JP2000323078A - 蛍光表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光表示装置をより簡便に作製できるととも
により長期に安定して用いることができるようにする。 【解決手段】 陰極１０４上に接して、電子放出部を構
成するＤＬＣ膜１０５が形成されているようにした。こ
のＤＬＣ膜１０５は、炭素から構成され、少なくともそ
の一部がダイヤモンド構造となっているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２次元平面に配
置した電子源から放出された電子を、蛍光体からなる発
光部に衝突させて発光させる蛍光表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光表示装置は、少なくとも一方が透明
な真空容器の中で、電子放出部から放出される電子を、
蛍光体に衝突させてその蛍光体を発光させ、その光を利
用する電子管である。この蛍光表示装置は、通常では、
電子の働きを制御するためのグリッドを備えた３極管構
造のものが最も多く用いられている。そして、従来で
は、電子放出部にフィラメントと呼ばれる陰極を用い、
ここより放出される熱電子を蛍光体に衝突発光させてい
た。このような蛍光表示装置の中で、大画面ディスプレ
イ装置の画素を構成する画像管がある。

【０００３】図２は従来の画像管の基本構成を示すもの
で、カラー表示が可能な大画面ディスプレイに用いられ
るものである。この画像管の構成に関して、その概略を
説明すると、まず、前面パネル２０１と背面パネル２０
２および４つの側板２０３とにより、内部が気密封止さ
れた真空容器２が形成されている。その前面パネル２０
１の内面には、三色Ｒ，Ｇ，Ｂ（３原色）の各々の発光
部２０４，２０５，２０６が単位画素としてマトリック
ス状に配置されている（図２（ｂ））。

【０００４】それら発光部２０４，２０５，２０６は、
例えば、赤に発光する発光部２０４は、主に赤色の光を
透過するフィルター２０４ａと、電子線の衝撃により発
光する蛍光体層２０４ｂと、アルミニウムからなるメタ
ルバック（裏面反射層）２０４ｃとから構成されてい
る。また同様に、発光部２０５は、主に緑色の光を透過
するフィルター２０５ａと、電子線の衝撃により発光す
る蛍光体層２０５ｂと、メタルバック２０５ｃとから構
成されている。そして、発光部２０６は、主に青色の光
を透過するフィルター２０６ａと、電子線の衝撃により
発光する蛍光体層２０６ｂと、メタルバック２０６ｃと
から構成されている。また、この発光部２０４〜２０６
の形成領域においては、画素となる各発光部を分離する
ためのブラック層２０７が形成され、また、各蛍光体層
に接触して各蛍光体層に電位を与えるための電極配線２
０８が形成されている。

【０００５】一方、背面パネル２０２上には、各発光部
に対応して電子放出部２１０が形成されている。この電
子放出部２１０は、背面電極２１０ａとフィラメント２
１０ｂとグリッド電極２１０ｃとから構成されている。
また、フィラメント２１０ｃは、背面電極２１０ａ上に
所定間隔を開けて固定され、直径７〜２０μｍのタング
ステンの細線に、電子放出物質を塗布して形成してい
る。その電子放出物質としては、一般に、酸化バリウム
・酸化カルシウム・酸化ストロンチウムのいわゆる三元
酸化物から構成されている。また、それらを覆うよう
に、メッシュ部２１０ｄを有するグリッド電極２１０ｃ
が形成されている。

【０００６】ここで、各背面電極２１０ａは、フィラメ
ント２１０ｂの電位に対して負および０Ｖまたは数Ｖの
正電位を付与することにより、それらのフィラメント２
１０ｂから放出される電子ビームを制御している。そし
て、発光部２０４〜２０６と電子放出部２１０との間に
配置するように、電子加速電極２２０が形成されてい
る。この電子加速電極２２０には、図示していないが、
外部より外部端子を介して高電圧が印加されるようにな
っていて、電子放出部２１０から放出された電子を加速
して、蛍光体層２０４ｂ〜２０６ｂに衝突させるように
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上示したように、従
来の蛍光表示装置では、基本的には、電子放射性物質を
用いた熱電子放出により電子ビームを得ている。この電
子放出物質は、上述したように、酸化バリウム・酸化カ
ルシウム・酸化ストロンチウムのいわゆる三元酸化物か
ら構成するようにしていた。この中で、バリウムは使用
中にガスと反応して消耗するので、常に電子放出層内部
から補給されるように作られている。しかし、多くの電
子を放出させるために高電流を流そうとしても、そのバ
リウムの補給が十分にはできない。加えて、それら電子
放射性物質は電子放出のために加熱されるが、これらが
熱で劣化するという問題があった。加えて、電子ビーム
を得るために加熱が必要になるが、このために膨大な電
力を必要とするため、従来では消費電力が多くなるとい
う問題もあった。

【０００８】また、それら電子放射性物質を構成する酸
化物は空気中ではきわめて不安定である。このため、従
来の電子放出源の作製においては、まず、炭酸バリウム
・炭酸カルシウム・炭酸ストロンチウムのいわゆる炭酸
塩の形で電子放出層を形成し、これを、真空容器中に各
部品とともに組み込んだ上で、真空容器内を真空排気し
てエージングする段階で酸化物にするようにしている。
このように、従来では、電子放出部（フィラメント）を
作製するための工数が非常に多い状態であった。また、
従来の蛍光表示装置で用いられているフィラメントより
放出される電子流は、フィラメントの温度に大きく左右
される。このため、フィラメントの場所によって温度に
ムラなどが発生すると、得られる電子流にバラツキが生
じてしまうという問題もあった。

【０００９】また、従来の蛍光表示装置では、電子放出
部は電子放射性物質で構成されているが、これが蛍光表
示装置を構成している真空容器内における放出ガスに対
して弱く、場合によっては、短時間に劣化してしまうと
いう問題もあった。すなわち、従来の蛍光表示装置で
は、電子放出部の作製に手間がかかり、また、放出する
電子流にムラが発生しやすいので表示にムラが発生しや
すく、加えて、環境耐性が低く脆弱であり、しかも消費
電力が大きいという問題があった。

【００１０】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、蛍光表示装置をより簡便
に作製できるとともに、消費電力を低減して長期に安定
して用いることができるようにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の蛍光表示装置
は、一部が透光性を有する表示面およびその表示面に対
向配置する基板を有して内部が真空とされた外囲器と、
基板上に形成された配線層と、この配線層上に形成され
た絶縁層と、この絶縁層上に形成され配線層の所定箇所
に絶縁層に開けられた開口部を介して接続する陰極と、
この陰極上に形成された電子放出部と、電子放出部上に
所定の距離離間して配置され、電子放出部から電子を引
き出すための電子引き出し電極と、表示面の内側に形成
された蛍光体からなる発光部とから構成し、特に、電子
放出部は、ダイヤモンドの膜から構成するようにした。
したがって、電子放出部と電子引き出し電極との間に電
圧を印加すると、電子放出部を構成しているダイヤモン
ドの膜の表面より電子が引き出される。そのような構成
の中で、絶縁体からなるスペーサーを電子引き出し電極
と絶縁層との間に配置し、そのスペーサーで電子引き出
し電極を電子放出部より所定の距離離間して保持するよ
うにしてもよい。また、絶縁性のスペーサーを介在させ
ても良い。また、基板は、金属の層をセラミックの層で
挾んだ多層構造から構成すれば、耐熱性に優れている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。以下では、画像管を例に説明する。
図１に示すように、この実施の形態の蛍光表示装置であ
る画像管は、まず、セラミックから構成された基板１０
１上には配線層１０２が形成され、またその上には絶縁
層１０３を介して陰極１０４が配置されている。その、
陰極１０４は絶縁層１０３に形成されたフィードスルー
（開口部）１０３ａを介し、多層構造の配線層１０２を
構成している所定の配線に接続している。

【００１３】また、その配線層１０２は、一部が外部に
導出させたリードピン１０２ａに接続して外部との信号
の授受を行う。また、配線層１０２の中で、陰極１０４
に接続する配線は、基板１０１裏面にまで引き出され、
基板１０１の所定箇所に形成された端子を介してドライ
バＩＣ１３０に接続している。また、基板１０１は、絶
縁層１０３を含んだ多層構造の中で、その強度を確保す
るために、金属層１０１ａを備えるようにしている。な
お、この金属層１０１ａは、なくても良い。

【００１４】そして、この実施の形態では、その陰極１
０４上に接して、電子放出部を構成するＤＬＣ膜１０５
が形成されているようにした。このＤＬＣ膜１０５は、
炭素から構成され、少なくともその一部がダイヤモンド
構造となっているものである。なお、そのような一部が
ダイヤモンド構造となっている炭素体が、ダイヤモンド
ライクカーボン（ＤＬＣ）といわれている。一方、ＤＬ
Ｃ膜１０５上には、絶縁体からなるスペーサー１０６に
より所定の距離離間し、ＤＬＣ膜１０４より電子を引き
出すためのグリッドメッシュ（電子引き出し電極）１０
７が配置されている。

【００１５】また、その上方には、グリッドメッシュ１
０７により引き出された電子を加速する加速電極１０８
が配置されている。また、基板１０１に対向して前面ガ
ラス１０９が配置され、その前面ガラス１０９は、枠体
１１０により基板１０１上に保持所定距離離間して固定
されている。その基板１０１，枠体１１０，および，前
面ガラス１０９により真空容器が構成され、内部を高真
空に保っている。また、前面ガラス１０９の内面には、
蛍光体からなる複数の発光部１２０がマトリクス状に配
置され、表示面を構成している。

【００１６】その発光部１２０は、図１（ｂ）に拡大し
て示すように、構成されている。まず、前面ガラス１０
９内面に接触して所定の色の光を透過する光学フィルタ
ー１２１が配置されている。また、その光学フィルター
１２１上には、例えば、硫化亜鉛型の蛍光物質からなる
蛍光体層１２２が形成され、その蛍光体層１２２周囲に
は、蛍光体層１２２に所定電位を印加するための陽極１
２３が形成されている。そして、その陽極１２３に接触
して蛍光体層１２２を覆うように、メタルバック膜１２
４が形成されている。また、それらは、黒色の絶縁体か
らなるブラック層１２５により分離されている。このブ
ラック層１２５により、表示におけるコントラストを向
上させることができる。

【００１７】以上の構成において、グリッドメッシュ１
０７に正の電位を印加し、陰極１０４に負の電位を印加
することにより、ＤＬＣ膜１０５より電子が飛び出し、
これがグリッドメッシュ１０７により前面ガラス１０９
方向に引き出される。一方、陰極１０４に対してグリッ
ドメッシュ１０７以上の高い正の電位を加速電極１０８
およびメタルバック膜１２４に印加しておけば、その引
き出された電子は、加速電極１０８により加速されてメ
タルバック膜１２４に突入し、これを通過して蛍光体層
１２２に衝突する。そして、電子が衝突したことによ
り、蛍光体層１２２は発光し、この光が光学フィルター
１２１を通過していくことで、前面ガラス１０９の外側
よりそれら発光により形成された表示をみることができ
る。なお、高電圧の印加は、基板１０１側より外部に引
き出された高電圧リード線１０２ｂを介して行われる。

【００１８】そして、この実施の形態では、電子放出部
をＤＬＣ膜１０５とグリッドメッシュ１０７とから構成
し、電界放出型とした。そのＤＬＣ膜１０５は、メタン
（ＣＨ₄）を原料とした化学的気相成長法により形成可
能である。このため、ＤＬＣ膜は、酸化バリウム・酸化
カルシウム・酸化ストロンチウムのいわゆる三元酸化物
からなる熱電子放出源に比較して、安定した製造が可能
である。また、ＤＬＣ膜による電子放出部は、フィラメ
ントのような脆弱な構造とは異なり、膜状に形成すれば
よいので、機械強度的にも安定したものとなっている。
そして、そのＤＣＬ膜は画像管を構成している真空容器
内における放出ガスに対してほとんど反応しないので、
経時的にほとんど劣化せず、長期に安定して電子放出を
得ることができる。

【００１９】ところで、そのＤＬＣ膜の化学的気相成長
法による形成では、ＤＬＣ膜を形成する基板の温度を７
５０℃程度の高温にしておくことになる。このため、Ｄ
ＬＣ膜を形成する基板には、７５０℃という高温が加わ
っても変形することなどが起きないなど、高い耐熱性が
要求される。このため、図１に示した基板１０１として
は、セラミック多層基板を用いるようにすればよい。こ
れは、金属層をコアとしてセラミックの層でサンドイッ
チ状の挾み込んであるものであり、これはガラスとほぼ
同一の熱膨張係数を持つものである。また、このほか
に、ガラスセラッミック基板およびフォルステライト基
板も用いることができるのは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、一
部が透光性を有する表示面およびその表示面に対向配置
する基板を有して内部が真空とされた外囲器と、基板上
に形成された配線層と、この配線層上に形成された絶縁
層と、この絶縁層上に形成され配線層の所定箇所に絶縁
層に開けられた開口部を介して接続する陰極と、この陰
極上に形成された電子放出部と、電子放出部上に所定の
距離離間して配置され、電子放出部から電子を引き出す
ための電子引き出し電極と、表示面の内側に形成された
蛍光体からなる発光部とから構成し、特に、電子放出部
は、ダイヤモンドの膜から構成するようにした。したが
って、電子放出部と電子引き出し電極との間に電圧を印
加すると、電子放出部を構成しているダイヤモンドの膜
の表面より電子が引き出される構成となる。この結果、
この発明によれば、フィラメントのような部品を用いる
ことなく、また、化学的に不安定な熱電子放出源を用い
ることがなく、電子放出部を簡単な構造で化学的に安定
したものとし、消費電力が少ないものとできるので、蛍
光表示装置を簡便に作製できるとともにより長期に安定
して用いることができるようなるという効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態における蛍光表示装置
の構成を示す概略的な断面図である。

【図２】 従来の蛍光表示装置の構成を示す断面図およ
び平面図である。

【符号の説明】

１０１…基板、１０２…配線層、１０３…絶縁層、１０
４…陰極、１０５…ＤＬＣ膜、１０６…スペーサー、１
０７…グリッドメッシュ（電子引き出し電極）、１０８
…加速電極、１０９…前面ガラス、１１０…枠体、１２
０…発光部、１２１…光学フィルター、１２２…蛍光体
層、１２３…陽極、１２４…メタルバック膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 智司 三重県伊勢市上野町字和田700番地 伊勢 電子工業株式会社内 (72)発明者 笠野 和彦 三重県伊勢市上野町字和田700番地 伊勢 電子工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C036 EE01 EE14 EE16 EF01 EF06 EF09 EF14 EG01 EG12 EG16 EH11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一部が透光性を有する表示面およびその
   表示面に対向配置する基板を有して内部が真空とされた
   外囲器と、 前記基板上に形成された配線層と、 この配線層上に形成された絶縁層と、 この絶縁層上に形成され前記配線層の所定箇所に前記絶
   縁層に開けられた開口部を介して接続する陰極と、 この陰極上に形成された電子放出部と、 この電子放出部上に所定の距離離間して配置され、前記
   電子放出部から電子を引き出すための電子引き出し電極
   と、 前記表示面の内側に形成された蛍光体からなる発光部と から構成され、 前記電子放出部は、ダイヤモンドの膜から構成されてい
   ることを特徴とする蛍光表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蛍光表示装置において、 前記電子引き出し電極と前記絶縁層との間に配置され、
   前記電子引き出し電極を前記電子放出部より所定の距離
   離間して保持する絶縁体からなるスペーサーを備えたこ
   とを特徴とする蛍光表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の蛍光表示装置に
   おいて、 前記基板は、金属の層をセラミックの層で挾んだ多層構
   造であることを特徴とする蛍光表示装置。