JPH0836976A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH0836976A
JPH0836976A JP19129694A JP19129694A JPH0836976A JP H0836976 A JPH0836976 A JP H0836976A JP 19129694 A JP19129694 A JP 19129694A JP 19129694 A JP19129694 A JP 19129694A JP H0836976 A JPH0836976 A JP H0836976A
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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁性および導電性を問わずどのような蛍光
体でも採用することができる表示装置を提供すること。 【構成】 フィラメント6から放出された電子は、制御
電極5を通過して紫外線放射蛍光体層4に衝突し、紫外
線放射蛍光体4を励起して紫外線が放射される。放射さ
れた紫外線は、透明陽極薄膜導体3を通過して透明支持
板1の溝部内に形成された可視発光薄膜蛍光体2を励起
し、可視発光薄膜蛍光体2が可視光を発光する。この可
視光は透明支持板1を通して観察することができる。可
視発光薄膜蛍光体2は完全に密閉されていると共に、そ
の前面が透明陽極薄膜導体で覆われているため、電子源
よりの電子線により分解されることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蛍光体を電子源より放
出される電子線を利用して発光させる表示装置の改良に
関するものである。
【0002】金属または半導体表面の印加電界を109
[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(Field
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。
【0003】図6に、適用例の一例である従来の表示装
置(特公平6−14263号公報参照)を示す。この表
示装置(以下、FEDと記す)は、電界放出アレイが形
成されたカソード基板100と、透明支持板108とが
所定間隔をもって対向配置されて内部が高真空とされる
外囲器を構成している。このカソード基板100に形成
された電界放出アレイは、スパッタ等により形成された
カソード導体101と、その上に複数形成された円錐状
のエミッタコーン102と、このエミッタコーン102
の先端近傍で、絶縁膜103上に形成されたゲート導体
104とから構成されるスピント(Spindt)型の電界放
出アレイとされている。さらに、カソード基板100に
対向するアノード基板108上にアノード導体105お
よび蛍光体層106が積層されている。
【0004】このエミッタコーン102間のピッチは1
0ミ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102を数万ないし数10万個、1枚
のカソード基板100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を電圧供
給部107から印加することによりエミッタコーン10
2から電子を放出することが出来る。
【0005】ところで、アノード導体105とゲート導
体104間には正電圧VA が電圧供給部109から印加
されているため、エミッタコーン102から放出された
電子は、正電圧VA により加速されてアノード導体10
5により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105上に積層されている蛍光体層1
06に衝突してこれを励起するため、蛍光体層106が
発光するようになる。この発光は透明支持板108を介
して図示する紙面の上の方向から観察することができ
る。
【0006】この表示装置の斜視図を図7の上部に示す
が、カソード基板100上にストライプ状の複数のカソ
ード導体101を形成すると共に、このカソード導体1
01と直交するようストライプ状のゲート導体104を
複数本形成する。すなわち、カソード導体101とゲー
ト導体104とでマトリクスを構成し、このマトリクス
をカソード走査部110−1とゲート走査部110−2
とで走査する。この場合、例えばゲート走査部110−
2には表示信号が印加されており、1フィールドの走査
が終了した時に1枚の画像が表示される。
【0007】この表示装置の斜視図を一部拡大して下部
に示すが、この図ではアノード基板108上に積層され
たアノード導体105、蛍光体層106を省略して示し
ている。この図に示されているように、ゲート導体10
4には微少な孔が開いており、この孔からエミッタコー
ン102の先端が臨んでいる。このため、エミッタコー
ン102はゲート導体104と微少間隙を介して対向す
るようにされている。そして、エミッタコーン102の
先端から放出された電子は前記孔を通って放出されるよ
うになる。
【0008】ところで、蛍光体を電子源より放出される
電子線を利用して紫外線放射蛍光体を励起させ、放射さ
れる紫外線により可視発光蛍光体を発光させる他の表示
装置として、蛍光表示管が知られている。そこで、この
ような従来の蛍光表示管の断面図を図5に示す(特開昭
63−19737号公報参照)。この図において、11
1は内部が真空とされる外囲器の一部を構成している基
板、112は電子を捕捉するよう基板111の内面に形
成されている陽極導体、113は陽極導体112上に形
成されている可視発光蛍光体、114は可視発光蛍光体
113上にさらに形成されている紫外線放射蛍光体、1
15は電子の陽極導体112への到達を制御する制御電
極、116は電子を放出するフィラメント、117は外
囲器の一部を構成している側面板、118は外囲器の底
面を構成している平面板、120は外囲器内を高真空に
引くための排気管、121は紫外線放射蛍光体114に
電子が衝突し、発生した紫外線が隣接する可視発光蛍光
体113を発光させないための遮蔽板である。
【0009】この蛍光表示管において、基板111は透
明のガラス板により形成されており、その内側内面には
ITO(Indium Tin Oxide)膜あるいはネサ膜等の透明
導電膜からなる陽極電極112が形成されている。ま
た、陽極電極112上には紫外線で励起発光される可視
発光蛍光体113が形成されている。この可視発光蛍光
体113は紫外線の励起により効率よく発光する蛍光体
であり、例えば硫化物系のZnS:Ag蛍光体が用いら
れる。
【0010】さらに、可視発光蛍光体113の上には電
子線で励起される紫外線放射蛍光体114が積層されて
いる。そして、この紫外線放射蛍光体114から離隔さ
れると共に対面して制御電極115が設けられており、
この制御電極115に印加される電位に応じて、フィラ
メント116から放出された電子線が、陽極導体112
に到達することを制御することができる。すなわち、可
視発光蛍光体113の発光をオン/オフすることができ
る。この制御電極115はメッシュ状あるいはワイヤー
状とされている。
【0011】また、制御電極115からさらに離隔され
ると共に紫外線放射蛍光体114に対面して電子を放出
するフィラメント116が設けられている。前記した各
部を収納している容器が基板111、側面板117、及
び平面板118からなる外囲器であり、各部を収納した
後、排気管120から排気を行い外囲器内部を高真空と
した後に排気管120が封止されている。
【0012】なお、可視発光蛍光体113上に紫外線放
射蛍光体114を積層しているのは、次の理由による。
可視発光蛍光体113は電子線で励起されて発光する
が、電子線のエネルギのすべてが発光に寄与するもので
はなく、エネルギの一部は可視発光蛍光体113を分解
させ、蛍光体113の成分をガス体として飛散させるこ
とになる。特に、可視発光蛍光体が硫化物とされている
場合は、S、SO、SO2 、H2 S等の硫化物系のガス
が飛散されることになり、このガスがフィラメントに付
着するとその表面を毒化させてしまうため、フィラメン
トのエミッションが低下することになる。
【0013】従って、表示装置の輝度が次第に減少する
ことになる。また、電流密度を上げて輝度を上げようと
しても、この現象は硫化物蛍光体に衝突する電子線の密
度が大きいほどガスの飛散が大となるため、電流密度を
上げて輝度を上げることはできない。そこで、可視発光
蛍光体113を電子線で励起する替わりに紫外線で励起
して発光させるようにすると共に、仮に可視発光蛍光体
113が分解してもガスが飛散されないように紫外線放
射蛍光体114により、可視発光蛍光体113を覆うよ
うにしているのである。
【0014】このような構造の蛍光表示管の動作を説明
すると、フィラメント116から放出された電子は、制
御電極115を通過して紫外線放射蛍光体114に衝突
し、紫外線放射蛍光体114が励起されるため、この蛍
光体114から紫外線が放射される。放射された紫外線
は、紫外線放射蛍光体114の内側に積層されている可
視発光蛍光体113を励起し、可視発光蛍光体114が
可視光を発光するようになる。この可視光は透明の基板
111を通して外部から観察することができる。
【0015】なお、前記した蛍光表示管における蛍光体
の分解を防止する構造は、前記した電界放出型の表示装
置においても採用することができるものである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の表
示装置において、FECあるいはフィラメント等の電子
源から放出された電子により、直接硫化物系の可視発光
蛍光体を励起させるようにすると、蛍光体が分解し電子
源を汚染することになる。そして、これを防止するため
に、前記したように可視発光蛍光体に前置して紫外線放
射蛍光体を配置して、紫外線により可視発光蛍光体を励
起するようにすると、電子源が汚染されることは防止で
きるが、紫外線放射蛍光体は電子線で励起されているた
めに、後置される可視発光蛍光体を導電性の蛍光体とす
る必要が生じる。
【0017】しかしながら、蛍光体は一般に絶縁性のも
のが多く導電性の蛍光体とする場合は、その範囲が狭ま
り所望の発光特性を有する蛍光体を採用することに支障
を生じる場合が多いという問題点があった。特に、フル
カラーの表示装置においては赤(R),青(B),緑
(G)の蛍光体が一般に必要であり、輝度等の発光特性
が互いに近い3種類の蛍光体を上記条件の基で選択する
ことは困難なこととなっていた。
【0018】そこで、本発明は絶縁性および導電性を問
わずどのような蛍光体でも採用することができる表示装
置を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の表示装置は、電子を放出する電子源と、該
電子源に対向配置された透明支持板とを備え、前記透明
支持板の内側に形成されている可視発光蛍光体層を覆う
ように陽極導体が形成されており、前記陽極導体上に、
前記可視発光蛍光体が励起される紫外線を放射する紫外
線放射蛍光体層を積層するようにしたものである。
【0020】また、具体的には、前記透明支持板に溝部
が形成されており、この溝部内に前記可視発光蛍光体層
を形成するようにしたものであり、前記可視発光蛍光体
層および陽極導体を薄膜で形成するようにしたものであ
る。さらに、前記陽極導体を複数本のストライプ状の導
体で構成するようにし、この陽極導体を走査することに
より画像を表示するようにしたものである。
【0021】
【作用】本発明によれば、紫外線放射蛍光体が陽極導体
に直接接しているため、紫外線放射蛍光体と陽極導体と
の間に抵抗の高い可視発光蛍光体層が挟まれているもの
と比較して、可視発光蛍光体層による電圧降下がなくな
り、より強度の強い紫外線を放出することができるよう
になる。このため、可視発光蛍光体層の発光輝度も向上
するようになる。また、紫外線により可視発光蛍光体が
励起されているため、可視発光蛍光体に導電性を有させ
る必要がなくなり、絶縁性の蛍光体を使用することがで
きるようになる。さらに、可視発光蛍光体層は陽極導体
により密閉された状態とされているため、紫外線放射蛍
光体層や電子源などからの汚染を受けるおそれが極めて
少なくなる。
【0022】
【実施例】本発明の表示装置の第1実施例の断面図を図
1に示すが、この表示装置は蛍光表示管とされている。
この図において、1は内部が真空とされる外囲器の一部
を構成している透明支持基板、2は透明支持基板1に形
成された溝部内に形成されている可視発光薄膜蛍光体、
3は可視発光薄膜蛍光体2を覆うように形成されている
と共に、電子源から放出された電子を捕捉するための透
明陽極薄膜導体、4は透明陽極薄膜導体3上に積層され
ている紫外線放射蛍光体、5は電子の透明陽極薄膜導体
3への到達を制御するグリット、6は電子を放出する電
子源であるフィラメント、7は外囲器の一部を構成して
いる平面板である。
【0023】この蛍光表示管において、透明支持板1は
透明のガラス板により形成されており、その内側内面に
は溝部がエッチング等により形成されており、この溝部
内に可視発光薄膜蛍光体2が蒸着あるいはスパッタ等に
より形成されている。可視発光薄膜蛍光体2は紫外線の
励起により効率よく発光する蛍光体であり、例えば硫化
物系のZnS:Mn蛍光体が用いられる。さらに、この
可視発光薄膜蛍光体2を密閉するように、ITO(Indi
um Tin Oxide)膜あるいはネサ膜等の透明導電膜からな
る透明陽極薄膜電極3が蒸着あるいはスパッタ等により
形成されている。そして、透明陽極薄膜電極3上には電
子線で励起されて紫外線を放射する紫外線放射蛍光体層
4が積層されている。
【0024】また、この紫外線放射蛍光体層4から離隔
されると共に対面してグリット5が設けられており、こ
のグリット5に印加される電位に応じて、フィラメント
6から放出された電子が、透明陽極薄膜導体3に到達す
ることを制御することができる。すなわち、紫外線放射
蛍光体層4の励起をオン/オフすることができる。この
グリット5はメッシュ状あるいはワイヤー状とされてい
る。また、グリット5からさらに離隔されると共に紫外
線放射蛍光体4に対面して電子を放出するフィラメント
6が設けられている。前記した各部を収納している容器
が透明支持板1及び平面板7からなる外囲器である。
【0025】このような構造の表示装置の動作を説明す
ると、電流により加熱されたフィラメント6から放出さ
れた電子は、グリット5を通過して紫外線放射蛍光体層
4に衝突し、これにより紫外線放射蛍光体4が励起され
るため、この蛍光体層4から紫外線が放射される。放射
された紫外線は、紫外線放射蛍光体4の内側に積層され
ている透明陽極薄膜導体3を通過して可視発光薄膜蛍光
体2を励起し、可視発光薄膜蛍光体2が可視光を発光す
るようになる。この可視光は透明支持板1を通して図示
する方向から観察することができる。
【0026】この第1実施例によれば、可視発光薄膜蛍
光体2は完全に密閉されていると共に、その前面が透明
陽極薄膜導体で覆われているため、電子源よりの電子線
は到達せず分解されることがないと共に、紫外線放射蛍
光体に直接接していないためこの蛍光体から汚染を受け
ることを回避することができる。また、可視発光薄膜蛍
光体2は紫外線のみにより励起されるため、導電性であ
る必要はなく、絶縁性の蛍光体であってもを使用するこ
とができる。
【0027】なお、可視発光薄膜蛍光体2を薄膜として
いるのは、薄膜でないとその上に他の薄膜を形成するこ
とが困難なためである。また、透明陽極薄膜導体3を薄
膜としているのも同様の理由である。ここで、透明支持
板1に形成する溝部の深さは約1〜2ミクロンとされて
おり、可視発光薄膜蛍光体2はこの溝部内に約2ミクロ
ンの厚さで成膜されている。可視発光薄膜蛍光体2は、
例えばZnS:Mnの蛍光体が採用され、紫外線放射蛍
光体層4は、例えばBaSi25 :Pbの蛍光体が採
用されている。また、透明陽極薄膜導体3としては、I
TOあるいはSnO2 ,ZnO等を使用して成膜されて
いる。
【0028】なお、図示するように透明陽極薄膜導体3
は可視発光薄膜蛍光体2毎に分割して作成すると共に、
透明陽極薄膜導体3をストライプ状に形成する。さら
に、R,G,Bのいずれかの色を発光する蛍光体を順次
透明支持板1の溝部内に形成することにより可視発光薄
膜蛍光体2を構成すると共に、透明陽極薄膜導体3を順
次走査して駆動するようにすると、フルカラーの蛍光表
示管とすることができる。この場合、フィラメント6と
グリット5とでマトリクスを構成しており、このマトリ
クスは図示しない駆動回路で透明陽極薄膜導体3の走査
に同期して走査されている。
【0029】次に、本発明の表示装置の第2実施例を図
2に示すが、この第2実施例は電界放出型表示装置の実
施例である。第2実施例の表示装置は、前記第1実施例
の表示装置と比べて電子源の構成が異なるだけであり、
可視発光蛍光体及び紫外線放射蛍光体の設けられている
透明支持板側の発光部の構成は同一とされているので、
電子源だけの説明を行う事とする。図2における電子源
は、カソード基板14上にストライプ状に形成された複
数本のカソード導体13と、このカソード導体13上に
複数個形成されたエミッタコーン12と、絶縁層11を
介してエミッタコーン12の先端近傍に形成されている
ゲート導体10とから構成されている。
【0030】この電子源は前記したように半導体微細加
工技術を用いて作成されており、エミッタコーン12間
のピッチは10ミクロン以下の寸法で、エミッタコーン
12を数万ないし数10万個、カソード基板14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・カソード間の距離がサブミクロンとされ
ており、ゲート導体10・カソード導体13間に数10
ボルトの電圧を印加することによりエミッタコーン12
の先端から電子を放出することができる。
【0031】このようにして放出された電子は、破線で
示す軌道でゲート導体10より正電圧が印加されている
透明陽極薄膜導体3の発生する電界により加速されて紫
外線放射蛍光体4に衝突する。これにより紫外線放射蛍
光体4が励起されるため、この蛍光体層4から紫外線が
放射される。放射された紫外線は、紫外線放射蛍光体4
の内側に積層されている透明陽極薄膜導体3を通過して
可視発光薄膜蛍光体2を励起し、可視発光薄膜蛍光体2
が可視光を発光するようになる。この可視光は透明支持
板1を通して図示する方向から観察することができる。
【0032】この場合、ストライプ状のカソード導体1
3に対応して透明陽極薄膜導体3をストライプ状に設け
るようにすると共に、透明陽極薄膜導体3で封じ込める
蛍光体として、R,G,Bを発光する可視発光薄膜蛍光
体を2を順次透明支持板1の溝部内に設けるようにす
る。そして、カソード導体13と直交するストライプ状
に設けられているゲート導体10とにより、前記図7に
示すように構成したマトリクスを走査すると共に、R,
G,Bを発光する可視発光薄膜蛍光体をそれぞれ封じ込
めている透明陽極薄膜導体3を順次走査することにより
フルカラーの表示装置とすることができる。
【0033】ここで、透明支持板1に形成する溝部の深
さは約1〜2ミクロンとされており、可視発光薄膜蛍光
体2はこの溝部内に約2ミクロンの厚さで成膜されてい
る。可視発光薄膜蛍光体2は、例えばZnS:Mnの蛍
光体が採用され、紫外線放射蛍光体層4は、例えばBa
Si25 :PbやZnGa24 等の蛍光体が採用さ
れている。また、透明陽極薄膜導体3としては、ITO
あるいはSnO2 ,ZnO等を使用して成膜されてい
る。
【0034】なお、第2実施例においても、可視発光薄
膜蛍光体2は完全に密閉されていると共に、その前面が
透明陽極薄膜導体で覆われているため、電子源よりの電
子線により分解されることがないと共に、紫外線放射蛍
光体に直接接していないためこの蛍光体から汚染を受け
ることを回避することができる。また、可視発光薄膜蛍
光体2は紫外線のみにより励起されるため、導電性であ
る必要はなく、絶縁性の蛍光体であっても使用すること
ができる。
【0035】次に、第1実施例及び第2実施例の透明支
持板1側の発光部の構成の変形例を図3に示す。図3
(a)は、透明支持板1に設けられている溝部内に形成
されている可視発光薄膜蛍光体を、ベタに構成した一枚
の透明陽極薄膜導体3で覆うように封じ込めており、更
にその上に紫外線放射蛍光体4をベタに積層して構成し
ている。この構成は、透明陽極薄膜導体3を複数本設け
て走査する必要のないモノクロの表示装置や、R,G,
Bごとに電子源を有するフルカラー表示装置等に用いる
ことができる。
【0036】また、図3(b)は溝部を透明支持板1に
設けなくても良い構成例であり、フラットな透明支持板
1の内側にストライプ状の可視発光薄膜蛍光体2を蒸着
あるいはスパッタ等により形成し、この可視発光薄膜蛍
光体2の側面を含めて覆うようにITO膜あるいはネサ
膜等の透明導電膜からなる透明陽極薄膜電極3が蒸着あ
るいはスパッタ等により形成されている。そして、透明
陽極薄膜電極3上には励起されて紫外線を放射する紫外
線放射蛍光体層4が積層されている。
【0037】このような変形例の発光部を、前記第1実
施例及び第2実施例に適用することにより前記したよう
な作用効果を奏することができる。また、透明支持板1
の構成は図4にその一例を示すように、内側に複数本の
溝部20−1,20−2,20−3・・・20−nが設
けられており、この溝部20−1,20−2,20−3
・・・20−n内には紫外線で励起されてR,G,Bの
いずれかを発光する可視発光蛍光体が順次設けられてい
る。このように構成された透明支持板は、前記した第1
実施例及び第2実施例のフルカラーの表示装置に適用し
て好適なものである。
【0038】
【発明の効果】本発明は以上のように構成しているの
で、紫外線放射蛍光体が陽極導体に直接接しており、紫
外線放射蛍光体と陽極導体との間に可視発光蛍光体層が
挟まれているものと比較して、可視発光蛍光体層による
電圧降下がなくなり、より強度の強い紫外線を放出する
ことができるようになる。このため、可視発光蛍光体層
の発光輝度も向上するようになる。また、紫外線により
可視発光蛍光体が励起されているため、可視発光蛍光体
が導電性を有している必要がなく、絶縁性の可視発光蛍
光体でも採用することができる。さらに、可視発光蛍光
体層は陽極導体により密閉された状態とされているた
め、紫外線放射蛍光体層や電子源などからの汚染を受け
ることが極めて少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表示装置の第1実施例の断面図であ
る。
【図2】本発明の表示装置の第2実施例の断面図であ
る。
【図3】本発明の発光側の変形例を示す断面図である。
【図4】本発明の透明支持板の構成を示す図である。
【図5】従来の蛍光表示管の断面図である。
【図6】従来の電界放出型表示装置の原理を示す断面図
である。
【図7】従来の電界放出型表示装置の断面図である。
【符号の説明】
1 透明支持板 2 可視発光薄膜蛍光体 3 透明陽極薄膜導体 4 紫外線放射蛍光体 5 グリット 6 フィラメント 7 平面板 10 ゲート導体 11 絶縁層 12 エミッタコーン 13 カソード導体 14 カソード基板 20−1〜20−n 溝部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子を放出する電子源と、 該電子源に対向配置された透明支持板とを備え、 前記透明支持板の内側に形成されている可視発光蛍光体
    層を覆うように陽極導体が形成されており、 前記陽極導体上に、前記可視発光蛍光体が励起される紫
    外線を放射する紫外線放射蛍光体層が積層されているこ
    とを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記透明支持板に溝部が形成されてお
    り、この溝部内に前記可視発光蛍光体層が形成されてい
    ることを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項3】 前記可視発光蛍光体層および陽極導体が
    薄膜で形成されていることを特徴とする表示装置。
  4. 【請求項4】 前記陽極導体が複数本のストライプ状の
    導体とされており、前記陽極導体を走査することにより
    画像を表示するようにしたことを特徴とする表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975397A (en) * 1985-04-13 1990-12-04 Feldmuehle Aktiengesellschaft Sintered molding, a method for producing it and its use

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