JP2006066265A - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、リーク等の発生がなく、電子源特性の経時変化が少なく、表示品位の高い、高信頼性で低コストな画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 複数の電子放出素子104が配列された電子源基板101、およびこの電子源基板と対向して配置され、蛍光膜110とアノード電極膜111を有する画像形成基板を有して構成される真空容器と、イオンポンプ127とを備える画像表示装置であって、前記イオンポンプのアノード電極およびカソード電極を内包するイオンポンプ容器120が、電子源基板または画像形成基板に形成された開口部107に接続され、イオンポンプの磁石121が、基板に対して固定されていることを特徴とする画像表示装置。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電子放出素子を用いた画像表示装置に関する。
電子源として多数の電子放出素子を平面基板上に配列し、電子源から放出した電子ビームを対向する基板上の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表示する平面状ディスプレイにおいては、電子源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する必要がある。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、電子源に悪影響を及ぼして電子放出量を低下させ、明るい画像の表示ができなくなるためである。
特に平面状ディスプレイにおいては、画像表示部材から発生したガスが、画像表示エリア外に設置されたゲッタに到達する前に電子源近傍に集積し、局所的な圧力上昇とそれに伴う電子源劣化が特徴的な問題となる。特開平9−82245号公報(特許文献1)には、画像表示領域内にゲッタを配置し、発生したガスを即座に吸着して素子の劣化や破壊を抑制することが記載されている。また特開2000−133136号公報(特許文献2)では画像表示領域内に非蒸発型ゲッタを設置し、画像表示領域外に蒸発型ゲッタを配置する構成が示されている。さらに特開2000−315458(特許文献3)に示すように、真空チャンバー内で脱ガス、ゲッタ形成、封着(真空容器化)を一連の作業で行うことも考案されている。
ゲッタには、蒸発型ゲッタと非蒸発型ゲッタがあるが、蒸発型ゲッタは、水や酸素に対する排気速度はきわめて大きいけれども、アルゴン(Ar)のような不活性ガスは、蒸発型ゲッタと非蒸発型ゲッタ共に排気速度がほとんどない。アルゴンガスは電子ビームにより電離されてプラスイオンとなり、これが電子を加速するための電界で加速されて電子源に衝突することにより、電子源に損傷を与える。さらに、場合によっては内部で放電を生じさせる場合もあり、装置を破壊することもある。
希ガスを排気できる排気手段として、特開平5−121012号公報(特許文献4)には、平面ディスプレイの真空容器にスパッタイオンポンプを接続し、高真空を長時間維持する方法が記載されている。
この平面ディスプレイは、図9に示すように、蛍光体膜901を有するフェースプレート109と容器本体905が、シール材902によって気密的に封止されて真空容器906が構成される。前記容器本体905内に電極構体904が配されており、電極構体904は電界放出型カソードを有し、同カソードから放出させた電子ビームを内部電極903即ち変調電極により変調し蛍光体膜901に向かわせて映像表示を行う。容器本体905には真空維持のためにイオンポンプ908が接合されている。イオンポンプの908の実施態様として、例えば1000ガウス(0.1テスラ、以後磁束密度の単位テスラはTと表示する)を磁石121によって印加している。
しかし、真空容器906にICFフランジ等のメタルシール907を介してイオンポンプ908が接続されるという構成では、金属材料で作られた重いメタルシールが平面ディスプレイの片側に偏在する。しかも、磁石がヨーク(継鉄)なしで、直接イオンポンプ容器120に取り付けられているために、その重量も大きなものになる。そのため、イオンポンプ908とメタルシール907を容器本体905に接合する際に、メタルシール907を容器本体905に取り付ける部分の変形や破損といった不具合を生じ、真空容器906がリークする事態がしばしば発生し、製造の歩留まりが低下するという問題がある。
また、イオンポンプ内で放電が生じた際に生ずるノイズが画像表示装置の画像を乱す問題もある。
特開平9−82245号公報 特開2000−133136号公報 特開2000−315458号公報 特開平5−121012号公報
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡便な工程により、リーク等の発生がなく、特に電子源特性の経時変化が少なく、表示品位の高い、高信頼性で低コストな画像表示装置を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明は、複数の電子放出素子が配列された電子源基板、およびこの電子源基板と対向して配置され、蛍光膜とアノード電極を有する画像形成基板を有して構成される真空容器と、
イオンポンプ容器、このイオンポンプ容器に内包されるアノード電極およびカソード電極、前記イオンポンプ容器の外部に設置される磁石を有するイオンポンプとを備える画像表示装置であって、
前記イオンポンプ容器が、前記電子源基板または前記画像形成基板に形成された開口部に接続され、
前記磁石が、前記イオンポンプ容器が接続された基板に対して固定されていることを特徴とする画像表示装置に関する。
前記磁石は、前記イオンポンプ容器が接続された基板に固定された保持体に取り付けられていることが好ましい。
前記保持体は前記イオンポンプのカソード接続端子と接続され、かつ前記保持体は接地されていることが好ましい。
前記保持体は前記イオンポンプのカソード接続端子と、バネにより接続されていることが好ましい。
また、前記イオンポンプ容器は、フリットガラスにより前記電子源基板または前記画像形成基板に接続されていることが好ましい。
さらに、前記保持体は、前記イオンポンプ容器が接続された基板に独立して接着された支持部材に固定されていることが好ましい。
本発明によれば、イオンポンプ容器が、真空容器を構成する電子源基板または画像形成基板に、例えばフリットガラス等によりコンパクトに接合されるため、メタルシールのためのフランジのような突起部を形成する必要もなく、イオンポンプを接合しても場所を取らずにコンパクトで軽量な構成となる。
さらに本発明では、磁石が着脱可能な保持体に設置され、イオンポンプに直接設置されていないため、イオンポンプに過重な力がかから無い。そのため、取り付ける部分の変形や破損といった問題がなく、リークが発生しにくく、製造歩留まりが著しく向上するとともに耐衝撃性に強い信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。
また、イオンポンプのカソード電極接続端子が保持体に接続され、保持体が接地されている構成では、イオンポンプ内で放電が生じても、放電により生じた電磁波がイオンポンプの外側にある、接地された保持体によって遮蔽されるので、画像表示装置の画像に対するノイズの影響を極めて小さくすることができる。
以上のように、本発明によれば、画像表示する際にゲッタには吸着されにくい放出ガスを吸着する為のイオンポンプを容易に取り付けることができるので、低コストで高信頼性、高品位画像、かつ寿命が改善された画像表示装置を提供することができる。
本発明において、保持体は磁石を保持する部材であり、材料を選択することで、ヨーク(継鉄)としても機能する。ヨークとしても機能するときは、磁場を有効利用することができるので必要以上に磁場の大きな磁石を使用する必要がないという効果を奏する。ヨークでない保持体は、材料が異なるのみであるので、以下の説明では、保持体がヨークとしても機能する場合を例にとって説明する。
以下図面を参考にして好ましい実施態様例を詳細に説明する。本発明を図1から図7を用いて説明する。以下の説明で、電子源基板をリアプレート、画像形成基板をフェースプレートとして説明する。
<イオンポンプの設置方法の説明>
図1から図3は、本発明により作成される画像表示パネルの構成を示す概略図の一例である。図1は本発明を最もよく示す図であり、リアプレート101は、透明なガラス基板の内側に上配線102、下配線103、電子放出部が形成された電子放出部材である表面伝導型電子放出素子(電子源)104を備え、フェースプレート109は、透明なガラス基板の内側に塗布された蛍光体膜110とアノード電極膜であるメタルバック膜111とゲッタ膜112を備え、支持枠105はリアプレート101にフリットガラス106で接合されており、イオンポンプ122がリアプレート101の排気口(開口部)107にフリットガラスで接合されている。支持枠105とフェースプレート109をインジウム等の金属を用いて真空中で加熱封着し、真空容器である外囲器を構成する。
イオンポンプ127は、アノード電極114、カソード電極115、Ti電極116、アノード接続端子117、カソード接続端子118を有するイオンポンプ容器120と、磁石121が取り付けられているヨーク122で構成されている。また、この形態では、カソード接続端子118がヨーク122と板バネ119で接続され、さらにヨークは、接地126により設置されている。
ここで、イオンポンプ容器120はフリットガラス125でリアプレート101に接合され、ヨーク122は接着剤124でリアプレート101に接着された支持板(支持部材)123に着脱可能に固定されている。アノード接続端子117とカソード接続端子118はイオンポンプ駆動用のイオンポンプ電源(不図示)に配線接続されている。
図2は、他の実施態様例を示し、図1に示す板バネ119の代わりにコイルバネ201を用いてカソード接続端子118とヨーク122を接続した例である。
イオンポンプ容器は、アノード電極、カソード電極を内包し、かつ真空容器に連通して接続されることで、容器内部およびそれに連通する画像表示装置の真空容器内を減圧または真空に保つ。
本発明に用いるイオンポンプとしては、ゲッター膜をポンプ壁に蒸着させることによるエベイパーイオンポンプ(Evapor−ion pump)、ゲッター膜をスパッターするのにイオン自身を利用するスパッターイオンポンプ(Sputter−ion pump)等から適宜選択して用いることが可能である。中でも構成が簡単で、小型・軽量化が可能なスパッターイオンポンプを好適に用いることができる。
イオンポンプ容器を構成する材料は、ガラス、セラミックス、金属等から適宜選択することができ、軽量化、小型化の観点から成型ガラス、ガラス板をフリットガラスで接合したガラス構成体等が好適に用いられる。
イオンポンプ容器とフェースプレートまたはリアプレートとの接合は、真空が維持できる適当な接着剤を用いることができるが、フリットガラスを用いることが好ましい。接合部がフリットガラスだけなのでリークが発生しにくく、強度も充分に強く製造歩留まりが著しく向上するとともに耐衝撃性に強い信頼性の高い画像表示装置の製造が可能になる。
使用できるフリットガラスには、その成分系からSiO2系、Te系、PbO系、V25系、Zn系があり、これに酸化物フィラーを混入することで、熱膨張係数αを調節したフリットガラスから適宜用いることができる。前記耐火物フィラーとしては、PbTiO3、ZrSiO4、Li2O−Al23−2SiO2、2MgO−2Al23−5SiO2、Li2O−Al23−4SiO3、Al23−TiO2、2ZnO−SiO2、SiO2、SnO2等の一種類または数種類混合したフリットガラスを適宜用いることができる。
真空雰囲気または不活性ガス雰囲気における焼成では発泡を伴い、接着強度、機密性が確保できないので、大気雰囲気中で仮焼成を行い、真空雰囲気中で加熱しフリットガラスを脱泡させた後に、接合するのが好ましい。
フリットガラスは粉末である為、有機バインダーを用いてペースト化し、接合部に塗布して用いる。ペースト化したフリットガラスの塗布方法としては、エアー圧を用いたディスペンス法が一般的であるが、ディッピング法、印刷法などを適宜用いることができる。また予めリング状及び短冊状のシートに形成し、仮焼成及び脱ガスを施したプリフォーム品も用いることができる。
フリットガラスの焼成時には、フリットガラスが焼成温度で硬い水飴状になる為、これを押しつぶす為の押し付け圧力が必要であり、0.5g/mm2以上の押し付け圧力が好適に用いられる。
磁石はイオンポンプ容器の外部に配置され、本発明では、その周囲をヨーク(継鉄)が覆う構成になっている。図10に概略を模式的に示すように、ヨーク122でイオンポンプ全体を5方から覆っても良いし、一方向だけブリッジ構造(3方から覆う構造)にしても良い。尚、図10では、アノード接続端子、カソード接続端子の図示は省略した。ヨークを設置することにより、有効部の磁束密度を上げることができるので、磁石を薄くしたりすることも可能になり、磁場の大きな磁石を使用しなくても済むようになると共に、磁束の広がりを制限することができる効果もある。
加えて本発明では、磁石がヨークに取り付けられるため、イオンポンプ容器に対する重量負荷が小さくなり、特にイオンポンプ容器と基板との接合部等における破損の問題等によるリークがなく、信頼性が向上する。
ヨーク122は、図1、2に示されるように、イオンポンプを囲むようにして、イオンポンプが接合された基板に取り付けられる。好ましくは、支持部材(図中、支持板123)を、一旦リアプレートに固定し、これに対して、ヨークを取り付けるようにする。
まず、リアプレート101のイオンポンプ容器120の外側に、接着剤124でヨーク122を支持する支持板123を接着する。支持部材(支持板)は、ヨークが基板に対して取り付け可能になればよく、ねじ切り等が可能な材料が好ましく、プラスチック、金属等が用いられる。
本発明に用いる接着剤としてはヨーク122を保持する強度とリアプレート101基板のそりによるねじれを吸収できる程度の柔軟性があればよく、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、エマルジョン系接着剤、合成ゴム系接着剤、弾性接着剤、瞬間接着剤、構造用接着剤等々から適宜選択可能であるが、作業性、信頼性等の観点からエポキシ系接着剤を好適に用いることが可能である。
本発明に用いるヨーク材料としては、電磁軟鉄板、電解鉄箔、ケイ素鋼板、アモルファス合金、ナノ結晶軟磁性材料から適宜選択可能であるが、性能およびコストの観点からパーマロイを好適に用いることが可能である。
次に、磁石121をヨーク122に取り付けて、支持板123にネジ等でイオンポンプ中心に最大の磁場がかかるように、ガウスメータ等で磁場を測定及び位置調整をしながら固定する。固定方法としはネジに限定するものではなく、着脱可能な手段であれば良い。
また、図1、2に示したような好ましい態様においては、イオンポンプのカソード接続端子とヨークがバネにより接続され、かつ前記ヨークは接地されている。このような構成によると、イオンポンプ内で放電が生じても、放電により生じた電磁波がイオンポンプの外側にある、接地されたヨークによって遮蔽されるので、画像表示装置の画像に対するノイズの影響を極めて小さくすることができる。
イオンポンプのカソード接続端子とヨークとの接続は、電気的導通が取れるものであれば使用可能であるが、特にバネを用いることにより、イオンポンプ容器120を外側のヨーク122で抑えて安定させる効果も奏することができる。バネの形状は、図1に示した板バネ、図2に示したコイルバネ等を挙げることができる。用いる材料としては金属バネから適宜選択可能であるが、電気導電性、非磁性、耐食性、加工性に優れたりん青銅、黄銅、ベリリウム銅、チタン銅合金等の銅合金を好適に用いることができる。
<画像表示装置の全体説明>
図3において、容器外端子(不図示)から変調信号入力を下配線103を通じ、走査信号入力を上配線102を通じ電圧印加し、高圧端子Hv(不図示)で高圧を印加して画像を表示するものである。イオンポンプを内包するヨーク122は排気口(開口部)107で真空容器と接合されており、駆動用電源(不図示)で駆動することにより放出ガスの排気を行う。同図において、104は電子源である表面伝導型電子放出素子であり、102、103は表面伝導型放出素子の一対の素子電極と接続された上配線(Y方向配線)及び下配線(X方向配線)である。
図4(a)は、リアプレート101上に設置された表面伝導型電子放出素子104、及び、同電子源を駆動するための配線などの一部を示した概略図である。同図において103は下配線、102は上配線、401は上配線102と下配線103を電気的に絶縁する層間絶縁膜を示している。
図4(b)は図4(a)の表面伝導型電子放出素子104の構造をAからA’の断面を拡大して示し、402、403は素子電極、405は導電性薄膜、404は電子放出部である。
まず、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置例について述べる。
図1及び図3の構成において、リアプレート101としてソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、SiO2を表面に形成したガラス基板及び、アルミナ等のセラミック基板等の絶縁性基板が用いられ、フェースプレート109としては透明なソーダガラス等のガラス基板が用いられる。
表面伝導型電子放出素子104の素子電極(図4の402,403に相当)の材料としては、一般的導電体が用いられ、例えば、Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等の金属或いは合金、及び、Pd、Ag、Au、RuO2、Pd−Ag等の金属或いは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、In23−SnO2等の透明導電体及び、ポリシリコンなどの半導体材料等から適宜選択される。
素子電極の作成法は真空蒸着法、スパッタ法、化学気相堆積法等を用いる事で上記電極材料を成膜でき、フォトリソグラフィ技術(エッチング、リフトオフなどの加工技術も含む)等によって所望の形状に加工するか、その他の印刷法によっても作製可能である。要するに前記の素子電極材料の形状を所望の形状に形成できればよく、特に製法は問わない。
図4(a)に示す素子電極間隔Lは好ましくは数百nmから数百μmである。再現性良く作製する事が要求されるため、より好ましい素子電極間Lは数μmから数十μmである。
素子電極長さWは電極の抵抗値、電子放出特性等から数μmから数百μmが好ましく、又素子電極402、403の膜厚は数十nmから数μmが好ましい。尚、図4(b)に示した構成だけでなく、リアプレート101上に導電性薄膜405、素子電極402、403の電極の順に形成させた構成にしてもよい。
導電性薄膜405は良好な電子放出特性を得るためには、微粒子で構成された微粒子膜が特に好ましく、その膜厚は、素子電極402、403へのステップカバレージ、素子電極402、403間の抵抗値及び、後述する通電フォーミング条件などによって設定されるが、好ましくは0.1nmから数百nmで、特に好ましくは1nmから50nmである。その抵抗値は、Rsが102〜107Ω/□の値である。尚Rsは、厚さがt、幅がw、長さがlの薄膜の抵抗Rを、R=Rs(l/w)とおいたときに現れる量である。
又、導電性薄膜405を構成する材料は、Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等の金属、PdO、SnO2、In23、PbO、Sb23等の酸化物、HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、GdB4等の硼化物、TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、WC等の炭化物、TiN,ZrN,HfN等の窒化物、Si、Ge等の半導体、カーボンなどをあげられる事が出来る。
尚、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、或いは重なり合った状態(島状も含む) の膜を指しており、微粒子の直径は0.1nmから数百nmであり、好ましくは、1nmから20nmである。
導電性薄膜405の作製法は素子電極402、403を設けたリアプレート101に、有機金属溶液を塗布して乾燥させる事により有機金属薄膜を形成する。ここで言う有機金属溶液とは、前述の導電性薄膜405を形成する金属を主元素とする有機金属化合物の溶液の事を言う。
その後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜405を形成する。尚、導電性薄膜405の形成法として、有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに限るものでなく真空蒸着法、スパッタ法、化学気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等によって形成される場合もある。
電子放出部404は導電性薄膜405の一部に形成された高抵抗の亀裂であり、通電フォーミングと呼ばれる処理により形成される。通電フォーミングは素子電極402、403間に不図示の電極より通電を行い、導電性薄膜405を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造を変化形成させるものである。通電時の電圧波形は特にパルス波形が好ましく、パルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合とパルス波高値を増加させながら、電圧パルスを印加する場合とがある。フォーミング処理は通電処理に限るものではなく、導電性薄膜405に亀裂等の間隔を生じさせて高抵抗状態を形成する処理を用いても良い。
通電フォーミングが終了した素子に活性化と呼ぶ処理を施す事が望ましい。活性化処理とは、素子電流(素子電極402、403間に流れる電流)、放出電流(電子放出部404より放出される素子電流)を著しく変化させる処理である。例えば、有機物質ガスなどの炭素化合物ガスを含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルスの印加を繰り返すことで行うことができる。この時の好ましい有機物質の圧力は、素子を配置する真空容器の形状や、有機物質の種類などにより異なる為、場合に応じ適宜設定される。
活性化処理により、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素或いは炭素化合物からなる有機薄膜が導電性薄膜405上に堆積する。
活性化処理は素子電流と放出電流を測定しながら、例えば、放出電流が飽和した時点で終了する。印加する電圧パルスは画像表示時の動作駆動電圧か、それよりも大きな電圧で行う事が好ましい。
形成された亀裂内には、0.1nmから数十nmの粒径の導電性微粒子を有する事もある。導電性微粒子は導電性薄膜405を構成する物質の少なくとも一部の元素を含んでいる。又、電子放出部404及び、その近傍の導電性薄膜405は炭素及び、炭素化合物を有する事もある。
尚、表面伝導型電子放出素子104としてリアプレート101の面上に平面状に表面伝導型電子放出素子104を形成した平面型の他、リアプレート101に垂直な面上に形成した垂直型でもよく、更には、熱カソードを用いた熱電子源、電界放出型電子放出素子等、要するに電子放出素子を用いた画像表示装置を例にするならば、電子を放出する素子であれば、特に制限はされない。
次に図3及び図4を用いて、表面伝導型電子放出素子104の配列、及び、同素子に画像表示用の電気(電力)信号を供給する配線に付いて説明する。
配線の例としてそれぞれ直交した二つの配線(Y:上配線102、及び、X:下配線103、これを単純マトリクス配線と呼ぶ)を用いる事ができ、表面型電子放出素子104の素子電極402、403のそれぞれに、上配線102からは素子電極402を通して、下配線103からは素子電極403と接続する。上配線102、及び、下配線103は真空蒸着法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの印刷法、スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成することができ、その材料、膜厚、幅は適宜設計される。中でも製造コストが安く、取り扱いが容易な印刷法を用いるのが好適である。
使用する導電性ペーストは、Ag、Au、Pd、Pt等の貴金属、Cu、Ni等の卑金属の単独、ないしは、これらを任意に組み合わせた金属を含み、印刷機で配線パターンを印刷後、500℃以上の温度で焼成する。形成された上下印刷配線などの厚さは、数μm 〜数百μm程度である。更に少なくとも上配線102と下配線103が重なるところには、ガラスペーストを印刷、焼成(500℃以上)した厚さ数〜数百μm程度の層間絶縁膜401を挟み、電気的な絶縁をとる。
Y方向の上配線102の端部は表面伝導型電子放出素子104のY側の行を入力信号に応じて走査するための画像表示信号である走査信号を印加するため、走査側電極駆動手段としての駆動回路部と電気的に接続されることになる。一方、X方向の下配線の端部は、表面伝導型電子放出素子104の列の各列を入力信号に応じて変調するための画像表示信号である変調信号を印加するため、変調信号駆動手段としての駆動回路部と電気的に接続されることになる。
フェースプレート109の内側に塗布された蛍光体膜110はモノクロームの場合は単一の蛍光体のみからなるが、カラー画像を表示する場合、赤、緑、青の三原色を発光する蛍光体を黒色導電材で分離した構造とする。黒色導電材はその形状により、ブラックストライプ、ブラックマトリックスなどと呼ばれる。作製法としては蛍光体スラリーを用いたフォトリソグラフィー法、或いは印刷法があり、所望の大きさの画素にパターニングし、それぞれの色の蛍光体を形成する。
蛍光体膜110上にはアノード電極膜であるメタルバック膜111が形成されている。メタルバック膜111はAl等の導電性薄膜により構成されている。メタルバック膜111は、蛍光体膜110で発生した光のうち、電子源となるリアプレート101の方向に進む光を反射して輝度を向上させるものである。更に、メタルバック膜111はフェースプレート109の画像表示領域に導電性を与えて電荷が蓄積されるのを防ぎ、リアプレート101の表面伝導型電子放出素子104に対してアノード電極の役割を果たすものである。メタルバック膜111はフェースプレート109、画像表示装置内に残留したガスが電子線で電離されて生成するイオンにより、蛍光体膜110が損傷することを防ぐなどの機能も有している。
メタルバック膜111には高電圧を印加するため、高圧印加装置と電気的に接続されることになる。
支持枠105はフェースプレート109とリアプレート101との間の空間を気密封止するものである。支持枠105はフェースプレート109に対してはIn(インジウム)108を用いて接合され、リアプレート101に対して、フリットガラス106によって接合されることで外囲器としての密封容器が構成される。支持枠105はフェースプレート109とリアプレート101と同材質、或いはそれらとほぼ同程度の熱膨張率を持つガラス、セラミックス、又は、金属などを使用する事が出来る。
支持枠105は電子放出部404が形成される前、即ちフォーミング・活性化する前にリアプレート101にフリットガラス106で接合しておくのがよい。尚Inで接合する場合は、フェースプレート201とリアプレート101と支持枠105で密封容器を作成する時に接合するのが好ましい。
フリットガラス106で支持枠105が接合されたリアプレート101にイオンポンプ容器120をフリットガラス125で接合する。
図1に示すように、表面伝導型電子放出素子104の形成された面と反対側のリアプレート101面の排気口107上に、フリットガラス125を塗布したイオンポンプ容器120に荷重を与えながら、真空ベーク炉により減圧下に排気した状態で加熱し、フリットガラス125を溶融し、接合する。重りはフリットガラス125が加熱溶融した際の位置ずれ防止とフリットガラス125を一定の厚みに押し付ける役割を持つ。
本発明に用いるフリットガラスには、その成分系からSiO2系、Te系、PbO系、V25系、Zn系があり、これに酸化物フィラーを混入することで、熱膨張係数αを調節したフリットガラスから適宜用いることができる。前記耐火物フィラーとしては、PbTiO3、ZrSiO4、Li2O−Al23−2SiO2、2MgO−2Al23−5SiO2、Li2O−Al23―4SiO3、Al23−TiO2、2ZnO−SiO2、SiO2、SnO2等の一種類または数種類混合したフリットガラスを適宜用いることができる。
真空雰囲気または不活性ガス雰囲気においてフリットガラスを焼成する場合、発泡を伴い、接着強度、機密性が確保できないので、大気雰囲気中で仮焼成を行ない、真空雰囲気中で加熱しフリットガラスを脱泡させた後で、接合するのが好ましい。
フリットガラスは粉末である為、有機バインダーを用いてペースト化し、接合部に塗布して用いる。ペースト化したフリットガラスの塗布方法としては、エアー圧を用いたディスペンス法が一般的であるが、ディッピング法、印刷法などを適宜用いることができる。また予めリング状及び短冊状のシートに形成し、仮焼成及び脱ガスを施したプリフォーム品も用いることができる。
フリットガラスの焼成時には、フリットガラスが焼成温度で硬い水飴状になる為、これを押しつぶす為の押し付け圧力が必要であり、0.5g/mm2以上の押し付け圧力が好適に用いられる。
イオンポンプとしては、前述のとおり、構成が簡単で小型・軽量化が可能なスパッターイオンポンプを好適に用いることができる。また、イオンポンプの容器はガラス、セラミックス、金属等から適宜選択することができ、軽量化、小型化の観点から成型ガラス、ガラス板をフリットガラスで接合したガラス構成体等が好適に用いられ、陰極に使用される金属としてはTi、Ta等が好適に用いられる。
支持枠105及びイオンポンプ容器120を接合したリアプレート101、フェースプレート109を準備した後、基板の電子線洗浄、ゲッタ膜112の蒸着形成、外囲器としての密封容器の形成(支持枠105及びイオンポンプ容器120を接合したリアプレート101とフェースプレート109との接合)を、真空雰囲気を維持した状態で実施する。
図6は本発明で用いる真空処理装置の全体概念図を示す。ロード室602は基板を搬入、搬出するために用いられ、真空処理室603においてベーキング、ゲッタ成膜、封着等の処理を行う。ゲートバルブ605はロード室602と真空処理室603を仕切るためのもので、搬送治具604により基板を搬送する。排気手段1(606)によりロード室602を真空排気し、排気手段2(607)により真空処理室603を真空排気する。搬出入口601により基板を搬出入する。
図7は真空処理室603で実施される工程概念図を示し、706は上ホットプレート、707は下ホットプレートを示し、他の構成部材は前述する番号と同一のものは同一の部材を示す。
図6に示すように、蛍光体膜110、メタルバック膜111が形成されたフェースプレート109と、支持枠105及びイオンポンプ容器120を接合したリアプレート101とを一緒に、大気開放されたロード室602の搬出入口601を開け、搬送治具604にこれらの基板を載せ、圧力を10-4Pa以下程度まで排気する。次に、予め圧力を排気手段2(607)で10-5Pa程度まで排気しておいた真空処理室603に通じるゲートバルブ605を開け真空処理室603に搬送治具604を搬送後、ゲートバルブ605を閉める。
ゲッタ膜の材料としてはBa、Mg、Ca、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W等の金属及びこれらの合金を用いることができるが、好ましくは蒸気圧が低く取り扱い易いアルカリ土類金属であるBa、Mg、Ca及びこれらの合金が適宜用いられる。中でも安価でゲッター材料を保持している金属製カプセルから容易に蒸発できるといった工業的にも製造が容易なBa又はBaを含む合金が好ましい。
次に、真空処理室603で実施される製造工程の概要を図7に示す。図に示すように、真空処理室603に搬入されたフェースプレート109とリアプレート101を上ホットプレート706と下ホットプレート707で夫々保持し、ベーキング加熱することで脱ガス処理する。この時、リアプレート101は上ホットプレート706側に有り、リアプレート101の裏面に接合されたイオンポンプ容器120が壊れないように逃げ部708が上ホットプレート706に形成されている。ベーキング温度は50℃から400℃まで適宜選択することができ、部材の耐熱性が許す限り高温で処理したほうが良い。次に、ホットプレートを上下に逃がしながら同時にリアプレート101も上昇させ、フェースプレート109上面に空間を設ける。この空間に片側の蓋上冶具である703をフェースプレート109上に移動する。外部の電源からゲッタブラシ状接触電極705、ゲッタ配線端子704、ゲッタ配線702を通して電流を供給し、ゲッタを加熱することでフラッシュさせフェースプレート109上にゲッタ膜112をフェースプレート109の半面に成膜する。
同様に残りの半面にもゲッタ膜112を成膜する。次に、蓋状冶具である703を逃がし、再び上ホットプレート706と下ホットプレート707の間の所定の位置にIn合金などを充填したフェースプレート109と予め支持枠105とイオンポンプ容器120を接合してあるリアプレート101を挟み込み、加熱しながら加重を加えることでIn合金を溶融し、フェースプレート109とリアプレート101と支持枠105に囲まれた真空容器(真空外囲器)を作成する。
尚、カラー表示の画像表示装置の場合は表面伝導型電子放出素子104と蛍光体膜110の画素(不図示)を一対一に対応させるため、フェースプレート109とリアプレート101の位置合わせを行い真空封着する。その後、室温程度まで冷却する。次に、再び上ホットプレート706と下ホットプレート707を夫々上下に逃がし、密封容器をロード室602に搬送し、搬出入口601より外に取り出す。
以上の工程により、リアプレート101、支持枠105、フェースプレート109で囲まれる空間は、大気圧以下の圧力に密封維持可能な真空容器として形成される。
次に、イオンポンプ容器120の外側に有るカソード接続端子118に板バネ119を半田、インジウム等を用いて接続する。カソード接続端子118はジメット線等を用いて外部に取り出せる構造になっている。
次に、リアプレート101のイオンポンプ容器120の外側に、接着剤124でヨーク122を支持する支持板123を接着する。接着剤としては前述したとおり、例えばエポキシ系接着剤を用いる。ヨーク材料としては、例えばパーマロイを用いる。
次に、磁石121をヨーク122に取り付けて、支持板123にネジ等でイオンポンプ中心に最大の磁場がかかるように、ガウスメータ等で磁場を測定及び位置調整をしながら固定する。ヨーク122は接地線126で接地する。イオンポンプ電源(不図示)とアノード接続端子117及びカソード接続端子117を配線接続する。
上述した一連の処理により、真空容器は画像表示装置となる。上述したように作製した画像表示装置において、イオンポンプ電源(不図示)の電源を入れ、イオンポンプを稼動する。次に、上配線102に接続された走査駆動手段、下配線103に接続された変調駆動手段より、各表面伝導型電子放出素子104に画像信号である走査信号と変調信号を提供する。
それらの差電圧として駆動電圧すなわち電気信号が印加され、導電性薄膜405を電流が流れ、その一部が亀裂である電子放出部404より電子が前記電気信号に従った電子ビームとなって放出され、メタルバック膜111、蛍光体膜110に印加された高電圧(1〜10KV)によって加速され、蛍光体膜110に衝突し蛍光体を発光させ、画像を表示する。
尚、ここでのメタルバック膜111の目的は、蛍光体のうち内面側への光をフェースプレート109側へ鏡面反射する事により輝度を向上する事、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用する事、前記密封容器内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体膜110の保護などである。
イオンポンプ127は印加電圧が1KV前後から動作をはじめるが、印加電圧が上がると消費電力が大きくなることや、絶縁対策を確実に施さねばならないといった弊害が大きくなる。そこで、効率よくイオンポンプ127を駆動する電圧としては2.5〜5KVが好適に用いられる。
画像が表示されると、電子が放出され画像表示装置内の部材からガスが放出される。これらのガスの内、電子放出素子にダメージを与え易いH2、O2、CO、CO2などのガスはゲッタ膜112に吸着される。一方、不活性ガスであるArは、ゲッタ膜112に吸着されないが、リアプレート101に取り付けられたイオンポンプ127により排気され、Ar分圧が素子に影響のある圧力である10-6Pa以下に抑えることができ、Arによる素子へのダメージ(主に電離したArイオンスパッタによる素子破壊)が抑えられる。従って、長時間画像表示をしても輝度劣化の無い長寿命の画像表示装置が得られる。
また、イオンポンプはイオンポンプ容器120がフリットガラス125でリアプレート101に直接接合され、磁石121がヨーク122で保持されている構成なので、画像表示装置は薄くて、軽量なものとなる。また、磁石121とヨーク122は容易に着脱可能なので、再利用が可能となる。また、イオンポンプ容器120内で放電が起こっても、有害な電磁波を接地されたヨーク122により遮蔽することができ、更にヨーク122により磁場の漏れを減少できるので、高品位な画像表示が可能となる。
尚、イオンポンプはリアプレート101のみならず、フェースプレート109に接合しても同様な効果が得られる。
上述した電子源として表面伝導型電子放出素子のほか、電界放出型電子放出素子を用いたものや、単純マトリクス型のほか、電子源から出た電子ビームを制御電極(グリッド電極配線)を用いて制御し画像を表示する画像表示装置などにおいても、本発明の画像表示装置を応用できる。
以下、本発明について、実施例を用いて具体的に説明する。
<実施例1>
イオンポンプを有する画像表示装置を図1を用いて、画像表示装置としての真空容器の構成と作成方法について、図3から図7を使って説明する。
まず、画像表示装置としての密封容器の作成方法について述べる。リアプレート101として厚さ2.8mm、大きさ240mm×320mm、フェースプレート201として厚さ2.8mm、大きさ190mm×270mmのソーダガラス(SL:日本板硝子(株)製)を用い、リアプレート101には画像領域外でガラス枠105の内側になる場所に8mmφの排気口107を開けたものを用いた。
電子源である表面伝導型電子放出素子104の素子電極402及び403は、リアプレート101上に白金を蒸着法によって成膜し、フォトリソグラフィ技術(エッチング、リフトオフ法等の加工技術を含む)によって加工し、膜厚100nm、電極間隔L=2μm、素子電極長さW=300μmの形状に加工して形成した。
次に、リアプレート101に上配線102(100本)の幅は500μm、厚さ12μm、下配線103(600本)の幅は300μm、厚さは8μmであり、それぞれAgペーストインキを印刷、焼成し形成した。外部の駆動回路への引き出し端子も同様に作成した。層間絶縁層401はガラスペーストを印刷、焼成(焼成温度550℃)し、厚さは20μmとした。
次に、前記リアプレート101を洗浄し、DDS(ジメチルジエトキシシラン;信越化学社製)のエチルアルコール希釈溶液を、スプレー法にて散布し、120℃で加熱乾燥した。導電性薄膜405として水85%、イソプロピルアルコール15%からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体15Wt%を溶解し、有機パラジウム含有液を、インクジェット塗布装置で塗布した後、350℃で10分間の加熱処理をして、PdO(酸化パラジウム)からなる微粒子膜を形成し、φ60μmの導電性薄膜405とした。
次に、支持枠105として、形状が厚さ2mm、外形150mm×230mm、幅10mm、材質がソーダガラス(SL;日本板硝子製)を用意した。支持枠105と同形状のシート状フリットガラス106であるLS7305(日本電気硝子社製)を前記リアプレート101の接合場所に設置し、支持枠105上から1g/mm2の荷重を加えた状態で、クリーンオーブン内に設置し、430℃で30分間加熱し、接合した。同時に高圧端子も支持枠105同様にリアプレート101に接合した。
以上のように作成したリアプレート101を図5に示す真空排気装置を用いて、以下のフォーミングと活性化を行った。先ず、図5に示すように、基板ステージ503上に設置されたリアプレート101を取り出し電極(不図示)を除く領域をOリング502によりシールし、真空容器501によって覆った。基板ステージ503には、リアプレート101をステージ上に固定する為の静電チャック504を有していて、リアプレート101の裏面に形成されたITO膜510と静電チャック内部の電極間に1KVを印加して、リアプレート101をチャックした。
次に真空容器内部を磁気浮上型ターボモレキュラ-ポンプ505で排気し、フォーミング工程以降の工程を以下のように行った。
先ず、真空容器内部を10-4Paまで排気し、パルス幅1msecの矩形波形をスクロール周波数10Hzで順次、上配線102に印加し、電圧は12Vとした。また、下配線103はグランドに設置した。真空容器内部には水素と窒素の混合ガス(2%H2、98%N2)を導入し、圧力は1000Paに保った。ガス導入はマスフローコントローラ508によって制御し、一方真空容器からの排気流量は、排気装置と流量制御用のコンダクタンスバルブ507によって制御した。導電性薄膜405に流れる電流値がほぼ0になったところで、電圧印加を中止した。真空容器内部のH2とN2の混合ガスを排気して、フォーミングを完了させ、リアプレート101のすべての導電性薄膜405に亀裂を形成することで電子放出部404を作成した。
次に活性化工程を行った。真空容器501内を10-5Paまで排気した後、真空容器内にトルニトリル(分子量:117)を分圧にして1×10-4Paまで導入した。上配線102を10ラインに時分割(スクロール)で電圧を印加した。電圧印加条件は波高値は±14V、パルス幅1msecの両極の矩形波を用い全ての素子を活性化した。
活性化終了後、真空容器501に残存するトルニトリルを排気した後で、大気圧に戻しリアプレート101を取り出した。
イオンポンプは円筒形状のアノード電極114とカソード電極115がSUSからなり、カソード電極115の中心部はTi電極116と接続されている。これらをガラスからなるイオンポンプ容器120に配置し、該アノード電極114と該カソード電極115夫々に配線されたアノード接続端子117とカソード接続端子118を該イオンポンプ容器120の外側に有する構成の2極型スパッターイオンポンプを用いた。イオンポンプ容器120は、前記アノード電極114と前記カソード電極115が収納できる大きさ(W30mm×D30mm×H30mm)で成型加工した青板ガラスを用いた。前記アノード接続端子117とカソード接続端子118はジメット線からなりイオンポンプ容器120の取り出し口に、フリットガラスとしてASF1304(旭硝子社製)を塗布し、450℃、30分間加熱、焼成した。その後、Heリークディテクターでリークチェックしたが、検出限界値の10-12Pa・m3/sec以下であった。
次に、イオンポンプ容器120をリアプレート101に対して接合する面(4辺)に、フリットガラスであるVS−2(日本電気硝子社製)を有機バインダーでペースト化したものをディスペンサーで塗布した。400℃、30分間加熱し仮焼成を行い、更に脱ガス処理として減圧下で480℃、3時間の脱ガス焼成を行った。室温に戻った後、Heリークディテクターでリークチェックしたところ、検出限界値の10-12Pa・m3/sec以下であった。
次に、アノード電極114とアノード接続端子117及びカソード電極115とカソード接続端子118を接続する為に、YAGレーザで溶接を行った。Heリークディテクターでリークチェックしたところ、検出限界値の10-12Pa・m3/sec以下であった。
次に、真空ベーク炉内の支持台上のリアプレート101の排気口107が設けられた面上に、フリットガラス125を塗布したイオンポンプ容器120を置く。支持台でイオンポンプ容器120を押さえた状態で、重りを支持台上に置く。重りはフリットガラス125の接合面に0.5g/mm2になるような重量にした。
真空ベーク炉を排気することで10-4Paになるまで減圧状態にし、390℃に加熱し、80分間保持した。室温に戻ったところで、大気圧にし、リアプレート101を取り出した。
次に、支持枠105上にInを塗布し、上配線102上に、20ライン毎にスペーサ113を設置した。スペーサ113は画像表示エリア外に絶縁性の台を設け、アロンセラミックW(東亞合成社製)で接着固定した。
一方フェースプレート109は、蛍光体膜110にストライプ状の蛍光体(R、G、B)と黒色導電材(ブラックストライプ)とが交互に形成されたものに、アルミニウム薄膜よりなるメタルバック膜112として厚さが200nmになるように作製した。次に、フェースプレート109周縁部に予め設けられた銀ペーストパターン上にIn108を塗布した。
前記支持枠105及びイオンポンプ容器120を接合したリアプレート101と、フェースプレート109を搬送冶具604にセットし、図6に示す真空処理装置の搬出入口601を開け、大気圧のロード室602に投入する。搬出入口601を閉めた後、ロード室602を3×10-5Pa程度まで圧力を下げ、ゲートバルブ605を開いて搬送冶具604を予め1×10-5Pa程度に排気手段2である607で圧力を下げてある真空処理室603に搬入し、ゲートバルブ605を閉めた。搬送冶具604が所定の位置に収まった後、図7に示すようにリアプレート101に上ホットプレート706、フェースプレート109に下ホットプレート707を密着させ、300℃で1時間加熱した。
次に、リアプレート101とそれを支持する搬送冶具604の一部を、上ホットプレート706と共に上方向に30cm程上昇させた。次に、リアプレート101とフェースプレート109の間の空間に、一方の蓋状冶具703をフェースプレート109上に移動した。蓋状冶具703内側天井に設置されているBaゲッタのコンテナに12Aの電流を10秒間づつ順次印加し、Ba膜をフェースプレート109のメタルバック膜111上に50nm付着させた。蓋状冶具である703を元に戻し、他方の蓋状冶具703についても同様な操作を行った。
次に、蓋状冶具703を元の位置に戻し、リアプレート101と搬送冶具604の一部である支持具と上側ホットプレート706を下げ、上ホットプレート706及び下ホットプレート707を180℃に加熱した。180℃で3時間保持した後、リアプレート101と搬送冶具604の一部である支持具と上側ホットプレート706を更に下げ、リアプレート101とフェースプレート109と支持枠105に60Kg/cm2の加重をかけた。この状態で加熱を止め、自然冷却し室温まで温度を下げ封着を完了した。
ゲートバルブ605を開け、真空処理室603からロード室602に真空容器を搬出し、ゲートバルブ605を閉めた後、ロード室602を大気まで圧力を戻してから、搬出入口601から密封容器を搬出した。上述のように作製した、密封容器にはクラックや割れ等は全く発生していなかった。
次に、イオンポンプ容器120の周囲に2液硬化型エポキシ接着剤のEP001(セメダイン社製)を塗布し、300グラムの重りをのせアクリル樹脂からなる支持板123を接着硬化した。支持板123には、パーマロイからなるヨーク122を固定するネジ穴が4箇所あけてある。同時にりん青銅からなる板バネ119も同一の接着剤でイオンポンプ容器120の所定の位置に接着硬化した。次に、カソード接続端子118と導通が取れるようにInハンダで接続した。次に、ヨーク122の内側の所定位置に磁石121を取り付け、接地線126を付けたネジと一緒にガウスメーターで磁場を測定しながら、イオンポンプ中心で最大の磁場になるように磁石121の位置を調整しながらネジを締めて固定した。テスターで接地線126とカソード接続端子118間の導通を確認した。以上のような工程でイオンポンプ127を作成した。
次に、密封容器を画像表示可能なように電圧印加装置と高圧印加装置とケーブルで接続し、更にイオンポンプ127のアノード接続端子117とカソード接続端子118を配線でイオンポンプ電源と配線接続し、イオンポンプ127を有する画像表示装置を組み立てた。
次に、イオンポンプ電源に5KVの電圧をかけ、イオンポンプ中心で1400G以上の磁場でイオンポンプ127を駆動した。又、画像表示装置に接続された電圧印加装置から16.7μsec、60Hz、15Vの画像信号を電子放出素子に供給し、同時に高圧印加装置により10KVの高圧を印加し表面伝導型電子放出素子104を発光させ、画像表示装置を画像表示させた。
寿命評価のために画像表示装置を連続表示させ、輝度が半分になるまでの時間を測定したところ15000時間であった。
また、信頼性試験として耐衝撃試験を行ったところ、比較例(図9)では10パネル中5パネルにリークが発生し、画像表示ができなくなったが、本実施例では1パネルもリークが発生しなかった。尚、耐衝撃性試験は、JIS C 0041にもとづいた落下衝撃試験であり、室温(23±5℃、50〜70%RH)、正弦半波パルス、加速度50G、作用時間11ms、加速方向6方向の条件で各方向連続3回行った。
また、パネル容器実装後の画像表示装置の厚みを測定したところ、比較例(図9)に比べ100mm程薄くすることができた。
また、画像を表示したところ、比較例(図9)ではイオンポンプの放電時のノイズの影響及び磁石の磁場の影響で、画質が劣化したが、本発明による画像表示装置の画像はノイズ及び磁場による影響は無かった。
本実施例で作成した画像表示装置は、イオンポンプがリアプレート裏面にフリットにて接合されたガラスハウジング内に内包されており、リークの発生が無く、小型、薄型、軽量、高信頼性、低コストである。更に、イオンポンプの取り付けが容易にできるので長寿命な画像表示装置を作成できた。
<実施例2>
実施例2として、イオンポンプ容器120とカソード接続端子118を接続するバネとしてコイルバネ201を使用する以外は実施例1と同様にイオンポンプ127を有する画像表示装置を作成した。
次に、密封容器を画像表示可能なように電圧印加装置と高圧印加装置とケーブルで接続し、更にイオンポンプ127のアノード接続端子117とカソード接続端子118を配線でイオンポンプ電源と配線接続し、画像表示装置を組み立てた。
次に、イオンポンプ電源に5KVの電圧をかけ、イオンポンプ中心で1400G以上の磁場でイオンポンプ127を駆動した。又、画像表示装置に接続された電圧印加装置から16.7μsec、60Hz、15Vの画像信号を電子放出素子に供給し、同時に高圧印加装置により10KVの高圧を印加し表面伝導型電子放出素子104を発光させ、画像表示装置を画像表示させた。
寿命評価のために画像表示装置を連続表示させ、輝度が半分になるまでの時間を測定したところ15000時間であった。
また、信頼性試験として耐衝撃試験を行ったところ、比較例(図9)では10パネル中5パネルにリークが発生し、画像表示ができなくなったが、本実施例では1パネルもリークが発生しなかった。
また、容器実装後の画像表示装置の厚みを測定したところ、比較例(図9)に比べ100mm程薄くすることができた。
また、画像を表示したところ、比較例(図9)ではイオンポンプの放電時のノイズの影響及び磁石の磁場の影響で、画質が劣化したが、本発明による画像表示装置の画像はノイズ及び磁場による影響は無かった。
本実施例で作成した画像表示装置は、イオンポンプがリアプレート裏面にフリットにて接合されたガラスハウジング内に内包されており、リークの発生が無く、小型、薄型、軽量、高信頼性、低コストである。更に、イオンポンプの取り付けが容易にできるので長寿命な画像表示装置を作成できた。
<実施例3>
実施例3として、電子源として電界放出型電子放出素子を用いた画像表示装置について説明する。図8に本実施例で用いた電界放出型電子放出素子801の構造を示す。同図において802は負電極、803は正電極であり、805はその先端を鋭角にした電子を放出する電子放出部、804は絶縁層である。このような構成において正電極803と負電極802に正電極803が高電位になるように電圧を印加すると、電子放出部805に電界が終了しトンネル効果によって電子放出部805より電子を放出する。
以下に本実施例の画像表示装置の作成方法について説明する。リアプレート101は実施例1と同一の基板を用い、先ず電界放出型電子放出素子801をリアプレート101上に作成する。負電極802、正電極803としての厚さ0.3μmのMoを用い、電界放出部805の先端角は45度、1画素に対応する電子源には100個の電子放出部805を持ち、絶縁層804として厚さ1μmのSiO2を用いた。Mo、SiO2はスパッタ法によって堆積させ、加工はフォトリソグラフィ技術(エッチング、リフトオフ等の加工技術も含む)によって行った。次に実施例1と同様に同一の方法で、同一の構造、部材の上配線102、下配線103を形成した。尚、正電極803の一部が下配線103電気的に接触するように、又負電極802の一部が上配線102と電気的に接触するようにした。更に実施例1と同様の方法で、同一の構造、部材を使用しリアプレート101とフェースプレート109を作成した。
以後は実施例1と全く同様にしてイオンポンプを有する画像表示装置を作成した。このように作成した画像表示装置のイオンポンプ電源に5KVの電圧をかけ、イオンポンプ中心で1400G以上の磁場でイオンポンプ127を駆動した。又、画像表示装置に接続された電圧印加装置から16.7μsec、60Hz、15Vの画像信号を電子放出素子に供給し、同時に高圧印加装置により10KVの高圧を印加し電子放出部805を発光させ、画像表示装置を画像表示させた。
寿命評価のために画像表示装置を連続表示させ、輝度が半分になるまでの時間を測定したところ15000時間であった。
また、信頼性試験として耐衝撃試験を行ったところ、比較例(図9)では10パネル中5パネルにリークが発生し、画像表示ができなくなったが、本実施例では1パネルもリークが発生しなかった。
また、パネル筐体実装後の画像表示装置の厚みを測定したところ、比較例(図9)に比べ100mm程薄くすることができた。
また、画像を表示したところ、比較例(図9)ではイオンポンプの放電時のノイズの影響及び磁石の磁場の影響で、画質が劣化したが、本発明による画像表示装置の画像はノイズ及び磁場による影響は無かった。
本実施例で作成した画像表示装置は、イオンポンプがリアプレート裏面にフリットにて接合されたガラスハウジング内に内包されており、リークの発生が無い、小型、薄型、軽量、高信頼性、低コストである。更に、イオンポンプの取り付けが容易にできるので寿命が長い画像表示装置を作成できた。
以上説明したように、本発明ではイオンポンプが基板にフリット等にて接合された単純な構成で接合されており、イオンポンプの磁石は着脱可能なヨークに設置されている為、イオンポンプに過重な力がかからないので、リークが無い、軽量、薄型、高信頼性な画像表示装置作成が可能となる。
更に、イオンポンプがヨークを介して接地されている態様では、イオンポンプの放電によるノイズが無く、且つヨークが磁場を遮蔽する為、磁場による画像への影響が無い為、高品位な画像表示の画像表示装置作成が可能となる。
また、ゲッタ膜による吸着能力の低い放出ガスをイオンポンプにより排気することが容易に可能となり、画像表示時の放出ガスによる電子源の劣化を抑えることができるので画像表示装置の寿命を大幅に延ばすことが可能となる。
従って、本発明による画像表示装置の構成を用いることにより、薄型、高品位画像、長寿命、高信頼性な画像表示装置を作成することが可能となる。
本発明のイオンポンプを有する画像表示装置を説明する図である。 本発明のイオンポンプを有する画像表示装置を説明する図である。 画像表示装置の構成概略図である。 電子源の一部を説明する図である。 フォーミング・活性化工程を説明するための図である。 真空処理装置の構成概略図である。 真空処理室におけるベーキング、ゲッタフラッシュ、封着工程を説明する図である。 本発明が適用される電界放出型電子放出素子の構成概略図である。 従来例によるイオンポンプを有する平板状画像表示装置を示す概略図である。 ヨークを取り付けたイオンポンプを示す図である。
符号の説明
101 リアプレート
102 上配線
103 下配線
104 表面伝導型電子放出素子
105 支持枠
106、125 フリットガラス
107 排気口(開口部)
108 In
109 フェースプレート
110、901蛍光体膜
111 メタルバック膜
112 ゲッタ膜
113 スペーサ
114 アノード電極
115 カソード電極
116 Ti電極
117 アノード接続端子
118 カソード接続端子
119 板バネ
120 イオンポンプ容器
121 磁石
122 ヨーク
123 支持板(支持部材)
124 接着剤
126 接地線
128、908 イオンポンプ
201 コイルバネ
401 層間絶縁層
402、403 素子電極
404 電子放出部
405 導電性薄膜
501、906 真空容器
502 Оリング
503 基板ステージ
504 静電チャック
505 ターボモレキュラーポンプ
506 電源
507 コンダクタンスバルブ
508 マスフローコントローラ
509 溝
510 ITO膜
601 搬出入口
602 ロード室
603 真空処理室
604 搬送冶具
605 ゲートバルブ
606 排気手段1
607 排気手段2
701 支持柱
702 ゲッタ配線
703 蓋状冶具
704 ゲッタ配線端子
705 ゲッタブラシ状接触電極
706 上ホットプレート
707 下ホットプレート
801 電界放出型電子放出素子
802 負電極
803 正電極
804 絶縁層
805 電子放出部
902 シール材
903 内部電極
904 電極構体
905 容器本体
907 メタルシール
909 イオンポンプ電源

Claims (6)

  1. 複数の電子放出素子が配列された電子源基板、およびこの電子源基板と対向して配置され、蛍光膜とアノード電極を有する画像形成基板を有して構成される真空容器と、
    イオンポンプ容器、このイオンポンプ容器に内包されるアノード電極およびカソード電極、前記イオンポンプ容器の外部に設置される磁石を有するイオンポンプとを備える画像表示装置であって、
    前記イオンポンプ容器が、前記電子源基板または前記画像形成基板に形成された開口部に接続され、
    前記磁石が、前記イオンポンプ容器が接続された基板に対して固定されていることを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記磁石は、前記イオンポンプ容器が接続された基板に固定された保持体に取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
  3. 前記保持体は前記イオンポンプのカソード接続端子と接続され、かつ前記保持体は接地されていることを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。
  4. 前記保持体は前記イオンポンプのカソード接続端子と、バネにより接続されていることを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。
  5. 前記イオンポンプ容器は、フリットガラスにより前記電子源基板または前記画像形成基板に接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像表示装置。
  6. 前記保持体は、前記イオンポンプ容器が接続された基板に独立して接着された支持部材に固定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像表示装置。
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