JP3057529B2

JP3057529B2 - 薄型平面表示装置

Info

Publication number: JP3057529B2
Application number: JP3283209A
Authority: JP
Inventors: 昭中山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 2000-06-26
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: JPH05121015A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電界放出型カソードを
用いることにより蛍光面を有する前面パネルと背面パネ
ルとの間隔が微小間隔とされた薄型平面表示装置に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年平面型表示装置、即ちパネル型表示
装置として種々のものが提案されており、明るい画像表
示を行うものでは、一般に蛍光面に電子ビームを衝撃し
て発光させる陰極線管型構成がとられる。

【０００３】このような平面型表示装置においては、例
えば図７及び図８に各例の略線的拡大断面図を示すよう
に、蛍光面１を有する前面パネル２と背面パネル３とが
両者間に微小間隔を保持して対向するように、フリット
ガラス等の絶縁性封着材１６により封着され、偏平空間
を有する偏平管体４として構成される。

【０００４】そしてこの偏平管体４には、例えば背面パ
ネル３に排気口１５を設け、この排気口１５の周囲を覆
うようにフリットガラス等によって図７に示すように例
えば漏斗状のチップオフ管１８、或いは図８に示すよう
に例えば筒状のチップオフ管１８を封着する。このチッ
プオフ管１８内には、例えば図７の漏斗状の場合にはそ
の大径部内に非蒸発型のゲッター材１９が収められ、ま
た図８の例においては、所定位置にメタルシール等によ
ってゲッター材１９が固定されて成る。そしてこのゲッ
ター材１９の加熱を行ってゲッター材１９のガス出しを
行うと共に、管体４の内部を所定の真空度にまで排気
し、この後チップオフ管１８を封止して管体４の内部を
気密に保持するようにしている。

【０００５】このような薄型平面表示装置において電界
放出型カソードを有する電極構体を電子ビーム源として
用いる場合、確実な動作を行うためには１０^-7〜１０^-8
Ｔｏｒｒ程度の高い真空度、いわゆる超高真空を必要と
する。しかしながら、上述のようにチップオフ管内にゲ
ッター材１９をおさめる場合、その量に限界があり、真
空度を長期間保持できず、寿命の長期化をはかり難いと
いう問題がある。

【０００６】また、上述の電界放出型カソードを用いる
場合、前面パネル２と背面パネル３との間が０．２ｍｍ
〜０．３ｍｍと非常に微小な間隔となるため、ゲッター
材１９の効果が小となり、また排気のコンダクタンスも
小さく、排気時の作業性も劣化するため、一層管体内の
真空度を保持することが難しくなるという問題がある。
更にこの場合その容積が非常に小さいため、ゲッター材
１９からの僅かな放出ガスによっても真空度が急に上昇
してしまい、電界放出型カソードが汚染され、損傷して
しまう恐れがあり、カソード寿命を短縮させるという問
題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うに電界放出型カソードを有する電極構体を用いる場合
に、必要とされる超高真空を保持し難いという問題を解
決し、ゲッター材によるゲッター効果を十分得られるよ
うにして、薄型平面表示装置の長寿命化をはかる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明薄型平面表示装置
は、その一例の要部の略線的拡大断面図を図１に示すよ
うに、蛍光面１を有する前面パネル２と、これと小間隔
を保持して対向する背面パネル３とより成る偏平管体４
内に、蛍光面１と対向して電界放出型カソードを有する
電極構体５が配置されて成る薄型平面表示装置におい
て、前面パネル２の蛍光面１の周囲に溝６を設け、この
溝６内に非蒸発型のゲッター材１９を配して構成する。

【０００９】

【作用】上述したように、本発明薄型平面表示装置で
は、前面パネル２の蛍光面１の周囲に溝６を設ける構成
とするため、非蒸発型のゲッター材の重量を例えば従来
の十倍程度以上にも高めることができ、これにより数十
倍程度の活性表面を得ることができて、超高真空を長時
間保持することができる。

【００１０】また、このように大量のゲッター材１９を
おさめることができるため、従来と同程度の真空度を得
るための排気時間の短縮化をはかることができる。

【００１１】更に、溝６を蛍光面１の周囲に設ける構成
とするため、管体４の内部のどの位置においても一様の
ゲッター効果を得ることができて、超高真空を長時間保
持することができる。

【００１２】また更に、溝６の存在により偏平管体４の
容積が増大するため、蛍光面等からの僅かな放出ガスに
よって真空度を大幅に損なうという不都合を回避でき、
同様に超高真空を長時間保持することができる。

【００１３】このように超高真空を長時間保持できるこ
とから、例えば汚染物質や放出ガス等の付着による電界
放出型カソードの局部的な劣化、損傷を長時間抑制する
ことができることとなり、薄型平面表示装置の格段な長
寿命化をはかることができる。

【００１４】

【実施例】以下図１〜図６を参照して本発明薄型平面表
示装置の一例を詳細に説明する。図１に示すように、本
発明薄型平面表示装置は、光透過性の例えばガラス等よ
り成る前面パネル２と、これより面積がやや大なる背面
パネル３とが微小間隔を保持して対向配置され、前面パ
ネル２の周縁部にフリットガラス等の絶縁性封着材１６
が被着されて封着され、偏平管体４が構成される。１は
蛍光面で、この場合図１の紙面に直交する方向及び図１
の紙面に沿う方向に区切られた枡目状のパターンをもっ
て、例えば赤、緑及び青の三原色の蛍光体トリオが順次
配列されて被着形成される。また背面パネル３の内面に
は、電極構体５が被着形成される。

【００１５】このとき図示しないが、蛍光面１と電極構
体５との間には、例えば絶縁性のガラスビーズ等のスペ
ーサが等間隔に配置されて、両パネル２及び３間の間隔
を０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度に保持するようにしてい
る。１５は背面パネル３に穿孔された排気口で、この排
気口１５を覆うように、背面パネル３の外側にフリット
ガラス１７を介して例えば漏斗状のチップオフ管１８が
封着され、ここから排気を行う。２１は電極構体５から
のアドレス端子を示す。

【００１６】そして、前面パネル２の蛍光面１の周囲に
は図１の断面図及び図２の略線的斜視図に示すように、
幅ｗが例えば６ｍｍ、深さｄが例えば２ｍｍ、一辺の長
さＬ ₁が例えば２８ｃｍ、他辺の長さＬ₂が例えば１９
ｃｍの長方形の溝６を設け、この溝６の内部に非蒸発型
のゲッター材１９をおさめる。この場合前面パネル２の
厚さｔ₁を５ｍｍ、背面パネル３の厚さｔ₂を３ｍｍと
し、前面パネル２の外側面とこの溝６との間隔Ｌを１０
ｍｍとして構成する。

【００１７】ゲッター材１９は、例えば幅ｗ_gが４．４
ｍｍの帯状の非蒸発型のゲッター材１９例えば St 101/
CTAM/4.4D strip （SAES GETTERS社製、商品名）を切断
し、各コーナーを例えば１ｃｍ角の他の金属で接続し
て、例えば図３にその一例の斜視図を示すように、長方
形に成形する。或いは、図４に他の例を示すように、一
角に通電端子２２を接続して成形する。この場合、各例
ともにゲッター材１９の全長は８８ｃｍとなる。

【００１８】このゲッター材１９の材料としては、例え
ばＺｒ，Ｖ，Ｆｅの合金、Ｚｒとグラファイトとの化合
物、ＺｒとＡｌとの合金等、種々の材料を用いることが
できる。

【００１９】また更に、上述の両パネル２及び３、背面
パネル３とチップオフ管１８との封着は同時に行うこと
もでき、例えばフリットガラス等を塗布した後仮焼され
たものを合わせ、シール炉へ入れてシールする。このよ
うにしてシールされた偏平管体４の排気時には、同時に
ゲッター材１９を加熱してガス放出を行う。例えば上述
の図３の例においては、高周波加熱を行い、図４の例に
おいては、通電端子２２により通電加熱を行ってそのガ
ス放出を行う。このようにして、管体４内の排気を行
い、１０^-7〜１０^-8Ｔｏｒｒ程度の超高真空度に達した
後、シール体１８の小径部においてチップオフ即ち封止
して内部を気密に保持する。

【００２０】また、本発明薄型平面表示装置において
は、上述したように、背面パネル３の内面上に、蛍光面
１に対向して電界放出型カソードを有する電極構体５を
設けるものである。この電極構体５は、例えば図５にそ
の要部を拡大した分解斜視図を示すように、背面パネル
３上に、図５においてｘ軸で示す方向に延長し、ストラ
イプ状に平行配列されて成るカソード電極７を被着形成
し、これらカソード電極７上にＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄等
より成る絶縁層８を介して、このカソード電極７の延長
方向とほぼ直交する方向即ち図５においてｙ軸方向に延
長するストライプ状のゲート電極９を平行配列して設け
る。

【００２１】そして各カソード電極７と、ゲート電極９
との互いの交叉部２３に、蛍光面１におけるＲ，Ｇ，Ｂ
で示す三原色の各蛍光体素子に対応するように開孔１０
を例えば複数個穿設して、これら開孔１０内において、
カソード電極７上にそれぞれ例えば円錐状の電界放出型
カソード（図示せず）を被着形成する。この電界放出型
カソードは、例えば１０¹⁶〜１０¹⁷Ｖ／ｃｍ程度の電界
印加によって、トンネル効果によって電子放出がなされ
る仕事関数が小さいＭｏ，Ｗ，Ｃｒ等の材料によって構
成する。

【００２２】次に、このカソード及びゲート電極等を含
む電極構体５の製法の一例を、その理解を容易にするた
めに図６Ａ〜Ｄの製造工程図を参照して、詳細に説明す
る。

【００２３】先ず、図５で説明したように、背面パネル
３の内面に、一方向例えば垂直走査線方向に沿ってカソ
ード電極７を形成する。このカソード電極７は、例えば
４２６合金、Ｃｒ等の金属層を全面的に蒸着、スパッタ
リング等によって形成して後、これをフォトリソグラフ
ィによる選択的エッチングによって所定のパターンに、
即ち上述したストライプ状の平行パターンに形成する。

【００２４】或いはカーボン塗膜をスクリーン印刷法等
によって所定のパターンに印刷することによってカソー
ド電極７を形成することもできる。

【００２５】次に図６Ａに示すように、このパターン化
されたカソード電極７上を覆ってＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄
等の絶縁層８を全面的にスパッタリング等により被着
し、更にこの上に最終的にゲート電極９を構成する金属
層１１、例えば高融点金属の例えばＭｏ，Ｗを蒸着、ス
パッタリング等により形成する。

【００２６】そして図６Ｂに示すように、図示しないが
フォトレジスト等によるレジストパターンを形成して、
これをマスクに金属層１１に対して異方性エッチング即
ち、金属層１１の面方向に垂直の方向（厚さ方向）にエ
ッチング性を示す例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を行って、所定のパターン即ち図５に示したカソー
ド電極７の延長方向と直交する水平方向に延長する帯状
のゲート電極９を形成すると共に、このゲート電極９の
カソード電極７と交叉する部分に、例えばそれぞれ一つ
の小孔１１ｈを穿設する。

【００２７】次にこれら小孔１１ｈを通じて、ゲート電
極９即ち金属層１１に対してエッチング性を示さず、絶
縁層８に対して等方性のエッチング性を示す例えば化学
的エッチングを行って小孔１１ｈの開口幅より大なる開
口幅を有する開孔１２を絶縁層８の全厚さに亘る深さを
もって形成する。

【００２８】このようにして図５において説明したよう
に、カソード電極７とゲート電極９の交叉部に開孔１２
と小孔１１ｈによる開孔１０を形成する。

【００２９】次に図６Ｃに示すように、ゲート電極９上
に例えばＮｉ等より成る金属層１３を斜め蒸着により被
着する。この斜め蒸着は、背面パネル５を、その面内に
おいて回転させながら行って、小孔１１ｈ上の周囲に円
錐面上の内周形状を有する円孔１４が生じるように形成
する。

【００３０】また、この場合金属層１３の蒸着は、小孔
１１ｈ内を通じて開孔部１２内には被着されることがな
いような角度に選定される。

【００３１】そして、この円孔１４を通じて電界放出型
カソード材即ちＷ，Ｍｏ等の高融点且つ、低仕事関数の
金属を、蒸着、スパッタリング等によって円孔１４を通
じて開孔１２内のカソード電極７上に、このカソード電
極面に対し、垂直に蒸着する。この場合、その蒸着は垂
直に行っても、そのカソード材は円孔１４上の周囲で金
属層１３の斜面に続くような斜面が形成されることか
ら、ある厚さに達すると、円孔１４が塞がる状態となる
ことによって、各開孔１２内において、カソード電極７
上にそれぞれ断面三角形状の円錐状をなすドット状のカ
ソードＫが形成される。

【００３２】その後、図６Ｄに示すように、図６Ｃにお
ける金属層１３及びこれの上に形成されたカソード材を
排除することによって、帯状、即ちストライプ状のカソ
ード電極７上の開孔１０内にそれぞれ円錐状即ち断面三
角形のドット状に電界放出型カソードＫが形成される。

【００３３】そして、その周囲には絶縁層８が存在し、
これによってカソード電極７と電気的に絶縁されて各カ
ソードＫに対向するように上述の小孔１１ｈによる電子
ビーム透過孔が穿設されたゲート電極９が配置された電
極構体５が構成される。

【００３４】このようにしてカソード電極７上に電界放
出型カソードＫが形成され、更に、これの上を横切って
ゲート電極９が形成されてなる電極構体５が、蛍光面１
に対向して配置されるようにして、本発明薄型平面表示
装置を得ることができる。

【００３５】このような構成による薄型平面表示装置に
おいては、上述したように、ゲッター材１９の長さは約
８８ｃｍとなり、上述のSt 101/CTAM/4.4D stripを用い
る場合、単位長さ当たりの重量が２６ｍｇ／ｃｍである
ことから、その全重量は２２８８ｍｇとなり、活性表面
は７７４４ｍｍ²となる。

【００３６】これに対し、従来のゲッター材はチップオ
フ管１８の内側におさめていたため、例えば外径が１１
ｍｍφ、内径が６．８ｍｍφ程度のドーナツ型の材料
（例えば St 101/OD/11-100 S15 、SAESGETTERS社製、
商品名）を用いる場合、その重量は２００ｍｇ程度、活
性表面は１００ｍｍ²程度であった。

【００３７】つまり、従来に比して本発明薄型平面表示
装置においては、重量で十倍程度、活性表面としては、
数十倍ものゲッター材をおさめることができることとな
る。従って、本発明薄型平面表示装置によれば、超高真
空を十分保持することができることとなって、格段に寿
命の長期化をはかることができる。

【００３８】更にこの場合、上述したように大量のゲッ
ター材１９をおさめることができるため、短時間で従来
と同程度の超高真空を得ることができる。

【００３９】また、溝６を蛍光面１の周囲に設けて、即
ちゲッター１９を蛍光面１の周囲に配する構成とするた
め、従来のように背面パネル３の所定位置のみに偏って
ゲッター材１９を配置する場合に比して、管体４の内部
のどの位置においても同様のゲッター効果を得られるこ
とから、長時間超高真空を保持することができる。

【００４０】また更にこの場合、溝６を設けることか
ら、偏平管体４の容積が従来に比し格段に増大する。こ
のため、蛍光面１等からの僅かな放出ガスによって真空
度が損なわれることを回避でき、同様に超高真空を長時
間保持することができることとなる。

【００４１】従って汚染物質や放出ガス等の付着による
電界放出型カソードＫの局部的な劣化等を回避すること
ができて、寿命の長期化をはかることができる。

【００４２】尚、本発明薄型平面表示装置は、上述の実
施例に限ることなく、本発明構成を逸脱しない範囲でそ
の他種々の材料構成を採り得ることはもちろんである。

【００４３】

【発明の効果】上述したように、本発明薄型平面表示装
置によれば、数十倍以上の活性表面を有するゲッター材
１９を偏平管体４内におさめることができて、超高真空
を十分長時間保持することができる。

【００４４】また、従来と同程度の真空度を得るための
排気時間を短縮させることができるため、生産性の向上
をはかることができる。

【００４５】更に、溝６を蛍光面１の周囲に設けるた
め、管体４のどの位置においても一様なゲッター効果を
得ることができると共に、偏平管体４の容積を大とする
ため、僅かな放出ガスにより真空度を損なうといった不
都合を回避できて超高真空を長時間保持することができ
る。

【００４６】またこのように長時間超高真空を保持でき
ることから、電界放出型カソードＫの局部的な劣化や損
傷を回避できて、格段に寿命の長期化をはかることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明薄型平面表示装置の一例の要部の略線的
拡大断面図である。

【図２】本発明薄型平面表示装置の一例の要部の略線的
斜視図である。

【図３】ゲッター材の一例の略線的斜視図である。

【図４】ゲッター材の他の例の略線的斜視図である。

【図５】本発明薄型平面表示装置の一例の分解斜視図で
ある。

【図６】電界放出型カソードを有する電極構体の一例の
製造工程図である。

【図７】従来の薄型平面表示装置の一例の略線的断面図
である。

【図８】従来の薄型平面表示装置の他の例の略線的断面
図である。

【符号の説明】

１蛍光面２前面パネル３背面パネル４偏平管体５電極構体６溝７カソード電極８絶縁層９ゲート電極１０開孔１５排気口１６絶縁性封着材１７フリットガラス１８チップオフ管１９ゲッター材２１アドレス端子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光面を有する前面パネルと、これと小
間隔を保持して対向する背面パネルとより成る偏平管体
内に、上記蛍光面と対向して電界放出型カソードを有す
る電極構体が配置されて成る薄型平面表示装置におい
て、上記前面パネルの蛍光面の周囲に溝が設けられ、該溝内に非蒸発型のゲッター材が配されたことを特徴と
する薄型平面表示装置。