JP2006066267A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、イオンポンプの動作が安定で、輝度の安定した画像表示装置を提供すること目的とする。
【解決手段】 電子源105と対向するアノード電極107を内包して減圧に保たれる真空容器113と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプ114とを有する画像表示装置であって、イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、イオンポンプ容器が装着される側の真空容器外面に、電位規定される導電性膜122が形成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 電子源105と対向するアノード電極107を内包して減圧に保たれる真空容器113と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプ114とを有する画像表示装置であって、イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、イオンポンプ容器が装着される側の真空容器外面に、電位規定される導電性膜122が形成されている。
【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。またイオンポンプの駆動によって起こるイオンポンプ近傍の真空容器部材やイオンポンプ容器の帯電を抑制し、放電が起こらないようにして画像表示の不安定性や画像表示部の破壊などを抑えた、信頼性の高い画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置であって、前記イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、前記イオンポンプ容器が装着される側の真空容器外面に、電位規定される導電性膜が形成されていることを特徴とする画像表示装置に関する。
本発明の異なる態様は、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置であって、前記イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、前記イオンポンプ容器の内面に、電位規定される導電性膜が形成されていることを特徴とする画像表示装置に関する。
さらに本発明の異なる態様は、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置であって、前記イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、前記イオンポンプ容器が装着される側の前記真空容器外面に、電位規定される導電性膜が形成され、前記イオンポンプ容器の内面に、電位規定される導電性膜が形成されていることを特徴とする画像表示装置に関する。
本発明においては、前記の真空容器外面に形成された導電性膜の電位、および前記のイオンポンプ容器内面に形成された導電性膜の電位は、それぞれ接地電位であることが好ましい。両者の導電性膜を有する形態においては、どちらの導電性膜も接地されることが好ましい。
また、真空容器外面に導電膜が形成される態様においては、前記イオンポンプが前記真空容器に接続される箇所において、除かれていることが好ましい。
また、前記イオンポンプ容器と前記真空容器との接続部の周囲は、補強用接着剤により補強されていることが好ましい。
本発明では、真空容器外面および/またはイオンポンプ内部に、電位規定される導電性膜が形成されていることにより、帯電に基づく放電が抑制されるためにイオンポンプの動作が安定し、不規則なガス放出がないため、輝度の安定した画像表示装置を提供することができる。
以下、画像表示装置として、電子放出素子が配列された電子源基板(以下、リアプレートという。)と、この電子源基板と対応して配置され、蛍光膜と前記アノード電極としてアノード電極膜を有する画像形成基板(以下、フェースプレートという。)を有する構成を例に説明する。
<本発明が適用される画像表示装置の概要の説明>
まず、図1及び図2は、本発明による画像表示装置の構成の一例を模式的に示すものである。フェースプレート102上に蛍光体106、アノード電極膜であるメタルバック107が形成され、端子部112はメタルバックに高電圧を印加するために真空容器外に引き出されている。リアプレート101上には、複数の電子放出素を基板上に配置し、適当な配線103、104を施した電子源105が形成されている。さらに、メタルバック上には蒸発型ゲッタ108が形成されている。フェースプレートとリアプレートは支持枠(枠部)110と共に真空容器を構成し、大気圧を支えるために、リアプレートとフェースプレート間に支持部材(スペーサー)109が設けられている。アノード107には、高圧端子112を介してアノード電源125から高電圧が印加される。
まず、図1及び図2は、本発明による画像表示装置の構成の一例を模式的に示すものである。フェースプレート102上に蛍光体106、アノード電極膜であるメタルバック107が形成され、端子部112はメタルバックに高電圧を印加するために真空容器外に引き出されている。リアプレート101上には、複数の電子放出素を基板上に配置し、適当な配線103、104を施した電子源105が形成されている。さらに、メタルバック上には蒸発型ゲッタ108が形成されている。フェースプレートとリアプレートは支持枠(枠部)110と共に真空容器を構成し、大気圧を支えるために、リアプレートとフェースプレート間に支持部材(スペーサー)109が設けられている。アノード107には、高圧端子112を介してアノード電源125から高電圧が印加される。
図3(a)、(b)は、2次元的に配置された電子放出素子が、マトリクス配線で接続された構成を模式的に示したものを示す。電子放出素子としては平面導電型電子放出素子を例としてあげたが、スピント型に代表されるFEDや平面型の電界効果型電子放出素子を用いても同様の効果が得られる。以下平面導電型電子放出素子を例として説明を続ける。図3(a)は平面図、図3(b)はA−A’に沿った断面の構成を示す。
334はY配線(上配線)、332はX配線(下配線)で、素子電極330、331を介して電子放出素子336にそれぞれ接続されている。X配線332は絶縁性基体301上に設置され、順に絶縁層333、Y配線334、電子放出素子336が形成される。対向する素子電極330,331の材料としては、一般的な導体材料を用いることができる。
導電性薄膜335には、良好な電子放出特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好ましい。その膜厚は,素子電極330、331へのステップカバレージ、素子電極間の抵抗値及び後述するフォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常は、0.1nmの数倍から数百nmの範囲とするのが好ましく、より好ましくは1nmより50nmの範囲とするのが良い。その抵抗値は、Rsが100〜10MΩ/□の値である。なおRsは、厚さがt、幅がwで長さが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。本願明細書において、フォーミング処理については、通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状態を形成する処理を包含するものである。
電子放出部336は、導電性薄膜335の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜335の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。電子放出部336の内部には、0.1nmの数倍から数十nmの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜335を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。また電活性化処理などの処理を行い、電子放出部336及びその近傍の導電性薄膜335には、炭素及び炭素化合物を有するようにして、電子放出効果を向上させることもできる。
以上のようにして形成したフェースプレート102、リアプレート101、電子源105、その他の構造体を組み合わせ、支持枠110をフェースプレート102とリアプレート101の間にはさんで接合する。リアプレート101と支持枠110は予めフリットガラスで固定しておき、真空チャンバー内で脱ガス、蒸発型ゲッタ形成に続けて、真空を破らずに封着(真空容器化)で行う。特開2000−315458に示すように、フェースプレート102と支持枠付きリアプレート101の接合はIn及びその合金などを用いて行う。
本発明の画像表示装置は、テレビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プリンターとしての画像形成装置等としても用いることができる。
<イオンポンプを設置した構成の説明>
次に、イオンポンプを設置した構成を説明する。
次に、イオンポンプを設置した構成を説明する。
図1は、イオンポンプ114が真空容器113外面に装着された画像表示装置の概念図であり、図2、図4はその断面図である。但し、図2、図4は異なる形態を示す。
本発明では、イオンポンプ114の容器はガラスなどの非導電性材料で形成される。イオンポンプ容器は通常金属で作られるが、非導電性材料、特にガラスなどのセラミックスを用いると、画像表示装置本体の真空容器と機械的物性をあわせやすくなる。そのため装着時の固定が行いやすくなるなどや、その後のプロセス・取り扱い時・環境などで発生する応力で剥がれる危険が少なくなるなど、コスト低減、信頼性向上につながる。
この図では、イオンポンプ114は電子放出素子105を配列した基板(リアプレート)101に装着されており、予めリアプレートにあけられた開口部111を通してパネル内の放出ガスを排気する。
イオンポンプ114の構成は、例えば、円筒形のイオンポンプ陽極119と、円筒の平面部両側に配されたイオンポンプ陰極118がガラス製のイオンポンプ容器115の中に設置され、陰極に平行するように磁石板116をイオンポンプ容器115の外側に密着させている。板状磁石116は金属製の支持翼(ヨーク)117に接着剤で固定され、さらにその支持翼117は接着剤でリアプレート101に固定される。イオンポンプ陽極119・イオンポンプ陰極118はガラス容器115を貫通して埋め込まれた端子121・120に接続される。そして陽極端子121はイオンポンプ用高圧電源126に接続され、陰極端子120は接地される。
イオンポンプ陽極119には容器外部から導入される電極121を介して3〜5kVの電圧126が印加され、イオンポンプ陰極118はグランドに接地される。画像表示基板(フェースプレート)102には蛍光体106上にメタルバック107が形成されており、高圧印加端子112を介してアノード電圧(Va)125が加えられる。
画像表示装置を駆動すると、電子源から放出された電子がメタルバック107を突き抜けて蛍光体106などの部材に照射される。これによって放出されたガスのうち水・酸素・一酸化炭素・二酸化炭素などの化学的に電子源にダメージを与えるガスは、メタルバック107上に形成されたBaゲッタ膜108に大部分吸収される。これら以外では不活性ガスが物理的な衝撃で電子源にダメージを与えやすく、その中ではアルゴンがもっとも問題である。アルゴンは放出レートが小さいがほとんどゲッタに吸収されないため、時間が経つと真空容器内での圧力が上昇し、電子源に衝突して損傷させる確率が高くなる。
そこで、イオンポンプ114を併設することにより、電子源から離れた画像表示エリア外に設置してもアルゴンの圧力上昇は低く抑えられる。この結果、化学活性の強いガスも、アルゴンなどの不活性ガスも効率よく低減できるため、素子特性の不安定性は抑制される。
しかし、イオンポンプ114は3〜5kV程度の高電圧で駆動され、電離したイオンがイオンポンプ陰極に打ち込まれることで排気作用を発揮するために、一部のイオンは円筒形状の電極間から漏れ出しイオンポンプ114近傍の絶縁体部分にぶつかって帯電させることになる。帯電は最大1〜2kVに及び、きちんと設計された除電構造がないとイオンポンプ114の電極や画像表示装置の配線などとの間で放電を起こすこととなる。
そこで、本発明の1態様においては、図1、図2、図4に示すように、イオンポンプ装着側の真空容器表面に導電性膜122を形成する。これにより、イオンポンプ114近傍の絶縁性部材である真空容器表面を所定の電位に規定することが可能となり、放電の発生が抑えられる。
真空容器外面に形成された導電性膜に与える電位は、放電が生じない程度で安全性の高い範囲で適宜選択することができるが、例えば、グランドに対して±30V以下(絶対値が0に近いという意味である)、好ましくは±10V以下であり、グランドレベルに接地されることが最も好ましい。規定電位がグランドに近いことで感電の危険や帯電で発生するクーロン力による真空容器の異常変形などを抑制できる。
導電性膜としては、金属膜、ITO膜のような透明導電性膜等を使用することができる。イオンポンプをリアプレート側に配し、リアプレートの外面に導電性膜を形成する場合には、透光性が必要ないので金属膜のような低抵抗導電性膜を使うことができ、除電効果はより確実になる。イオンポンプをフェースプレート側に配する場合には、透明導電性膜を使用することが好ましい。
尚、図1に示すように、アノード接続端子112のような異なる電位の端子が引き出される箇所には、ショートを避けることができるだけの大きさで、導電性膜を形成しない領域を設ける。
本発明の異なる態様では、イオンポンプ容器内部を電位規定する。図2に示すように、イオンポンプ容器115の内部に導電性膜123が形成され、これに対して所定の電位が与えられる。規定される電位は、放電が生じない程度で適宜選択することができるが、接地されるのが好ましい。導電性膜123は、接地されているイオンポンプ陰極接続端子120の引き出しと接続されて電位が規定されることが好ましい。尚、イオンポンプ容器内部の高圧端子121が引き出される箇所には、導電性膜を形成しない領域を設ける。このようにして、イオンポンプ容器の帯電も抑えられるので、イオンポンプ電極との放電が防止できる。導電性膜の材料としては、金属膜、ITO膜のような透明導電性膜等を使用することができる。
また、真空容器外面に形成される導電性膜とイオンポンプ容器内部に形成される導電成膜は、両者が等電位であるときは、互いに接触していてもよい。
また、イオンポンプ容器115と真空容器外面101との装着においては、接着部分124に物性の異なる膜があると接着性が悪くなり、剥がれて真空リークを起こす原因となる危険がある。そこで、本発明の1形態においては、イオンポンプ容器と真空容器(図1、図2においてはリアプレート101)との接合箇所の外周に、補強用接着剤127を塗布しておくことが好ましい。補強用接着剤としては、接着強度の強いエポキシ接着剤等が好ましい。補強用接着剤を用いることで、固定強度を高まり真空リークの危険が低減される。
さらに、本発明の1形態においては、接着部分124において、真空容器容器外面に形成される導電性膜122を除いておくことが好ましい。このように接着部分に導電性膜が存在していないと、接着強度が向上し、補強用接着剤を塗布しなくても真空リークによるパネルの不良発生を防止することができる。
これらにより輝度の分布や経時変化が小さいだけでなく、真空リークによる不良発生の危険が抑えられた信頼性の高い画像表示装置が提供できる。
以下、好ましい実施例を挙げて、本発明を更に詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で各要素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。
<実施例1>
本実施例では、図4に示す構成の画像表示装置、即ち、リアプレートの外面に導電性膜が形成されている画像表示装置を作製した。基板上に、複数(768行×3840列)の表面伝導型電子放出素子が、単純マトリクス配線された電子源105を備えている。以下に、本実施例の画像表示装置の製造方法について説明する。
本実施例では、図4に示す構成の画像表示装置、即ち、リアプレートの外面に導電性膜が形成されている画像表示装置を作製した。基板上に、複数(768行×3840列)の表面伝導型電子放出素子が、単純マトリクス配線された電子源105を備えている。以下に、本実施例の画像表示装置の製造方法について説明する。
工程−x1(導電性膜付きガラス基板の作成)
2.8mm厚のPD−200(旭硝子(株)社製)ガラス基板301を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、一方の面に通常のスパッタ法を用いて厚さ0.3μmのITO膜を形成した。そしてITO膜を通常のフォトリソグラフィー法によって、高圧端子部などを除去するようにパターニングした。
2.8mm厚のPD−200(旭硝子(株)社製)ガラス基板301を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、一方の面に通常のスパッタ法を用いて厚さ0.3μmのITO膜を形成した。そしてITO膜を通常のフォトリソグラフィー法によって、高圧端子部などを除去するようにパターニングした。
工程−a1(素子電極形成)
上記工程−x1で作成した基板を再度洗剤、純水、有機溶剤を用いて洗浄し、もう一方の面に厚さ0.1μmのSiO2膜をスパッタ法で形成した。続けてガラス基板301に成膜したSiO2膜上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウムTi 5nm、その上に白金Pt 40nmを成膜した後、ホトレジスト(AZ1370ヘキスト社製)を塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして、素子電極330、331を形成した。素子電極形状は間隔を10μm、対向する長さ100μmとした。
上記工程−x1で作成した基板を再度洗剤、純水、有機溶剤を用いて洗浄し、もう一方の面に厚さ0.1μmのSiO2膜をスパッタ法で形成した。続けてガラス基板301に成膜したSiO2膜上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウムTi 5nm、その上に白金Pt 40nmを成膜した後、ホトレジスト(AZ1370ヘキスト社製)を塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして、素子電極330、331を形成した。素子電極形状は間隔を10μm、対向する長さ100μmとした。
工程−b1(下配線形成)
X配線とY配線の配線材料に関しては、多数の表面伝導型電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗である事が望まれ、材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。共通配線としてのX配線(下配線)332は、一方の素子電極330に接して、かつそれらを連結するようにライン状のパターンで形成した。材料には銀Agフォトペーストインキを用いてスクリーン印刷した後、乾燥させてから所定のパターンに露光し現像した。この後480℃前後の温度で焼成して配線を形成した。配線は厚さ約10μm、幅幅50μmとした。なお終端部は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大きくした
工程−c1(絶縁膜形成)
上下配線を絶縁するために、層間絶縁層を配置する。後述のY配線(上配線)334の下に、先に形成したX配線(下配線)332との交差部を覆うように、かつ上配線(Y配線)334と素子電極の他方331との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した。工程はPbOを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを4回繰り返し、最後に480℃前後の温度で焼成した。この層間絶縁層の厚みは、4層で約30μm、幅は150μmとした。
X配線とY配線の配線材料に関しては、多数の表面伝導型電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗である事が望まれ、材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。共通配線としてのX配線(下配線)332は、一方の素子電極330に接して、かつそれらを連結するようにライン状のパターンで形成した。材料には銀Agフォトペーストインキを用いてスクリーン印刷した後、乾燥させてから所定のパターンに露光し現像した。この後480℃前後の温度で焼成して配線を形成した。配線は厚さ約10μm、幅幅50μmとした。なお終端部は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大きくした
工程−c1(絶縁膜形成)
上下配線を絶縁するために、層間絶縁層を配置する。後述のY配線(上配線)334の下に、先に形成したX配線(下配線)332との交差部を覆うように、かつ上配線(Y配線)334と素子電極の他方331との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した。工程はPbOを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを4回繰り返し、最後に480℃前後の温度で焼成した。この層間絶縁層の厚みは、4層で約30μm、幅は150μmとした。
工程−d1(上配線形成)
Y配線(上配線)334は、先に形成した絶縁膜の上に、AgOぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様なことを行い2度塗りしてから、480℃前後の温度で焼成した。上記絶縁膜を挟んでX配線(下配線)332と交差しており、絶縁膜のコンタクトホール部分で素子電極の他方とも接続されている。この配線によって他方の素子電極331は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。このY配線334の厚さは約15μmである。図示していないが、外部駆動回路への引出し端子もこれと同様の方法で形成した。このようにしてXYマトリクス配線を有する基板が形成された。
Y配線(上配線)334は、先に形成した絶縁膜の上に、AgOぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様なことを行い2度塗りしてから、480℃前後の温度で焼成した。上記絶縁膜を挟んでX配線(下配線)332と交差しており、絶縁膜のコンタクトホール部分で素子電極の他方とも接続されている。この配線によって他方の素子電極331は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。このY配線334の厚さは約15μmである。図示していないが、外部駆動回路への引出し端子もこれと同様の方法で形成した。このようにしてXYマトリクス配線を有する基板が形成された。
工程−e1(素子膜形成)
上記基板を十分にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が疎水性になるようにした。用いた撥水剤は、DDS(信越化学(株))のエチルアルコール希釈溶液で、スプレー法にて基板上に散布し、120℃にて温風乾燥した。その後素子電極間にインクジェット塗布方法により、素子膜335を形成した。本実施例では、素子膜としてパラジウム膜を形成するため、先ず水85:イソプロピルアルコール(IPA)15からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体0.15重量%を溶解し、有機パラジウム含有溶液を得た。この他若干の添加剤を加えた。液滴付与手段として、ピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置を用いた。その後この基板を空気中にて、350℃で10分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム(PdO)とした。得られたPdO膜はドット径約60μm、最大厚み10nmであった。
上記基板を十分にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が疎水性になるようにした。用いた撥水剤は、DDS(信越化学(株))のエチルアルコール希釈溶液で、スプレー法にて基板上に散布し、120℃にて温風乾燥した。その後素子電極間にインクジェット塗布方法により、素子膜335を形成した。本実施例では、素子膜としてパラジウム膜を形成するため、先ず水85:イソプロピルアルコール(IPA)15からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体0.15重量%を溶解し、有機パラジウム含有溶液を得た。この他若干の添加剤を加えた。液滴付与手段として、ピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置を用いた。その後この基板を空気中にて、350℃で10分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム(PdO)とした。得られたPdO膜はドット径約60μm、最大厚み10nmであった。
工程−f1(還元フォーミング(フードフォーミング))
表面伝導型電子放出素子においては、フォーミングと呼ばれる工程で、上記導電性薄膜を通電処理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部を形成する。装置、方法概略は、図5に示すように、まず上記基板の周囲の取り出し電極部を残して基板全体を覆うようにフード状の蓋502をかぶせ、基板との間に排気手段503を用いて真空空間を作る。続いて外部電源に接続した電極端子部501からXY配線間に電圧を印加し、素子電極間に通電する事によって、導電性薄膜525を局所的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部526を形成する。印加する電圧など、フォーミングの条件について詳しくは特開2000−311599に記されているので、その中から適当な条件を選んだ。
表面伝導型電子放出素子においては、フォーミングと呼ばれる工程で、上記導電性薄膜を通電処理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部を形成する。装置、方法概略は、図5に示すように、まず上記基板の周囲の取り出し電極部を残して基板全体を覆うようにフード状の蓋502をかぶせ、基板との間に排気手段503を用いて真空空間を作る。続いて外部電源に接続した電極端子部501からXY配線間に電圧を印加し、素子電極間に通電する事によって、導電性薄膜525を局所的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部526を形成する。印加する電圧など、フォーミングの条件について詳しくは特開2000−311599に記されているので、その中から適当な条件を選んだ。
フォーミング工程では、若干の水素ガスを含む真空雰囲気下での通電加熱で還元が促進され、酸化パラジウムPdOがパラジウムPd膜に変化する。その際膜の還元収縮によって、一部に亀裂が生じる。また得られた導電性薄膜335の抵抗値Rsは、100から10MΩの値である。フォーミング処理の終了判断には素子抵抗測定を行い、この場合フォーミング処理前抵抗に対して1000倍以上の抵抗を示した時点でフォーミング終了とした。
工程−g1(活性化−カーボン堆積)
フォーミング後の状態では電子発生効率は非常に低いので、電子放出効率を上げるために、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行った。この処理は有機化合物が存在する適当な圧力のもとで、前記のフォーミングと同様にフード状の蓋をかぶせて基板との間で内部に真空空間を作り、外部からXY配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し印加することによって行う。そして炭素原子を含むガスを導入し、それに由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記亀裂近傍にカーボン膜336として堆積させる工程である。
フォーミング後の状態では電子発生効率は非常に低いので、電子放出効率を上げるために、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行った。この処理は有機化合物が存在する適当な圧力のもとで、前記のフォーミングと同様にフード状の蓋をかぶせて基板との間で内部に真空空間を作り、外部からXY配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し印加することによって行う。そして炭素原子を含むガスを導入し、それに由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記亀裂近傍にカーボン膜336として堆積させる工程である。
本工程ではカーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブ504を通して真空空間内に導入し、1.3×10-4Paを維持した。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用している部材等によって若干影響されるが、1×10-5Pa〜1×10-2Pa程度が好適である。本工程においても電圧印加などの条件は、特開2000−311599に記されている中から条件を選んだ。
素子電流Ifは約60分後にはほぼ飽和に達するので、通電を停止しスローリークバルブを閉め、活性化処理を終了した。以上の工程で、電子源基板を作成した。
工程−y1(イオンポンプの組み立て、取り付け)
まず陽極、陰極端子用の穴があいた、イオンポンプ用ガラス容器115を準備する。穴の形成は溶融形成でもかまわないし、微細加工研磨装置を用いた機械的形成でもよい。併行して上記工程を済ませたリアプレート101の画像表示領域外に、イオンポンプ用開口部111を研磨加工であけた。但し予め穴をあけておいた基板を準備し、工程−g1までの工程を流してもかまわない。
まず陽極、陰極端子用の穴があいた、イオンポンプ用ガラス容器115を準備する。穴の形成は溶融形成でもかまわないし、微細加工研磨装置を用いた機械的形成でもよい。併行して上記工程を済ませたリアプレート101の画像表示領域外に、イオンポンプ用開口部111を研磨加工であけた。但し予め穴をあけておいた基板を準備し、工程−g1までの工程を流してもかまわない。
そしてイオンポンプ陰極118・イオンポンプ陽極119を金属支持具に固定し、さらに支持具をスポット溶接などで陰極・陽極それぞれの端子と接続した。この電極端子120、121を先にガラス容器115にあけた穴に通してフリットガラスで仮留めし、同じくイオンポンプ用ガラス容器115を、リアプレート101に設けた開口部111を囲むようにフリットガラスで仮留めした。このイオンポンプ114付きリアプレート101を、420℃、1時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子121、陰極端子120の形成と、イオンポンプ114の装着を行った。さらにエポキシ接着剤127をイオンポンプ容器接着部の周囲に塗布し、固化させて容器の固定を行った。
工程−h1(支持枠貼り付け)
次に、図6に示すように、リアプレート101上の所定の位置にフリットガラスを塗り、位置あわせをして支持枠110をリアプレート101に仮止めした。このあと390℃で30分焼成を行い、支持枠をリアプレート101に貼り付けた。
次に、図6に示すように、リアプレート101上の所定の位置にフリットガラスを塗り、位置あわせをして支持枠110をリアプレート101に仮止めした。このあと390℃で30分焼成を行い、支持枠をリアプレート101に貼り付けた。
工程−i1(スペーサー立て)
電子源基板101のY配線(上配線)のうち、図6に示すように一部のライン(No.5,45,85,125,165,205,245,285,325,365,405,445,485,525,565,605,645,685,725,765)の上にスペーサー109を設置した。スペーサーは素子のあるエリア(画素エリア)外に、絶縁性台(薄板ガラス)601を支持として、セラミック接着剤(東亞合成社製アロンセラミックW)で固定する。
電子源基板101のY配線(上配線)のうち、図6に示すように一部のライン(No.5,45,85,125,165,205,245,285,325,365,405,445,485,525,565,605,645,685,725,765)の上にスペーサー109を設置した。スペーサーは素子のあるエリア(画素エリア)外に、絶縁性台(薄板ガラス)601を支持として、セラミック接着剤(東亞合成社製アロンセラミックW)で固定する。
工程−j1(フェースプレート形成)
まずガラス基板(2.8mm厚のPD−200)を洗剤、純水および有機溶剤を用いて十分に洗浄した。次にアノード接続端子部、In充填の下地部などのパターンに銀ペースト塗布し、480℃程度の温度で焼成した。続いて印刷法により蛍光膜106を塗布し、表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる)をして、蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜106は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)とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜106の上に、Al薄膜よりなるメタルバック107をスパッタリング法により50nmの厚さに形成した。これらの膜106,107はアノード接続端子112や、イオンポンプ用開口部111の穴には接触しないが、不図示の銀ペーストパターンが、メタルバック107とアノード接続端子112を接続する。
まずガラス基板(2.8mm厚のPD−200)を洗剤、純水および有機溶剤を用いて十分に洗浄した。次にアノード接続端子部、In充填の下地部などのパターンに銀ペースト塗布し、480℃程度の温度で焼成した。続いて印刷法により蛍光膜106を塗布し、表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる)をして、蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜106は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)とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜106の上に、Al薄膜よりなるメタルバック107をスパッタリング法により50nmの厚さに形成した。これらの膜106,107はアノード接続端子112や、イオンポンプ用開口部111の穴には接触しないが、不図示の銀ペーストパターンが、メタルバック107とアノード接続端子112を接続する。
工程−k1(In塗布)
特開2001−210258に記載のように、フェースプレート102周縁部に予め設けられた銀ペースト印刷部の上にInを充填した。また支持枠110上の予め設けられた銀ペースト印刷部の上にもInを充填した。
特開2001−210258に記載のように、フェースプレート102周縁部に予め設けられた銀ペースト印刷部の上にInを充填した。また支持枠110上の予め設けられた銀ペースト印刷部の上にもInを充填した。
工程−l1(真空脱ガス、ゲッタフラッシュ、封着)
次に、図7に示す真空チャンバー内に、上記工程で形成されたリアプレート101とフェースプレート102をセットし、特開2000−315458、特開2001−210258に示されるのと同等の工程で、真空容器を作成した。図7のように真空チャンバーは大きく分けてロード室701とベーキング・ゲッタフラッシュ・封着などのプロセスを行う真空処理室に分かれ、ゲートバルブ703などで接続される。各プロセスに対しては別々の処理室を設けても良いが、本例では一つの処理室702で上記一連のプロセスを行う例とした。ロード室、処理室にはそれぞれ排気ポンプ704、705が備えられている。リアプレート101とフェースプレート102及びそれを載せた治具706は、矢印のようにロード室に投入後処理室に送られ、処理終了後ロード室を通って真空チャンバー外に搬出される。
次に、図7に示す真空チャンバー内に、上記工程で形成されたリアプレート101とフェースプレート102をセットし、特開2000−315458、特開2001−210258に示されるのと同等の工程で、真空容器を作成した。図7のように真空チャンバーは大きく分けてロード室701とベーキング・ゲッタフラッシュ・封着などのプロセスを行う真空処理室に分かれ、ゲートバルブ703などで接続される。各プロセスに対しては別々の処理室を設けても良いが、本例では一つの処理室702で上記一連のプロセスを行う例とした。ロード室、処理室にはそれぞれ排気ポンプ704、705が備えられている。リアプレート101とフェースプレート102及びそれを載せた治具706は、矢印のようにロード室に投入後処理室に送られ、処理終了後ロード室を通って真空チャンバー外に搬出される。
図8に真空処理室における各プロセスの概略図を示す。(a)はベーキングの状態、(b)はゲッタフラッシュ、(c)は封着の状態、(d)は搬出準備状態をそれぞれ示す。ベーキングは、搬送治具800で搬送されてきたリアプレート101、フェースプレート102を、ホットプレート803、804によって加熱する。また搬送治具800に付随のゲッタフラッシュ用(蓋状)治具805に備え付けられた電流導入線807が、外部に引き出される電極808に接続されて、ゲッタを通電過熱でフラッシュする。封着時にはベーキング時同様蓋状治具805が脇に移動し、ホットプレートで基板を加熱しながら荷重を加え、Inで2枚のプレートを貼り合わせる。封着が終了するとホットプレートは上下に逃げ、搬送治具とともにできあがった真空容器は搬出される。このほかフェースプレート102の脱ガス効果を高めるために、電子線を走査しながら照射してクリーニングを行う、電子線照射クリーニングなどの工程を行っても良い。
それぞれの工程の内容を以下に簡単に説明する。ベーキングは、搬送治具800に乗せたフェースプレート102とリアプレート101の上下にホットプレート804、803を移動し、約300℃で1時間保持する。前後に昇温約3時間、降温約12時間の温度が加わる(a)。
次にリアプレート101とそれを支持する搬送治具の一部を、上側のホットプレートとともに上部に約50cm上昇させる。続いてリア・フェース両プレートの間の空間に、蓋状治具805を移動させ、フェースプレート102に接触させる。治具はボックス上になっており、内部の天井にはリング状のバリウムゲッタリングが18個のゲッタが設置され、それぞれ電流導入端子につながれて電流加熱でフラッシュされる(b)。バリウムゲッタリングの配置はフェースプレート102上に約50nmの厚みで均一に成膜されるよう、予め条件出しして決められている。実際には各バリウムゲッタリングに12Aの電流を12秒間ずつ流して、順次フラッシュを行った。
このあとゲッタフラッシュ用治具を元の位置に戻して、リア・フェースプレート間空間からはずす。続いてリアプレート101と支持治具、上側ホットプレート803を元の位置まで下げ(c)、昇温約1時間でホットプレートを180℃に加熱する。さらに180℃で約3時間保持したあと、リアプレート支持治具を少しずつ下げ、リア・フェース両プレート間に約60kgf/cm2の過重をかけた。このままホットプレートを自然冷却し、室温になるまで待って封着を完了した。
工程−m1(実装、システム化)
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブル実装を施し、同時にイオンポンプ114の結線を行った。イオンポンプ114の陽極端子部121は画像表示部のアノード接続端子部112と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続した。画像表示部の高圧ケーブルはアノード電源125に接続し、イオンポンプ114の高圧ケーブルはイオンポンプ用高圧電源126に接続した。これら実装の終わった真空容器は、画像表示部が見えるようにフェースプレート側を開口しグランドに接地された金属筐体に収めた。そしてリアプレート101外面に形成した導電性膜122上に導テープを貼ってリード線につなぎ、そのリード線を前記金属筐体に接続した。さらに前記金属筐体の開口部にはフェースプレート102と約5mmの距離をあけてアクリル板を取り付けた。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプ114にアノード電源から電圧印加して、イオンポンプ114を駆動する。この後ドライバーIC、筐体など組み付けて、画像表示装置の形態を完成した。
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブル実装を施し、同時にイオンポンプ114の結線を行った。イオンポンプ114の陽極端子部121は画像表示部のアノード接続端子部112と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続した。画像表示部の高圧ケーブルはアノード電源125に接続し、イオンポンプ114の高圧ケーブルはイオンポンプ用高圧電源126に接続した。これら実装の終わった真空容器は、画像表示部が見えるようにフェースプレート側を開口しグランドに接地された金属筐体に収めた。そしてリアプレート101外面に形成した導電性膜122上に導テープを貼ってリード線につなぎ、そのリード線を前記金属筐体に接続した。さらに前記金属筐体の開口部にはフェースプレート102と約5mmの距離をあけてアクリル板を取り付けた。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプ114にアノード電源から電圧印加して、イオンポンプ114を駆動する。この後ドライバーIC、筐体など組み付けて、画像表示装置の形態を完成した。
上記工程−m1の後出来上がった画像表示装置の、イオンポンプ陰極端子120とグランドの間にマイクロアンペア−メーターを接続し、まずイオンポンプ用高圧電源126から3.5kVの電圧をかけて電流測定を始めた。イオンポンプ電圧を印加するとすぐに約10μAの電流が流れ始め、約1分で0.1μA以下に下がった。続いてアノード電源124から10kVの電圧をかけ、画像評価装置を駆動しながらイオンポンプ電流の変化を測定した。約10時間駆動を行ったが、駆動開始からずっと0.1μAを超える電流は殆ど流れなかった。すなわちイオンポンプは効率よく真空排気を行っており、かつ容器付近の帯電による局所放電が殆ど起きていないことを示している。またイオンポンプ容器が真空容器にしっかり固定されており、真空リークも起きていないことを示している。その結果、高信頼性、ローコスト化を図ることができた。
<実施例2>
本実施例は、図9に示す構成の画像表示装置、即ちリアプレートの外面に導電性膜が形成され、イオンポンプ容器の内面にも導電性膜が形成されている画像表示装置を作製した。
本実施例は、図9に示す構成の画像表示装置、即ちリアプレートの外面に導電性膜が形成され、イオンポンプ容器の内面にも導電性膜が形成されている画像表示装置を作製した。
工程−x2,a2〜g2
実施例1で説明した工程x1およびa1〜g1と同様の工程を繰り返した。
実施例1で説明した工程x1およびa1〜g1と同様の工程を繰り返した。
工程−y2(イオンポンプの組み立て、取り付け)
まずイオンポンプ陽極、陰極端子用の穴があいた、イオンポンプ用ガラス容器115を準備する。穴の形成は溶融形成でもかまわないし、微細加工研磨装置を用いた機械的形成でもよい。この容器を有機溶剤で洗浄した後、版を使ってフォトレジストを容器内部の所望の位置に塗布し、90℃で10分焼成してリフトオフ用のパターンを形成した。この状態でアンチモンドープの酸化錫微粒子がエタノールに分散された溶液を、スプレー吹き付けにより3層塗布した。これをまず120℃で30分仮焼成し、アセトン中で超音波洗浄を10分かけた後、380℃で20分間焼成して所望の形状の導電性膜(ATO膜)を形成した。併行して上記工程を済ませたリアプレート101の画像表示領域外に、イオンポンプ用開口部111を研磨加工であけた。但し予め穴をあけておいた基板を準備し、工程−g1までの工程を流してもかまわない。
まずイオンポンプ陽極、陰極端子用の穴があいた、イオンポンプ用ガラス容器115を準備する。穴の形成は溶融形成でもかまわないし、微細加工研磨装置を用いた機械的形成でもよい。この容器を有機溶剤で洗浄した後、版を使ってフォトレジストを容器内部の所望の位置に塗布し、90℃で10分焼成してリフトオフ用のパターンを形成した。この状態でアンチモンドープの酸化錫微粒子がエタノールに分散された溶液を、スプレー吹き付けにより3層塗布した。これをまず120℃で30分仮焼成し、アセトン中で超音波洗浄を10分かけた後、380℃で20分間焼成して所望の形状の導電性膜(ATO膜)を形成した。併行して上記工程を済ませたリアプレート101の画像表示領域外に、イオンポンプ用開口部111を研磨加工であけた。但し予め穴をあけておいた基板を準備し、工程−g1までの工程を流してもかまわない。
そしてイオンポンプ陰極118・イオンポンプ陽極119を金属支持具に固定し、さらに支持具をスポット溶接などで陰極・陽極それぞれの端子と接続した。この電極端子120、121を先にイオンポンプ用ガラス容器115にあけた穴に通してフリットガラスで仮留めし、同じくイオンポンプ用ガラス容器115を、リアプレート101に設けた開口部111を囲むようにフリットガラスで仮留めした。このイオンポンプ114付きリアプレート101を、420℃、1時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子121、陰極端子120の形成と、イオンポンプ114の装着を行った。さらにエポキシ接着剤127をイオンポンプ容器接着部の周囲に塗布し、固化させて容器の固定を行った。
工程−h2〜m2
実施例1で説明した工程h1〜m1と同様の工程を繰り返した。
実施例1で説明した工程h1〜m1と同様の工程を繰り返した。
上記工程までででき上がった画像表示装置について、実施例1と同様にイオンポンプ電流の測定を行った。イオンポンプ電圧を印加するとすぐに約10μAの電流が流れ始め、約1分で0.1μA以下に下がった。またこのまま約10時間電流変化を記録したが、0.1μA以上の電流は全く観察されなかった。すなわちイオンポンプは効率よく真空排気を行っており、かつ容器付近の帯電による局所放電が全く起きていないことを示している。またイオンポンプ容器が真空容器にしっかり固定されており、真空リークも起きていないことを示している。その結果、高信頼性、ローコスト化が図れた。
<実施例3>
本実施例では図10に示す構成の画像表示装置、即ち、リアプレートの外面に導電性膜が形成され、イオンポンプ容器に内面にも導電性膜が形成されている形態であって、リアプレート外面の導電性膜がイオンポンプが接続される箇所で除かれている形態の画像表示装置を作製した。
本実施例では図10に示す構成の画像表示装置、即ち、リアプレートの外面に導電性膜が形成され、イオンポンプ容器に内面にも導電性膜が形成されている形態であって、リアプレート外面の導電性膜がイオンポンプが接続される箇所で除かれている形態の画像表示装置を作製した。
工程−x3(導電性膜付きガラス基板の作成)
2.8mm厚のPD−200(旭硝子(株)社製)ガラス基板301を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、一方の面に通常のスパッタ法を用いて厚さ0.3μmのITO膜を形成した。そしてITO膜を通常のフォトリソグラフィー法によって、高圧端子部および後の工程でイオンポンプ容器と接着する部分を除去するようにパターニングした。
2.8mm厚のPD−200(旭硝子(株)社製)ガラス基板301を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、一方の面に通常のスパッタ法を用いて厚さ0.3μmのITO膜を形成した。そしてITO膜を通常のフォトリソグラフィー法によって、高圧端子部および後の工程でイオンポンプ容器と接着する部分を除去するようにパターニングした。
工程−a3〜g3
実施例1で説明した工程a1〜g1と同様の工程を繰り返した。
実施例1で説明した工程a1〜g1と同様の工程を繰り返した。
工程−y3(イオンポンプの組み立て、取り付け)
実施例2と同様にイオンポンプ容器を準備し、同容器内面に所望の形状の導電性膜(ATO膜)を形成したリアプレート101も同様に穴をあけた。そしてイオンポンプ陰極118・イオンポンプ陽極119を金属支持具に固定し、さらに支持具をスポット溶接などで陰極・陽極それぞれの端子と接続した。この電極端子120、121を先にイオンポンプ用ガラス容器115にあけた穴に通してフリットガラスで仮留めし、同じくイオンポンプ用ガラス容器115を、リアプレート101に設けた開口部111を囲むようにフリットガラスで仮留めした。このとき工程−x3で導電性膜を除いた位置に容器端部を合わせるようにした。このイオンポンプ114付きリアプレート101を、420℃、1時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子121、陰極端子120の形成と、イオンポンプ114の装着を行った。さらにエポキシ接着剤127をイオンポンプ容器接着部の周囲に塗布し、固化させて容器の固定を行った。
実施例2と同様にイオンポンプ容器を準備し、同容器内面に所望の形状の導電性膜(ATO膜)を形成したリアプレート101も同様に穴をあけた。そしてイオンポンプ陰極118・イオンポンプ陽極119を金属支持具に固定し、さらに支持具をスポット溶接などで陰極・陽極それぞれの端子と接続した。この電極端子120、121を先にイオンポンプ用ガラス容器115にあけた穴に通してフリットガラスで仮留めし、同じくイオンポンプ用ガラス容器115を、リアプレート101に設けた開口部111を囲むようにフリットガラスで仮留めした。このとき工程−x3で導電性膜を除いた位置に容器端部を合わせるようにした。このイオンポンプ114付きリアプレート101を、420℃、1時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子121、陰極端子120の形成と、イオンポンプ114の装着を行った。さらにエポキシ接着剤127をイオンポンプ容器接着部の周囲に塗布し、固化させて容器の固定を行った。
上記工程までで出来上がった画像表示装置について、実施例1と同様にイオンポンプ電流の測定を行った。イオンポンプ電圧を印加するとすぐに約10μAの電流が流れ始め、約1分で0.1μA以下に下がった。またこのまま約10時間電流変化を記録したが、0.1μA以上の電流は殆ど観察されなかった。すなわちイオンポンプは効率よく真空排気を行っており、かつ容器付近の帯電による局所放電が殆ど起きていないことを示している。またITOがフリットとリアプレート101界面に無いため、イオンポンプ容器が真空容器に更に強固に固定されており、真空リークも起きていないことを示している。その結果、高信頼性、ローコスト化が図れた。
<実施例4>
本実施例では、図11に示す構成の画像表示装置、即ちイオンポンプをフェースプレート102側に装着する例を説明する。効果はリアプレート101に装着した場合と同じであるので省略する。
本実施例では、図11に示す構成の画像表示装置、即ちイオンポンプをフェースプレート102側に装着する例を説明する。効果はリアプレート101に装着した場合と同じであるので省略する。
工程−x4(導電性膜付き基板の作成)
まずガラス基板(2.8mm厚のPD−200)にアノード接続端子用穴、イオンポンプ陽極端子用穴、イオンポンプ用開口部111をあけた。穴は型を作って予め形成しておいても良いし、平板にあとからあけても構わない。穴をあける場所は画像表示領域外へ設ける。このガラス基板302を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、一方の面に通常のスパッタ法を用いて厚さ0.3μmのITO膜を形成した。そしてITO膜を通常のフォトリソグラフィー法によって、高圧端子部などを除去するようにパターニングした。
まずガラス基板(2.8mm厚のPD−200)にアノード接続端子用穴、イオンポンプ陽極端子用穴、イオンポンプ用開口部111をあけた。穴は型を作って予め形成しておいても良いし、平板にあとからあけても構わない。穴をあける場所は画像表示領域外へ設ける。このガラス基板302を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、一方の面に通常のスパッタ法を用いて厚さ0.3μmのITO膜を形成した。そしてITO膜を通常のフォトリソグラフィー法によって、高圧端子部などを除去するようにパターニングした。
工程−a4〜g4、h4、i4
実施例1で説明した工程a1〜g1,h1,i1と同様の工程を繰り返した。
実施例1で説明した工程a1〜g1,h1,i1と同様の工程を繰り返した。
工程−j4(フェースプレート形成)
フェースプレート用の基板を洗剤、純水および有機溶剤を用いて再度洗浄した。次にアノード接続端子部からの引出し線、In充填の下地部などのパターンに、銀ペースト塗布し、480℃程度の温度で焼成した。続いて印刷法により蛍光膜106を塗布し、表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる)をして蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜106は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)とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜106の上に、Al薄膜よりなるメタルバック107をホットスタンプ法により50nmの厚さに形成した。
フェースプレート用の基板を洗剤、純水および有機溶剤を用いて再度洗浄した。次にアノード接続端子部からの引出し線、In充填の下地部などのパターンに、銀ペースト塗布し、480℃程度の温度で焼成した。続いて印刷法により蛍光膜106を塗布し、表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる)をして蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜106は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)とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜106の上に、Al薄膜よりなるメタルバック107をホットスタンプ法により50nmの厚さに形成した。
工程−y4(イオンポンプの組み立て、取り付け)
まず陽極、陰極端子用の穴があいた、イオンポンプ用ガラス容器115を準備する。穴の形成は溶融形成でもかまわないし、微細加工研磨装置を用いた機械的形成でもよい。併行して上記工程を済ませたフェースプレート102の画像表示領域外に、イオンポンプ用開口部111を研磨加工であけた。但し予め穴をあけておいた基板を準備し、工程−g1までの工程を流してもかまわない。
まず陽極、陰極端子用の穴があいた、イオンポンプ用ガラス容器115を準備する。穴の形成は溶融形成でもかまわないし、微細加工研磨装置を用いた機械的形成でもよい。併行して上記工程を済ませたフェースプレート102の画像表示領域外に、イオンポンプ用開口部111を研磨加工であけた。但し予め穴をあけておいた基板を準備し、工程−g1までの工程を流してもかまわない。
そしてイオンポンプ陰極118・イオンポンプ陽極119を金属支持具に固定し、さらに支持具をスポット溶接などで陰極・陽極それぞれの端子と接続した。この電極端子120、121を先にイオンポンプ用ガラス容器115にあけた穴に通してフリットガラスで仮留めし、同じくイオンポンプ用ガラス容器115を、フェースプレート102に設けた開口部111を囲むようにフリットガラスで仮留めした。このイオンポンプ114付きフェースプレート102を、420℃、1時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子121、陰極端子120の形成と、イオンポンプ114の装着を行った。さらにエポキシ接着剤127をイオンポンプ容器接着部の周囲に塗布し、固化させて容器の固定を行った。
工程−k4〜l4
実施例1で説明した工程k1〜l1と同様の工程を繰り返した。
実施例1で説明した工程k1〜l1と同様の工程を繰り返した。
工程−m4(実装、システム化)
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブル実装を施し、同時にイオンポンプ114の結線を行った。イオンポンプ114の陽極端子部121は画像表示部のアノード接続端子部112と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続した。画像表示部の高圧ケーブルはアノード電源125に接続し、イオンポンプ114の高圧ケーブルはイオンポンプ用高圧電源126に接続した。これら実装の終わった真空容器は、画像表示部が見えるようにフェースプレート側を開口した金属筐体に収めた。そしてフェースプレート102外面に形成した導電性膜122上に導テープを貼ってリード線につなぎ、そのリード線を金属筐体に接続した。さらに金属筐体の開口部にはフェースプレート102と約5mmの距離をあけてアクリル板を取り付けた。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプ114にアノード電源から電圧印加して、イオンポンプ114を駆動する。この後ドライバーIC、筐体など組み付けて、画像表示装置の形態を完成した。
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブル実装を施し、同時にイオンポンプ114の結線を行った。イオンポンプ114の陽極端子部121は画像表示部のアノード接続端子部112と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続した。画像表示部の高圧ケーブルはアノード電源125に接続し、イオンポンプ114の高圧ケーブルはイオンポンプ用高圧電源126に接続した。これら実装の終わった真空容器は、画像表示部が見えるようにフェースプレート側を開口した金属筐体に収めた。そしてフェースプレート102外面に形成した導電性膜122上に導テープを貼ってリード線につなぎ、そのリード線を金属筐体に接続した。さらに金属筐体の開口部にはフェースプレート102と約5mmの距離をあけてアクリル板を取り付けた。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプ114にアノード電源から電圧印加して、イオンポンプ114を駆動する。この後ドライバーIC、筐体など組み付けて、画像表示装置の形態を完成した。
上記工程までで出来上がった画像表示装置について、実施例1と同様にイオンポンプ電流の測定を行った。イオンポンプ電圧を印加するとすぐに約10μAの電流が流れ始め、約1分で0.1μA以下に下がった。またこのまま約10時間電流変化を記録したが、0.1μA以上の電流は殆ど観察されなかった。すなわちイオンポンプは効率よく真空排気を行っており、かつ容器付近の帯電による局所放電が殆ど起きていないことを示している。またイオンポンプ容器が真空容器にしっかり固定されており、真空リークも起きていないことを示している。その結果、高信頼性、ローコスト化が図れた。
<実施例5>
次に異なる電子放出素子を使用した例を図12を参照して説明する。
次に異なる電子放出素子を使用した例を図12を参照して説明する。
工程−x5
実施例1の工程x1と同様に行った。
実施例1の工程x1と同様に行った。
工程−a5(カソード形成)
次に工程−x5で形成したガラス基板を再度洗浄した。この基板のもう一方の面上に厚さ0.25μmのMo膜をスパッタ法で成膜し、通常のフォトリソグラフィー法によってX配線を兼ねるカソード電極(1203)を形成した。
次に工程−x5で形成したガラス基板を再度洗浄した。この基板のもう一方の面上に厚さ0.25μmのMo膜をスパッタ法で成膜し、通常のフォトリソグラフィー法によってX配線を兼ねるカソード電極(1203)を形成した。
工程−b5(絶縁層、ゲート形成)
この上に厚さ1μmのSiO2膜(1204)をスパッタ法で成膜し、続けて厚さ0.25μmのMoを成膜した。このあと通常のフォトリソグラフィー法により、Mo及びSiO2膜に直径1.5μmの穴をあけ、Y配線を兼ねるゲート電極(1205)とエミッタ形成孔を形成した。
この上に厚さ1μmのSiO2膜(1204)をスパッタ法で成膜し、続けて厚さ0.25μmのMoを成膜した。このあと通常のフォトリソグラフィー法により、Mo及びSiO2膜に直径1.5μmの穴をあけ、Y配線を兼ねるゲート電極(1205)とエミッタ形成孔を形成した。
工程−c5(エミッタ形成)
続いてこの上に厚さ1.5μmのSiO2膜をスパッタ法で成膜し、1.2μmをエッチバックした。続いて厚さ1μmのWを成膜し、残された0.3μmのSiO2膜をリフトオフして、コーン状のエミッタ電極(1206)を形成した。
続いてこの上に厚さ1.5μmのSiO2膜をスパッタ法で成膜し、1.2μmをエッチバックした。続いて厚さ1μmのWを成膜し、残された0.3μmのSiO2膜をリフトオフして、コーン状のエミッタ電極(1206)を形成した。
工程−y5(イオンポンプの組み立て、取り付け)
実施例1の工程−y1と同様に行った。
実施例1の工程−y1と同様に行った。
工程−d5(支持枠貼り付け)
実施例1の工程−h1と同様に行った。
実施例1の工程−h1と同様に行った。
工程−e5(スペーサー立て)
実施例1の工程−i1と同様に行った。これよりスピント型電子放出素子を配列したリアプレート101を作った。
実施例1の工程−i1と同様に行った。これよりスピント型電子放出素子を配列したリアプレート101を作った。
工程−f5(フェースプレート形成)
実施例1の工程−j1と同様に行った。
実施例1の工程−j1と同様に行った。
工程−g5(In塗布)
実施例1の工程−k1と同様に行った。
実施例1の工程−k1と同様に行った。
工程−h5(真空脱ガス、ゲッタフラッシュ、封着)
実施例1の工程−l1と同様に行った。
実施例1の工程−l1と同様に行った。
工程−i5(実装、システム化)
実施例1の工程−m1と同様に行った。
実施例1の工程−m1と同様に行った。
上記工程−i5の後出来上がった画像表示装置においても、実施例1と同様、殆ど局所放電が起きていなかった。またイオンポンプ容器が真空容器にしっかり固定されており、真空リークも起きていないことを示している。その結果、高信頼性、ローコスト化が図れた。
<比較例>
この比較例では、図13に示すように、リアプレートの外面にも、イオンポンプ容器の内面にも導電性膜が形成されている画像表示装置を作製した。
この比較例では、図13に示すように、リアプレートの外面にも、イオンポンプ容器の内面にも導電性膜が形成されている画像表示装置を作製した。
工程−A5(素子電極形成)
2.8mm厚のPD−200(旭硝子(株)社製)ガラス基板301を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、厚さ0.1μmのSiO2膜をスパッタ法で形成した。続けてガラス基板301に成膜したSiO2膜上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウムTi 5nm、その上に白金Pt 40nmを成膜した後、ホトレジスト(AZ1370ヘキスト社製)を塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして、素子電極330、331を形成した。素子電極形状は間隔を10μm、対向する長さ100μmとした。
2.8mm厚のPD−200(旭硝子(株)社製)ガラス基板301を洗剤、純水および有機溶剤を用いて洗浄し、厚さ0.1μmのSiO2膜をスパッタ法で形成した。続けてガラス基板301に成膜したSiO2膜上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウムTi 5nm、その上に白金Pt 40nmを成膜した後、ホトレジスト(AZ1370ヘキスト社製)を塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして、素子電極330、331を形成した。素子電極形状は間隔を10μm、対向する長さ100μmとした。
工程−B5〜G5,Y5,H5〜L5
実施例1の工程−b1〜g1、y1、h1〜l1と同様の工程を繰り返した。
実施例1の工程−b1〜g1、y1、h1〜l1と同様の工程を繰り返した。
工程−M1(実装、システム化)
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブル実装を施し、同時にイオンポンプ114の結線を行った。イオンポンプ114の陽極端子部121は画像表示部のアノード接続端子部112と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続した。画像表示部の高圧ケーブルはアノード電源125に接続し、イオンポンプ114の高圧ケーブルはイオンポンプ用高圧電源126に接続した。これら実装の終わった真空容器は、画像表示部が見えるようにフェースプレート側を開口した金属筐体に収めた。さらに金属筐体の開口部にはフェースプレート102と約5mmの距離をあけてアクリル板を取り付けた。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプ114にアノード電源から電圧印加して、イオンポンプ114を駆動する。この後ドライバーIC、筐体など組み付けて、画像表示装置の形態を完成した。
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブル実装を施し、同時にイオンポンプ114の結線を行った。イオンポンプ114の陽極端子部121は画像表示部のアノード接続端子部112と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続した。画像表示部の高圧ケーブルはアノード電源125に接続し、イオンポンプ114の高圧ケーブルはイオンポンプ用高圧電源126に接続した。これら実装の終わった真空容器は、画像表示部が見えるようにフェースプレート側を開口した金属筐体に収めた。さらに金属筐体の開口部にはフェースプレート102と約5mmの距離をあけてアクリル板を取り付けた。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプ114にアノード電源から電圧印加して、イオンポンプ114を駆動する。この後ドライバーIC、筐体など組み付けて、画像表示装置の形態を完成した。
上記工程−m1の後出来上がった画像表示装置の、イオンポンプ陰極端子120とグランドの間にマイクロアンペア−メーターを接続し、まずイオンポンプ用高圧電源126から3.5kVの電圧をかけて電流測定を始めた。イオンポンプ電圧を印加するとすぐに約10μAの電流が流れ始め、約1分で0.1μA以下に下がった。続いてアノード電源124から10kVの電圧をかけ、画像評価装置を駆動しながらイオンポンプ電流の変化を測定した。約10時間駆動を行ったが、駆動開始からしばらくすると10μAを超えるスパイク状の電流が断続的に観測され始めた。またスパイク状の電流が流れるときにイオンポンプ付近に放電が観測された。これよりイオンポンプは定常的には効率よく真空排気を行っているが、ときおり放電を起こし一気にガス放出をしていることがわかる。
以上のように本発明によれば、イオンポンプの動作が安定で、不規則なガス放出がないため、画像表示装置を駆動して輝度の変化を比べると、輝度が安定した画像表示装置となった。また、容器がガラスでできたイオンポンプ付きの画像表示装置の実用化ができ、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
101、301:リアプレート
102:フェースプレート
103、334:上配線(Y配線)
104、332:下配線(X配線)
333:絶縁層
105、336:電子源(電子放出部)
106:蛍光体
107:メタルバック
108:蒸発型ゲッタ
109:スペーサー
110:支持枠
111:通気口
112:画像表示部アノード接続端子
113:真空容器
114:イオンポンプ
115:イオンポンプ容器
116:磁石
117:磁石支持翼
118:イオンポンプ陰極
119:イオンポンプ陽極
120:イオンポンプ陰極接続端子
121:イオンポンプ陽極接続端子
122:真空容器外面に形成された導電性膜
123:イオンポンプ容器内に形成された導電性膜
124:真空装置とイオンポンプ容器の接触面
125:アノード電源、126:イオンポンプ用高圧電源
127:補強用接着剤
330、331:素子電極
335:導電性膜
501:電流導入端子
502:真空形成フード
503:排気手段
504:ガス導入量制御手段
601:スペーサー支持板
701:ロード室
702:処理室
703:ゲートバルブ
704、705:排気ポンプ、
706:基板及び搬送治具
800:搬送治具
803、804:ホットプレート、
805:ゲッタフラッシュ用(蓋状)治具
806:蒸発型ゲッタ配線
807:蒸発型ゲッタブラシ状接触電極
808:蒸発型ゲッタフィードスルー電極
1203:カソード電極
1204:絶縁層
1205:ゲート電極
1206:エミッタ
102:フェースプレート
103、334:上配線(Y配線)
104、332:下配線(X配線)
333:絶縁層
105、336:電子源(電子放出部)
106:蛍光体
107:メタルバック
108:蒸発型ゲッタ
109:スペーサー
110:支持枠
111:通気口
112:画像表示部アノード接続端子
113:真空容器
114:イオンポンプ
115:イオンポンプ容器
116:磁石
117:磁石支持翼
118:イオンポンプ陰極
119:イオンポンプ陽極
120:イオンポンプ陰極接続端子
121:イオンポンプ陽極接続端子
122:真空容器外面に形成された導電性膜
123:イオンポンプ容器内に形成された導電性膜
124:真空装置とイオンポンプ容器の接触面
125:アノード電源、126:イオンポンプ用高圧電源
127:補強用接着剤
330、331:素子電極
335:導電性膜
501:電流導入端子
502:真空形成フード
503:排気手段
504:ガス導入量制御手段
601:スペーサー支持板
701:ロード室
702:処理室
703:ゲートバルブ
704、705:排気ポンプ、
706:基板及び搬送治具
800:搬送治具
803、804:ホットプレート、
805:ゲッタフラッシュ用(蓋状)治具
806:蒸発型ゲッタ配線
807:蒸発型ゲッタブラシ状接触電極
808:蒸発型ゲッタフィードスルー電極
1203:カソード電極
1204:絶縁層
1205:ゲート電極
1206:エミッタ
Claims (7)
- 電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置であって、
前記イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、
前記イオンポンプ容器が装着される側の真空容器外面に、電位規定される導電性膜が形成されていることを特徴とする画像表示装置。 - 電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置であって、
前記イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、
前記イオンポンプ容器の内面に、電位規定される導電性膜が形成されていることを特徴とする画像表示装置。 - 電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置であって、
前記イオンポンプ容器が非導電性材料よりなり、
前記イオンポンプ容器が装着される側の前記真空容器外面に、電位規定される導電性膜が形成され、
前記イオンポンプ容器の内面に、電位規定される導電性膜が形成されていることを特徴とする画像表示装置。 - 前記の真空容器外面に形成された導電性膜の電位が接地電位であることを特徴とする請求項1または3記載の画像表示装置。
- 前記のイオンポンプ容器内面に形成された導電性膜の電位が接地電位であることを特徴とする請求項2または3記載の画像表示装置。
- 前記真空容器外面に形成される導電膜は、前記イオンポンプが前記真空容器に接続される箇所において、除かれていることを特徴とする請求項1、3または4記載の画像表示装置。
- 前記イオンポンプ容器と前記真空容器との接続部の周囲が、補強用接着剤により補強されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像表示装置。
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