JP2009032577A

JP2009032577A - 電子装置

Info

Publication number: JP2009032577A
Application number: JP2007196351A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kamiyama; 大輔上山
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】装置内に設けられたアモルファスセンサを劣化させないように、ゲッタ領域を構成した電子装置を提供する。
【解決手段】
底板１はカソード基板４と共に、ゲッタ２が設けられるゲッタ室２０を構成しており、アノード基板８は、カソード基板４と共に撮像室３０を構成する。撮像室３０は、カソード基板４の上面に形成された電子放出源５と、アノード基板８の下面に形成された光電変換膜７とを備えている。光電変換膜７はアモルファスセンサであり、このアモルファスセンサとゲッタ２との間には、赤外線を反射する反射板３が設けられている。反射板３によってゲッタ２から放射される赤外線を反射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、不純ガスを吸着するためのゲッタを備えた電子装置に関する。

例えば、ＭＥＭＳの分野では、原子間力顕微鏡のプローブ等のように、極端な高感度で圧力を計る真空センサ等の電子装置には、真空度を高めるためにゲッタが用いられている。また、撮像板、撮像管を用いた撮像装置や表示装置等の電子装置にも、ゲッタが用いられる。

ゲッタは、金属により構成されており、電子装置内に発生した余分なガスを吸着させるものである。ゲッタ材の表面は、時間経過とともに窒化膜や酸化膜で覆われて、ガスを吸着できなくなるので、実際にゲッタ材を機能させるためには、ゲッタを活性化させることが必要である（例えば特許文献１参照）。

ゲッタの活性化とは、ゲッタ表面の窒化膜や酸化膜などを拡散させ、最表面に清浄な金属面を露出させ、ゲッタ作用を生じさせることをいう。例えば、ゲッタ材にＴｉを用いた場合、４００℃〜４２０℃程度に加熱することでゲッタは活性化する。

上記のように、ゲッタを活性化するには、電子装置外部からレーザや高周波コイルによって局所的にゲッタを加熱したり、または、ゲッタ材に接して形成された抵抗体等の熱源によってゲッタを加熱したりしている。
特開２００２−２７０１２２号公報

ところが、撮像装置等のように、センサとしてアモルファス材料（非晶質材料）を用いた電子装置では、アモルファス材料が加熱されると、非晶質の状態から結晶化されて、センサとして機能しなくなるので、加熱工程は排除するようにしており、例えば、組み立て工程においては、加熱による圧着や封着は行っていない。

しかし、前記のようにゲッタを活性化させるためには、ゲッタを加熱しなければならず、ゲッタを加熱した場合、ゲッタ材からの熱輻射によりアモルファスセンサが加熱されて結晶化し、劣化してしまう。例えば、撮像装置では、アモルファスセンサとして光電変換膜にアモルファスセレンを用いているが、このアモルファスセレンは、４５℃を越えると結晶化する。

一方、ゲッタには、Ｚｒ等の金属を用いた非蒸発型のゲッタ材料の場合と、ＢａＡｌ_４等を用いた蒸発型のゲッタ材料の場合とがある。ＢａＡｌ_４を用いたゲッタは、８５０℃程度で蒸発し、電子装置内に蒸着膜を形成する。したがって、蒸発型のゲッタを用いると、蒸発したゲッタ材料がアモルファスセンサに被着してセンサ性能を劣化させるという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、装置内に設けられたアモルファスセンサを劣化させないように、ゲッタ領域を構成した電子装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、アモルファスセンサとゲッタを備えた電子装置であって、前記ゲッタとアモルファスセンサとの間には、赤外線を反射する反射板を設けたことを特徴とする電子装置である。

また、請求項２記載の発明は、前記反射板のゲッタ側の表面は鏡面加工されていることを特徴とする請求項１記載の電子装置である。

また、請求項３記載の発明は、前記反射板は、ゲッタ表面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の電子装置である。

また、請求項４記載の発明は、前記反射板は、少なくともコバール層を含む多層板により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子装置である。

また、請求項５記載の発明は、前記ゲッタは、ガラス基板上にコバール層を介して形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電子装置である。

本発明の電子装置によれば、ゲッタとアモルファスセンサとの間に赤外線を反射する反射板を設けているため、ゲッタを活性化させるために加熱した場合でも、ゲッタから放射される赤外線が反射板で反射されるので、アモルファスセンサの劣化を防止することができる。また、蒸発型のゲッタを用いた場合、アモルファスセンサへのゲッタ材の飛散を反射板により遮蔽することができ、アモルファスセンサの劣化を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は電子装置の例として撮像装置の構造を示す。底板１とカソード基板４はガラス基板等からなり、底板１はカソード基板４と共に、ゲッタ２が設けられるゲッタ室２０を構成している。

底板１の上面には、Ｉｎ（インジウム）リング１１が、さらにその上にはリング形状のスペーサ１０が配置され、スペーサ１０とカソード基板４との間にはリング形状のスペーサ１０が再び設けられている。このように、カソード基板４は、Ｉｎ（インジウム）リング１１とスペーサ１０を介して底板１の上部に封着されている。

一方、カソード基板４は、アノード基板８と共に撮像室３０を構成する。カソード基板４の上面には、Ｉｎリング１１が、その上にはリング形状のスペーサ１０が配置され、この構造が繰り返して形成され、スペーサ１０とアノード基板８との間にはリング形状の保持リング９が設けられている。アノード基板８は、ガラス基板等からなり、上記のように、保持リング９、Ｉｎリング１１、スペーサ１０を介してカソード基板４の上部に封着されている。カソード基板４の左側端部には、ゲッタ室２０と撮像室３０とを同じ気圧にするための貫通穴４ａが形成されている。

また、撮像室３０は、カソード基板４の上面に形成された電子放出源５と、アノード基板８の下面に形成された光電変換膜７とを備えている。電子放出源５は、カーボンナノチューブやグラファイトナノファイバー等のエミッタをアレイ状に形成したものであり、カソード電極（図示せず）を介してカソード基板４上に形成される。

光電変換膜７は、アモルファスセンサであり、具体的にはａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）等で形成され、入射した光を電荷に変換可能な材料からなる。光電変換膜７は、ＩＴＯ等の光を透過可能なアノード透明電極（図示せず）を介してアノード基板８に形成される。

光電変換膜７は、アモルファスセレン等で構成されるので、熱による劣化を防ぐために、撮像装置を組み立てる際には、各構成部材を組み立て配置した後、加熱接合を行わず、圧着するようにしている。圧力をかけた際に、Ｉｎリング１１が押しつぶされて接合されるようになっている。

ゲッタ２は、非蒸発型のゲッタ材料か、又は蒸発型のゲッタ材料により構成される。非蒸発型のゲッタ材料には、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ等からなる群から選択された１種類以上の金属、または１種類以上これらの金属を含む合金があり、合金の成分として、Ａｌ、Ｎｉなどを含んでもよい。一方、蒸発型のゲッタ材料には、Ｂａや、Ｂａを主成分とした合金、例えばＢａＡｌ_４等がある。このゲッタ２は、封着後の撮像装置内の不純ガスを化学反応によって吸着する。

特に、蒸発型のゲッタ材を用いた場合には、電子放出源５や光電変換膜７にゲッタ材料が被着して蒸着膜が形成されるのを防ぐために、図１のように、ゲッタ室２０と撮像室３０との２室に仕切って構成することに効果がある。

一方、ゲッタ２を覆うように反射板３が形成されており、少なくともゲッタ２と光電変換膜７との間を遮るように配置されている。また、ゲッタ２の周囲全面を覆うのではなく、例えば図６にも示すように、ゲッタ２の側面は、遮蔽せずに開放した形状となっている。これは、周囲全面を覆うとガスの吸着が行えなくなるためである。

ところで、反射板３は赤外線を反射する材料で形成されており、本実施例では赤外線反射能力の高い金属とし、さらに、赤外線をほぼ１００％反射させるため、本実施例では、反射板３のゲッタ２側の表面を鏡面加工している。なお、鏡面加工の代わりに反射板３のゲッタ２側の表面に赤外線反射膜をコーティングしても良い。

上記の条件を満足するため、反射板３は、コバール（鉄、ニッケル、クロム、コバルトの合金）のみで形成するか、コバールと銅の２層による多層板、コバールと銀の２層による多層板、コバールと銅と銀の３層による多層板のいずれかを用い、これらの金属又は多層板の各層の表面はすべて鏡面加工とした。なお、コバールと銅の２層による多層板では銅が、コバールと銀の２層による多層板では銀が、コバールと銅と銀の３層による多層板では銀が、ゲッタ２側に配置される。

ここで、ゲッタ２を活性化する場合は、例えば、底板１の外側に配置された高周波誘導コイルにより磁界を発生させ、ゲッタ２の内部に誘導電流を発生させて加熱を行ったり、ヒータやランプなどの加熱手段を備えた加熱装置を使用して、底板１の外側からゲッタ２を局部的に加熱したりする。

そのとき、ゲッタ２が高温となり、ゲッタ２から熱の輻射、すなわち赤外線が放射されるが、反射板３を上記のように形成しているため、赤外線が反射板３によって反射されるる。また、赤外線反射により反射板３の熱吸収もほとんどなく、反射板３からの熱輻射もほとんどないので、アモルファスセンサである光電変換膜７には赤外線が入射せず、アモルファスセンサの劣化が生じない。

また、ゲッタ２に蒸発型のゲッタ材を用いた場合、蒸発したゲッタ材料が反射板３に遮られて、周囲の部材に飛散するのを防ぐことができる。

次に、図１の撮像装置の動作を簡単に説明する。この撮像装置で撮像する際には、カソード基板４とグリッド６との間に電圧を印加し、アノード基板８とカソード基板４との間に電圧を印加する。このようにすると、電子放出源５のエミッタから電子が放出されて、この電子がアノード基板８に向かって進み、光電変換膜７に入射する。

一方、アノード基板８に光が入射すると、この光がアノード基板８やアノード透明電極を透過し、光電変換膜７に入射する。この入射した光量に応じた電子正孔対が光電変換膜内に発生し、正孔が光電変換膜７のグリッド６側に集まる。そして、電子放出源５から放出された電子がこの正孔と結合して電流が流れる。このようにして、正孔が存在する光電変換膜７の領域に入射した電子は電気信号として外部に出力されるが、光の入射がなく正孔が存在しない光電変換膜７の領域に入射した電子は電気信号として出力されない。この結果、アノード基板８に入射した映像が電気信号に変換されて出力される。

次に、図２は、他の撮像装置の構成例を示すものである。図１と同じ構成に相当するものには同じ符号を付しており、適宜説明を省略する。図２は、底板１等を取り除き、ゲッタ室２０を省略した構造となっている。そして、撮像室３０内にゲッタ２と反射板３とを設け、カソード基板４上、電子放出源５の横に配置されている。図１と比較して横幅が少し長くなるものの、装置の高さは低くすることができる。

これは、ゲッタ室２０を省略し、従来のように、反射板３がない状態であると、ゲッタ２に蒸発型のゲッタ材料、例えばＢａＡｌ_４を用いた場合には、Ｂａの飛散によって電子放出源５や光電変換膜７に対する蒸着が激しくなる。しかし、図２のように、反射板３を設けることで、Ｂａの飛散を制限することができ、特に電子放出源５や光電変換膜７に対する蒸着を防止することができる。したがって、図１とは異なり、ゲッタ室２０を設ける必要性がなくなり、図２のように構成することができるので、装置の小型化が可能となる。

次に、図１の構造に近い撮像装置モデルを作製して、ゲッタを加熱したときのアモルファスセンサの温度状態を調べた。実験に用いた撮像装置モデルの概略構成を図３に示す。図３の構造の要部を図１に対比させて符号を付けた。底板１とカソード基板４等で仕切られたゲッタ室２０、カソード基板４とアノード基板８等で仕切られた撮像室３０が存在し、ゲッタ室２０の端部よりにゲッタ２と反射板３が配置されている。

ゲッタ２と反射板３は、図６に示すように、ゲッタ２の前後の側面を除き、反射板３がゲッタ２を覆うように形成されている。また、アノード基板８の下面には、アノード電極を介して光電変換膜７が形成されている。ここで、光電変換膜７には、アモルファスセレンを、反射板３には、ゲッタ２側の表面を鏡面加工したコバールを、ゲッタ２にはＦｅ（鉄）を用いた。

そして、ゲッタ２を装置外部から高周波誘導加熱し、最初の１２秒間、１２５０℃に固定して、光電変換膜７上の温度の経時変化を調べた。そのグラフが図８の実線で示すＺである。Ｚの曲線を見ればわかるように、温度変化は１１℃近辺でほとんど変化がない。したがって、コバールの反射板３により、ゲッタ２からの赤外線が完全に反射されており、アモルファスセンサに影響を与えないことがわかる。

一方、曲線Ｚと比較するために、図４のように、反射板３を取り除き、鉄のゲッタ２を剥き出しの状態にして、すなわち従来の構造で、上記同様の実験を行った。その結果を示すのが、図８の一点鎖線で示されるＸのグラフである。最初の１２秒間、ゲッタ２を１２５０℃に固定しているので、曲線Ｘからわかるように、１２秒の間は、光電変換膜７の温度はどんどん上昇し、６０℃近くまで達し、その後、ゲッタ２の加熱が終了するとともに、温度が低下している。このように、反射板３がないと、ゲッタ２の熱がダイレクトに光電変換膜７に輻射されていることがわかる。アモルファスセレンの結晶化温度は、４５℃程度であるので、これでは、光電変換膜７が完全に劣化してしまう。

次に、反射板３をゲッタ２の周囲を覆うように形成するのではなく、ゲッタ２と光電変換膜７との間に配置するように構成したのが、図７である。図７では、反射板３がカソード基板４の下面に、かつゲッタ２と光電変換膜７とを結ぶ直線上でゲッタ２からの赤外線を反射できる面積になるように設けられている。また、図７では、構造をわかりやすく示すために、底板１等ゲッタ室２０を省略している。

この状態で、上記同様、ゲッタ２を装置外部から高周波誘導加熱し、最初の１２秒間、１２５０℃に固定して、光電変換膜７上の温度の経時変化を調べた。その結果を示すのが、図８における点線で示されるＹのグラフである。図８のＸと比較して、最初の１２秒間で、少し温度が上昇傾向にあるものの、ほとんど１１℃近辺からは変化がなく、この場合でも、赤外線を完全に反射でき、十分な効果があることがわかった。

したがって、図８のＹのグラフより、光電変換膜７への赤外線の入射を防ぎ、温度上昇を防ぐためには、図１、２、３のように、ゲッタ２の表面や側面を覆って、キャップ形状にすることは、かならずしも必要ではなく、ゲッタ２と光電変換膜７とを結ぶ直線上で赤外線を遮蔽できる面積の反射板を配置しておけば、十分な効果が得られる。

ところで、実際に、図１のような構成で、ゲッタ２を温度１２５０℃に上げて２０秒間加熱したが、光電変換膜７のアモルファスセレンには劣化や損傷はなかった。

また、図５は、底板１の上に直接ゲッタ２を配置するのではなく、底板１上にコバール１２の支持部材を介してゲッタ２を設けるようにしている。図５（ａ）は、非蒸発型ゲッタを用いた構造を示し、図５（ｂ）は蒸発型ゲッタを用いた断面構造を示す。図５（ａ）では非蒸発型ゲッタ材そのものがゲッタ２を構成している。図５（ｂ）では、ゲッタ２は、ＳＵＳ又はＦｅ等で形成され窪んだリング状の容器２ｂと、容器２ｂ内に敷き詰められたＢａＡｌ_４等のゲッタ材料２ａとで構成されている。したがって、底板１に直接ゲッタ２を形成した場合、底板１にはシリコン系の基板、特にガラス基板が用いられるので、金属であるゲッタ２とガラスとでは熱膨張率が大きく異なり、熱応力によりガラス基板にクラックが生じて割れてしまう。

そこで、熱膨張率係数がガラスと近いコバール１２を支持部材として設けることで、熱応力を緩和し、クラックを防止する。最も望ましい構造は、コバール１２を配置するとともに、底板１にガラスのうちでも、無アルカリガラスを用いることである。コバールの熱膨張係数は、５０×１０^−７／℃程度であり、無アルカリガラスの熱膨張係数は、３８×１０^−７／℃程度とされており、非常に熱膨張率が近くなるからである。

なお、図５の構成は、図１の構造に対応したものであるが、図２の構造では、底板１の替わりにカソード基板４の上にコバール１２を介してゲッタ２が形成されることになる。この場合は、上記同様、カソード基板４にガラスのうちでも、無アルカリガラスを用いることが望ましい。

本発明の電子装置（撮像装置）の構造を示す図である。本発明の電子装置（撮像装置）の他の構造を示す図である。アモルファスセンサの温度変化を調べるための撮像装置構造を示す図である。反射板がないゲッタ領域の構造を示す図である。ゲッタの支持部材にコバールを用いた構成を示す図である。ゲッタを覆う反射板をキャップ形状にした構成を示す図である。反射板を光電変換膜とゲッタとの間に配置した撮像装置の構造を示す図である。図３、図４、図７の場合における光電変換膜温度の経時変化を示す図である。

符号の説明

１底板
２ゲッタ
３反射板
４カソード基板
４ａ貫通穴
５電子放出源
６グリッド
７光電変換膜
８アノード基板
９保持リング
１０スペーサ
１１Ｉｎリング
２０ゲッタ室
３０撮像室

Claims

アモルファスセンサとゲッタを備えた電子装置であって、
前記ゲッタとアモルファスセンサとの間には、赤外線を反射する反射板を設けたことを特徴とする電子装置。
前記反射板のゲッタ側の表面は鏡面加工されていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
前記反射板は、ゲッタ表面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の電子装置。
前記反射板は、少なくともコバール層を含む多層板により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電子装置。
前記ゲッタは、ガラス基板上にコバール層を介して形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電子装置。