JP3594855B2 - 蛍光発光型表示器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界電子放出素子からの電子を蛍光体に射突させることにより発光表示を行う蛍光発光型表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、蛍光体が被着されたアノード電極、電子を放出するカソード、前記アノード電極とカソード間に配設されたグリッド電極を真空気密容器内に配設した蛍光発光型表示器が、車載用、オーディオ機器用、ビデオ機器用、あるいは大画面表示装置の表示セル用等の各種の分野で使用されている。
【０００３】
図５は、従来の蛍光発光型表示器の一種である蛍光表示管の概略構成を示す側断面図である。図５において、背面側に位置する背面基板６０１の内面には、アノード電極６０４及び蛍光体層６０５が積層被着されている。蛍光体層６０５に対向して、メッシュ状に形成されたグリッド電極６０６が配設されている。
グリッド電極６０６の上方には、電子を放出するための複数の線状カソード６０７が張架配設されている。グリッド電極６０６及びカソード６０７は、背面基板６０１上にパターン形成された内部端子（図示せず）を介して、外部端子６０８に接続されている。
背面基板６０１、透光性の前面基板６０２、背面基板６０１及び前面基板６０２の周囲を囲む側面基板６０３は、その内部を真空雰囲気に保持する真空気密容器６００を構成している。
【０００４】
以上のように構成された蛍光表示管において、外部端子６０８を介して、アノード電極６０４及びグリッド電極６０６に選択的に駆動信号を供給することにより、線状カソード６０７から放出される電子を選択的に蛍光体層６０５に射突させ、これにより前記駆動信号に応じた発光表示を行うことができる。前記発光表示は、前面基板６０２を介して視認される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の蛍光表示管においては、アノード電極６０４、グリッド電極６０６及びカソード６０７を有する３極管構造であるため、構造が複雑になり又薄型化が困難という問題があった。また、カソード６０７を張架配設するためのアンカー、サポート等が必要となり又、グリッド電極６０６についても立体的に配設するためのフレーム等が必要となり、構造が複雑になるという問題があった。さらに、カソード６０７は線状であるため振動に弱いという問題があった。
【０００６】
本発明は、構成が簡単で薄型化可能な蛍光発光型表示器を提供することを課題としている。
また、本発明は、振動に強い蛍光発光型表示器を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の蛍光発光型表示器は、第１の絶縁基板及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された透光性の第２の絶縁基板を有する真空気密容器と、前記第１の絶縁基板内面に積層された光反射性のアノード電極及び蛍光体層と、前記第２の絶縁基板内面に積層された透光性のカソード電極及びカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板を所定間隔に保持するスペーサ部材とを備えて成り、前記蛍光体層の発光表示は前記第２の絶縁基板、前記カソード電極及び前記電界電子放出素子を介して視認されることを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記スペーサ部材は、ドット状の複数のスペーサ部材から成るように構成してもよい。
また、前記透光性のカソード電極は、ＩＴＯ又はＳｎＯ２によって形成されているように構成してもよい。
また、前記電界電子放出素子は、カーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子であるように構成してもよい。
【０００９】
また、本発明の蛍光発光型表示器は、ガラス基板から成る第１の絶縁基板と前記第１の絶縁基板に対向して配設されたガラス基板から成る透光性の第２の絶縁基板と前記第１、第２の絶縁基板の周囲を封着する絶縁性シールガラスとを有する真空気密容器と、前記第１の絶縁基板内面に積層された光反射性のＡｌ等の金属によって形成されたアノード電極及び蛍光体層と、前記第２の絶縁基板内面に積層されたＩＴＯ又はＳｎＯ２によって形成されている透光性のカソード電極及びカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板を所定間隔に保持する絶縁性材料から成るドット状の複数のスペーサ部材とを備えて成り、前記蛍光体層の発光表示は前記第２の絶縁基板、前記カソード電極及び前記電界電子放出素子を介して視認されることを特徴としている。
【００１０】
前記蛍光体層にカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを混入して成るように構成してもよい。
また、少なくとも前記蛍光体層の周囲が黒色化処理された非透光性絶縁層で被われているように構成してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の正面図で、図２はその部分側断面図であり、同一部分には同一符号を付している。
図１及び図２において、透光性のガラス基板から成る第１の絶縁基板としての前面側絶縁基板１０１、ガラス基板から成る第２の絶縁基板としての背面側絶縁基板１０２、及び、絶縁基板１０１と絶縁基板１０２の周囲を封着する絶縁性シールガラス１０３は、その内部を真空雰囲気に保持する真空気密容器１００を形成している。
【００１２】
絶縁基板１０１の内面には、４個の７セグメント及びコロンを構成する複数のアノード電極１０４及び蛍光体層２０３が積層被着されている。各アノード電極１０４は、絶縁基板１０１の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、絶縁基板１０１の裏面に印刷形成された複数の外部端子１０７に接続されている。
尚、透光性のアノード電極１０４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ２あるいはメッシュ状に形成したアルミ電極等の透光性の電極によって形成することができる。また、蛍光体層２０３には、ゲッタ機能を有し又、蛍光体の黒色化によりコントラストを改善することが可能なカーボン材料を混入してもよい。前記カーボン材料として、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料が使用できる。
【００１３】
絶縁基板１０１の内面側（例えば、絶縁基板１０１上又はアノード電極１０４の配線パターン上等の蛍光体層２０３以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成された複数のスペーサ部材１０５が形成されている。スペーサ部材１０５は絶縁基板１０１と絶縁基板１０２間に所定距離の間隔を形成するためのものであり、両絶縁基板１０１、１０２が相互に当接するのを防止するための支柱としての機能を有しており、絶縁基板１０１と絶縁基板１０２の面積が大きい場合に特に有効である。
【００１４】
一方、絶縁基板１０２の内面には、Ａｌ等の反射面を持つ金属によって形成された複数のカソード電極２０１及び電界電子放出素子２０２が積層被着されている。各カソード電極２０１は、絶縁基板１０２の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、絶縁基板１０２の表面に印刷形成された外部端子１０６に接続されている。
電界電子放出素子２０２は、単層又は多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成されており、電界の印加によって前記カーボン材料から電子を放出する機能を有している。
【００１５】
また、絶縁基板１０２の内面側（例えば、絶縁基板１０２上又はカソード電極２０１の配線パターン上等の電界電子放出素子２０２以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成されたスペーサ部材２０４が形成されている。スペーサ部材２０４は、スペーサ部材１０５と同様に、絶縁基板１０１と絶縁基板１０２間を所定間隔に保持するためのものである。
【００１６】
スペーサ部材１０５とスペーサ部材２０４は相互に対向する位置に形成されており、図２に示すように、互いに当接した状態に形成されている。尚、本実施の形態においては、スペーサ部材１０５とスペーサ部材２０４の双方を設けるようにしているが、いずれか一方のスペーサ部材のみを設けるようにし、該スペーサ部材の先端部を対向する絶縁基板に当接するように構成してもよい。また、本実施の形態においてはスペーサ部材１０５、２０４の形状をドット状に形成しているが、セグメント表示やグラフィック表示等、蛍光発光型表示器における表示画素の構成等に応じて、絶縁基板１０１、１０２間に十分な排気コンダクタンスがとれる構造であれば、帯状、メッシュ状等、種々の形状に形成することが可能である。
【００１７】
以上のように構成された蛍光発光型表示器において、表示信号に応じて、駆動回路（図示せず）により、アノード電極１０４とカソード電極２０１を選択的に発光駆動する。これにより、発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１間に位置する電界電子放出素子２０２から電子が放出され、発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１間に位置する蛍光体層２０３に前記電子が射突し、該蛍光体が発光する。これにより、表示信号に応じた発光表示が行われる。
【００１８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示装置の説明図で、前記第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器を駆動する場合のタイミング図を示している。
図３において、発光駆動するアノード電極１０４とカソード電極２０１には、アノード電極１０４の駆動電圧Ｖａとカソード電極２０１の駆動電圧Ｖｃとの間の差電圧Ｖが、電界電子放出素子２０２から電子放出を行うことが可能な閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧になるように印加して駆動する。同時に、前記発光駆動するアノード電極１０４及びカソード電極２０１に隣接するアノード電極１０４及びカソード電極２０１には、前記電圧Ｖが前記閾値電圧Ｖｔｈ未満になるような電圧を印加して駆動する。
【００１９】
即ち、アノード電極１０４及びカソード電極２０１が発光駆動される電極の場合には、時間Ｔ２〜Ｔ３に示すように、前記電圧Ｖが前記閾値電圧Ｖｔｈ以上になるような電圧を印加して駆動する。一方、発光駆動しない電極の場合には、時間Ｔ０〜Ｔ２及び時間Ｔ３以降のように、前記電圧Ｖが前記閾値電圧Ｖｔｈ未満になるような電圧を印加して駆動する。
【００２０】
これにより、前記閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖが印加された部分の電界電子放出素子２０２からは電子が放出されて、該電界電子放出素子２０２に対向して配設された蛍光体層２０３が発光する。その一方、前記発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１に隣接するアノード電極１０４及びカソード電極２０１には前記閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖが印加されるため、前記発光駆動された電界電子放出素子２０２から放出される電子ビームが拡がることを抑制でき、発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１に対応する蛍光体層２０３のみが発光し、隣接する蛍光体層２０３が発光することを防止することができる。
したがって、漏れ発光のない高品位な発光表示を行わせることができる。また、カソード電極２０１は反射面を有するため、アノード電極１０４とカソード電極２０１間の距離を短く構成することにより、輝度を向上させることが可能になる。尚、前記発光表示は、絶縁基板１０１及びアノード電極１０４を介して視認される。
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の部分側断面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付している。
図４において、透光性のガラス基板から成る第２の絶縁基板としての前面側絶縁基板４０２、ガラス基板から成る第１の絶縁基板としての背面側絶縁基板４０１、及び、絶縁基板４０１と絶縁基板４０２の周囲を封着する絶縁性シールガラス（図示せず）は、真空気密容器１００を構成している。
【００２２】
絶縁基板４０２の内面には、複数のカソード電極４０４及び電界電子放出素子２０２が積層被着されている。各カソード電極４０４は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２あるいはメッシュ状に形成したアルミ電極等の透光性の電極によって形成されており、絶縁基板４０２の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して外部端子（図示せず）に接続されている。電界電子放出素子２０２は、前記第１の実施の形態と同一のカーボン材料によって形成されている。
【００２３】
また、絶縁基板４０２の内面側（例えば、絶縁基板４０２上又はカソード電極４０４の配線パターン上等の電界電子放出素子２０２以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成されたドット状の複数のスペーサ部材４０６が形成されている。スペーサ部材４０６は、前述したスペーサ部材１０５、２０４と同様に、絶縁基板４０１と絶縁基板４０２間に所定距離の間隔を形成するためのものである。
【００２４】
一方、絶縁基板４０１の内面には、複数のアノード電極４０３及び蛍光体層２０３が積層被着されている。各アノード電極４０３は、Ａｌ等の反射面を持つ金属によって形成されており又、絶縁基板４０１の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して外部端子（図示せず）に接続されている。尚、蛍光体層２０３には、前記第１の実施の形態と同様に、ゲッタ機能を有し、蛍光体を黒色化してコントラストを改善できるカーボン材料、例えば、単層又は多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料を混入するようにしてもよい。
【００２５】
また、絶縁基板４０１の内面側（例えば、絶縁基板４０１上又はアノード電極４０３の配線パターン上等の蛍光体層２０３以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成されたスペーサ部材４０５が形成されている。スペーサ部材４０５は、スペーサ部材４０６と同様に、絶縁基板４０１と絶縁基板４０２間に所定距離の間隔を形成するためのものである。
スペーサ部材４０５とスペーサ部材４０６は相互に対向する位置に形成されており、相互に当接した状態に形成されている。尚、スペーサ部材４０５とスペーサ部材４０６の双方を設けるようにしているが、いずれか一方のスペーサ部材を設けるようにし、該スペーサ部材の先端部を対向する絶縁基板に当接するように構成してもよい。
【００２６】
以上のように構成された蛍光発光型表示器においても、前記第１の実施の形態と同様に、駆動回路（図示せず）によって、表示信号に応じて、アノード電極４０３とカソード電極４０４を選択的に駆動する。このとき、発光駆動するアノード電極４０３とカソード電極４０４間には電界電子放出素子２０２から電子放出が可能な閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を印加して駆動すると共に、前記発光駆動するアノード電極４０３及びカソード電極４０４に隣接するアノード電極４０３及びカソード電極４０４間には前記閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加して駆動する。
【００２７】
これにより、電界電子放出素子２０２から放出される電子ビームが拡がることを抑制できるため、発光駆動されたアノード電極４０３及びカソード電極４０４に対応する蛍光体層２０３のみが発光し、隣接する蛍光体層２０３が発光することを防止することができる。したがって、漏れ発光のない高品位な発光表示を行わせることができる。また、アノード電極４０３は反射面を持つ金属によって形成されているため、輝度を向上させることができる。尚、発光表示は、絶縁基板４０２、カソード電極４０４及び薄い膜状の電界電子放出素子２０２を介して視認される。
【００２８】
以上述べたように、前記各実施の形態に係る蛍光発光型表示器は、第１の絶縁基板（絶縁基板１０１、４０１）及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された第２の絶縁基板（絶縁基板１０２、４０２）とを有する真空気密容器１００と、前記第１の絶縁基板内面に順次積層されたアノード電極１０４、４０３及び蛍光体層２０３と、前記第２の絶縁基板内面に順次積層されたカソード電極２０１、４０４及び電界電子放出素子２０２と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板間を所定間隔に保持するためのスペーサ部材１０５、２０４、４０５、４０６とを備えて成ることを特徴としており、アノード電極１０４、４０３とカソード電極２０１、４０４を表示信号に応じて駆動することにより、前記各電極や蛍光体層２０３の構成パターンに応じて、セグメント表示、グラフィック表示、大画面表示装置の画素表示等、種々の発光表示が行なわれる。したがって、２極管構造であるため、構造が簡単になるという効果を奏する。
【００２９】
電界電子放出素子２０２は、例えば、単層又は多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料を使用することが可能である。前記カーボン材料は微少であり又カーボンナノチューブやカーボンナノファイバにあっては先端部が先鋭であるため、低電圧で高効率な電界放出が可能となり、簡単な構成で、低電圧駆動でも高輝度な蛍光発光型表示器を構成することが可能になる。
【００３０】
また、蛍光体層２０３に前記カーボン材料が含まれるようにすることにより、前記カーボン材料のゲッタ作用により長寿命化が可能になり、又、蛍光体層２０３を黒色化できる程度のカーボン材料を混入することによりコントラストを改善することが可能になる。
さらに、前記第１の絶縁基板１０１を透光性の基板で形成すると共にアノード電極１０４を透光性の電極によって形成することにより、前記第１の絶縁基板１０１を介して発光表示を視認することが可能になる。
さらにまた、前記第２の絶縁基板４０２を透光性の基板で形成すると共にカソード電極４０４を透光性の電極によって形成することにより、前記第２の絶縁基板４０２を介して発光表示を視認することが可能になる。
【００３１】
また、前記第１、第２の絶縁基板１０１、１０２、４０１、４０２を透光性の基板で形成すると共に、アノード電極１０４、４０３及びカソード電極２０１、４０４を前記透光性の電極によって形成することにより、前記第１、第２の絶縁基板１０１、１０２、４０１、４０２のいずれ側からも発光表示を視認することが可能になる。
また、アノード電極１０４、４０３及びカソード電極２０１、４０４の少なくとも一方を、光反射性の電極によって形成すれば、輝度を向上させることが可能になる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態に係る蛍光発光型表示装置は、第１の絶縁基板（絶縁基板１０１、４０１）及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された第２の絶縁基板（絶縁基板１０２、４０２）とを有する真空気密容器１００と、前記第１の絶縁基板内面に積層されたアノード電極１０４、４０３及び蛍光体層２０３と、前記第２の絶縁基板内面に積層されたカソード電極２０１、４０４及び電界電子放出素子２０２と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板間を所定間隔に保持するためのスペーサ部材１０５、２０４、４０５、４０６と、アノード電極１０４、４０３及びカソード電極２０１、４０４を選択的に駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、発光駆動する電極１０４、４０３、２０１、４０４に隣接する電極１０４、４０３、２０１、４０４間の電圧を、電界電子放出素子から電子放出が可能な閾値電圧未満に駆動することを特徴としており、構成簡単、薄型化可能で、漏れ発光のない発光表示を行わせることが可能になる。したがって、高精細なグラフィック表示装置を簡単な構成で実現することが可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の蛍光発光型表示器によれば、構成が簡単で薄型化が可能になるという効果を奏する。また、線状のカソードを使用していないため、振動に強いという効果をも奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の部分側断面図である。
【図３】本発明の蛍光発光型表示装置の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の部分側断面図である。
【図５】従来の蛍光表示管の側断面図である。
【符号の説明】
１００・・・真空気密容器
１０１、４０１・・・第１の絶縁基板としての絶縁基板
１０２、４０２・・・第２の絶縁基板としての絶縁基板
１０４、４０３・・・アノード電極
２０１、４０４・・・カソード電極
２０２・・・電界電子放出素子
２０３・・・蛍光体層
１０５、２０４、４０５、４０６・・・スペーサ部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界電子放出素子からの電子を蛍光体に射突させることにより発光表示を行う蛍光発光型表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、蛍光体が被着されたアノード電極、電子を放出するカソード、前記アノード電極とカソード間に配設されたグリッド電極を真空気密容器内に配設した蛍光発光型表示器が、車載用、オーディオ機器用、ビデオ機器用、あるいは大画面表示装置の表示セル用等の各種の分野で使用されている。
【０００３】
図５は、従来の蛍光発光型表示器の一種である蛍光表示管の概略構成を示す側断面図である。図５において、背面側に位置する背面基板６０１の内面には、アノード電極６０４及び蛍光体層６０５が積層被着されている。蛍光体層６０５に対向して、メッシュ状に形成されたグリッド電極６０６が配設されている。
グリッド電極６０６の上方には、電子を放出するための複数の線状カソード６０７が張架配設されている。グリッド電極６０６及びカソード６０７は、背面基板６０１上にパターン形成された内部端子（図示せず）を介して、外部端子６０８に接続されている。
背面基板６０１、透光性の前面基板６０２、背面基板６０１及び前面基板６０２の周囲を囲む側面基板６０３は、その内部を真空雰囲気に保持する真空気密容器６００を構成している。
【０００４】
以上のように構成された蛍光表示管において、外部端子６０８を介して、アノード電極６０４及びグリッド電極６０６に選択的に駆動信号を供給することにより、線状カソード６０７から放出される電子を選択的に蛍光体層６０５に射突させ、これにより前記駆動信号に応じた発光表示を行うことができる。前記発光表示は、前面基板６０２を介して視認される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の蛍光表示管においては、アノード電極６０４、グリッド電極６０６及びカソード６０７を有する３極管構造であるため、構造が複雑になり又薄型化が困難という問題があった。また、カソード６０７を張架配設するためのアンカー、サポート等が必要となり又、グリッド電極６０６についても立体的に配設するためのフレーム等が必要となり、構造が複雑になるという問題があった。さらに、カソード６０７は線状であるため振動に弱いという問題があった。
【０００６】
本発明は、構成が簡単で薄型化可能な蛍光発光型表示器を提供することを課題としている。
また、本発明は、振動に強い蛍光発光型表示器を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の蛍光発光型表示器は、第１の絶縁基板及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された透光性の第２の絶縁基板を有する真空気密容器と、前記第１の絶縁基板内面に積層された光反射性のアノード電極及び蛍光体層と、前記第２の絶縁基板内面に積層された透光性のカソード電極及びカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板を所定間隔に保持するスペーサ部材とを備えて成り、前記蛍光体層の発光表示は前記第２の絶縁基板、前記カソード電極及び前記電界電子放出素子を介して視認されることを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記スペーサ部材は、ドット状の複数のスペーサ部材から成るように構成してもよい。
また、前記透光性のカソード電極は、ＩＴＯ又はＳｎＯ２によって形成されているように構成してもよい。
また、前記電界電子放出素子は、カーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子であるように構成してもよい。
【０００９】
また、本発明の蛍光発光型表示器は、ガラス基板から成る第１の絶縁基板と前記第１の絶縁基板に対向して配設されたガラス基板から成る透光性の第２の絶縁基板と前記第１、第２の絶縁基板の周囲を封着する絶縁性シールガラスとを有する真空気密容器と、前記第１の絶縁基板内面に積層された光反射性のＡｌ等の金属によって形成されたアノード電極及び蛍光体層と、前記第２の絶縁基板内面に積層されたＩＴＯ又はＳｎＯ２によって形成されている透光性のカソード電極及びカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板を所定間隔に保持する絶縁性材料から成るドット状の複数のスペーサ部材とを備えて成り、前記蛍光体層の発光表示は前記第２の絶縁基板、前記カソード電極及び前記電界電子放出素子を介して視認されることを特徴としている。
【００１０】
前記蛍光体層にカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを混入して成るように構成してもよい。
また、少なくとも前記蛍光体層の周囲が黒色化処理された非透光性絶縁層で被われているように構成してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の正面図で、図２はその部分側断面図であり、同一部分には同一符号を付している。
図１及び図２において、透光性のガラス基板から成る第１の絶縁基板としての前面側絶縁基板１０１、ガラス基板から成る第２の絶縁基板としての背面側絶縁基板１０２、及び、絶縁基板１０１と絶縁基板１０２の周囲を封着する絶縁性シールガラス１０３は、その内部を真空雰囲気に保持する真空気密容器１００を形成している。
【００１２】
絶縁基板１０１の内面には、４個の７セグメント及びコロンを構成する複数のアノード電極１０４及び蛍光体層２０３が積層被着されている。各アノード電極１０４は、絶縁基板１０１の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、絶縁基板１０１の裏面に印刷形成された複数の外部端子１０７に接続されている。
尚、透光性のアノード電極１０４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ２あるいはメッシュ状に形成したアルミ電極等の透光性の電極によって形成することができる。また、蛍光体層２０３には、ゲッタ機能を有し又、蛍光体の黒色化によりコントラストを改善することが可能なカーボン材料を混入してもよい。前記カーボン材料として、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料が使用できる。
【００１３】
絶縁基板１０１の内面側（例えば、絶縁基板１０１上又はアノード電極１０４の配線パターン上等の蛍光体層２０３以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成された複数のスペーサ部材１０５が形成されている。スペーサ部材１０５は絶縁基板１０１と絶縁基板１０２間に所定距離の間隔を形成するためのものであり、両絶縁基板１０１、１０２が相互に当接するのを防止するための支柱としての機能を有しており、絶縁基板１０１と絶縁基板１０２の面積が大きい場合に特に有効である。
【００１４】
一方、絶縁基板１０２の内面には、Ａｌ等の反射面を持つ金属によって形成された複数のカソード電極２０１及び電界電子放出素子２０２が積層被着されている。各カソード電極２０１は、絶縁基板１０２の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、絶縁基板１０２の表面に印刷形成された外部端子１０６に接続されている。
電界電子放出素子２０２は、単層又は多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成されており、電界の印加によって前記カーボン材料から電子を放出する機能を有している。
【００１５】
また、絶縁基板１０２の内面側（例えば、絶縁基板１０２上又はカソード電極２０１の配線パターン上等の電界電子放出素子２０２以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成されたスペーサ部材２０４が形成されている。スペーサ部材２０４は、スペーサ部材１０５と同様に、絶縁基板１０１と絶縁基板１０２間を所定間隔に保持するためのものである。
【００１６】
スペーサ部材１０５とスペーサ部材２０４は相互に対向する位置に形成されており、図２に示すように、互いに当接した状態に形成されている。尚、本実施の形態においては、スペーサ部材１０５とスペーサ部材２０４の双方を設けるようにしているが、いずれか一方のスペーサ部材のみを設けるようにし、該スペーサ部材の先端部を対向する絶縁基板に当接するように構成してもよい。また、本実施の形態においてはスペーサ部材１０５、２０４の形状をドット状に形成しているが、セグメント表示やグラフィック表示等、蛍光発光型表示器における表示画素の構成等に応じて、絶縁基板１０１、１０２間に十分な排気コンダクタンスがとれる構造であれば、帯状、メッシュ状等、種々の形状に形成することが可能である。
【００１７】
以上のように構成された蛍光発光型表示器において、表示信号に応じて、駆動回路（図示せず）により、アノード電極１０４とカソード電極２０１を選択的に発光駆動する。これにより、発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１間に位置する電界電子放出素子２０２から電子が放出され、発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１間に位置する蛍光体層２０３に前記電子が射突し、該蛍光体が発光する。これにより、表示信号に応じた発光表示が行われる。
【００１８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示装置の説明図で、前記第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器を駆動する場合のタイミング図を示している。
図３において、発光駆動するアノード電極１０４とカソード電極２０１には、アノード電極１０４の駆動電圧Ｖａとカソード電極２０１の駆動電圧Ｖｃとの間の差電圧Ｖが、電界電子放出素子２０２から電子放出を行うことが可能な閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧になるように印加して駆動する。同時に、前記発光駆動するアノード電極１０４及びカソード電極２０１に隣接するアノード電極１０４及びカソード電極２０１には、前記電圧Ｖが前記閾値電圧Ｖｔｈ未満になるような電圧を印加して駆動する。
【００１９】
即ち、アノード電極１０４及びカソード電極２０１が発光駆動される電極の場合には、時間Ｔ２〜Ｔ３に示すように、前記電圧Ｖが前記閾値電圧Ｖｔｈ以上になるような電圧を印加して駆動する。一方、発光駆動しない電極の場合には、時間Ｔ０〜Ｔ２及び時間Ｔ３以降のように、前記電圧Ｖが前記閾値電圧Ｖｔｈ未満になるような電圧を印加して駆動する。
【００２０】
これにより、前記閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖが印加された部分の電界電子放出素子２０２からは電子が放出されて、該電界電子放出素子２０２に対向して配設された蛍光体層２０３が発光する。その一方、前記発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１に隣接するアノード電極１０４及びカソード電極２０１には前記閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧Ｖが印加されるため、前記発光駆動された電界電子放出素子２０２から放出される電子ビームが拡がることを抑制でき、発光駆動されたアノード電極１０４及びカソード電極２０１に対応する蛍光体層２０３のみが発光し、隣接する蛍光体層２０３が発光することを防止することができる。
したがって、漏れ発光のない高品位な発光表示を行わせることができる。また、カソード電極２０１は反射面を有するため、アノード電極１０４とカソード電極２０１間の距離を短く構成することにより、輝度を向上させることが可能になる。尚、前記発光表示は、絶縁基板１０１及びアノード電極１０４を介して視認される。
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の部分側断面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付している。
図４において、透光性のガラス基板から成る第２の絶縁基板としての前面側絶縁基板４０２、ガラス基板から成る第１の絶縁基板としての背面側絶縁基板４０１、及び、絶縁基板４０１と絶縁基板４０２の周囲を封着する絶縁性シールガラス（図示せず）は、真空気密容器１００を構成している。
【００２２】
絶縁基板４０２の内面には、複数のカソード電極４０４及び電界電子放出素子２０２が積層被着されている。各カソード電極４０４は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２あるいはメッシュ状に形成したアルミ電極等の透光性の電極によって形成されており、絶縁基板４０２の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して外部端子（図示せず）に接続されている。電界電子放出素子２０２は、前記第１の実施の形態と同一のカーボン材料によって形成されている。
【００２３】
また、絶縁基板４０２の内面側（例えば、絶縁基板４０２上又はカソード電極４０４の配線パターン上等の電界電子放出素子２０２以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成されたドット状の複数のスペーサ部材４０６が形成されている。スペーサ部材４０６は、前述したスペーサ部材１０５、２０４と同様に、絶縁基板４０１と絶縁基板４０２間に所定距離の間隔を形成するためのものである。
【００２４】
一方、絶縁基板４０１の内面には、複数のアノード電極４０３及び蛍光体層２０３が積層被着されている。各アノード電極４０３は、Ａｌ等の反射面を持つ金属によって形成されており又、絶縁基板４０１の内面に形成された配線パターン（図示せず）を介して外部端子（図示せず）に接続されている。尚、蛍光体層２０３には、前記第１の実施の形態と同様に、ゲッタ機能を有し、蛍光体を黒色化してコントラストを改善できるカーボン材料、例えば、単層又は多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料を混入するようにしてもよい。
【００２５】
また、絶縁基板４０１の内面側（例えば、絶縁基板４０１上又はアノード電極４０３の配線パターン上等の蛍光体層２０３以外の部分）に、絶縁性材料（例えばガラス）によって形成されたスペーサ部材４０５が形成されている。スペーサ部材４０５は、スペーサ部材４０６と同様に、絶縁基板４０１と絶縁基板４０２間に所定距離の間隔を形成するためのものである。
スペーサ部材４０５とスペーサ部材４０６は相互に対向する位置に形成されており、相互に当接した状態に形成されている。尚、スペーサ部材４０５とスペーサ部材４０６の双方を設けるようにしているが、いずれか一方のスペーサ部材を設けるようにし、該スペーサ部材の先端部を対向する絶縁基板に当接するように構成してもよい。
【００２６】
以上のように構成された蛍光発光型表示器においても、前記第１の実施の形態と同様に、駆動回路（図示せず）によって、表示信号に応じて、アノード電極４０３とカソード電極４０４を選択的に駆動する。このとき、発光駆動するアノード電極４０３とカソード電極４０４間には電界電子放出素子２０２から電子放出が可能な閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を印加して駆動すると共に、前記発光駆動するアノード電極４０３及びカソード電極４０４に隣接するアノード電極４０３及びカソード電極４０４間には前記閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加して駆動する。
【００２７】
これにより、電界電子放出素子２０２から放出される電子ビームが拡がることを抑制できるため、発光駆動されたアノード電極４０３及びカソード電極４０４に対応する蛍光体層２０３のみが発光し、隣接する蛍光体層２０３が発光することを防止することができる。したがって、漏れ発光のない高品位な発光表示を行わせることができる。また、アノード電極４０３は反射面を持つ金属によって形成されているため、輝度を向上させることができる。尚、発光表示は、絶縁基板４０２、カソード電極４０４及び薄い膜状の電界電子放出素子２０２を介して視認される。
【００２８】
以上述べたように、前記各実施の形態に係る蛍光発光型表示器は、第１の絶縁基板（絶縁基板１０１、４０１）及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された第２の絶縁基板（絶縁基板１０２、４０２）とを有する真空気密容器１００と、前記第１の絶縁基板内面に順次積層されたアノード電極１０４、４０３及び蛍光体層２０３と、前記第２の絶縁基板内面に順次積層されたカソード電極２０１、４０４及び電界電子放出素子２０２と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板間を所定間隔に保持するためのスペーサ部材１０５、２０４、４０５、４０６とを備えて成ることを特徴としており、アノード電極１０４、４０３とカソード電極２０１、４０４を表示信号に応じて駆動することにより、前記各電極や蛍光体層２０３の構成パターンに応じて、セグメント表示、グラフィック表示、大画面表示装置の画素表示等、種々の発光表示が行なわれる。したがって、２極管構造であるため、構造が簡単になるという効果を奏する。
【００２９】
電界電子放出素子２０２は、例えば、単層又は多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料を使用することが可能である。前記カーボン材料は微少であり又カーボンナノチューブやカーボンナノファイバにあっては先端部が先鋭であるため、低電圧で高効率な電界放出が可能となり、簡単な構成で、低電圧駆動でも高輝度な蛍光発光型表示器を構成することが可能になる。
【００３０】
また、蛍光体層２０３に前記カーボン材料が含まれるようにすることにより、前記カーボン材料のゲッタ作用により長寿命化が可能になり、又、蛍光体層２０３を黒色化できる程度のカーボン材料を混入することによりコントラストを改善することが可能になる。
さらに、前記第１の絶縁基板１０１を透光性の基板で形成すると共にアノード電極１０４を透光性の電極によって形成することにより、前記第１の絶縁基板１０１を介して発光表示を視認することが可能になる。
さらにまた、前記第２の絶縁基板４０２を透光性の基板で形成すると共にカソード電極４０４を透光性の電極によって形成することにより、前記第２の絶縁基板４０２を介して発光表示を視認することが可能になる。
【００３１】
また、前記第１、第２の絶縁基板１０１、１０２、４０１、４０２を透光性の基板で形成すると共に、アノード電極１０４、４０３及びカソード電極２０１、４０４を前記透光性の電極によって形成することにより、前記第１、第２の絶縁基板１０１、１０２、４０１、４０２のいずれ側からも発光表示を視認することが可能になる。
また、アノード電極１０４、４０３及びカソード電極２０１、４０４の少なくとも一方を、光反射性の電極によって形成すれば、輝度を向上させることが可能になる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態に係る蛍光発光型表示装置は、第１の絶縁基板（絶縁基板１０１、４０１）及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された第２の絶縁基板（絶縁基板１０２、４０２）とを有する真空気密容器１００と、前記第１の絶縁基板内面に積層されたアノード電極１０４、４０３及び蛍光体層２０３と、前記第２の絶縁基板内面に積層されたカソード電極２０１、４０４及び電界電子放出素子２０２と、前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板間を所定間隔に保持するためのスペーサ部材１０５、２０４、４０５、４０６と、アノード電極１０４、４０３及びカソード電極２０１、４０４を選択的に駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、発光駆動する電極１０４、４０３、２０１、４０４に隣接する電極１０４、４０３、２０１、４０４間の電圧を、電界電子放出素子から電子放出が可能な閾値電圧未満に駆動することを特徴としており、構成簡単、薄型化可能で、漏れ発光のない発光表示を行わせることが可能になる。したがって、高精細なグラフィック表示装置を簡単な構成で実現することが可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の蛍光発光型表示器によれば、構成が簡単で薄型化が可能になるという効果を奏する。また、線状のカソードを使用していないため、振動に強いという効果をも奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の部分側断面図である。
【図３】本発明の蛍光発光型表示装置の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る蛍光発光型表示器の部分側断面図である。
【図５】従来の蛍光表示管の側断面図である。
【符号の説明】
１００・・・真空気密容器
１０１、４０１・・・第１の絶縁基板としての絶縁基板
１０２、４０２・・・第２の絶縁基板としての絶縁基板
１０４、４０３・・・アノード電極
２０１、４０４・・・カソード電極
２０２・・・電界電子放出素子
２０３・・・蛍光体層
１０５、２０４、４０５、４０６・・・スペーサ部材
Claims (7)
- 第１の絶縁基板及び前記第１の絶縁基板に対向して配設された透光性の第２の絶縁基板を有する真空気密容器と、
前記第１の絶縁基板内面に積層された光反射性のアノード電極及び蛍光体層と、
前記第２の絶縁基板内面に積層された透光性のカソード電極及びカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子と、
前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板を所定間隔に保持するスペーサ部材とを備えて成り、
前記蛍光体層の発光表示は前記第２の絶縁基板、前記カソード電極及び前記電界電子放出素子を介して視認されることを特徴とする蛍光発光型表示器。 - 前記スペーサ部材は、ドット状の複数のスペーサ部材から成ることを特徴とする請求項１記載の蛍光発光型表示器。
- 前記透光性のカソード電極は、ＩＴＯ又はＳｎＯ２によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光発光型表示器。
- 前記電界電子放出素子は、カーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の蛍光発光型表示器。
- ガラス基板から成る第１の絶縁基板と前記第１の絶縁基板に対向して配設されたガラス基板から成る透光性の第２の絶縁基板と前記第１、第２の絶縁基板の周囲を封着する絶縁性シールガラスとを有する真空気密容器と、
前記第１の絶縁基板内面に積層された光反射性のＡｌ等の金属によって形成されたアノード電極及び蛍光体層と、
前記第２の絶縁基板内面に積層されたＩＴＯ又はＳｎＯ２によって形成されている透光性のカソード電極及びカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを有するカーボン材料によって形成された膜状の電界電子放出素子と、
前記第１、第２の絶縁基板の少なくとも一方の内面側に配設され、前記第１、第２の絶縁基板を所定間隔に保持する絶縁性材料から成るドット状の複数のスペーサ部材とを備えて成り、
前記蛍光体層の発光表示は前記第２の絶縁基板、前記カソード電極及び前記電界電子放山素子を介して視認されることを特徴とする蛍光発光型表示器。 - 前記蛍光体層にカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、フラーレン、ナノパーティクル、ナノカプセル及びカーボンナノホーンの中の少なくとも一つを混入して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の蛍光発光型表示器。
- 少なくとも前記蛍光体層の周囲が黒色化処理された非透光性絶縁層で被われていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の蛍光発光型表示器。
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