JP2009054525A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】FED(フィールドエミッションディスプレイ)において、内部を真空に保つためのゲッター能力を向上させる。
【解決手段】FED内部を高真空に維持するために、飛散するBaゲッター110と飛散しないTiゲッター120の2種類を使用する。FEDのカソード基板1のコーナー部に第1のゲッター室と第2のゲッター室を設置する。第1のゲッター室にはBaゲッター110のみを設置し、第2のゲッター室にはTiゲッター120のみを設置する。Baゲッター110がTiゲッター120とは別なゲッター室に配置されているために、Baを飛散した時に、BaがTiゲッター120の表面に被着することが無い。したがって、BaによるTiゲッター120のゲッター能を損なうことが無い。これによってFEDの内部を長期間高真空に保つことが出来る。
【選択図】図5
【解決手段】FED内部を高真空に維持するために、飛散するBaゲッター110と飛散しないTiゲッター120の2種類を使用する。FEDのカソード基板1のコーナー部に第1のゲッター室と第2のゲッター室を設置する。第1のゲッター室にはBaゲッター110のみを設置し、第2のゲッター室にはTiゲッター120のみを設置する。Baゲッター110がTiゲッター120とは別なゲッター室に配置されているために、Baを飛散した時に、BaがTiゲッター120の表面に被着することが無い。したがって、BaによるTiゲッター120のゲッター能を損なうことが無い。これによってFEDの内部を長期間高真空に保つことが出来る。
【選択図】図5
Description
本発明は、内部を真空にし、背面基板に電子放出源をマトリクス状に配置し、前面基板に対応する蛍光体を配置したフラット型表示装置における、真空度の向上とスパークの防止に関連する。
2枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、一方の基板上に電子放出源をマトリクス状に配置し、対向基板に蛍光体を配置したいわゆるフィールドエミッションディスプレイ(FED)の開発が進んでいる。FEDは電子放出源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のTV用ディスプレイとして期待されている。
FEDでは内部を高真空に保持しなければならない。このため、ディスプレイの外囲器を完成した後、排気をして封止する。しかし、寿命中に構造物からガスが放出されて真空度を劣化させるために、FED内部にゲッターを飛散させ、寿命中に発生するガスをゲッターに吸着させる。飛散させるゲッターとしてはBaが使用される。
しかし、Baが電子源に付着すると、電子源のエミッション特性を変えてしまうために、Baが電子源に付着しないように飛散する。したがって、Baの付着面積は限定されたものになる。Baのゲッター作用は飛散面積が大きいほうがゲッター作用は大きい。Baの面積が限定されると、Baのゲッター作用は限定されたものになり、寿命期間中、十分な真空度を保持するのが困難になる。
このように、Baのゲッター作用が十分でない場合に、ゲッター作用を補完する方法として、蛍光面に形成されるメタルバックをAlではなく、Ti、Zr又はそれらの合金で形成して、メタルバックにゲッター作用を行わせることが「特許文献1」に記載されている。このような構成の場合、電子ビームのメタルバックの透過率が問題となる。Ti、Zr等はAlに比較して原子量が大きく、Alと同じ膜厚では電子の透過率が小さい。電子の透過率が小さいと画面の明るさを上げることが難しくなる。
以上説明したように、BaゲッターだけでFEDの内部を長期間高真空に保つのは困難である。そこで、Baゲッターに加えて、非蒸発ゲッターであるTiゲッターを併用することで、Baゲッターのゲッター作用を補完することが考えられる。非蒸発ゲッターであれば、ゲッターが飛散しないために電子源を汚染することはない。
しかしながら、BaゲッターとTiゲッターを併用すると、ゲッターを飛散させた際、BaがTiゲッターに被着し、Tiゲッターのゲッター作用を損ねるという問題がある。Tiゲッターはゲッター作用を生じさせるためには、高周波で高温に加熱して活性化させる必要がある。Baの飛散がTiゲッターの活性化の後であっても、前であっても、TiゲッターにBaが被着するとTiゲッターのゲッター作用が損なわれる。
本発明の目的は、BaゲッターとTiゲッター等の非蒸発ゲッターの双方を使用し、かつ、2種のゲッターのゲッター作用を十分に発揮させて、FEDの長寿命化を可能とすることである。
本発明の他の目的は、FEDの耐電圧特性を向上させることである。FEDではカソード基板に形成された電子源から放出された電子をアノード基板に形成された蛍光体に射突させて発光させ、画像を形成するものである。電子で蛍光体を発光させるためにはアノードに高電圧を印加することが必要であり、FEDではアノードに8KVから10KVの電圧が印加される。
FEDにおいて、カソード基板とアノード基板との距離は2.8mm程度であるので、FEDの内部には高電界が形成されている。したがって、FED内に突起や異物が存在すると、それがスパークの起点になる。スパークが生ずると局所に大電流が流れ、電子源を破壊する危険を生ずる。したがって、スパークは極力抑える必要がある。
しかしながら、FED内部を長時間にわたって、高真空に保つためのゲッターがスパークの原因になることがある。本発明の目的は、ゲッターに起因するスパークを防止して高い信頼性を持つFEDを実現することである。
本発明のさらに他の目的は、FEDの真空封止の信頼性を向上することである。FEDは内部を真空に維持する必要があるが、このために、排気室、ゲッター室等をカソード基板のコーナー部に設置する。排気室、ゲッター室等がカソード基板の全てのコーナー部に設置されない場合、設置されない部分のコーナー部が設置された部分のコーナー部よりも機械的強度が弱く、この部分で真空リークを生ずる危険がある。本発明の目的の一つはカソード基板の各コーナー部における大気圧によるストレスを均一にして、リークを防止することである。
本発明は以上のような課題を解決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
(1)電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記カソード基板には第1のゲッター室と第2のゲッター室が取り付けられ、前記第1のゲッター室には飛散するゲッターのみが設置され、前記第2のゲッター室には飛散しないゲッターのみが設置されていることを特徴とする表示装置。
(2)前記飛散するゲッターはBaゲッターであることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(3)前記飛散しないゲッターは、TiあるいはZrゲッターであることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(4)前記第1のゲッター室には飛散するゲッターが複数設置されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(5)前記第2のゲッター室には飛散しないゲッターが複数設置されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(6)前記第1のゲッター室あるいは前記第2のゲッター室の裏カバーには表示装置の内部を真空に排気するための排気管が設置されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(2)前記飛散するゲッターはBaゲッターであることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(3)前記飛散しないゲッターは、TiあるいはZrゲッターであることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(4)前記第1のゲッター室には飛散するゲッターが複数設置されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(5)前記第2のゲッター室には飛散しないゲッターが複数設置されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(6)前記第1のゲッター室あるいは前記第2のゲッター室の裏カバーには表示装置の内部を真空に排気するための排気管が設置されていることを特徴とする(1)に記載の表示装置。
(7)電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記カソード基板には孔が形成され、前記孔を囲んでゲッターが設置されるゲッター室が取り付けられ、前記孔の前記ゲッター室側には前記孔の周囲にゲッターシールドが形成されていることを特徴とする表示装置。
(8)前記ゲッターシールドはガラスで形成され、前記カソード基板にフリットガラスで接着されていることを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(9)前記ゲッターシールドは筒状であることを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(10)前記ゲッターシールドの断面はL字型であり、前記ゲッター室の側面と前記ゲッターシールドによって、前記孔を囲むことを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(11)前記ゲッターはBaゲッターであることを特徴とする(7)の記載の表示装置。
(12)前記ゲッターは、TiゲッターあるいはZrゲッターであることを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(8)前記ゲッターシールドはガラスで形成され、前記カソード基板にフリットガラスで接着されていることを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(9)前記ゲッターシールドは筒状であることを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(10)前記ゲッターシールドの断面はL字型であり、前記ゲッター室の側面と前記ゲッターシールドによって、前記孔を囲むことを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(11)前記ゲッターはBaゲッターであることを特徴とする(7)の記載の表示装置。
(12)前記ゲッターは、TiゲッターあるいはZrゲッターであることを特徴とする(7)に記載の表示装置。
(13)電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記カソード基板には高電圧を供給するための高電圧供給部および、前記表示装置を真空に排気するための排気室が形成され、前記カソード基板の前記高電圧導供給部および前記排気室が取り付けられていない前記カソード基板と前記アノード基板が重なっているカソード基板のコーナー部には補強部材が取り付けられていることを特徴とする表示装置。
(14)前記補強部材は、前記排気室に使用される裏カバーと前記裏カバーと前記カソード基板とを封着する枠体によって構成されていることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(15)前記補強部材はガラス板であることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(16)前記補強部材はL字型のガラスであることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(17)前記表示装置の一つのコーナー部に形成されている前記補強部材は複数のガラス棒によって構成されていることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(14)前記補強部材は、前記排気室に使用される裏カバーと前記裏カバーと前記カソード基板とを封着する枠体によって構成されていることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(15)前記補強部材はガラス板であることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(16)前記補強部材はL字型のガラスであることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
(17)前記表示装置の一つのコーナー部に形成されている前記補強部材は複数のガラス棒によって構成されていることを特徴とする(13)に記載の表示装置。
本発明によれば、飛散ゲッターと飛散しないゲッターを使用し、飛散ゲッターと飛散しないゲッターとを別のゲッター室に設置し、活性化するので、飛散ゲッターが飛散しないゲッターの表面に付着して、飛散しないゲッターのゲッター能を低下させることを防止することが出来る。本発明によって、飛散ゲッター、飛散しないゲッターのゲッター能力を十分に発揮することが出来るので、FEDを長期間高真空に保つことが出来る。
また、本発明によれば、カソード基板とゲッター室を結ぶ孔の周りにゲッターシールドを形成するので、ゲッターから剥離した粒子がFED内部に侵入することを防止することが出来る。この構成は飛散ゲッター、飛散しないゲッターのいずれに対しても効果を上げることが出来る。
さらに、本発明では、FEDのコーナー部において、排気室あるいはゲッター室等が形成されていない部分に、補強部材を設置することによって、FEDの各コーナーの機械的な強度を均一にして、コーナー部におけるリークを防止することが出来る。
以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施例を示す平面図である。図1において、カソード基板1の上には封着部3を介してアノード基板2が設置されている。カソード基板1上には横方向には走査線が、縦方向にはデータ信号が延在している。走査線、データ信号線には端子5を介して外部から信号が供給される。走査線と信号線の交差部付近には電子放出源が配置されている。したがって、多数の電子放出源がマトリクス状に配列されている。電子放出源としては、いわゆるMIM方式、SID方式、Spindt方式等種々のもが開発されているが、いずれの電子放出源も本発明に適用可能である。
カソード基板1とアノード基板2と周辺を囲む封着部3の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板2、カソード基板1が撓み、カソード基板1とアノード基板2の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板1あるいはアノード基板2が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板1とアノード基板2との間にスペーサ4が設置される。このスペーサ4はセラミックまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。
アノード基板2上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体が電子放出源に対応して形成されている。蛍光体の周囲にはブラックマトリクス(BM)が形成されており、画像のコントラスを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってAlによるメタルバックが形成されている。メタルバックには高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビームを加速して蛍光体21に射突させる。
電子ビームによって蛍光体21から光を発生させるためには電子ビームはある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板2のメタルバックには8KVから10KVの高電圧が印加される。本実施例では外部からの高電圧導入端子60はカソード基板1側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板2に高電圧が供給される。
図1において、FED内部の右下コーナー部にはFED内部を真空に排気するための排気室80が形成されている。この排気室80には排気管8が取り付けられ、排気室80から内部を真空に排気する。FED内部の右上コーナー部には高電圧導入室70が形成されている。FEDのアノード基板2の内側に形成されたメタルバックには8KVから10KVの高電圧を印加する必要がある。この高電圧は、カソード基板1側からコンタクトスプリングを通してアノード基板2側に供給される。FEDの内部の左上と左下にはゲッターを設置するためにゲッター室が形成されている。ゲッターはゲッター効率を上げるために、ゲッター室を2箇所設置している。
図2は図1をC方向から見た側面図である。図2において、カソード基板1とアノード基板2は封着部3を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板1のほうが端子5等が設置される分大きく形成されている。カソード基板1の下には、排気管8等を取り付けるための裏カバー6が取り付けられている。裏カバー6は裏カバー封着部7を介してカソード基板1に取り付けられている。図2では裏カバー6には表示装置の内部を真空にするための排気管8がチップオフされた状態で描かれている。
図3は図1のA−A断面図である。図3において、データ信号線12が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線12の上に電子放出源13が形成されている。絶縁膜14を介して走査線11がデータ信号線12と直角方向に形成されている。図3において、走査線11は封着部3の外部に延在している。走査線11の上にはカソード基板1とアノード基板2との距離を保つためのスペーサ4が設置されている。スペーサ4は固着材41によってカソード基板1側では走査線上に、アノード基板2側ではメタルバック23に固着されている。このスペーサ4には109から1011Ω程度の導電性が与えられ、カソードとアノードとの間にわずかに電流を流すことによってスペーサ4の帯電を防止している。
アノード基板2側では、電子放出源13に対応する場所には、赤、緑、青等の蛍光体21が配置され、この蛍光体21は電子ビームに射突されることによって発光し、画像が形成される。蛍光体21の間はBM22で充填され、画像のコントラストの向上に寄与する。BM22は例えば、クロムおよび酸化クロムの2層構造になっている。酸化クロムがアノード基板2側に形成され、その上にクロムが形成されている。蛍光体21およびBM22を覆ってAlによるメタルバック23が形成されている。メタルバック23には約8KVから10KV程度の高電圧が印加され、電子ビームを加速する。加速された電子ビームはメタルバック23を突き抜けて蛍光体21に射突し、蛍光体21を発光させる。メタルバック23には高電圧を印加するが、この高電圧を高い信頼性を持って供給することが本発明の重要な課題の一つである。
表示装置の内部を真空に保つために、枠部材31と封着材32によってカソード基板1とアノード基板2がシールされている。カソード基板1の厚さおよびアノード基板2の厚さは3mm程度である。また、カソード基板1とアノード基板2との距離は約2.8mm程度であり、表示装置の内側は高電界となっている。
図4は図1のB‐B断面図である。図4において、カソード基板1には通孔10が形成されており、この通孔10を通してコンタクトスプリング50によりアノード基板2に高電圧の供給が行なわれる。通孔10の端部には面取りが形成されている。ガラス屑の発生防止と耐電圧向上のためである。カソード基板1の通孔10を覆って裏カバー6が裏カバー6用封着部7を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。裏カバー6用封着部7はカソード基板1とアノード基板2の封着部3と基本的な構成は同じである。すなわち、裏カバー6用枠体71が封着材32を介してカソード基板1およびアノード基板2と封着されている。本実施例ではアノード基板2とカソード基板1を封着する枠体31とカソード基板1と裏カバー6を封着する枠体とは同じ厚さとしているが、必要に応じて枠体の厚さは自由に設定可能である。
裏カバー6には高電圧導入端子60を封着するための孔が形成され、この孔にも面取りが施されている。ガラス屑の発生防止と耐電圧特性向上のためである。高電圧導入端子60が裏カバー6に封着され、外部と気密を保っている。高電圧導入端子60にはFe−Ni合金が用いられる。Fe−Ni合金の成分比は封着材32と熱膨張係数を合わせるように選定される。本実施例ではFe52%、Ni48%である。高電圧導入端子60の外部端子63は外部からアノード基板2に高電圧を与えるための端子であり、外部のソケットと接続する。
高電圧導入端子60にはコンタクトスプリング50がスポット溶接によって取り付けられている。コンタクトスプリング50によって高電圧導入端子60に印加された高電圧がアノード基板2側に導入される。コンタクトスプリング50は先端のコンタクト部53がスプリング力によって適切な押圧によってアノード基板2に接触する。
アノード基板2にはコンタクトスプリング50と接触するためのアノード端子24が形成されている。アノード端子24には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子24付近の構造は次のようになっている。アノード基板2上にはクロムと酸化クロムのBM22が形成され、これを覆ってAlによるメタルバック23が形成されている。これは画面の有効面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック23の上に、アノード端子24としての導電膜が厚さ10μmから30μmで形成される。本実施例では導電膜は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。この導電膜の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ4を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。
銀ペーストは直径1ミクロンから数μmの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ni粒子を分散させたNiペースト、Al粒子を分散させたAlペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ(酸化鉄)を混合することによって調整することができる。
導電膜を10μmから30μmと厚く形成することによって、コンタクトスプリング50と導電膜の接触を安定に行なうことができる。すなわち金属膜であれば、コンタクトスプリング50と金属膜とは点接触となり、この点接触部分に電流が集中して導電膜が破壊する危険があるが、本実施例のような導電膜であれば、導電膜とコンタクトスプリング50とは金属膜の場合と比較して接触面積を大きくとることができ、面接触に近い状態となり、接触が安定する。また、本実施例のような導電膜であれば、金属に比べて抵抗が大きいため、コンタクト部53に大電流が流れることを抑止することができる。この点からも接触による導通の安定性を向上することが出来る。
図5は図1に示すFEDを裏面から見た裏面図である。図5において、カソード基板1の裏面が見えており、アノード基板2は点線で示している。カソード基板1とアノード基板2で形成されるFEDの周辺右下部には排気室80が形成されている。排気室80には排気管8が取り付けられている。また、排気室80にはゲッターが取り付けられている。このゲッターはBaゲッター110であり、排気後Baを飛散させる。
FEDの周辺右上部には高電圧導入室70が形成されている。高電圧導入室70の構造は図4において説明したとおりである。高電圧導入室70にはゲッターは取り付けられていない。Baゲッター110を飛散すると、Baが付着するが、Baは仕事関数を下げるために、電子放出をし易くなる。高電圧導入室70にはコンタクトスプリングをはじめ、高電界が形成され易い構造物が存在している。この部分にゲッターが付着すると耐電圧を劣化させることになるので、高電圧導入室70にはゲッターを設置しない。
FEDの周辺左下部にはゲッター室が形成され、このゲッター室には封止後飛散させるゲッターであるBaゲッター110が設置されている。なお、Baゲッター110は飛散するゲッターの例として説明する。左下のゲッター室の点線の丸はカソード基板1と裏カバー6の通孔である。このBaゲッター110はFEDを排気後、高周波で加熱されてBaを飛散する。
FEDの周辺左下部にもゲッター室が形成され、このゲッター室には非蒸発ゲッターであるTiゲッター120が設置されている。本実施例では非蒸発ゲッターとしてTiゲッター120が使用されているが、非蒸発ゲッターはこれに限らず、Zrゲッター等でもよい。Tiゲッター120が排気後、高周波によって高温に加熱すると活性化して吸着作用を生ずるようになる。
Baゲッター110は水分、酸素等の吸着作用は優れているが、メタン等、炭化水素系のガズ吸着能は比較的劣る。これに対してTiゲッター120は炭化水素系のガス吸着能が優れている。したがって、2種類のゲッターは相互に補完作用がある。また、Baゲッター110は飛散して面積が大きいために、短期間に発生するガスを早期に吸着する作用が優れている。これに対してTiゲッター120は飛散しないために面積は小さいが、吸着したガスをゲッターの内部に拡散するために、長期間にわたって、ガスを吸着することが出来るという特徴を有する。
図6は図1のC−C断面図であり、図5における排気室80の断面図である。カソード基板1と排気室80の間には通孔が形成されている。排気室80の裏カバー6には排気孔81が形成され、取り付けられた排気管8によって、FED内部が真空に排気される。図6では、排気管8はチップオフされた状態で描かれている。
排気室80にはBaゲッター110がとりつけられている。Baゲッター110はFEDを排気して、排気管8がチップオフされた後、高周波で加熱されてBaを飛散する。Baは矢印のように飛散して裏カバー6あるいは、裏カバー6用枠体に付着してゲッター作用を奏する。Baはカソード基板に形成された電子源には飛散させないような構成となっている。Baが付着すると耐電圧に悪影響を及ぼすからである。
図7はBaゲッター110の形状である。図7(a)はBaゲッター110の平面図、図7(b)はBaゲッター110の断面図である。図7において、ゲッターとなるBaはリング状のコンテナ101内にプレスによって収容されている。コンテナ101はゲッターサポート102によって支えられる。ゲッターサポート102の先端は裏カバー6用枠体の封着材に封着されてゲッターを支持する。
図8はTiゲッター120の形状である。図8(a)はTiゲッター120の平面図、図8(b)はTiゲッター120の断面図である。ゲッター作用をもつTiはリング状のコンテナ101にプレスによって収容されている。Tiゲッター120を収容するリングの幅はBaゲッター110の場合に比較して大きい。Tiは飛散しないため、コンテナ101に収容されたTiの表面のみからガスを吸着するので、Tiの面積を大きくするためである。Tiゲッター120は表面積は小さいが、吸着したガスをTiの内部に拡散させるために、長期間にわたってゲッター作用を維持することができる。
ゲッターサポート102はBaゲッター110の場合と同様であり、ゲッターサポート102の先端が封着材によって封着されることによって、ゲッターが支持される。
図9は図1のD−D断面図であり、図6の直角方向の断面図となっている。図9はゲッターが支持されている様子を示すものである。ゲッターサポート102は途中で折れ曲がり、ゲッターがカソート基板と接触するのを防止している。ゲッターを飛散するときにゲッターは高周波で高温に加熱されるために、カソード基板から離す必要があるからである。図6および図9において、排気室80にとりつけられたゲッターはBaゲッター110であるとして説明したが、Tiゲッター120を使用しても良い。
図10は図1のE−E断面図であり、画面左下のゲッター室の断面を示している。このゲッター室にはBaゲッター110が配置されている。図10において、カソード基板1とゲッター室の間には通孔が形成されてFED内で発生したガスが通孔を通してゲッター室で吸着される。Baは矢印の方向に飛散し、裏カバー6あるいは裏カバー6用枠体に付着する。この構成であれば、BaはFED内にはほとんど飛散しない。
図11はゲッター室の裏カバー6を外して図10のA−A方向からゲッター室を見た図である。図11において、下側には通孔が見える。通孔と離れた位置にBaゲッター110が設置されている。Baゲッター110はゲッターサポート102に支えられ、ゲッターサポート102の先端は封着材に封着されてゲッターを支持する。
図12は図1のF−F断面図であり、画面左上のゲッター室の断面を表している。このゲッター室にはTiゲッター120を設置している。本発明の特徴は、Baゲッター110とTiゲッター120等の非蒸発ゲッターを別なゲッター室に配置することである。非蒸発ゲッターをBaゲッター110とは別なゲッター室に配置することによって、非蒸発ゲッターの表面にBaが付着することを防止し、非蒸発ゲッターのゲッター能力の劣化を防止することが出来る。
図12において、カソード基板1には通孔が形成されており、FED内部で発生したガスは通孔を通ってゲッター室に入り、Tiゲッター120に吸着される。図13はゲッター室の裏カバー6を外して図12に示すA−A方向から見たゲッター室の平面図である。図13の下側には通孔が形成されている。通孔と離れた場所にTiゲッター120が設置されている。
Tiゲッター120は飛散しないために、コンテナ101に収容された状態でのTiの表面積はBaゲッター110の場合よりも大きくなっている。Tiゲッター120はゲッターサポードに取り付けられ、ゲッターサポート102の先端は裏カバー6用枠体の封着材に封着され、Tiゲッター120を支持する。
図12のB−B断面は図9と同様である。Tiゲッター120は飛散しないが、ゲッター作用を奏するためには高周波によって加熱してTiを活性化させる必要がある。このために、ゲッターサポート102をまげてゲッターがカソード基板1に接触しないようにしていることはBaゲッター110の場合と同様である。
以上説明したように、本実施例の特徴は、Baゲッター110とTi等の非蒸発ゲッターを別なゲッター室に配置することによって、Baゲッター110がTiゲッター120の表面に付着してTiゲッター120のゲッター作用を低下することを防止している。これによって、Baゲッター110と非蒸発ゲッターの特徴を生かし、寿命特性の優れたFEDを実現することが出来る。
本実施例はゲッター室に複数のゲッターを配置する場合である。図14は図1のE−E断面図である。図14において、ゲッター室には2個のBaゲッター110が並んで配置されている。本実施例ではゲッター能力を増すために、ゲッター室に2個のBaゲッター110を配置している。ここで重要な点は、2個のゲッターにおいて、Baゲッター110と非蒸発ゲッターを混在させないことである。Baゲッター110と非蒸発ゲッターを一つのゲッター室に混在させると、先に説明したように、飛散するBaゲッター110によって、非蒸発ゲッターであるTiゲッター120のゲッター作用が損なわれる。したがって、図14においては、ゲッター室に配置される2個のゲッターは、Baゲッター110のみである。Baゲッター110は高周波によって加熱され、裏カバー6あるいは裏カバー6用枠材に付着する。
図15はゲッター室の裏カバー6を外して図14に示すA−A方向から見たゲッター室の平面図である。図15の下側には通孔が形成されている。通孔と離れた場所に2個のBaゲッター110が設置されている。Baゲッター110はゲッターサポート102に取り付けられ、ゲッターサポート102は封着材に封着されてゲッターを支持する。図14のB−B方向断面は図9と同様である。ゲッターサポート102は、ゲッターがカソート基板と接触しないように曲げられている。
図16は本実施例における、図1のF−F断面図であり、画面左上のゲッター室の断面を表している。このゲッター室にはTiゲッター120を2個設置している。2個に限らず、複数のゲッターを配置しても良いが、これらのゲッターは全て非蒸発型のゲッターでなければならない。すなわち、Baゲッター110を配置してはならない。本発明の特徴は、Baゲッター110とTiゲッター120等の非蒸発ゲッターを別なゲッター室に配置することである。非蒸発ゲッターをBaゲッター110とは別なゲッター室に配置することによって、非蒸発ゲッターの表面にBaが付着することを防止し、非蒸発ゲッターのゲッター能力の劣化を防止することが出来る。
図17はゲッター室の裏カバー6を外して図16に示すA−A方向から見たゲッター室の平面図である。図17において、下側には通孔が形成されている。通孔と離れた場所にTiゲッター120が2個設置されている。Tiゲッター120は飛散しないために、コンテナ101に収容された状態でのTiの表面積はBaゲッター110の場合よりも大きくなっている。Tiゲッター120はゲッターサポードに取り付けられ、ゲッターサポート102の先端は裏カバー6用枠体の封着材に封着され、Tiゲッター120を支持する。
図16のB−B断面は図9と同様である。Tiゲッター120は飛散しないが、ゲッター作用を奏するためには高周波によって加熱してTiを活性化させる必要がある。このために、ゲッターサポート102を曲げてゲッターがカソード基板1に接触しないようにしていることはTiゲッター120が1個の場合と同様である。
本実施例はゲッターに起因する耐電圧の劣化を防止する発明である。図18はゲッター材料、例えばBaがコンテナ101に収容された状態を示す拡大断面図である。Baはコンテナ101内にプレスによって圧着されて収容される。この時、コンテナ101の壁部分にゲッターが盛り上がったエッジ部Eが形成される。このエッジ部Eは衝撃等で剥がれやすい。また、FEDを排気後、ゲッターを活性化するときに、高周波によって、ゲッター全体が高温に加熱される。この加熱時に生ずるストレスによって、エッジ部Eは一層剥がれ易くなる。このようにして、剥離したゲッターの粒子がFED内に存在するとスパークの原因となる。ゲッター材料がTiの場合であっても同様である。
図19は本実施例における図1のE−E断面図である。図19の特徴は、通孔10の周辺にゲッターシールド130が形成されている点である。その他の構成は実施例2における図14と同様である。本実施例はゲッターシールド130を形成することによってコンテナ101から剥離したゲッター粒子がFEDの内部に入りこむことを防止することが出来る。ゲッターシールド130の高さHが存在することだけで、ゲッター粒子が通孔を通ってFED内に入り込む妨げになるので、ゲッターに起因するスパークの確率は大きく減少させることができる。ゲッターシールド130の高さHは排気コンダクタンスを極端に劣化させない範囲で、3mmとするとスパークに対する効果は極めて大きい。
ゲッターシールド130のもう一つの効果はBaゲッター110を飛散させた場合、BaがFED内部に飛散することを防止できるという点である。Baが電子源に付着すると、電子源表面の仕事関数を変えてしまい、エミッション特性が変化する。また、FEDの内部には高電界が形成されている。BaがFEDの構造物に付着すると表面の仕事関数を下げ、スパークを起こしやすくなる。ゲッターシールド130を設置することによってこれらの問題点を対策することが出来る。
ゲッターシールド130はガラスで形成され、フリットガラスによってカソード基板1に封着される。ゲッターシールド130はカソード基板1に裏カバー6等を封着する時に同時に封着すればよい。図20は図19をA−A方向から見たゲッター室の平面図である。図20に示すように、ゲッターシールド130の平面は矩形となっている。すなわち、ゲッターシールド130は平面が矩形の筒状の構造となっている。
ゲッターシールド130はガラスによって形成されるので、安価に製作できるのであればどのような形状でもよい。例えば、ゲッターシールド130は図21に示すように円筒でも良い。この場合は長い円筒状のガラスを製作して、必要な長さに切り出せばよい。ゲッターシールド130が円筒の場合もフリットガラスによってカソード基板1に封着することは同様である。
図22はゲッターシールド130のさらに他の例である。この例はゲッターシールド130の断面をL字型として、裏カバー6と共同で、通孔を囲み、ゲッター粒子等がFED内に侵入することを防止する。この場合は断面がL字型の長尺のガラス棒を作成して、必要な長さに切り出せばよい。断面がL字型のゲッターシールド130の場合もフリットガラスによってカソード基板1に封着することは同様である。
図23は本実施例を適用した場合の、図1におけるC−C断面である。図23は裏カバー6に排気管8が取り付けられている他は図19と同様である。排気管8の存在の有無にかかわらず、本発明は同様な効果を奏することが出来る。
以上は、ゲッターがBaゲッター110であるとして説明したが、Tiゲッター120の場合も同様である。Tiゲッター120は飛散しないが、図18に示す、エッジ部Eが剥離し易いという点はBaゲッター110と同様である。また、Tiゲッター120も活性化するために、高周波によって高温に加熱され、熱ストレスを受ける点も同様である。
以上のように、本実施例によれば、ゲッターに起因するスパークを大幅に軽減することが出来る。
実施例1から実施例3では、排気室80、高電圧導入室70の他にゲッター室を設けるとして説明した。しかし、ゲッター室を設けるとその分製造コストが上昇する。製造コストの上昇を抑えるために、ゲッタ室を特に設けず、ゲッターを例えば、排気室80に設置する場合もある。この場合のFEDの裏面図を図24に示す。図24等では、図をわかり易くするためにカソード基板1とアノード基板2は同じ大きさとして描いている。
図24において、カソード基板1とアノード基板2が枠材31によって封止されている。図24の右上部には高電圧導入室70が形成され、高電圧導入端子からFEDのアノードに高電圧が供給される。図24の右下には排気室が形成されている。排気室80の裏カバー6には排気管8が設置されている。排気管8はFEDを排気後チップオフされた状態となっている。
排気室80の内部には、図示しないゲッターが配置されている。本実施例では、排気室80がゲッター室を兼用している。図24に示すFEDの裏面左側にはゲッター室は形成されていない。
FEDの内部は真空に維持されており、FEDには大気圧がかかっている。大気圧に抗するために、図3等で説明したように、FEDの表示領域にはスペーサが形成されている。一方、大気圧は非常に大きな力であるために、FEDに設置された構造物の有無によってFEDに生ずるストレスのバランスが異なってくる。例えば、図24の例では、右側コーナー部には高電圧導入室70、あるいは、排気室80が形成されているのに対して、左側にはこれらの構造物は形成されていない。
排気室80等は、ガラスで形成された裏カバー6あるいは裏カバー6用枠体がフリットガラスによって固着されているために断面係数が大きくなって、機械的に強くなっている。したがって、図24に示すFEDでは左側が右側よりも機械的に弱くなっており、左側において、大気圧の影響によって、枠体とカソード基板1あるいはアノード基板2との間のリークが生じやすい。
図25はこの問題を対策するための本発明の例を示す。図25において、FEDの左側コーナー2箇所には補強部材140が形成されている。この補強部材140は排気室80等に使用されている裏カバー6と裏カバー6用枠体によって構成されている。すなわち、FEDの右側も左側も外側は同一の構造となっている。したがって、大気圧に対する機械的な強度は左右同一となっている。
左側にはゲッター等は設置されていないので、このための材料費、工程費等はかからない。補強材は右側で使用する裏カバー6及び裏カバー6用枠材等と同一のものを使用するので、材料コストは量産効果によって安価に抑えることが出来る。また、裏カバー6の封着等は排気室80あるいは高電圧導入室70の封着工程と同一の工程で行うことが出来る。したがって、大幅な製造コストの上昇を伴うことなく、FEDに対してバランスの良い強度を得ることが出来、封止の信頼性を上げることが出来る。
図26は本実施例の他の形態である。図26において、FEDの左側には補強部材140としてガラス基板のみがフリットガラスによってカソード基板1に接着されている。図25の場合と異なり、裏カバー6用枠部材を使用していないので、コストは図25の場合よりも抑えることが出来る。この場合、枠部材が無い分補強部材140のガラス板の厚さをFEDの右側の裏カバー6よりも厚くすることがバランス上有利である。補強に使用されるガラス板のカソード基板1への接着も排気室80における裏カバー6の封着と同じ工程で行うことが出来る。
図27は本実施例のさらに他の形態である。本形態はFED右側の補強部材140として、L字型のガラス部材を用いる。すなわち、大気圧によって最も影響を受けるコーナー部に沿わせてL字型補強部材140を設置する。L字型補強部材140もフリットガラスによってカソード基板1に接着する。L字型も補強部材140も排気室80等を形成する時と同時に接着することが出来る。
なお、L字型の補強部材140は、ガラス材を最初からL字型に成型しておく必要は無く、棒状のガラスをコーナーの辺に沿って配置しても良い。各々のガラス棒はフリットガラスによって、カソード基板1のコーナー部の辺に沿って接着すればよい。このようにすれば、最もストレスのかかる部分のみに補強材を設置するので、材料コストの低減になる。
以上のように、本実施例によれば、大気圧によるストレスの多いFEDのコーナーを機械的に補強するので、真空封止の信頼性を向上することが出来る。
1・・・カソード基板、2・・・アノード基板、3・・・封着部、4・・・スペーサ、5・・・端子、6・・・裏カバー、7・・・裏カバー封着部、8・・・排気管、10・・・通孔、11・・・走査線、12・・・データ信号線、13・・・電子放出源、14・・・絶縁膜、21・・・蛍光体、22・・・ブラックマトリクス、23・・・メタルバック(陽極電極)、24・・・アノード端子、25・・・高抵抗膜、31・・・枠部材、32・・・封着材、50・・・コンタクトスプリング、51・・・コンタクトスプリングのベース部、52・・・コンタクトスプリングのアーム部、53・・・コンタクトスプリングのコンタクト部、60・・・高電圧導入端子、70・・・高電圧導入室、71・・・裏カバー用枠体、80・・・排気室、81・・・排気管、90・・・ゲッター室、101・・・コンテナ、102・・・ゲッターサポート、110・・・Baゲッター、120・・・Tiゲッター、130・・・ゲッターシールド、140・・・補強部材。
Claims (17)
- 電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には第1のゲッター室と第2のゲッター室が取り付けられ、前記第1のゲッター室には飛散するゲッターのみが設置され、前記第2のゲッター室には飛散しないゲッターのみが設置されていることを特徴とする表示装置。 - 前記飛散するゲッターはBaゲッターであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記飛散しないゲッターは、TiゲッターあるいはZrゲッターであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記第1のゲッター室には飛散するゲッターが複数設置されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記第2のゲッター室には飛散しないゲッターが複数設置されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記第1のゲッター室あるいは前記第2のゲッター室の裏カバーには表示装置の内部を真空に排気するための排気管が設置されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には孔が形成され、前記孔を囲んでゲッターが設置されるゲッター室が取り付けられ、前記孔の前記ゲッター室側には前記孔の周囲にゲッターシールドが形成されていることを特徴とする表示装置。 - 前記ゲッターシールドはガラスで形成され、前記カソード基板にフリットガラスで接着されていることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記ゲッターシールドは筒状であることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記ゲッターシールドの断面はL字型であり、前記ゲッター室の側面と前記ゲッターシールドによって、前記孔を囲むことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記ゲッターはBaゲッターであることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記ゲッターは、TiゲッターあるいはZrゲッターであることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には高電圧を供給するための高電圧供給部および、前記表示装置を真空に排気するための排気室が形成され、
前記カソード基板の前記高電圧供給部および前記排気室が取り付けられていない前記カソード基板と前記アノード基板が重なっているカソード基板のコーナー部には補強部材が取り付けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記補強部材は、前記排気室に使用される裏カバーと、前記裏カバーと前記カソード基板とを封着する枠体によって構成されていることを特徴とする請求項13に記載の表示装置。
- 前記補強部材はガラス板であることを特徴とする請求項13に記載の表示装置。
- 前記補強部材はL字型のガラスであることを特徴とする請求項13に記載の表示装置。
- 前記表示装置の一つのコーナー部に形成されている前記補強部材は複数のガラス棒によって構成されていることを特徴とする請求項13に記載の表示装置。
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