JP2002141007A

JP2002141007A - 蛍光表示装置

Info

Publication number: JP2002141007A
Application number: JP2001170229A
Authority: JP
Inventors: Junko Yotani; 純子余谷; Sashiro Kamimura; 佐四郎上村; Takeshi Nagameguri; 武志長廻; Hiroyuki Kurachi; 宏行倉知; Hiroshi Yamada; 弘山田; Tomotaka Ezaki; 智隆江崎
Original assignee: Ise Electronics Corp
Current assignee: Noritake Itron Corp
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-05-17
Also published as: KR100428068B1; CN1180455C; CN1339814A; TW507242B; KR20020015949A

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造でＸ線の漏洩防止と蛍光面の過熱
防止を図り、アノード電極への印加電圧を高くして高輝
度の光を得る。【解決手段】キャップ９を外囲器１の前面側に被せ、
蛍光面プレート１−２を含む外囲器１のほゞ１／３の領
域を覆う。キャップ９は鉛ガラスにより形成する。キャ
ップ９と外囲器１との間の空隙８に冷却液１２を封入す
る。冷却液１２の封止はシリコン接着剤（又はフッ素ゴ
ムパッキン）１１によって行う。

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、電子の衝突によ
り発光する蛍光体を備えた蛍光表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の蛍光表示装置は、少
なくともその一部が透光性を有する表示面とされた外囲
器を備え、この外囲器の表示面の内側に蛍光体を塗布す
ることによって蛍光面が形成されている。外囲器の内部
は真空とされ、蛍光面に対して電子を放出するカソード
電極と、カソード電極からの電子を引き出すグリッド電
極と、カソード電極から引き出された電子を加速するア
ノード電極とが配置されている。グリッド電極によりカ
ソード電極から引き出された電子はアノード電極により
加速され蛍光面に衝突する。この結果、蛍光面を構成す
る蛍光体が電子衝撃により励起され、その蛍光体に応じ
た色で蛍光面が発光する。蛍光面の発光光は表示面より
光学的フィルムを介して出射される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アノード電極に高電圧
を加えると、蛍光面に高速に加速された電子が衝突し、
輝度がアップする。しかし、蛍光面の温度が急激に上昇
し、この温度の上昇に伴って急速に輝度が低下する。ま
た、衝突する電子が高いエネルギーを持つことによっ
て、蛍光面でのＸ線の発生量が多くなり、表示面より外
部へ漏洩する。この蛍光面の急激な温度上昇とＸ線の発
生を抑えるために、従来においては、アノード電極に比
較的低い電圧を印加するようにしていた。しかし、アノ
ード電極への印加電圧を低くすると、高輝度の光を得る
ことができなくなる。なお、投射型ブラウン管では、肉
厚の厚い真空外囲器によるＸ線漏洩防止対策と液冷機構
による蛍光面の過熱防止対策を別々に施しているものも
あるが、大型で重くなるため、小型の蛍光表示装置には
採用できなかった。また、Ｘ線の漏洩を防止するため
に、外囲器の表示面（蛍光面プレート）を鉛ガラスとす
ることも考えられるが、熱によって黒化現象が発生する
ので鉛ガラスとすることはできない。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、簡単な構造
でＸ線の漏洩防止と蛍光面の過熱防止を図り、アノード
電極への印加電圧を高くして高輝度の光を得ることので
きる蛍光表示装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、外囲器の外側に表示面を囲むよう
に、外囲器との間に空隙を設けて、Ｘ線遮蔽材より形成
された透光性を有するキャップを配置したものである。
この発明によれば、蛍光面の熱が外囲器の表示面とキャ
ップとの間の空隙を通り、キャップを介して放熱される
（空冷）。また、Ｘ線遮蔽材より形成されたキャップに
よって、蛍光面で発生したＸ線の外部への漏洩が防がれ
る。なお、空隙に冷却液を封入すれば（液冷）、蛍光面
の過熱防止効果が高まる。また、キャップを鉛ガラスで
形成すれば、Ｘ線の漏洩防止効果が高まる。外囲器の表
示面とキャップとの間には空隙があるので、キャップの
温度は高温になることがなく（空隙に冷却液を封入すれ
ばなおさら）、鉛ガラスに黒化現象が発生することはな
い。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図１はこの発明に係る蛍光表示装置の一
実施の形態の概略を示す側断面図である。

【０００７】同図において、１は外囲器であり、外囲器
１の内部は真空とされている。外囲器１は、円筒形のガ
ラスバルブ１−１と、ガラスバルブ１−１の前面側開口
に接着固定された蛍光面プレート（表示面）１−２と、
ガラスバルブ１−１の後面側開口に接着固定されたガラ
スステム１−３とから構成されている。ガラスバルブ１
−１の肉厚は２ｍｍとされている。蛍光面プレート１−
２は、白ガラスとされ、透光性を有している。蛍光面プ
レート１−２の厚みは４ｍｍとされている。外囲器１の
直径は約３ｃｍ、長さは約１０ｃｍとされている。

【０００８】蛍光面プレート１−２の内側には蛍光体を
塗布することによって蛍光面２が形成されている。外囲
器１の内部には、ガラスステム１−３側にセラミック基
板３が設けられ、セラミック基板３上にカソード電極４
が設けられている。カソード電極４は、電極４−１と、
電極４−１に導電性接着剤により固定配置された多数の
柱状グラファイト４−２とから構成されている。柱状グ
ラファイト４−２は、カーボンナノチューブの集合体か
らなり、長さ数μｍから数ｍｍの針形状とされている。
そして、この多数の柱状グラファイト４−２を覆うよう
に、メッシュ部５−１を備えたグリッド電極５がカソー
ド電極４より蛍光面２側に離間して配置されている。ま
た、蛍光面２の前方には、アノード電極６が配置されて
いる。

【０００９】なお、カソード電極４の構造については、
本出願人による文献１（特願平１０−２７３１８４号）
や文献２（特願平１０−３２３３１７号）に詳述されて
いる。カソード電極４における柱状グラファイト４−２
について文献１や文献２から抜粋して説明する。柱状グ
ラファイト４−２は、図３（ａ）に示されるようにカー
ボンナノチューブ４−２ａがほゞ同一方向を向いて集合
した構造体とされている。なお、この図３（ａ）は、柱
状グラファイト４−２を途中で切断した状態を示す斜視
図である。

【００１０】カーボンナノチューブ４−２ａは、例えば
図３（ｂ）に示すように、完全にグラファイト化して筒
状をなし、その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長
さは１μｍオーダである。その先端部は図３（ｃ）に示
すような形状となっている。

【００１１】カーボンナノチューブは、ヘリウムガス中
で２本の炭素電極を１〜２ｍｍ程度離した状態で直流ア
ーク放電を起こしたときに、陽極側の炭素が蒸発して陰
極側の炭素電極先端に凝集した堆積物中に形成される。
すなわち、炭素電極間のギャップを１ｍｍ程度に保った
状態で、ヘリウムガス中で安定なアーク放電を持続させ
ると、陽極の炭素電極の直径とほゞ同じ径を持つ円柱状
の堆積物が陰極先端に形成される。

【００１２】その円柱状の堆積物は、外側の固い殻と、
内側のもろくて黒い芯との２つの領域から構成されてい
る。内側の芯は、堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の
組織をもっている。その繊維状の組織が、上述した柱状
グラファイトであり、堆積物柱を切り出すことなどによ
り、柱状グラファイトを得ることができる。なお、外側
の固い殻は、グラファイトの多結晶体である。

【００１３】柱状グラファイトにおいて、カーボンナノ
チューブは、炭素の多面体微粒子（ナノポリヘドロン：
nanopolyhedoron）とともに、複数が集合している。カ
ーボンナノチューブは、図３（ｂ），（ｃ）では模式的
に示したように、グラファイトの単層が円筒状に閉じた
形状と、複数のグラファイトの層が入れ子構造的に積層
してそれぞれのグラファイト層が円筒状に閉じた同軸多
層構造となっている形状とがある。それらの中心部分は
空洞となっている。

【００１４】外囲器１の内部において、カソード電極４
とグリッド電極５との間には、リードピン７−１，７−
２を介して電圧が印加される。これにより、電極４−１
上に固定配置された柱状グラファイト４−２のカーボン
ナノチューブ４−２ａの先端に高電界を集中させ、カー
ボンナノチューブ４−２ａの先端から電子を引き出し、
メッシュ部５−１より放出させる。

【００１５】外囲器１の内部において、グリッド電極５
よりも蛍光面２側に配置されたアノード電極６には、リ
ードピン７−３を介してグリッド電極５の電位よりも高
い高電圧が印加される。メッシュ部５−１より放出され
たカソード電極４からの電子は、アノード電極６により
加速され、蛍光面２に衝突する。この結果、蛍光面２を
構成している蛍光体が電子衝撃により励起され、その蛍
光体に応じた色で蛍光面２が発光する。蛍光面２の発光
光は蛍光面プレート１−２を透過する。

【００１６】このような蛍光表示装置（電界電子放出型
ランプ）に対して、本実施の形態では、蛍光面プレート
１−２の外側にこの蛍光面プレート１−２を囲むよう
に、空隙８を設けて、鉛ガラスより形成されたキャップ
９を配置している。すなわち、カップ型形状（有底円筒
状）のキャップ９を外囲器１の前面側に被せ、蛍光面プ
レート１−２を含む外囲器１のほゞ１／３の領域を覆っ
ている。キャップ９の肉厚は３ｍｍとされている。ま
た、キャップ９の底面９−１は、その内面および外面と
もに平坦とされており、この底面９−１を光出射面とし
て蛍光面プレート１−２を透過した蛍光面２からの光が
出射される。光出射面９−１の外面には出射光の色純度
を高める光学的フィルム１０が貼り付けられている。

【００１７】キャップ９の光出射面９−１の内面と蛍光
面プレート１−２の外面との間には隙間Ｇ１が生じ、キ
ャップ９の円筒壁面９−２の内面と外囲器１のガラスバ
ルブ１−１の外面との間には隙間Ｇ２が生じている。空
隙８はこの隙間Ｇ１とＧ２とから構成されている。空隙
８には透明な冷却液（本実施の形態では、水）１２が封
入されている。冷却液１２は、キャップ９の円筒壁面９
−２の先端内面と外囲器１のガラスバルブ１−１の外面
との間のリング状の隙間をシリコン接着剤１１で塞ぐこ
とによって、空隙８内に封止されている。なお、本実施
の形態において、隙間Ｇ１，Ｇ２は２ｍｍとされてい
る。

【００１８】蛍光面２からの発光光は、蛍光面プレート
１−２を透過した後、空隙８（冷却液１２）→キャップ
９の光出射面９−１→光学的フィルム１０を通って外部
へ出射される。一方、蛍光面２の熱は、空隙８内の冷却
液１２によって吸収される。これによって、蛍光面２の
急激な温度上昇が防がれ、アノード電極６への印加電圧
を高くして高輝度の光を得ることが可能となる。蛍光面
プレート１−２を薄くすれば蛍光面２の冷却効果はさら
に高まる。

【００１９】従来の電界電子放出型ランプと比較した場
合（キャップ９を設けないタイプ）、本実施の形態で
は、蛍光面２の温度上昇による高輝度時の輝度低下速度
は１／１０となった。また、蛍光面２の熱が空隙８内の
冷却液１２によって吸収されることによって、キャップ
９が高温になることが防がれ、キャップ９すなわち鉛ガ
ラスの黒化現象が防止される。また、光学的フィルム１
０の熱劣化が防がれ、色純度の良い高輝度で安定した発
光を得ることができる。

【００２０】また、本実施の形態において、蛍光面２で
発生するＸ線は、空隙８（冷却液１２）を通りキャップ
９の光出射面９−１より外部へ漏洩しようとするが、キ
ャップ９が鉛ガラスによって形成されているため、キャ
ップ９によって遮蔽される。また、外囲器１のガラスバ
ルブ１−１から漏洩しようとするＸ線もキャップ９の円
筒壁面９−２により遮蔽され、トータル的に外部へ漏洩
するＸ線はごく僅かとなる。

【００２１】このように、本実施の形態によれば、鉛ガ
ラスによって形成されたキャップ９を外囲器１の前面側
に被せ、キャップ９と外囲器１との間の空隙８に冷却液
１２を封入するという簡単な構成で、Ｘ線の漏洩防止と
蛍光面の過熱防止を図ることができ、アノード電極６へ
の印加電圧を高くして高輝度の光を得ることができるよ
うになる。

【００２２】なお、キャップ９と外囲器１との間の空隙
８への冷却液１２の量は、冷却液１２の熱膨張を考慮し
て定める。空隙８の容積は隙間Ｇ１，Ｇ２の寸法を変更
することによって自由に調整することが可能である。す
なわち、冷却液１２の量や空隙８の容積は、自由に設定
することが可能である。また、冷却液１２の熱膨張によ
って上昇する空隙８内の圧力は、空隙８を封止している
柔らかいシリコン接着剤１１によって吸収することがで
きる。なお、シリコン接着剤１１に代えてフッ素ゴムパ
ッキンを使用するようにしてもよい。

【００２３】また、上述した実施の形態では、空隙８に
冷却液１２を封入するようにしたが、必ずしも冷却液１
２を封入しなくてもよい。冷却液１２を封入しない場
合、蛍光面２の熱が外囲器１の蛍光面プレート１−２と
キャップ９との間の空隙８を通り、キャップ９を介して
放熱されるものとなる。すなわち、この場合、蛍光面２
は液冷ではなく、空冷で冷やされ、過熱防止が図られ
る。このとき、シリコン接着剤で完全に封止せず、空隙
８と外気が連通するようにしてもよい。

【００２４】また、上述した実施の形態では、キャップ
９を鉛ガラスにより形成したが、Ｘ線遮蔽材料であれば
よく、鉛ガラスに限られるものではない。また、上述し
た実施の形態では、冷却液１２を水としたが、水に限ら
れるものでもない。また、上述した実施の形態では、カ
ソード電極４をカーボンナノチューブを用いた電極とし
たが、カーボンナノチューブを用いた電極に限られるも
のでもない。例えば、エチレングリコールとジエチレン
グリコールとの混合液などがある。

【００２５】また、上述した実施の形態は、発光色を１
色とした単体ベースへの適用例を示したが、例えば発光
色を３色とした３本組ベースへも適用可能である。図２
に３本組ベースへの適用例の概略を示す。図２（ａ）は
正面図、図２（ｂ）は平面図である。同図において、１
Ａは第１の外囲器、１Ｂは第２の外囲器、１Ｃは第３の
外囲器であり、外囲器１Ａ，１Ｂ，１Ｃの前面側に共通
のキャップ９′を設けている。

【００２６】すなわち、外囲器１Ａ，１Ｂ，１Ｃに個別
にキャップ９を設けるのではなく、１つのキャップ９′
で外囲器１Ａ，１Ｂ，１Ｃの蛍光面プレート１Ａ−２，
１Ｂ−２，１Ｃ−２を覆っている。キャップ９′は鉛ガ
ラスによって形成する。キャップ９′と外囲器１Ａ，１
Ｂ，１Ｃとの隙間には冷却液を封入する。冷却液の封入
はシリコン接着剤で行う。

【００２７】次に本発明の第２の実施の形態について、
図４を参照して説明する。局所的なシールド構造では、
高電圧を印加した場合、スパークが発生し、安定した駆
動が困難となる場合もある。また、リードピンの部分が
シールドされていないため、高電圧を印加すると、ピン
間で放電が発生する場合があり、さらには、外の電界と
遮断されていないなどの理由から容易に高電圧駆動を行
うことができなかった。本実施の形態にかかる光源管
は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）またはカーボンナ
ノファイバ（ＣＮＦ）を電子源にしたものであって、Ｘ
線シールド機構および冷却構造を備えたものである。

【００２８】Ｘ線シールド機構は、電極部分を除き外囲
器を覆うＸ線遮断材からなるキャップ９である。このキ
ャップは、外囲器１との間に空隙を設けて配置されてい
る。冷却機構は、外囲器とキャップとの間に形成された
空隙を水はオイル等の冷却液１２を封入することによっ
て構成される。その結果、本実施の形態においては、光
源管全体を冷却液で覆うこととなる。その結果、光源管
を外界の電界から遮断し、高電圧を印加しても安定した
電子ビームの駆動をすることができる。また、アノード
にも３０〜４０ｋＶの高電圧を印加することができると
ともに、光源管の前面（蛍光面）を冷却することによっ
て、より高い輝度を得ることができる。

【００２９】この冷却液は、シリコンゴムなど、絶縁性
を有する材料からなる封止部材１３によって封止されて
いる。絶縁性のシリコンゴムで封止することにより、シ
ールドガラス管、すなわち、光源管の外囲器１を覆うキ
ャップ９の外形に影響を与えることなく、光源管とシー
ルドガラス管を固着し、冷却液を光源管の外囲器とシー
ルドガラス管との間の空隙に封入することができる。

【００３０】また、この封止部材は、各種リードピン７
−１〜７−３を埋め込み固定する。このように絶縁性を
有する封止部材で各種リードピンを埋め込み固定するこ
とによって、リードピン間の放電を防止することがで
き、高電圧条件下でも安定したリード線の取り出しが可
能となる。

【００３１】さらにこの封止部材中には、液だめ１４が
設けてもよい。これにより、冷却液の熱膨張による体積
の変動を吸収することができる。なお、封止部材中にこ
のような液だめを設ける場合は、封止部材は弾性を有す
ることが望ましい。

【００３２】なお、本発明において、Ｘ線遮蔽構造の前
面ガラスは、フラットガラスだけでなく、凸面や凹面な
どの形状でも良い。また、Ｘ線遮蔽構造の前面ガラスと
光源管の前面ガラスとの距離は任意に設定することがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、外囲器の外側に表示面を囲むように、外
囲器との間に空隙を設けて、Ｘ線遮蔽材より形成された
透光性を有するキャップを配置したので、簡単な構造で
Ｘ線の漏洩防止と蛍光面の過熱防止が図られ、アノード
電極への印加電圧を高くして高輝度の光を得ることがで
きるようになる。また、本発明によれば、空隙に冷却液
を封入することにより、蛍光面の過熱防止効果が高ま
り、また、キャップを鉛ガラスで形成することにより、
Ｘ線の漏洩防止効果が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蛍光表示装置（電界電子放出型
ランプ）の一実施の形態の概略を示す側断面図である。

【図２】３本組ベースへの適用例の概略を示す正面図
および平面図である。

【図３】文献１および２から抜粋した柱状グラファイ
トの説明図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１…外囲器、１−１…ガラスバルブ、１−２…蛍光面プ
レート（表示面）、１−３…ガラスステム、２…蛍光
面、３…セラミック基板、４…カソード電極、４−１…
電極、４−２…柱状グラファイト、４−２ａ…カーボン
ナノチューブ、５…グリッド電極、５−１…メッシュ
部、６…アノード電極、７−１〜７−３…リードピン、
８…空隙、９…キャップ、９−１…光出射面（キャップ
の底面）、９−２…円筒壁面、１０…光学的フィルム、
１１…シリコン接着剤、１２…冷却液、１３…封止部
材、１４…液だめ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長廻武志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)発明者倉知宏行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)発明者山田弘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)発明者江崎智隆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 EE10 EE12 EF01 EF14 EG12 EG41 EG43 EH04 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部が透光性を有する表示面
とされた外囲器と、前記外囲器の表示面の内側に蛍光体を塗布して形成され
た蛍光面と、前記外囲器の内部に配置され前記蛍光面に対して電子を
放出するカソード電極と、前記外囲器の内部に配置され前記カソード電極からの電
子を引き出すグリッド電極と、前記外囲器の内部に配置され前記カソード電極から引き
出された電子を加速するアノード電極と、前記外囲器の外側に前記外囲器との間に空隙を設けて配
置され前記表示面を囲むＸ線遮蔽材より形成された透光
性を有するキャップとを備えたことを特徴とする蛍光表
示装置。
【請求項２】請求項１において、前記キャップが鉛ガ
ラスより形成されていることを特徴とする蛍光表示装
置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記空隙に冷
却液が封入されていることを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れか１項において、前
記カソード電極にカーボンナノチューブが用いられてい
ることを特徴とする蛍光表示装置。