JP2008235219A - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたって不所望なガス分子を吸着することができ、真空寿命が良好な画像表示装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、周辺部同士が接合された第１基板１１および第２基板１２を有する外囲器１０と、第１基板上に配置された表示面１６と、第２基板上に配置された複数の電子源と、外囲器に接合され、外囲器内部に連通するゲッタ室５１を規定したゲッタボックス５０と、ゲッタ室内で外囲器の表面とほぼ平行に配置された板状の金属部材５４と、ゲッタ室内に設けられ金属部材に接合された非蒸発型ゲッタ５６と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、表示面が設けられた外囲器と、外囲器内のガスを吸着するゲッタとを備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。

近年、軽量・薄型の画像表示装置として、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、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）、電界放出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。

例えばＦＥＤでは、一般に、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、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体を励起して発光させる電子放出源として多数の電子放出素子が設けられている。

背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧として例えば１０ｋＶが印加される。蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。

このようなＦＥＤにおいては、真空外囲器内部を高い真空度に維持することが重要となる。真空度が低いと、安定した電子放出ができず、画像表示装置の寿命が低下する。

そこで、長期間にわたって真空外囲器内部を高い真空度に維持するため、真空外囲器内部には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。このようなゲッタの配置構成として、例えば、蛍光表示管の外囲器周辺部にゲッタ室を設け、このゲッタ室内にゲッタを設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
実用新案登録２５４７５０９号公報

上記構成の画像表示装置では、製造工程における負担を減らし、画像表示装置となったときの省スペース性を確保するために、ゲッタ室の大きさを極力小さくすることが望ましい。このため、ゲッタ室内に設けられるゲッタとしてバルク状または粉末状の非蒸発型ゲッタを使用することが通常行われる。

しかしながら、非蒸発型ゲッタは材料コストが高いために、上述のような画像表示装置では製造コストがアップする問題が発生する。また、従来のバルク状の非蒸発型ゲッタは、表面積が小さいために十分なガス吸着量を確保することができず、大画面の画像表示装置において真空寿命が短くなる問題がある。さらに、上述のような画像表示装置は、その製造過程において、真空外囲器を高温に焼成して蛍光体スクリーンなどの内部部材に吸着した不所望なガス分子を除去するベーキング工程を有している。ベーキング工程中に非蒸発型ゲッタが加熱されガス吸着能力を発現する活性化工程を有するが、活性化の最中に内部部材から除去されたガス分子を再吸着してしまう。そのため、非蒸発型ゲッタは、十分なガス吸着能力を発現できない問題が発生する。この場合、画像表示装置を作製後に非蒸発型ゲッタを加熱して再活性化する方法が考えられるが、再活性化するのに十分な温度まで加熱すると、その熱によりゲッタ室を規定しているゲッタボックスや基板が変形あるいは破壊される可能性がある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、製造コストの低減を図ることができるとともに、長期にわたって不所望なガス分子を吸着することができ、長寿命の画像表示装置およびその製造方法を提供するものである。

この発明の態様に係る画像表示装置は、周辺部同士が接合された第１基板および第２基板を有する外囲器と、前記第１基板上に配置された表示面と、前記第２基板上に配置された複数の電子源と、前記外囲器に接合され、前記外囲器内部に連通するゲッタ室を規定したゲッタボックスと、前記ゲッタ室内で前記外囲器の表面とほぼ平行に配置された板状の金属部材と、前記ゲッタ室内に設けられ前記金属部材に接合された非蒸発型ゲッタと、を備えている。

この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、周辺部同士が接合された第１基板および第２基板を有する外囲器と、前記第１基板上に配置された表示面と、前記第２基板上に配置された複数の電子源と、前記外囲器に接合され、前記外囲器内部に連通するゲッタ室を規定したゲッタボックスと、前記ゲッタ室内に設けられ前記金属部材に接合された非蒸発型ゲッタと、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
粉末状のゲッタに粒径１００ｎｍ以下の接着剤の微粒子を混合したゲッタ材料を形成し、前記ゲッタ材料を弾性を有する成形型に充填してゲッタを成形し、ゲッタの成形後、前記成形型を変形させながら前記ゲッタを剥離して前記非蒸発型ゲッタを作製する製造方法である。

本発明の様態によれば、非蒸発型ゲッタを短時間で効率よく加熱して再活性化することにより画像表示装置の構成部材への熱影響を小さくしてゲッタボックスや基板の歪みや破壊を防止することができる。非蒸発型ゲッタの使用量を減らしゲッタボックスの大きさを極力小さくするとともに製造コストの低減を図ることができる。これにより、長期にわたって不所望なガス分子を吸着することができ、長寿命の画像表示装置およびその製造方法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ＦＥＤに適用した第１の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、ＦＥＤ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。第２基板としての背面基板１２は、第１基板としての前面基板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１８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１８は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１９、２１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１８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、柱状としてもよい。

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、画像表示面の蛍光体層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電子放出素子２２が設けられている。すなわち、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成されている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２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。

導電性カソード層２４およびゲート電極２８は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成され、背面基板１２の周縁部には、これら導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線２３が形成されている。

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２２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、ＦＥＤは、外囲器１０の周辺部に設けられ外囲器内部に連通したゲッタ室５１を備えている。本実施形態において、背面基板１２の外面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ゲッタ室５１が規定されている。ゲッタボックス５０は、例えば、背面基板１２と同一のガラス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５２により背面基板１２に接合されている。ゲッタボックス５０内のゲッタ室５１は、背面基板１２に形成された連通孔２９を通して、外囲器１０の内部に連通している。外囲器１０のゲッタ室５１と反対側の端部には、排気工程で外囲器内部を排気するための図示しない排気孔が設けられている。

ゲッタ室５１内には、ジルコニウムおよびバナジウムの合金からなる非蒸発型ゲッタ５６および補助発熱材としての板状の金属部材５４が配置されている。金属部材５４は、ゲッタ室５１内において、その表面が前面基板１１および背面基板１２と略平行となるように配置される。非蒸発型ゲッタ５６は、金属部材５４上に接合されている。

非蒸発型ゲッタ５６は、図４に示すように、非蒸発型ゲッタの粉末５８ａ、非蒸発型ゲッタの粉末同士および非蒸発型ゲッタの粉末を金属部材５４に接着するための接着剤粒子５８ｂを、例えば、ほぼ立方体形状に成形して構成されている。

非蒸発型ゲッタとしては、一般に使用されている様々なものを選択することが可能であるが、ＦＥＤに対して使用する場合には、活性化温度が比較的低い種類のものが望ましい。そのような非蒸発型ゲッタとしては、Ｚｒ７０％−Ｖ２４．６％−Ｆｅ５．４％の重量組成を有する合金が挙げられ、その活性化温度は３００〜５００℃である。非蒸発型ゲッタのガス吸着量はその表面積が大きいほど大きくなるため、ゲッタを粉末化して使用することが望ましい。上記合金を公知の粉砕方法、例えばボールミル粉砕やジェットミル粉砕などにより粉末化することにより、非蒸発型ゲッタ５６として使用することができる。粉末５８ａの粒径は使用デバイスの真空特性、例えば到達真空度や放出ガス量などにより定める。本実施形態では、粉末５８ａの粒径としては５０％径が１〜１０μｍ、望ましくは１〜５μｍとするのがよい。これ以上粒径が大きいと非蒸発型ゲッタ粉末の比表面積が小さくガス吸着速度が小さくなり、ＦＥＤの外囲器１０内部を高い真空度に維持することが困難になる。また、これ以上粒径が小さいと、室温においても非常に活性な状態となり、取り扱いが難しくなる。

接着剤粒子５８ｂは非蒸発型ゲッタの粉末５８ａよりも小さな粒径を有する微粒子であり、一般に使用されている様々なものを選択することが可能である。そのような接着剤粒子としては、銀ナノ粒子、シリカナノ粒子などを用いることができる。接着剤粒子５８ｂの粒径が非蒸発型ゲッタの粉末５８ａの粒径と同等かそれよりも大きい場合には、非蒸発型ゲッタの粉末表面の大部分が接着剤粒子５８ｂの陰になってしまい、ガス分子が吸着しにくくなる。

非蒸発型ゲッタ５６の体積に対してゲッタ粉末が占める割合、つまり充填率は、例えば、５０％以下に設定されている。充填率が高すぎるとゲッタの粉末がほとんどの面で互いにくっ付き合うため、非蒸発型ゲッタとしての面積が小さくなり、ガス吸着量が低下する。非蒸発型ゲッタ５６は、隙間が多く多孔質の方がガス吸着量は大きくなる。

非蒸発型ゲッタ５６が接合された金属部材５４は、板状の絶縁体６０を介してゲッタ室３０の内面に接着されている。この接着は、後述するように非蒸発型ゲッタ５６を３００〜８００℃まで昇温して活性化する処理を行うため、その温度に適合した接着材料を用いる。そのような接着材料としては、耐熱性の無機接着剤、金属アルコキシド、シリカナノ粒子、シリカ系のフリットガラスなどを用いることができる。耐熱性無機接着剤、金属アルコキシドは１００〜２００℃の低温乾燥で接着力を生じさせることができ、その後、高温加熱することができるので好適である。

図２に示すように、ＦＥＤは、ゲッタ室５１内に配設された非蒸発型ゲッタ５６を加熱して活性化する加熱手段として、高周波加熱機構６１を備えている。この高周波加熱機構６１は、ゲッタボックス５０の近傍外側に配設された誘導コイル６２、およびこの誘導コイルを駆動する電源６３を有している。誘導コイル６２は、その中心軸、つまり、巻回軸が金属部材５４に対して垂直に延びるように、ゲッタボックス５０の底面と対向して配設されている。誘導コイル６２を動作させて金属部材５４および非蒸発型ゲッタ５６を高周波加熱することにより、非蒸発型ゲッタ５６を再活性化してガス吸着能力を回復させる。なお、電源６３は、制御部６５により、ＦＥＤの動作時間に応じて予め決められた所定のタイミング、あるいは、任意のタイミングで、所定時間駆動される。

詳細に述べると、ＦＥＤの動作が開始された直後は非蒸発型ゲッタ５６のガス吸着特性が１００％に近い。そのため、蛍光体スクリーン１６などの内部部材から脱離したガス分子は、連通孔２９を通してゲッタ室５１内に導かれ、非蒸発型ゲッタ５６に吸着される。このため、動作の初期段階においては、外囲器１０内部が高真空に維持される。しかしながら、動作時間が経過すると、非蒸発型ゲッタの粉末５８ａは、図５（ａ）に示すように吸着したガス分子で表面が覆われてしまう。そのため、非蒸発型ゲッタ５６は、外囲器１０内部に発生するガス分子を吸着することができなくなり、外囲器内部の真空度が低下する。

そこで、非蒸発型ゲッタの粉末５８ａの表面がすべてガス分子で覆われてしまう前に、誘導コイル６２を駆動して非蒸発型ゲッタ５６を加熱し、図５（ｂ）に示すように、粉末５８ａ表面のガス分子を内部に拡散させる。これにより、非蒸発型ゲッタ５６の表面が再び清浄で活性な面となり、再びガス分子を吸着することができるようになる。この際、ゲッタの加熱は必ずしも非蒸発型ゲッタ５６のガス吸着特性が１００％になるまで回復させる必要はなく、不所望なガス分子を吸着することができる程度まで活性化すればよい。例えば、外囲器１０内部の真空度に対応した温度、３００〜４００℃の温度に加熱すればよい。

また、非蒸発型ゲッタの粉末５８ａは粒径が１〜１０μｍと小さいため、誘導コイル６２による渦電流がほとんど流れず温度が上がりにくい。そこで、非蒸発型ゲッタ５６に板状の金属部材５４を接合することにより、この金属部材に誘導コイルによる渦電流が流れて補助発熱材として非蒸発型ゲッタ５６を効率良く加熱することができる。金属部材５４は、誘導コイル６２の中心軸と直交する向きに配設されているため、磁束の変化が大きくなり、短時間で効率的に金属部材および非蒸発型ゲッタ５６を加熱することができる。従って、投入電力を小さくすることができ、非蒸発型ゲッタ５６の冷却も短時間で行うことができる。

金属部材５４とゲッタボックス５０との間に絶縁体６０が設けられているため、非蒸発型ゲッタを加熱した場合でも、ゲッタボックス５０の内面温度が過剰に上がることがなく、ゲッタボックスの熱ひずみや破壊を防ぐことができる。

非蒸発型ゲッタ５６の加熱、活性化動作を複数回繰り返すことにより、少ない量の非蒸発型ゲッタであっても、外囲器１０内部を長期間に渡って高い真空度に維持することができる。これにより、長期間に亘って安定した画像表示を行うことが可能なＦＥＤが得られる。本実施形態では、５０％径が約２μｍの非蒸発型ゲッタの粉末を５ｇ使用することによって、外囲器１０内を１×１０^−５Ｐａ以下の真空度に保つことができる。

次に、上記構成のように構成されたＦＥＤの製造方法について説明する。
まず、前面基板１１となる板ガラスに蛍光体スクリーン１６を形成する。これは、前面基板１１と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体ストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成した板ガラスと前面基板用の板ガラスとを位置決め治具に載せて露光台にセットする。この状態で、露光、現像することにより、前面基板１１となるガラス板上に蛍光体スクリーン１６を形成する。その後、蛍光体スクリーン１６に重ねてメタルバック層１７を形成する。

続いて、背面基板１２用の板ガラスに電子放出素子２２を形成する。これはまず、導電性カソード層２４を板ガラス上に形成し、このカソード層上に例えば熱酸化法やＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により２酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。この後、この絶縁膜上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極２８を形成する。

その後、レジストパターン及びゲート電極２８をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キャビティ２５を形成する。レジストパターンを除去した後、背面基板表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極２８上に例えばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。その後、背面基板表面に対して垂直な方向からカソード形成用の材料として例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、キャビティ２５の内部に電子放出素子２２が形成される。次に、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。

次に、図６に示すように、非蒸発型ゲッタ５６を形成するための弾性を有する成形型７０を用意する。この成形型７０は、非蒸発型ゲッタの形状に対応した突起部を有するマスター型を予め製作し、このマスター型に液状のシリコンを流し込んで硬化させることにより得られる。成形型７０の凹部７１に板状の金属部材５４を投入し、その上に非蒸発型ゲッタの粉末５８ａと、接着剤として液状のコロイダルシリカ溶液とを混合して流し込み、乾燥させる。その後、成形型７０を離型すると、板状の金属部材５４に接着されているとともにほぼ直方体形状に成形された非蒸発型ゲッタ５６が得られる。この際、シリコンの成形型７０は弾性を有しているため、成形型を変形させながら剥離させることにより、非蒸発型ゲッタ５６を容易に、かつ、確実に離型させることができる。

続いて、非蒸発型ゲッタ５６、金属部材５４、板状の絶縁体６０をゲッタボックス５０の底壁上に配置し、金属アルコキシドを用いて２００℃で乾燥することにより互いに接着する。

一方、支持部材１４および側壁１８を背面基板１２に対してフリットガラスを用いて取り付け、背面基板の側壁上と、対応する前面基板１１の外周部とに封着材としてのフリットガラスを塗布して仮焼成する。ゲッタボックス５０も同様に、背面基板１２に相対する端部にフリットガラス５２を塗布して仮焼成しておく。

これら背面基板１２、前面基板１１、ゲッタボックス５０をそれぞれ所定位置関係に配置し、図７に示す排気カート７２上にセットする。背面基板１２は、外囲器内部を排気するための排気孔２７を有し、この排気孔が排気カート７２の排気ライン７４に接続された状態で載置される。排気カート７２は、本引き用ポンプ７６および粗引き用ポンプ７７により外囲器１０内部を排気するが、それらの構造は公知のものを使用することができ、詳細な説明は省略する。

続いて、外囲器１０が載置された排気カーと７２を図８に示すインライン型の連続炉８０に投入する。インライン型の連続炉８０は、連続して並んだ複数、例えば１６のゾーン（領域）８０ａと、一端に設けられた投入室８１と、他端に設けられた排出室８２とを備えている。連続炉８０は、ゾーン８０ａ毎に温度制御および雰囲気制御ができるように構成されている。外囲器１０を支持した排気カート７２は、投入室８１に投入され、連続炉８０内を所定の速度で移動した後、排出室８２から外部に搬出される。この間、排気カート７２に載置された外囲器１０は、連続炉８０内を移動しながら加熱、封着され、更に、加熱温度を保ったまま内部が排気される。降温後、外囲器１０は、その排気孔２７が図示しない蓋部材で封止され、排出室８２から排出される。

詳細には、背面基板１２、前面基板１１は連続炉８０の第１〜３ゾーンを移動しながら４５０℃まで加熱される。図８下のグラフは、排気カート７２の移動に合わせた連続炉８０内の温度変化を示している。第１〜７ゾーンにおいては、電子放出素子および非蒸発型ゲッタ５６の酸化を防ぐため、非酸化性雰囲気としてアルゴンが導入され循環されている。第２〜６ゾーンは酸素濃度が所定の割合以下になるように制御されている。第１ゾーンと第７ゾーンは大気ゾーンに面しているためアルゴン雰囲気の純度が第２〜６ゾーンと比較して良くないが、第１ゾーンではまだ背面基板１２、前面基板１１の温度が低く、第７ゾーンではすでに封着が完了して排気が始まっているため、これらは問題にはならない。

第３ゾーンの後半から封着材としてのフリットガラスの溶融が始まり、第４〜６ゾーンでは３０分をかけてアルゴン雰囲気にて４５０℃に温度が保持され、フリットガラスの固化が始まる。また、第３ゾーン以降では外囲器１０が高温に加熱され、基板表面に吸着していた水分等の不所望なガス成分が脱離される。第６ゾーンの後半では、フリットガラスがほぼ固化され、背面基板１２、前面基板１１が側壁１８を介して封着される。同時にゲッタボックス５０が背面基板１２に対して封着される。
第６ゾーンの後半から排気カート７２の本引き用ポンプ７６および粗引き用ポンプ７７を作動させて外囲器１０内部の排気を開始する。第７〜１２ゾーンでは、加熱温度を４００℃にして所定の速度で外囲器１０を移動させながら排気を継続する。これにより、基板表面から脱離したガス成分が外囲器１０の外部へ排出される。

第１３〜１６ゾーンでは外囲器１０を降温し、第１６ゾーンで排気孔２７を排気カート７２の排気ライン７４内部にあらかじめ設置しておいた図示しない蓋部材により気密封止し、真空外囲器１０が完成する。蓋部材の気密封止は、インジウム等の低融点金属による封着、局所加熱による溶着など公知の技術を用いて行うことができる。完成した外囲器１０は排出室８２から取り出される。

この後、外囲器１０に対して所定位置に高周波加熱機構６１を配置し、この高周波加熱機構により、ゲッタ室５１内の非蒸発型ゲッタ５６を６００℃の温度まで１分間局所的に誘導加熱する。この加熱により排気中にガス吸着能力が劣った状態で活性化された非蒸発型ゲッタ５６は再活性化され、ゲッタの表面を覆っているガス分子が内部に拡散して清浄、活性な表面が現れる。非蒸発型ゲッタ５６は板状の絶縁体６０を介してゲッタボックス５０に接合されているため、非蒸発型ゲッタ５６を加熱したときにゲッタボックス５０の温度が過剰に上昇することがない。従って、ゲッタボックス５０の変形や破壊を防止することができる。以上の工程により、画像表示装置が完成する。

以上のように構成されたＦＥＤおよびその製造方法によれば、非蒸発型ゲッタに板状の金属部材５４を接合し、金属部材の配置方向を背面基板１２の面方向に対して略平行にかつ高周波加熱機構の発生する磁束に対して垂直に配置されている。そのため、非蒸発型ゲッタをジルコニウムまたはチタンを少なくとも含む粉末状のゲッタで構成する場合であっても、板状の金属部材が短時間で効率よく加熱され、その熱伝導によって非蒸発型ゲッタ５６が速やかに加熱することができる。これにより、ベーキング工程において内部部材から除去されたガス分子を非蒸発型ゲッタ５６が再吸着し十分なガス吸着能力を発現できない場合であっても、ゲッタのガス吸着能力を活性化により回復することができる。

また、上記配置により非蒸発型ゲッタを短時間で効率よく加熱できるため、外囲器の構成部材への熱影響を最小限に抑えることができる。ゲッタボックス５０の外側に高周波加熱機構６１を設けることにより、ＦＥＤを長期間駆動して非蒸発型ゲッタ５６のガス吸着特性が劣化した場合でも、高周波加熱機構により非蒸発型ゲッタを加熱して再活性化することにより、再びゲッタのガス吸着能力を回復することができる。これにより、ゲッタの使用量を少なくした場合でも、再活性化を繰り返すことにより長期にわたってガスを吸着することができ、価格が安く真空寿命が良好な画像表示装置が得られる。

次に、他の実施形態に係るＦＥＤについて説明する。図９に示すように、第２の実施形態によれば、ゲッタ室５１内において、非蒸発型ゲッタ５６の上下に板状の金属部材５４ａ、５４ｂが配置され、それぞれ非蒸発型ゲッタに接合されている。金属部材５４ａ、５４ｂは、ゲッタ室５１内において、外囲器１０の基板、例えば、背面基板とほぼ平行に配置されている。また、下方の金属部材５４ａは、ゲッタボックス５０の底面に絶縁体６０を介して接合されている。
このような構成とすることにより、非蒸発型ゲッタ５６を活性化する際、一層速やかに非蒸発型ゲッタ５６を誘導加熱することが可能となる。

図１０に示すように、第３の実施形態によれば、非蒸発型ゲッタ５６の上下に設けられた板状の金属部材５４ａ、５４ｂ、および金属部材５４ａとゲッタボックス５０との間に設けられた絶縁体６０には、それぞれ複数の開孔８４が設けられている。
このような構成とすることにより、第２の実施形態と同様に、非蒸発型ゲッタ５６を一層速やかに誘導加熱することができるとともに、開孔８４を通ってガスを非蒸発型ゲッタ５６に吸着し易くなる。これにより、ガス吸着能力を向上することが可能となる。

図１１に示す第４の実施形態のように、非蒸発型ゲッタ５６の上下に配設された板状の金属部材５４ａ、５４ｂを、金属で形成された連結ロッド８８によって互いに連結してもよい。

前述した第１の実施形態では、ゲッタの粉末と接着剤の微粒子とを混合および成形して非蒸発型ゲッタを形成する構成としたが、図１２に示す第５の実施形態のように、成形型８６に非蒸発型ゲッタの粉末５８ａを投入し、例えば、プレス圧１０ｔ／ｃｍ^２でプレスすることにより、ほぼ直方体形状に成形された非蒸発型ゲッタを得てもよい。
この場合、非蒸発型ゲッタ５６の形成が容易であるとともに、接着剤微粒子が不要となり、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、第５の実施形態において、非蒸発型ゲッタの粉末にニッケルの粉末を混ぜてプレス成形してもよい。ニッケル粉末は、非蒸発型ゲッタとしてのジルコニウムの粉よりも柔らかいため、プレス成形でゲッタ粉末が固着しやすくなる。

図１３に示すように、第６の実施形態によれば、非蒸発型ゲッタ５６の少なくとも一部は、その外面が凹凸５５に形成されている。例えば、この凹凸部分が板状の金属部材５４に接合されている。このように非蒸発型ゲッタ５６の表面に凹凸を設けることにより、非蒸発型ゲッタとガスとの接触面積が増大し、ガス吸着特性を向上することができる。

このようの非蒸発型ゲッタ５６を成形する成形型９０は、図１４に示すように、例えば、シリコンで形成され弾性を有しているとともに、その底面に凹凸部９１が設けられている。そして、この成形型９０内に非蒸発型ゲッタの粉末および接着剤粒子を混合したゲッタ形成材料を充填して成形し、固化させることにより、成形型の凹凸部９１が非蒸発型ゲッタに転写され、前述した凹凸を有する非蒸発型ゲッタ５６が得られる。なお、成形型９０は弾性を有しているため、容易に離型することができる。

図１５に示すように、第７の実施形態によれば、ゲッタボックス５０の外面、例えば、底面には、冷却機構として機能する複数の冷却フィン９２が一体に形成されている。このような冷却フィン９２を設けることにより、非蒸発型ゲッタ５６を再活性化した際、冷却時の放熱を大きくし、ゲッタボックス５０の過剰の温度上昇を防止し、ゲッタボックスの変形、損傷を防止することができる。同時に、ゲッタボックス５０の機械的強度を向上することが可能となる。

なお、上述した第２ないし第７の実施形態において、ＦＥＤの他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略した。また、第２ないし第７の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

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ＦＥＤ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、ＳＥＤ、ＰＤＰ、蛍光表示管など他のデバイスに対しても適用することができる。また、ゲッタはジルコニウム、チタンに限らず、使用するデバイスの真空特性や放出ガス特性などに合わせ、種々選択することができる。ゲッタの形成寸法や形状、配置、使用量についても、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、種々選択することができる。

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、例えば側壁の一部を切り欠いてゲッタ室を真空外囲器の側面に設けても良い。ＦＥＤを構成する構造物の形状、寸法、配置、あるいは材料など、好適なものを選択することができることは言うまでもない。

図１は、この発明の第１の実施形態に係るＦＥＤ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ＦＥＤの断面図。 図３は、前記ＦＥＤ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、ゲッタボックス内に配設された収納ボックスおよびゲッタを示す断面図。 図５は、ゲッタ粒子のガス吸着状態および再活性化状態を概略的に示す図。 図６は、ゲッタを成形する成形型を示す断面図。 図７は、上記ＦＥＤの製造に用いる排気カートを概略的に示す断面図。 図８は、上記ＦＥＤの製造に用いるインライン型の連続炉を示す平面図。 図９は、この発明の第２の実施形態に係るＦＥＤにおけるゲッタボックスを示す断面図。 図１０は、この発明の第３の実施形態に係るＦＥＤにおけるゲッタボックスを示す断面図。 図１１は、この発明の第４の実施形態に係るＦＥＤにおける非蒸発型ゲッタおよび金属部材を示す斜視図。 図１２は、この発明の第５の実施形態に係るＦＥＤにおける非蒸発型ゲッタを形成するプレス工程を示す断面図。 図１３は、この発明の第６の実施形態に係るＦＥＤにおけるゲッタボックスを示す断面図。 図１４は、上記第６の実施形態に係るＦＥＤの非蒸発型ゲッタの製造に用いる成形型を示す断面図。 図１５は、この発明の第７の実施形態に係るＦＥＤにおけるゲッタボックス部分を示す断面図。

符号の説明

１０…外囲器、 １１…前面基板、 １２…背面基板、 １４…支持部材、
１６…蛍光体スクリーン、 １７…メタルバック層、 １８…側壁、
２２…電子放出素子、 Ｒ、Ｇ、Ｂ…蛍光体層、 ５０…ゲッタボックス、
５１…ゲッタ室、 ５４、５４ａ、５４ｂ…金属部材、 ５６…非蒸発型ゲッタ、
５８ａ…粉末、 ５８ｂ…接着剤粒子、 ６０…絶縁体、 ６１…高周波加熱機構、
６２…誘導コイル、 ７０…成形型、 ９２…冷却フィン

Claims (13)

1. 周辺部同士が接合された第１基板および第２基板を有する外囲器と、
   前記第１基板上に配置された表示面と、
   前記第２基板上に配置された複数の電子源と、
   前記外囲器に接合され、前記外囲器内部に連通するゲッタ室を規定したゲッタボックスと、
   前記ゲッタ室内で前記外囲器の表面とほぼ平行に配置された板状の金属部材と、
   前記ゲッタ室内に設けられ前記金属部材に接合された非蒸発型ゲッタと、
   を備えた画像表示装置。
2. 前記金属部材とゲッタボックスとの間に設けられた絶縁体を備えている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記ゲッタボックスの外側に設けられ、前記金属部材および非蒸発型ゲッタを加熱する加熱手段を備えている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記加熱手段は、前記金属部材に対して垂直な方向に延びた中心軸を有する誘導コイルを具備した高周波加熱機構を備えている請求項２に記載の画像表示装置。
5. 前記非蒸発型ゲッタは、ジルコニウムまたはチタンを少なくとも含む粉末状のゲッタを粒径１μｍ以下の接着剤の微粒子により接着して形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記接着剤は、粒径１００ｎｍ以下のシリカ粒子である請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記非蒸発型ゲッタは、ジルコニウムまたはチタンを少なくとも含む粉末状のゲッタをプレスして成形されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記非蒸発型ゲッタは、充填率が５０％以下である請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記非蒸発型ゲッタは、粉末状のニッケルを混合してプレス成形されている請求項６に記載の画像表示装置。
10. 前記ゲッタボックスの外側に設けられ前記非蒸発型ゲッタを冷却する冷却手段を備えている請求項１に記載の画像表示装置。
11. 前記金属部材は、少なくとも１つの開孔を有している請求項１に記載の画像表示装置。
12. 周辺部同士が接合された第１基板および第２基板を有する外囲器と、前記第１基板上に配置された表示面と、前記第２基板上に配置された複数の電子源と、前記外囲器に接合され、前記外囲器内部に連通するゲッタ室を規定したゲッタボックスと、前記ゲッタ室内に設けられ前記金属部材に接合された非蒸発型ゲッタと、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
    粉末状のゲッタに粒径１００ｎｍ以下の接着剤の微粒子を混合したゲッタ材料を形成し、
    前記ゲッタ材料を弾性を有する成形型に充填してゲッタを成形し、
    ゲッタの成形後、前記成形型を変形させながら前記ゲッタを剥離して前記非蒸発型ゲッタを作製する画像表示装置の製造方法。
13. 前記成形型の内面に凹凸を形成し、前記ゲッタ材を前記成形型に充填して成形し、前記内面の凹凸が転写された非蒸発型ゲッタを作製する請求項１２に記載の画像表示装置の製造方法。

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