JP2007275703A - ゲッタ部材、画像表示装置、及び画像表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で吸着性能が良好な非蒸発型ゲッタ部材を製造することにより、低コストで長期間に渡って高い表示性能を維持する画像表示装置を得る。
【解決手段】 粉砕された無機材料からなる核粒子と、該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有することを特徴とするゲッタ部材を使用する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する画像表示装置、この表示装置の製造方法、およびこの表示装置の真空外囲器内に配置されるゲッタ部材に関する。

近年、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、放電現象による蛍光体の発光を利用したプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や、主として電界による電子放出を利用したフィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）が知られている。

これらの画像表示装置は、基本構成として、所定の間隔をおいて対向配置された前面基板および背面基板を備え、これらの基板は周辺部を互いに接合することにより外囲器を構成している。特に、ＦＥＤは、前面基板と背面基板との間の空間、すなわち外囲器内部を高い真空度に維持することで良好な画像表示を可能としている。またＰＤＰでは、外囲器の内部を満たした不活性ガスを高純度に保つことが重要な技術となっている。

長期間に渡って外囲器内を高真空に維持するため、外囲器内には放出ガスを吸着するゲッタ層が設けられ重要な役割を果たしている。ゲッタ層は、真空容器内の構造物に、ゲッタ材を用いて蒸着を行うことにより形成することができる（例えば、特許文献１参照）。あるいは非蒸発型ゲッタ材を用いて接着等の方法により形成することができる。非蒸発型ゲッタ材としては、例えばゲッタ材となる金属あるいは合金を粉砕により微粒子化したものをピル状に押し固めたものや微粒子を金属基板上に接着したものが使用される。

また、粉砕により数十μｍ程度の微粒子を作り、パネル内に無機接着材で固着しゲッタ材として使用する方法も提案されている。しかしながら、ゲッタ材の吸着特性の向上を図るため更なる微粒子を作ろうとすると、微粒子の収率が悪くなり、コストが上がってしまう。また、粒径が大きい場合、パターニングが困難になるため、ゲッタ材の配置が制限され、大型のＦＥＤの有効面内にゲッタ材を配置するのは難しくなる。

一方、ゲッタ材を蒸着により成膜する方法は比較的良い特性を得やすいが、パターニングの困難さや、プロセスの複雑さにより膜厚、配置等が制限されるため用途は制限されている。

このように、従来の製造方法では、粉砕による非蒸発型ゲッタ材を用いる場合、微粒子の収率の悪さにより低コストで特性を向上させることができなかった。また、ゲッタ層としての特性は、その表層のゲッタ材の状態により決まり、内部に存在するゲッタ材は吸着に寄与しない。それにもかかわらず、粉砕による非蒸着型ゲッタ材では、高価なゲッタ材を中心部まで使用しなくてはならず、ゲッタ材の使用効率が悪かった。このため高性能な非蒸発型ゲッタは高価になり、パネルで多量に使用することが困難であった。
特開２００１−２２９８２４号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、低コストで、ゲッタ層の吸着能力を改善することにより、長期間に渡って高い表示性能を維持し得る画像表示装置を得ることにある。

本発明のゲッタ部材は、粒子状であって、粉砕された無機材料からなる核粒子と、該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有することを特徴とする。

本発明の画像表示装置は、表示面が設けられた前面基板、及び前記前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器、前記外囲器内に設けられたゲッタ層を備えた画像表示装置において、前記ゲッタ層は、粒子状のゲッタ部材を用いて形成され、前記粒子状のゲッタ部材は、粉砕された無機物からなる核粒子と、該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有することを特徴とする。

本発明の画像表示装置の製造方法は、表示面が設けられた前面基板、及び前記前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器、前記外囲器内に設けられたゲッタ層を備えた画像表示装置の製造方法において、
粉砕された無機材料からなる核粒子、及び該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有する粒子状のゲッタ部材を用意し、該粒子状のゲッタ部材を用いて前記外囲器内にゲッタ層を形成する工程を具備することを特徴とする。

本発明によれば、低コストで、ゲッタ層の吸着能力を改善し、長期間に渡って高い表示性能を維持し得る画像表示装置が得られる。

本発明に係るゲッタ部材は、粒子状であり、核粒子とその上に形成された表面層とを有し、核粒子は無機材料からなり、表面層はゲッタ材を用いて形成される。

本発明に係るゲッタ部材を使用すると、表面に凹凸のあるゲッタ層を成膜することができる。これにより、ゲッタ層の表面積が大きくなり、粉砕によって製造した非蒸発型ゲッタ材よりも吸着特性が良くなる。

また、本発明に係るゲッタ部材は、核粒子に安価な無機物を使用し、表面層にのみ高価なゲッタ部材を成膜するため、ゲッタ層全体に占めるゲッタ材料の使用量を減らしてコストを低減することができる。これにより、安価で高性能な非蒸発型ゲッタ材を製造することができる。また、このようなゲッタ部材を使用することにより、長期間に渡って高い表示性能を維持可能なＦＥＤを得ることが可能になる。

粉砕しやすい物質を用いることで微粒子の収率が上がる。

表面層は、連続層であっても非連続層であっても良い。

表面層は、例えば蒸着、ＣＶＤ、あるいスパッタ等により形成することができる。

表面層は、好ましくは５ｎｍないし１０μｍの厚さを有する。

上記範囲であると、表面層上に好適な凹凸形状が形成され、その吸着性能が良好となる。５ｎｍ未満であると、ゲッタ材の表層に存在する酸化層が内部拡散しにくくなるため活性化しにくくなる傾向があり、１０μｍ以上であると、成膜時間が長くなりコストが上がってしまう。

また、表面層は、より好ましくは１００ｎｍないし５μｍの厚さを有する。

この粒子状のゲッタ部材は、例えば画像表示装置外囲器内の構造物上に、この外囲器内に放出される不純物ガスを吸着するために設けられるゲッタ層を形成するための材料である。

ゲッタ材は、例えばチタン、ジルコニウム、バナジウム、鉄、アルミニウム、クロム、ニオブ、タングステン、モリブデン、トリウム、ニッケル、及びマンガンからなる群から選択される少なくとも１種の金属材料からなる。

無機材料は、例えば鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、炭素など安価で粉砕しやすいものを好適に使用し得る。より好ましくは、アルミニウムを使用することができる。

また、核粒子は、好ましくは、１０μｍないし２０μｍの平均粒径を有する。

ゲッタ部材は、好ましくは、１０μｍないし３０μｍの平均粒径を有する。１０μｍ未満であると、粒子を多層に重ねる必要が生じるため付着力が十分ある膜の形成が困難にとなる傾向があり、３０μｍ以上であると、高精細なパターニングが困難となる傾向がある。

本発明に係る画像表示装置は、上記ゲッタ部材を使用した画像表示装置の一例であって、表示面が設けられた前面基板、及び前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器、前記外囲器内に上記ゲッタ部材を用いて設けられたゲッタ層を備えている。

また、本発明に係る画像表示装置の製造方法は、上記画像形成装置の製造方法の一例であって、
粉砕された無機材料からなる核粒子と、核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有する粒子状のゲッタ部材を用いて、外囲器を構成する部材にゲッタ層を形成する工程を具備する。

ゲッタ層は、例えば粒子状のゲッタ部材を無機接着剤を用いて画像表示装置内部に形成することができる。ゲッタ層の形成方法としては、スクリーン印刷方式、インクジェット方式、ディスペンサー塗布方式、または磁場利用形成方式があげられる。

以下、図面を参照し、本発明の画像表示装置について詳細に説明する。

本発明の一実施形態にかかる画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。

図１および図２に示すように、このＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。

真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。

前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の蛍光体層１６とマトリクス状の遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成されている。また、遮光層１７上にゲッタ層２２が形成されている。

背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。

このようなＦＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０にアノード電圧を印加して、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。

次に、上記のように構成されたＦＥＤのゲッタ層２２について、以下に詳細を述べる。

図３に、本発明に係るゲッタ部材の断面構成を表す模式的な断面図を示す。

図示するように、このゲッタ部材３０は粒子状であり、核粒子３１上に、表面層３２が形成された構成間を有する。核粒子３１は、例えば比較的安価に微粉末を得られる無機材料としてアルミニウムを用い、これを平均粒径約２０μｍまで粉砕することにより得られる。

図４に、本発明に係るゲッタ部材の製造に適用し得る電子線蒸着装置の構成を模式的に表す図を示す。

図示するように、４０は、電子線蒸着装置の真空容器であり、図示しない真空ポンプを備えている。この真空容器４０内に、核粒子３１を載置するための金属メッシュからなる底部４２、及び側壁４３をもつ容器４４と、底部４２の下方に設けられた電子線発生源４１を有する。

表面層３２は、ゲッタ材としてチタンを用い、アルミニウム微粉末からなる核粒子３１を金属のメッシュの底部４２上にのせ、図示しない振盪機によりメッシュをゆすることで、核粒子３１を回転させながら、核粒子３１全面にわたり、電子線蒸着を行うことにより成膜することができる。

チタンの膜厚を５ｎｍないし１０μｍにすると、非蒸発型ゲッタとしての十分な吸着特性が得られる。ゲッタ部材の吸着特性は表面層の膜厚に依存する。特に、膜厚を１００nｍ以上にするとナノレベルの凹凸の付いた多孔質な膜が得られ、非常に良好な吸着特性が得られる。

この吸着特性は、例えば真空チャンバー内で非蒸発ゲッタ材を加熱、活性化し、室温になったところで吸着特性を測定したいガスをチャンバー内に導入する方法で測定できる。吸着特性を測定した結果、膜厚１μｍのチタン表面層を設けた平均粒径２０μｍの本発明に係るゲッタ部材の方が、粉砕により製造された平均粒径を２０μｍの非蒸発型ゲッタ材よりも総吸着量が２倍優れていた。

本発明に係るゲッタ部材は、その吸着特性がゲッタ部材の粒径よりも、ゲッタ部材の表面層の表面状態に依存する。吸着特性をゲッタ層の膜厚で変更できるため、比較的容易に特性向上を図ることができる。また、例え粒径が大きくても、良好な吸着特性が得られる。

このようにして製造された非蒸発型ゲッタ部材を電子源からの電子ビーム軌道を妨げないように、遮光層１７上にパターニングしながら成膜した。パターニングは、コロイダルシリカを接着剤として用い、ゲッタ部材と混合して懸濁液を作成し、１５０℃程度に加熱された前面基板に塗布するディスペンサー方式で行った。

このような方法によって安価で高性能な非蒸発型ゲッタ材を外囲器内に配置することができる。

このようにして作成した前面基板と背面基板の封着、排気は真空中で行うこともできるし。不活性雰囲気で封着を行い、排気管から排気を行う方法でも封着、排気をすることができる。真空封着、排気管方式いずれの場合もベーキングの際にゲッタを活性化させるのが望ましい。

以上のように、本実施の形態によれば安価に長期間に渡って高い表示性能を維持可能なＦＥＤを得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、各構成要素の寸法、材料等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。ゲッタ材はチタンに限らず、その他金属材料、有機材料、無機材料などが選択可能である。例えば、非蒸発型ゲッタ材として、Ｚｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｈ、Ｎｉ、及びＭｎなどの金属、あるいはこれらの合金を用いても良い。核粒子も用途に応じて素材、粒径などを選ぶことが可能である。

また、核粒子への成膜方法は、蒸着に限らず、スパッタ、ＣＶＤ等を使用することができる。

その他、ゲッタ層は、前面基板に限らず、真空外囲器内に位置した他の構成部材に形成してもよい。

また、真空外囲器内へのゲッタ層のパターニングはスクリーン印刷、インクジェット方式、磁場を利用したパターニングなどでも可能である。

また、本発明に係る画素表示装置は、ＦＥＤに限らず、ＰＤＰ等の他の画像表示装置に適用し得る。

本発明に係る画像表示装置の一例であるＦＥＤを示す斜視図 図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図 本発明に係るゲッタ部材の断面構成を表す模式的な断面図 本発明に係るゲッタ部材の製造に適用し得る成膜装置を表す模式図

符号の説明

１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１３…側壁、１５…蛍光体スクリーン、１６…蛍光体層、１７…黒色遮光層、１８…電子放出素子、２０…メタルバック、２２…非蒸発型ゲッタ部材、３０…無機粒子、３１…ゲッタ材、４０…蒸着チャンバー、４１…蒸着源、４２…メッシュ状の底部

Claims (25)

1. 粒子状であって、粉砕された無機材料からなる核粒子と、該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有することを特徴とするゲッタ部材。
2. 前記表面層の厚さは５ｎｍないし１０μｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のゲッタ部材。
3. 前記表面層は蒸着により形成されることを特徴とする請求項１に記載のゲッタ部材。
4. 前記表面層はスパッタにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のゲッタ部材。
5. 前記表面層はＣＶＤにより形成されることを特徴とする請求項２に記載のゲッタ部材。
6. 前記ゲッタ材は、チタン、ジルコニウム、バナジウム、鉄、アルミニウム、クロム、ニオブ、タングステン、モリブデン、トリウム、ニッケル、及びマンガンからなる群から選択される少なくとも１種の金属材料からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のゲッタ部材。
7. 前記無機材料は、鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、炭素からなる群から選択される少なくとも１種の材料を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のゲッタ部材。
8. 表示面が設けられた前面基板、及び前記前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器、前記外囲器内に設けられたゲッタ層を備えた画像表示装置において、前記ゲッタ層は、粒子状のゲッタ部材を用いて形成され、前記粒子状のゲッタ部材は、粉砕された無機物からなる核粒子と、該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有することを特徴とする画像表示装置。
9. 前記表面層の厚さは５ｎｍないし１０μｍであることを特徴とする請求項８の画像表示装置。
10. 前記表面層は蒸着により形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の画像表示装置。
11. 前記表面層はスパッタにより形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の画像表示装置。
12. 前記表面層はＣＶＤにより形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の画像表示装置。
13. 前記ゲッタ層は、前記粒子状のゲッタ部材を無機接着剤により画像表示装置内部に接着して形成されることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
14. 前記ゲッタ層は、スクリーン印刷方式、インクジェット方式、ディスペンサー塗布方式、または磁場利用形成方式を用いて形成されることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
15. 前記ゲッタ材は、チタン、ジルコニウム、バナジウム、鉄、アルミニウム、クロム、ニオブ、タングステン、モリブデン、トリウム、ニッケル、及びマンガンからなる群から選択される少なくとも１種の金属材料からなることを特徴とする請求項８ないし１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
16. 前記無機材料は、鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、炭素からなる群から選択される少なくとも１種の材料を含むことを特徴とする請求項８ないし１５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
17. 表示面が設けられた前面基板、及び前記前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器、前記外囲器内に設けられたゲッタ層を備えた画像表示装置の製造方法において、
    粉砕された無機材料からなる核粒子、及び該核粒子表面にゲッタ材を用いて形成された表面層とを有する粒子状のゲッタ部材を用意し、該粒子状のゲッタ部材を用いて前記外囲器内にゲッタ層を形成する工程を具備することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
18. 前記ゲッタ表面層の厚さは５ｎｍないし１０μｍであることを特徴とする請求項１７に記載の画像表示装置の製造方法。
19. 前記表面層は蒸着により形成されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像表示装置の製造方法。
20. 前記表面層はスパッタにより形成されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像表示装置の製造方法。
21. 前記表面層はＣＶＤにより形成されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像表示装置の製造方法。
22. 前記ゲッタ層は、前記粒子状のゲッタ部材を無機接着剤により画像表示装置内部に接着して形成されることを特徴とする請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
23. 前記ゲッタ層は、スクリーン印刷方式、インクジェット方式、ディスペンサー塗布方式、または磁場利用形成方式を用いて形成されることを特徴とする請求項１７ないし２２のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
24. 前記ゲッタ部材は、チタン、ジルコニウム、バナジウム、鉄、アルミニウム、クロム、ニオブ、タングステン、モリブデン、トリウム、ニッケル、及びマンガンからなる群から選択される少なくとも１種の金属材料からなることを特徴とする請求項１７ないし２３のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
25. 前記無機材料は、鉄、アルミニウム、銅、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、炭素からなる群から選択される少なくとも１種の材料を含むことを特徴とする請求項１３ないし２４のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。

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