JPH08298086A - 電極間隔を大きくとった平面表示画面 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極間隔が広く基板の内面を汚さない平面表
示画面を提供する。 【解決手段】 平面表示画面は、内部空間によって隔て
られた２つの電極を備えている。少なくとも１つの第１
の電極を薄い基板と厚い補剛プレートとで支持し、内部
空間を、電極の間であって、電極の有効表面の外側に配
置した外周フレームで画定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロチップや
薄膜から、例えば炭素−ダイヤモンド薄膜から電子を引
き抜いて放出させる平面表示画面を含めて、電極間隔を
広くした平面表示画面の製造に関するものである。

【０００２】本発明は、より詳細には蛍光体要素を含む
陽極に電子衝撃を加えるためのマイクロチップを有する
陰極を備えた平面表示画面に関するものである。このよ
うな画面を、通常マイクロチップ蛍光画面と呼ぶ。

【０００３】

【従来の技術】図１は、平面マイクロチップ画面の構造
を示す図である。

【０００４】このようなマイクロチップ画面は、マイク
ロチップ２を含む陰極１と、マイクロチップ２に対向す
る孔４を備えたゲート３とから主に構成されている。陰
極１は、画面の表面を成すガラス製基板６を備えた陰極
蛍光陽極５に対向している。

【０００５】このようなマイクロチップ表示装置の動作
と詳細な構造については、Ｃｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ
ａ ｌ’Ｅｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅに付与され
た米国特許第４９４０９１６号に述べられている。

【０００６】陰極１は、列に分割され、導電層から網目
状に配列した陰極導体で、ガラス基板１０上に構成され
ている。マイクロチップ２は、陰極導体上に付着させた
抵抗層１１上に設けられており、陰極導体が画定する網
目の内側に配設されている。図１は、網目の内部を部分
的に示す図であるが、この図には陰極導体を示していな
い。陰極１は、行を成すように配設したゲート３と関連
させてある。絶縁層（図示せず）が陰極導体とゲート３
の間に設けられている。ゲート３の行と陰極１の列との
交点が画素を画定する。

【０００７】本装置では、陰極１とゲート３の間に発生
させた電界を利用して、電子をマイクロチップ２から陽
極５の蛍光体要素７に向かって射出する。カラー表示画
面の場合、陽極５には、蛍光体要素７の交互ストリップ
が設けてあり、各ストリップが１つの色（赤、緑、青）
に対応している。ストリップは、絶縁体８によって相互
に隔てられている。蛍光体要素７は、電極９の上に付着
させてあり、電極９は、インジウム−スズ酸化物（ＩＴ
Ｏ）などの透明でストリップ状になった対応する導電層
から成っている。赤、緑、青のストリップのグループを
選択して陰極１に対する極性を与えると、陰極およびゲ
ートから成る１つの画素のマイクロチップ２から放出さ
れる電子は、各色に対応する蛍光体要素７の方向に選択
的に導かれる。

【０００８】陽極５および陰極１をそれぞれ支える２枚
の基板６および１０を組み合わせて内部空間１２を設け
てあり、陰極１から射出される電子がこの空間内を流れ
る。

【０００９】画面の明るさを表面全体にわたって均一に
するように陰極１と陽極５との間の距離を一定に保たな
ければならないため、内部空間１２を形成するにあたっ
て問題が生じる。

【００１０】図２は、組み合わせ画面の断面図であり、
両電極間に空間１２を画定する手段の一例を示してい
る。

【００１１】図を明瞭にするために、陰極１、ゲート
３、および陽極５の詳しい構造は図２に示していない。

【００１２】通常、両電極間の空間１２は、ゲート３と
陽極５の間で表面全体に等間隔に配置したスペーサによ
り画定している。このスペーサは、例えば、ガラス製ビ
ーズ１３でできている。陽極５および陰極／ゲートをそ
れぞれ支える基板６および１０は、周囲を、例えば溶融
ガラスの封止部分１４で封止して一体としている。基板
６および１０は、厚さ（約１ｍｍ）が画面の面積（数百
ｃｍ² ）に対して薄いため、画面の内部と外部の圧力差
により変形しやすく、したがってスペーサを使用する必
要がある。

【００１３】画面の有効面積全体に配置したスペーサ１
３を利用する場合に問題となるのは、スペーサがマイク
ロチップ２から射出される電子の障害になることであ
る。障害物に対向した蛍光体要素７は電子を受けられな
いため、この障害物が原因となって、画面上に陰になっ
た領域ができる。球形状にすればビーズ１３と蛍光体要
素７との接触面積が減少して前記の影響が抑制される
が、これは、直径が小さいビーズについてのみいえるこ
とである。

【００１４】ビーズ１３の直径が大きいほど、陰の領域
の発生により画面上でビーズが目につきやすくなる。こ
のため、真空空間１２の厚さを制限し、ひいては陽極５
と陰極１の間の空間を制限するには、直径が小さいビー
ズを使用する必要がある。陽極５と陰極１の間の空間が
狭くなるほど陽極−陰極間の電圧を下げて、画面破損の
原因となる電気火花の生成を防止する必要がある。とこ
ろで、陽極−陰極間の電圧は、画面の明るさに直接関係
する。したがって、スペーサの直径を小さくしてスペー
サを原因とする陰の領域を縮小するほど、陽極−陰極間
電圧をいっそう降下させる必要があり、画面の明るさは
低下する。

【００１５】陰の面積の生成を防ぐために、ビーズの直
径は、通常、約２００μｍに制限し、また陽極−陰極電
圧は、約５００〜１０００Ｖに制限する。

【００１６】さらにスペーサの配置について問題となる
のは、スペーサ１３が接着や半田付けなどの手段により
基板の一方、一般には陰極基板にしか固定できないこと
である。接着や半田付けなどにより陰極の表面が汚損す
るため、接着剤や半田の残滓の脱ガスを行うための真空
熱処理が必要になる。脱ガスは、内部スペーサ１２と排
気手段（図示せず）との連絡を可能にする排気チューブ
１５により、基板の一方（例えば基板１０）に形成した
孔１６を介して行う。排気チューブ１５は一般にガラス
製であり、溶融ガラス（図示せず）で接着した肩部１７
により、基板１０の外表面に載せて固定してある。内部
空間１２が真空になっている場合、または内部空間１２
に低圧ガスを充填してある場合は、脱ガス後に排気チュ
ーブ１５を封止する。

【００１７】さらに従来の画面で問題となるのは、封止
した排気チューブ１５が画面から垂直に突出し、脆弱な
領域を生じることである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、陰の
領域を生じず電極間間隔が広く、陽極−陰極電圧が高い
場合でも画面が動作でき、しかも電極間に空間を画定し
ても基板の内面が汚損されない平面表示画面を提供する
ことにより上記の問題点を防止することである。

【００１９】さらに本発明の目的は、排気チューブによ
って脆弱な領域が生じない平面表示画面を提供すること
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、内部空間によって隔てられた
２つの電極を含む平面表示画面を設け、少なくとも一方
の第１の電極を、薄い基板と厚い補剛プレートで支持
し、電極の有効表面の外側において電極間に配置した外
周フレームで内部空間を画定する。

【００２１】本発明の実施例によれば、第２の電極を厚
い補剛プレートで支持し、この補剛プレートは、内面に
前記第２の電極を形成する厚い基板になっている。

【００２２】本発明の実施例によれば、第２の電極は、
薄い基板と厚い補剛プレートで支持されている。

【００２３】本発明の実施例によれば、第１の電極と関
連のあるプレートが画面の底部を形成し、さらにこのプ
レートには、第１の電極を支持する基板と関連し、内部
空間を真空にできるように設計した排気チューブの貫通
孔が設けられている。

【００２４】本発明の実施例によれば、内面上で基板に
よって支持されている電極を構成する要素をすべて形成
した後、プレートとこれに関連する前記基板とを、前者
を後者の外面に接着することにより組み合わせる。

【００２５】本発明の実施例によれば、蛍光体要素を備
えた陽極に電子の衝撃を行うマイクロチップ陰極により
第１の電極を構成する。

【００２６】本発明の実施例によれば、画面の表面を形
成する補剛プレートは透明であり、前記補剛プレートに
は、画面の画素の分布に対応する網目パターンに従って
その内面に溝を設け、この溝を不透明な材料で充填す
る。

【００２７】本発明の実施例によれば、画面の表面を形
成する補剛プレートに関連する基板の外面に金属層を付
着させ、この金属層により画面の画素の分布に対応する
網目パターンを画定する。

【００２８】本発明の実施例によれば、画面の画素の分
布に対応する網目を備え、画面の表面を形成する補剛プ
レートと、これに関連する基板との間に配置された金属
グリッドを静電接着することにより、このプレートを、
これに関連する基板と組み合わせる。

【００２９】本発明の実施例によれば、補剛プレートの
厚さは４ｍｍ〜５ｃｍ、フレームの厚さは０．５ｍｍ〜
５ｍｍの範囲にある。

【００３０】本発明の、前記およびその他の目的、特
徴、側面、および利点は、添付の図面を参照して行う以
下の説明から明らかになる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図３に示すように、本発明におい
ては、画面の外面に固定した厚い剛性プレート２０およ
び２１を使用して構造の剛性を高めている。したがっ
て、電極間の空間１２を、単純な外周剛性フレーム２２
で画定することができ、内部スペーサの配設による、陽
極およびゲート／陰極をそれぞれ支持する基板６および
１０の変形を防止する必要がない。

【００３２】本発明によれば、内部空間すなわち電極間
の空間１２の所望の厚さに対応する厚さを有する外周剛
性フレーム２２を使用することが好ましい。

【００３３】スペーサが画面の表面全体に分布していな
いため、単純な溶融ガラスによる封止を行う場合、ガラ
スが溶融過程で平坦化し、電極１２間の距離をあらかじ
め決定することが困難になる。したがって、本発明によ
れば、例えば、フレーム２２の各表面と、この表面に関
連する基板６および１０との間に挟んだ溶融ガラスの封
止部分２箇所（図示せず）で、基板６および１０を組み
合わせる。

【００３４】したがって、本発明によれば、フレーム２
２の厚さを厚くすることによって、画面の電極間の空間
１２を広げることが可能であり、またプレート２０およ
び２１により画面に十分な剛性を与えて、画面外部およ
び内部の圧力差による変形を防止するようにプレート２
０および２１の寸法を定めることができる。したがっ
て、電極間の空間内でスペーサを使用する必要がなく、
スペーサが原因となって起こる陰影効果がない。さら
に、スペーサを省いたことにより、接着、半田付け、そ
の他に起因する基板内面の汚損が防止される。

【００３５】プレート２０および２１の厚さは、画面の
表面によって左右され、例えば４ｍｍ〜５ｃｍの範囲に
あり、また剛性フレーム２２の厚さは、例えば０．５ｍ
ｍから５ｍｍの範囲にある。

【００３６】補剛プレート２０および２１を追加する
と、基板６および１０の上に形成した陰極／ゲートおよ
び陽極の破損を防止することができる。

【００３７】図１に関連して説明すると、陰極／ゲート
および陽極の形成には薄層付着法を利用するが、一般に
基板の材料となっているガラスに熱慣性があるために、
この方法では一般に薄い基板を使用する必要がある。厚
い基板を使用すれば、温度上昇が低下し、すでに非常に
遅くなっているシリコンから成る抵抗層１１の化学的気
相付着（ＣＶＤ）の速度がさらに低下する。

【００３８】また、厚い基板を使用すると、基板が様々
な熱処理（例えば、脱ガスや付着）を受ける間に変形す
る恐れが生じる。

【００３９】電極、特に陰極の製造工程には、基板を回
転させる（スピン付着）都合上、薄い基板を使用しなけ
ればならない段階もある。

【００４０】本発明では、厚さが例えば０．５ｍｍから
１．５ｍｍの範囲にある通常の基板を使用することがで
きる。

【００４１】基板の厚さに対する要件は、陰極／ゲート
の形成に関して特に厳しくなっている。陰極を支持する
基板１０に多数の層を形成する場合、高温が必要にな
る。従って、加熱、冷却操作を複数回行うため、厚い基
板では熱慣性が要因となって製造に要する時間がきわめ
て長くなる。

【００４２】基板６の上に陽極５を形成する場合には、
必要になる付着作業の工程数は逆に少なくなる。またパ
ターン（導電体ストリップ）をセリグラフィでエッチン
グすることができる。したがって、本発明の別の実施例
によれば、直接、基板６を、画面に所望の剛性を与える
のに必要な最終厚さとし、プレート２０を基板６と一体
にする。

【００４３】基板の一方（一般に、陰極１を支持する基
板１０）に排気チューブ１５を設ける場合、基板１０と
関連するプレート２１には、チューブ１５を通す孔を設
ける。

【００４４】この孔により本発明はさらに有利なものと
なる。画面を構成してしまうと、チューブ１５が画面に
対して垂直に突出することがなくなるためである。突出
部分であるチューブ１５は、閉じた状態で長さが一般に
６ｍｍあり、図３に示すように、プレート２１の厚さの
範囲に収まる。したがって、この突出部分は、完成した
画面の本体内に収容されてしまい、脆弱な箇所ではなく
なる。

【００４５】プレート２０および２１の材料の選択は、
特に画面の所望寸法、所望重量および各プレート２０お
よび２１が関連する基板６または１０についての組立要
件によって左右される。

【００４６】画面の表面となるプレート（一般に、陽極
５を支持する基板６と関連があるプレート２０）は、表
示を行う上で透明でなければならない。これとは対照的
に、画面の底部となるプレート（例えば、プレート２
１）は、不透明にすることができる。

【００４７】一例をあげると、電極間の空間が約１ｍｍ
の場合、ガラス製プレート２０および２１の厚さは、対
角線の長さが１０ｃｍの角型画面について約４ｍｍ、対
角線が３０ｃｍの角型画面について約２ｃｍとなる。

【００４８】したがって、例えばガラス製の透明なプレ
ートは、関連するガラス製基板と熱膨張率が同じにな
る。

【００４９】透明なプレートは、例えばポリカーボネー
トやプレキシグラスなど、透明な有機材料で作製するこ
とも可能である。有機材料はガラスよりも軽いという利
点がある。

【００５０】透明なプレートは透明な積層ガラス、例え
ば間にポリビニルブチラルやポリウレタンなどを挟んだ
２枚のガラス製プレートで作製することもできる。積層
ガラスは重量が軽く、ガラスよりも衝撃に対する強度が
高いという利点がある。

【００５１】画面の底部と関連する不透明なプレート
は、例えば、セラミック、金属、またはその他の不透明
プラスチックで作製することができる。また、不透明な
プレートは、ハニカム構造や網目状構造にして、強度を
低下させることなく軽量化することもできる。画面底部
の基板（例えば、陰極を支持する基板１０）は、例えば
セラミックで作製して不透明にすることもできる。

【００５２】しかし、基板と組み合わせるプレートの表
面が基板の材料と馴染む材料に覆われているように、組
立中、注意する必要がある。具体的には、プレート２０
および２１を基板６および１０と組み合わせたものが、
基板同士を組み合わせる場合の温度に適合する必要があ
る。すなわち、プレートと基板との組み合わせが、例え
ば、外周を溶融ガラスで封止するなどの手段により基板
同士を組み合わせる際の障害になってはならない。逆に
基板同士の組み合わせが、プレートと基板とを組み合わ
せる場合の障害になってもいけない。

【００５３】実施例においては、プレート２０および２
１を、間に（透明な）溶融ガラス層２４を挟んでそれぞ
れ基板６および１０と組み合わせる。ガラス層２４の溶
融温度は、後続する作業で、間にフレーム２２を挟んで
基板６および１０を組み合わせるのに使用するガラス封
止部分（図示せず）の溶融温度より若干高めに設定す
る。

【００５４】本発明の別の実施例では、基板６および１
０を制御した雰囲気、例えば窒素中で組み合わせ、高温
で封止する。次にプレート２０および２１を低温で接合
して基板６および１０に接着する。内部空間１２を排気
チューブ１５を介してポンプで真空引きし、チューブの
開放端部を封止する。

【００５５】したがって、本発明によれば、陰の領域が
ない画面が得られる。また、本発明によれば、陽極−陰
極電圧を増大させることができ、これにより画面をさら
に明るくすることができる。

【００５６】本発明のその他の利点としてあげられるの
は、画面の表面となるプレート２０を急冷して、強化処
理または色づけ処理、あるいはその両方の処理を行うこ
とができる点である。ガラスの急冷処理を行うにはガラ
スの厚さが３ｍｍ以上必要であるため、従来の画面では
急冷処理が不可能である。

【００５７】必要な場合には、プレート２０を使用して
触知画面装置を構成するか、または支持することができ
る。

【００５８】さらに本発明の利点としてあげられるの
は、画面の表面となるプレートの側で、画素の分布に対
応する不透明な網目で分離された透明なマトリクスを生
成できることである。このようなマトリクスには、表面
で画面の画素を形成できるという利点がある。この利点
により、２つの隣接する画素間のフェードアウトを防止
しながら、画像表示の質、特に、画像内の様々な被写体
の輪郭を向上させることができる。さらに、不透明な網
目により、画面上での入射光線の擬似反射を減少させる
ことができ、これにより画像のコントラストの向上をは
かることができる。

【００５９】図４は、本発明の第２の実施例を示す分解
見取図であり、プレート（例えばプレート２０）の効果
でこのようなマトリクスが形成される。

【００６０】第２の実施例によれば、プレート２０は、
画面上の画素の分布に対応した網目２６を備える不透明
な金属格子２５を介して基板６と組み合わされる。その
ために、金属格子２５を基板６とプレート２０の間に配
置する。次に格子２５に、例えば５００ボルトでバイア
スをかけ、基板とプレートの組み合わせ全体を例えば４
５０℃の高温で約１０分間加熱し、静電接着を起こさせ
る。

【００６１】金属格子２５は、網目２６の所望のパター
ンに従って付着させた不透明な接着剤層で代用すること
もできる。

【００６２】本発明の別の実施例（図示せず）によれ
ば、格子は基板６の外表面に対する金属の付着によって
形成し、次にこの基板を第１の実施例に示すようにプレ
ート２０に接着する。

【００６３】金属格子２５をアースして、静電シールド
効果を利用することもできる。

【００６４】本発明の別の実施例（図示せず）によれ
ば、マトリクスをプレート２０の内側に形成する。この
ために、所望の不透明な網目パターンに従って、好まし
くはプレート２０の内面に溝を設け、この溝を不透明な
材料、例えばエポキシ樹脂などで充填する。最後にプレ
ート２０を第１の実施例に示すように、基板６と組み合
わせ、所望のマトリクスとする。

【００６５】当業者には明らかなように、本発明には様
々な改良を実施することができる。特に、上に述べた層
要素それぞれは、同じ機能を有する１つ以上の要素に代
えることが可能である。加えて、例示した寸法は使用す
るプレート固有の剛性に応じて変更することができる。

【００６６】本明細書では、角型画面について例を上げ
て述べたが、本発明は正方形、円形、多角形、そのほ
か、いかなる形状の画面にも適用できる。

【００６７】また、前記の説明では、マイクロチップ画
面について述べたが、本発明は、例えば炭素−ダイヤモ
ンドなど、電子射出膜を含む蛍光体画面に適用すること
ができる。

【００６８】本発明について、これまで少なくとも１つ
の説明用実施例に従って述べたが、当業者は様々な変
形、改造、改良を簡単に実施できる。このような変形、
改造、改良は、本発明の趣旨および範囲にあるものとす
る。従って、前記の説明は、あくまで例示であって、限
定的なものではない。本発明は、添付の請求項の定義お
よびこれに匹敵する定義にしたがう以外、なんら限定を
受けるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術および関連する問題点を説明する図
である。

【図２】従来の技術および関連する問題点を説明する図
である。

【図３】本発明による平面表示画面の実施例の略断面図
である。

【図４】本発明による平面表示画面の第２の実施例の略
部分分解見取図である。

【符号の説明】

１、５ 電極 ６、１０ 基板 ７ 蛍光体要素 １２ 内部空間 ２０、２１ プレート ２２ フレーム ２５ 格子 ２６ 網目

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部空間（１２）で隔てられた２つの電
   極（１、５）を含む平面表示画面において、少なくとも
   １つの第１の電極が、薄い基板（１０）および厚い補剛
   プレート（２１）で支持され、前記内部空間（１２）
   が、前記電極（１、５）の間で、前記電極の有効表面の
   外側に配置した外周フレーム（２２）によって画定され
   ることを特徴とする平面表示画面。
2. 【請求項２】 第２の電極（５）が、厚い基板を構成す
   る厚い補剛プレートで支持され、その基板の内面上に前
   記第２の電極（５）が形成されることを特徴とする、請
   求項１に記載の平面表示画面。
3. 【請求項３】 前記第２の電極（５）が薄い基板（６）
   および厚い補剛プレート（２０）で支持されることを特
   徴とする、請求項１に記載の平面表示画面。
4. 【請求項４】 前記第１の電極（１）と関連する前記プ
   レート（２１）が、画面の底部を形成し、さらに、第１
   の電極（１）を支持する前記基板（１０）と関連すると
   ともに内部空間（１２）を真空にできるように設計され
   ている排気チューブ（１５）の通過用の孔（２３）を備
   えることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一
   項に記載の平面表示画面。
5. 【請求項５】 前記基板（６、１０）により内面上で支
   持される前記電極（５、１）を構成する要素をすべて形
   成した後、プレート（２０、２１）と、これに関連する
   基板（６、１０）とが、前記プレート（２０、２１）を
   前記基板（６、１０）の外面に接着することによって組
   み立てられることを特徴とする、請求項１ないし４のい
   ずれか一項に記載の平面表示画面。
6. 【請求項６】 前記第１の電極が、蛍光体要素（７）を
   備える陽極（５）を電子衝撃するマイクロチップ（２）
   を含む陰極（１）によって構成されることを特徴とす
   る、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の平面表示
   画面。
7. 【請求項７】 画面の表面を形成する補剛プレート（２
   ０）が透明であって、その内面に、画面の画素の分布に
   対応した網目（２６）のパターンに従って溝が設けられ
   ており、前記溝が不透明な材料で充填されていることを
   特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の
   平面表示画面。
8. 【請求項８】 画面の表面を形成する補剛プレート（２
   ０）に関連する基板（６）の外面に金属層が付着され、
   この外面が画面の画素の分布に対応した網目（２６）の
   パターンを画定することを特徴とする、請求項１ないし
   ６のいずれか一項に記載の平面表示画面。
9. 【請求項９】 画面の画素の分布に対応した網目（２
   ６）を有し、画面の表面を形成する補剛プレート（２
   ０）とこのプレートと関連する基板（６）との間に配置
   された金属格子（２５）を静電接着することによって、
   前記プレート（２０）を、これに関連する基板（６）と
   組み立てることを特徴とする、請求項１ないし６のいず
   れか一項に記載の平面表示画面。
10. 【請求項１０】 補剛プレート（２０、２１）の厚さが
    ４ｍｍ〜５ｃｍの範囲にあり、前記フレーム（２２）の
    厚さが０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とす
    る、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の平面表示
    画面。