JP2009199999A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子放出素子近傍の真空度を向上させる画像表示装置を提供する。
【解決手段】 電子放出素子と、電子放出素子に電圧を印加する配線と、配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、画像表示装置の画像が表示される領域において、ゲッターは貫通部を有し、貫通部は開口部であって、開口部の面積よりも開口部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、電子放出素子を有する画像表示装置に関する。

電子放出素子より放出された電子を蛍光体に照射し、蛍光体を発光させて画像を表示する平面型の画像表示装置が知られている。このような画像表示装置においては、その内部を高真空に保持する必要がある。画像表示装置内部にガスが発生し、圧力が上昇すると、電子放出素子に悪影響を及ぼし、好ましい画像表示装置ができないことがある。

そこで、画像表示装置の画像表示領域内の配線上に、絶縁層を介してゲッターを設ける構成が提案されている（特許文献１）。
特開２０００−２５１７２９号公報

上述したような、配線上に絶縁層を介してゲッターを設ける構成は静電容量を持つこととなる。この静電容量が大きくなるとリンギングにより、電子放出素子に印加されるパルス状の駆動信号が乱される。その結果、画質の劣化が生じるという問題がある。

静電容量に起因する画質の劣化を抑制するためには、配線上にゲッターを設けないようにすればよい。しかし、電子放出素子が設けられる基板上で大きな面積を占める配線上にゲッターを設けない場合、電子放出素子近傍の真空度を向上させることが困難になる。

本発明は、電子放出素子近傍の真空度を向上させる画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の画像表示装置は、電子放出素子と、該電子放出素子に電圧を印加する配線と、該配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、前記画像表示装置の画像が表示される領域において、前記ゲッターは貫通部を有し、前記貫通部は開口部であって、該開口部の面積よりも該開口部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とするものである。

また、本発明の画像表示装置は、電子放出素子と、該電子放出素子に電圧を印加する配線と、該配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、前記画像表示装置の画像が表示される領域において、前記ゲッターは貫通部を有し、前記貫通部は切り込み部であって、該切り込み部の面積よりも該切り込み部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とするものである。

また、本発明の画像表示装置は、電子放出素子と、該電子放出素子に電圧を印加する配線と、該配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、前記画像表示装置の画像が表示される領域において、前記ゲッターは貫通部を有し、前記貫通部は、前記ゲッターが該貫通部を有さない場合に比べて、吸着性能を低下させることのない形状を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、電子放出素子近傍の真空度を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
（画像表示装置の構造）
図１は、本発明の画像表示装置の構造の一例を示す斜視図であり、一部切り欠いて示している。

図１に示すように、本実施形態においては、リアプレート８とフェースプレート２とが支持枠４６を挟んだ形で真空容器４７が構成されている。

リアプレート８は、少なくとも、電子源基板１、電子源基板１上に配置された電子放出素子７、電気接続用端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ、列配線３１、行配線４２、素子電極３２、３３とで構成されている。電気接続用端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎは、電子放出素子７に真空容器４７の外部から給電を行うための端子であり、それぞれ、列配線３１と行配線４２に電気的に接続されている。素子電極（高電圧側）３３と素子電極（低電圧側）３２は、それぞれ、列配線３１と行配線４２に電気的に接続されていると共に、電子放出素子７に電気的に接続されている。この素子電極３２及び３３によって、真空容器４７外部から電子放出素子７に電圧の印加が行われる。本実施形態においては、電子放出素子７として表面伝導型電子放出素子を用いた。

フェースプレート２は、少なくとも、ガラス等の透明基板４３と、透明基板４３上に配置された、蛍光膜４４、メタルバック４５とで構成されている。メタルバック４５は、電子放出素子７から放出された電子ビームが透過する電極兼発光反射薄膜である。また、蛍光膜４４は、高電圧が印加されたメタルバック４５を透過した電子ビームが照射されて、画像を表示するために発光する。

さらに、高圧端子Ｈｖは、真空容器４７外部からメタルバック４５に給電を行うための、気密構造を持った電気接続用端子である。

また、図１には示されていないが、リアプレート８には後述するゲッターが設けられている。

（配線部分の断面）
図２は、図１の列配線３１と行配線４２とが交わる部分における行配線４２に沿った断面図である。本実施形態では、図２に示すように、列配線３１や行配線４２などの配線の上に絶縁層２５を介してゲッター３０が設けられている。

一般に電子放出素子を有する画像表示装置において、真空容器内部の代表的なガスとしては、封着時の残留ガスや真空容器内部の各部材からの放出ガスであるＨ_２、ＣＨ_４、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｎ_２等がある。この放出ガスを吸着するためのゲッター３０として、Ｔｉ、Ｂａ、Ｖ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等の単体やそれらの合金を用いることができる。ゲッターがＣＨ_４、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｎ_２等の放出ガスを吸着する性能は、ゲッターの表面積に大きく依存する。

電子放出素子７近傍の真空度を向上させるため、本実施形態では、画像表示装置の画像が表示される領域の内の電子放出素子７上を除く真空に曝される部分にゲッター３０を設けた。

ここで、画像が表示される領域とは、マトリクス状に配置された電子放出素子７のうち、最も外側にある電子放出素子を結んだ領域を指す。

ゲッター３０は蒸発型ゲッターでも非蒸発型ゲッターでも良い。

特に、非蒸発型ゲッターを用いる場合、パターニングの際に、マスク法に加えて、フォトリソグラフィーを用いるリフトオフ法等を用いることができ、パターンの精度が高くなり、生産性も高くなる。非蒸発型ゲッターを配線上に設ける方法は、電子線蒸着法やスパッタ法等を用いることができる。

（ゲッタの形状）
図３は、本実施形態において配線上に設けられるゲッター３０の３次元的な形状を示す図である。

ゲッター３０には図に示すように、ゲッター３０を貫通する貫通部が設けられている。本実施形態では、貫通部として四角形の開口部５１を設けた。電子放出素子７上を除く真空に曝される部分にゲッター３０を設けるためにフォトレジストを用いたリフトオフ法を行う際に、開口部５１も同時にパターニングすることができる。パターニングは、リフトオフ法に限られず、マスク法を適用することも出来る。

なお、開口部５１の下の絶縁層は、エッチング等により除去してもよいし、除去せずに絶縁層を残してもよい。

本実施形態では、貫通部を有するゲッター３０を配線上に設けることにより、貫通部を有さないゲッターを配線上に設ける場合と比べて、リアプレート８の法線方向から見たゲッターの投影面積を小さくすることができる。その結果、行配線４２や列配線３１などの配線とゲッター３０との間の静電容量を低減することが可能となる。

なお、配線の上以外の部分で、ゲッターによる静電容量が問題とならない領域のゲッターについては、必ずしも本発明の貫通部を形成する必要はない。

貫通部を有するゲッターは、貫通部を有さないゲッターに比べて、リアプレート８の法線方向から見たゲッターの投影面積が減少するため、一般にはガス吸着性能が低下してしまう。しかし、本発明者は、ゲッターの投影面積が減少してもガス吸着性能を低下させないような構成を見出した。以下、この点について図４を用いて詳細に説明する。

図中の横軸は、本実施形態におけるゲッター３０の厚みに対する開口部サイズの比である貫通部サイズ比を示している。縦軸は、貫通部を有さないゲッターのガス吸着性能に対する開口部５１を有するゲッター３０のガス吸着性能の比を示したものである。

ここで、ガス吸着性能は、ガス吸着速度を指標とする。また、ガス吸着速度は、式
Ｖ・（ｄｐ／ｄｔ）＝Ｑ（ｔ）−ｐ・Ｇ（ｔ）
のＧ（ｔ）である。ここで、Ｖはゲッタが配置される空間の体積、ｐはその空間の圧力、Ｑ（ｔ）は、その空間を形成する部材より放出されるガス量である。

本実施形態では、開口部５１を正方形とし、正方形の一辺の長さを開口部サイズとした。ここで、静電容量は開口部サイズと開口部の間隔とにより決まる。図中の４つのグラフは、開口部を有さないゲッターの静電容量に対する本実施形態の静電容量がそれぞれ１０％、２４％、５５％、７５％となるようにして、貫通部サイズ比に対するガス吸着性能の変化を示したものである。グラフは、ガス吸着性能がゲッターの表面積に比例するという条件から求めたものである。

図中のガス吸着性能が１以上となるような条件の開口部５１を有するゲッター３０は、貫通部を有さないゲッターに比べて、ゲッターの投影面積が減少するにも関わらず、ガス吸着性能が低下しないことを意味する。

ここで、貫通部サイズ比を図中のＬ（本実施形態ではＬ＝４）という大きさにした場合、開口部の間隔によって定まる静電容量比に関わらず、ガス吸着性能が１になることが分かる。これは、Ｌ＝４とした場合、開口部５１の面積（リアプレート８の法線方向から見た開口部５１の投影面積）と開口部５１の内壁面の面積とが等しくなることに起因する。

本実施形態では、貫通部サイズ比がＬ以下となるように配線上に開口部５１を有するゲッター３０を設けることにより、ガス吸着性能を低下させることなく配線とゲッター３０との間の静電容量を低減することが可能となった。これにより、電子放出素子近傍の真空度を向上させることができる。

このようにガス吸着性能を低下させることなく静電容量を低減することが可能となったのは、開口部５１の内壁面のガス吸着効果によるものである。より詳細には、貫通部サイズ比をＬよりも小さくすると、開口部５１により減少したゲッター３０の投影面積よりも開口部５１の内壁面の面積の増加分の方が大きくなるためである。これは、開口部の形状とゲッターの厚みが決まれば、貫通部を有さないゲッターに比べて、ガスの吸着性能を低下させることなく配線との静電容量を低減させる条件を定めることができることを意味する。本実施形態の場合、貫通部サイズ比の上限値がＬということになる。尚、上述の通り、本実施形態において、貫通部の形状は、ゲッタの開口部の形状とゲッタの厚みとで規定される。ゲッタの厚みは、１μｍ以下であることが好ましい。

＜第２の実施形態＞
図５は、本実施形態において配線上に設けられるゲッター３０の３次元的な形状を示す図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、ゲッター３０には、貫通部として円形の開口部５２が設けられている点である。

図６は、本実施形態の貫通部サイズ比に対するガス吸着性能の変化を示す図である。縦軸、横軸は第１の実施形態の図４と同様である。本実施形態では、円形の開口部５２の半径を開口部サイズとした。図中の３つのグラフは、貫通部を有さないゲッターの静電容量に対する本実施形態の静電容量がそれぞれ３２％、５０％、７５％となるようにして、貫通部サイズ比に対するガス吸着性能の変化を示したものである。

第１の実施形態と同様、本実施形態でも、貫通部サイズ比を図中のＬ（本実施形態ではＬ＝２）という大きさにした場合、開口部の間隔によって定まる静電容量比に関わらず、ガス吸着性能が１になることが分かる。

このような構成により、本実施形態においても、ガス吸着性能を低下させることなく静電容量を低減することが可能となった。これは、開口部５２の内壁面のガス吸着効果によるものである。より詳細には、貫通部サイズ比をＬよりも小さくすると、開口部５２により減少したゲッター３０の投影面積よりも開口部５２の内壁面の面積の増加分の方が大きくなるためである。

なお、面積が一定の条件下において、円形は周長が最も小さな図形であるため、開口部５２の内壁面のガス吸着効果の寄与は小さくなる。しかし、開口部５２に鋭角部が無く、レジスト残渣やパーティクル発生の可能性を低減出来るため、ゲッター３０の汚染の抑制や耐放電特性が向上するという効果を有する。

尚、本実施形態においても、貫通部の形状は、ゲッタの開口部の形状とゲッタの厚みとで規定される。

＜第３の実施形態＞
図７は、本実施形態において配線上に設けられるゲッター３０の３次元的な形状を示す図である。

第１の実施形態、第２の実施形態で説明した通り、ゲッターの開口部の形状が異なる場合であっても、ガス吸着性能を低下させることなく静電容量を低減することが可能となるような開口部サイズを決定することが可能である。

貫通部として本実施形態に示すような複雑な形状の開口部を有するゲッターであっても、上述した実施形態と同様に、適切な開口部サイズを選ぶことにより、ガス吸着性能を低下させることなく静電容量を低減することが可能となる。

開口部の形状としては、リアプレートの法線方向から見た開口部の投影面積よりも、開口部の内壁面の面積が大きくなるような条件を満たす限り、任意の形状を採用することができる。また、同一形状の開口を複数有することに限られず、異なる形状の開口を組み合わせることも可能である。また、開口部サイズや開口部の間隔が一定でなくてもよい。

尚、本実施形態においても、貫通部の形状は、ゲッタの開口部の形状とゲッタの厚みとで規定される。

また、上述した実施形態においては、電子放出素子７として表面伝導型電子放出素子を用いた形態を示したが、本発明はかかる形態に限定されるものではない。

例えば、スピント型等の電界放出型素子、金属／絶縁層／金属型放出素子などを用いることもできる。

また、ゲッターの電位を規定してもしなくても本発明を適用することができるが、ゲッターの電位を規定することがより好ましい。特に、画像表示装置の画像が表示される領域のゲッターを接地電極や電位規定電極と電気的に接続することにより、ゲッターの電位が配線の電位の影響を受けることを避けることができる。また、ゲッターが帯電することを抑制することができるため、電子放出素子近傍の電場の変動が抑制され、電子ビームの軌道が安定化する。更に、フェースプレート２とリアプレート８との間で放電が発生した場合には、放電電流がゲッターから電位規定電極に流れることとなり、電子放出素子を駆動させる回路に過電流が流れ込むことを抑制することができる。

＜第４の実施形態＞
図８は、本実施形態において配線上に設けられるゲッター３０の３次元的な形状を示す図である。

本実施形態が上述した実施形態と異なるのは、貫通部として開口部を有するものではなく、切り込み部５３を有するゲッターを用いる点である。切り込み部を有することにより、ゲッターは全体としてスネーク状の形状になっている。本実施形態では、６つの切り込み部が互い違いに設けられている。６つの切り込み部を等間隔に設けることにより、スネーク幅が一定となるような形状になっている。

図９は、本実施形態の貫通部サイズ比に対するガス吸着性能の変化を示す図である。ここで、横軸の貫通部サイズ比は、ゲッターの厚みに対するスネーク幅の比を示している。縦軸のガス吸着性能は、貫通部を有さないゲッターのガス吸着性能に対する切り込み部を有するゲッターのガス吸着性能の比を示したものである。本実施形態では、配線に電流が流れる方向と平行に切り込み部を有するゲッターを設けた。ここで、静電容量はスネーク幅と切り込み幅とにより決まる。図中の４つのグラフは、貫通部を有さないゲッターの静電容量に対する本実施形態の静電容量がそれぞれ１０％、２５％、５０％、７５％となるようにして、貫通部サイズ比に対するガス吸着性能の変化を示したものである。

本実施形態では、ガス吸着性能が１以上となるように配線上に切り込み部を有するゲッターを設けることにより、ガス吸着性能を低下させることなく配線とゲッターとの間の静電容量を低減することが可能となった。これは、リアプレートの法線方向から見た切り込み部の投影面積よりも、切り込み部の内壁面の面積が大きくなることに起因する。これにより、電子放出素子近傍の真空度を向上させることができる。

なお、切り込み部の方向は、本実施形態の方向に限られるものではなく、例えば、配線に電流が流れる方向と垂直な方向に切り込み部を有するものであってもよい。

しかし、本実施形態のように配線に電流が流れる方向と平行な方向に偶数個の切り込み部を有し、その切り込み部が互い違いに設けられていることがより好ましい。この場合、誘導電流が往復方向に打ち消しあうため、配線に対する静電容量だけではなく、インダクタンスも低減することができる。

尚、本実施形態においては、貫通部の形状は、ゲッタの切り込み部の形状とゲッタの厚みとで規定される。

また、本実施形態では貫通部として切り込み部を有する形態を用いて説明したが、上述した実施形態のような貫通部として開口部を有する形態と併用することも出来る。

以下、より詳細に本発明の実施例を説明する。

本実施例では、図１及び図２に示される画像表示装置を作成した。行配線４２の線幅は３００μｍで間隔は６００μｍとした。また、列配線３１の線幅は３０μｍで間隔は２００μｍとした。この行配線４２と列配線３１とで電子放出素子７をマトリクス状に接続した。電子放出素子としては表面伝導型電子放出素子を用いた。

行配線４２や列配線３１の配線の上には、ＳｉＯ_２からなる絶縁層２５を形成した。その後、ゲッターの開口部となる位置にレジスト膜を形成し、スパッタ法により厚さ１μｍ程度のＴｉを成膜した。その後、リフトオフ法によりレジスト上のＴｉをレジストと共に剥離し、開口部を有するゲッター３０を形成した。

本実施例では、貫通部として図３に示すような正方形の開口部５１を有するゲッターを形成した。正方形の一辺の長さを４μｍ、開口部の間隔を０．５μｍとした。ゲッター３０の厚みは１μｍである。

その後、真空容器内部を真空ポンプ等により排気した後、ゲッター３０を約３５０℃まで加熱し、ゲッターの活性化を行った。この活性化により、ゲッター３０はガス吸着能力を発現する。

本実施例の開口部５１を有するゲッター３０の静電容量は、貫通部を有さない場合の５５％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合と同等である。

本実施例によれば、貫通部を有さない場合と比較して、ガス吸着性能を低下させることなく、配線とゲッターとの静電容量を低減することができる。これにより、電子放出素子近傍の真空度を向上させることができる。

また、配線とゲッターとの静電容量をより低減させたい場合は、例えば、正方形の一辺の長さを４μｍ、開口部の間隔を０．１５μｍとすればよい。この場合、ゲッター３０の静電容量は貫通部を有さない場合の２５％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合と同等である。

また、別の例として、ゲッター３０のガス吸着性能を向上させたい場合は、例えば、正方形の一辺の長さを１μｍ、開口部の間隔を０．５μｍとすればよい。この場合、ゲッター３０の静電容量は貫通部を有さない場合の５０％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合の２．３倍程度まで増大する。

本実施例では、貫通部として図５に示すような円形の開口部５２を有するゲッターを形成した点を除いて、実施例１と同様である。

本実施例では、開口部５２の半径を２μｍ、開口部の間隔を０．５μｍとした。この場合、静電容量は貫通部を有さない場合の５０％に低下した。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合と同等である。

本実施例によれば、貫通部を有さない場合と比較して、ガス吸着性能を低下させることなく、配線とゲッターとの静電容量を低減することができる。これにより、電子放出素子近傍の真空度を向上させることができる。

また、配線とゲッターとの静電容量をより低減させたい場合は、例えば、円の半径を２μｍ、開口部の間隔を０．１５μｍとすればよい。この場合、ゲッター３０の静電容量は貫通部を有さない場合の３２％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合と同等である。

また、別の例として、ゲッター３０のガス吸着性能を向上させたい場合は、例えば、円の半径を０．５μｍ、開口部の間隔を０．５μｍとすればよい。この場合、ゲッター３０の静電容量は貫通部を有さない場合の５０％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合の２．５倍程度まで増大する。

本実施例では、貫通部として図８に示すような切り込み部を有するスネーク状のゲッターを形成した点を除いて、実施例１と同様である。

本実施例では、切り込み幅を１μｍ、スネーク幅を１μｍとした。この場合、静電容量は貫通部を有さない場合の５０％に低減すると同時に誘導電流も減少した。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合と同等である。

本実施例によれば、貫通部を有さない場合と比較して、ガス吸着性能を低下させることなく、配線とゲッターとの静電容量とインダクタンスを低減することができる。これにより、電子放出素子近傍の真空度を向上させることができる。

また、配線とゲッターとの静電容量をより低減させたい場合は、例えば、切り込み幅を１．５μｍ、スネーク幅を０．５μｍとすればよい。この場合、静電容量は貫通部を有さない場合の２５％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合と同等である。

また、別の例として、ゲッター３０のガス吸着性能を向上させたい場合は、例えば、切り込み幅を０．５μｍ、スネーク幅を０．５μｍとすればよい。この場合、ゲッター３０の静電容量は貫通部を有さない場合の５０％に低下する。一方、ガス吸着性能は、貫通部を有さない場合の２倍程度まで増大する。

本発明の画像表示装置の全体構成を示す図である。 本発明の画像表示装置の断面を示す図である。 第１の実施形態のゲッターの形状を示す図である。 第１の実施形態の貫通部サイズ比に対する吸着性能の変化を示す図である。 第２の実施形態のゲッターの形状を示す図である。 第２の実施形態の貫通部サイズ比に対する吸着性能の変化を示す図である。 第３の実施形態のゲッターの形状を示す図である。 第４の実施形態のゲッターの形状を示す図である。 第４の実施形態の貫通部サイズ比に対する吸着性能の変化を示す図である。

符号の説明

７ 電子放出素子
２５ 絶縁層
３０ ゲッター
３１ 列配線
４２ 行配線
５１、５２ 開口部
５３ 切り込み部

Claims (9)

1. 電子放出素子と、該電子放出素子に電圧を印加する配線と、該配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、
   前記画像表示装置の画像が表示される領域において、前記ゲッターは貫通部を有し、
   前記貫通部は開口部であって、該開口部の面積よりも該開口部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記開口部は円形であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 電子放出素子と、該電子放出素子に電圧を印加する配線と、該配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、
   前記画像表示装置の画像が表示される領域において、前記ゲッターは貫通部を有し、
   前記貫通部は切り込み部であって、該切り込み部の面積よりも該切り込み部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とする画像表示装置。
4. 前記ゲッターは、前記配線に電流が流れる方向と平行に偶数個の前記切り込み部を有し、該切り込み部が互い違いに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 電子放出素子と、該電子放出素子に電圧を印加する配線と、該配線の上に絶縁層を介して設けられたゲッターと、を有する画像表示装置であって、
   前記画像表示装置の画像が表示される領域において、前記ゲッターは貫通部を有し、
   前記貫通部は、前記ゲッターが該貫通部を有さない場合に比べて、吸着性能を低下させることのない形状を有することを特徴とする画像表示装置。
6. 前記貫通部は開口部であって、該開口部の面積よりも該開口部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記貫通部は切り込み部であって、該切り込み部の面積よりも該切り込み部の内壁面の面積の方が大きいことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
8. 前記ゲッターは電位が規定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像表示装置。
9. 前記ゲッターは非蒸発型ゲッターであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。

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