JP2002304961A - 両面発光型蛍光発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数がより少なく、構造が簡単で、製造
がより容易で、消費電力がより少なく、表示装置の大型
化が容易で、発光部の輝度ムラを低減した両面発光型蛍
光発光装置を提供する。 【解決手段】 カソード基板１と、カソード基板１の一
方の面に対向して配置されると共にカソード基板１に対
向した面に蛍光体９を塗布した第１アノード電極８を有
する第１アノード基板２と、カソード基板１の他方の面
に対向して配置されると共にカソード基板１に対向した
面に蛍光体９を塗布した第２アノード電極１０を有する
第２アノード基板３からなる外囲器を有する両面発光型
蛍光発光装置において、カソード基板１は第１アノード
電極８及び第２アノード電極１０に各々対向すると共に
選択的にアドレス可能な電界放出カソードからなるエミ
ッタ７を基板両面に形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カソード基板を挟
んで対向した第１アノード基板及び第２アノード基板
に、蛍光体を被着したアノード電極をそれぞれ形成した
両面発光型蛍光発光装置に関する。特に、表示装置とし
て使用される両面発光型蛍光表示装置に好適である。

【０００２】

【従来の技術】以下、両面発光型蛍光表示装置を例にし
て説明を行う。従来、両面発光型蛍光表示装置として、
基板と蓋にそれぞれ蛍光体を塗布したアノード電極を形
成し、それぞれのアノード電極に別々のグリッドを配置
し、両グリッドの間にフィラメントを張架した３極管構
造のものが知られている（特公昭５６−１１９８８号参
照）。

【０００３】図８は、従来の両面発光型蛍光表示装置の
断面図である。基板１０１と蓋１０２から外囲器が構成
されている。基板１０１には、蛍光体１０３を塗布した
棒状セグメント電極（アノード電極）１０４からなる第
１表示部を形成し、その第１表示部に金属製の立体構造
グリッド１０５を対向配置している。蓋１０２には、蛍
光体１０６を塗布した日の字状７セグメント電極（アノ
ード電極）１０７からなる第２表示部を形成し、その第
２表示部に金属製の立体構造グリッド１０８を対向配置
している。両グリッド１０５，１０８の間に、表面に電
子放出物質を被着した細長い線状の酸化物カソードフィ
ラメント（熱陰極）１０９を張架している。フィラメン
ト１０９は、基板１０１に固定された金属製の立体構造
を有するフィラメント支持部材１１０に取り付けてい
る。グリッド１０５，１０８は、フィラメント１０９か
ら両セグメント電極１０４，１０７への電子を制御す
る。これにより、各セグメント電極１０４，１０７に塗
布した蛍光体１０３，１０６からの発光を、蓋１０２を
通して外囲器の片側の面から観察している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した特公昭５６−
１１９８８号に記載された両面発光型蛍光表示装置に
は、次のような問題点があった。

【０００５】 各表示部（セグメント電極）に対向さ
せて金属製の立体構造グリッドを配置しているため、部
品数が多くなり、構造が複雑で、かつ蛍光表示装置の薄
型化、軽量化が困難。 蛍光表示装置を組み立てる際、グリッドとアノード
電極との位置合わせが難しい等、製造工程が複雑。 金属製の立体構造グリッドによる無駄な消費電力
（無効電流）が多くなる。 フィラメント（熱陰極）は振動に弱く、表示装置の
大型化が困難。 フィラメント（熱陰極）は線状電子源であり、フィ
ラメント直下にある蛍光体の発光とフィラメントから離
れた位置にある蛍光体の発光に違いが生じるため、発光
部に輝度ムラが生じる。

【０００６】本発明は、以上説明した問題点に鑑みて成
されたものであり、部品点数がより少なく、構造が簡単
であり、製造がより容易で、消費電力がより少なく、表
示装置の大型化が容易で、発光部の輝度ムラを低減した
両面発光型蛍光発光装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された両
面発光型蛍光発光装置は、カソード基板と、前記カソー
ド基板の一方の面に対向して配置されると共に前記カソ
ード基板に対向した面に蛍光体を塗布した第１アノード
電極を有する第１アノード基板と、前記カソード基板の
他方の面に対向して配置されると共に前記カソード基板
に対向した面に蛍光体を塗布した第２アノード電極を有
する第２アノード基板を有する真空外囲器を備え、前記
カソード基板は、前記第１アノード電極及び前記第２ア
ノード電極に各々対向する電子源（面状カソード）を両
面に形成したことを特徴としている。

【０００８】請求項２に記載された両面発光型蛍光発光
装置は、請求項１記載の両面発光型蛍光発光装置におい
て、前記電子源（面状カソード）は、前記カソード基板
上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に
形成されたエミッタからなることを特徴としている。

【０００９】請求項３に記載された両面発光型蛍光発光
装置は、請求項１記載の両面発光型蛍光発光装置におい
て、前記電子源（面状カソード）は、前記カソード基板
上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に
絶縁層を介して形成されたゲート電極と、前記カソード
電極と前記ゲート電極とが重なる領域又は交差する領域
の所定領域の前記絶縁層と前記ゲート電極に開口部を形
成し、該開口部内の前記カソード電極上に形成されたエ
ミッタからなることを特徴としている。

【００１０】請求項４に記載された両面発光型蛍光発光
装置は、請求項２又は３記載の両面発光型蛍光発光装置
において、前記エミッタは、高融点金属又はＳｉ又は金
属化合物又はカーボン材料又はナノカーボン（カーボン
ナノチューブ，カーボンナノファイバー，グラファイト
ナノファイバー，ナノホーン）又はダイヤモンドライク
カーボン又はカーボン薄膜からなる電界電子放出電子源
又はそのアレイであることを特徴としている。

【００１１】請求項５に記載された両面発光型蛍光発光
装置は、請求項１記載の両面発光型蛍光発光装置におい
て、前記カソード基板は、少なくとも気密容器内の基板
の１部に貫通孔部を有することを特徴としている。

【００１２】請求項６に記載された両面発光型蛍光発光
装置は、請求項５記載の両面発光型蛍光発光装置におい
て、前記貫通孔部にゲッターを配設したことを特徴とし
ている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本発明は図示の構成に限定
されるわけではなく、様々な設計変更が可能である。

【００１４】図１乃至図４を参照して、本発明の第１の
実施の形態を説明する。図１は、本発明の両面発光型蛍
光発光装置の全体構造を示す平面図である。図２は、図
１に示す両面発光型蛍光発光装置のＡ−Ａ方向の断面図
である。図３は、図１に示す両面発光型蛍光発光装置の
Ｂ−Ｂ方向の断面図である。尚、図１乃至図３では、カ
ソード基板１，第１アノード基板２，第２アノード基板
３，スペーサー部材４からなる外囲器のみを図示してい
る。

【００１５】図１に示すように、両面発光型蛍光発光装
置は、内部が真空状態とされた薄型パネル状の外囲器を
有している。外囲器は、カソード基板１と、前記カソー
ド基板１の一方の面に微小な間隔をおいて対向配置され
た第１アノード基板２と、前記カソード基板１の他方の
面（第１アノード基板２と反対側の面）に微小な間隔を
おいて対向配置された第２アノード基板３と、３つの基
板１，２，３の外周部分をスペーサー部材４により封着
した構造となっている。

【００１６】各基板１，２，３は、ガラス等の透光性及
び絶縁性を有する基板等からなる。透光性が不要な基板
については、セラミックス等の絶縁性を有する基板等で
も良い。また、スペーサー部材４は、例えば側面板と低
融点ガラス等の接着剤からなる封着剤（封着剤のみでも
良い）からなる。

【００１７】図１乃至図３に示すように、３つの基板
１，２，３は、カソード基板１を基準として、各アノー
ド基板２，３をそれぞれ異なった方向に所定間隔ずらし
た状態で封着されている。これは、各基板上に形成され
たカソード電極やアノード電極に接続され、各電極を外
囲器の外部に引き出して給電端子とするカソード配線や
アノード配線を異なった方向に引き出し可能とし、配線
し易くするためである。また、カソード基板１の大きさ
は、アノード基板２，３の大きさよりも大きくなってい
る。

【００１８】ここで、カソード基板１の両面に形成され
た不図示のカソード配線は、図２の紙面垂直方向（スペ
ーサー部材４で囲まれた領域からはみ出た基板部分）か
ら外部へ引き出されている。また、アノード基板２の内
面（カソード基板１に対向する面）に形成された不図示
のアノード配線は、図２の紙面右方向（スペーサー部材
４で囲まれた領域からはみ出た基板部分）から外部へ引
き出されている。同様に、アノード基板３の内面に形成
された不図示のアノード配線は、図２の紙面左方向（ス
ペーサー部材４で囲まれた領域からはみ出た基板部分）
から外部へ引き出されている。

【００１９】勿論、各基板１，２，３は、同じ大きさの
基板を使用しても良いし、その相対的な位置をずらさな
いで封着しても良い。また、各アノード基板２，３に形
成された各アノード配線を外囲器の外部へ引き出す方向
は、互いに異なる方向でも良いし、同一方向でも良い。
同様に、カソード基板１に形成された両面の各カソード
配線を外囲器の外部へ引き出す方向は、互いに異なる方
向でも良いし、同一方向でも良い。

【００２０】以下、図４に基づいて、本発明の第１の実
施の形態の具体的な構成を、その作成手順に沿って説明
する。本発明の第１の実施の形態で使用する電子源は面
状カソードであり、２極管構造を有している。

【００２１】図４は、図３０示す両面発光型蛍光発光装
置の部分拡大断面図である。図４に示すように、最初
に、絶縁性及び透光性を有するガラス基板からなるカソ
ード基板１の一方の表面１Ａ上に、ストライプ状のカソ
ード電極５を形成する。カソード電極５は、例えば膜厚
０．２μｍのＮｂ（ニオブ）膜等からなり、スパッタ法
やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）法などにより形成される。カソード電極５
は、不図示のカソード配線により外囲器の外側に引き出
されている。カソード配線の材質及び製法は、カソード
電極と同様である。

【００２２】次に、カソード電極５の上に、ストライプ
状又は（カソード電極５上の所望部分を露出させるよう
な開口部を有する）ベタ状の絶縁層６を積層形成する。
絶縁層６は、例えば膜厚０．５μｍのＳｉＯ_２−Ｘ（１
＞Ｘ≧０）膜やＳｉＮ膜などからなり、スパッタ法やＣ
ＶＤ法などにより形成される。また、絶縁層６は、例え
ばガラスフリット材の塗布により形成することも可能で
ある。尚、絶縁層６は、必要に応じて設ければ良く、設
けなくとも良い。

【００２３】次に、カソード電極５の上に、ストライプ
状又はドット状のエミッタ７を形成する。エミッタ７
は、例えば多層カーボンナノチューブ又は単層カーボン
ナノチューブ，カーボンナノファイバー，グラファイト
ナノファイバー，ナノホーンなどのナノカーボンからな
る。エミッタ７は、例えばナノカーボンを有機溶剤に分
散して作成した印刷ペーストを使用して、印刷法により
形成される。尚、エミッタ７は、電着法又はスプレーに
より、カソード電極５の上に塗布することも可能であ
る。又、エミッタ７は、ダイヤモンドライクカーボンや
カーボン薄膜などを使用することも可能である。

【００２４】同様にして、絶縁性及び透光性を有するガ
ラス基板からなるカソード基板１の他方の表面１Ｂの上
に、カソード電極８（不図示のカソード配線を含む），
絶縁層９，エミッタ１０をそれぞれ形成する。各構成要
素の材質及び製法は、上記と同一である。

【００２５】尚、カソード基板１については、他の作成
方法でも作成可能である。例えば、カソード基板１の一
方の表面１Ａ上に、触媒金属からなるカソード電極５を
形成する。次に、カソード基板１の他方の表面１Ｂ上
に、触媒金属からなるカソード電極８を形成する。そし
て、ＣＶＤ法により、カソード電極５上にエミッタ７を
選択成長させて形成することも可能である。勿論、カソ
ード電極５，８上に、触媒金属層を別途形成して、その
触媒金属層上にエミッタ７を選択成長させることも可能
である。

【００２６】次に、上記カソード基板１の作成とは別の
工程において、第１アノード電極１１を有する第１アノ
ード基板２及び第２アノード電極１３を有する第２アノ
ード基板３の作成が行われる。

【００２７】まず、第１アノード基板２の上に、ストラ
イプ状の第１アノード電極１１を形成する。第１アノー
ド電極１１は、例えば膜厚０．１μｍ乃至数μｍのＩＴ
Ｏ（インジウムと錫の酸化物）又はメッシュ状等の透光
部を有するＡｌ（アルミニウム）などからなり、スパッ
タ法やＥＢ蒸着法などにより形成される。第１アノード
電極１１は、不図示のアノード配線により外囲器の外部
へ引き出されている。アノード配線の材質及び製法は、
アノード電極と同様である。

【００２８】次に、第１アノード電極１１の上に、蛍光
体１２を被着形成する。蛍光体１２は、ＺｎＯ：Ｚｎ蛍
光体等からなり、印刷法により形成される。そして、第
１アノード電極１１，蛍光体１２がパターニングされた
第１アノード基板の大気焼成を行い、更にその後真空焼
成を行う。これにより、第１アノード電極１１を有する
第１アノード基板２の作成が完了する。

【００２９】上記の第１アノード電極１１を有する第１
アノード基板２の作成と同様にして、第２アノード電極
１３を有する第２アノード基板３の作成が行われる。

【００３０】以上のようにして、アドレス可能な面状の
カソードを有するカソード基板１と、第１アノード電極
１１を有する第１アノード基板２及び第２アノード電極
１３を有する第２アノード基板３が作成されると、対向
するカソード基板１と第１アノード基板２との間及びカ
ソード基板１と第２アノード基板３との間の外周部にス
ペーサー部材４を介して、各エミッタ７，１０（冷陰極
である電界放出カソード）と各アノード電極１１，１３
が所定の位置関係で対向するように位置合わせする。

【００３１】この位置合わせされたカソード基板１と第
１アノード基板２及び第２アノード基板３を適当な治具
を用いて上下から押圧しながら、例えば二酸化炭素ガス
雰囲気中で、例えば４５０℃の所定温度に加熱焼成す
る。これにより、カソード基板１と第１アノード基板２
との間及びカソード基板１と第２アノード基板３との間
の外周部が互いに封着して外囲器が組み立てられる。

【００３２】その後、外囲器の内部が所定の真空状態に
なるまで排気処理を行う。この排気処理は、第１アノー
ド基板２及び第２アノード基板３、又はカソード基板１
と第１アノード基板２の間のスペーサー部材４及びカソ
ード基板１と第２アノード基板３との間のスペーサー部
材４のそれぞれに設けた不図示の排気孔を通して行われ
る。この排気処理後、排気孔は、別部材である排気蓋等
により封止され、外囲器が気密に保たれる。

【００３３】その後、エミッタ７，１０から電子を放出
させて蛍光体層１２，１４を試験的に所定時間発光駆動
するエージング処理を行う。これにより、図１乃至図４
に示す両面発光型蛍光発光装置が完成する。

【００３４】次に、本発明の第１の実施の形態の両面発
光型蛍光発光装置の画素選択構造（選択的な電子放出構
造）について、説明を行う。まず、カソード基板１の一
方の表面１Ａ上に形成されたカソード電極５は、所定方
向にストライプ状（線状）に形成された複数のカソード
電極群から構成されている。また、第１アノード基板２
上の第１アノード電極１１は、対向するカソード電極５
と交差する方向にストライプ状に形成された複数のアノ
ード電極群から構成されている。

【００３５】複数のカソード電極群と複数のアノード電
極群には、選択的に電圧を印加することが可能である。
そして、各群の所定のカソード電極及びアノード電極に
同時に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電
極の交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放
出させることができる。このカソード電極５と第１アノ
ード電極１１からなるマトリクス構造により、第１アノ
ード基板２上の画素領域（発光する蛍光体の領域）が選
択される。

【００３６】同様にして、カソード基板１の他方の表面
１Ｂ上に形成されたカソード電極８は、所定方向にスト
ライプ状に形成された複数のカソード電極群から構成さ
れている。また、第２アノード基板３上の第２アノード
電極１３は、対向するカソード電極８と交差する方向に
ストライプ状に形成した複数のアノード電極群から構成
されている。

【００３７】複数のカソード電極群と複数のアノード電
極群には、選択的に電圧を印加することが可能である。
そして、各群の所定のカソード電極及びアノード電極に
同時に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電
極の交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放
出させることができる。このカソード電極８と第２アノ
ード電極１３からなるマトリクス構造により、第２アノ
ード基板３上の画素領域が選択される。

【００３８】尚、カソード基板１の一方の表面１Ａ上に
形成されたカソード電極５は、他方の表面１Ｂ上に形成
されたカソード電極８と同じ方向にストライプ状に形成
されていても良いし、異なる方向にストライプ状に形成
されていても良い。

【００３９】また、本発明の第１の実施の形態の両面発
光型蛍光発光装置の発光（表示）観察面について説明を
行う。この発光観察面は、片面の場合と両面の場合の２
つのパターンがある。

【００４０】まず、初めに両面から観察する２つのケー
スについて説明する。 （１）カソード基板１が非透光性であり、第１アノード
基板２及び第２アノード基板３が透光性を有する場合に
ついては、第１アノード基板２の外側（第１アノード電
極１１を形成した面の反対側）から第１アノード電極１
１の上に被着形成された蛍光体１２表面からの発光を、
蛍光体１２と第１アノード電極１１と第１アノード基板
２を通して観察する。

【００４１】また、第２アノード基板３の外側（第２ア
ノード電極１３を形成した面の反対側）から第２アノー
ド電極１３の上に被着形成された蛍光体１４表面からの
発光を、蛍光体１４と第２アノード電極１３と第２アノ
ード観基板３を通して観察する。

【００４２】ここで、カソード基板１が非透光性を有す
る場合とは、カソード基板１自体が非透光性を有する
か、又はカソード基板１上の構成要素である各カソード
電極５，８及びエミッタ７，１０（絶縁層を形成した場
合には絶縁層６，９）が非透光性を有する場合である。
例えば、カソード基板１にセラミック基板等を使用した
場合が該当する。又は、カソード電極等を非透光性材料
により形成した場合が該当する。

【００４３】また、第１アノード基板２及び第２アノー
ド基板３が透光性を有する場合とは、各アノード基板
２，３自体が透光性を有すると共に、各アノード基板
２，３上の各構成要素であるアノード電極１１，１３及
び蛍光体１２，１４が透光性を有する場合である。

【００４４】例えば、各アノード基板２，３にガラス基
板等を使用した場合が該当する。また、アノード電極１
１，１３を透光性材料により形成するか、アノード電極
１１，１３を非透光性材料によりメッシュ状等の光が透
過するようにパターン形成するか、若しくはアノード電
極１１，１３を光が透過するように薄い膜で形成した場
合が該当する。それから、蛍光体１２，１４を、カソー
ド電極５，８側の各表面における発光が直接又は間接的
に透過し易いように、蛍光体粒子層が２〜３層程度で形
成した場合などが該当する。

【００４５】（２）カソード基板１，第１アノード基板
２，第２アノード基板３のすべてが透光性を有する場合
については、各アノード基板２，３の両側からそれぞ
れ、各アノード電極１１，１３の上に被着形成された蛍
光体１２，１４からの発光を重ねて観察することができ
る。例えば、日の字パターンの表示（数字表示）を行う
場合、対向する基板上の対応する同じ位置にそれぞれ日
の字パターンを、同じ大きさ又は異なる大きさで形成す
ると共に、蛍光体１２，１４の発光色を変えれば（例え
ば緑色と赤色を呈するものにする）、カラーシフト表示
（緑色の表示，赤色の表示，緑色と赤色の混合色による
表示）が可能となる。

【００４６】また、例えば、ドットマトリクスパターン
の表示（グラフィック表示）を行う場合、第１アノード
電極１１の上に被着形成されたドット状の蛍光体１２の
ドットピッチ（各蛍光体ドットの上下左右の各方向の配
置間隔）を、３００ｄｐｉとする。同様に、第２アノー
ド電極１３の上に被着形成されたドット状の蛍光体１４
のドットピッチを、３００ｄｐｉとする。そして、各蛍
光体１２，１４のピッチを対向する基板上で各々ずらし
て配置する（例えば、第１アノード基板の外側から発光
を観察した場合、蛍光体１２と蛍光体１２の間から蛍光
体１４が見えるように配置する）と、６００ｄｐｉの高
精細表示が可能となる。

【００４７】ここで、カソード基板１が透光性を有する
場合とは、カソード基板１自体が透光性を有すると共
に、カソード基板１上の各構成要素であるカソード電極
５，８及びエミッタ７，１０（絶縁層を形成した場合に
は絶縁層６，９）が透光性を有する場合である。

【００４８】例えば、カソード基板１にガラス基板等を
使用した場合が該当する。また、カソード電極等を透光
性材料により形成するか、カソード電極等を非透光性材
料によりメッシュ状等の光が透過するようにパターン形
成するか、若しくは、カソード電極等を光が透過するよ
うに薄い膜で形成した場合が該当する。また、第１アノ
ード基板２及び第２アノード基板３が透光性を有する場
合については、（１）の場合と同様である。

【００４９】次に、片面から観察する２つのケースにつ
いて説明する。 （３）第２アノード基板３が非透光性であり、カソード
基板１及び第１アノード基板２が透光性を有する場合に
ついては、第１アノード基板の外側から、各アノード電
極１１，１３の上に被着形成された蛍光体１２，１４か
らの発光を重ねて観察する。この場合、上記（２）の場
合と同様に、カラーシフト表示又は高精細表示が可能と
なる。

【００５０】ここで、カソード基板１が透光性を有する
場合については、（１）と同様である。また、第１アノ
ード基板２が透光性を有する場合についても、（１）と
同様である。第２アノード基板３が非透光性を有する場
合とは、第２アノード基板３自体が非透光性を有する
か、又は第２アノード基板３上の構成要素であるアノー
ド電極１３が非透光性を有するか、又は蛍光体１４が非
透光性を有する場合である。

【００５１】例えば、第２アノード基板３にセラミック
基板等を使用した場合が該当する。又は、アノード電極
等を非透光性材料により形成するか、若しくは蛍光体１
４を、その表面における発光が直接又は間接的に透過し
難いように、蛍光体粒子層を厚く形成した場合などが該
当する。

【００５２】（４）第１アノード基板２が非透光性であ
り、カソード基板１及び第２アノード基板３が透光性を
有する場合については、上記（３）の場合と同様であ
る。

【００５３】次に、図５乃至図７を参照して、本発明の
第２の実施の形態を説明する。尚、両面発光型蛍光発光
装置の全体構造を示す平面図については、図１と同じで
ある。図５は、図１に示す両面発光型蛍光発光装置のＡ
−Ａ方向の断面図である。図６は、図１に示す両面発光
型蛍光発光装置のＢ−Ｂ方向の断面図である。尚、図５
及び図６は、カソード基板１，第１アノード基板２，第
２アノード基板３，スペーサー部材４から構成される外
囲器と、カソード基板１に設けられた空隔部１９と、ゲ
ッター２０のみを図示している。

【００５４】図５及び図６に示すように、両面発光型蛍
光発光装置の基本的な構成等については、本発明の第１
の実施の形態の図２及び図３と同様である。このため、
第１の実施の形態と同一の構成要素には、同一番号を付
して説明を行う。ここで、第１の実施例と大きく異なる
点は、カソード基板に空隔部を形成している点と、カソ
ード基板の構造が異なる点である。

【００５５】図７は、図６に示す両面発光型蛍光発光装
置の部分拡大断面図である。図７に基づいて、本発明の
第２の実施の形態の具体的な構成を、その作成手順に沿
って説明する。本発明の第２の実施の形態で使用する面
状のカソード（冷陰極である電界放出カソード）は、３
極管構造を有している。

【００５６】図７に示すように、最初に絶縁性を有する
ガラス基板からなるカソード基板１の一方の表面１Ａの
上に、ストライプ状のカソード電極５を形成する。カソ
ード電極５は、例えば膜厚０．２μｍのＮｂ膜からな
り、スパッタ法又はＣＶＤ法により形成される。カソー
ド電極５は、不図示のカソード配線により外囲器の外側
に引き出されている。カソード配線の材質及び製法は、
カソード電極と同様である。

【００５７】次に、カソード電極５の上に、ストライプ
状又は（カソード電極５上の所望部分のみに）ドット状
の触媒金属層１５を積層形成する。触媒金属層１５は、
数１００ｎｍ（例えば１５０ｎｍ）の膜厚のＦｅ
（鉄），Ｎｉ（ニッケル），Ｃｏ（コバルト）Ｚｎ（亜
鉛）等の金属膜からなり、スパッタ法や電子線蒸着法に
より形成される。そして、レジスト→光露光→現像→エ
ッチング→レジスト除去の工程を経て、カソード電極５
と触媒金属層１５を所定の形状にパターニングする。
尚、カソード電極５自体を、触媒金属層とすることも可
能である。

【００５８】次に、触媒金属層１５の上に絶縁層６を積
層形成する。絶縁層６は、例えば膜厚０．５μｍのＳｉ
Ｏ_２−Ｘ（１＞Ｘ≧０）膜やＳｉＮ膜などからなり、ス
パッタ法やＣＶＤ法などにより形成される。

【００５９】次に、絶縁層６の上にゲート電極１６を積
層形成する。ゲート電極１６は、後工程で形成されるカ
ーボン薄膜（エミッタ７）よりも高く位置して空間的か
つ電気的に絶縁された状態で絶縁層６の上に形成され
る。ゲート電極１６は、例えば膜厚０．４μｍのＴｉ膜
からなり、スパッタ法又はＣＶＤ法により形成される。

【００６０】次に、触媒金属層１５をエッチストップ層
として利用し、触媒金属層１５の表面が露出するよう
に、絶縁層６及びゲート電極１６に例えば丸，角，スト
ライプ形状のエミッタ穴をエッチング加工する。エミッ
タ穴は、フォトリソ法とエッチングの時間制御により所
望の大きさに形成される。具体的に、エミッタ穴は、蛍
光体１２の１画素に対して複数個設けられ、１μｍ乃至
数１００μｍ（好ましくは１μｍ乃至数１０μｍ）の外
形で形成される。その後、ゲート電極１６を、所定形状
にパターニングする。

【００６１】同様にして、カソード基板１の他方の表面
１Ｂの上に、カソード電極８，絶縁層９，触媒金属層１
７，ゲート電極１８をそれぞれ形成する。

【００６２】次に、カソード基板１の両面のエミッタ穴
内に露出した触媒金属層１５，１７の上に、エミッタ
７，１０となるカーボン薄膜をＣＶＤ法により、同時に
選択成長させる。このカーボン薄膜は、電子放出面がカ
ソード基板１の各表面１Ａ，１Ｂと直交する鉛直方向に
整列した状態で触媒金属層１５，１７の上に気相成長し
て形成される。エミッタ７，１０となるカーボン薄膜
は、例えばカーボンナノチューブ，カーボンナノファイ
バー，グラファイトナノファイバー，ナノホーン，ダイ
ヤモンドライクカーボンなどを含む膜からなる。

【００６３】エミッタ７，１０となるカーボン薄膜を形
成するにあたっては、例えば触媒熱ＣＶＤ（ヒーター板
使用），プラズマＣＶＤ，熱フィラメントＣＶＤ等の手
法が採用される。原料ガスには例えば二酸化炭素，一酸
化炭素などと水素ガスの組み合わせやアセチレン，メタ
ン等の炭化水素系ガスが使用される。その際、カソード
基板１を所定の温度に加熱する場合もある。これによ
り、カソード基板１には、カーボン薄膜からなるエミッ
タ７，１０を有するカソード（冷陰極である電界放出型
カソード）が形成される。そして、カソード電極５，８
とゲート電極１６，１８との間の電界により、カーボン
薄膜から電子を放出させることができる。

【００６４】次に、上記カソード基板１の作成とは別の
工程において、第１アノード電極１１を有する第１アノ
ード基板２及び第２アノード電極１３を有する第２アノ
ード基板３の作成が行われる。第１アノード基板２及び
第２アノード基板３の作成については、本発明の第１の
実施の形態と同様である。

【００６５】以上のようにして、アドレス可能な面状の
カソードを有するカソード基板１と、第１アノード電極
１１を有する第１アノード基板２及び第２アノード電極
１３を有する第２アノード基板３が作成されると、対向
するカソード基板１と第１アノード基板２との間及びカ
ソード基板１と第２アノード基板３との間の外周部にス
ペーサー部材４を介して、エミッタ７，１０と各アノー
ド電極１１，１３が所定の位置関係で対向するように位
置合わせする。

【００６６】この位置合わせされたカソード基板１と第
１アノード基板２及び第２アノード基板３を適当な治具
を用いて上下から押圧しながら、例えば二酸化炭素ガス
雰囲気中で、例えば４５０℃の所定温度で加熱焼成す
る。これにより、カソード基板１と第１アノード基板２
との間及びカソード基板１と第２アノード基板３との間
の外周部が互いに封着して外囲器が組み立てられる。

【００６７】その後、外囲器の内部が所定の真空状態に
なるまで排気処理を行う。ここで、カソード基板１は、
空隔部１９を有している。そして、外囲器内は、この空
隔部１９を通して連通している。このため、この排気処
理は、第１アノード基板２又は第２アノード基板３の一
方に設けた不図示の排気孔１つのみ、又はカソード基板
１と第１アノード基板２の間のスペーサー部材４又はカ
ソード基板１と第２アノード基板３との間のスペーサー
部材４に設けた不図示の排気孔１つのみを通して行うこ
とが可能となる。

【００６８】更に、この空隔部１９にゲッター２０を配
置すれば、ゲッター２０を配置する場所（空間）を他に
設ける必要性がなくなる。これは、特に薄型の蛍光発光
装置に好適である。ゲッター１９は、蒸発型ゲッター又
は非蒸発型ゲッターが使用可能である。また、ゲッター
１９は、リング状のゲッターや棒状のゲッターなどが使
用可能である。

【００６９】この排気処理後、排気孔は、別部材である
排気蓋等により封止され、外囲器が気密に保たれる。そ
の後、本発明の第１の実施の形態と同様にして、エージ
ング処理を行う。これにより、図５乃至図７に示す両面
発光型蛍光発光装置が完成する。

【００７０】次に、本発明の第２の実施の形態の両面発
光型蛍光発光装置の画素選択構造（選択的な電子放出構
造）について、説明を行う。まず、カソード基板１の一
方の表面１Ａ上に形成されたカソード電極５は、所定方
向にストライプ状（線状）に形成された複数のカソード
電極群から構成されている。また、カソード基板１上の
ゲート電極１６は、カソード基板１上のカソード電極５
と交差する方向にストライプ状に形成された複数のゲー
ト電極群から構成されている。カソード電極５及びゲー
ト電極１６と対向する第１アノード基板２上の第１アノ
ード電極１１は、ベタ状（パターン化されていない状
態）に形成されている。また、第１アノード電極１１上
の蛍光体１２は、ベタ状又は所定パターン状に形成され
ている。

【００７１】複数のカソード電極群と複数のゲート電極
群には、選択的に電圧を印加することが可能である。そ
して、各群の所定のカソード電極及びゲート電極に同時
に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電極の
交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放出さ
せることができる。このカソード電極５とゲート電極１
６からなるマトリクス構造により、第１アノード基板２
上の画素領域が選択される。尚、第１アノード電極１１
は、カソード電極５又はゲート電極１６と同じ方向にス
トライプ状に形成されていても良い。

【００７２】また、カソード電極５とゲート電極１６を
同じ方向にストライプ状に形成された複数のカソード電
極群とゲート電極群から構成し、第１アノード基板２上
の第１アノード電極１１を、カソード電極５及びゲート
電極１６と交差する方向にストライプ状に形成されたア
ノード電極群から構成して、マトリクス構造としても良
い。このカソード電極５及びゲート電極１６と第１アノ
ード電極１１からなるマトリクス構造によっても、第１
アノード基板２上の画素領域が選択可能とされる。

【００７３】同様にして、カソード基板１の他方の表面
１Ｂ上に形成されたカソード電極８は、所定方向にスト
ライプ状（線状）に形成されたカソード電極群から構成
されている。また、カソード基板１上のゲート電極１８
は、カソード基板１上のカソード電極８と交差する方向
にストライプ状に形成されたゲート電極群から構成され
ている。カソード電極８及びゲート電極１８と対向する
第２アノード基板３上の第２アノード電極１３は、ベタ
状に形成されている。また、第２アノード電極１３上の
蛍光体１４は、ベタ状又は所定パターン状に形成されて
いる。

【００７４】複数のカソード電極群と複数のゲート電極
群には、選択的に電圧を印加することが可能である。そ
して、各群の所定のカソード電極及びゲート電極に同時
に電圧を印加すると、両電極間の電界により、両電極の
交差する領域にあるエミッタから選択的に電子を放出さ
せることができる。このカソード電極８とゲート電極１
８からなるマトリクス構造により、第２アノード基板３
上の画素領域が選択可能とされる。尚、第２アノード電
極１３は、カソード電極８又はゲート電極１８と同じ方
向にストライプ状に形成されていても良い。

【００７５】また、カソード電極８とゲート電極１８を
同じ方向にストライプ状に形成されたカソード電極群及
びゲート電極群から構成し、第２アノード基板３上の第
２アノード電極１３を、カソード電極８及びゲート電極
１８と交差する方向にストライプ状に形成されたアノー
ド電極群から構成して、マトリクス構造としても良い。
このカソード電極８及びゲート電極１８と第２アノード
電極１３からなるマトリクス構造によっても、第２アノ
ード基板３上の画素領域が選択可能とされる。尚、カソ
ード基板１の一方の表面１Ａ上に形成されたカソード電
極５は、他方の表面１Ｂ上に形成されたカソード電極８
と同じ方向にストライプ状に形成されていても良いし、
異なる方向にストライプ状に形成されていても良い。

【００７６】また、ゲート電極については、各カソード
電極に対応して１つ配置した構造を例示したが、更に絶
縁層等を介して２つ以上設けることも可能である。ゲー
ト電極を２つ以上形成した場合、カソード電極とゲート
電極をマトリクス構造にするには、カソード電極と少な
くともゲート電極の１つがマトリクス状になっていれば
良い。

【００７７】また、本発明の第２の実施の形態の両面発
光型蛍光発光装置の発光（表示）観察面については、絶
縁層６，９及びゲート電極１６，１８が増えたことを除
いて、本発明の第１の実施の形態の両面発光型蛍光発光
装置と同様である。

【００７８】尚、上記の各実施の形態では、面状カソー
ドとして、カーボンナノチューブ，カーボンナノファイ
バー，グラファイトナノファイバー，ナノホーン、ダイ
ヤモンドライクカーボン、カーボン薄膜などを含む膜か
らなる冷陰極を示した。これ以外にも、スピント型，蒸
着エミッタ，Ｓｉ（シリコン）エッチングコーンエミッ
タ，ＭＩＭ（金属−絶縁層−金属）型，ＰＮ接合型，表
面伝導型，エッジエミッタ等の平面型などの冷陰極電子
源又はそのアレイを使用することも可能である。また、
それらの材料として、高融点金属，金属化合物，カーボ
ン材料などを使用することが可能である。更に、面状カ
ソードの形成方法としても、種々の製造方法を用いるこ
とが可能である。

【００７９】

【発明の効果】本発明の両面発光型蛍光発光装置によれ
ば、次のような効果が得られる。請求項１に記載の両面
発光型蛍光発光装置によれば、部品点数がより少なく、
構造が簡単で、製造がより容易で、消費電力がより少な
く、表示装置の大型化が容易で、発光部の輝度ムラを低
減した両面発光型蛍光発光装置を提供できる。

【００８０】請求項２に記載の両面発光型蛍光発光装置
によれば、カソードから選択的に電子を引き出すことが
可能となり、より消費電力が少ない両面発光型蛍光発光
装置を提供できる。

【００８１】請求項３に記載の両面発光型蛍光発光装置
によれば、少なくとも１つ以上のゲート電極を設けたこ
とにより、より低電圧でカソードから選択的に電子を引
き出すことが可能（例えばアノード電極の電圧をより低
くすることができる）となり、更に消費電力が少ない両
面発光型蛍光発光装置を提供できる。

【００８２】請求項４に記載の両面発光型蛍光発光装置
によれば、カソード（エミッタ）が、冷陰極であるた
め、熱陰極に比べて消費電力が少ない等の利点がある。
また、カソード（エミッタ）をカソード基板の両面に形
成できるため、製造が容易である。特に、フレキシビリ
ティーを有する印刷法、又はカソードを同時形成可能な
ＣＶＤ法により作成すれば、更に製造が容易となる。更
に、大型ディスプレイの作成も容易である。

【００８３】請求項５に記載の両面発光型蛍光発光装置
によれば、外囲器の内部を一度に（同時に）真空排気で
きるため、製造が容易である。

【００８４】請求項６に記載の両面発光型蛍光発光装置
によれば、ゲッターを配置する空間を別途設ける必要が
なくなる。装置全体をより薄型にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の両面発光型蛍光発光装置の全体構造を
示す平面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の両面発光型蛍光発
光装置の断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の両面発光型蛍光発
光装置の断面図である。

【図４】図３の両面発光型蛍光発光装置の部分拡大断面
図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の両面発光型蛍光発
光装置の断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の両面発光型蛍光発
光装置の断面図である。

【図７】図６の両面発光型蛍光発光装置の部分拡大断面
図である。

【図８】従来の両面発光型蛍光表示装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…カソード基板、 １Ａ，１Ｂ…カソード基板の表面、 ２…第１アノード基板、 ３…第２アノード基板、 ４…側面部材、 ５，８…カソード電極、 ６，９…絶縁層、 ７，１０…エミッタ層、 １１…第１アノード電極、 １２，１４…蛍光体、 １３…第２アノード電極、 １５，１７…触媒金属層、 １６，１８…ゲート電極、 １９…空隔部、 ２０…ゲッター、 １０１…基板、 １０２…蓋、 １０３，１０６…蛍光体、 １０４…棒状セグメント電極、 １０５，１０８…グリッド、 １０７…日の字状セグメント電極、 １０９…フィラメント、 １１０…フィラメント支持部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 29/94 Ｈ０１Ｊ 29/94 31/15 31/15 Ｄ // Ｈ０１Ｊ 63/06 63/06 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C032 AA01 BB01 JJ07 JJ08 JJ11 5C036 EE16 EF06 EF09 EG02 EG12 EG24 EG36 EH04 FF01 FF03 5C039 MM09 5C094 AA03 AA14 AA43 BA03 BA32 CA19 EA04 EA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カソード基板と、前記カソード基板の一
   方の面に対向して配置されると共に前記カソード基板に
   対向した面に蛍光体を塗布した第１アノード電極を有す
   る第１アノード基板と、前記カソード基板の他方の面に
   対向して配置されると共に前記カソード基板に対向した
   面に蛍光体を塗布した第２アノード電極を有する第２ア
   ノード基板を有する真空外囲器を備え、 前記カソード基板は、前記第１アノード電極及び前記第
   ２アノード電極に各々対向する電子源を両面に形成した
   ことを特徴とする両面発光型蛍光発光装置。
2. 【請求項２】 前記電子源は、前記カソード基板上に形
   成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成さ
   れたエミッタからなることを特徴とする請求項１記載の
   両面発光型蛍光発光装置。
3. 【請求項３】 前記電子源は、前記カソード基板上に形
   成されたカソード電極と、前記カソード電極上に絶縁層
   を介して形成されたゲート電極と、前記カソード電極と
   前記ゲート電極とが重なる領域又は交差する領域の所定
   領域の前記絶縁層と前記ゲート電極に開口部を形成し、
   該開口部内の前記カソード電極上に形成されたエミッタ
   からなることを特徴とする請求項１記載の両面発光型蛍
   光発光装置。
4. 【請求項４】 前記エミッタは、高融点金属又はＳｉ又
   は金属化合物又はカーボン材料又はナノカーボン（カー
   ボンナノチューブ，カーボンナノファイバー，グラファ
   イトナノファイバー，ナノホーン）又はダイヤモンドラ
   イクカーボン又はカーボン薄膜からなる電界電子放出電
   子源又はそのアレイであることを特徴とする請求項２又
   は３記載の両面発光型蛍光発光装置。
5. 【請求項５】 前記カソード基板は、少なくとも気密容
   器内の基板の１部に貫通孔部を有することを特徴とする
   請求項１記載の両面発光型蛍光発光装置。
6. 【請求項６】 前記貫通孔部にゲッターを配設したこと
   を特徴とする請求項５記載の両面発光型蛍光発光装置。