JP2004079358A

JP2004079358A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004079358A
Application number: JP2002238690A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takamatsu; 高松　修; Matsuya Hayashida; 林田　松也; Shinya Koyama; 小山　信也
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】ゲッタを有する画像形成装置において、真空容器内に発生したガスを速やかに除去し、表示を安定化させる。
【解決手段】蛍光膜、メタルバック、ゲッタ膜を有するフェースプレートと、電子放出素子を有するリアプレートを対向配置した画像形成装置であって、フェースプレートの画像形成部の外周に形成された凹凸部まで被覆した蒸発型ゲッタを設けることにより外周部のゲッタ表面積を大きく取れ、外周部からの脱ガスについても速やかに除去できる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器内に、電子放出素子と、該電子放出素子から放出された電子線の照射により画像を形成する画像形成部材（蛍光体）とを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子放出素子より放出された電子ビームを画像形成部材である蛍光体に照射し、蛍光体を発光させて画像を形成する装置においては、電子放出素子と画像形成部材を内包する真空容器の内部を高真空に保持しなければならない。それは、真空容器内部にガスが発生し、圧力が上昇すると、その影響の程度はガスの種類により異なるが、電子放出素子に悪影響を及ぼして電子放出量を低下させ、画像の安定表示ができなくなるためである。また、発生したガスが、電子ビームにより電離されてイオンとなり、これが電子を加速するための電界により加速されて電子放出素子に衝突することで、電子放出素子に損傷を与えることもある。
【０００３】
通常、画像表示装置の真空容器はガラス部材を組み合わせて、接合部をフリットガラスなどにより接着して形成されており、一旦接合が完了した後の圧力の維持は、真空容器内に設置されたゲッタによって行われる。
【０００４】
通常のＣＲＴでは、Ｂａを主成分とする合金を、真空容器内で通電あるいは高周波により加熱し、容器内壁に蒸着膜を形成、これにより内部で発生したガスを吸着して高真空を維持している。
【０００５】
一方、多数の電子放出素子を平面基板上に配置した電子放出素子を用いた平板状ディスプレイの開発が進められているが、この場合、真空容器の容積はＣＲＴに比べ小さくなるのに対し、ガスを放出する壁面の面積は減少せず、このため同程度のガスの発生があった場合の容器内の圧力の上昇が大きくなり、これによる悪影響は深刻になる。また、ＣＲＴでは真空容器内部に、電子放出素子や画像表示部材のない壁面が十分にあって、この部分に上述のようなゲッタ材を蒸着することができるが、平板状ディスプレイの場合は、真空容器内面の面積の多くを、電子放出素子と画像形成部材が占めている。この部分に上記のような蒸着型のゲッタ膜が付着すると、配線のショートなどの悪影響が生ずるため、ゲッタ膜を形成できる場所は限定される。
【０００６】
このような画像表示装置における、真空容器内でのガスの発生の問題には、上記のような問題の他、局所的に圧力が上昇しやすいという問題がある。画像形成装置においては、画像表示部材と電子放出素子が、接近しているため、画像形成部材から発生したガスは、十分拡散する前に電子放出素子に到達して、局所的な圧力上昇をもたらす。特に画像形成領域の中央部では、ゲッタ膜を形成した領域まで、拡散することができないため、周辺部に比べ局所的な圧力上昇がより大きく現れるものと考えられる。発生したガスは、電子放出素子から放出されて電子によりイオン化され、電子放出素子と画像表示部材の間に形成された電界によって加速され、電子放出素子に損傷を及ぼしたり、放電を生じせしめて電子放出素子を破壊したりする場合がある。
【０００７】
この様な事情を考慮して、特定の構造を有する平板状の画像表示装置では、画像形成領域内にゲッタ材を配置して、発生したガスを即座に吸着するようにした構成が特開平８−２２７８５や特開平９−８２２４５に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の平板状画像形成装置では、画像表示領域内にゲッタ材を配置することにより、発生したガスが即座に吸着できるものの、画像表示領域外から発生したガスは画像表示領域内の外周部で吸着されるため、画面中央部に比べガスの除去が不十分だったり、ゲッタの劣化が早くなったりして，表示が不安定になる場合があった。
【０００９】
特に、フェースプレートとリアプレートとの基板間隔が１〜２ｍｍと大きく、支持枠を介して構成される平板状画像表示装置では画像形成部外の部分からの放出ガスも多くなるため、画像形成部のゲッタ材のみでは除去しきれず画像形成部の外側からゲッタ材の劣化により表示が不安定になる場合があった。
【００１０】
本発明は、以上述べた不都合を解消し得る画像形成装置の提供を目的とするもので、特に、輝度の経時的変化（経時的低下）の少ない画像形成装置の提供を目的とする。又、本発明は、画像形成領域内での経時的な輝度バラツキの発生の少ない画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の画像形成装置の特徴としては、蛍光体、メタルバック及びゲッタ材を有するフェースプレートと、電子放出素子を有するリアプレートを対向配置した画像形成装置であって、
フェースプレートの画像形成部及び該画像形成部の外側に形成した凹凸部にまで被覆したゲッタ材を設けた画像形成装置であり、
更に前記外側に形成した凹凸部が局所的に表面積を大きくした構成である画像形成装置であり、
更に前記外側に形成した凹凸部が印刷により形成された粒状の銀膜である画像形成装置であり、
更に前記外側に形成した凹凸部が印刷で形成された粒状の蛍光体である画像形成装置であり、
更に前記外側に形成した凹凸部が印刷で形成されたストライプ状の膜である画像形成装置であり、
更に前記ゲッタ材がＢａを主成分とした合金である画像形成装置であり、
更に前記電子放出素子が表面伝導型電子放出素子である画像形成装置でもある。
【００１２】
上記のとおり構成された本発明の画像形成装置では、フェースプレートの画像形成部及び該画像形成部の外周に形成した凹凸部にまで被覆したゲッタ材を設けることにより、外周部で発生したガスは表面積の大きく形成された凹凸部上のゲッタ材により吸着させることにより、画像形成部内のゲッタ材のガス吸着を低減できるため、画像形成部内のゲッタ材が、局所的に劣化することが無く、安定した表示が行なえるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい態様を例に挙げて、図１を用いて説明する。図１は本発明の画像形成装置を示す概略断面図である。
【００１４】
１は電子放出素子であり、２はリアプレート、３は蛍光体、４はメタルバック、５はゲッタ材、６は凹凸部、７は画像形成部、８はフェースプレート、９は支持枠である。
【００１５】
電子放出素子１は適正な電圧を印加することにより電子を放出する素子であり、電界放出素子（ＦＥＤ）や表面伝導型電子放出素子等を用いることができる。リアプレート２はガラス等の基体上に複数の電子放出素子１を配置し、適当な配線を施したものである。蛍光体３は電子照射により発光し画像形成を行なうものであり、通常はフルカラー表示のための３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の蛍光体に分けられ形成されている。メタルバック４は蛍光体から発生した光を反射させ輝度を向上させるものであるとともに、フェースプレート８の画像形成部７に導電性を与えて、電荷が蓄積されるのを防ぎ、電子放出素子１に対してアノード電極の役割を果たすものであり、Ａｌ等の薄膜で構成される。
【００１６】
ゲッタ材５は電子放出素子１、蛍光体３、メタルバック４等から発生したガスを吸着するものであり、Ｂａを主要成分とする合金などを蒸着したものを用いることができる。尚，ゲッタとして十分な量のガスを吸着するためには、ある程度の体積が必要となり、従って、膜厚があまり小さくなると、ゲッタとしての能力が不足するので、この点から厚さの下限が定められる。又、メタルバック４及びゲッタ材５のトータル厚さが厚すぎると入射してくる電子ビームが十分蛍光体まで到達しなくなるため輝度が低下してしまうため適当な厚さとする必要がある。このためメタルバックとゲッタ材を含め１００ｎｍ以下が好ましい。
【００１７】
画像形成部７は電子放出素子１からの電子放出により、蛍光体３が発光する領域を示している。
【００１８】
凹凸部６は本発明を特徴づけるものであって画像形成部７の外側に形成されており，その上部にはゲッタ材５が画像形成部７と同様に形成されている。凹凸部６はゲッタ材の表面積を大きくとり、ガスの吸着を増加することが重要な役目のため、ストライプ状や、ブロック状の構造体を形成するのが好ましい。更に好ましくは粒状の構造物で形成するのが良く、これらには銀ペーストを印刷したものや蛍光体を用いることができる。例えば、球状に近い粒状の構造物を模して形成すると、平面状に形成した場合に比べて表面積を１．５〜２倍程度増加することが可能である。また、ポーラス状のものを形成すれば更に表面積を増加することも可能である。この凹凸部６上に形成されたゲッタ材５は特に画像形成部７の外周から発生したガスを吸着するために設けられている。
【００１９】
フェースプレート８は蛍光体３、メタルバック４、ゲッタ材５、凹凸部６等から構成されている。本発明の画像形成装置は支持枠９を介してフェースプレート８、リアプレート２を対向配置させ、フリットガラス、低融点金属などを用いて互いに接合することにより真空容器である画像形成装置を形成している。尚，ここで図示してないが内部の間隔は均一になるように大気圧支持構造であるスペーサが設置されている。
【００２０】
これらのようにして、画像形成部７等から発生したガスは画像形成部上のゲッタ材が主として吸着し、画像形成部外、特に外周部の支持枠等から発生したガスは凹凸部６上のゲッタ材が主として吸着することで安定な表示を維持することができる。
【００２１】
以下に好ましい実施例を挙げて、本発明を更に詳述する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明の画像形成装置の第一実施例を示す概略断面図である。図２は本発明に用いた表面伝導型電子放出素子の構成を示す部分平面図である。図３は本発明の画像形成装置の概略平面図である。
【００２３】
本発明の画像形成装置はフェースプレート８とリアプレート２を対向配置させ支持枠９を介して低融点ガラス等により接合したものであり、内部は１０^−６〜１０^−８Ｐａの高真空に維持されている。尚、ここで図示してないが内部の間隔は均一になるように大気圧支持構造であるスペーサが形成されている。
【００２４】
リアプレート２はガラス基体の表面に複数の電子放出素子１を配置し、適当な配線により外部に取り出されている。
【００２５】
本実施例では電子放出素子１として表面伝導型電子放出素子をもちいた。電子放出素子１は図２の様に素子電極１０１，１０２に渡って形成された電子放出部を含む導電性膜１０３に電圧を印加することにより、電子放出部より電子を放出するものである。ここで素子電極としてはＰｔ／Ｔｉの薄膜（５０ｎｍ）をパターニングし電極間ギャップ１０μｍのものを用いた。続いて信号配線１０４として銀ペーストを用いスクリーン印刷により形成した。厚さは１０μｍ、幅は５０μｍとした。続いて層間絶縁層１０５として酸化鉛を主としたペーストを用いスクリーン印刷により形成した。厚さは３０μｍ幅は１００μｍとした。続いて走査配線１０６として銀ペーストを用いスクリーン印刷により形成した。厚さは１５μｍ幅は３００μｍとした。ここで素子電極１０１と走査配線１０６、素子電極１０２と信号配線１０４はそれぞれ電気的に接続されており、走査配線１０６及び信号配線１０４に選択的に電圧を印加することにより、選択的に電子放出が行なえるようになっている。尚，図２では４ケの電子放出素子しか図示されていないが、実際テレビ画像を形成するため数十万素子以上が形成されている。さらに支持枠９を低融点ガラスを用いリアプレート２接着した。
【００２６】
フェースプレート８はリアプレートと同様にガラス基体上に各部材を形成したものである。蛍光体３として赤色蛍光体、青色蛍光体、緑色蛍光体をスクリーン印刷により、ストライプ状に塗り分けた。尚，ここでは図示していないがブラックストライプとして蛍光体と蛍光体の間に黒色材を形成した。メタルバック４としてはフィルミング法によりＡｌを８０ｎｍ厚蒸着した物を用いた。凹凸部６としては銀ペーストをスクリーン印刷法により画像形成部の外周に幅１０ｍｍ厚さ６μｍ形成した。尚、焼成後の銀パターンの表面は数μｍの粒状膜であった。このため凹凸部６としては平面と比して約１．５〜２倍程度の表面積を得ることできる。
【００２７】
以上、支持枠９が接合したリアプレート２とフェースプレート８を真空容器内に導入し、ゲッタ材５としてＢａＡｌ_４粉末を真空容器内で図３の概略平面図に示したように画像形成部７上および、その外周に形成された凹凸部６上に形成した。厚さ３０ｎｍのＢａをマスク蒸着することで凹凸部６及び画像形成部７の領域に形成した。その後、真空状態を維持したままホットプレートで加熱することで支持枠９を介し、フェースプレート８とリアプレート２を低融点金属で接合し、冷却後取り出すことで画像形成装置を形成した。
【００２８】
本実施例の画像形成装置を用いて長時間画像形成を行なったが、画像形成部内で局所的に輝度が劣化することも無く、安定に表示できることを確認した。
【００２９】
（実施例２）
図４は本発明の画像形成装置の第二実施例を示す概略断面図である。
【００３０】
本実施例では凹凸部１０を黒色導電材を用いたストライプ状のパターンに変更した以外は実施例一と同様に形成した。ストライプ状パターンとしてはライン＆スペース４０μｍ厚さ１０μｍとして１００ライン蛍光体間に配置される黒色導電材（ブラックストライプ）と同時にスクリーン印刷法により形成した。実施例一と同様に長時間画像形成を行なったが、画像形成部内で局所的に輝度が劣化することも無く、安定に表示できることを確認した。
【００３１】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明によれば、フェースプレートの画像形成部及び該画像形成部の外周に形成した凹凸部にまで被覆したゲッタ材を設けることにより、外周部で発生したガスは表面積の大きく形成された凹凸部上のゲッタ材により吸着されるため、画像形成部内のゲッタ材のガス吸着を低減できるため、画像形成部内のゲッタ材が、局所的に劣化することが無く、安定した表示が行なえるものである。これらにより長時間動作させた場合でも、安定で画像形成領域内での経時的な輝度バラツキの発生の少ない画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第一実施例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に用いた表面伝導型電子放出素子の構成を示す部分平面図である。
【図３】本発明の画像形成装置の概略平面図である。
【図４】本発明の画像形成装置の第二実施例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　電子放出素子
２　リアプレート
３　蛍光体
４　メタルバック
５　ゲッタ材
６　凹凸部
７　画像形成部
８　フェースプレート
９　支持枠
１０１、１０２　素子電極
１０３　電子放出素子を含む導電性膜
１０４　信号配線
１０５　層間絶縁層
１０６　走査配線

Claims

蛍光体、メタルバック及びゲッタ材を有するフェースプレートと、
電子放出素子を有するリアプレートを対向配置した画像形成装置であって、
フェースプレートの画像形成部及び該画像形成部の外側に形成した凹凸部にまで被覆したゲッタ材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
前記外側に形成した凹凸部が局所的に表面積を大きくした構成であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記外側に形成した凹凸部が印刷により形成された粒状の銀膜であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記外側に形成した凹凸部が印刷で形成された粒状の蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記外側に形成した凹凸部が印刷で形成されたストライプ状の膜であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記ゲッタ材がＢａを主成分とした合金であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記電子放出素子が表面伝導型電子放出素子であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。