JP2979996B2 - 表示装置 - Google Patents
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Description
の蛍光体と、この蛍光体を励起する電子源を収納する表
示用外囲器内に、対向するアノード基板とカソード基板
との間隔を所定間隔に保持するための支柱を備える表示
装置に関するものであり、特に電界放出カソードを備え
る表示装置に適用して好適なものである。
9 [V/m]程度にするとトンネル効果により、電子が
障壁を通過して常温でも真空中に電子放出が行われる。
この現象は電界放出(Field Emission)といわれており
古くから知られた現象であるが、このような原理を利用
して電子を放出するカソードを電界放出カソード(Fiel
d Emission Cathode)と呼んでいる。近年、半導体微細
加工技術を駆使して、ミクロンサイズの前記電界放出カ
ソードの作成が可能となり、この電界放出カソードを基
板上に多数形成することにより、面放出型の電界放出ア
レイを作成することが可能となっている。このような電
界放出アレイは、表示装置、CRT、電子顕微鏡や電子
ビーム装置の電子源として適用することが提案されてい
る。
の構造を断面図により示す。この表示装置(以下、FE
Dと記す)は、電界放出アレイ10(FEC)が形成さ
れたカソード基板1と、アノード基板4とが、所定間隔
をもって対向配置されて内部を高真空に保持する容器を
形成している。このカソード基板1に形成された電界放
出アレイ10は、スパッタ等により形成されたカソード
導体2と、その上に複数形成された円錐状のエミッタコ
ーン9と、このエミッタコーン9の先端近傍に形成され
たゲート導体8とから構成されるスピント(Spindt)型
の電界放出アレイ10とされている。さらに、アノード
基板4の内側には、アノード導体6−1と、その上に蛍
光体層6−2が積層されて発光部5が形成されている。
クロン以下の寸法で作成することが出来、このようなエ
ミッタコーン9を数万ないし数10万個、1枚のカソー
ド基板1上に設けるようにしている。なお、この電界放
出アレイにおいては、ゲート・カソード間の距離をサブ
ミクロンとすることが出来るため、ゲート・カソード間
に僅か数10ボルトの電圧VGEを印加することによりエ
ミッタコーン9から電子を放出することが出来る。
導体8に対し正電圧VA が印加されているため、エミッ
タコーン9から放出された電子は、図示する破線の軌道
で加速されてアノード導体6−1に捕捉されるようにな
る。この時、捕捉される電子がアノード導体6−1上に
積層されている蛍光体層6−2に衝突してこれを励起す
るため、蛍光体層6−2が発光するようになる。この発
光は透明のアノード基板4を介して観察することができ
る。
の間隔が数100ミクロンとなるよう、周縁部に側面
板、あるいはガラスビーズやガラスファイバを挟持する
ようにしているが、その内部が高真空に引かれているた
めに、アノード基板4とカソード基板1とで構成される
容器が大気圧により押圧されて間隔が狭まるよう撓むよ
うになる。そこで、これを防止するため、アノード基板
4とカソード基板1との間にスペーサとして、支柱3を
所定間隔で複数配設するようにして、容器全体にわたり
所定の間隔が保持されるようにしている。なお、この支
柱3は、例えばガラスなどにより形成され、シールガラ
スによりアノード基板4及びカソード基板1の内壁側に
溶着されて固定される。
す。図18(a)は支柱3の配設状態を平面より概念的
に示す図とされ、図18(b)はその配設状態を側面よ
り示す図とされる。なお、図18(b)においては便宜
上、支柱3とアノード基板4及びカソード基板1のみを
示し、FEC10を初めとする内部の構成部分について
は図示を省略している。支柱3の配設パターンとして
は、これら図18(a)(b)より分かるように平面的
に連続して形成される正方形の頂点に支柱3が位置する
ような格子状に配置される。即ち、縦及び横方向にそれ
ぞれ幅W11の等間隔のピッチが得られるように支柱3が
配置されるものである。なお、この幅W11は、実際には
例えば約2mm程度とされ、実際には図17に示したF
EC10が形成されていない位置に設けられる。また、
図18(a)の斜線部M2 については後述する。
うな表示装置においては、高性能を得るために、支柱3
が存在するアノード基板4とカソード基板1間の空間は
高真空度が要求される。そして、例えばアノード基板4
とカソード基板1間を真空化する処理時の排気効率をよ
り高めるためにも、その支持強度が保たれる範囲内で支
柱3の配設本数はできるかぎり少ないことが好ましい。
置は、上記した問題点を解決するために、電子源が形成
されているカソード基板と、前記電子源から放出された
電子により励起される発光部が形成されているアノード
基板と、前記カソード基板と前記アノード基板が所定の
間隔を保持して対向するように前記カソード基板と前記
アノード基板との間に配設されている複数本の支柱を備
えた表示装置において、前記複数本の支柱は互いに略正
三角形の頂点に位置する点に配設するようにしたもので
ある。
各支柱を配設することにより、例えば連続して形成され
る正方形の頂点に支柱が位置するような格子状の配設パ
ターンとした場合よりも、支柱一本あたりが支える面積
を大きくすることができ、故に支柱の本数を減少させる
ことができる。
置における支柱3の配設例を示すものとされ、図1
(a)は支柱3の配設状態を平面より概念的に示し、図
1(b)はその配設状態を側面より示す図とされる。な
お、図18(a)(b)と同一部分はそれぞれ同一符号
を付して説明を省略する。
明の実施例では支柱3を平面的に連続して形成される正
三角形の頂点に位置するように配置するようにしてい
る。例えば、本実施例の配設パターンと図18(a)
(b)に示した格子状の配設パターンとを比較すると、
図18の場合には、縦及び横方向では隣り合う支柱3同
志のピッチは幅W11の等間隔が得られているが、斜めの
対角線方向ではその間隔が幅W12とされ、この場合に
は、 W11<W12 となり、縦・横方向と対角線方向では等間隔なピッチが
得られない。このように、隣り合う支柱3同志のピッチ
が異なると、基板を支持するときに一本の支柱3に対し
て加わる力のバランスが均等にならないことから、これ
が支柱一本あたりが支持可能な面積を大きく出来ない要
因となる。そこで、このような支柱の配列により所要の
充分な耐圧性を得るためには、その強度の弱さを補うた
めに相応の本数が必要とされる。
3同志は、図1(a)に示すような配設パターンによ
り、正三角形の一辺の長さに相当する幅W1 の間隔がい
づれの方向の支柱3に対しても均等に得られるようにな
っている。これにより本実施例では、一本の支柱3に加
わる力のバランスが均等になるため、結果としては、支
柱3の一本あたりが支える支持面積を大きくすることが
できる。即ち、本実施例の配設パターンにより図18の
配設パターンとほぼ同等の支持強度を得ようとした場合
には、単位面積あたりの支柱3の数をより少なくするこ
とができることになる。
列による耐圧性と、図18に示した従来例としての支柱
3の配列による耐圧性とを比較するための解析を行い、
支柱3が破壊されることなくアノード基板4及びカソー
ド基板1を支持可能な支柱3の最小本数に対応する支柱
3ごとのピッチ(実施例では幅W1 、図18の場合では
幅W11)を算出することとした。この解析にあたって
は、本実施例と図18の場合において、それぞれ図1
(a)及び図18(a)の斜線に示す部分M1 、M2 を
モデル化した。また、パラメータとしては両者とも共通
に、支柱3の形状について直径φ50μm,長さ200
μmとし、支柱3の材料の定数としては、ヤング率73
00Kgf/mm2 、ポアソン比0.28とした。そし
て、支柱3の破壊条件としては、1.5気圧(0.01
5Kgf/mm2 )を加えた時の表面応力が引っ張り方
向で5.0Kgf/mm2 、圧縮方向で100Kgf/
mm2 以内(実測値を参考)であれば破壊されないもの
とした。
結果、支柱3の最小本数に対応するピッチ(幅W1 、W
11)は、本実施例の配設パターンの場合にはW1 =3m
mと算出され、図18の配設パターンの場合にはW11=
2mmと算出された。
施例における支柱3ごとのピッチである幅W1 を3mm
としたの場合の支柱3に加わる応力成分の分布を示す。
また、図10〜図16に従来例である図18の配設パタ
ーンにおいて、支柱3ごとのピッチを幅W11=2mmに
設定した場合の応力成分の分布を示す。
る一点を通る座標面に伝えられる応力の状態は、軸の回
りのモーメントを考えた場合、x軸、y軸及びz軸方向
の各垂直応力σx ,σy ,σz と、xy方向、yz方
向、及びzx方向の応力成分であるせん断応力τxy,τ
yz,τzxの6つの応力成分により表すことができる。そ
こで、図3〜図9の各図には、それぞれ本実施例の支柱
3の配設パターンによる、上記6つの応力成分σx ,σ
y ,σz ,τxy,τyz,τzx及び最大主応力の計算結果
が示され、同様に図10〜図16の各図にはそれぞれ、
図18の配設パターンによる応力成分σx ,σy ,σ
z ,τxy,τyz,τzx及び最大主応力の計算結果が示さ
れている。なお、図3〜図9及び図10〜図16に於い
ては、図1(a)及び図18(a)の斜線によるモデル
化部分が斜視図的に示されている。また、これら各図に
おいてC1 〜Cn の付された等高線は、各図の凡例ごと
に示される応力レベル(単位:Kgf/mm2 )の分布
を表しており、この応力レベルの数値として正の値は引
っ張り方向の応力を示し、負の値は圧縮方向の応力を示
している。また、応力レベルの数値の末尾に付されたE
1〜Enは指数とされ10n を示し、同様に数値の末尾
に付される−nで示される数は、10-nの指数を示すも
のとされる。
柱3を同一面積に対して、本実施例の配設パターンによ
りピッチW1 =3mmとして配設した場合(図2
(a))と、図18の配設パターンによりピッチW11=
2mmとして配設した場合(図2(b))とを比較して
示す図とされる。これらの図から分かるように、同一条
件下では同一面積においてアノード基板4及びカソード
基板1を支持するのに必要とされる支柱3の本数は、本
実施例の配設パターンによる場合のほうが、図18の場
合よりも少なくて済むこととなる。具体的には、上記解
析結果により得られた支柱3のピッチに基づいて、上述
の条件下における支柱3の一本あたりのアノード基板4
及びカソード基板1を支持する際のその支持面積を算出
したところ、図18の配設パターンでは約4mm2であ
るのに対して、本実施例の場合には約7.8mm2 とい
う結果が導出されている。そして、この結果によれば本
実施例で必要とされる支柱3の本数は、図18の場合に
対して約1/2程度までに削減することができることに
なる。従って、実際のFEDにおいても本実施例の配設
パターンとすることにより、従来の格子状の支柱3の配
設パターンとした場合よりも大幅にその本数を削減する
ことが可能になる。
り支柱3を配設するのに際して、支柱3がアノード基板
4のアノード電極に接触するようなおそれのある場合に
は、例えば支柱3の配設位置を若干ずらせるようにして
も構わなく、全体的な支柱3の配設パターンとして、支
柱3ごとに略等間隔が得られていれば、例えば図18に
示した配設パターンよりも強い支持強度を保つことがで
きる。
は、アノード基板とカソード基板間に配設されて両基板
を支持する支柱について、何れの方向の支柱に対しても
等間隔のピッチが得られるように配置したことで、例え
ば従来のように格子状に支柱を配設したような場合より
も支柱一本あたりが支持可能な面積が大幅に向上され
る。このため、実際に設けるべき支柱の本数を大幅に削
減することが可能となり、それだけ表示装置の容器内の
部品点数を削減することができるため、製品の信頼性が
向上する。
パターンを概念的に示す平面図及び側面図である。
設パターンを比較して示す図である。
る。
る。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
である。
である。
である。
ンを概念的に示す平面図及び側面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 電子源が形成されているカソード基板
と、 前記電子源から放出された電子により励起される発光部
が形成されているアノード基板と、 前記カソード基板と前記アノード基板が所定の間隔を保
持して対向するように前記カソード基板と前記アノード
基板との間に配設されている複数本の支柱を備えた表示
装置において、 前記複数本の支柱は互いに略正三角形の頂点に位置する
点に配設されていることを特徴とする表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7123012A JP2979996B2 (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7123012A JP2979996B2 (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08298085A JPH08298085A (ja) | 1996-11-12 |
JP2979996B2 true JP2979996B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=14850064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7123012A Expired - Fee Related JP2979996B2 (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2979996B2 (ja) |
-
1995
- 1995-04-25 JP JP7123012A patent/JP2979996B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08298085A (ja) | 1996-11-12 |
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Legal Events
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