JPH11329311A - Fluorescent display device - Google Patents
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- JPH11329311A JPH11329311A JP12866998A JP12866998A JPH11329311A JP H11329311 A JPH11329311 A JP H11329311A JP 12866998 A JP12866998 A JP 12866998A JP 12866998 A JP12866998 A JP 12866998A JP H11329311 A JPH11329311 A JP H11329311A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電子線の衝撃に
よる蛍光体の発光を利用した蛍光表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluorescent display device utilizing light emission of a phosphor by the impact of an electron beam.
【０００２】[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
光体に衝突させてその蛍光体を発光させ、その発光によ
る光を利用する電子管である。この蛍光表示装置は、通
常では、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。そして、
従来では、電子放出部にフィラメントと呼ばれる陰極を
用い、ここより放出される熱電子を蛍光体に衝突発光さ
せていた。このような蛍光表示装置の中で、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。2. Description of the Related Art In a fluorescent display device, electrons emitted from an electron-emitting portion are caused to collide with a phosphor in a vacuum vessel at least one of which is transparent, thereby causing the phosphor to emit light. It is an electron tube. Usually, the fluorescent display device having a triode structure provided with a grid for controlling the function of electrons is most often used. And
Conventionally, a cathode called a filament is used for an electron emission portion, and thermions emitted from the cathode collide with a phosphor to emit light. Among such fluorescent display devices, there is an image tube that constitutes a pixel of a large screen display device.
【０００３】以下、画像管について図２を用いて説明す
る。まず、円筒形のガラスバルブ２０１に、透光性を有
するフェースガラス２０２が低融点フリットガラス２０
３により接着固定され、それらで真空容器（外囲器）を
構成している。そして、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が配置している。そのフェースガラス２０
２は、前面側には凸型レンズ状の球面部２０２ａが形成
され、周縁部には鍔状に段差部２０２ｂが形成されてい
る。また、内面２０２ｃの主要面には、蛍光面２０４お
よびＡｌメタルバック膜２０７が順次積層して形成され
ている。Hereinafter, the picture tube will be described with reference to FIG. First, a face glass 202 having translucency is placed in a cylindrical glass bulb 201 with a low melting point frit glass 20.
3 to form a vacuum container (envelope). The fluorescent screen 204, the anode electrode structure 205, and the cathode structure 206 constituting the electron emission section are arranged therein. The face glass 20
2, a convex lens-shaped spherical portion 202a is formed on the front surface side, and a flange-shaped step portion 202b is formed on the peripheral edge portion. On the main surface of the inner surface 202c, a fluorescent screen 204 and an Al metal back film 207 are sequentially laminated and formed.
【０００４】また、フェースガラス２０２の内面２０２
ｃ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、弾性力を有する接触片２
０７ａの一端側が挿入されている。また、その接触片２
０７ａは、例えばカーボンまた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２０７に接触してフェースガラス２０２の内面２０
２ｃの所定部分に接着固定されている。そして、この接
触片２０７ａの他端側は、ガラスバルブ２０１の内壁面
方向に向けて延在されている。Further, an inner surface 202 of the face glass 202
The contact piece 2 which is formed by processing a thin plate of, for example, stainless steel by a press molding method,
07a is inserted at one end. In addition, the contact piece 2
07a is brought into contact with the Al metal back film 207 by a conductive adhesive made of a mixture of carbon or silver and frit glass, for example.
2c is adhesively fixed to a predetermined portion. The other end of the contact piece 207a extends toward the inner wall surface of the glass bulb 201.
【０００５】一方、ガラスバルブ２０１底部を構成する
ステムガラス２０８には、リードピン２０９ａ〜２０９
ｅが挿通され、加えて、排気管２０８ａが一体的に形成
されている。また、このステムガラス２０８上には、そ
のリードピン２０９ａの先端部に陽極リード２１０が溶
接により固定され、この陽極リード２１０の先端部に円
筒状の陽極電極構体２０５が溶接により固定配置されて
搭載される構造となっている。この陽極電極構体２０５
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２０５ａと、このリング状陽極２
０５ａの外周面に矩形状のステンレス材の薄板を巻き付
けて重ね合った部分を２点で溶接などにより固定させて
円筒形状に形成された円筒状陽極２０５ｂとから構成さ
れている。On the other hand, the stem glass 208 forming the bottom of the glass bulb 201 has lead pins 209 a to 209.
e, and the exhaust pipe 208a is integrally formed. On the stem glass 208, an anode lead 210 is fixed to the tip of the lead pin 209a by welding, and a cylindrical anode electrode assembly 205 is fixed to the tip of the anode lead 210 by welding and mounted. Structure. This anode electrode assembly 205
Is a ring-shaped anode 205a formed by rolling a stainless steel metal wire into a ring shape, and the ring-shaped anode 2
A cylindrical anode 205b formed by winding a rectangular stainless steel thin plate around the outer peripheral surface of 05a and fixing the overlapped portion at two points by welding or the like.
【０００６】また、この陽極電極構体２０５は、陽極リ
ード２１０の先端部に対してリング状陽極２０５ａと所
定の箇所で溶接され、さらに陽極リード２１０の最先端
部分で円筒状陽極２０５ｂの内側との接触部分で溶接さ
れて固定されて配置される構造となっている。さらにこ
のリング状陽極２０５ａの一部には、たとえば溶接など
により、Ｂａゲッター２０５ｃが取り付け固定されて配
置されている。The anode electrode assembly 205 is welded to a tip of the anode lead 210 at a predetermined position with a ring-shaped anode 205a. The structure is such that it is welded and fixed at the contact portion. Further, a Ba getter 205c is attached and fixed to a part of the ring-shaped anode 205a by, for example, welding.
【０００７】また、リードピン２０９ｂ〜２０９ｅの先
端部には、カソードリード２１１ｂ〜２１１ｅが溶接に
より固定され、このカソードリード２１１ｂ〜２１１ｅ
の先端部には、カソード構体２０６が溶接により固定配
置されて搭載される構造となっている。このカソード構
体２０６は、次に示すように構成されている。まず、セ
ラミック基板２０６ａ上の中央部に背面電極２０６ｂが
配置されている。また、その上部に所定の間隔を開けて
フィラメントカソード２０６ｃが固定されている。そし
て、それらを覆うように、メッシュ部２０６ｅを有する
楕円状のグリッドハウジング２０６ｄが、セラミック基
板２０６ａ上に搭載されている。また、メッシュ部２０
６ｅは、蛍光面２０４の方向に球面状に突出した形状と
なっている。[0007] Further, cathode leads 211b to 211e are fixed to the tips of the lead pins 209b to 209e by welding.
The cathode structure 206 is fixedly arranged by welding and mounted at the tip of the. The cathode structure 206 is configured as follows. First, the back electrode 206b is arranged at the center on the ceramic substrate 206a. Further, a filament cathode 206c is fixed at a predetermined interval above the filament cathode 206c. An elliptical grid housing 206d having a mesh portion 206e is mounted on the ceramic substrate 206a so as to cover them. Also, the mesh part 20
6e has a shape protruding spherically in the direction of the fluorescent screen 204.
【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２０９ｃ，２０９ｄに電圧
（加熱電源）を供給することで、カソードリード２１１
ｃ，２１１ｄを介し、フィラメントカソード２０６ｃ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２０９ｂに電圧を供給す
ることで、カソードリード２１１ｂを介し、背面電極２
０６ｂにフィラメントカソード２０６ｃ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２０９
ｅに電圧を供給することで、カソードリード２１１ｅを
介し、フィラメントカソード２０６ｃに対して正の電位
をグリッドハウジング２０６ｄに印加することで、グリ
ッドハウジング２０６ｄのメッシュ部２０６ｅより電子
ビームを放出させる。In the picture tube configured as described above, first, a voltage (heating power source) is supplied to the lead pins 209c and 209d from an external circuit, so that the cathode lead 211 is supplied.
A predetermined potential is applied to the filament cathode 206c via the lines c and 211d so that the thermoelectrons are emitted.
In addition, by supplying a voltage to the lead pin 209b from an external circuit, the back electrode 2 is connected via the cathode lead 211b.
At 06b, a negative potential is applied to the filament cathode 206c. In addition, a lead pin 209 is connected from an external circuit.
By applying a voltage to the grid housing 206d through the cathode lead 211e by applying a voltage to the grid housing 206d, an electron beam is emitted from the mesh portion 206e of the grid housing 206d.
【０００９】そして、外部回路からリードピン２０９ａ
に高電圧を供給し、陽極リード２１０→陽極電極構体２
０５（円筒状陽極２０５ｂ）→接触片２０７ａの経路を
それぞれ導通してＡｌメタルバック膜２０７にその高電
圧が印加された状態とすることで、円筒状陽極２０５ｂ
により放出された電子を加速し、Ａｌメタルバック膜２
０７を貫通させて蛍光面２０４に衝撃させる。この結
果、蛍光面２０４は電子衝撃により励起され、蛍光面２
０４を構成する蛍光体に応じた発光色をフェースガラス
２０２を透過して前面側に発光表示することになる。Then, the lead pin 209a is supplied from an external circuit.
To the anode lead 210 → the anode electrode assembly 2
05 (cylindrical anode 205b) → By making the paths of the contact pieces 207a conductive and applying a high voltage to the Al metal back film 207, the cylindrical anode 205b
Accelerates the electrons emitted by the Al metal back film 2
07 and penetrates the fluorescent screen 204. As a result, the fluorescent screen 204 is excited by the electron impact, and the fluorescent screen 2
The light emission color corresponding to the phosphor constituting the light-transmitting element 04 is transmitted through the face glass 202 and is displayed on the front side.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の蛍光
表示装置に用いられていた電子放出部としてのフィラメ
ント（フィラメントカソード）は、主に、直径７〜２０
μｍのタングステンの細線に、電子放射性物質を塗布し
て形成している。その電子放出物質としては、一般に、
酸化バリウム・酸化カルシウム・酸化ストロンチウムの
いわゆる三元酸化物から構成するようにしている。ここ
で、これら酸化物は、空気中ではきわめて不安定であ
る。このため、フィラメントの作製においては、まず、
炭酸バリウム・炭酸カルシウム・炭酸ストロンチウム
を、タングステン細線に外形が２２〜３５μｍになるよ
うに塗布する。これらは、いわゆる炭酸塩の形である。
そして、それを例えば、上述の画像管製造において各部
品とともに組み込んだ上で、外囲器内を真空排気してエ
ージングする段階で酸化物にしている。The filament (filament cathode) serving as an electron-emitting portion used in a conventional fluorescent display device has a diameter of 7 to 20 mm.
It is formed by applying an electron-emitting substance to a thin tungsten wire of μm. Generally, as the electron-emitting substance,
It is made of a so-called ternary oxide of barium oxide / calcium oxide / strontium oxide. Here, these oxides are extremely unstable in air. For this reason, in producing a filament, first,
Barium carbonate, calcium carbonate, and strontium carbonate are applied to the tungsten wire so that the outer shape becomes 22 to 35 μm. These are in the form of so-called carbonates.
Then, for example, it is assembled together with each component in the above-mentioned picture tube manufacturing, and then the inside of the envelope is evacuated and oxidized at the stage of aging.
【００１１】したがって、従来の蛍光表示装置では、電
子放出部として上述したようなフィラメントを用いるよ
うにしているため、次に示すような問題点があった。ま
ず、非常に細く脆弱なフィラメントを架張して取り付け
組み立てなければならないため、取り扱いに不便があっ
た。また、上述したように、フィラメントカソードを作
製するための工数も非常に多い状態であった。次に、フ
ィラメントカソードから放出される電子流は、フィラメ
ントカソードの温度に大きく左右される。このため、フ
ィラメントカソードの両端支持部からの放熱が大きい
と、フィラメントの位置によって電子流にバラツキが生
じてしまう。これは、用いる蛍光表示装置によっては、
蛍光面の発光にむらが発生する要因となる。また、フィ
ラメントカソードの表面には、前述したように電子放射
性物質が塗布されているが、これが蛍光表示装置の真空
容器内における放出ガスに対して弱く、場合によって
は、短時間に劣化してしまうことがあった。Therefore, in the conventional fluorescent display device, since the above-described filament is used as the electron emitting portion, there are the following problems. First, it is inconvenient to handle because a very thin and fragile filament must be attached and assembled. Further, as described above, the number of steps for producing the filament cathode was very large. Next, the electron flow emitted from the filament cathode depends greatly on the temperature of the filament cathode. For this reason, if the heat radiation from both ends of the filament cathode is large, the electron flow varies depending on the position of the filament. This depends on the fluorescent display device used.
This may cause unevenness in light emission from the phosphor screen. As described above, the surface of the filament cathode is coated with the electron-emitting substance, which is weak against the gas released in the vacuum vessel of the fluorescent display device, and in some cases, deteriorates in a short time. There was something.
【００１２】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、蛍光表示装置の電子放出
部より、長期に安定して信頼性の高い状態で電子が放出
できるようにすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and is intended to stably and reliably emit electrons from an electron emission portion of a fluorescent display device for a long time. The purpose is to do.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明の蛍光表示装置
は、電子放出部を、一端に開口部を有してその開口部が
蛍光面に向けて配置された筒と、その筒内に先端部が蛍
光面側に向かって充填された円筒状のグラファイトの層
からなるカーボンナノチューブと、その筒の開口部側に
配置され、カーボンナノチューブ先端より電子を引き出
すための電子引き出し電極とから構成するようにした。
このように構成したので、電子放出部においては、カー
ボンナノチューブと電子引き出し電極との間に電位を印
加すると、カーボンナノチューブの先端に高電界が集中
して電子が引き出される。According to the present invention, there is provided a fluorescent display device comprising: a tube having an electron emission portion having an opening at one end and having the opening facing the phosphor screen; The carbon nanotube is composed of a cylindrical graphite layer filled in toward the phosphor screen, and an electron extraction electrode arranged on the opening side of the cylinder to extract electrons from the carbon nanotube tip. I made it.
With this configuration, in the electron emission portion, when a potential is applied between the carbon nanotube and the electron extraction electrode, a high electric field is concentrated on the tip of the carbon nanotube and electrons are extracted.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態にお
ける蛍光表示装置である画像管の構成を示す構成図であ
る。以下、この実施の形態における画像管の構成につい
て、その製造方法とともに説明すると、まず、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により接着固定され、真空容器（外
囲器）が構成されている。そして、この中に、蛍光面１
０４、陽極電極構体１０５、および電子放出部を構成す
るカソード構体１０６を配置している。なお、当然であ
るが、それら蛍光面１０４、陽極電極構体１０５、およ
び、電子放出部を構成するカソード構体１０６を配置し
た後で、フェースガラス１０２をガラスバルブ１０１に
接着固定する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an image tube which is a fluorescent display device according to an embodiment of the present invention. The structure of the picture tube according to this embodiment will be described below together with the manufacturing method. First, a face glass 102 is bonded and fixed to a cylindrical glass bulb 101 with a low-melting frit glass 103, and a vacuum vessel (envelope) Is configured. And the fluorescent screen 1
04, an anode electrode structure 105, and a cathode structure 106 constituting an electron emitting portion. 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.
【００１５】そのフェースガラス１０２は、前面側には
凸型レンズ状の球面部１０２ａが形成され、周縁部には
鍔状に段差部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１（ｂ）に示すよ
うに、その周辺部分の一部に窪み状の凹部１０２ｄ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Ａ
ｌメタルバック膜１０７が形成されている。The face glass 102 has a convex lens-shaped spherical portion 102a formed on the front side, and a flange-shaped step portion 102b formed at the peripheral edge. As shown in FIG. 1B, the inner surface 102c of the face glass 102 is formed with a concave portion 102d in a part of a peripheral portion thereof. The main surface of the inner surface 102c includes:
A fluorescent screen 104 is formed, and A
An l metal back film 107 is formed.
【００１６】なお、凹部１０２ｄ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１０２ｄ内には、弾性
力を有する接触片１０７ａの一端側が挿入されている。
この接触辺１０７ａ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する。また、この接触片
１０７ａは、例えばカーボンまた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、その凹部１０
２ｄ部分に接着固定されている。そして、この接触片１
０７ａ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。The fluorescent screen 104 is not formed in the recess 102d, and only the Al metal back film 107 is formed. One end of the contact piece 107a having elasticity is inserted into the concave portion 102d.
The contact side 107a is formed by processing a thin plate of, for example, a stainless steel material by a press molding method. The contact piece 107a is made of a conductive adhesive made of, for example, a mixture of carbon or silver and frit glass.
It is adhesively fixed to the 2d portion. And this contact piece 1
The other end of 07a extends toward the inner wall surface of the glass bulb 101.
【００１７】ところで、蛍光面１０４は、白色蛍光体と
して、例えば、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ＋Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ混合蛍光
体を溶媒に溶かした溶材を約２０μｍ程度の厚さに内面
１０２ｃに印刷塗布し、これを乾燥することで形成す
る。なお、凹部１０２ｄ内には蛍光面１０４は塗布しな
い状態としておく。また、蛍光面１０４表面には、蒸着
により約厚さ１５０ｎｍ程度にアルミニウム膜を成膜す
ることで、Ａｌメタルバック膜１０７を形成する。ここ
で、凹部１０２ｄ内には蛍光面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。On the inner surface 102c, the phosphor screen 104 is printed as a white phosphor, for example, with a solution material obtained by dissolving a mixed phosphor of Y 2 O 2 S: Tb + Y 2 O 3 : Eu in a solvent to a thickness of about 20 μm. It is formed by applying and drying this. The fluorescent screen 104 is not coated in the recess 102d. An Al metal back film 107 is formed on the surface of the fluorescent screen 104 by depositing an aluminum film to a thickness of about 150 nm by vapor deposition. Here, since the phosphor screen 104 is not applied in the recess 102d, only the Al metal back film 107 is formed.
【００１８】なお、このＡｌメタルバック膜１０７の厚
さは薄すぎると、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に対する電子ビームの電子の侵入が阻害されて発
光が小さくなる。したがって、Ａｌメタルバック膜１０
７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は厚さを約１５
０ｎｍ程度とした方がよい。なお、それら蛍光面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３
０分程度空気中で焼成し、塗布膜中の溶媒類を除去す
る。If the thickness of the Al metal back film 107 is too small, the number of pinholes increases and the reflection of the phosphor screen 104 decreases. On the other hand, if the thickness is too large, the penetration of the electrons of the electron beam into the phosphor screen 104 is inhibited, and the light emission decreases. Therefore, the Al metal back film 10
Control of the thickness of 7 is important. Therefore, as described above, the Al metal back film 107 has a thickness of about 15
It is better to be about 0 nm. The fluorescent screen 104
After the formation of the Al metal back film 107, the face glass 102 is heated at 560.degree.
Baking in air for about 0 minutes to remove the solvents in the coating film.
【００１９】そして、例えば、直径約２０mm，長さ約５
０mmの両端が切断されたガラスバルブ１０１の一方の開
口端に、フェースガラス１０２の周縁部に形成された鍔
状の段差部１０２ｂ部分が、低融点フリットガラス１０
３により接着固定されている。一方、ガラスバルブ１０
１底部を構成するステムガラス１０８には、リードピン
１０９が挿通され排気管１０８ａが一体的に形成されて
いる。また、このステムガラス１０８上には、そのリー
ドピン１０９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
置されて搭載される構造となっている。Then, for example, a diameter of about 20 mm and a length of about 5
At one opening end of a glass bulb 101 having both ends cut by 0 mm, a flange-shaped stepped portion 102b formed on the peripheral portion of the face glass 102 is provided with a low melting point frit glass 10.
3 is used for bonding and fixing. On the other hand, the glass bulb 10
An exhaust pipe 108a is formed integrally with a stem glass 108 constituting one bottom portion, through which a lead pin 109 is inserted. On the stem glass 108, an anode lead 110 is fixed to the tip of the lead pin 109 by welding, and a cylindrical anode electrode assembly (electron acceleration electrode) 105 is fixed to the tip of the anode lead 110 by welding. The structure is arranged and mounted.
【００２０】この陽極電極構体１０５は、次の部分から
構成されている。まず、例えばステンレス材の金属線
（線径約０．５ｍｍ）をリング状に丸めて成形されたリ
ング状陽極１０５ａ。このリング状陽極１０５ａの外周
面に、矩形状のステンレス材の薄板（板厚０．０１〜
０．０２mm）を巻き付けて重ね合った部分を２点で溶接
などにより固定させて円筒形状に形成された円筒状陽極
１０５ｂ。The anode electrode structure 105 is composed of the following parts. First, a ring-shaped anode 105a is formed by rolling a metal wire (wire diameter of about 0.5 mm) of, for example, stainless steel into a ring shape. A thin stainless steel plate (having a thickness of 0.01 to
0.02 mm) and a cylindrical anode 105b formed in a cylindrical shape by fixing the overlapped portion at two points by welding or the like.
【００２１】また、この陽極電極構体１０５は、陽極リ
ード１１０の先端部に対してリング状陽極１０５ａと所
定の箇所で溶接され、さらに、陽極リード１１０の最先
端部分で円筒状陽極１０５ｂの内側との接触部分で溶接
されて固定されて配置される構造となっている。さらに
このリング状陽極１０５ａの一部には、Ｂａゲッター１
０５ｃが溶接などにより取り付け固定されて配置されて
いる。なお、図１（ａ）において、陽極電極構体１０５
やリードピン１０９に関しては、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。The anode electrode assembly 105 is welded to a tip of the anode lead 110 at a predetermined position with a ring-shaped anode 105a. Are welded and fixedly arranged at the contact portions. Further, a Ba getter 1 is provided on a part of the ring-shaped anode 105a.
05c is attached and fixed by welding or the like. In FIG. 1A, the anode electrode assembly 105
No cross section is shown for the lead pins 109.
The above is almost the same as the conventional picture tube.
【００２２】また、ステムガラス１０８には、リードピ
ン１０９ａ，１０９ｂも挿通され、リードピン１０９
ａ，１０９ｂの先端部には、カソードリード１１１ａ，
１１１ｂが溶接により固定され、このカソードリード１
１１ａ，１１１ｂ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搭載される構造となってい
る。このカソード構体１０６は、次に示すように構成さ
れている。まず、セラミック基板１０６ａ上に、絶縁材
料からなる筒１２１が配置され、その筒１２１の底部お
よび内部側面には電極膜１２２が形成されている。な
お、図示していないが、電極膜１２２はカソードリード
１１１ａに接続されている。The stem glass 108 also has lead pins 109a and 109b inserted therethrough.
a, 109b are connected to the cathode leads 111a,
111b is fixed by welding.
A cathode structure 106 is fixedly arranged by welding and mounted on the distal ends of 11a and 111b. The cathode structure 106 is configured as follows. First, a cylinder 121 made of an insulating material is arranged on a ceramic substrate 106a, and an electrode film 122 is formed on a bottom portion and an inner side surface of the cylinder 121. Although not shown, the electrode film 122 is connected to the cathode lead 111a.
【００２３】そして、内面に電極膜１２２が形成された
筒１２１内部には、図１（ｂ）に拡大表示したように、
カーボンナノチューブの集合体からなる長さ数μｍから
数ｍｍの針形状の柱状グラファイト１２３が、その長手
方向をほぼ蛍光面１０４の方向に向けて充填されてい
る。そして、それらを覆うように、メッシュ部（電子引
き出し電極）１０６ｅを備えたハウジング１０６ｄが配
置されている。この柱状グラファイト１２３は、図１
（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ１２３ａ
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１（ｂ）は、柱状グラファイト１２３を途中
で切った断面をみる斜視図である。Then, inside the cylinder 121 having the electrode film 122 formed on the inner surface, as shown in FIG.
Needle-shaped columnar graphite 123 having a length of several μm to several mm, which is made of an aggregate of carbon nanotubes, is filled with its longitudinal direction substantially in the direction of the fluorescent screen 104. A housing 106d having a mesh portion (electron extraction electrode) 106e is arranged so as to cover them. This columnar graphite 123 is shown in FIG.
As shown in (b), the carbon nanotubes 123a
Are structures that are gathered in almost the same direction. FIG. 1B is a perspective view showing a cross section of the columnar graphite 123 cut in the middle.
【００２４】そして、カーボンナノチューブ１２３ａ
は、例えば図１（ｃ）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１μｍオーダである。そして、図１
（ｄ）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。なお、おれることで先端が閉じていな
い場合もある。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したときに、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さ
れる。Then, the carbon nanotubes 123a
As shown in, for example, FIG. 1 (c), is completely graphitized to form a cylindrical shape, has a diameter of about 4 to 50 nm, and a length of the order of 1 μm. And FIG.
As shown in (d), the tip is closed by the entry of the five-membered ring. Note that the tip may not be closed due to being on. When a DC arc discharge is caused in a state where two carbon electrodes are separated from each other by about 1 to 2 mm in helium gas, the carbon on the anode side evaporates and aggregates on the tip of the carbon electrode on the cathode side. Formed in objects.
【００２５】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
持続させると、陽極の炭素電極の直径とほぼ同じ径をも
つ円柱状の堆積物が、陰極先端に形成される。その円柱
状の堆積物は、外側の固い殻と、その内側のもろくて黒
い芯との２つの領域から構成されている。そして、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。その繊維状の組織が、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。なお、外側の固い殻
は、グラファイトの多結晶体である。That is, the gap between the carbon electrodes is 1 mm.
When a stable arc discharge is sustained in helium with the temperature maintained to a certain degree, 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. The columnar deposit is composed of two regions: a hard shell on the outside and a fragile black core on the inside. The inner core has a fibrous structure extending in the longitudinal direction of the sediment column. The fibrous structure is the above-described columnar graphite, and columnar graphite can be obtained by cutting out a sediment column or the like. The outer hard shell is a graphite polycrystal.
【００２６】そして、そ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。そのカーボンナノチューブは、図１（ｃ），
（ｄ）では模式的に示したようにグラファイトの単層が
円筒状に閉じた形状の他に、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がある。そ
して、それらの中心部分は、空洞となっている。Then, in the columnar graphite,
A plurality of carbon nanotubes are aggregated together with carbon polyhedral fine particles (nanopolyhedoron). The carbon nanotube is shown in FIG.
In (d), as shown schematically, in addition to the shape in which a single layer of graphite is closed in a cylindrical shape, a plurality of graphite layers are stacked in a nested structure, and each graphite layer is closed in a cylindrical shape. Some shapes have a multilayer structure. And the center part of them is hollow.
【００２７】以上示したように、この実施の形態におい
ては、カーボンナノチューブ１２３ａからなる柱状グラ
ファイト１２３が充填された筒１２１をセラミック基板
１０６ａ上に固定配置し、そして、それらを覆うよう
に、ハウジング１０６ｄをセラミック基板１０６ａ上に
搭載した状態とすることでカソード構体１０６を構成す
るようにした。なお、メッシュ部１０６ｅは、蛍光面１
０４の方向にわずかに球面状に突出した形状となってい
る。なお、メッシュ部１０６ｅは、平板状であってもよ
い。また、このハウジング１０６ｄは、板厚が約１００
μｍ程度のステンレス板材をプレス成形することにより
形成されている。また、メッシュ部１０６ｅは、例えば
縦方向寸法が約６mm，横方向寸法が約４mmとされ、高さ
が約１．２５mmの大きさで形成されている。そして、メ
ッシュ部１０６ｅは、筒１２１上部より０．５〜１ｍｍ
程度離間した状態とする。なお、これらの間隔は、接触
しない状態でなるべく近づけた方がよい。As described above, in this embodiment, the cylinder 121 filled with the columnar graphite 123 composed of the carbon nanotubes 123a is fixedly arranged on the ceramic substrate 106a, and the housing 106d is covered so as to cover them. Is mounted on the ceramic substrate 106a to form the cathode assembly 106. Note that the mesh portion 106 e is
It has a shape slightly projecting spherically in the direction of 04. Note that the mesh portion 106e may have a flat plate shape. The housing 106d has a thickness of about 100
It is formed by press-forming a stainless steel plate material of about μm. The mesh portion 106e has a vertical dimension of about 6 mm, a horizontal dimension of about 4 mm, and a height of about 1.25 mm. And the mesh part 106e is 0.5 to 1 mm from the upper part of the cylinder 121.
It is in a state where they are separated from each other. In addition, it is better to make these intervals as close as possible without contact.
【００２８】以上示したように構成されるこの実施の形
態における画像管は、まず、外部回路からリードピン１
０９ａ，１０９ｂに電圧を供給することで、カソードリ
ード１１１ａ，１１１ｂを介し、電極膜１２２とハウジ
ング１０６ｄとの間に電界をかける。そして、このこと
により、電極膜１２２に接触して筒１２１に充填された
柱状グラファイト１２３のカーボンナノチューブ先端に
高電界を集中させ、電子を引き出してメッシュ部１０６
ｅより放出させる。すなわち、この実施の形態では、柱
状グラファイト１２３のカーボンナノチューブ１２３ａ
をエミッタとした電界放出型の冷陰極電子源に、カソー
ド構体１０６を構成した。The picture tube according to the present embodiment configured as described above is constructed by first connecting the lead pin 1 from an external circuit.
By supplying a voltage to the electrodes 09a and 109b, an electric field is applied between the electrode film 122 and the housing 106d via the cathode leads 111a and 111b. As a result, a high electric field is concentrated on the tip of the carbon nanotube of the columnar graphite 123 filled in the cylinder 121 in contact with the electrode film 122, and electrons are extracted to form the mesh portion 106.
e. That is, in this embodiment, the carbon nanotubes 123a of the columnar graphite 123 are used.
The cathode assembly 106 was configured as a field emission type cold cathode electron source using as an emitter.
【００２９】そして、外部回路からリードピン１０９に
高電圧を供給し、陽極リード１１０→陽極電極構体１０
５（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１０
７を貫通させて蛍光面１０４に衝撃させる。この結果、
蛍光面１０４は電子衝撃により励起され、蛍光面１０４
を構成する蛍光体に応じた発光色を、フェースガラス１
０２を透過して前面側に発光表示することになる。Then, a high voltage is supplied from an external circuit to the lead pin 109, and the anode lead 110 → the anode electrode assembly 10
5 (cylindrical anode 105b) → Electric electrons are accelerated by the cylindrical anode 105b by conducting the respective paths of the contact pieces 107a and applying a high voltage to the Al metal back film 107, Al metal back film 10
7 and penetrates the fluorescent screen 104. As a result,
The phosphor screen 104 is excited by the electron impact,
The emission color corresponding to the phosphor constituting the face glass 1
02, light is displayed on the front side.
【００３０】以上示したように、この実施の形態によれ
ば、電子放出部をカーボンナノチューブから構成し、こ
れを電界放出型冷陰極電子源として用いるようにした。
したがって、この実施の形態によれば、電子放出部は、
フィラメントのような脆弱な部品を用いるようにしてい
ないので、取り扱いが容易で、真空容器内における放出
ガスによる劣化などがない。また、フィラメントの加熱
電源も必要がないので、リードピンの数が減らせ、消費
電力も抑制できるようになる。As described above, according to this embodiment, the electron-emitting portion is made of carbon nanotubes, and this is used as a field emission cold cathode electron source.
Therefore, according to this embodiment, the electron-emitting portion
Since a fragile component such as a filament is not used, it is easy to handle, and there is no deterioration due to the released gas in the vacuum vessel. Also, since there is no need for a heating power supply for the filament, the number of lead pins can be reduced and power consumption can be suppressed.
【００３１】加えて、そのカーボンナノチューブを、筒
１２１に充填するようにしたので、筒１２１に充填され
たカーボンナノチューブから放出される電子は、筒１２
１の開口部から飛び出していくことになる。すなわち、
筒１２１の開口部が絞りのように作用し、充填されてい
るカーボンナノチューブから放出される電子の飛行方向
をより狭い領域にまとめるようにしている。この結果、
筒１２１に充填されたカーボンナノチューブから放出さ
れる電子は、より多くが蛍光面１０４方向に飛行してい
くことになる。そして、充填している表面を、筒１２１
の開口部平面より筒１２１内側とすることで、その絞り
の効果をより高めることができる。In addition, since the carbon nanotubes are filled in the cylinder 121, the electrons emitted from the carbon nanotubes filled in the cylinder 121 are not filled in the cylinder 12.
1 will protrude from the opening. That is,
The opening of the cylinder 121 acts like a diaphragm, so that the flight direction of the electrons emitted from the filled carbon nanotubes is collected in a narrower area. As a result,
More electrons emitted from the carbon nanotubes filled in the cylinder 121 fly toward the fluorescent screen 104. Then, the filling surface is replaced with a cylinder 121.
The effect of the aperture can be further enhanced by setting the inside of the cylinder 121 from the plane of the opening.
【００３２】筒内に充填するのではなく、平面的な電極
上にカーボンナノチューブを配置しただけでは、放出さ
れた電子が蛍光面１０４方向に飛行する割合が１０％程
度と少ない。しかしながら、上述したように、筒１２１
内にカーボンナノチューブ（柱状グラファイト１２３）
を充填して電子放出部とすれば、放出された電子が蛍光
面１０４方向に飛行する割合を６０％以上に増加させる
ことができる。この結果、同じ電圧を印加するようにし
ても、より多くの発光光を得ることができるようにな
る。If carbon nanotubes are simply placed on a planar electrode instead of being filled in a cylinder, the ratio of emitted electrons flying toward the fluorescent screen 104 is as small as about 10%. However, as described above, the cylinder 121
Inside carbon nanotube (columnar graphite 123)
Is filled to form an electron emitting portion, the ratio of emitted electrons flying toward the phosphor screen 104 can be increased to 60% or more. As a result, even if the same voltage is applied, more emitted light can be obtained.
【００３３】なお、上述では、筒を絶縁材料から構成
し、その内面に電極膜を形成するようにしたが、これに
限るものではなく、筒を導電性材料から構成するように
してもよい。このようにすることで、筒内面に電極膜を
新たに形成する必要がなくなる。また、上記実施の形態
では、画像管について説明したが、これに限るものでは
ない。この発明は、真空容器内に蛍光体からなる発光部
と、これを発光させるための電子放出源とを備えた、そ
の他の蛍光表示装置にも適用できることはいうまでもな
い。例えば、フェースガラスと蛍光面との間に光学フィ
ルターを配置し、発光色を変化させた画像管にも同様に
適用できる。また、同一の真空容器内に、複数の蛍光面
を備えて多色化をした画像管にも同様に適用できる。ま
た、所望の形状とした蛍光面により、所望の形状のキャ
ラクタを表示する平型管に適用することも可能である。In the above description, the cylinder is made of an insulating material, and the electrode film is formed on the inner surface. However, the present invention is not limited to this, and the cylinder may be made of a conductive material. This eliminates the need to newly form an electrode film on the inner surface of the cylinder. Further, in the above embodiment, the picture tube has been described, but the present invention is not limited to this. It is needless to say that the present invention can be applied to other fluorescent display devices provided with a light emitting portion made of a phosphor in a vacuum vessel and an electron emission source for emitting the light. For example, the present invention can be similarly applied to a picture tube in which an optical filter is arranged between a face glass and a fluorescent screen to change the emission color. Further, the present invention can be similarly applied to a multicolored image tube provided with a plurality of fluorescent screens in the same vacuum vessel. Further, it is also possible to apply the present invention to a flat tube displaying a character having a desired shape by using a fluorescent screen having a desired shape.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、電
子放出部を、一端に開口部を有してその開口部が蛍光面
に向けて配置された筒と、その筒内に先端部が蛍光面側
に向かって充填された円筒状のグラファイトの層からな
るカーボンナノチューブと、その筒の開口部側に配置さ
れ、カーボンナノチューブ先端より電子を引き出すため
の電子引き出し電極とから構成するようにした。このよ
うに構成したので、電子放出部は、カーボンナノチュー
ブと電子引き出し電極との間に電位を印加すると、カー
ボンナノチューブの先端に高電界が集中して電子が引き
出される電界放出型冷陰極電子源となる。そして、この
発明によれば、フィラメントなどや化学的に不安定な電
子放射性物質などの脆弱な部品を用いることなく電子放
出部を構成するようにしたので、まず、取り扱いが容易
になり、また、劣化しにくいものとなる。この結果、こ
の発明によれば、長期に安定して信頼性の高い状態で電
子が放出できるようになるという効果がある。As described above, according to the present invention, the electron-emitting portion has a tube having an opening at one end and having the opening facing the phosphor screen, and a tip in the tube. The carbon nanotube was formed of a cylindrical graphite layer filled toward the phosphor screen side, and an electron extraction electrode for extracting electrons from the tip of the carbon nanotube disposed on the opening side of the cylinder. . With this configuration, the electron-emitting portion has a field-emission cold-cathode electron source in which when a potential is applied between the carbon nanotube and the electron extraction electrode, a high electric field is concentrated at the tip of the carbon nanotube to extract electrons. Become. According to the present invention, the electron-emitting portion is configured without using a fragile component such as a filament or a chemically unstable electron-emitting substance. It is difficult to deteriorate. As a result, according to the present invention, there is an effect that electrons can be stably emitted for a long time in a highly reliable state.
【図１】 この発明による画像管の構成を示す構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a picture tube according to the present invention.
【図２】 従来の画像管の構成を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional picture tube.
１０１…ガラスバルブ、１０２…フェースガラス、１０
３…低融点フリットガラス、１０４…蛍光面、１０５…
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…カソード
構体、１０６ａ…セラミック基板、１０６ｄ…ハウジン
グ、１０６ｅ…メッシュ部（電子引き出し電極）、１０
７…Ａｌメタルバック膜、１０７ａ…接触片、１０８…
ステムガラス、１０８ａ…排気管、１０９，１０９ａ，
１０９ｂ…リードピン、１１０…陽極リード、１１１
ａ，１１１ｂ…カソードリード、１２１…筒、１２２…
電極膜、１２３…柱状グラファイト、１２３ａ…カーボ
ンナノチューブ。101: glass bulb, 102: face glass, 10
3 ... low melting point frit glass, 104 ... phosphor screen, 105 ...
Anode electrode structure, 105a: ring-shaped anode, 105b: cylindrical anode, 105c: Ba getter, 106: cathode structure, 106a: ceramic substrate, 106d: housing, 106e: mesh part (electron extraction electrode), 10
7 ... Al metal back film, 107a ... contact piece, 108 ...
Stem glass, 108a ... exhaust pipe, 109, 109a,
109b: lead pin, 110: anode lead, 111
a, 111b: cathode lead, 121: cylinder, 122:
Electrode film, 123 ... columnar graphite, 123a ... carbon nanotube.
Claims (9)
を有して内部が真空排気された外囲器と、 前記表示面の内側に形成された蛍光体からなる蛍光面
と、 前記外囲器内部に配置されて前記蛍光面に対して電子を
放出する電子放出部とから構成され、 前記電子放出部は、 一端に開口部を有してその開口部が前記蛍光面に向けて
配置された筒と、 その筒内に先端部が前記蛍光面側に向かって充填された
円筒状のグラファイトの層からなるカーボンナノチュー
ブと、 前記筒の開口部側に配置され、前記カーボンナノチュー
ブ先端より電子を引き出すための電子引き出し電極とか
ら構成されていることを特徴とする蛍光表示装置。1. An envelope having a light-transmitting display surface at least partially evacuated to the inside, a phosphor screen made of a phosphor formed inside the display surface, and An electron emission portion that is disposed inside the envelope and emits electrons to the phosphor screen. The electron emission portion has an opening at one end, and the opening is arranged toward the phosphor screen. And a carbon nanotube formed of a cylindrical graphite layer, the tip of which is filled toward the phosphor screen side in the tube, and a carbon nanotube disposed on the opening side of the tube and having an electron from the carbon nanotube tip. A fluorescent display device, comprising: an electron extraction electrode for extracting the light.
ファイトを構成していることを特徴とする蛍光表示装
置。2. The fluorescent display device according to claim 1, wherein a plurality of the carbon nanotubes are assembled to form a columnar graphite.
けて配置されていることを特徴とする蛍光表示装置。3. The fluorescent display device according to claim 2, wherein the columnar graphite has a front end disposed toward the fluorescent screen.
て、 前記蛍光面に所定の電位が印加されることを特徴とする
蛍光表示装置。4. The fluorescent display device according to claim 1, wherein a predetermined potential is applied to said fluorescent screen.
て、 前記引き出し電極は、前記蛍光面と前記筒との間に配置
されることを特徴とする蛍光表示装置。5. The fluorescent display device according to claim 1, wherein said extraction electrode is disposed between said fluorescent screen and said tube.
て、 前記引き出し電極は、前記蛍光面と前記表示面との間に
配置されることを特徴とする蛍光表示装置。6. The fluorescent display device according to claim 1, wherein the extraction electrode is disposed between the fluorescent screen and the display surface.
て、 前記蛍光面と前記表示面との間に光学フィルターが配置
されることを特徴とする蛍光表示装置。7. The fluorescent display device according to claim 1, wherein an optical filter is disposed between said fluorescent screen and said display surface.
て、 前記蛍光面表面に形成された金属膜と、 前記蛍光面と前記電子引き出し電極との間に配置され、
前記電子引き出し電極より高い電位が印加される電子加
速電極とを備えたことを特徴とする蛍光表示装置。8. The fluorescent display device according to claim 1, further comprising: a metal film formed on a surface of the phosphor screen; and a metal film disposed between the phosphor screen and the electron extraction electrode.
A fluorescent display device, comprising: an electron acceleration electrode to which a higher potential is applied than the electron extraction electrode.
いることを特徴とする蛍光表示装置。9. The fluorescent display device according to claim 8, wherein the metal film and the electron acceleration electrode are electrically connected.
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|---|---|---|---|
| JP12866998A JP3790044B2 (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Fluorescent display device |
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|---|---|
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| JP3790044B2 (en) | 2006-06-28 |
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