JP2000067741A - 扁平型真空容器の電極構造 - Google Patents

扁平型真空容器の電極構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 扁平型の真空容器の陽極部と高電圧を印加す
るリード線の接触部を高い信頼性で導電的に接続し、か
つ、接続電極板と陽極部ａが乖離しないようにする。 【解決手段】 １はエミッタ、ゲート層からなる電界放
出部１ａが積層されている第１のガラス基板、２は蛍光
表示材と透明電極部によって形成されている陽極部２ａ
が積層されている第２のガラス基板、４は内部を真空に
引くために設けられている前記第１のガラス基板１に形
成された排気管である。５はリード線を示し、このリー
ド線は陽極部２ａに対して接続電極板６を介して接続さ
れている。接続電極板６はバネ材２０によって陽極部２
ａに接合されており、排気管４を封着する際にも、導電
性が損なわれないようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界によって電子
を放出する電界放出素子を真空容器内に配置した種々の
デバイスに対して有効な真空容器に係わり、特に半導体
加工技術によって構成されている面放出型の冷陰極線管
であるＦＥＤ（Field Emission Device)を使用した光電
変換素子や、表示装置の真空容器における電極引き出し
構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術を駆使して構成される電界放
出素子として実用段階に達しているものとして、例えば
スピント型のＦＥＣ（電界放出カソード）を使用する表
示装置がよく知られている。
【０００３】図７に、その一例であるスピント（Spind
t）型と呼ばれる電界放出カソードの概略構造を示す。
この図は半導体微細加工技術を用いて作成したＦＥＣの
斜視図を示すものである。この図において、基板Ｓ上に
カソードＫが蒸着等により設けられており、このカソー
ドＫ上にコーン状のエミッタＥが形成されている。カソ
ードＫ上には、さらに二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）から
なる絶縁層Ｉを介してゲ−トＧＴが設けられており、ゲ
ートＧＴにあけられた丸い穴の中に上記コーン状のエミ
ッタＥが位置している。すなわち、このコーン状のエミ
ッタＥの先端部分がゲートＧＴにあけられた穴から臨ん
でいる。
【０００４】このコーン状のエミッタＥの間のピッチは
微細加工技術を利用して１０ミクロン以下で作製するこ
とが出来、数万から数１０万個のＦＥＣを１枚の基板Ｓ
上に設けることが出来る。また、ゲートＧＴとエミッタ
Ｅのコーンの先端との距離をサブミクロンとすることが
出来るため、ゲートＧＴとカソードＫ間とに僅か数１０
ボルトの電圧Ｖgkを印加することにより、電子をエミッ
タＥから電界放出することが出来る。さらに、ゲートＧ
Ｔと所定間隔離隔されてアノードＡが配置されており、
このアノードＡにアノード電圧Ｖａを印加することによ
り、エミッタＥから放出された電子を捕集している。こ
のアノードＡには図示していないが蛍光体が被着されて
いると、捕集された電子により蛍光体が励起されて発光
される表示装置とすることができる。また、このアノー
ドＡに光電変換膜が積層されているときは、外部から入
力された光量に応じてアノード電流が変化し、このアノ
ード電流を検出することにより撮像装置とすることがで
きる。
【０００５】ところで、図７に示す従来の電界放出表示
装置においては、ゲートＧＴとアノードＡとの間隔が数
百μｍ程度であり、このような電界放出デバイスを真空
容器内に形成すると、きわめて扁平な真空容器となる。
図８は、このような扁平な真空容器の主要な部分を一部
断面として示したものである。この図において１１は前
記エミッタＥやゲートＧＴ層からなる電界放出部１１ａ
が積層されている第１のガラス基板、１２は蛍光表示材
と導電性のメタルバック層を形成している透明電極部に
よって形成されている陽極部１２ａが積層されている第
２のガラス基板、１３は前記第１及び第２のガラス基板
１１、１２の対向空間を形成し、真空状態にするための
側壁部であって、通常はこの側壁部１３がゲッタ室とな
るように少し大きめに構成し、その端縁部を上記第１、
及び第２のガラス基板にフリットガラス１４によって封
着して、内部を真空状態に保つようにしている。
【０００６】１３ａは内部を真空に引くために設けられ
ている排気孔であり、この排気孔１３ａの外側に付加さ
れている排気管１３ｂによって内部を真空状態に引き、
この排気管を封着することにより真空容器を構成してい
る。また、この側壁部１３には上記陽極部１２ａに接触
するためのリード線１５を貫通する孔１３ｃが開けられ
ており、この孔１３ｃにリード線１５を挿通した状態で
封着し、結晶化ガラス１３ｄによって固定すると共に、
このときにリード線１５の先端部に形成されているバネ
材１５ａが陽極部１２ａと弾力的に接触することによっ
て陽極部１２ａに比較的高い電圧を印加することができ
るようになされている。また、前記エミッタＥやゲート
ＧＴ等が設けられている電界放出部１１ａに印加する低
い駆動電圧は、図示されていないが第１のガラス基板１
１に印刷されている多数の透明導電膜によって外部から
供給できるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような扁
平型の真空容器は、前記したようにリード線１５を直接
陽極部１２ａに接触させて真空容器の外部に導出するよ
うにしているため、陽極部１２ａとリード線１５の接触
部が不安定となり、接触不良が多くなるという問題があ
った。
【０００８】特に、リード線１５の先端部は側壁部１３
を封着したときに、その先端部のバネ材１５ａの圧力に
よる接触圧によって陽極部１２ａとの導電性が得られる
ようにしているので、製造時の衝撃や、製造後のショッ
クによって、この導電性が劣化するという状態になり、
製造歩留まりを悪くすると共に、商品の信頼性を低下す
るという問題が生じる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の扁平型真空容器
の電極構造は上記したような問題点を解消するためにな
されたもので電界放出カソードが配置されている第１の
ガラス基板と、前記電界放出カソードから放出された電
子を捕捉する陽極部を備えている第２のガラス基板とを
対向し、その対向空間が真空状態とされるような真空容
器において、前記陽極部に導電性の金属板からなる接続
電極板を載置して、該接続電極板に接続されたリード線
が前記第１のガラス基板、または真空容器を貫通して外
部に導出されるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の電界放出デバイス収納真
空容器の第１の実施の形態の構成を図１（ａ）に示す。
この図において１はエミッタやゲート層からなる電界放
出部１ａが積層されている第１のガラス基板、２は蛍光
表示材と透明電極部によって形成されている陽極部２ａ
が積層されている第２のガラス基板、３は前記第１及び
第２のガラス基板の対向空間を形成し、真空状態にする
ための側壁部であって、通常はこの側壁部３がフリット
ガラスによって封着され、内部の真空状態が保たれてい
る。
【００１１】４は排気孔４ａを介して内部を真空に引く
ために設けられている前記第１のガラス基板１に形成さ
れた排気管であり、この排気管４を利用して陽極のリー
ド線５が引き出されている。リード線５はその一端が陽
極部２ａの引出電極線と接触されている金属製の接続電
極板６と電気的にスポット熔接等によって接続される。
この実施例ではリード線５は排気管４とほぼ同一の膨張
係数を有するライムガラス５ａによって予め覆われてお
り、排気管４によって内部が真空状態に引かれた後に、
排気管４を封着する工程で固定されるようにしている。
なお、接続電極板６の材料は例えばＳＵＳ（ステンレ
ス），４２６合金とされ、その大きさは直径５ｍｍ程度
としているが、形状、及び大きさは真空容器の大きさに
よって適宜設定することができる。図１（ａ）は真空容
器内を真空状態に引いた後に、ライムガラス５ａの側面
とと排気管４の内面を溶着し、不要となった一点鎖線部
の排気管の部分をＢ方向に引きながら溶断することによ
って陽極電極を構成すると共に、内部の真空状態を維持
している完成状態を示している。尚、真空を維持するた
めのゲッタは図示を省略してある。
【００１２】本例の場合は、接続電極板６と陽極部２ａ
との乖離を防止するために、接続電極板６の一端にライ
ムガラス７を溶着して第２のガラス基板２に固定し、接
続電極板６がリード線５が引かれたときにはがれないよ
うにしている。このライムガラス７、接続電極板６は真
空容器内でガスを放出する可能性があるので、真空状態
に引く前に十分なベーキングを行うことによって、予め
内部に混入しているガスを放出しておくことが好まし
い。
【００１３】上記図１（ａ）の場合はリード線５が排気
管４内を貫通して外部に導出されるようにしているが、
図１(ｂ）に示すように第１のガラス基板１の所定の箇
所に孔５ａを設け、この孔５ａを介してリード線５を結
晶化ガラス５ｂによって固定すると共に、ガラス基板１
と一体になるように封着して排気孔４ａと異なる位置か
ら外部に導出するようにしても良い。
【００１４】また、図１（ｃ）に示すように第１のガラ
ス基板１と第２のガラス基板２の側端をやや厚い側壁室
８によって封着するように構成し、この側壁室８を介し
てリード線５を外部に導出するようにしても良い。この
実施例の場合でも、陽極部２ａは接続電極板６によって
重合積層され、十分に導電性が確保できるようにした上
で、リード線５はこの接続電極板６を介して引き出すよ
うにすると共に、この実施例の場合は側壁板８の内部空
間にゲッタ材料を十分な量で配置することもできるとい
う利点がある。
【００１５】図２は本発明の他の実施例を示したもの
で、図１と共通する部分は同一の符号によって表示され
ている。本例の場合は接続電極板６と陽極部２ａの乖離
を防止するために、バネ部材２０が接続電極板６と第１
のガラス基板１の間に挿入されている。このように接続
電極板６を陽極部２ａと重ねて接続すためにバネ材２０
を使用すると、前記図１に示したように接続電極板６を
固定するライムガラス７を省略することができ、高電圧
が印加されたときに、このライムガラス７の部分で自己
放電が生じる危険性を回避させることができると共に、
製造上の工程も少なくなるというメリットがある。
【００１６】このバネ部材２０の具体的な一例として
は、図３（ａ）に示すものがある。すなわち、このバネ
部材２０の中央の穴２０ａにライムガラス５ａに覆われ
たリード線５が通り、バネ部材２０のドーナツ状の円板
部が接続電極板６に接するようにされ、弾力性をつける
ために折り曲げた足２０ｂを第１のガラス基板１で押圧
して、陽極部２ａに接続電極板６を押圧するように構成
する。このバネ部材２０は真空封止時の加熱に対抗する
耐熱性と、常時真空中で使用されるために残留ガスの少
ないことが要求され、ステンレス鋼系統の材質で作られ
る。
【００１７】前記バネ部材２０は、ステンレス等の薄い
金属板をプレス加工したもので、中心にライムガラス５
ａの通る穴２０ａを抜いた後に円板から放射状に伸びた
複数本の足２０ｂを円板部とのつけ根で折り曲げるよう
な加工法によって作ることができる。次に、バネ部材２
０として使用し得る他の形態を以下に列挙する。図３
（ｂ）に示すバネ部材２１は図３（ａ）と同様の構成を
単純化して２本足としたもので中心に穴２１ａを穿った
楕円板を円弧状に曲げたバネである。図３（ｃ）は細い
金属線を中心部が高くなるよう、素線径より大きい間隔
で渦巻状に巻いたバネ部材２２で、殆ど素線径までの高
さで圧縮できるので、本例のようにバネを納める間隔が
狭い場合にも具合が良い。又、図３（ｄ）に示す波形に
曲げられた４角形の薄板のバネ部材２３は、波形に曲げ
られた凸部２３ａ、２３ａ、２３ｂ、が直線で接続電極
板６と第１のガラス基板１に接するため、接触圧を軽減
する効果がある。
【００１８】なお、製造時にリード線５と接続電極板６
の接続点が離れるのを防止するために、例えば、図４に
示すように前記接続電極板６の所定位置に舌片６ａを切
出し、円弧状に押曲げる。そして、舌片６ａの周辺をコ
字状に切り欠けば乖離を防止する上で効果的な加工を施
すことができる。この場合、リード線５の末端を直角に
曲げ、接続電極板６の表面と舌片６ａの下面の間隙に通
して、舌片６ａを接続電極板６の表面に押し下げて、リ
ード線５を機械的に固定し、更に、必要によって溶接、
蝋付け等で強固に固着することが好ましい。
【００１９】本発明の電界放出デバイス収納真空容器の
他の実施の形態の構成を図５に示す。この図においても
図１と同一部分は同一の符号によって記載されている。
各部を簡単に説明する。１はエミッタやゲート層からな
る電界放出部１ａが積層されている第１のガラス基板、
２は蛍光表示材と透明電極部で形成されている陽極部２
ａが積層されている第２のガラス基板である。この実施
例の場合は図５（ｂ）の斜視図に示すように導電性のリ
ード接続板９を真空容器の中間に配置し、このリード接
続板９の中央部には図４に示す舌片６ａと同形の舌片９
ａが形成されている。
【００２０】リード線５はこの舌片９ａでリード接続板
９に機械的に固定された上、溶接または蝋付けされて強
度を保っている。リード接続板９には図３（ａ）に示し
たような導電性のバネ材２４が固着され、これらが第１
のガラス基板１と接続電極板６の間に挿入され、接続電
極板６を陽極部２ａに押圧している。図１において、真
空封止して排気管４をＢ方向に引きながら溶断する時の
リード線５に掛かる張力は、このリード接続板９と、バ
ネ材２４によって良く吸収され、同時に接続電極板６を
第２のガラス基板側に押圧しているので、接続電極板６
の乖離の恐れはない。リード接続板９は第１のガラス基
板１でリード線の張力を支持できれば良いので、例えば
円板、方形等の平板を使用するようにしてもよい。
【００２１】以上の各実施例は、バネ材が真空容器を構
成する際に予め内部に装着されている場合について述べ
たが、排気孔４ａの形状を楕円状に形成し、真空容器を
形成した後に、この楕円の長径方向から薄型のバネ材を
寝かせた状態で内部に挿入すると共に、内部でバネ材２
０を図面に示されているように接続電極板面６上に重な
るように載置するようにしてもよい。
【００２２】本発明の電界放出デバイス収納真空容器の
さらに他の実施の形態を図６に示す。この図においても
図１と同一部分は同一の符号を記載されている。すなわ
ち、この図においても、１はエミッタやゲート層からな
る電界放出部１ａが積層されている第１のガラス基板、
２は蛍光表示材と透明電極部に形成されている陽極部２
ａが積層されている第２のガラス基板である。なお、２
５は前記接続電極板６に固定されているゲッタを示して
いる。ライムガラス５ａによって覆われている陽極のリ
ード線５は、第１のガラス基板１と第２のガラス基板２
の間（側面）から外部へ引き出されるようにしている。
そして、リード線５を保持しているライムガラス５ａ、
第１のガラス基板１及び第２のガラス基板２によって形
成される真空容器の側壁部の空隙は、シールガラス８に
よって熔着され真空が維持できるように封着されてい
る。
【００２３】リード線５はその一端が陽極部２ａと接触
している接続電極板６と電気的に接続されている。ま
た、接続電極板６は先の実施例と同様にバネ部材２０で
陽極部２ａに押圧されている。この場合は図示されてい
ない排気孔と排気管によって表示装置内が真空に引かれ
るが、その前に予めシールガラス８によってリード線５
を容器の側面で封止する場合に、バネ部材２０を使用す
ることによって、陽極部２ａと接続電極板６の電気的接
続をより安定にした状態で作業ができるという利点があ
る。
【００２４】前記図１、図２の実施例においても、本例
と同様に真空容器中に収容する他の部材、例えばゲッタ
２５等を前記接続電極板６に予め固定して一体化してお
くと、組立時の作業性が向上する。バネ部材２０も前記
接続電極板６に予め固定しておくことが当然考えられ
る。
【００２５】以上、本発明の電極構造を面放出型の冷陰
極線管であるＦＥＤ（Field Emission Device)を使用し
た光電変換素子や、表示装置の真空容器を例にあげて説
明したが、同様の排気封止を必要とする真空容器等に広
く適用されるものである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の扁平型真
空容器の電極構造を採用することにより、例えば電界放
出素子等によって構成されている扁平な真空容器に対し
て高電圧を印加する電極部の接続を信頼性の高いものに
することができると効果がある。また、排気封止時にリ
ード線と接続電極板の断線又は接続電極板と陽極部の乖
離の事故を防ぐことができ、生産時の歩留向上に寄与す
る。接続電極板と陽極部間の電気的接続の信頼性が向上
し、製品出荷後の故障発生の低下が期待できる。更にゲ
ッタ等を接続電極板に予め取り付けられるため、組立工
数の削減も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の陽極電極の引き出し構造の部分を示
す一部断面図である。
【図２】 本発明の扁平型真空容器をさらに改良した電
極構造の断面構造を示す説明図である。
【図３】 本発明の扁平型真空容器の電極構造に使用す
るバネ部材の構成例を示す説明図である。
【図４】 本発明の扁平型真空容器の電極構造に使用す
る接続電極板とリード線の構造を示す斜視図及び投影図
である。
【図５】 リード線と接続電極板間にバネ材を介在した
構成例の断面図及び斜視図である。
【図６】 側面から引き出されているリード線に接続さ
れた接続電極板にバネ部材を使用した構成例を示す概要
図である。
【図７】 スピント型の電界放出カソードの構造を説明
する斜視図である。
【図８】 電界放出デバイス収納真空容器の従来例の排
気、及び電極構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 第１のガラス基板、１ａ 電界放出部、２ 第２の
ガラス基板、２ａ 陽極部、３ 側壁部、４ 排気管、
５ リード線、５ａ ライムガラス、６ 接続電極板、
６ａ 舌片、９ リード接続板、２０ バネ部材、２４
バネ材、２５ゲッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C032 AA01 FF04 FF06 GG02 GG07 GG13 5C035 AA01 GG06 5C036 EE15 EE17 EF01 EF06 EF09 EG24 EG28 EG33 EG34 EH08

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電界放出カソードが配置されている第１
    のガラス基板と、 前記電界放出カソードから放出された電子を捕捉する陽
    極部を備えている第２のガラス基板とを対向し、その対
    向空間が真空状態とされるような真空容器において、 前記陽極部に導電性の金属板を固着して接続電極板と
    し、該接続電極板に接続されたリード線が前記真空容器
    の壁面を貫通して外部に導出されていることを特徴とす
    る扁平型真空容器の電極構造。
  2. 【請求項２】 上記接続電極板は上記第１のガラス基板
    に固着している弾性部材によって上記陽極部に押圧され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の扁平型真空容
    器の電極構造。
  3. 【請求項３】 上記リード線は上記第１のガラス基板の
    所定の箇所に開けた排気孔と、この排気孔を封着してい
    る排気管内を貫通して外部に導出されていることを特徴
    とする請求項１に記載の扁平型真空容器の電極構造。
  4. 【請求項４】 上記弾性部材と上記第１のガラス基板の
    間に他の弾性部材が介入されていることを特徴とする請
    求項２に記載の扁平型真空容器の電極構造。
  5. 【請求項５】 上記リード線の一端を折り曲げて上記接
    続金属板の切片に固着していることを特徴とする請求項
    ２、３、および４に記載の扁平型真空容器の電極構造。
  6. 【請求項６】 上記排気管を封貫しているリード線は第
    １のガラス基板の熱膨張係数と略同一のガラスによって
    被覆されていることを特徴とする請求項３に記載の扁平
    型真空容器の電極構造。
  7. 【請求項７】 電界放出カソードが配置されている第１
    のガラス基板と、前記第１のガラス基板に対して対向配
    置され、前記電界放出カソードから放出された電子を捕
    捉する陽極を配置した第２のガラス基板とからなる扁平
    型真空容器において、 前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板が対向す
    る側面にシールガラスによって封着されたリード線と、 前記リード線の一端が真空容器内で固着され、前記陽極
    に電気的に接触している接続電極板とを備え、 前記接続電極板は弾性部材によって前記第２のガラス基
    板側に押圧されていることを特徴とする扁平型真空容器
    の電極構造。
  8. 【請求項８】 前記リード線はシールガラスと同一の熱
    膨張係数とほぼ同じガラスによって被覆されていること
    を特徴とする請求項７に記載の扁平型真空容器の電極構
    造。
  9. 【請求項９】 上記接続電極板には上記真空容器内に配
    置されるゲッタが固定されていることを特徴とする請求
    項７に記載の扁平型真空容器の電極構造。
JP24024698A 1998-08-26 1998-08-26 扁平型真空容器の電極構造 Pending JP2000067741A (ja)

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