JP3553840B2 - Fluorescent display - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子の衝突により励起発光する蛍光体を利用した蛍光表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光表示装置は、少なくとも一方が透明な真空容器の中で、電子放出部から放出される電子を蛍光体に衝突させて発光させ、その光を利用する電子管である。この蛍光表示装置は、電子の働きを制御するためのグリッドを備えた３極管構造のものが最も多く用いられている。このような蛍光表示装置の１種に大画面ディスプレイ装置の画素を構成する画像管がある。
【０００３】
従来の画像管は、図１４に示すように、円筒形のガラスバルブ３０１に透光性を有するフェースガラス３０２が低融点フリットガラス３０３で接着固定された真空容器（外囲器）を備え、この中に蛍光面３０４と陽極電極構体３０５と電子放出部を構成するカソード構体３０６とが配置されている。フェースガラス３０２は、前面側に凸型レンズ状の球面部３０２ａが形成され、周縁部につば状の段差部３０２ｂが形成されている。また、内面３０２ｃの主要面には、蛍光面３０４が形成され、蛍光面３０４の表面にＡｌメタルバック膜３０７が形成されている。
【０００４】
フェースガラス３０２の内面３０２ｃの周辺部には、例えばステンレス材の薄板をプレス成形法により加工して形成された弾性力を有する接触片３０７ａの一端側が挿入されている。接触片３０７ａは、例えば、カーボンあるいは銀と、フリットガラスとの混合体からなる導電性接着材によりＡｌメタルバック膜３０７に接触してフェースガラス３０２の内面３０２ｃの所定部分に接着固定されている。この接触片３０７ａの他端側は、ガラスバルブ３０１の内壁面方向に向けて延在されている。
【０００５】
また、ガラスバルブ３０１底部を構成するステムガラス３０８には、リードピン３０９ａ〜３０９ｅが挿通され、加えて、排気管３０８ａが一体的に形成されている。このステムガラス３０８上のリードピン３０９ａの先端部に陽極リード３１０が溶接により固定され、この陽極リード３１０の先端部に円筒状の陽極電極構体３０５が溶接により固定配置されている。この陽極電極構体３０５は、例えばステンレス材の金属線をリング状に丸めて成形されたリング状陽極３０５ａと、矩形状のステンレス材の薄板をこのリング状陽極３０５ａの外周面に巻き付けて重なり合った部分を２点で溶接して円筒形状に形成された円筒状陽極３０５ｂとから構成されている。
【０００６】
この陽極電極構体３０５は、陽極リード３１０の先端部に対してリング状陽極３０５ａと所定の箇所で溶接され、さらに陽極リード３１０の最先端部分で円筒状陽極３０５ｂの内側との接触部分で溶接されている。さらにこのリング状陽極３０５ａの一部には、Ｂａゲッター３０５ｃが溶接により取り付けられている。また、リードピン３０９ｂ〜３０９ｅの先端部には、カソードリード３１１ｂ〜３１１ｅが溶接により取り付けられており、このカソードリード３１１ｂ〜３１１ｅの先端部には、カソード構体３０６が溶接により固定配置されている。
【０００７】
カソード構体３０６は、次に示すように構成されている。まず、セラミック基板３０６ａ上の中央部に背面電極３０６ｂが配置されており、この背面電極３０６ｂの上部に所定の間隔をおいて電子放出部であるフィラメントカソード３０６ｃが配置されている。さらに、これらを覆うように、だ円状の開口部３０６ｆを有するグリッドハウジング３０６ｄが、セラミック基板３０６ａ上に搭載されている。また、グリッドハウジング３０６ｄの蛍光面３０４側には、開口部３０６ｆを覆ってメッシュ状グリッド３０６ｅが溶接されている。
【０００８】
以上示したように構成される画像管は、まず、外部回路からリードピン３０９ｃ，３０９ｄに電圧（加熱電源）を供給することで、カソードリード３１１ｃ，３１１ｄを介し、フィラメントカソード３０６ｃに所定の電圧を印加して熱電子が放出される状態とする。また、外部回路からリードピン３０９ｂに電圧を供給することで、カソードリード３１１ｂを介し、背面電極３０６ｂにフィラメントカソード３０６ｃに対して負の電位を印加する。加えて、外部回路からリードピン３０９ｅに電圧を供給することで、カソードリード３１１ｅを介し、グリッドハウジング３０６ｄにフィラメントカソード３０６ｃに対して正の電位を印加することで、グリッドハウジング３０６ｄのメッシュ状グリッド３０６ｅより電子ビームを放出させる。
【０００９】
そして、外部回路からリードピン３０９ａに高電圧を供給し、陽極リード３１０→陽極電極構体３０５（円筒状陽極３０５ｂ）→接触片３０７ａの経路をそれぞれ導通してＡｌメタルバック膜３０７にその高電圧が印加された状態とすることで、放出された電子を円筒状陽極３０５ｂにより加速し、Ａｌメタルバック膜３０７を貫通させて蛍光面３０４に衝突させる。この結果、蛍光面３０４は電子衝撃で励起し、蛍光面３０４を構成する蛍光体に応じた発光色で発光する。この発光がフェースガラス３０２を透過して前面側の球面部３０２ａから出射され発光表示されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような画像管は、メッシュ状グリッドを出た電子ビームが蛍光面に達するまでにビーム径がひろがるため、発光面積が広くなり、きれのよい表示が得られないという問題があった。また、ビーム径がひろがることにより発光輝度向上の妨げとなっていた。
この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、簡単な構造で電子ビームを収束し、きれのよい表示と発光輝度の向上が可能な蛍光表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、この発明の蛍光表示装置は、電子放出部と、陽極と、電子放出部と陽極との間に所定距離をおいて配置された制御電極とがそれぞれ少なくとも１つ内蔵され、かつ少なくとも一部が透光性を有する表示面を含むとともに内部が真空排気された外囲器と、この外囲器の表示面側の内壁に塗布され、電子放出部から放出され陽極により加速された電子の衝突によって励起発光する少なくとも１つの蛍光体膜とを備え、制御電極が、電子放出部から放出される電子を表示面側に通過させる開口部を有する金属部材と、開口部を覆うように金属部材と電子放出部との間に配置されかつ金属部材と電気的に接続された金属メッシュ部材とにより構成されていることによって特徴づけられる。
【００１２】
この場合、金属メッシュ部材の一構成例は、中央部が金属部材の開口部から電子放出部の方向に突き出した形状に整形されている。また、金属メッシュ部材の別の構成例は、平面状の格子部材と、この格子部材を金属部材の開口部から電子放出部の方向に離間させるためのスペーサ部材とにより構成されている。
前述した蛍光表示装置の金属部材の一構成例は、開口部が円形に形成されている。また、金属部材の別の構成例は、開口部がだ円形に形成されている。
【００１３】
蛍光体膜が長方形状をした蛍光表示装置の金属部材の一構成例は、開口部が蛍光体膜の長手方向に長い形状に形成されている。
前述した蛍光表示装置の電子放出部の一構成例は、通電加熱されて熱電子を放出するフィラメントカソードで構成されている。また、電子放出部の別の構成例は、カーボンナノチューブで構成されている。また、電子放出部のさらに別の構成例は、先端が開口したカーボンナノチューブを備えている。
前述した蛍光表示装置の表示面の一構成例は、発光色の異なる蛍光体膜が隣接して配置されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図を用いてこの発明の実施の形態を説明する。
はじめに、この発明の蛍光表示装置における第１の実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態である画像管の構成を示し、同図において（ａ）は全体の構成、（ｂ）はメッシュ状グリッドを有するグリッドハウジングの上面を示す。この実施の形態における画像管は、円筒形のガラスバルブ１０１にフェースガラス１０２が低融点フリットガラス１０３で接着固定されて真空容器（外囲器）が構成されており、この中に蛍光面１０４と陽極電極構体１０５と電子放出部を構成するカソード構体１０６とが配置されている。
【００１５】
この場合、フェースガラス１０２は、前面側に凸型レンズ状の球面部１０２ａが形成され、周縁部につば状の段差部１０２ｂが形成されている。このフェースガラス１０２の内面１０２ｃには、図示していないが、その周辺部分の一部にくぼみ状の凹部が形成されている。また、この内面１０２ｃの主要面には、蛍光面１０４が形成され、この蛍光面１０４表面にはＡｌメタルバック膜１０７が形成されている。なお、上述した凹部内には蛍光面１０４は形成されず、Ａｌメタルバック膜１０７のみが形成される構成となっている。この凹部内には、例えばステンレス材の薄板をプレス成形法により加工して形成された弾性力を有する接触片１０７ａの一端側が挿入されている。この接触片１０７ａは、例えばカーボンあるいは銀と、フリットガラスとの混合体からなる導電性接着材で、その凹部の部分に接着固定することで形成する。この接触片１０７ａの他端側は、ガラスバルブ１０１の内壁面方向に向けて延在されている。
【００１６】
ここで、蛍光面１０４は、白色蛍光体として、例えば、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ＋Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ混合蛍光体を溶媒に溶かしたペーストを内面１０２ｃに２０μｍ程度の厚さで印刷塗布した後、乾燥して形成する。なお、前述した図示していない凹部の内部には蛍光面１０４は塗布しない状態としておく。Ａｌメタルバック膜１０７は、蛍光面１０４の表面に蒸着により厚さ１５０ｎｍ程度にアルミニウム膜を成膜して形成する。ここで、凹部の内部には蛍光面１０４は塗布されていないので、Ａｌメタルバック膜１０７のみが形成された状態となる。蛍光面１０４及びＡｌメタルバック膜１０７を形成した後、フェースガラス１０２を、例えば電気炉などにより５６０℃で３０分程度空気中で焼成し、塗布膜中の溶媒類を除去する。このＡｌメタルバック膜１０７は、厚さが薄すぎるとピンホールが増加して蛍光面１０４の反射が減少する。一方、その厚さが厚すぎると、蛍光面１０４への電子ビームの侵入が阻害されて発光が弱くなる。したがって、Ａｌメタルバック膜１０７の厚さのコントロールは重要である。このため、前述したように、Ａｌメタルバック膜１０７は厚さを１５０ｎｍ程度とした方がよい。
【００１７】
フェースガラス１０２は、例えば、直径約２０ｍｍ，長さ約５０ｍｍで両端が切断されたガラスバルブ１０１の一方の開口端に、つば状の段差部１０２ｂがはめ込まれて低融点フリットガラス１０３で接着固定されている。これは、接着面に低融点フリットガラスペーストを塗布し、フェースガラス１０２の段差部１０２ｂ部分とガラスバルブ１０１の開口端とを低融点フリットガラスペーストを介してつき合わせ、これらを加熱焼成して形成される。なお、当然であるが、蛍光面１０４と陽極電極構体１０５と電子放出部を構成するカソード構体１０６とを配置した後、フェースガラス１０２をガラスバルブ１０１に接着固定する。
【００１８】
また、ガラスバルブ１０１底部はステムガラス１０８で構成されており、このステムガラス１０８には、リードピン１０９ａ〜１０９ｅが挿通され、加えて排気管１０８ａが一体的に形成されている。このステムガラス１０８上のリードピン１０９ａの先端部に陽極リード１１０が溶接により固定され、この陽極リード１１０の先端部に円筒状の陽極電極構体（電子加速電極）１０５が溶接により固定配置されている。この陽極電極構体１０５は、例えば、線径が約０．５ｍｍのステンレス材の金属線をリング状に丸めて成形されたリング状陽極１０５ａと、板厚０．０１〜０．０２ｍｍの矩形状のステンレス板をこのリング状陽極１０５ａの外周面に巻き付けて重なり合った部分を２点で溶接して円筒形状に形成された円筒状陽極１０５ｂとから構成されている。
【００１９】
この陽極電極構体１０５は、リング状陽極１０５ａが陽極リード１１０の先端部と所定の箇所で溶接されており、円筒状陽極１０５ｂの内側が陽極リード１１０の最先端部分と溶接されている。また、リング状陽極１０５ａの一部にはＢａゲッター１０５ｃが溶接により取り付けられている。また、リードピン１０９ｂ〜１０９ｅの先端部には、カソードリード１１１ｂ〜１１１ｅが溶接により取り付けられており、このカソードリード１１１ｂ〜１１１ｅの先端部には、カソード構体１０６が溶接により固定配置されている。なお、図１（ａ）において、陽極電極構体１０５、陽極リード１１０、カソードリード１１１ｂ〜１１１ｅ、リードピン１０９ａ〜１０９ｅ及び排気管１０８ａは、断面を示していない。
以上のことは、従来の画像管とほぼ同様である。
【００２０】
カソード構体１０６は、セラミック基板１０６ａとセラミック基板１０６ａ上の中央部に配置された背面電極１０６ｂと背面電極１０６ｂの上方に所定の間隔をおいて配置されたフィラメントカソード１０６ｃとこれらを覆うようにセラミック基板１０６ａ上に搭載されたグリッドハウジング１０６ｄとから構成されている。背面電極１０６ｂは、ステンレス板材をプレス成形した外形が直方体状のキャップであり、セラミック基板１０６ａに設けられた図示されない取付穴を通してカソードリード１１１ｃに接続されている。電子放出部であるフィラメントカソード１０６ｃは、セラミック基板１０６ａ上に取り付けられた２つのフィラメントサポート１０６ｊで支持されており、２つのフィラメントサポート１０６ｊは、それぞれカソードリード１１１ｂ，１１１ｄに接続されている。
【００２１】
グリッドハウジング１０６ｄは、外形が直方体状のキャップであり、フィラメントカソード１０６ｃに対向する部分に長径６ｍｍ、短径４ｍｍのだ円形の開口部１０６ｆが設けられている。この開口部１０６ｆとフィラメントカソード１０６ｃの間にはメッシュ状グリッド１０６ｅが配置されており、このメッシュ状グリッド１０６ｅは、開口部１０６ｆとの間に所定の間隔を保持するためのスペーサ１０６ｉを介してグリッドハウジング１０６ｄに取り付けられている。ここで、グリッドハウジング１０６ｄとスペーサ１０６ｉとメッシュ状グリッド１０６ｅは、共にステンレス材で形成されており、互いに溶接されてメッシュ状グリッド１０６ｅがスペーサ１０６ｉとグリッドハウジング１０６ｄを介してカソードリード１１１ｅに導通接続されている。なお、このグリッドハウジング１０６ｄは、板厚が２００μｍ程度のステンレス板材をプレス成形して形成される。
【００２２】
以上示したように構成される画像管は、まず、外部回路からリードピン１０９ｂ，１０９ｄに電圧（加熱電源）を供給することで、カソードリード１１１ｂ，１１１ｄを介し、フィラメントカソード１０６ｃに所定の電位を印加して熱電子が放出される状態とする。また、外部回路からリードピン１０９ｃに電圧を供給することで、カソードリード１１１ｃを介し、背面電極１０６ｂにフィラメントカソード１０６ｃに対して負の電位を印加する。加えて、外部回路からリードピン１０９ｅに電圧を供給することで、カソードリード１１１ｅを介し、グリッドハウジング１０６ｄにフィラメントカソード１０６ｃに対して正の電位を印加することで、グリッドハウジング１０６ｄのメッシュ状グリッド１０６ｅより電子ビームを放出させる。
【００２３】
さらに、外部回路からリードピン１０９ａに高電圧を供給し、陽極リード１１０→陽極電極構体１０５（円筒状陽極１０５ｂ）→接触片１０７ａの経路をそれぞれ導通してＡｌメタルバック膜１０７にその高電圧が印加された状態とすることで、放出された電子を円筒状陽極１０５ｂにより加速し、Ａｌメタルバック膜１０７を貫通させて蛍光面１０４に衝突させる。この結果、蛍光面１０４は電子衝撃で励起し、蛍光面１０４を構成する蛍光体に応じた発光色で発光する。この発光がフェースガラス１０２を透過して前面側の球面部１０２ａから出射され発光表示されることになる。
【００２４】
この実施の形態では、図２に示すように、グリッドハウジング１０６ｄとメッシュ状グリッド１０６ｅの間に段差が生じるように構成したので、開口部１０６ｆ近傍の等電位面１３０が、メッシュ状グリッド１０６ｅ側に湾曲する。これにより、開口部１０６ｆ周辺を通過する電子が開口部１０６ｆの中心方向に偏向されるので、蛍光面１０４に電子ビームが収束して点状光源として利用できる輝度ときれのよい発光表示が可能となる。この場合、Ａｌメタルバック膜１０７と開口部１０６ｆとの間隔を２５ｍｍ、メッシュ状グリッド１０６ｅと開口部１０６ｆとの間隔を０．７〜１．５ｍｍとし、Ａｌメタルバック膜１０７に印加する陽極電圧を１０ＫＶ、メッシュ状グリッド１０６ｅに印加するグリッド電圧を３００〜５００Ｖとした。この結果、フェースガラス１０２の直径約２０ｍｍに対して、蛍光面１０４の発光部分が５ｍｍの領域に絞り込まれた。この実施の形態によれば、スペーサ１０６ｉの厚さを変えることで電子ビーム１３１の収束の度合いを容易に調節できるという利点がある。
【００２５】
次に、この発明の蛍光表示装置における第１の参考例について説明する。図３は、この発明の第１の参考例である画像管の構成を示し、同図において（ａ）は全体の構成、（ｂ）はメッシュ状グリッドを有するグリッドハウジングの上面を示す。なお、図１と同一符号は同一部分を示す。この画像管が図１に示したものと異なる点は、メッシュ状グリッド１０６ｈが凹に整形されて直接グリッドハウジング１０６ｄに取り付けられていることである。この場合、メッシュ状グリッド１０６ｈは、蛍光面１０４に電子ビームが収束するように、所定の曲率でフィラメントカソード１０６ｃ側に湾曲するように整形されている。
【００２６】
この参考例によっても、図４に示すように、開口部１０６ｆ近傍の等電位面１３０が、メッシュ状グリッド１０６ｈ側に湾曲し、開口部１０６ｆを通過する電子が開口部１０６ｆの中心方向に偏向されるので、蛍光面１０４に電子ビーム１３１が収束して点状光源として利用できる輝度ときれのよい発光表示が可能となる。この参考例によれば、湾曲したメッシュ状グリッド１０６ｈをグリッドハウジング１０６ｄに溶接するだけでよいので、構造が簡単で組立が容易にできるという利点がある。
【００２７】
次に、この発明の蛍光表示装置における第２の実施の形態について説明する。図５は、この発明の第２の実施の形態である画像管の構成を示し、同図において（ａ）は全体の構成、（ｂ）〜（ｅ）は電子放出部の詳細、（ｆ）はメッシュ状グリッドを有するグリッドハウジングの上面を示す。なお、図１と同一符号は同一部分を示す。この画像管が図１に示したものと異なる点は、開口部１０６ｆを円形にしたことと、カソード構体１０６の電子放出部にカーボンナノチューブを電子源とした電界放出型電子放出源を用いたことである。
【００２８】
この実施の形態では、このカソード構体１０６を次のように構成した。セラミック基板１０６ａ上の中央部に外形が直方体状の基板電極１２６が配置されており、この基板電極１２６からセラミック基板１０６ａに設けられた図示されない貫通穴を通してセラミック基板１０６ａの下側に接続配線が引き出されてカソードリード１１１ｆに接続されている。また、図５（ｂ）に拡大表示したように、基板電極１２６上面の約３ｍｍφの領域にはカーボンナノチューブの集合体からなる長さ数ｍｍの針形状の柱状グラファイト１２１が、その長手方向をほぼ蛍光面１０４の方向に向けて導電性接着剤１２２により固定配置されている。
【００２９】
この柱状グラファイト１２１の固定は、例えば、導電性接着剤１２２を介して柱状グラファイト１２１を基板電極１２６上に配置し、導電性接着剤１２２の溶剤などを揮発させ、その後、空気中で４００〜６００℃程度に１５〜６０分間程度加温して焼成すればよい。このように、酸素が存在する雰囲気で焼成を行うことで、製造過程で副生成物などとして柱状グラファイト１２１に付着している炭素粉を、焼失させることができる。この炭素粉が残留していると、振動などにより飛散し、悪影響を及ぼす原因となる場合がある。なお、この焼成は、例えば、０．１Ｐａ程度に真空排気された雰囲気で行うようにしてもよい。
【００３０】
この柱状グラファイト１２１は、図５（ｃ）に示すように、カーボンナノチューブ１２１ａが、ほぼ同一方向を向いて集合した構造体である。なお、この図５（ｃ）は、柱状グラファイト１２１を途中で切った断面を見る斜視図である。
カーボンナノチューブ１２１ａは、例えば図５（ｄ）に示すように、完全にグラファイト化して筒状をなし、その直径は４〜５０ｎｍ程度であり、その長さはミクロンオーダである。そして、図５（ｅ）に示すように、その先端部は五員環が入ることにより閉じている。
【００３１】
このカーボンナノチューブは、ヘリウムガス中で２本の炭素電極を１〜２ｍｍ程度離した状態で直流アーク放電を起こすことで、陽極側の炭素が蒸発して陰極側の炭素電極先端に凝集した堆積物中に形成できる。すなわち、炭素電極間のギャップを１ｍｍ程度に保った状態で、ヘリウム中で安定なアーク放電を持続させ、陽極の炭素電極の直径とほぼ同じ径をもつ円柱状の堆積物を陰極先端に形成する。この円柱状の堆積物は、グラファイトの多結晶体からなる外側の固い殻と、その内側のもろくて黒い芯の２つの領域から構成されており、内側の芯は堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の組織をもっている。この繊維状の組織が上述した柱状グラファイトであり、堆積物柱を切り出すことなどにより、柱状グラファイトを得ることができる。
【００３２】
この柱状グラファイトにおいて、カーボンナノチューブは、炭素の多面体微粒子（ナノポリヘドロン：ｎａｎｏｐｏｌｙｈｅｄｏｒｏｎ）とともに、複数が集合している。このカーボンナノチューブは、図５（ｄ），（ｅ）で模式的に示したグラファイトの単層が円筒状に閉じた形状と、複数のグラファイトの層が入れ子構造的に積層し、それぞれのグラファイト層が円筒状に閉じた同軸多層構造となっている形状とがあるが、どちらを用いてもよい。
【００３３】
また、これらのカーボンナノチューブの中心軸部分は空洞になっているので、途中で折れて開口した先端部をもつカーボンナノチューブを得ることが可能である。この場合、先端がより先鋭になり、より高い電界集中が得られて電子放出量を増大できるので、このような先端が開口したカーボンナノチューブを使用するようにしてもよい。このような先端が開口したカーボンナノチューブは、柱状グラファイトを途中で切断するか、あるいは折って破断させたりして得られるので、このように加工した柱状グラファイトを切断面あるいは破断面が蛍光面１０４の方向へ向くように導電性接着剤１２２で固定配置すればよい。また、中心軸部分の空洞内に炭素が入り込んだカーボンナノチューブが柱状グラファイト中に得られることがあるが、このようなカーボンナノチューブを含むものであっても電子放出源として使用できることは言うまでもない。この場合、上述した先端が開口したカーボンナノチューブとして使用するようにしてもよい。
【００３４】
以上示したように、この実施の形態においては、基板電極１２６と柱状グラファイト１２１とで電子放出部が構成されており、柱状グラファイト１２１中に多数含まれるカーボンナノチューブ１２１ａの先端から電子が放出される。また、この電子放出部を覆うようにグリッドハウジング１０６ｄが、セラミック基板１０６ａ上に搭載されている。グリッドハウジング１０６ｄは、開口部１０６ｆを円形とした以外は、図１で示したものと同じものであるので説明を省略する。
【００３５】
このように構成される画像管は、まず、外部回路からリードピン１０９ｆ，１０９ｅに電圧を供給することで、カソードリード１１１ｆ，１１１ｅを介して基板電極１２６とグリッドハウジング１０６ｄとの間に電界をかける。これにより、基板電極１２６上に固定配置された柱状グラファイト１２１のカーボンナノチューブ１２１ａ先端に高電界を集中させ、電子を引き出してメッシュ状グリッド１０６ｅより放出させる。
【００３６】
また、外部回路からリードピン１０９ａに高電圧を供給し、陽極リード１１０→陽極電極構体１０５（円筒状陽極１０５ｂ）→接触片１０７ａの経路をそれぞれ導通してＡｌメタルバック膜１０７にその高電圧が印加された状態とすることで、放出された電子を円筒状陽極１０５ｂにより加速し、Ａｌメタルバック膜１０７を貫通させて蛍光面１０４に衝突させる。この結果、蛍光面１０４は電子衝撃で励起し、蛍光面１０４を構成する蛍光体に応じた発光色で発光する。この発光がフェースガラス１０２を透過して前面側の球面部１０２ａから出射され発光表示されることになる。
【００３７】
この実施の形態によれば、図６に示すように、開口部１０６ｆ近傍の等電位面１３０がメッシュ状グリッド１０６ｅ側に湾曲するので、開口部１０６ｆ近傍を通過する電子が開口部１０６ｆの中心方向に偏向され、蛍光面１０４に電子ビーム１３１が収束される。これにより、点状光源として利用できる輝度ときれのよい発光表示が可能となる。この場合、スペーサ１０６ｉの厚さを変えることで電子ビーム１３１の収束の度合いを容易に調節できるという利点がある。
【００３８】
この実施の形態では、開口部１０６ｆを円形としてＡｌメタルバック膜１０７と開口部１０６ｆとの間隔を２５ｍｍ、メッシュ状グリッド１０６ｅと開口部１０６ｆとの間隔を０．７〜１．５ｍｍ、メッシュ状グリッド１０６ｅと柱状グラファイト１２１先端部との間隔を０．５〜１ｍｍ程度とした。また、Ａｌメタルバック膜１０７に印加する陽極電圧を１０ＫＶ、メッシュ状グリッド１０６ｅに印加するグリッド電圧を３００〜５００Ｖ、基板電極１２６に印加するカソード電圧を０Ｖとした。この結果、フェースガラス１０２の直径約２０ｍｍに対して、蛍光面１０４の発光部分が直径５ｍｍの領域に絞り込まれた。なお、メッシュ状グリッド１０６ｅと柱状グラファイト１２１先端部との間隔は、放電しない範囲でなるべく近づけた方がよい。
【００３９】
この実施の形態による画像管は、第１の実施の形態における効果に加えて、電子放出部にカーボンナノチューブを用いた電界放出型電子放出源を使用したので、ぜい弱なカソードフィラメントのような部品を必要としないため簡便に取り扱うことができ、容易に製造することが可能となるという効果がある。また、カソードフィラメントの加熱電源も必要としないので、リードピンの数が減らせ、より製造を簡略化できるという効果もある。
【００４０】
次に、この発明の蛍光表示装置における第２の参考例について説明する。図７は、この発明の第２の参考例である画像管の構成を示し、同図において（ａ）は全体の構成、（ｂ）はメッシュ状グリッドを有するグリッドハウジングの上面を示す。なお、図１〜図５と同一符号は同一部分を示す。この画像管が図５に示したものと異なる点は、メッシュ状グリッド１０６ｈが凹に整形されてグリッドハウジング１０６ｄに直接取り付けられていることである。この場合、メッシュ状グリッド１０６ｈは、蛍光面１０４に電子ビームが収束するように、所定の曲率で柱状グラファイト１２１側に湾曲するように整形されている。
【００４１】
この参考例によっても、図８に示すように、開口部１０６ｆ近傍の等電位面１３０がメッシュ状グリッド１０６ｈ側に湾曲し、開口部１０６ｆ近傍を通過する電子が開口部１０６ｆの中心方向に偏向されるので、蛍光面１０４に電子ビーム１３１が収束して点状光源として利用できる輝度ときれのよい発光表示が可能となる。この参考例によれば、湾曲したメッシュ状グリッド１０６ｈをグリッドハウジング１０６ｄに溶接するだけでよいので、構造が簡単で組立が容易にできるという利点がある。
【００４２】
次に、この発明の蛍光表示装置における第３の参考例について説明する。図９は、この発明の第３の参考例である画像管の構成を示し、同図において（ａ）は全体の構成、（ｂ）はグリッドハウジングのメッシュ状グリッド取付部分の構成を示す。また、図１０にこの画像管の部分断面を示す。この実施の形態における画像管は、前面パネル２０２と背面パネル２０８とが枠状の側板２０１を介して対向配置され、これらが低融点フリットガラス２０３で接着固定され、内部が気密封止されて真空容器（外囲器）が形成されており、この中に、蛍光面２０４、陽極電極構体２０５、および電子放出部を構成するカソード構体２０６が配置されている。なお、当然であるが、それら蛍光面２０４、陽極電極構体２０５、および電子放出部を構成するカソード構体２０６を配置した後、前面パネル２０２と背面パネル２０８と枠状の側板２０１とを接着固定する。
【００４３】
前面パネル２０２の内面には、赤色発光蛍光体層２０４Ｒと緑色発光蛍光体層２０４Ｇと青色発光蛍光体層２０４Ｂとからなる画素が４行４列のマトリクス状に配置された蛍光面２０４が形成されており、各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂの周囲には各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに接触して電位を与えるための陽極配線２１４が形成され、各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂ表面には陽極配線２１４に接触するようにＡｌメタルバック膜２０７が形成されている。また、各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂ間および各画素間には、発光部を分離して表示のコントラストを向上するための黒色絶縁層２１３が形成されている。
【００４４】
ここで、各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂの平面形状は長方形状であり、１画素の平面形状が正方形状になるように赤色発光蛍光体層２０４Ｒと緑色発光蛍光体層２０４Ｇと青色発光蛍光体層２０４Ｂとが短辺方向にこの順で配置されている。これらに用いる蛍光体は、カラーブラウン管などに用いられる電子線励起蛍光体でよく、例えば、赤色発光蛍光体層２０４ＲにはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ、緑色発光蛍光体層２０４ＧにはＺｎＳ：Ｃｕ、青色発光蛍光体層２０４ＢにはＺｎＳ：Ａｇを用いるとよい。
【００４５】
また、各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂを囲むように、金属板陽極２０５ｂを格子状に配置した陽極電極構体２０５が設けられている。この陽極電極構体２０５は、陽極配線２１４に接触してＡｌメタルバック膜２０７に接続されるとともに、中心部の金属板陽極２０５ｂが陽極リード２１０の先端部に溶接固定されている。陽極リード２１０は、カソード構体２０６の中心に設けられた貫通孔を通して背面パネル２０８の中心に挿通された陽極リードピン（図示せず）の先端部に溶接固定されている。陽極リードピンは、背面パネル２０８の外側に接着固定されたプラグ２１６の中心にはめ込まれている。プラグ２１６は、外部回路と接続するためのコネクタであり、陽極リードピンの周囲にカソード構体２０６の各電極に接続された複数のリードピン２０９が配置されている。
【００４６】
一方、背面パネル２０８上には、各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに対応して電子放出部が形成されたカソード構体２０６が配置されている。このカソード構体２０６は、セラミック基板２０６ａと、セラミック基板２０６ａ上に設けられた背面電極２０６ｂとフィラメントカソード２０６ｃとグリッドハウジング２０６ｄとからなる電子放出部と、これら電子放出部の電極を背面パネル２０８下面側に配置されたプラグ２１６にはめ込まれたリードピン２０９に接続するための電極配線２１１とから構成されている。セラミック基板２０６ａは、矩形状で、中心部に陽極リード２１０を通すための貫通孔が設けられており、低融点フリットガラス２１５で背面パネル２０８に接着固定されいる。
【００４７】
背面電極２０６ｂは、セラミック基板２０６ａ上に各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂと１対１に対応して配置された平面形状が長方形状の金属膜で形成されており、各背面電極２０６ｂは同じ金属膜の配線で行方向に接続されている。また、背面電極２０６ｂ間のセラミック基板２０６ａ上及び上記金属膜の配線上には、絶縁膜２１２が形成されている。フィラメントカソード２０６ｃは、直径７〜２０μｍのタングステン線に電子放出物質を塗布して形成しており、セラミック基板２０６ａ上に背面電極２０６ｂごとに背面電極２０６ｂを挟んで列方向に配置された対のフィラメントサポート（図示せず）により背面電極２０６ｂ上に所定間隔を設けて固定されている。電子放出物質としては、例えば、酸化バリウム・酸化カルシウム・酸化ストロンチウムからなるいわゆる三元酸化物が用いられる。
【００４８】
グリッドハウジング２０６ｄは、背面電極２０６ｂとフィラメントカソード２０６ｃを１列分まとめて覆う外形が直方体状のキャップであり、セラミック基板２０６ａ上に所定の列数分搭載されている。この場合、１画素列が赤・緑・青の３列の蛍光体で構成されるので、４画素列からなるこの画像管では１２個のグリッドハウジング２０６ｄが搭載される。これらのグリッドハウジング２０６ｄには、フィラメントカソード２０６ｃに対向する部分に長方形状の開口部２０６ｆが設けられており、図９（ｂ）に示すように、開口部２０６ｆ側からフィラメントカソード２０６ｃ側に突き出した溝形状のメッシュ状グリッド２０６ｈが取り付けられている。
【００４９】
このメッシュ状グリッド２０６ｈは、溝の底面が上記開口部２０６ｆの短辺よりも短い短辺と上記開口部２０６ｆの長辺よりも長い長辺からなる長方形状の平面となり、溝の側面が斜面となるように形成されている。ここで、グリッドハウジング２０６ｄとメッシュ状グリッド１０６ｈは、共にステンレス材で形成されており、メッシュ状グリッド２０６ｈがグリッドハウジング１０６ｄの内面に溶接されている。なお、グリッドハウジング２０６ｄの外形は、開口部２０６ｆとメッシュ状グリッド２０６ｈが同じであればすべて同じでなくともよく、必要に応じて変形させても良い。
【００５０】
また、背面電極２０６ｂとフィラメントカソード２０６ｃを支持するフィラメントサポートとグリッドハウジング２０６ｄは、セラミック基板２０６ａに設けられた開口部（図示せず）から一部がセラミック基板２０６ａ下面に引き出され、この下面に設けられた対応する電極配線２１１にそれぞれ接続されている。これらの電極配線２１１は、背面パネル２０８と枠状の側板２０１の間から低融点フリットガラス２０３を貫通して真空容器外へ引き出され、プラグ２１６にはめ込まれたリードピン２０９に接続されている。
【００５１】
このように構成される画像管は、まず、外部回路からフィラメントカソード２０６ｃに所定の電圧を印加して熱電子が放出される状態とするとともに、陽極電極構体２０５に１０ＫＶ程度の高電圧を供給し、Ａｌメタルバック膜２０７にこの高電圧が印加された状態としておく。このような状態において、グリッドハウジング２０６ｄにフィラメントカソード２０６ｃに対して正の電圧を印加しておき、背面電極２０６ｂに印加する電圧をフィラメントカソード２０６ｃに対して負の電位とすると、グリッドハウジング２０６ｄのメッシュ状グリッド２０６ｈより電子ビームが放出され、金属板陽極２０５ｂにより加速されて、Ａｌメタルバック膜２０７を貫通して蛍光面２０４に衝突する。これにより、蛍光面２０４を構成する蛍光体が励起されて蛍光体に応じた発光色で発光する。この発光が前面パネル２０２を透過して前面側から出射され発光表示されることになる。
【００５２】
また、背面電極２０６ｂに印加する電圧をフィラメントカソード２０６ｃに対して正の電位とすると電子ビームの放出が抑止されるので発光表示はされない。したがって、背面電極２０６ｂに印加する電圧を制御することにより電子ビームの電流を制御して、表示画素の点灯・消灯と点灯時の輝度調節を行うことができるので、各列のグリッドハウジング２０６ｄに順次正の電位が印加されるように走査させるとともに、各行の背面電極２０６ｂに印加する電圧を制御することでマトリクス状に配置された画素の発光を制御して所望のパターンを表示することができる。この場合、選択されていないグリッドハウジング２０６ｄは、フィラメントカソード２０６ｃに対して負の電位として不要な発光を抑止するようにしておくことは言うまでもない。
【００５３】
この実施の形態では、長方形状の各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂに対応してグリッドハウジング２０６ｄのフィラメントカソード２０６ｃに対向する部分に長方形状の開口部２０６ｆを設けて、開口部２０６ｆ側からフィラメントカソード２０６ｃ側に突き出した溝形状のメッシュ状グリッド２０６ｈを取り付けた。このメッシュ状グリッド２０６ｈは、溝の底面が上記開口部２０６ｆの短辺よりも短い短辺と上記開口部２０６ｆの長辺よりも長い長辺からなる長方形状の平面からなり、溝の側面が斜面となるように構成されている。
【００５４】
これにより、図１１に示すように、開口部２０６ｆ近傍の等電位面２３０が、メッシュ状グリッド２０６ｈに沿うように湾曲するので、開口部２０６ｆの中心線から離れた周辺を通過する電子が開口部２０６ｆの中心線方向に偏向されて、蛍光面２０４に電子ビーム２３１が線状に収束する。このため、蛍光体を励起する電子ビーム２３１の密度が高くなり輝度が向上する。また、電子ビーム２３１が線状に収束することにより、きれのよい発光表示と隣接する蛍光体のもれ発光防止が可能となる。この実施の形態によれば、メッシュ状グリッド２０６ｈの底面とグリッドハウジング２０６ｄの開口部２０６ｆとの距離と、メッシュ状グリッド２０６ｈの斜面の傾きを変えることで電子ビーム２３１の収束の度合いを調節できる。
【００５５】
次に、この発明の蛍光表示装置における第４の参考例について説明する。
図１２は、この発明の第４の参考例である画像管の構成を示す部分断面図であり、同図において図１０と同一符号は同一部分を示す。この画像管が第５の実施の形態に示した画像管と異なる点は、カソード構体の電子放出部にカーボンナノチューブを電子源とした電界放出型電子放出源を用いたことである。
【００５６】
このカソード構体２０６は、セラミック基板２０６ａと、セラミック基板２０６ａ上に設けられた基板電極２２１と電子放出層２２２とグリッドハウジング２０６ｄとからなる電子放出部と、これら電子放出部の電極を背面パネル２０８下面側に配置されたプラグ２１６にはめ込まれたリードピン２０９に接続するための電極配線２１１とから構成されている。セラミック基板２０６ａは、矩形状で、中心部に陽極リード２１０を通すための貫通孔が設けられており、低融点フリットガラス２１５で背面パネル２０８に接着固定されている。
【００５７】
基板電極２２１は、セラミック基板２０６ａ上に各蛍光体層２０４Ｒ，２０４Ｇ，２０４Ｂと１対１に対応して配置された平面形状が長方形状の導電膜で形成されており、各基板電極２２１は同じ導電膜の配線で行方向に接続されている。この導電膜は、１０μｍ程度の厚さとなるように銀あるいはカーボンを導電材料として含んだ導電性ペーストを所定のパターンでセラミック基板２０６ａ上にスクリーン印刷した後、焼成して形成している。この場合、基板電極２２１は、前述した印刷で形成するものに限られるものではなく、例えば、周知のスパッタリング法とエッチング法を用いて形成された厚さ１μｍ程度のアルミニウム薄膜で構成してもよい。
【００５８】
また、基板電極２２１間のセラミック基板２０６ａ上及び上記導電膜の配線上には、低融点のフリットガラスを含む絶縁ペーストをスクリーン印刷した後、焼成して形成した絶縁膜２１２が設けられている。電子放出層２２２は、複数のカーボンナノチューブが集合して構成された柱状グラファイトを含む導電膜で構成されており、導電性を有する粘性溶液に柱状グラファイトを分散させたペーストを基板電極２２１上にスクリーン印刷した後、焼成し、その後に表面をレーザ照射して表面の導電性粒子とバインダーと柱状グラファイト中の炭素の多面体粒子とを蒸発させて除去し形成される。この電子放出層２２２は厚さ２０〜１００μｍで、導電膜から露出した柱状グラファイト表面に多数のカーボンナノチューブが均一に分布しており、それぞれのカーボンナノチューブが電子放出源として動作する。なお、柱状グラファイトは、第２の実施の形態で説明したように先端が開口したカーボンナノチューブが得られるように加工したものを用いてもよい。
【００５９】
グリッドハウジング２０６ｄは、電子放出層２２２を１列分まとめて覆う外形が直方体状のキャップであり、セラミック基板２０６ａ上に所定の列数分搭載されている。このグリッドハウジング２０６ｄは、第３の参考例と同じ構成であるので、説明を省略する。基板電極２２１とグリッドハウジング２０６ｄは、セラミック基板２０６ａに設けられた開口部（図示せず）から一部がセラミック基板２０６ａ下面に引き出され、この下面に設けられた対応する電極配線２１１にそれぞれ接続されている。これらの電極配線２１１は、背面パネル２０８と枠状の側板２０１の間から低融点フリットガラス２０３を貫通して真空容器外へ引き出され、プラグ２１６にはめ込まれたリードピン２０９に接続されている。また、カソード構体２０６以外は、第３の参考例と同じであるので、説明を省略する。
【００６０】
このように構成される画像管は、まず、外部回路から陽極電極構体２０５に１０ＫＶ程度の高電圧を供給し、Ａｌメタルバック膜２０７にこの高電圧が印加された状態としておく。このような状態において、グリッドハウジング２０６ｄに３００〜５００Ｖの電圧を印加しておき、基板電極２２１に印加する電圧を０Ｖ若しくは負電圧とすると、グリッドハウジング２０６ｄと交差した基板電極２２１上の電子放出層２２２から電子が放出される。電子放出層２２２から放出された電子は、グリッドハウジング２０６ｄのメッシュ状グリッド２０６ｈから引き出され、金属板陽極２０５ｂにより加速されてＡｌメタルバック膜２０７を貫通して蛍光面２０４に衝突し、蛍光面２０４を構成する蛍光体を励起させて蛍光体に応じた発光色で発光する。この発光が前面パネル２０２を透過して前面側から出射され発光表示されることになる。
【００６１】
また、基板電極２２１に印加する電圧をグリッドハウジング２０６ｄに対して等電位若しくは正電位とすると電子ビームが放出されないので発光表示はされない。よって、基板電極２２１に印加する電圧を制御することにより電子ビームの電流を制御して、表示画素の点灯・消灯と点灯時の輝度調節を行うことができるので、各列のグリッドハウジング２０６ｄに順次所定の正電圧が印加されるように走査させるとともに、各行の基板電極２２１に印加する電圧を制御することでマトリクス状に配置された画素の発光を制御して所望のパターンを表示することができる。この場合、選択されていないグリッドハウジング２０６ｄは０Ｖ若しくは負電圧として不要な発光を抑止するようにしておくことは言うまでもない。
【００６２】
この実施の形態によっても、図１３に示すように、開口部２０６ｆ近傍の等電位面２３０が、メッシュ状グリッド２０６ｈに沿うように湾曲するので、開口部２０６ｆの中心線から離れた周辺を通過する電子が開口部２０６ｆの中心線方向に偏向されて、蛍光面２０４に電子ビーム２３１が線状に収束する。このため、蛍光体を励起する電子ビーム２３１の密度が高くなり輝度が向上する。この実施の形態では、電子ビームが線状に収束することにより、きれのよい発光表示と隣接する蛍光体のもれ発光防止が可能となる効果に加えて、フィラメントカソードが不要であるため、構成が簡略化され組立が簡単になるという効果が得られる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の蛍光表示装置は、電子放出部と、陽極と、電子放出部と陽極との間に所定距離をおいて配置された制御電極とがそれぞれ少なくとも１つ内蔵され、かつ少なくとも一部が透光性を有する表示面を含むとともに内部が真空排気された外囲器と、この外囲器の表示面側の内壁に塗布され、電子放出部から放出され陽極により加速された電子の衝突によって励起発光する少なくとも１つの蛍光体膜とを備え、制御電極が、電子放出部から放出される電子を表示面側に通過させる開口部を有する金属部材と、開口部を覆うように金属部材と電子放出部との間に配置されかつ金属部材と電気的に接続された金属メッシュ部材とから構成されるようにしたので、開口部近傍の等電位面が、金属メッシュ部材側に湾曲する。これにより、開口部周辺を通過する電子が開口部の中心方向に偏向されるので、蛍光面に電子ビームが収束してきれのよい発光表示と発光輝度の向上が可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す説明図である。
【図２】図１の作用を説明する図である。
【図３】第１の参考例の構成を示す説明図である。
【図４】図２の作用を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態の構成を示す説明図である。
【図６】図５の作用を説明する図である。
【図７】第２の参考例の構成を示す説明図である。
【図８】図７の作用を説明する図である。
【図９】第３の参考例の構成を示す説明図である。
【図１０】第３の参考例の構成を示す部分断面図である。
【図１１】図１０の作用を説明する図である。
【図１２】第４の参考例の構成を示す部分断面図である。
【図１３】図１２の作用を説明する図である。
【図１４】従来の画像管の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１…ガラスバルブ、１０２…フェースガラス、１０３，２０３，２１５…低融点フリットガラス、１０４，２０４…蛍光面、１０５，２０５…陽極電極構体、１０５ａ…リング状陽極、１０５ｂ…円筒状陽極、１０５ｃ…Ｂａゲッター、１０６，２０６…カソード構体、１０６ａ，２０６ａ…セラミック基板、１０６ｂ，２０６ｂ…背面電極、１０６ｃ，２０６ｃ…フィラメントカソード、１０６ｄ，２０６ｄ…グリッドハウジング、１０６ｅ，１０６ｈ，２０６ｈ…メッシュ状グリッド、１０６ｆ，２０６ｆ…開口部、１０６ｉ…スペーサ、１０６ｊ…フィラメントサポート、１０７，２０７…Ａｌメタルバック膜、１０７ａ…接触片、１０８…ステムガラス、１０８ａ…排気管、１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅ，１０９ｆ，２０９…リードピン、１１０，２１０…陽極リード、１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ…カソードリード、１２１…柱状グラファイト、１２１ａ…カーボンナノチューブ、１２２…導電性接着剤、１２６，２２１…基板電極、１３０，２３０…等電位面、１３１，２３１…電子ビーム、２０２…前面パネル、２０１…側板、２０４Ｂ…青色発光蛍光体層、２０４Ｇ…緑色発光蛍光体層、２０４Ｒ…赤色発光蛍光体層、２０５ｂ…金属板陽極、２０８…背面パネル、２１１…電極配線、２１２…絶縁膜、２１３…黒色絶縁層、２１４…陽極配線、２１６…プラグ、２２２…電子放出層。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluorescent display device using a phosphor that emits light when excited by collision of electrons.
[0002]
[Prior art]
The fluorescent display device is an electron tube that uses electrons emitted from an electron emitting portion to collide with a phosphor in a vacuum vessel, at least one of which is transparent, and emits light. As the fluorescent display device, a device having a triode structure with a grid for controlling the function of electrons is most often used. One type of such a fluorescent display device is an image tube that constitutes a pixel of a large screen display device.
[0003]
As shown in FIG. 14, the conventional picture tube includes a vacuum vessel (envelope) in which a translucent face glass 302 is adhered and fixed with a low melting point frit glass 303 to a cylindrical glass bulb 301. A phosphor screen 304, an anode electrode assembly 305, and a cathode assembly 306 constituting an electron emission section are arranged therein. The face glass 302 has a convex lens-shaped spherical portion 302a formed on the front side, and a brim-shaped stepped portion 302b formed at a peripheral edge portion. Further, a fluorescent screen 304 is formed on the main surface of the inner surface 302c, and an Al metal back film 307 is formed on the surface of the fluorescent screen 304.
[0004]
One end of a contact piece 307a having an elastic force and formed by processing a thin plate of, for example, stainless steel by press molding is inserted into a peripheral portion of the inner surface 302c of the face glass 302. The contact piece 307a is adhered and fixed to a predetermined portion of the inner surface 302c of the face glass 302 by contacting the Al metal back film 307 with, for example, a conductive adhesive made of a mixture of carbon or silver and frit glass. The other end of the contact piece 307a extends toward the inner wall surface of the glass bulb 301.
[0005]
Lead pins 309a to 309e are inserted through stem glass 308 constituting the bottom of glass bulb 301, and an exhaust pipe 308a is integrally formed. An anode lead 310 is fixed to the tip of the lead pin 309a on the stem glass 308 by welding, and a cylindrical anode electrode assembly 305 is fixed to the tip of the anode lead 310 by welding. The anode electrode assembly 305 is, for example, a ring-shaped anode 305a formed by rolling a stainless steel metal wire into a ring shape, and a portion where a rectangular stainless steel thin plate is wound around the outer peripheral surface of the ring-shaped anode 305a and overlapped. And a cylindrical anode 305b formed into a cylindrical shape by welding at two points.
[0006]
The anode electrode assembly 305 is welded to the tip of the anode lead 310 at a predetermined position with the ring-shaped anode 305a, and further welded at the leading end of the anode lead 310 at the contact portion with the inside of the cylindrical anode 305b. ing. Further, a Ba getter 305c is attached to a part of the ring-shaped anode 305a by welding. Cathode leads 311b to 311e are attached to the tips of the lead pins 309b to 309e by welding, and the cathode structure 306 is fixed to the tips of the cathode leads 311b to 311e by welding.
[0007]
The cathode structure 306 is configured as follows. First, a back electrode 306b is arranged at the center on the ceramic substrate 306a, and a filament cathode 306c, which is an electron-emitting portion, is arranged above the back electrode 306b at a predetermined interval. Further, a grid housing 306d having an elliptical opening 306f is mounted on the ceramic substrate 306a so as to cover them. A mesh grid 306e is welded to the fluorescent screen 304 side of the grid housing 306d so as to cover the opening 306f.
[0008]
In the picture tube configured as described above, a predetermined voltage is applied to the filament cathode 306c through the cathode leads 311c and 311d by first supplying a voltage (heating power) to the lead pins 309c and 309d from an external circuit. To make a state in which thermoelectrons are emitted. Further, by supplying a voltage to the lead pin 309b from an external circuit, a negative potential is applied to the back electrode 306b to the filament cathode 306c via the cathode lead 311b. In addition, by supplying a voltage to the lead pin 309e from an external circuit, a positive potential is applied to the filament cathode 306c to the grid housing 306d via the cathode lead 311e, so that the meshed grid 306e of the grid housing 306d Emit the electron beam.
[0009]
Then, a high voltage is supplied from an external circuit to the lead pin 309a, and the path of the anode lead 310 → the anode electrode assembly 305 (cylindrical anode 305b) → the contact piece 307a is conducted to apply the high voltage to the Al metal back film 307. In this state, the emitted electrons are accelerated by the cylindrical anode 305b and penetrate the Al metal back film 307 to collide with the fluorescent screen 304. As a result, the fluorescent screen 304 is excited by the electron impact, and emits light of an emission color corresponding to the fluorescent material constituting the fluorescent screen 304. The emitted light passes through the face glass 302 and is emitted from the spherical portion 302a on the front side to be displayed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Such an image tube has a problem that the beam diameter is widened before the electron beam that has exited the mesh grid reaches the phosphor screen, so that the light emitting area becomes large and a clear display cannot be obtained. Further, the spread of the beam diameter hinders the improvement of the emission luminance.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a fluorescent display device capable of converging an electron beam with a simple structure, capable of displaying a clear image and improving emission luminance. With the goal.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a fluorescent display device according to the present invention includes at least one of an electron emission unit, an anode, and at least one control electrode arranged at a predetermined distance between the electron emission unit and the anode. An envelope that includes a built-in and at least partially translucent display surface and has an interior that is evacuated, and an anode that is applied to an inner wall on the display surface side of the envelope and that is emitted from the electron emission unit and anode A metal member having at least one phosphor film that emits light by excitation of collision of electrons accelerated by the device, wherein the control electrode has an opening through which electrons emitted from the electron emission portion pass to the display surface side; And a metal mesh member disposed between the metal member and the electron-emitting portion so as to cover the metal member and electrically connected to the metal member.
[0012]
In this case, one configuration example of the metal mesh member is shaped so that the center portion protrudes from the opening of the metal member in the direction of the electron emission portion. Another configuration example of the metal mesh member includes a planar lattice member and a spacer member for separating the lattice member from the opening of the metal member in the direction of the electron emission section.
In one configuration example of the metal member of the above-described fluorescent display device, the opening is formed in a circular shape. In another configuration example of the metal member, the opening is formed in an elliptical shape.
[0013]
In one configuration example of the metal member of the fluorescent display device in which the phosphor film has a rectangular shape, the opening is formed to be long in the longitudinal direction of the phosphor film.
One configuration example of the electron emission portion of the above-described fluorescent display device is configured by a filament cathode that emits thermoelectrons when energized and heated. Another example of the configuration of the electron-emitting portion is made of carbon nanotubes. Further, still another configuration example of the electron emitting portion includes a carbon nanotube having an open end.
In one configuration example of the display surface of the above-described fluorescent display device, phosphor films having different emission colors are arranged adjacent to each other.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the fluorescent display device of the present invention will be described. FIGS. 1A and 1B show the structure of an image tube according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows the entire structure, and FIG. 1B shows the upper surface of a grid housing having a mesh grid. The image tube according to this embodiment has a vacuum vessel (envelope) in which a face glass 102 is bonded and fixed to a cylindrical glass bulb 101 with a low-melting frit glass 103, and a fluorescent screen 104 and a fluorescent screen 104 are formed therein. An anode electrode structure 105 and a cathode structure 106 constituting an electron emission section are arranged.
[0015]
In this case, the face glass 102 has a convex lens-shaped spherical portion 102a formed on the front side, and a brim-shaped step portion 102b formed on the peripheral edge portion. Although not shown in the drawing, an inner surface 102c of the face glass 102 is formed with a concave portion in a part of a peripheral portion thereof. A fluorescent screen 104 is formed on the main surface of the inner surface 102c, and an Al metal back film 107 is formed on the surface of the fluorescent screen 104. Note that the phosphor screen 104 is not formed in the above-described recess, and only the Al metal back film 107 is formed. One end of a contact piece 107a having an elastic force and formed by processing a thin plate of, for example, stainless steel by press molding is inserted into the recess. The contact piece 107a is formed by, for example, bonding and fixing to a concave portion of the conductive adhesive made of a mixture of carbon or silver and frit glass. The other end of the contact piece 107a extends toward the inner wall surface of the glass bulb 101.
[0016]
Here, the phosphor screen 104 is a white phosphor, for example, Y ₂ O ₂ S: Tb + Y ₂ O ₃ : A paste obtained by dissolving the Eu-mixed phosphor in a solvent is printed and applied on the inner surface 102c to a thickness of about 20 μm, and then dried to form a paste. It is to be noted that the fluorescent screen 104 is not applied to the inside of the above-mentioned concave portion (not shown). The Al metal back film 107 is formed by depositing an aluminum film to a thickness of about 150 nm on the surface of the phosphor screen 104 by vapor deposition. Here, since the fluorescent surface 104 is not applied inside the concave portion, only the Al metal back film 107 is formed. After the phosphor screen 104 and the Al metal back film 107 are formed, the face glass 102 is baked in an air at 560 ° C. for about 30 minutes using, for example, an electric furnace to remove solvents in the coating film. If the Al metal back film 107 is too thin, the number of pinholes increases and the reflection of the phosphor screen 104 decreases. On the other hand, if the thickness is too large, penetration of the electron beam into the phosphor screen 104 is hindered, and the light emission is weakened. Therefore, controlling the thickness of the Al metal back film 107 is important. Therefore, as described above, it is preferable that the thickness of the Al metal back film 107 be about 150 nm.
[0017]
The face glass 102 has, for example, a diameter of about 20 mm and a length of about 50 mm, and has a flanged step portion 102 b fitted into one open end of a glass bulb 101 having both ends cut, and is adhesively fixed with a low melting point frit glass 103. ing. This is formed by applying a low-melting frit glass paste to the bonding surface, abutting the stepped portion 102b of the face glass 102 with the opening end of the glass bulb 101 via the low-melting frit glass paste, and heating and firing these. Is done. It is needless to say that the face glass 102 is bonded and fixed to the glass bulb 101 after the fluorescent screen 104, the anode electrode structure 105, and the cathode structure 106 constituting the electron emission section are arranged.
[0018]
The bottom of the glass bulb 101 is formed of a stem glass 108, through which lead pins 109a to 109e are inserted, and in addition, an exhaust pipe 108a is integrally formed. An anode lead 110 is fixed to the tip of the lead pin 109a on the stem glass 108 by welding, and a cylindrical anode electrode assembly (electron accelerating electrode) 105 is fixed to the tip of the anode lead 110 by welding. The anode electrode assembly 105 has, for example, a ring-shaped anode 105a formed by rolling a stainless steel metal wire having a wire diameter of about 0.5 mm into a ring shape, and a rectangular shape having a plate thickness of 0.01 to 0.02 mm. A stainless steel plate is wound around the outer peripheral surface of the ring-shaped anode 105a, and the overlapped portion is welded at two points to form a cylindrical anode 105b formed in a cylindrical shape.
[0019]
In the anode electrode assembly 105, a ring-shaped anode 105a is welded to a tip portion of the anode lead 110 at a predetermined position, and the inside of the cylindrical anode 105b is welded to the tip end of the anode lead 110. A Ba getter 105c is attached to a part of the ring-shaped anode 105a by welding. Cathode leads 111b to 111e are attached to the tips of the lead pins 109b to 109e by welding, and the cathode structure 106 is fixed to the tips of the cathode leads 111b to 111e by welding. In FIG. 1A, the cross section of the anode electrode assembly 105, the anode lead 110, the cathode leads 111b to 111e, the lead pins 109a to 109e, and the exhaust pipe 108a is not shown.
The above is almost the same as the conventional picture tube.
[0020]
The cathode assembly 106 includes a ceramic substrate 106a, a back electrode 106b disposed at the center of the ceramic substrate 106a, a filament cathode 106c disposed at a predetermined distance above the back electrode 106b, and a ceramic substrate 106 covering these. And a grid housing 106d mounted on 106a. The back electrode 106b is a cap having a rectangular parallelepiped outer shape formed by pressing a stainless steel plate, and is connected to the cathode lead 111c through a mounting hole (not shown) provided in the ceramic substrate 106a. The filament cathode 106c, which is an electron emitting portion, is supported by two filament supports 106j mounted on the ceramic substrate 106a, and the two filament supports 106j are connected to cathode leads 111b and 111d, respectively.
[0021]
The grid housing 106d is a cap having a rectangular parallelepiped outer shape, and is provided with an elliptical opening 106f having a long diameter of 6 mm and a short diameter of 4 mm at a portion facing the filament cathode 106c. A mesh grid 106e is arranged between the opening 106f and the filament cathode 106c. The mesh grid 106e is interposed between the openings 106f and the opening 106f via a spacer 106i for maintaining a predetermined interval. It is attached to the housing 106d. Here, the grid housing 106d, the spacer 106i, and the mesh grid 106e are both formed of stainless steel, and are welded to each other, and the mesh grid 106e is conductively connected to the cathode lead 111e via the spacer 106i and the grid housing 106d. ing. The grid housing 106d is formed by pressing a stainless steel plate having a plate thickness of about 200 μm.
[0022]
In the picture tube configured as described above, first, a voltage (heating power source) is supplied to the lead pins 109b and 109d from an external circuit to apply a predetermined potential to the filament cathode 106c through the cathode leads 111b and 111d. To make a state in which thermoelectrons are emitted. Further, by supplying a voltage from an external circuit to the lead pin 109c, a negative potential is applied to the back electrode 106b with respect to the filament cathode 106c via the cathode lead 111c. In addition, by supplying a voltage to the lead pin 109e from an external circuit, a positive potential is applied to the filament cathode 106c to the grid housing 106d through the cathode lead 111e, so that the mesh grid 106e of the grid housing 106d. Emit the electron beam.
[0023]
Further, a high voltage is supplied to the lead pin 109a from an external circuit, and the path of the anode lead 110 → the anode electrode assembly 105 (cylindrical anode 105b) → the contact piece 107a is conducted to apply the high voltage to the Al metal back film 107. In this state, the emitted electrons are accelerated by the cylindrical anode 105b, and penetrate the Al metal back film 107 to collide with the fluorescent screen 104. As a result, the phosphor screen 104 is excited by the electron impact, and emits light of a luminescent color corresponding to the phosphor constituting the phosphor screen 104. The emitted light passes through the face glass 102 and is emitted from the front-side spherical portion 102a to be displayed.
[0024]
In this embodiment, as shown in FIG. 2, since a step is formed between the grid housing 106d and the mesh grid 106e, the equipotential surface 130 near the opening 106f is located on the mesh grid 106e side. Bend. As a result, electrons passing around the opening 106f are deflected toward the center of the opening 106f, so that the electron beam converges on the fluorescent screen 104, and a bright and bright light emission display that can be used as a point light source can be realized. Become. In this case, the distance between the Al metal back film 107 and the opening 106f is 25 mm, the distance between the mesh grid 106e and the opening 106f is 0.7 to 1.5 mm, and the anode voltage applied to the Al metal back film 107 is The grid voltage applied to the mesh grid 106e at 10 KV was 300 to 500 V. As a result, the light emitting portion of the fluorescent screen 104 was narrowed down to a region of 5 mm with respect to the diameter of the face glass 102 of about 20 mm. According to this embodiment, there is an advantage that the degree of convergence of the electron beam 131 can be easily adjusted by changing the thickness of the spacer 106i.
[0025]
Next, the second embodiment of the fluorescent display device of the present invention will be described. Reference example 1 Will be described. FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. Reference example 1 In this figure, (a) shows the entire structure, and (b) shows the upper surface of a grid housing having a mesh grid. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. This image tube differs from that shown in FIG. 1 in that the mesh grid 106h is shaped concavely and directly attached to the grid housing 106d. In this case, the mesh grid 106h is shaped so as to be curved toward the filament cathode 106c with a predetermined curvature so that the electron beam converges on the phosphor screen 104.
[0026]
this Reference example 4, the equipotential surface 130 near the opening 106f is curved toward the mesh grid 106h, and electrons passing through the opening 106f are deflected toward the center of the opening 106f, as shown in FIG. When the electron beam 131 converges on the phosphor screen 104, a light emission display with good brightness and usable as a point light source is possible. this Reference example According to the method, there is an advantage that the structure is simple and the assembling can be easily performed because it is only necessary to weld the curved mesh grid 106h to the grid housing 106d.
[0027]
Next, the second embodiment of the fluorescent display device of the present invention will be described. 2 An embodiment will be described. FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. 2 1A and 1B show the configuration of an image tube according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows the entire configuration, FIGS. 2B to 2E show details of an electron-emitting portion, and FIG. 1F shows a grid housing having a mesh grid. Show the top surface. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. This image tube is different from that shown in FIG. 1 in that the opening 106f is made circular and a field emission type electron emission source using carbon nanotubes as an electron emission source is used in the electron emission portion of the cathode assembly 106. It is.
[0028]
In this embodiment, the cathode structure 106 is configured as follows. A substrate electrode 126 having a rectangular parallelepiped outer shape is arranged at the center of the ceramic substrate 106a, and connection wiring is drawn from the substrate electrode 126 to a lower side of the ceramic substrate 106a through a through hole (not shown) provided in the ceramic substrate 106a. And connected to the cathode lead 111f. As shown in an enlarged view in FIG. 5B, a needle-shaped columnar graphite 121 having a length of several mm, which is made of an aggregate of carbon nanotubes, is formed in a region of about 3 mmφ on the upper surface of the substrate electrode 126. It is fixed and arranged by the conductive adhesive 122 toward the direction of the fluorescent screen 104.
[0029]
For fixing the columnar graphite 121, for example, the columnar graphite 121 is disposed on the substrate electrode 126 via the conductive adhesive 122, the solvent of the conductive adhesive 122 is volatilized, and then 400 to 600 in air. What is necessary is just to heat at about 15 degreeC for about 15 to 60 minutes, and to bake. As described above, by performing the firing in an atmosphere in which oxygen is present, the carbon powder attached to the columnar graphite 121 as a by-product or the like in the manufacturing process can be burned off. If the carbon powder remains, it may be scattered due to vibration or the like, which may cause adverse effects. This firing may be performed, for example, in an atmosphere evacuated to about 0.1 Pa.
[0030]
As shown in FIG. 5C, the columnar graphite 121 is a structure in which the carbon nanotubes 121a are gathered in substantially the same direction. FIG. 5C is a perspective view showing a cross section of the columnar graphite 121 cut in the middle.
As shown in FIG. 5D, for example, the carbon nanotubes 121a are completely graphitized to form a cylindrical shape, have a diameter of about 4 to 50 nm, and have a length on the order of microns. Then, as shown in FIG. 5 (e), the tip is closed by a five-membered ring.
[0031]
This carbon nanotube is a deposit formed by causing a direct current arc discharge in a state where two carbon electrodes are separated by about 1 to 2 mm in helium gas, whereby carbon on the anode side evaporates and aggregates on the tip of the carbon electrode on the cathode side. Can be formed inside. That is, while maintaining the gap between the carbon electrodes at about 1 mm, a stable arc discharge is maintained in helium, and a columnar deposit having a diameter substantially equal to the diameter of the carbon electrode of the anode is formed at the tip of the cathode. . This columnar sediment consists of two regions, an outer hard shell made of graphite polycrystals and a fragile, black core inside it, with the inner core extending along the length of the sediment column. It has an extended fibrous tissue. This fibrous structure is the above-described columnar graphite, and columnar graphite can be obtained by cutting out a sediment column.
[0032]
In this columnar graphite, a plurality of carbon nanotubes are aggregated together with carbon polyhedral fine particles (nanopolyhedron). This carbon nanotube has a shape in which a single layer of graphite schematically shown in FIGS. 5D and 5E is closed in a cylindrical shape, and a plurality of layers of graphite are laminated in a nested structure. Has a coaxial multilayer structure closed in a cylindrical shape, but either may be used.
[0033]
In addition, since the central axis of these carbon nanotubes is hollow, it is possible to obtain carbon nanotubes that have broken ends and open ends. In this case, the tip becomes sharper, a higher electric field concentration can be obtained, and the amount of electron emission can be increased. Therefore, such a carbon nanotube having an opened tip may be used. Since such a carbon nanotube having an open end is obtained by cutting or breaking and breaking columnar graphite in the middle, the columnar graphite processed in this way has a cut surface or a broken surface of the fluorescent screen 104. What is necessary is just to fix and arrange | position with the conductive adhesive 122 so that it may turn to a direction. In addition, carbon nanotubes in which carbon has entered into the cavity of the central axis portion may be obtained in columnar graphite. Needless to say, even those containing such carbon nanotubes can be used as electron emission sources. In this case, the carbon nanotube may be used as the above-described open-ended carbon nanotube.
[0034]
As described above, in this embodiment, the electron emission portion is constituted by the substrate electrode 126 and the columnar graphite 121, and electrons are emitted from the tip of the carbon nanotube 121a contained in the columnar graphite 121 in a large number. . Further, a grid housing 106d is mounted on the ceramic substrate 106a so as to cover the electron emission portion. The grid housing 106d is the same as that shown in FIG. 1 except that the opening 106f is circular, and therefore, the description is omitted.
[0035]
In the picture tube configured as described above, first, an electric field is applied to the lead pins 109f and 109e from an external circuit to apply an electric field between the substrate electrode 126 and the grid housing 106d via the cathode leads 111f and 111e. As a result, a high electric field is concentrated on the tip of the carbon nanotube 121a of the columnar graphite 121 fixedly disposed on the substrate electrode 126, and electrons are extracted and emitted from the mesh grid 106e.
[0036]
Also, a high voltage is supplied from an external circuit to the lead pin 109a, and the path from the anode lead 110 → the anode electrode assembly 105 (cylindrical anode 105b) → the contact piece 107a is conducted to apply the high voltage to the Al metal back film 107. In this state, the emitted electrons are accelerated by the cylindrical anode 105b, and penetrate the Al metal back film 107 to collide with the fluorescent screen 104. As a result, the phosphor screen 104 is excited by the electron impact, and emits light of a luminescent color corresponding to the phosphor constituting the phosphor screen 104. The emitted light passes through the face glass 102 and is emitted from the front-side spherical portion 102a to be displayed.
[0037]
According to this embodiment, as shown in FIG. 6, the equipotential surface 130 near the opening 106f is curved toward the mesh grid 106e, so that electrons passing near the opening 106f are directed toward the center of the opening 106f. And the electron beam 131 is converged on the fluorescent screen 104. As a result, it is possible to provide a bright light emission display that can be used as a point light source. In this case, there is an advantage that the degree of convergence of the electron beam 131 can be easily adjusted by changing the thickness of the spacer 106i.
[0038]
In this embodiment, the opening 106f is circular, the distance between the Al metal back film 107 and the opening 106f is 25 mm, the distance between the mesh grid 106e and the opening 106f is 0.7 to 1.5 mm, and the mesh grid The distance between 106e and the tip of columnar graphite 121 was about 0.5 to 1 mm. The anode voltage applied to the Al metal back film 107 was 10 KV, the grid voltage applied to the mesh grid 106 e was 300 to 500 V, and the cathode voltage applied to the substrate electrode 126 was 0 V. As a result, the light emitting portion of the phosphor screen 104 was narrowed down to a region having a diameter of 5 mm with respect to the diameter of the face glass 102 of about 20 mm. It is preferable that the distance between the mesh grid 106e and the tip of the columnar graphite 121 be as small as possible within a range where no discharge occurs.
[0039]
In the picture tube according to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, since a field emission type electron emission source using carbon nanotubes is used for an electron emission portion, a component such as a weak cathode filament is used. Since it is not required, it can be handled easily and has an effect that it can be easily manufactured. In addition, since a heating power supply for the cathode filament is not required, the number of lead pins can be reduced, and the production can be further simplified.
[0040]
Next, the second embodiment of the fluorescent display device of the present invention will be described. Reference example 2 Will be described. FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. Reference example 2 In this figure, (a) shows the entire structure, and (b) shows the upper surface of a grid housing having a mesh grid. 1 to 5 indicate the same parts. This image tube differs from that shown in FIG. 5 in that the mesh grid 106h is shaped concavely and is directly attached to the grid housing 106d. In this case, the mesh grid 106h is shaped so as to be curved toward the columnar graphite 121 with a predetermined curvature so that the electron beam converges on the phosphor screen 104.
[0041]
Also in this reference example, as shown in FIG. 8, the equipotential surface 130 near the opening 106f is curved toward the mesh grid 106h, and electrons passing near the opening 106f are deflected toward the center of the opening 106f. As a result, the electron beam 131 converges on the phosphor screen 104, and a bright and bright light-emitting display that can be used as a point light source is possible. According to this reference example, it is only necessary to weld the curved mesh-like grid 106h to the grid housing 106d, so that there is an advantage that the structure is simple and assembly is easy.
[0042]
Next, the second embodiment of the fluorescent display device of the present invention will be described. Reference example of 3 Will be described. FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. Reference example of 3 In the same figure, (a) shows the entire configuration, and (b) shows the configuration of the mesh-like grid mounting portion of the grid housing. FIG. 10 shows a partial cross section of the picture tube. In the picture tube according to this embodiment, a front panel 202 and a back panel 208 are arranged to face each other via a frame-shaped side plate 201, these are adhered and fixed with a low melting point frit glass 203, the inside is hermetically sealed, and a vacuum is formed. A container (envelope) is formed, in which a fluorescent screen 204, an anode electrode structure 205, and a cathode structure 206 constituting an electron emission unit are arranged. Needless to say, after the fluorescent screen 204, the anode electrode structure 205, and the cathode structure 206 constituting the electron emitting portion are arranged, the front panel 202, the rear panel 208, and the frame-shaped side plate 201 are bonded and fixed. .
[0043]
On the inner surface of the front panel 202, there is formed a phosphor screen 204 in which pixels composed of a red phosphor layer 204R, a green phosphor layer 204G, and a blue phosphor layer 204B are arranged in a matrix of 4 rows and 4 columns. An anode wiring 214 is formed around each of the phosphor layers 204R, 204G, and 204B to contact each of the phosphor layers 204R, 204G, and 204B to apply a potential, and each of the phosphor layers 204R, 204G, and 204B is formed. On the surface, an Al metal back film 207 is formed so as to be in contact with anode wiring 214. A black insulating layer 213 is formed between the phosphor layers 204R, 204G, and 204B and between the pixels so as to separate a light emitting portion and improve display contrast.
[0044]
Here, the planar shape of each of the phosphor layers 204R, 204G, and 204B is rectangular, and the red light-emitting phosphor layer 204R, the green light-emitting phosphor layer 204G, and the blue light-emitting phosphor are formed such that the plane shape of one pixel becomes square. The body layer 204B is arranged in this order in the short side direction. The phosphor used for these may be an electron beam excited phosphor used for a color cathode ray tube or the like. ₂ O ₃ : Eu, ZnS: Cu for the green light emitting phosphor layer 204G, and ZnS: Ag for the blue light emitting phosphor layer 204B.
[0045]
Further, an anode electrode assembly 205 is provided in which metal plate anodes 205b are arranged in a lattice so as to surround the phosphor layers 204R, 204G, and 204B. The anode electrode assembly 205 is in contact with the anode wiring 214 and is connected to the Al metal back film 207, and the central metal plate anode 205 b is fixed to the tip of the anode lead 210 by welding. The anode lead 210 is welded and fixed to the tip of an anode lead pin (not shown) inserted into the center of the back panel 208 through a through hole provided at the center of the cathode structure 206. The anode lead pin is fitted into the center of a plug 216 adhesively fixed to the outside of the back panel 208. The plug 216 is a connector for connecting to an external circuit. A plurality of lead pins 209 connected to each electrode of the cathode structure 206 are arranged around the anode lead pin.
[0046]
On the other hand, on the back panel 208, a cathode structure 206 in which an electron emission portion is formed corresponding to each of the phosphor layers 204R, 204G, 204B is arranged. The cathode structure 206 includes a ceramic substrate 206a, an electron emission portion including a back electrode 206b, a filament cathode 206c, and a grid housing 206d provided on the ceramic substrate 206a. And the electrode wiring 211 for connection to the lead pin 209 fitted in the plug 216 arranged in the first position. The ceramic substrate 206a has a rectangular shape, has a through hole for passing the anode lead 210 at the center, and is fixed to the rear panel 208 with a low melting point frit glass 215.
[0047]
The back electrode 206b is formed of a metal film having a rectangular shape in a plane and arranged in a one-to-one correspondence with the phosphor layers 204R, 204G, and 204B on the ceramic substrate 206a. They are connected in the row direction by wiring of a metal film. An insulating film 212 is formed on the ceramic substrate 206a between the back electrodes 206b and on the wiring of the metal film. The filament cathode 206c is formed by applying an electron-emitting substance to a tungsten wire having a diameter of 7 to 20 μm, and a pair of filaments arranged on the ceramic substrate 206a in the column direction with the back electrode 206b interposed between the back electrodes 206b. The support (not shown) is fixed on the back electrode 206b at a predetermined interval. As the electron-emitting substance, for example, a so-called ternary oxide composed of barium oxide, calcium oxide, and strontium oxide is used.
[0048]
The grid housing 206d is a cap having a rectangular parallelepiped shape that covers the back electrode 206b and the filament cathode 206c in one row, and is mounted on the ceramic substrate 206a for a predetermined number of rows. In this case, since one pixel row is composed of three rows of phosphors of red, green, and blue, this image tube having four pixel rows has 12 grid housings 206d mounted thereon. These grid housings 206d are provided with rectangular openings 206f at portions facing the filament cathodes 206c, and project from the openings 206f to the filament cathodes 206c as shown in FIG. 9B. A groove-shaped mesh grid 206h is attached.
[0049]
The mesh grid 206h has a rectangular bottom surface in which the bottom surface of the groove is shorter than the shorter side of the opening 206f and the longer side is longer than the longer side of the opening 206f. It is formed so that it becomes. Here, the grid housing 206d and the mesh grid 106h are both formed of stainless steel, and the mesh grid 206h is welded to the inner surface of the grid housing 106d. Note that the outer shape of the grid housing 206d may not be the same as long as the opening 206f and the mesh grid 206h are the same, and may be deformed as needed.
[0050]
In addition, a part of the filament support and the grid housing 206d that support the back electrode 206b and the filament cathode 206c is drawn out from the opening (not shown) provided in the ceramic substrate 206a to the lower surface of the ceramic substrate 206a, and provided on the lower surface. Respectively connected to the corresponding electrode wiring 211. These electrode wirings 211 are drawn out of the vacuum vessel through the low melting point frit glass 203 from between the back panel 208 and the frame-shaped side plate 201, and are connected to lead pins 209 fitted in the plugs 216.
[0051]
In the image tube configured as described above, first, a predetermined voltage is applied to the filament cathode 206c from an external circuit to emit thermoelectrons, and a high voltage of about 10 KV is supplied to the anode electrode assembly 205. The high voltage is applied to the Al metal back film 207. In such a state, if a positive voltage is applied to the filament cathode 206c to the grid housing 206d and a voltage applied to the back electrode 206b is set to a negative potential with respect to the filament cathode 206c, the mesh of the grid housing 206d An electron beam is emitted from the grid 206h, accelerated by the metal plate anode 205b, penetrates the Al metal back film 207, and collides with the fluorescent screen 204. As a result, the phosphor constituting the phosphor screen 204 is excited, and emits light of a color corresponding to the phosphor. The emitted light passes through the front panel 202 and is emitted from the front side to be displayed.
[0052]
When the voltage applied to the back electrode 206b is set to a positive potential with respect to the filament cathode 206c, emission of an electron beam is suppressed, so that light emission is not displayed. Therefore, by controlling the voltage applied to the back electrode 206b, the current of the electron beam can be controlled, and the turning on / off of the display pixels and the brightness adjustment at the time of turning on can be performed. Scanning is performed so that a positive potential is applied, and by controlling the voltage applied to the back electrode 206b in each row, light emission of pixels arranged in a matrix can be controlled to display a desired pattern. In this case, it goes without saying that the unselected grid housing 206d is set to a negative potential with respect to the filament cathode 206c to suppress unnecessary light emission.
[0053]
In this embodiment, a rectangular opening 206f is provided in a portion of the grid housing 206d facing the filament cathode 206c corresponding to each of the rectangular phosphor layers 204R, 204G, and 204B, and the filament is formed from the opening 206f side. A groove-shaped mesh grid 206h protruding toward the cathode 206c was attached. The mesh grid 206h has a rectangular bottom surface in which the bottom surface of the groove is shorter than the shorter side of the opening 206f and the longer side is longer than the longer side of the opening 206f. It is configured so that
[0054]
As a result, as shown in FIG. 11, the equipotential surface 230 near the opening 206f is curved along the mesh grid 206h. The electron beam 231 is deflected in the direction of the center line 206 f and converges linearly on the phosphor screen 204. For this reason, the density of the electron beam 231 for exciting the phosphor is increased, and the luminance is improved. In addition, since the electron beam 231 converges linearly, it becomes possible to prevent the adjacent phosphors from leaking and emitting light with good light emission display. According to this embodiment, the degree of convergence of the electron beam 231 can be adjusted by changing the distance between the bottom surface of the mesh grid 206h and the opening 206f of the grid housing 206d and the inclination of the slope of the mesh grid 206h.
[0055]
Next, the second embodiment of the fluorescent display device of the present invention will be described. Reference example of 4 Will be described.
FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention. Reference example of 4 FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a picture tube, wherein the same reference numerals as in FIG. 10 indicate the same parts. This image tube is different from the image tube shown in the fifth embodiment in that a field emission type electron emission source using carbon nanotubes as an electron source is used for an electron emission portion of a cathode structure.
[0056]
The cathode assembly 206 includes a ceramic substrate 206a, an electron emission portion including a substrate electrode 221 provided on the ceramic substrate 206a, an electron emission layer 222, and a grid housing 206d. And an electrode wiring 211 for connection to a lead pin 209 fitted in a plug 216 arranged on the side. The ceramic substrate 206a has a rectangular shape, has a through hole for passing the anode lead 210 in the center, and is adhered and fixed to the rear panel 208 with the low melting point frit glass 215.
[0057]
The substrate electrode 221 is formed of a conductive film having a rectangular shape in a plane and arranged in a one-to-one correspondence with the phosphor layers 204R, 204G, and 204B on the ceramic substrate 206a. They are connected in the row direction by wiring of a conductive film. This conductive film is formed by screen-printing a conductive paste containing silver or carbon as a conductive material in a predetermined pattern on the ceramic substrate 206a so as to have a thickness of about 10 μm, followed by firing. In this case, the substrate electrode 221 is not limited to the one formed by the above-described printing, and may be made of, for example, an aluminum thin film having a thickness of about 1 μm formed using a well-known sputtering method and etching method. .
[0058]
On the ceramic substrate 206a between the substrate electrodes 221 and on the wiring of the conductive film, an insulating film 212 formed by screen-printing an insulating paste containing frit glass having a low melting point and then sintering is provided. The electron emission layer 222 is formed of a conductive film containing columnar graphite formed by assembling a plurality of carbon nanotubes. A paste obtained by dispersing the columnar graphite in a conductive viscous solution is screened on the substrate electrode 221. After printing, baking, and then irradiating the surface with a laser, the conductive particles on the surface, the binder, and the polyhedral particles of carbon in the columnar graphite are removed by evaporation to form. The electron emission layer 222 has a thickness of 20 to 100 μm, and a large number of carbon nanotubes are uniformly distributed on the surface of the columnar graphite exposed from the conductive film, and each carbon nanotube operates as an electron emission source. In addition, columnar graphite is 2 As described in the above embodiment, a material processed so as to obtain a carbon nanotube having an open end may be used.
[0059]
The grid housing 206d is a cap having a rectangular parallelepiped shape that covers the electron emission layer 222 for one row, and is mounted on the ceramic substrate 206a for a predetermined number of rows. This grid housing 206d is Reference example of 3 Since the configuration is the same as that described above, the description is omitted. A part of the substrate electrode 221 and the grid housing 206d are drawn out from the opening (not shown) provided in the ceramic substrate 206a to the lower surface of the ceramic substrate 206a, and are respectively connected to the corresponding electrode wires 211 provided on the lower surface. ing. These electrode wirings 211 are drawn out of the vacuum vessel through the low melting point frit glass 203 from between the back panel 208 and the frame-shaped side plate 201, and are connected to lead pins 209 fitted in the plugs 216. Also, except for the cathode structure 206, Reference example of 3 Therefore, the description is omitted.
[0060]
In the picture tube configured as described above, first, a high voltage of about 10 KV is supplied to the anode electrode assembly 205 from an external circuit, and the high voltage is applied to the Al metal back film 207. In such a state, when a voltage of 300 to 500 V is applied to the grid housing 206 d and the voltage applied to the substrate electrode 221 is set to 0 V or a negative voltage, the electron emission layer on the substrate electrode 221 intersecting with the grid housing 206 d Electrons are emitted from 222. The electrons emitted from the electron emission layer 222 are extracted from the mesh grid 206h of the grid housing 206d, accelerated by the metal plate anode 205b, penetrate the Al metal back film 207, collide with the fluorescent screen 204, and Is excited to emit light in an emission color corresponding to the phosphor. The emitted light passes through the front panel 202 and is emitted from the front side to be displayed.
[0061]
Further, if the voltage applied to the substrate electrode 221 is set to the same potential or a positive potential with respect to the grid housing 206d, no electron beam is emitted and no light emission display is performed. Therefore, by controlling the voltage applied to the substrate electrode 221, the current of the electron beam can be controlled, and the turning on / off of the display pixels and the brightness adjustment at the time of turning on can be performed. Scanning is performed so that a predetermined positive voltage is applied, and by controlling the voltage applied to the substrate electrode 221 in each row, light emission of pixels arranged in a matrix can be controlled to display a desired pattern. . In this case, needless to say, unselected grid housing 206d is set to 0 V or a negative voltage to suppress unnecessary light emission.
[0062]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 13, the equipotential surface 230 near the opening 206f is curved along the mesh grid 206h, so that it passes around the opening 206f at a distance from the center line. The electrons are deflected in the direction of the center line of the opening 206f, and the electron beam 231 converges linearly on the fluorescent screen 204. For this reason, the density of the electron beam 231 for exciting the phosphor is increased, and the luminance is improved. In this embodiment, since the electron beam converges linearly, in addition to the effect that it is possible to prevent the adjacent phosphor from leaking and emitting light with good quality, the filament cathode is not required. Is simplified and the assembly is simplified.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, the fluorescent display device of the present invention has at least one built-in electron emission unit, an anode, and at least one control electrode disposed at a predetermined distance between the electron emission unit and the anode. An envelope that includes a display surface having at least a part of a light-transmitting property and has an inside that is evacuated and applied to an inner wall on the display surface side of the envelope, is emitted from the electron emission unit, and is accelerated by the anode. A metal member having an opening through which electrons emitted from the electron-emitting portion pass to the display surface side, and a control member having at least one phosphor film which emits and emits light by collision of the electrons. And a metal mesh member disposed between the metal member and the electron emission portion and electrically connected to the metal member, so that the equipotential surface near the opening is on the metal mesh member side. Bend. Thus, the electrons passing around the opening are deflected toward the center of the opening, so that the electron beam converges on the phosphor screen, and an excellent light emission display and an improvement in emission luminance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of FIG. 1;
FIG. 3 Reference example 1 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of FIG. 2;
FIG. 5 2 It is an explanatory view showing the composition of an embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of FIG. 5;
FIG. 7 Reference example 2 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of FIG. 7;
FIG. 9 Reference example of 3 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of FIG.
FIG. 10 Reference example of 3 FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating the operation of FIG. 10;
FIG. 12 Reference example of 4 FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of FIG.
FIG. 13 is a diagram illustrating the operation of FIG.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional picture tube.
[Explanation of symbols]
101: Glass bulb, 102: Face glass, 103, 203, 215: Low melting point frit glass, 104, 204: Phosphor screen, 105, 205: Anode electrode assembly, 105a: Ring anode, 105b: Cylindrical anode, 105c ... Ba getter, 106, 206: cathode structure, 106a, 206a: ceramic substrate, 106b, 206b: back electrode, 106c, 206c: filament cathode, 106d, 206d: grid housing, 106e, 106h, 206h: mesh grid, 106f, 206f: opening, 106i: spacer, 106j: filament support, 107, 207: Al metal back film, 107a: contact piece, 108: stem glass, 108a: exhaust pipe, 109a, 109b, 109c, 109d, 109e 109f, 209: lead pin, 110, 210: anode lead, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f: cathode lead, 121: columnar graphite, 121a: carbon nanotube, 122: conductive adhesive, 126, 221: substrate electrode, 130, 230: equipotential surface, 131, 231: electron beam, 202: front panel, 201: side plate, 204B: blue light emitting phosphor layer, 204G: green light emitting phosphor layer, 204R: red light emitting phosphor layer, 205b ... Metal plate anode, 208: rear panel, 211: electrode wiring, 212: insulating film, 213: black insulating layer, 214: anode wiring, 216: plug, 222: electron emission layer.

Claims (8)

電子放出部と、陽極と、前記電子放出部と前記陽極との間に所定距離をおいて配置された制御電極とがそれぞれ少なくとも１つ内蔵され、かつ少なくとも一部が透光性を有する表示面を含むとともに内部が真空排気された外囲器と、
この外囲器の前記表示面側の内壁に塗布され、前記電子放出部から放出され前記陽極電極により加速された電子の衝突によって励起発光する少なくとも１つの蛍光体膜とを備えた蛍光表示装置において、
前記制御電極は、
前記電子放出部から放出される電子を前記表示面側に通過させる開口部を有する金属部材と、
前記開口部を覆うように前記金属部分と前記電子放出部との間に配置され、かつ前記金属部材と電気的に接続された金属メッシュ部材と
により構成され、
前記金属メッシュ部材は、平面状の格子部材と、この格子部材を前記金属部材の開口部から前記電子放出部の方向に離間させるためのスペーサ部材とにより構成されている
ことを特徴とする蛍光表示装置。A display surface including at least one electron-emitting portion, an anode, and at least one control electrode disposed at a predetermined distance between the electron-emitting portion and the anode, and at least a part of the display surface having translucency; And an envelope whose inside is evacuated,
A fluorescent display device comprising at least one phosphor film which is applied to an inner wall of the envelope on the display surface side and which emits light by collision of electrons emitted from the electron emitting portion and accelerated by the anode electrode. ,
The control electrode includes:
A metal member having an opening through which electrons emitted from the electron emitting portion pass to the display surface side;
A metal mesh member disposed between the metal portion and the electron emission portion so as to cover the opening, and electrically connected to the metal member ;
The metal mesh member includes a planar lattice member and a spacer member for separating the lattice member from an opening of the metal member in a direction of the electron emission section. Fluorescent display device. 前記金属部材の開口部は、円形であることを特徴とする請求項１記載の蛍光表示装置。The fluorescent display device according to claim 1 , wherein the opening of the metal member is circular . 前記金属部材の開口部は、だ円形であることを特徴とする請求項１記載の蛍光表示装置。The fluorescent display device according to claim 1 , wherein the opening of the metal member has an elliptical shape . 前記蛍光体膜は長方形状であり、前記金属部材の開口部は、前記蛍光体膜の長手方向に長い形状であることを特徴とする請求項１記載の蛍光表示装置。The fluorescent display device according to claim 1 , wherein the phosphor film has a rectangular shape, and an opening of the metal member has a shape that is long in a longitudinal direction of the phosphor film . 前記電子放出部は、通電加熱されて熱電子を放出するフィラメントカソードであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光表示装置。The electron emission portion, the fluorescent display device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that energized heating a filament cathode which emits thermoelectrons. 前記電子放出部は、カーボンナノチューブから構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光表示装置。The electron emission regions, fluorescent display device according to any one of claims 1, characterized that you have been composed of carbon nanotubes 4. 前記電子放出部は、先端が開口したカーボンナノチューブを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光表示装置。The electron emission regions, fluorescent display device according to claim 1, any one of 4, wherein that you have provided a carbon nanotube whose tip is open. 発光色の異なる蛍光体膜が隣接して配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の蛍光表示装置。Fluorescent display device according to any one of claims 1 to 7, different phosphor film emission colors is characterized in that it is disposed adjacent.

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