JP2008210642A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少量のゲッタで長期にわたって良好な表示性能を維持することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、表示面が設けられた前面基板１１および前面基板に対向配置された背面基板１２を有する外囲器１０と、それぞれゲッタが設けられた複数のゲッタ室５４ａ、５４ｂ、５４ｃを有し、外囲器に接合されたゲッタ容器５０と、を備えている。複数のゲッタ室は、互いに異なるコンダクタンスで外囲器内に連通している。
【選択図】 図２

Description

この発明は、対向配置された前面基板および背面基板を有し内部が真空に維持された外囲器を備えた画像表示装置に関する。

近年、軽量・薄型の画像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、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、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）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などが開発されている。

これらの画像表示装置は、基本構成として、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は周辺部同士を互いに接合することにより偏平な外囲器を構成している。ＦＥＤやＳＥＤでは、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。

そこで、長期間にわたって外囲器内部を高い真空度に維持するため、外囲器内部に不所望なガス分子を吸着するゲッタを設けることが通常行われる。このようなゲッタとして、例えば、ＰＤＰのパネル側辺に隣り合う領域に非蒸発型ゲッタ層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、蛍光表示管の外囲器周辺部にゲッタ室を設け、ゲッタ室内にバリウムからなるゲッタを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−１９１３７８号 実用新案登録２５４７５０９号公報

ベーキングをよく行った真空外囲器内部において、支配的なガス分子は主に水素、一酸化炭素、二酸化炭素である。また、一般に水素の放出レートが最も大きく、一酸化炭素のガス放出レートは水素よりも小さい。水素、一酸化炭素、二酸化炭素をすべて吸着できるゲッタとしてチタンやジルコニウムなどの真空蒸着膜やチタン、ジルコニウム、バナジウムなどの合金による非蒸発型ゲッタがあるが、これらのゲッタは水素の吸着量に比べ一酸化炭素、二酸化炭素の吸着量が小さい。そのため、水素の吸着量に合わせてゲッタ量を決めた場合、画像表示装置を動作後しばらくすると一酸化炭素、二酸化炭素を吸着することができなくなり、画像表示装置の寿命が低下する。長期間の寿命を保証するには、ゲッタの量を増やす必要があるが、コストの増加や、大型のゲッタボックスが必要になる問題が生じる。

また、バリウムからなる蒸発型ゲッタは、一般的に水素の吸着量が著しく小さい。そのため、パネル周辺部にバリウムからなる蒸発型ゲッタを設ける方法では、画像表示装置の動作後しばらくすると、蒸発型ゲッタは水素を吸着することができなくなり、前記と同様に画像表示装置の寿命が短くなる。バリウムの水素吸着量は著しく小さいため、バリウムの蒸着量を増やしてもこの問題は解決することができない。

従来、ゲッタの形成面積及び量を増やすことで外囲器内の真空度を維持しているが、ゲッタ形成の難しさ、コストの面から改善が求められている。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、少量のゲッタで長期にわたって良好な表示性能を維持することができる画像表示装置を提供することにある。

この発明の態様に係る画像表示装置は、表示面が設けられた前面基板および前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器と、それぞれゲッタが設けられた複数のゲッタ室を有し、前記外囲器に接合されたゲッタ容器と、を備え、前記複数のゲッタ室は、互いに異なるコンダクタンスで前記外囲器内に連通している。

この発明の態様によれば、配置されたゲッタ全てが同時に劣化していくことがなく各ゲッタが選択的にガスを吸着することが可能となる。これにより、少ないゲッタ量で長期に渡って良好な表示性能を維持することが可能な画像表示装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の画像表示装置をＳＥＤに適用した実施形態について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、ＳＥＤは、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、これらの基板は所定の間隔で対向配置されている。背面基板１２は、前面基板１１よりも大きな寸法に形成されている。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偏平な外囲器１０を構成している。接合部材として機能する側壁１３は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２５により、前面基板１１の周縁部および背面基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。

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、複数の板状の支持部材１４が設けられている。これらの支持部材１４は、外囲器１０の一辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。各支持部材１４の長手方向両端部は、それぞれ側壁１３と隙間を置いて対向している。なお、支持部材は、板状に限らず、柱状の支持部材を用いてもよい。

図２および図３に示すように、前面基板１１の内面には、表示面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色の遮光層２０を並べて構成されている。赤、緑、青の３色の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向に隙間を置いて交互に並んで形成され、同一色の蛍光体層が第１方向と直交する第２方向に隙間を置いて配列されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、赤、緑、青の単色でサブピクセルを構成し、３色のサブピクセルを合わせて一画素を構成している。

蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック層１７が形成されている。本実施形態によれば、メタルバック層１７は、縦方向および横方向に分断され、互いに電気的に分離した複数の分断領域を有している。電気的に分断したメタルバック層１７は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに夫々重なって設けられている。

図２に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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。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、その端部は外囲器１０の外部に引出されている。

背面基板１２の周縁部、例えば、コーナー部には排気工程において外囲器１０内部を排気するための排気孔２９が貫通形成されている。排気孔２９は、蛍光体スクリーン１６から外れた位置、つまり、有効表示領域から外れた位置に設けられている。排気孔２９は蓋部材３０によって気密に封止されている。排気孔２９は、１つに限らず、必要に応じて増加可能である。

このようなＳＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック層１７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１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

図２に示すように、ＳＥＤは、外囲器１０の真空度を維持するため、複数のゲッタ室を有したゲッタボックス５０を備えている。ゲッタ室にはそれぞれゲッタが設けられ、これらゲッタのガス吸着により、外囲器１０内の真空度の劣化を抑制する。

以下、ゲッタ容器としてのゲッタボックス５０について詳細に説明する。

良くベーキングされ脱ガス処理されたＳＥＤでは、通常、駆動によって放出されるガスは水素、一酸化炭素、二酸化炭素などであり、これらのガスはそれぞれ異なる放出レートを有している。水素のガス放出レートは、一酸化炭素、二酸化炭素の放出レートよりも大きい。そのため、外囲器１０とゲッタボックス５０との間のコンダクタンスは、放出された水素が電子源素子に影響を与えない圧力となるように設計される。

水素と一酸化炭素、二酸化炭素を両方吸着することのできるゲッタとしてチタンやジルコニウムなどの金属の蒸着膜やチタンやジルコニウム、バナジウムなどを含む合金の非蒸発型ゲッタがあるが、これらのゲッタは一酸化炭素、二酸化炭素の吸着総量が水素の吸着総量に比べ小さい。また、一酸化炭素、二酸化炭素を吸着すると水素の吸着特性も劣化していく特性を持っている。このため、チタンやジルコニウムなどの金属の蒸着膜やチタンやジルコニウム、バナジウムなどを含む合金の非蒸発型ゲッタのみでパネルの寿命を保証できるだけのガス吸着量を得ようとすると多量のゲッタを配置する必要が生じる。

本実施形態によれば、図２および図４に示すように、ＳＥＤは、外囲器１０の周辺部に設けられ外囲器内部に連通した複数のゲッタ室を備えている。背面基板１２の外面であって、排気孔２９と反対側の側縁部にゲッタボックス５０が接合され、このゲッタボックスにより複数のゲッタ室が規定されている。ゲッタボックス５０は、例えば、ガラスあるいは金属により断面矩形状に形成され、背面基板１２の１側縁に沿って延びている。ゲッタボックス５０は、例えば、低融点ガラス５１により背面基板１２に接合されている。ゲッタボックス５０内には、例えば、２つの隔壁５６ａ、５６ｂが設けられている。これら隔壁５６ａ、５６ｂにより、ゲッタボックス５０内は、中央に位置した第１ゲッタ室５４ａと、この第１ゲッタ室の両側に位置した 第２ゲッタ室５４ｂ、第３ゲッタ室５４ｃに仕切られている。

第１、第２、第３ゲッタ室５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、互いに異なるコンダクタンスで外囲器１０内に連通している。第１ゲッタ室５４ａは、背面基板１２に形成された第１連通孔５２を通して外囲器１０内に連通している。第２ゲッタ室５４ｂは、一方の隔壁５６ａに形成された第２連通孔５５を通して第１ゲッタ室５４ａに連通し、この第１ゲッタ室および第１連通孔５２を通して外囲器１０内に連通している。第３ゲッタ室５４ｃは、他方の隔壁５６ｂに形成された第３連通孔５７を通して第１ゲッタ室５４ａに連通し、この第１ゲッタ室および第１連通孔５２を通して外囲器１０内に連通している。第１連通孔５２と、第２および第３連通孔５５、５７とは、外囲器１０内に対して互いに異なるコンダクタンスを有している
第１、第２、第３ゲッタ室５４ａ、５４ｂ、５４ｃ内には、目的に応じて種類の異なるゲッタが設けられている。本実施形態において、第１ゲッタ室５４ａには、外囲器１０内で発生する一酸化炭素、二酸化炭素の吸着特性の良いゲッタ６０ａとして、例えば、Ｂａの蒸着膜が配置されている。第２ゲッタ室５４ｂ内には、外囲器１０内で発生する水素の吸着特性の良いゲッタ６０ｂとして、例えば、Ｔｉの蒸着膜が配置されている。第３ゲッタ室５４ｃには、真空を長期に渡って維持するためのゲッタ６０ｃとして、少量のＢａの蒸着膜およびＴｉの蒸着膜が配置されている。

上記構成において、ＳＥＤの駆動に伴い外囲器１０内で発生した一酸化炭素と二酸化炭素は、第１連通孔５２を通して第１ゲッタ室５４ａ内に入りゲッタ６０ａによって吸着される。本形態のゲッタ６０ａでは水素はあまり吸着されない、そのため水素は、第１ゲッタ室５４ａから第２連通孔５５、および第３連通孔５７を通して第２ゲッタ室５４ｂ、第３ゲッタ室５４ｃへ入り、ゲッタ６０ｂ、６０ｃにより吸着される。本形態では第２連通孔５５のコンダクタンスが第３連通孔５７のコンダクタンスより大きいため駆動初期では主に第２ゲッタ室５４ｂで水素を吸着する。

外囲器１０内のガス放出レートは、ＳＥＤの駆動時間が長くなると減衰してくる。そのため、第２、３ゲッタ室５４ｂ、５４ｃは、第１ゲッタ室５４ａよりもコンダクタンスが小さく形成されている。コンダクタンスはＳＥＤのガス放出レートとゲッタの吸着速度との関係から決められる。

より詳細には、第１ゲッタ室５４ａにおけるゲッタ６０ａの一酸化炭素の吸着速度をＳ１、第３ゲッタ室５４ｃにおけるゲッタ６０ｃの一酸化炭素の吸着速度をＳ３、外囲器１０とゲッタボックス５０内とを繋ぐ第１連通孔５２のコンダクタンスをＣ１、第１ゲッタ室５４ａと第２ゲッタ室５４ｂとの間のコンダクタンスをＣ２、第１ゲッタ室５４ａと第３ゲッタ室５４ｃとの間のコンダクタンスをＣ３、とすると、
Ｓ１＞＞Ｃ２、Ｓ３＞＞Ｃ３で、かつ
Ｃ１とＣ２の合成コンダクタンスが水素の必要吸着速度と同等となり、
Ｃ１とＣ３の合成コンダクタンスが、第１ゲッタ室５４ａに配置されたゲッタ６０ａのガス吸着能力がなくなると想定される時間経過した後に外囲器内に発生する一酸化炭素の必要吸着速度と同等となるように設計する。各ゲッタ室のコンダクタンスは、例えば、第１、第２、第３連通孔５２、５５、５７の開孔径を調整することにより、任意の値に設定することができる。

上記構成によれば、ＳＥＤの駆動初期のガス放出が多い段階では、第１ゲッタ室５４ａでゲッタ６０ａにより一酸化炭素や二酸化炭素を吸着する。そのため、第２ゲッタ室５４ｂに配置されたゲッタ６０ｂ（Ｔｉ）は、一酸化炭素や二酸化炭素をあまり吸着せず水素のみを長時間に亘って吸着することが可能となる。第１ゲッタ室５４ａに配置されたゲッタ６０ａ（Ｂａ）は初期のガス放出が多い時期の一酸化炭素や二酸化炭素を吸着する量のみを配置すればよい。第１ゲッタ室５４ａのゲッタ６０ａ（Ｂａ）は、ＳＥＤの寿命より先に劣化しガス吸着がなくなるが、その後は、第３ゲッタ室５４ｃ内に設けられたゲッタ６０ｃ（Ｂａ、Ｔｉ）と第２ゲッタ室５４ｂ内に設けられたゲッタ６０ｂ（Ｔｉ）により一酸化炭素や二酸化炭素を吸着することにより、外囲器１０内の真空を維持することができる。

第３ゲッタ室５４ｃに配置されたゲッタ６０ｃは、ＳＥＤ稼動初期段階でほとんどガスを吸着せず、パネルライフの後半用のゲッタとして温存しておくことが可能となる。従って、ゲッタボックス５０を設けることにより、外囲器１０内を長期間に亘って高い真空度に維持することができる。

以上のように、本実施形態によればゲッタを大量に使用することなく長期に渡り外囲器内を良好な真空に維持することができ、長期間に渡って高い表示性能を維持可能なＳＥＤを得ることができる。水素に対して十分な吸着量を持つゲッタと、一酸化炭素および二酸化炭素に対して十分な吸着量を持つゲッタとを同時に用いることにより、外囲器内で支配的なガス分子を長期間に渡って吸着することができ、画像表示装置の寿命を十分長くすることができる。また、外囲器内部に連通した複数のゲッタ室を設け、これらのゲッタ室内にゲッタを配置することにより、ゲッタ形成工程を簡素化することができる。また、ゲッタ室内にゲッタを設けることにより、ゲッタ膜は、蛍光体スクリーンや電子放出素子の構造的な制約を受けることがなくなる。そのため、蛍光体スクリーンのガス放出特性や画像表示装置の性能に合わせてゲッタを形成することが可能となる。このような構造は、とくに画面サイズが大きい大型の画像表示装置について有効である。

この発明は上述した実施の形態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。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し、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。

上述した実施形態では、内面に蛍光体スクリーンを有する前面基板を備えたＳＥＤを例にとって説明したが、この発明はこれに限定されること無く、ＦＥＤ、ＰＤＰ、蛍光表示管、半導体センサーなど他のデバイスに対しても適用することができる。電子放出素子は、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは電界放出型の電子放出素子等を用いてもよい。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。

ゲッタはＴｉ、Ｂａなどに限らず、使用するデバイスの真空特性や放出ガス特性、耐熱性などに合わせ、種々使用することができる。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、蒸発型ゲッタとして、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｙの純金属や合金を使用することができる、また、非蒸発型ゲッタとして、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｙなどの金属、あるいはこれらの合金を用いても良い。

ゲッタ室およびゲッタボックスの大きさ、形状、設置数は、上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ゲッタ室は、３つに限らず、２つ、あるいは、４つ以上としてもよい。また、図５に示すように、ゲッタボックス５０をＬ字形状とし、第１ゲッタ室５４ａに対して、第２ゲッタ室５４ｂおよび第３ゲッタ室５４ｃを直角に並べて設けてもよい。更に、ゲッタ室は、外囲器の背面基板側に限らず、外囲器の側壁の一部を切り欠いてゲッタ室を外囲器の側面に設けても良い。

図１は、この発明の実施形態に係るＳＥＤを一部破断して示す斜視図。 図２は、図１の線Ａ−Ａに沿ったＳＥＤの断面図。 図３は、前記ＳＥＤの前面基板および蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図。 図４は、ゲッタボックスを示す斜視図。 図５は、他の実施形態に係るゲッタボックスを示す斜視図。

符号の説明

１０…外囲器、 １１…前面基板、 １２…背面基板、 １３…側壁、
１４…支持部材、 １６…蛍光体スクリーン、 １７…メタルバック層、
１８…電子放出素子、 Ｒ、Ｇ、Ｂ…蛍光体層、 ２０…遮光層、
５０…ゲッタボックス、 ５２…第１連通孔、 ５４ａ…第１ゲッタ室、
５４ｂ…第２ゲッタ室、 ５４ｃ…第３ゲッタ室、 ５５…第２連通孔、
５７…第３連通孔、 ５６ａ、５６ｂ…隔壁、 ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ…ゲッタ

Claims (8)

1. 表示面が設けられた前面基板および前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器と、
   それぞれゲッタが設けられた複数のゲッタ室を有し、前記外囲器に接合されたゲッタ容器と、を備え、前記複数のゲッタ室は、互いに異なるコンダクタンスで前記外囲器内に連通している画像表示装置。
2. 前記ゲッタ容器は、ゲッタ容器内を複数のゲッタ室に仕切った隔壁を有し、１つのゲッタ室は前記外囲器に形成された第１連通孔を通して前記外囲器内に連通し、他のゲッタ室は、前記隔壁に形成された第２連通孔を通して前記１つのゲッタ室に接続されている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第１連通孔および第２連通孔は、前記外囲器内に対して互いに異なるコンダクタンスを有している請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記外囲器内に対する前記第１連通孔のコンダクタンスは、前記第２連通孔のコンダクタンスよりも大きい請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記複数のゲッタ室に、種類の異なるゲッタが設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記第１連通孔を通して前記外囲器内に連通したゲッタ室内に、前記外囲器内に発生する一酸化炭素および二酸化炭素を吸着するゲッタが設けられ、前記第２連通孔を通して接続されたゲッタ室内に、前記外囲器内に発生した水素を吸着するゲッタが設けられている請求項２又は３に記載の画像表示装置。
7. 前記ゲッタは、Ｂａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｍｎ,Ｙの内の１種類以上の金属または合金を用いる請求項１に記載の画像表示装置。
8. 前記前面基板に配置された蛍光体スクリーンと、前記背面基板上に配置された電子源と、を備えた請求項１に記載の画像表示装置。

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