JP4680406B2 - 両面発光型蛍光発光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カソード基板を挟んで対向した第1アノード基板及び第2アノード基板に、蛍光体を被着したアノード電極をそれぞれ形成した両面発光型蛍光発光装置に関する。特に、表示装置として使用される両面発光型蛍光表示装置に好適である。
【0002】
【従来の技術】
以下、両面発光型蛍光表示装置を例にして説明を行う。
従来、両面発光型蛍光表示装置として、基板と蓋にそれぞれ蛍光体を塗布したアノード電極を形成し、それぞれのアノード電極に別々のグリッドを配置し、両グリッドの間にフィラメントを張架した3極管構造のものが知られている(特公昭56−11988号参照)。
【0003】
図8は、従来の両面発光型蛍光表示装置の断面図である。
基板101と蓋102から外囲器が構成されている。基板101には、蛍光体103を塗布した棒状セグメント電極(アノード電極)104からなる第1表示部を形成し、その第1表示部に金属製の立体構造グリッド105を対向配置している。蓋102には、蛍光体106を塗布した日の字状7セグメント電極(アノード電極)107からなる第2表示部を形成し、その第2表示部に金属製の立体構造グリッド108を対向配置している。両グリッド105,108の間に、表面に電子放出物質を被着した細長い線状の酸化物カソードフィラメント(熱陰極)109を張架している。フィラメント109は、基板101に固定された金属製の立体構造を有するフィラメント支持部材110に取り付けている。グリッド105,108は、フィラメント109から両セグメント電極104,107への電子を制御する。これにより、各セグメント電極104,107に塗布した蛍光体103,106からの発光を、蓋102を通して外囲器の片側の面から観察している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特公昭56−11988号に記載された両面発光型蛍光表示装置には、次のような問題点があった。
【0005】
▲1▼ 各表示部(セグメント電極)に対向させて金属製の立体構造グリッドを配置しているため、部品数が多くなり、構造が複雑で、かつ蛍光表示装置の薄型化、軽量化が困難。
▲2▼ 蛍光表示装置を組み立てる際、グリッドとアノード電極との位置合わせが難しい等、製造工程が複雑。
▲3▼ 金属製の立体構造グリッドによる無駄な消費電力(無効電流)が多くなる。
▲4▼ フィラメント(熱陰極)は振動に弱く、表示装置の大型化が困難。
▲5▼ フィラメント(熱陰極)は線状電子源であり、フィラメント直下にある蛍光体の発光とフィラメントから離れた位置にある蛍光体の発光に違いが生じるため、発光部に輝度ムラが生じる。
【0006】
本発明は、以上説明した問題点に鑑みて成されたものであり、部品点数がより少なく、構造が簡単であり、製造がより容易で、消費電力がより少なく、表示装置の大型化が容易で、発光部の輝度ムラを低減した両面発光型蛍光発光装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された両面発光型蛍光発光装置は、
カソード基板と、前記カソード基板の一方の面に対向して配置されると共に前記カソード基板に対向した面に蛍光体を塗布した第1アノード電極を有する第1アノード基板と、前記カソード基板の他方の面に対向して配置されると共に前記カソード基板に対向した面に蛍光体を塗布した第2アノード電極を有する第2アノード基板を有する真空外囲器を備え、前記カソード基板は、前記第1アノード電極及び前記第2アノード電極に各々対向する電子源(面状カソード)を両面に形成したことを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載された両面発光型蛍光発光装置は、請求項1記載の両面発光型蛍光発光装置において、
前記電子源(面状カソード)は、前記カソード基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成されたエミッタからなることを特徴としている。
【0009】
請求項3に記載された両面発光型蛍光発光装置は、請求項1記載の両面発光型蛍光発光装置において、
前記電子源(面状カソード)は、前記カソード基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に絶縁層を介して形成されたゲート電極と、前記カソード電極と前記ゲート電極とが重なる領域又は交差する領域の所定領域の前記絶縁層と前記ゲート電極に開口部を形成し、該開口部内の前記カソード電極上に形成されたエミッタからなることを特徴としている。
【0010】
請求項4に記載された両面発光型蛍光発光装置は、請求項2又は3記載の両面発光型蛍光発光装置において、
前記エミッタは、高融点金属又はSi又は金属化合物又はカーボン材料又はナノカーボン(カーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,グラファイトナノファイバー,ナノホーン)又はダイヤモンドライクカーボン又はカーボン薄膜からなる電界電子放出電子源又はそのアレイであることを特徴としている。
【0011】
請求項5に記載された両面発光型蛍光発光装置は、請求項1記載の両面発光型蛍光発光装置において、
前記カソード基板は、少なくとも気密容器内の基板の1部に貫通孔部を有することを特徴としている。
【0012】
請求項6に記載された両面発光型蛍光発光装置は、請求項5記載の両面発光型蛍光発光装置において、
前記貫通孔部にゲッターを配設したことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は図示の構成に限定されるわけではなく、様々な設計変更が可能である。
【0014】
図1乃至図4を参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の両面発光型蛍光発光装置の全体構造を示す平面図である。
図2は、図1に示す両面発光型蛍光発光装置のA−A方向の断面図である。
図3は、図1に示す両面発光型蛍光発光装置のB−B方向の断面図である。
尚、図1乃至図3では、カソード基板1,第1アノード基板2,第2アノード基板3,スペーサー部材4からなる外囲器のみを図示している。
【0015】
図1に示すように、両面発光型蛍光発光装置は、内部が真空状態とされた薄型パネル状の外囲器を有している。外囲器は、カソード基板1と、前記カソード基板1の一方の面に微小な間隔をおいて対向配置された第1アノード基板2と、前記カソード基板1の他方の面(第1アノード基板2と反対側の面)に微小な間隔をおいて対向配置された第2アノード基板3と、3つの基板1,2,3の外周部分をスペーサー部材4により封着した構造となっている。
【0016】
各基板1,2,3は、ガラス等の透光性及び絶縁性を有する基板等からなる。透光性が不要な基板については、セラミックス等の絶縁性を有する基板等でも良い。また、スペーサー部材4は、例えば側面板と低融点ガラス等の接着剤からなる封着剤(封着剤のみでも良い)からなる。
【0017】
図1乃至図3に示すように、3つの基板1,2,3は、カソード基板1を基準として、各アノード基板2,3をそれぞれ異なった方向に所定間隔ずらした状態で封着されている。これは、各基板上に形成されたカソード電極やアノード電極に接続され、各電極を外囲器の外部に引き出して給電端子とするカソード配線やアノード配線を異なった方向に引き出し可能とし、配線し易くするためである。また、カソード基板1の大きさは、アノード基板2,3の大きさよりも大きくなっている。
【0018】
ここで、カソード基板1の両面に形成された不図示のカソード配線は、図2の紙面垂直方向(スペーサー部材4で囲まれた領域からはみ出た基板部分)から外部へ引き出されている。
また、アノード基板2の内面(カソード基板1に対向する面)に形成された不図示のアノード配線は、図2の紙面右方向(スペーサー部材4で囲まれた領域からはみ出た基板部分)から外部へ引き出されている。
同様に、アノード基板3の内面に形成された不図示のアノード配線は、図2の紙面左方向(スペーサー部材4で囲まれた領域からはみ出た基板部分)から外部へ引き出されている。
【0019】
勿論、各基板1,2,3は、同じ大きさの基板を使用しても良いし、その相対的な位置をずらさないで封着しても良い。
また、各アノード基板2,3に形成された各アノード配線を外囲器の外部へ引き出す方向は、互いに異なる方向でも良いし、同一方向でも良い。同様に、カソード基板1に形成された両面の各カソード配線を外囲器の外部へ引き出す方向は、互いに異なる方向でも良いし、同一方向でも良い。
【0020】
以下、図4に基づいて、本発明の第1の実施の形態の具体的な構成を、その作成手順に沿って説明する。本発明の第1の実施の形態で使用する電子源は面状カソードであり、2極管構造を有している。
【0021】
図4は、図30示す両面発光型蛍光発光装置の部分拡大断面図である。
図4に示すように、最初に、絶縁性及び透光性を有するガラス基板からなるカソード基板1の一方の表面1A上に、ストライプ状のカソード電極5を形成する。カソード電極5は、例えば膜厚0.2μmのNb(ニオブ)膜等からなり、スパッタ法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより形成される。カソード電極5は、不図示のカソード配線により外囲器の外側に引き出されている。カソード配線の材質及び製法は、カソード電極と同様である。
【0022】
次に、カソード電極5の上に、ストライプ状又は(カソード電極5上の所望部分を露出させるような開口部を有する)ベタ状の絶縁層6を積層形成する。絶縁層6は、例えば膜厚0.5μmのSiO2−X(1>X≧0)膜やSiN膜などからなり、スパッタ法やCVD法などにより形成される。また、絶縁層6は、例えばガラスフリット材の塗布により形成することも可能である。
尚、絶縁層6は、必要に応じて設ければ良く、設けなくとも良い。
【0023】
次に、カソード電極5の上に、ストライプ状又はドット状のエミッタ7を形成する。エミッタ7は、例えば多層カーボンナノチューブ又は単層カーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,グラファイトナノファイバー,ナノホーンなどのナノカーボンからなる。エミッタ7は、例えばナノカーボンを有機溶剤に分散して作成した印刷ペーストを使用して、印刷法により形成される。
尚、エミッタ7は、電着法又はスプレーにより、カソード電極5の上に塗布することも可能である。又、エミッタ7は、ダイヤモンドライクカーボンやカーボン薄膜などを使用することも可能である。
【0024】
同様にして、絶縁性及び透光性を有するガラス基板からなるカソード基板1の他方の表面1Bの上に、カソード電極8(不図示のカソード配線を含む),絶縁層9,エミッタ10をそれぞれ形成する。各構成要素の材質及び製法は、上記と同一である。
【0025】
尚、カソード基板1については、他の作成方法でも作成可能である。
例えば、カソード基板1の一方の表面1A上に、触媒金属からなるカソード電極5を形成する。次に、カソード基板1の他方の表面1B上に、触媒金属からなるカソード電極8を形成する。そして、CVD法により、カソード電極5上にエミッタ7を選択成長させて形成することも可能である。勿論、カソード電極5,8上に、触媒金属層を別途形成して、その触媒金属層上にエミッタ7を選択成長させることも可能である。
【0026】
次に、上記カソード基板1の作成とは別の工程において、第1アノード電極11を有する第1アノード基板2及び第2アノード電極13を有する第2アノード基板3の作成が行われる。
【0027】
まず、第1アノード基板2の上に、ストライプ状の第1アノード電極11を形成する。第1アノード電極11は、例えば膜厚0.1μm乃至数μmのITO(インジウムと錫の酸化物)又はメッシュ状等の透光部を有するAl(アルミニウム)などからなり、スパッタ法やEB蒸着法などにより形成される。第1アノード電極11は、不図示のアノード配線により外囲器の外部へ引き出されている。
アノード配線の材質及び製法は、アノード電極と同様である。
【0028】
次に、第1アノード電極11の上に、蛍光体12を被着形成する。蛍光体12は、ZnO:Zn蛍光体等からなり、印刷法により形成される。
そして、第1アノード電極11,蛍光体12がパターニングされた第1アノード基板の大気焼成を行い、更にその後真空焼成を行う。これにより、第1アノード電極11を有する第1アノード基板2の作成が完了する。
【0029】
上記の第1アノード電極11を有する第1アノード基板2の作成と同様にして、第2アノード電極13を有する第2アノード基板3の作成が行われる。
【0030】
以上のようにして、アドレス可能な面状のカソードを有するカソード基板1と、第1アノード電極11を有する第1アノード基板2及び第2アノード電極13を有する第2アノード基板3が作成されると、対向するカソード基板1と第1アノード基板2との間及びカソード基板1と第2アノード基板3との間の外周部にスペーサー部材4を介して、各エミッタ7,10(冷陰極である電界放出カソード)と各アノード電極11,13が所定の位置関係で対向するように位置合わせする。
【0031】
この位置合わせされたカソード基板1と第1アノード基板2及び第2アノード基板3を適当な治具を用いて上下から押圧しながら、例えば二酸化炭素ガス雰囲気中で、例えば450℃の所定温度に加熱焼成する。これにより、カソード基板1と第1アノード基板2との間及びカソード基板1と第2アノード基板3との間の外周部が互いに封着して外囲器が組み立てられる。
【0032】
その後、外囲器の内部が所定の真空状態になるまで排気処理を行う。この排気処理は、第1アノード基板2及び第2アノード基板3、又はカソード基板1と第1アノード基板2の間のスペーサー部材4及びカソード基板1と第2アノード基板3との間のスペーサー部材4のそれぞれに設けた不図示の排気孔を通して行われる。この排気処理後、排気孔は、別部材である排気蓋等により封止され、外囲器が気密に保たれる。
【0033】
その後、エミッタ7,10から電子を放出させて蛍光体層12,14を試験的に所定時間発光駆動するエージング処理を行う。これにより、図1乃至図4に示す両面発光型蛍光発光装置が完成する。
【0034】
次に、本発明の第1の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の画素選択構造(選択的な電子放出構造)について、説明を行う。
まず、カソード基板1の一方の表面1A上に形成されたカソード電極5は、所定方向にストライプ状(線状)に形成された複数のカソード電極群から構成されている。また、第1アノード基板2上の第1アノード電極11は、対向するカソード電極5と交差する方向にストライプ状に形成された複数のアノード電極群から構成されている。
【0035】
複数のカソード電極群と複数のアノード電極群には、選択的に電圧を印加することが可能である。そして、各群の所定のカソード電極及びアノード電極に同時に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電極の交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放出させることができる。
このカソード電極5と第1アノード電極11からなるマトリクス構造により、第1アノード基板2上の画素領域(発光する蛍光体の領域)が選択される。
【0036】
同様にして、カソード基板1の他方の表面1B上に形成されたカソード電極8は、所定方向にストライプ状に形成された複数のカソード電極群から構成されている。また、第2アノード基板3上の第2アノード電極13は、対向するカソード電極8と交差する方向にストライプ状に形成した複数のアノード電極群から構成されている。
【0037】
複数のカソード電極群と複数のアノード電極群には、選択的に電圧を印加することが可能である。そして、各群の所定のカソード電極及びアノード電極に同時に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電極の交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放出させることができる。
このカソード電極8と第2アノード電極13からなるマトリクス構造により、第2アノード基板3上の画素領域が選択される。
【0038】
尚、カソード基板1の一方の表面1A上に形成されたカソード電極5は、他方の表面1B上に形成されたカソード電極8と同じ方向にストライプ状に形成されていても良いし、異なる方向にストライプ状に形成されていても良い。
【0039】
また、本発明の第1の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の発光(表示)観察面について説明を行う。この発光観察面は、片面の場合と両面の場合の2つのパターンがある。
【0040】
まず、初めに両面から観察する2つのケースについて説明する。
(1)カソード基板1が非透光性であり、第1アノード基板2及び第2アノード基板3が透光性を有する場合については、第1アノード基板2の外側(第1アノード電極11を形成した面の反対側)から第1アノード電極11の上に被着形成された蛍光体12表面からの発光を、蛍光体12と第1アノード電極11と第1アノード基板2を通して観察する。
【0041】
また、第2アノード基板3の外側(第2アノード電極13を形成した面の反対側)から第2アノード電極13の上に被着形成された蛍光体14表面からの発光を、蛍光体14と第2アノード電極13と第2アノード観基板3を通して観察する。
【0042】
ここで、カソード基板1が非透光性を有する場合とは、カソード基板1自体が非透光性を有するか、又はカソード基板1上の構成要素である各カソード電極5,8及びエミッタ7,10(絶縁層を形成した場合には絶縁層6,9)が非透光性を有する場合である。
例えば、カソード基板1にセラミック基板等を使用した場合が該当する。又は、カソード電極等を非透光性材料により形成した場合が該当する。
【0043】
また、第1アノード基板2及び第2アノード基板3が透光性を有する場合とは、各アノード基板2,3自体が透光性を有すると共に、各アノード基板2,3上の各構成要素であるアノード電極11,13及び蛍光体12,14が透光性を有する場合である。
【0044】
例えば、各アノード基板2,3にガラス基板等を使用した場合が該当する。
また、アノード電極11,13を透光性材料により形成するか、アノード電極11,13を非透光性材料によりメッシュ状等の光が透過するようにパターン形成するか、若しくはアノード電極11,13を光が透過するように薄い膜で形成した場合が該当する。
それから、蛍光体12,14を、カソード電極5,8側の各表面における発光が直接又は間接的に透過し易いように、蛍光体粒子層が2〜3層程度で形成した場合などが該当する。
【0045】
(2)カソード基板1,第1アノード基板2,第2アノード基板3のすべてが透光性を有する場合については、各アノード基板2,3の両側からそれぞれ、各アノード電極11,13の上に被着形成された蛍光体12,14からの発光を重ねて観察することができる。
例えば、日の字パターンの表示(数字表示)を行う場合、対向する基板上の対応する同じ位置にそれぞれ日の字パターンを、同じ大きさ又は異なる大きさで形成すると共に、蛍光体12,14の発光色を変えれば(例えば緑色と赤色を呈するものにする)、カラーシフト表示(緑色の表示,赤色の表示,緑色と赤色の混合色による表示)が可能となる。
【0046】
また、例えば、ドットマトリクスパターンの表示(グラフィック表示)を行う場合、第1アノード電極11の上に被着形成されたドット状の蛍光体12のドットピッチ(各蛍光体ドットの上下左右の各方向の配置間隔)を、300dpiとする。同様に、第2アノード電極13の上に被着形成されたドット状の蛍光体14のドットピッチを、300dpiとする。そして、各蛍光体12,14のピッチを対向する基板上で各々ずらして配置する(例えば、第1アノード基板の外側から発光を観察した場合、蛍光体12と蛍光体12の間から蛍光体14が見えるように配置する)と、600dpiの高精細表示が可能となる。
【0047】
ここで、カソード基板1が透光性を有する場合とは、カソード基板1自体が透光性を有すると共に、カソード基板1上の各構成要素であるカソード電極5,8及びエミッタ7,10(絶縁層を形成した場合には絶縁層6,9)が透光性を有する場合である。
【0048】
例えば、カソード基板1にガラス基板等を使用した場合が該当する。
また、カソード電極等を透光性材料により形成するか、カソード電極等を非透光性材料によりメッシュ状等の光が透過するようにパターン形成するか、若しくは、カソード電極等を光が透過するように薄い膜で形成した場合が該当する。
また、第1アノード基板2及び第2アノード基板3が透光性を有する場合については、(1)の場合と同様である。
【0049】
次に、片面から観察する2つのケースについて説明する。
(3)第2アノード基板3が非透光性であり、カソード基板1及び第1アノード基板2が透光性を有する場合については、第1アノード基板の外側から、各アノード電極11,13の上に被着形成された蛍光体12,14からの発光を重ねて観察する。この場合、上記(2)の場合と同様に、カラーシフト表示又は高精細表示が可能となる。
【0050】
ここで、カソード基板1が透光性を有する場合については、(1)と同様である。また、第1アノード基板2が透光性を有する場合についても、(1)と同様である。
第2アノード基板3が非透光性を有する場合とは、第2アノード基板3自体が非透光性を有するか、又は第2アノード基板3上の構成要素であるアノード電極13が非透光性を有するか、又は蛍光体14が非透光性を有する場合である。
【0051】
例えば、第2アノード基板3にセラミック基板等を使用した場合が該当する。
又は、アノード電極等を非透光性材料により形成するか、若しくは蛍光体14を、その表面における発光が直接又は間接的に透過し難いように、蛍光体粒子層を厚く形成した場合などが該当する。
【0052】
(4)第1アノード基板2が非透光性であり、カソード基板1及び第2アノード基板3が透光性を有する場合については、上記(3)の場合と同様である。
【0053】
次に、図5乃至図7を参照して、本発明の第2の実施の形態を説明する。
尚、両面発光型蛍光発光装置の全体構造を示す平面図については、図1と同じである。
図5は、図1に示す両面発光型蛍光発光装置のA−A方向の断面図である。
図6は、図1に示す両面発光型蛍光発光装置のB−B方向の断面図である。
尚、図5及び図6は、カソード基板1,第1アノード基板2,第2アノード基板3,スペーサー部材4から構成される外囲器と、カソード基板1に設けられた空隔部19と、ゲッター20のみを図示している。
【0054】
図5及び図6に示すように、両面発光型蛍光発光装置の基本的な構成等については、本発明の第1の実施の形態の図2及び図3と同様である。このため、第1の実施の形態と同一の構成要素には、同一番号を付して説明を行う。
ここで、第1の実施例と大きく異なる点は、カソード基板に空隔部を形成している点と、カソード基板の構造が異なる点である。
【0055】
図7は、図6に示す両面発光型蛍光発光装置の部分拡大断面図である。
図7に基づいて、本発明の第2の実施の形態の具体的な構成を、その作成手順に沿って説明する。本発明の第2の実施の形態で使用する面状のカソード(冷陰極である電界放出カソード)は、3極管構造を有している。
【0056】
図7に示すように、最初に絶縁性を有するガラス基板からなるカソード基板1の一方の表面1Aの上に、ストライプ状のカソード電極5を形成する。カソード電極5は、例えば膜厚0.2μmのNb膜からなり、スパッタ法又はCVD法により形成される。カソード電極5は、不図示のカソード配線により外囲器の外側に引き出されている。カソード配線の材質及び製法は、カソード電極と同様である。
【0057】
次に、カソード電極5の上に、ストライプ状又は(カソード電極5上の所望部分のみに)ドット状の触媒金属層15を積層形成する。触媒金属層15は、数100nm(例えば150nm)の膜厚のFe(鉄),Ni(ニッケル),Co(コバルト)Zn(亜鉛)等の金属膜からなり、スパッタ法や電子線蒸着法により形成される。そして、レジスト→光露光→現像→エッチング→レジスト除去の工程を経て、カソード電極5と触媒金属層15を所定の形状にパターニングする。
尚、カソード電極5自体を、触媒金属層とすることも可能である。
【0058】
次に、触媒金属層15の上に絶縁層6を積層形成する。絶縁層6は、例えば膜厚0.5μmのSiO2−X(1>X≧0)膜やSiN膜などからなり、スパッタ法やCVD法などにより形成される。
【0059】
次に、絶縁層6の上にゲート電極16を積層形成する。ゲート電極16は、後工程で形成されるカーボン薄膜(エミッタ7)よりも高く位置して空間的かつ電気的に絶縁された状態で絶縁層6の上に形成される。ゲート電極16は、例えば膜厚0.4μmのTi膜からなり、スパッタ法又はCVD法により形成される。
【0060】
次に、触媒金属層15をエッチストップ層として利用し、触媒金属層15の表面が露出するように、絶縁層6及びゲート電極16に例えば丸,角,ストライプ形状のエミッタ穴をエッチング加工する。エミッタ穴は、フォトリソ法とエッチングの時間制御により所望の大きさに形成される。具体的に、エミッタ穴は、蛍光体12の1画素に対して複数個設けられ、1μm乃至数100μm(好ましくは1μm乃至数10μm)の外形で形成される。その後、ゲート電極16を、所定形状にパターニングする。
【0061】
同様にして、カソード基板1の他方の表面1Bの上に、カソード電極8,絶縁層9,触媒金属層17,ゲート電極18をそれぞれ形成する。
【0062】
次に、カソード基板1の両面のエミッタ穴内に露出した触媒金属層15,17の上に、エミッタ7,10となるカーボン薄膜をCVD法により、同時に選択成長させる。このカーボン薄膜は、電子放出面がカソード基板1の各表面1A,1Bと直交する鉛直方向に整列した状態で触媒金属層15,17の上に気相成長して形成される。エミッタ7,10となるカーボン薄膜は、例えばカーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,グラファイトナノファイバー,ナノホーン,ダイヤモンドライクカーボンなどを含む膜からなる。
【0063】
エミッタ7,10となるカーボン薄膜を形成するにあたっては、例えば触媒熱CVD(ヒーター板使用),プラズマCVD,熱フィラメントCVD等の手法が採用される。原料ガスには例えば二酸化炭素,一酸化炭素などと水素ガスの組み合わせやアセチレン,メタン等の炭化水素系ガスが使用される。その際、カソード基板1を所定の温度に加熱する場合もある。これにより、カソード基板1には、カーボン薄膜からなるエミッタ7,10を有するカソード(冷陰極である電界放出型カソード)が形成される。そして、カソード電極5,8とゲート電極16,18との間の電界により、カーボン薄膜から電子を放出させることができる。
【0064】
次に、上記カソード基板1の作成とは別の工程において、第1アノード電極11を有する第1アノード基板2及び第2アノード電極13を有する第2アノード基板3の作成が行われる。第1アノード基板2及び第2アノード基板3の作成については、本発明の第1の実施の形態と同様である。
【0065】
以上のようにして、アドレス可能な面状のカソードを有するカソード基板1と、第1アノード電極11を有する第1アノード基板2及び第2アノード電極13を有する第2アノード基板3が作成されると、対向するカソード基板1と第1アノード基板2との間及びカソード基板1と第2アノード基板3との間の外周部にスペーサー部材4を介して、エミッタ7,10と各アノード電極11,13が所定の位置関係で対向するように位置合わせする。
【0066】
この位置合わせされたカソード基板1と第1アノード基板2及び第2アノード基板3を適当な治具を用いて上下から押圧しながら、例えば二酸化炭素ガス雰囲気中で、例えば450℃の所定温度で加熱焼成する。これにより、カソード基板1と第1アノード基板2との間及びカソード基板1と第2アノード基板3との間の外周部が互いに封着して外囲器が組み立てられる。
【0067】
その後、外囲器の内部が所定の真空状態になるまで排気処理を行う。
ここで、カソード基板1は、空隔部19を有している。そして、外囲器内は、この空隔部19を通して連通している。このため、この排気処理は、第1アノード基板2又は第2アノード基板3の一方に設けた不図示の排気孔1つのみ、又はカソード基板1と第1アノード基板2の間のスペーサー部材4又はカソード基板1と第2アノード基板3との間のスペーサー部材4に設けた不図示の排気孔1つのみを通して行うことが可能となる。
【0068】
更に、この空隔部19にゲッター20を配置すれば、ゲッター20を配置する場所(空間)を他に設ける必要性がなくなる。これは、特に薄型の蛍光発光装置に好適である。ゲッター19は、蒸発型ゲッター又は非蒸発型ゲッターが使用可能である。また、ゲッター19は、リング状のゲッターや棒状のゲッターなどが使用可能である。
【0069】
この排気処理後、排気孔は、別部材である排気蓋等により封止され、外囲器が気密に保たれる。
その後、本発明の第1の実施の形態と同様にして、エージング処理を行う。これにより、図5乃至図7に示す両面発光型蛍光発光装置が完成する。
【0070】
次に、本発明の第2の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の画素選択構造(選択的な電子放出構造)について、説明を行う。
まず、カソード基板1の一方の表面1A上に形成されたカソード電極5は、所定方向にストライプ状(線状)に形成された複数のカソード電極群から構成されている。また、カソード基板1上のゲート電極16は、カソード基板1上のカソード電極5と交差する方向にストライプ状に形成された複数のゲート電極群から構成されている。カソード電極5及びゲート電極16と対向する第1アノード基板2上の第1アノード電極11は、ベタ状(パターン化されていない状態)に形成されている。また、第1アノード電極11上の蛍光体12は、ベタ状又は所定パターン状に形成されている。
【0071】
複数のカソード電極群と複数のゲート電極群には、選択的に電圧を印加することが可能である。そして、各群の所定のカソード電極及びゲート電極に同時に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電極の交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放出させることができる。
このカソード電極5とゲート電極16からなるマトリクス構造により、第1アノード基板2上の画素領域が選択される。
尚、第1アノード電極11は、カソード電極5又はゲート電極16と同じ方向にストライプ状に形成されていても良い。
【0072】
また、カソード電極5とゲート電極16を同じ方向にストライプ状に形成された複数のカソード電極群とゲート電極群から構成し、第1アノード基板2上の第1アノード電極11を、カソード電極5及びゲート電極16と交差する方向にストライプ状に形成されたアノード電極群から構成して、マトリクス構造としても良い。
このカソード電極5及びゲート電極16と第1アノード電極11からなるマトリクス構造によっても、第1アノード基板2上の画素領域が選択可能とされる。
【0073】
同様にして、カソード基板1の他方の表面1B上に形成されたカソード電極8は、所定方向にストライプ状(線状)に形成されたカソード電極群から構成されている。また、カソード基板1上のゲート電極18は、カソード基板1上のカソード電極8と交差する方向にストライプ状に形成されたゲート電極群から構成されている。カソード電極8及びゲート電極18と対向する第2アノード基板3上の第2アノード電極13は、ベタ状に形成されている。また、第2アノード電極13上の蛍光体14は、ベタ状又は所定パターン状に形成されている。
【0074】
複数のカソード電極群と複数のゲート電極群には、選択的に電圧を印加することが可能である。そして、各群の所定のカソード電極及びゲート電極に同時に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電極の交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放出させることができる。
このカソード電極8とゲート電極18からなるマトリクス構造により、第2アノード基板3上の画素領域が選択可能とされる。
尚、第2アノード電極13は、カソード電極8又はゲート電極18と同じ方向にストライプ状に形成されていても良い。
【0075】
また、カソード電極8とゲート電極18を同じ方向にストライプ状に形成されたカソード電極群及びゲート電極群から構成し、第2アノード基板3上の第2アノード電極13を、カソード電極8及びゲート電極18と交差する方向にストライプ状に形成されたアノード電極群から構成して、マトリクス構造としても良い。
このカソード電極8及びゲート電極18と第2アノード電極13からなるマトリクス構造によっても、第2アノード基板3上の画素領域が選択可能とされる。
尚、カソード基板1の一方の表面1A上に形成されたカソード電極5は、他方の表面1B上に形成されたカソード電極8と同じ方向にストライプ状に形成されていても良いし、異なる方向にストライプ状に形成されていても良い。
【0076】
また、ゲート電極については、各カソード電極に対応して1つ配置した構造を例示したが、更に絶縁層等を介して2つ以上設けることも可能である。ゲート電極を2つ以上形成した場合、カソード電極とゲート電極をマトリクス構造にするには、カソード電極と少なくともゲート電極の1つがマトリクス状になっていれば良い。
【0077】
また、本発明の第2の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の発光(表示)観察面については、絶縁層6,9及びゲート電極16,18が増えたことを除いて、本発明の第1の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置と同様である。
【0078】
尚、上記の各実施の形態では、面状カソードとして、カーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,グラファイトナノファイバー,ナノホーン、ダイヤモンドライクカーボン、カーボン薄膜などを含む膜からなる冷陰極を示した。これ以外にも、スピント型,蒸着エミッタ,Si(シリコン)エッチングコーンエミッタ,MIM(金属−絶縁層−金属)型,PN接合型,表面伝導型,エッジエミッタ等の平面型などの冷陰極電子源又はそのアレイを使用することも可能である。
また、それらの材料として、高融点金属,金属化合物,カーボン材料などを使用することが可能である。
更に、面状カソードの形成方法としても、種々の製造方法を用いることが可能である。
【0079】
【発明の効果】
本発明の両面発光型蛍光発光装置によれば、次のような効果が得られる。
請求項1に記載の両面発光型蛍光発光装置によれば、部品点数がより少なく、構造が簡単で、製造がより容易で、消費電力がより少なく、表示装置の大型化が容易で、発光部の輝度ムラを低減した両面発光型蛍光発光装置を提供できる。
【0080】
請求項2に記載の両面発光型蛍光発光装置によれば、カソードから選択的に電子を引き出すことが可能となり、より消費電力が少ない両面発光型蛍光発光装置を提供できる。
【0081】
請求項3に記載の両面発光型蛍光発光装置によれば、少なくとも1つ以上のゲート電極を設けたことにより、より低電圧でカソードから選択的に電子を引き出すことが可能(例えばアノード電極の電圧をより低くすることができる)となり、更に消費電力が少ない両面発光型蛍光発光装置を提供できる。
【0082】
請求項4に記載の両面発光型蛍光発光装置によれば、カソード(エミッタ)が、冷陰極であるため、熱陰極に比べて消費電力が少ない等の利点がある。
また、カソード(エミッタ)をカソード基板の両面に形成できるため、製造が容易である。特に、フレキシビリティーを有する印刷法、又はカソードを同時形成可能なCVD法により作成すれば、更に製造が容易となる。
更に、大型ディスプレイの作成も容易である。
【0083】
請求項5に記載の両面発光型蛍光発光装置によれば、外囲器の内部を一度に(同時に)真空排気できるため、製造が容易である。
【0084】
請求項6に記載の両面発光型蛍光発光装置によれば、ゲッターを配置する空間を別途設ける必要がなくなる。装置全体をより薄型にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の両面発光型蛍光発光装置の全体構造を示す平面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の断面図である。
【図4】図3の両面発光型蛍光発光装置の部分拡大断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の断面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の両面発光型蛍光発光装置の断面図である。
【図7】図6の両面発光型蛍光発光装置の部分拡大断面図である。
【図8】従来の両面発光型蛍光表示装置の断面図である。
【符号の説明】
1…カソード基板、
1A,1B…カソード基板の表面、
2…第1アノード基板、
3…第2アノード基板、
4…側面部材、
5,8…カソード電極、
6,9…絶縁層、
7,10…エミッタ層、
11…第1アノード電極、
12,14…蛍光体、
13…第2アノード電極、
15,17…触媒金属層、
16,18…ゲート電極、
19…空隔部、
20…ゲッター、
101…基板、
102…蓋、
103,106…蛍光体、
104…棒状セグメント電極、
105,108…グリッド、
107…日の字状セグメント電極、
109…フィラメント、
110…フィラメント支持部材。
Claims (6)
- カソード基板と、前記カソード基板の一方の面に対向して配置されると共に前記カソード基板に対向した面に蛍光体を塗布した第1アノード電極を有する第1アノード基板と、前記カソード基板の他方の面に対向して配置されると共に前記カソード基板に対向した面に蛍光体を塗布した第2アノード電極を有する第2アノード基板を有する真空外囲器を備え、
前記カソード基板は、前記第1アノード電極及び前記第2アノード電極に各々対向する電子源を両面に形成したことを特徴とする両面発光型蛍光発光装置。 - 前記電子源は、前記カソード基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成されたエミッタからなることを特徴とする請求項1記載の両面発光型蛍光発光装置。
- 前記電子源は、前記カソード基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に絶縁層を介して形成されたゲート電極と、前記カソード電極と前記ゲート電極とが重なる領域又は交差する領域の所定領域の前記絶縁層と前記ゲート電極に開口部を形成し、該開口部内の前記カソード電極上に形成されたエミッタからなることを特徴とする請求項1記載の両面発光型蛍光発光装置。
- 前記エミッタは、高融点金属又はSi又は金属化合物又はカーボン材料又はナノカーボン(カーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,グラファイトナノファイバー,ナノホーン)又はダイヤモンドライクカーボン又はカーボン薄膜からなる電界電子放出電子源又はそのアレイであることを特徴とする請求項2又は3記載の両面発光型蛍光発光装置。
- 前記カソード基板は、少なくとも気密容器内の基板の1部に貫通孔部を有することを特徴とする請求項1記載の両面発光型蛍光発光装置。
- 前記貫通孔部にゲッターを配設したことを特徴とする請求項5記載の両面発光型蛍光発光装置。
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