薄型構造の蛍光
発光装置に適用して極めて有効である。

【００４１】また、背面基板１０２を陽極電極用セラミ
ック基板４０７、陰極部用セラミック基板５０９及び制
御電極用セラミック基板６０３の３枚を積層して形成し
ているので、真空容器の気密性を向上させることができ
る。

【００４２】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る
蛍光発光装置の背面図で、図９は図８の底面図である。
前述した第１の実施の形態においては、ゲッター１１３
を前面基板１０１と背面基板１０２の間に配設したが、
本実施の形態においては、背面基板１０２の背面外側に
ゲッター８０３を配設するように構成している点で相違
している。その他の部分は第１の実施の形態と同様に構
成されているので、相違点についてのみ説明する。

【００４３】蛍光発光装置は、セラミック基板によって
形成された背面基板１０２に、複数の貫通孔８０２を形
成すると共に、ガラス等により形成したゲッター収容部
８０１によって前記複数の貫通孔８０２を覆い、密封固
着した構成となっている。ゲッター８０３はゲッター収
容部８０１内に配設される。以上のように構成すること
により、第１の実施形態のように表示面上にゲッターを
配設するためのスペースが不要になるため、高精細化を
図ることが可能になる。尚、前記各実施の形態におい
て、背面基板１０２の裏面に各電極駆動用集積回路（Ｉ
Ｃ）を搭載することにより、駆動回路用基板に接続する
ための端子を削減することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の蛍光発光装置によれば、複数個
配設する場合に、容易に均一な画素配列を得ることが可
能になる。特に、スピント型電界放出素子等の冷陰極を
使用した薄型構造のものに適用して極めて効果的であ
る。

【００４５】また、背面基板を多層構造とすることによ
り、真空容器の気密性を向上させることができる。さら
に、表示面上にゲッターを配設するためのスペースが不
要になるため、高精細化を図ることが可能になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光装
置の部分斜視図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に使用する陽極電
極用グリーンシートの正面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に使用する陰極電
極用グリーンシートの正面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に使用する制御電
極用グリーンシートの正面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光装
置の背面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る蛍光発光装
置の背面図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る蛍光発光装
置の底面図である。

【図１０】一般的な画像表示装置の部分正面図であ
る。

【図１１】従来の蛍光発光装置の正面図である。

【図１２】図１１に示す蛍光発光装置のＺ−Ｚ断面図
である。

【図１３】従来の蛍光発光装置の気密試験結果を示す
図である。

【図１４】本発明の実施の形態に係る蛍光発光装置の
気密試験結果を示す図である。

【符号の説明】

１０１・・・前面基板１０２・・・背面基板１０３〜１０５、４０１〜４０６・・・陽極電極１０６、６０１、６０２・・・制御電極１０７、１１０、１１２・・・導電部材１０８、５０１〜５０８・・・陰極電極１１１・・・支柱１１７・・・シールガラス１１３、８０３・・・ゲッター７０１〜７０３・・・パッド８０１・・・ゲッター収容部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蒔田吉生千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内 (72)発明者小川行雄千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 BB20 FF03 FF07 GG07 JJ07 JJ12 5C036 EE15 EE17 EF01 EF06 EF09 EF14 EG01 EG02 EG12 EG15 EG24 EG34 EH01 EH02 EH04 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体が被着された複数の陽極電極と、
電子を放出する複数の陰極部と、前記陽極電極と陰極部
の間に配設された複数の制御電極とを前面基板及び背面
基板を有する真空容器内に有し、前記陰極部からの電子
を選択的に前記蛍光体に射突させることにより発光する
蛍光発光装置において、前記背面基板はセラミック基板によって形成されると共
に前記背面基板を貫通して形成され、前記陽極電極、前
記陰極部、前記制御電極に接続された複数の導電部材を
備えて成ることを特徴とする蛍光発光装置。
【請求項２】前記背面基板裏面に露出した前記導電部
材に連続する導電性パッドを設けて成ることを特徴とす
る請求項１記載の蛍光発光装置。
【請求項３】前記背面基板は、陽極電極用セラミック
基板、陰極部用セラミック基板及び制御電極用セラミッ
ク基板を積層して形成されていることを特徴とする請求
項１又は２記載の蛍光発光装置。
【請求項４】前記背面基板に貫通孔を形成し、ゲッタ
ーが収容されると共に前記貫通孔を覆うゲッター収容部
を前記背面基板外面に固着して成ることを特徴とする請
求項１、２又は３記載の蛍光発光装置。
【請求項５】前記陰極部は、前記背面基板内面に形成
された冷陰極であることを特徴とする請求項１、２、３
又は４記載の蛍光表示装置。